所有用于焊接玻璃的傳統(tǒng)方法都難以為經(jīng)濟(jì)高效的批量生產(chǎn)提供所需的精度、鍵合質(zhì)量和生產(chǎn)速度。例如，粘合劑鍵合是一種經(jīng)濟(jì)的方法，但會(huì)在零件上殘留膠材，甚至需要脫氣。

介質(zhì)焊接是將粉末材料放在接觸點(diǎn)處，然后將其熔化以完成鍵合。無論這種熔化是通過烘箱還是激光實(shí)現(xiàn)，都會(huì)有大量熱量被泵入零件中。這對(duì)于微電子設(shè)備和許多醫(yī)療器械都是一個(gè)問題。

離子鍵合是一種巧妙的方法，可提供極高的鍵合強(qiáng)度。兩片嶄新且極其平坦的玻璃表面被壓在一起，并通過分子鍵真正融合在一起。但是，要在生產(chǎn)環(huán)境中執(zhí)行此操作并不現(xiàn)實(shí)

激光玻璃焊接

那么，激光焊接呢？玻璃有許多非常有用的特性，比如極高的熔點(diǎn)、透明性、脆性和機(jī)械剛性，但同時(shí)也給激光焊接帶來了很多困難。因此，用于焊接金屬和其他材料的典型工業(yè)激光器和方法并不適用于玻璃。

就像精密玻璃切割一樣，其秘訣在于使用紅外波長(zhǎng)超短脈沖（USP）激光器。玻璃在紅外線中是透明的，因此聚焦的激光束可以直接穿過它，直到聚焦光束變窄并變得集中以致觸發(fā)“非線性吸收”。這種“非線性吸收”只會(huì)發(fā)生在具備高峰值功率的超短脈沖激光中，而無法使用其他類型的激光來完成同樣的事情。

所以，在激光束焦點(diǎn)周圍非常小的區(qū)域（通常直徑小于幾十微米）內(nèi)，玻璃吸收激光并迅速熔化。該聚焦光束沿著所需的焊接路徑進(jìn)行掃描，以完成鍵合，就像其他形式的激光焊接一樣。

USP 激光玻璃焊接方法具有三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。

USP 激光玻璃焊接的優(yōu)勢(shì)源于玻璃僅在很小的體積內(nèi)被加熱。但這也給實(shí)際操作帶來了挑戰(zhàn)。這意味著，即使部件移動(dòng)，激光對(duì)焦位置也必須非常精確地保持在兩個(gè)焊接組件之間的接口處。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)世界的部件并不是完全平坦的，所以這很難實(shí)現(xiàn)。此外，在焊接系統(tǒng)中部件放置的位置可能并不完全契合。

一種解決方案是使用軸向拉長(zhǎng)的焦點(diǎn)。這會(huì)“延展”激光束焦點(diǎn)的尺寸以解決位置敏感性問題。但是，這種方法的缺點(diǎn)在于，拉長(zhǎng)的光束焦點(diǎn)會(huì)在玻璃中產(chǎn)生一個(gè)具有非圓形橫截面的熔池。當(dāng)玻璃在熔化區(qū)凝固時(shí)，非圓形熔池更容易形成微裂紋。

相干公司采用另一種方法實(shí)現(xiàn)無微裂紋的焊接效果，并能同時(shí)適應(yīng)工藝中接口距離的重大變化。其秘訣在于，結(jié)合高動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)，利用高數(shù)值孔徑（NA）光學(xué)器件產(chǎn)生小的焦點(diǎn)光斑。