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紫外“冷”光源助力精細加工
紫外“冷”光源助力精細加工
  • 2018-01-25
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  • 作者:武漢AG亚游8光電科技有限公司
摘要:

紫外光,英文全名為ultraviolet light/ultraviolet radiation(簡稱UV)。一般指的是10-400nm波段波長的電磁輻射,


紫外波段範圍開始於可見光400-760nm的短波較小值,而與長波X射線的波長相重迭。

其中,10-200nm為真空紫外(VUN),200-280nm為深紫外(UVC),280-315nm為中紫外(UVB),315-400nm為近紫外(UVA)。

紫外光具有兩個很好的優點:

一是波長短,光子能量大;二是光束匯聚尺寸好(聚焦點可小到亞微米數量級即納米級,即使在不高的脈衝能量水平下也能得到較高的能量密度)。

這兩個特性也是體現紫外激光加工工藝的不同之處所在。

至於糾其具體以上特性的原因,則可以通過以下一段話來進行描述:

以納秒級的全固態紫外激光器為例,其激發態的激光光束的單光子能量為3.5EV,而某些物質的化學鍵的能量小於此數值,當此波段光束作用於此材料上時,就可以直接將此材料的微觀組成物質的化學鍵打斷,以AG亚游8的肉眼看來。則是切縫和雕刻邊緣的形成。


目前紫外光源以355nm的近紫外和266nm的深紫外為典型應用光源,其發揮了以上兩個特性在微加工和冷加工領域表現較為搶眼。


高功率+高脈衝重複頻率+高脈衝能量、多頻可調脈寬是紫外微加工的理想,目前應用較多的紫外全固態固體激光器在精度和速度上還有待提升。但是在短波長、窄脈寬、小的光束質量因子(高光束質量)、小的熱影響區+小的光點直徑(物質直接汽化)等方麵的表現是相同的,基本能符合一般意義上的“冷”加工。

目前在微電子材料的精細加工領域(主要應用行業:電子消費類移動電子設備),如矽(芯片製造)、氧化鋁(陶瓷,微電子封裝)、玻璃(觸摸顯示屏製造)、銅(印刷電路板加工)方麵,隨著新型材料的不斷湧入,薄脆(10-20μm)異型特點對傳統激光加工方式提出了較多的要求。在這些方麵,紫外激光微加工助益良多。在提升成品率和產量、減少成本方麵表現優異。

一般而言,在高速精密激光加工工藝中,波長、脈寬、平均功率、光束質量(M2)、脈衝重複頻率(PRF)和脈衝與脈衝間能量穩定性以及新型的脈衝整形和脈衝分裂都是對激光加工效果的重要影響因素。


以下列舉部分典型工藝應用案例:

鑽孔:貫孔、微孔和盲埋孔-孔徑可達10μm,在多層鑽孔時表現驚人

表麵刻蝕/電路生產:用紫外光刻蝕出來的電路跡線很細小需要用顯微鏡才能看出。舉例來說,在燒結陶瓷基片+鎢/鎳/銅/表麵組成且尺寸為0.75in*0.5in多層結構上,激光器能夠產生2mils的電路跡線,間距為1 mil,從而使得整個間距為3 mils。

柔性切割:此工藝不僅僅應用於 一般的微電子製造過程中,多種形狀尺寸材質的材料的表層剝除中均可應用。如焊點材料的焊前剝除,汽配油管的表層物質剝除等,

深度雕刻:利用激光器係統的軟件控製,激光光束設定進行受控消融,即能夠按照所需深度尺寸要求在某一材料上進行切割,在轉向另外一種深度尺寸和開始另外一個任務之前可以停止、繼續和完成所需的加工。各種深度尺寸應用包括:嵌入芯片時用到的小型生產以及將有機材料從金屬表麵移除的表麵研磨。