1.Увод
Откако је први ласер изашао у 1960, истраживање ласера и његова примена у разним областима брзо су се развијали. Његова висока кохеренција се широко користи у областима мерења високе прецизности, анализе структуре материјала, складиштења информација и комуникације. Висока усмереност и светлина ласера могу се широко користити у производној индустрији. Континуираним иновацијама и оптимизацијом ласерских уређаја, новим стимулисаним изворима зрачења и одговарајућим процесима, посебно у протеклих {1}} година, технологија производње ласера продрла је у мноштво високотехнолошких области и почела да замењује или трансформише неке традиционална прерађивачка индустрија.
У 1987 амерички научници представили су развојни план микро-електро-механичког система (МЕМС), који означава нову еру људских истраживања микро машина. Тренутно, производне технологије које се користе у микро-обрадјивању углавном укључују технологију прераде полуводича, технологију електроформинга у микроскопији (Лига), ултра прецизну обраду и посебну технологију микромрежирања. Међу њима је посебна метода микроматирања директним ефектом прераде енергије, чиме се постиже уклањање молекула или атома један по један. Специјална обрада се врши у облику електричне енергије, топлотне енергије, светлосне енергије, звучне енергије, хемијске енергије итд. Најчешће коришћене методе су ЕДМ, ултразвучна обрада, електронска обрада снопа, обрада јонским сноповима, електрохемијска обрада итд. последњих година развијена је нова метода микромасаже: фотоформирање, укључујући стереолитографију, фотомаску, итд. Ласерско микроструко стварање има велики потенцијал у примени и развоју.
2.Главна примена технологије ласерског микромреживања
Развојем електронских производа према преносивом и минијатуризацији, побољшање информације о јединици запремине (велика густина) и брзина обраде јединице (велика брзина) поставило је нове захтеве за микроелектроничком технологијом паковања. На пример, модерни мобилни телефони и дигитални фотоапарати опремљени су са око 1200 конектора по квадратном центиметру. Кључно за побољшање нивоа паковања чипова је задржавање постојања микро вијаса између линија различитих слојева, што не само да омогућава брзу везу између површински монтираних уређаја и сигналне табле испод, већ и ефикасно смањује површину паковања .
Са друге стране, с развојем преносивих електронских производа као што су мобилни телефони, дигитални фотоапарати и преносни рачунари последњих година светлости, танки, кратки и мали, штампане плоче (ПЦБ) постепено показују карактеристике слојевитости и мултифункционалности са технологија повезивања високе густине као главно тело. Како би се ефикасно осигурала електрична веза између слојева и фиксација спољних уређаја, виа је постала важан део вишеслојног ПЦБ-а. Тренутно трошак бушења обично износи 30% - 40% трошкова производње ПЦБ-а. У дизајну ПЦБ велике брзине, велике густине, дизајнери се увек надају да је што мање пролаза, то боље, тако да на плочи нема само више простора за ожичење. И што је мања виа, то је погодније за круг велике брзине. Минимална величина традиционалног механичког бушења је само 100 μ м, што очигледно не може да испуни захтеве. Уместо тога, усвојен је нови метод ласерске микро обраде кроз рупе. Тренутно је могуће добити малу рупу пречника 30 - 40 μм или малу рупу пречника око 10 μм коришћењем ЦО 2 ласера у индустрији.
Ласерска технологија микроскопирања може се користити за сечење, бушење, резбарење, пискање, топлотни продор, заваривање и тако даље у производњи опреме, аутомобилској индустрији, прецизној производњи у ваздухопловству и разним микропрерађивачким индустријама, као што је прерада делова са мастилом инк-јет штампач величине преко 20 микрона. Коришћењем технологије ласерске обраде површина, као што су микро прешање, полирање и тако даље, за обраду различитих микро-оптичких елемената или ласерским пуњењем порозног стакла, аморфизацијом стаклокерамике за промену структуре, затим подешавањем спољне механичке силе , а затим у фази омекшавања микро-оптички елементи се обрађују микро формацијом потпомогнутом плазмом.
Уобичајена технологија ласерског микровања
Ласерска технологија микроструке обраде има бројне предности, као што су бесконтактна, селективна обрада, мало погођено подручје топлоте, висока прецизност и брзина понављања, велика флексибилност обраде величине и облика дела. У ствари, највећа карактеристика ласерске микрокоминирајуће технологије је ГГ "директно уписивање ГГ", што поједностављује процес и остварује брзо прототипирање микромрежа. Поред тога, ова метода нема проблема са загађењем животне средине као што је корозија, па се може назвати ГГ "зелена производња ГГ". Постоје две врсте технологија ласерског микрострујења које се користе у микро-обрадби:
1) Микро-машина за уклањање материјала, као што је ласерско директно писање микро-машинама, ласерска лига, итд;
2) Технологија микромакирања за слагање материјала, попут ласерске микро стереолитографије, ласерског наношења талога, ласерског селективног синтеровања и тако даље.
Остале технологије микроструког метала
Пулзно ласерско јеткање ново је истраживачко поље ласерске технологије. Користи ласерски или пицосекундни, фемтосекундни ласер кратке таласне дужине, фреквенцију удвостручене са високо прецизном ЦНЦ машином за јеткање и обраду различитих материјала. Квалитет микроструктуре формиране на површини ових материјала је много већи када се материјали језграју кратким импулсом, а затим уклоне. У 2001, Хеиделбергови инструменти у Немачкој су користили троструку фреквенцију (таласна дужина {{3}}. 7 нм) да би добили тачку фокуса са најмање 5 мм, а минимална обрадљива величина 10 мм и тачност 1 мм. Слика 5 приказује тродимензионални облик пулсног ласера уграђеног на ВЦ / Цо. Пречник ласерског жаришта је 5 мм, а смер Кс и И улаза је {{5 }} мм. {{1 3}}. 3 мм се уклања за сваки слој, а просечна храпавост површине је 0. 16 мм. Ласерско микро сечење је у принципу исто што и ласерско јеткање. Такође користи ласер удвостручен фреквенцијом или фемтосекундни ласер као извор светлости за прецизно фокусирање снопа и прецизно контролисање уноса енергије. Термички ефекат је мали и врши се резање микро уклањањем.
3.Најновији развој ултра кратког пулсног ласера у технологији микромреже
ЦО 2 и ИАГ ласер су континуални и дуги импулзни ласер. Они су углавном фокусирани да формирају високу енергетску густину, која може створити високе температуре у локалном подручју да би аблатирали материјале. У основи су у области термичке обраде, са ограниченом тачношћу обраде. Ексимерни ласер се ослања на своју кратку таласну дужину (УВ) да би комуницирао са фотохемијом материјала, а његова карактеристична скала може достићи ред микрометра. Међутим, гас потребан ексимерним ласером је корозиван и тешко је контролисати. Штавише, УВ-ласер велике чврстоће лако оштећује оптичке елементе система за обраду, тако да је његова примена ограничена. Даљњим проучавањем ласерског поља, временска ширина ласерског импулса компримира се све краће, од наносекунде (10-9с) до пикосекунде (10-12с) до фемтосекунде (10-л 5 с).
Фемтосекундни импулсни ласер има следеће две карактеристике: (1) време трајања импулса је кратко. Трајање фемтосекундног импулса може бити кратко само неколико фемтосекунди, а светлост само шири 0. {{{{{}}}} μ м у 1 ФС, што је краће од пречника већине ћелија; (2) вршна снага је врло велика. Фемтосекундни ласер концентрише енергију пулса у неколико до стотина фемтосекунди, тако да је његова вршна снага врло велика. На пример, ако се енергија Л μ Ј концентрише за неколико фемтосекунди и претвори у тачку од 1 0 μм, њена густина оптичке снаге може достићи 1 0 1 8в / цм 2, а њен интензитет електричног поља се може претворити у 2 × 1 0 1 2 в / м, што је 4 пута јакости Куломовог поља (5 × 1 0 1 {{0} в / М) у атому водоника, могуће је директно одвојити електрон од атома.
Из механизма интеракције ласерских и прозирних материјала, ширина импулса је од непрекидног ласера до десетина пикосекунди, а механизам оштећења је лавонски процес јонизације, који зависи од почетне густине електрона, док се почетна густина електрона у материјалима увелико мења због неравномерна расподела нечистоћа. Због тога се праг оштећења увелико мења. Праг оштећења ласера дугог импулса дефинисан је као густина протока енергије ласера са вероватноћом оштећења 50%, то јест праг оштећења ласера са дугим импулсима је статистичка вредност. Јачина поља ултра кратког пулсног ласера је врло велика. Везани електрон може истовремено апсорбовати н фотона и директно прелазити са везаног нивоа на слободни ниво. Иако оштећења узрокована ултраспорним импулзним ласером такође представљају процес лавонске јонизације, њени електрони се производе процесом мултифотонске јонизације и више не зависе од почетне густине електрона у материјалу. Стога је праг оштећења тачна вредност. Праг оштећења пулсног ласера опада са смањењем ширине импулса. На нивоу пикосекунде, брзина смањења успорава, а на нивоу фемтосекунде скоро је непромењена.
Поред тога, будући да је праг оштећења ултраспорног пулсног ласера врло прецизан, енергија ласера се контролише тачно једнака или нешто виша од прага оштећења, тада само део виши од прага оштећења производи аблацију, а субмикронска обрада испод граница дифракције се може провести. Фемтосекундни ласер може да произведе ултра високи интензитет светлости, има тачан и низак праг оштећења, има веома мало простора под утицајем топлоте и може прецизно да обрађује готово све врсте материјала. Штавише, прецизност обраде је врло велика и може прецизно обрадити величину субмикрона.
Ласерско микроструко коришћење има предности високе ефикасности производње, ниске цене, стабилног и поузданог квалитета обраде, добре економске и друштвене користи. Фемтосекундни ласер разбија традиционалну методу ласерске обраде својим јединственим предностима кратког трајања импулса, велике вршне снаге и ствара ново поље ултрафиних материјала, нетермичних оштећења и 3 Д обраду и обраду простора . Примена фемтосекундне технологије за ласерску обраду укључује микроелектронику, уређаје са фотонским кристалима, уређаје за комуникацију са оптичким влакнима велике брзине преноса информација (1 тбит / с), микромрезивање, нову тродимензионалну оптичку меморију, производњу микро медицинских уређаја и биоинжењеринг ћелија технологија и тако даље. Може се предвидети да ће технологија ласерског микрострујења постати високотехнолошка технологија у 2 1 веку са својим незаменљивим предностима.
Цонцлусион
У доба индустријализације, све земље света са поносом производе машине великог обима; у доба информационих технологија, све напредне индустријске земље посвећене су истраживању микро материјала и производњи све ситнијих машина; док је у доба нанотехнологије, ради прилагођавања развоју националне одбране, ваздухопловства, медицине и биоинжињеринга, микро обрада данас најактивнији истраживачки правац у прерађивачкој индустрији. Један је да је ниво развоја микромеханичке технологије постао један од стандарди за мерење свеобухватне снаге неке земље. Ласерска технологија микрокоминирања показује све више и више јединствених предности у технологији микромрежирања и има широке перспективе развоја. Кина мора да развије технологију ласерског микровања, са независним правима интелектуалног власништва, како би заузела место у будућем пољу високих технологија.