30-08-2021

Технология обработки материалов УФ-лазерами

Использование лазерных источников ультрафиолетового спектра для микрообработки материалов на данный момент является передовым шагом в индустриальных технологиях. Оборудование, оснащённое УФ-лазерами, применяется для обработки специальных материалов: полупроводники, полимеры, стекло, сапфир и др. Этот метод расширяет спектр обрабатываемых материалов и имеет существенные преимущества по сравнению с применением других типов лазеров при обработке. 

 

Особенности технологии

Технология обработки материалов с использованием УФ-лазеров достаточно универсальна – она может использоваться для прецизионной резки, скрайбирования, прошивки отверстий. Также станки, оснащённые УФ-лазерными системами, оптимальны для 3D-микрообработки и структурирования поверхностей.

Лазерное излучение ультрафиолетового диапазона за счёт более высокой длины волны по сравнению с волоконными и CO2-лазерами обладает повышенной энергией квантов и меньшим диаметром пятна (несколько микрон). Уменьшение длины волны лазерного излучения при этом снижает коэффициент отражения материалов и, соответственно, увеличивает количество энергии, поглощаемой обрабатываемым материалом. При достижении температуры испарения материала начинается процесс абляции. При обработке диэлектрических материалов с использованием УФ-лазеров возникает т.н. «холодная» абляция, когда в процессе воздействия мощных пучков лазерного излучения разрываются полимерные связи в материале. «Холодная» абляция характеризуется маленькой зоной термического воздействия на материал – в пределах сфокусированного пятна излучения (несколько мкм). Еще одна отличительная особенность «холодной» абляции – отсутствие дефектов, связанных с тепловым напряжением или воздействием высоких температур на изделие (обугливание, заусенцы и пр.).

Так как использование УФ-лазеров характеризуется четко обозначенным и однородным распределением плотности потока энергии, то при использовании этой технологии становится возможна обработка материалов с высоким разрешением и точным контролем объёма испаряемого за один импульс материала.

Станки с УФ-лазерами производят обработку короткими импульсами мощного лазерного излучения. За счёт небольшого размера сфокусированного лазерного пятна и возможности «холодной» обработки, новое поколение оборудования позволяет решать задачи, связанные с высококачественной обработкой материалов и изделий, применяемых в электронной и микроэлектронной промышленности. В частности, использование промышленных систем с УФ-лазерами позволяет производить наноструктурирование поверхности полупроводников короткоимпульсным излучением, создание нанопериодических 2D или 3D рельефов, изменение физических свойств и констант поверхности материалов, создание мета-структур, создание гидрофобных поверхностей, прямое короткоимпульсное формирование элементов МЭМС, изготовление элементов тонкопленочных изделий, «чистое» лазерное сверление микроотверстий в полупроводниках и диэлектриках (в том числе в прозрачных), лазерная микрофрезеровка, формирование сложных пространственных 3D-структур и каналов внутри полупроводников и диэлектриков (изготовление флюид-чипов и Lab-on-crystal), создание длинных филаментарных каналов в стекле, кварце, лангасите, прозрачных пластиках, короткоимпульсное лазерное упорядочивание микроструктур (лазерный «пинцет», формирование однослойных элементарных структур и элементов графеновой электроники), короткоимпульсный «ударный» перенос LED-структур на подложку при производстве светодиодов, короткоимпульсное легирование, а также лазерный отжиг и легирование полупроводниковых структур.

 

Сферы применения лазерной УФ-обработки

- производство гибкой электроники
- точное приборостроение
- производство медицинских изделий
- микроэлектроника - высокоточная обработка хрупких и слоистых материалов

 

 

Преимущества технологии

Использование УФ-лазеров в производстве микроэлектронной продукции позволяет с высоким качеством обрабатывать такие материалы, как печатные платы (в т.ч. гибкие), полупроводники,   ситалл, керамика, полимерные плёнки, материалы со слоистой структурой.

Ещё одно преимущество микрообработки лазерами ультрафиолетового спектра – возможность гравировки материала по глубине. Это позволяет создавать на изделии ниши («карманы») для встраивания микросхем, а также изготавливать разноуровневые печатные платы.

Также использование УФ-лазеров позволяет обрабатывать стекло и другие хрупкие материалы с высокой температурой плавления: сапфиры, керамика и др.

Системы лазерной обработки на основе лазеров УФ-спектра имеют более высокое качество, а также повышенную скорость и точность обработки. УФ-лазеры прекрасно подходят для использования в производстве микроэлектронных компонентов и изделий (печатные платы, прецизионная резка металлов, хрупких и тугоплавких материалов).

 

Понравилась статья? Поставьте лайк 6

---

Электроника