來源：羅姆半導體社區

01 鋁金屬的激光表面毛化處理

對于鋁質材料來說，其自然氧化層具有吸濕性，且厚度會隨時間增大。所以，去除這層粗糙的受污染的氧化層，以暴露下層鋁材，可能足以形成充足的對比度。另一個比較復雜的因素是，下層鋁材的熔融或消融程度會顯著影響標記的外觀。

仔細調整激光器的參數，可以產生更為光亮的表面，以展現出對比度提高的熔融效果。通 過使用~1mJ的脈沖能量，可以在鋁材上形成色澤較深、氧化程度高的表面，但是，如果想要獲得低的L*值，同時又能夠獲得堅固的、非易碎型的表面，使得標記的外觀不會隨著觀察角度的變化而改變，則需要對工藝進行仔細的控制。提高消融水平以形成微粗糙表面，也可以獲得顏色更深、吸收性較高、L*值較大的表面。

從鋁表面去除陽極化涂層是一種廣泛使用的技術，相同的規則也適用于在基板上應用激光——熔融性強便意味著能夠產生更具反射效果的表面。不管是裸鋁材還是陽極化鋁材，打標速度均達到1-2m/s的高水平。最近，已經開發出在特定陽極化涂層上的激光打標技術，使用低納秒、亞納秒光纖激光器可以獲得<30 的L*值，盡管其打標速度比上述方式要低得多。

02 銅金屬的激光表面毛化處理

對銅金屬進行激光拋光以形成對比是相對較為熟知的方法，但是，因為這種金屬與生俱來具有的高反射率，要獲得深色的標記通常會更具難度。IPG光子公司硅谷技術中心（SVTC）開發出了這類技術，可在銅質材料表面產生L* 值<30的深色表面。

與拋光前的表面粗糙度對比，可以看出經激光處理表面的粗糙度差異（<1μmRa）。但表面結構更為復雜，表面區域得到了極大改善，從而形成了高吸收性表面。

左側則是激光處理過的區域。這些特征與鋁質材料上形成的特征相比，要小一個數量級。所獲得的表面結構支 持了非線性、等離子控制過程的假設，而不是傳統的熱去除材料的過程。進一步的相關證據是，同樣的激光參數可用于處理20 μm厚的銅箔，而不會造成材料變 形，盡管使用的是平均功率為28.5 W的亞納秒激光器。

03 玻璃的激光表面毛化處理或打標

出乎意料的是，與用于銅質材料幾乎相同的參數也可應用于無涂層硼硅酸鹽玻璃上下層表面的打標。這進一步支持了有關非線性吸收是由于高峰值功率光纖激光器的影響而產生的假說。檢查劃片區，可以看到“龜裂”情況非常有限，裂紋<10μm，表面粗糙度<5μmRa。其中，玻璃表面的反射率可以通過改變掃描參數進行嚴密控制。

討論及總結

本文探索了如何量化激光打標和表面毛化處理，并使用這些技術對鋁材進行激光打標。對更具挑戰性的銅材和無涂層玻璃表面進行打標的技術表明，未來還將會有適用于范圍更廣泛的表面結構的工藝應用出現。

銅金屬之間或與其它金屬之間的激光焊接一直是低功率熱傳導焊接領域的一項難題，這是因為同時存在固有的高反射率和擴散系數，以及不一致的原生表面氧化層。事實表明，這種深色打標技術在焊接銅時，可以提高一致性。作為正在進行的研究的一部分，通過激光束來改善和規范表面吸收性，這些精細構造也可以提高銅或鋁與 其它不同金屬之間的結合。

在相關案例中，采用了同樣的亞納秒激光器對金屬進行激光預處理，以便其隨后可與透射性聚合物粘合在一起。激光清潔表面所具有的優勢，例如因激光預處理導致的表面積增加以及局部的激光加熱，促使特定金屬-聚合物組合的結合可輕松達到基材的強度水平。

審核編輯 黃昊宇