团队成员

团队负责人：杨小君（团队负责人）

团队成员：朱建海、邵雅男、杨竹梅、黄林湘、王绍鹏、王海龙、张   驰、刘鑫龙、杨   炼、汪斌斌、郭亚文、陈   琦、张鹏波、江宏达、屈   斌、王  婷、王宏建

团队简介

项目介绍

光子制造团队为实验室首批入驻团队，技术来源于中科院西安光机所，掌握业界领先的复合光束扫描模块、三维曲面自适应定位、背伤保护等一批核心技术。针对典型前沿核心及战略材料，开展针对新材料背景下的超快激光极端精细加工技术研究开发及产业化工作，开发激光极端精密智造装备性能，针对复杂应用需求，建立一个新材料超快激光通用工艺研究平台，开展新材料低损伤超精细侧面轮廓面型可控加工工艺研发，建立工艺规范与评价体系，并积极推动产业化及生产线建设，在汽车喷油嘴、电子信息等领域加工方面建设产线，推动相关行业技术提升及产业发展，打造新材料超快激光高端智能制造技术的重要研发平台。

项目应用

目前国家重大战略领域以及汽车、电子信息等国民经济领域均迫切需要稳定、可靠的精密智造技术及装备为新材料的规模化应用提供制造服务。而超快激光因具有极短的作用时间和超强的峰值功率等特性，可将作用区域材料直接电离，实现非热熔性冷加工，获得长脉冲激光无法比拟的超精细、低损伤等加工优势，已成为各领域极端制造的最佳手段。

（一）助推电子信息领域向轻、小、精方向发展

随着电子产品朝着便携式、小型化的方向发展，单位体积信息的提高（高密度）和单位时间处理速度的提高（高速化）对微电子封装技术提出不断增长的新需求。目前广泛用于切割的激光加工装备在加工特殊器件时普遍会产生炭化现象或效率低下等问题，除此之外，许多特殊器件材料无法用传统的机械切割方式来加工，且传统的加工方法对加工孔径在100µm以下的微孔已经无能为力，超快激光极端精细加工技术成为电子信息等领域向轻、小、精方向发展的唯一的选择，已经在电子工业中得到广泛应用，正逐渐取代传统方式，是对现有加工手段的重要的革新。

（二）推动我国汽车领域排放标准升级

随着全球汽车排放标准的提高，汽车发动机核心部件—喷油嘴向更多孔数、更小孔径、倒锥厚内壁等方向发展，而现有电火花加工方式越来越难以满足喷油孔的高精度锥度控制、毛刺、表面质量问题。喷油孔几何尺寸精度、位置精度等制造难题，这些难题直接影响着喷油嘴的雾化特性、油线贯穿度及流量系数、最终影响柴油机的经济性、动力性和排放指标。超快激光极端精细加工技术可解决高压共轨系统中小孔径、倒锥燃油喷孔高精度加工瓶颈难题，可实现喷油嘴耐压力达1000Bar（德国博世的指标，同等动力条件下，有助于比汽车发动机节省30%以上燃油消耗，比汽车发动是排放减少近45%），是推动我国汽车领域排放标准升级的必备技术。

潜在市场

本项目为深化落实《中国制造2025》，满足新时代下国家重大工程及国民经济主战场对前沿新材料、战略核心等材料极端制造的迫切需求，拟在前期研究的基础上，构建新型材料的超快激光加工技术与应用研究平台，推动相关行业技术提升及产业发展。

（一）电子领域

超快激光极端智造技术成为电子信息等领域向轻、小、精方向发展的唯一的选择，已经在电子工业中得到广泛应用，是对现有加工手段的重要的革新，缺少极端智造技术与装备，造成无“芯”痛，中国在电子领域高端装备方面的费用已超石油！

（二）汽车领域

超快激光极端智造技术可解决高压共轨系统中小孔径、倒锥孔高精度加工瓶颈，是推动我国汽车领域排放标准升级的必备技术！

（三）医疗领域

以心脏支架为例，我国心脏支架市场需求巨大，高附加值的产品被国外优势厂商垄断。而加工精度低、表面质量差、新材料无法加工也是制约心脏支架生产的重要因素，超快激光极端智造技术则可有效解决此问题。

研究方向

（一）劈刀

通过建立劈刀新型材料激光加工普适性去除模型，并基于加工理论开发加工工艺，提升瓷嘴激光加工效率及质量；解决高精度异型结构光束扫描、反馈式光束多参量稳定性控制、激光、扫描及定位协同控制等关键技术；最终集成国产瓷嘴的激光加工装备，提升国产激光制造技术与装备的竞争力。

（二）喷丝板

在纺织领域，光子制造团队利用飞秒激光技术加工优势，作用于喷丝板上喷丝孔加工，相比于传统电火花加工，飞秒激光加工孔圆柱度小、表面粗糙度低、加工后无需进行挤压研磨等后处理工序，且无材料选择性。由此加工下的喷丝板微孔质量高，拉丝成网顺畅。

（三）陶瓷基板

随着碳化硅和氮化镓等第三代半导体材料的出现，驱动IGBT等功率半导体器件性能的提升，高功率产生的巨大热量严重影响芯片性能，为满足高功率、低功耗发展需求，对材料与封装制造提出更高的要求。优良的电绝缘性、高导热性使陶瓷材料成为大功率电子元器件最佳的基板材料，为满足内部高集成度发展需求，要求导通孔越来越小，圆度及锥度越来越高。光子制造团队目前研发设备加工能力可达孔径75μm以上、基板厚度：2mm以内、圆度：90%以上、锥度：20μm以内、最小线宽：30μm。