手机哪些部件使用激光加工技术？

• 1
  激光加工在手机制造流程中的位置
• 2
  边框、壳体与中板
• 3
  显示玻璃与盖板玻璃
• 4
  PCB、柔性板与天线结构
• 5
  摄像头模组、扬声器与电池极耳
• 6
  激光加工不适用的情况
• 7
  按手机部件选择激光类型

一部智能手机在最终测试前由约 40 到 60 个功能件组装而成。激光并非触及每一个零件。当机械刀具无法到达、热量必须局限于局部，或切边必须足够洁净以直接粘接而无需额外工序时，激光工艺才有其位置。

这些工作分为四类。切割与分离将单个零件从板材或晶圆上分离。焊接在不加填充材料的情况下连接两种金属。钻孔用于打通微孔和扬声器开孔。打标在表面写入可追溯性数据。每一类使用不同的波长、脉冲长度和功率水平，且各有不同的失效模式。

工程师通常是在壳体到货时发现焊缝处有细裂纹，或柔性电路在回流焊后分层时，才接触到这一话题。激光工序往往是原因，也往往是解决办法。了解哪些部件经过激光加工，有助于将缺陷追溯到正确的工艺窗口。

本页其余部分按手机制造顺序逐一介绍这些部件：先边框与壳体，再显示，然后板级工序，最后小型内部组件。对每一项，我们给出激光类型、使用原因，以及工艺失效的临界点。

中框是手机的结构脊梁。常用 6061 和 6063 铝，有时用 7075；高端边框采用 304 和 316L 不锈钢。激光切割将冲压或挤压毛坯修整到最终轮廓，激光焊接则闭合一体式设计的接缝。

1,070 nm 光纤激光器适合加工铝和不锈钢。1 kW 至 3 kW 光源以 3 m/min 至 8 m/min 切割 0.3 mm 至 1.0 mm 板材，切缝约 0.1 mm。氮气辅助可保持切边无氧化，这对后续阳极氧化很重要。

激光焊接是更难的工序。0.6 mm 铝壁上的连续焊缝需要约 400 W 至 800 W，光斑搭接率高于 70%。低于此值会出现气孔。高于此值，热影响区扩大，阳极氧化后染色会出现色差。

并非所有边框都适合激光焊接。内部有疏松的压铸边框在光束下会排气并产生针孔。对此我们通常建议改用机加工或挤压边框。单件成本更高，但焊缝可靠。

中板还带有用于 pogo 引脚和天线窗口的激光钻孔。孔径通常为 0.3 mm 至 0.8 mm，用脉冲光纤激光器每孔几毫秒完成。

盖板玻璃是激光加工对用户最可见的部分，尽管用户从来看不到激光。玻璃被切割成形，然后边缘研磨抛光。对于曲线轮廓和缺口几何，激光切割已取代金刚石划线。

532 nm 或 355 nm 的皮秒或飞秒激光通过冷烧蚀去除玻璃。脉冲能量在 10 μJ 至 50 μJ 范围、重复频率 100 kHz 至 500 kHz，可将热影响区控制在 5 μm 以下。这正是 0.5 mm 至 0.7 mm 厚盖板玻璃能被切割而不产生后续扩展微裂纹的原因。

代价是产能。冷烧蚀比 CO2 激光慢，后者可单道切穿玻璃，但边缘粗糙且有可见热区。对手机盖板而言，边缘质量优先。对内部玻璃垫片，CO2 激光即可。

在某些设计中，激光钻孔还用于加工听筒网孔和摄像头开孔。0.05 mm 至 0.2 mm 的孔可穿透玻璃或层压叠层钻出。一旦叠层包含胶层，激光必须切割两种吸收特性差异很大的材料，通常意味着用不同参数分两道完成。

手机内部的印刷电路板和柔性电路上密集分布着激光工序。激光直接成像写入抗蚀图案。紫外激光钻孔在介质层中打通微孔。激光切割分离硬挠结合板，而铣刀会将其撕裂。

手机板上的微孔通常直径为 50 μm 至 150 μm，穿透 50 μm 至 100 μm 介质层。355 nm 紫外激光钻孔时单边锥度小于 15 μm。CO2 激光在 FR-4 上钻盲孔更快，但难以处理聚酰亚胺柔性板和天线附近使用的玻纤增强等级。

柔性电路的激光切割很常见，因为机械冲压会使边缘附近的铜线路变形。紫外或绿光激光以每道 0.1 mm 至 0.3 mm 切割聚酰亚胺，切缝约 20 μm。参数设置正确时下方铜层保持完好；否则弯折后会出现短路。

天线结构越来越多地采用激光直接成型。激光激活掺杂聚合物表面，随后铜只沉积在光束经过的位置。这样天线可以贴合曲面边框的内侧。线宽约为 100 μm 至 300 μm，附着力取决于激活前聚合物表面的清洁程度。

摄像头模组包含多道激光工序。镜筒采用激光打标以实现可追溯性。图像传感器盖板玻璃由晶圆激光切割而成。自动对焦致动器的柔性电路板通过激光焊接到模组框架上，通常使用低能量的脉冲 Nd:YAG 或光纤激光，以避免损伤附近的聚合物。

扬声器和麦克风网罩通过激光在不锈钢或 PET 上钻孔。孔径为 20 μm 至 80 μm，孔图案必须均匀，否则声学响应会发生变化。钻孔时镜头脏污或焦点漂移，会表现为不同单元之间 1 dB 至 2 dB 的差异。

电池极耳通过激光焊接到保护电路板上。铝极耳和镍极耳需要不同的参数，因为它们的反射率不同。100 W 至 300 W、短脉冲的 1,064 nm 光纤激光对两者都适用，但铝焊缝通常更宽，需要更大的搭接量。

激光打标完成可追溯性的闭环。电池、柔性电路板或边框上的 2D 数据矩阵码，让工厂能把缺陷追溯到具体设备和班次。可读标识的最小字符高度约为 1.5 mm，且标识必须能承受后续的表面处理工艺。

超过一定产量后，激光切割不如冲压。级进模以远低于单件成本的方式生产数百万件。当外形在版本之间变化，或年产量低于约 50,000 件时，激光更有优势，因为模具摊销在比较中占主导。

厚铝是另一个边界。超过 3 mm 后，光纤激光切割速度急剧下降，切边出现挂渣。对手机而言这很少成为问题，因为边框很薄，但装配时夹持边框的工装夹具会受影响。

反射性金属需要谨慎处理。裸铜和镀金表面会把大部分 1,070 nm 光束反射回光学系统。回反射传感器不是可选项。没有它，会损坏传输光纤，接下来 200 个零件都会失焦。

热是隐蔽的失效原因。放大镜下看起来完美的激光焊缝，可能留下热影响区，在跌落测试中开裂。如果边框通过目检但装配失败，先切截面检查晶粒结构，再归咎于合金。

最后，激光加工无法弥补装配间隙不良。如果待焊接的两个零件间隙超过 0.1 mm，无论选择什么参数，焊缝都会很弱。先修正工装夹具。