Teknoloji Micromachining lazè komen ak devlopman li yo

Depi premye lazè a te demontre an 1960, rechèch lazè ak aplikasyon li yo te avanse rapidman atravè prèske tout domèn teknik. Koerans segondè nan limyè lazè kondwi mezi presizyon, analiz materyèl -estrikti, depo enfòmasyon, ak kominikasyon optik; dirèktivite segondè li yo ak klète fè li yon zouti manifakti debaz. Kòm sous ak pwosesis lazè yo kontinye evolye, fabrikasyon lazè te antre nan endistri gwo-teknoloji yo pandan de deseni ki sot pase yo, piti piti ranplase oswa transfòme anpil wout machin tradisyonèl yo. An 1987, plan US MEMS te make kòmansman rechèch sistematik sou mikwo-machin - ak mikwomachinman lazè te parèt kòm youn nan teknoloji fabrikasyon ki pi pwomèt pou mond mikwo-echèl la.

Gid sa a estriktire kòm yon kat jeyografik nan tout jaden an: nou premye defini mikwomachin lazè ak pozisyon li kont mikwo-fabrikasyon konvansyonèl, Lè sa a, mache nan gwo aplikasyon endistriyèl yo, deplase nan spectre batman kè ultrarapid la - kote tranzisyon nan nanosengon-a-atosgond redefini sa presizyon vle di - ak fèmen ak} travay ak enèji - ak travay la platfòm-kritè seleksyon ki pi enpòtan an pratik. Pandan tout tan, chak sub-sijè gen lyen ak yon resous teknik devwe nan bibliyotèk nou an, konsa ou ka deplase soti nan apèsi a nan trete paramèt nan yon chemen lekti kontinyèl.

Micromachining refere a fabrikasyon karakteristik, twou, chanèl, ak estrikti sou echèl mikron ak sub{0}}mikwòn. Wout fabrikasyon ki disponib jodi a yo divize an kat gwo fanmi: pwosesis semi-conducteurs, LIGA (litografi-elektwoformasyon-moudi), machin ultra-mekanik ak presizyon, ak machining espesyal - dènye nan ki retire molekil materyèl pa molekil oswa atòm pa atòm atravè entèraksyon enèji dirèk. Machin espesyal kondwi pa enèji elektrik, tèmik, optik, acoustic, oswa chimik, ak aplikasyon ki pi komen yo se EDM, machin ultrasons, machin elektwon -gwo bout bwa, machin gwo bout bwa ion-, ak machin elektwochimik.

Micromachining lazè se manm optik nan fanmi sa a: yon reyon lazè konsantre bay enèji dirèkteman nan volim sib la, vaporize oswa ablasyon materyèl ki pa gen okenn kontak fizik zouti, pa gen okenn zouti mete, ak yon ti chalè-zòn ki afekte. Karakteristik defini li se "ekri dirèk" - pwosesis la senplifye chemen zouti nan yon sèl chemen optik, sa ki pèmèt rapid pwototip nan mikwo-aparèy san mask nan anpil ka. Paske li pa prezante okenn pwodui chimik korozif oswa debri mekanik, li souvan dekri kòm yon pwosesis manifakti vèt. Pou yon entwodiksyon sistematik sou fason machin presizyon lazè adapte nan liy pwodiksyon modèn, gade apèsi nou an soulazè ak presizyon D' teknoloji.

Chwazi ant lazè ak mikwo-pwosesis konvansyonèl depann de materyèl, jeyometri, ak kondisyon debi. Matris ki anba a rezime diferans pratik yo:

Pwosesis lazè konpare pi favorab kote presizyon, vitès, ak fleksibilite rankontre: li pa -kontak, mask-gratis, epi li ka fè egzèsis, koupe, ekri, grave, soude, ak teksti ak menm gwo bout bwa a lè yo chanje paramèt pou kont li. Lè kesyon an se seleksyon batman -longè - sèl desizyon ki pi konsekan nan mikwo-perçage - diferans ki genyen ant rejim long-puls ak ultrarapid yo eksplore nankonpare femtosecond ak nanosecond lazè mikwo-perçage.

Mikwo-Vias ak anbalaj ki gen gwo-dansite

Pandan ke pwodwi elektwonik yo avanse nan transparans ak miniaturizasyon, inite-dansite enfòmasyon volim ak inite-tan vitès pwosesis te kondwi teknoloji anbalaj mikwoelektwonik nan limit li yo. Yon smartphone modèn oswa kamera dijital gen apeprè 1,200 koneksyon pou chak santimèt kare. Kle pou ogmante bon jan kalite anbalaj chip-se mikwo-atravè - nan-twou ki konekte kouch fil elektrik, ki bay lyen gwo-vitès ant aparèy ki monte sifas-ak tablo siyal ki anba a, epi efektivman diminye anprint anbalaj la.

Nan konsepsyon PCB milti-kouch, vias yo se kolòn vètebral gwo-interconnexion dansite. Pri perçage anjeneral reprezante 30-40% nan pri total fabrikasyon PCB, epi konsèpteur yo vle pi piti vias toujou -: pi piti twou libere espas routage epi fè pi byen nan sikwi gwo-vitès. Perçage mekanik konvansyonèl desann nan anviwon 100 µm - byen lwen mwens pase sa konsepsyon dans mande yo. Perçage lazè fèmen espas sa a, ak sous CO₂ ak UV regilyèman pwodwi 30-40 µm vias, ak konfigirasyon avanse rive nan ~ 10 µm. Pou yon tretman estriktire nan spectre nan perçage, kòmanse akteknoloji endistriyèl perçage lazè, Lè sa a, wè ki jan menm fizik la pwolonje nan seramik difisil nanlazè mikwo-perçage nan seramik semi-conducteurs.

PCB ak FPC Micro-Machining

Pi lwen pase vias, pwosesis lazè fè tout selil travay PCB/FPC - atravè perçage, koupe deskripsyon, depanelizasyon, ak pwofondè-kontwole engraving sou tablo rijid, sikwi flex, ak substra HDI. Lajè aplikasyon sa a kouvri nanaplikasyon lazè pou pwodiksyon PCB ak FPC, pandanki jan kalite PCB fòme chwa pwosesis lazèeksplike poukisa FR-4, seramik, ak poliimid flechi chak mande pou yon longèdonn diferan ak estrateji gwo bout bwa. Kote sous UV briye - retire liy byen, pwosesis òganik-kouch selektif, ak kontwole-kavite pwofondè travay - fenèt pwosesis yo detaye nanUV pwosesis lazè nan materyèl PCB.

Koupe, ekri ak grave

Menm fanmi travès la pwolonje pi lwen pase ankadreman: koupe mikwomachin lazè, perçage, skilte, graf, ak soude atravè fabrikasyon ekipman, otomobil, pati presizyon avyasyon, ak endistri mikwo-pwosesis. Plak buses enprimant lank-ki gen karakteristik ki pi wo a 20 µm, orifis enjeksyon gaz-, ak konpozan gade ak medikal yo tout pwodui pa menm pwosesis debaz yo. Nan optik, tretman sifas lazè - mikwo-peze, polisaj, ak plasma-asistans mikwo-fòmasyon vè adousi ak vè-seramik - fòme eleman mikwo-optik ki ta enposib pou moulen mekanikman. Mikwo-koupe lazè swiv menm prensip ak grave: yon sous frekans-double oswa femtosecond konsantre jisteman, se antre enèji kontwole byen, epi retire materyèl ak efè tèmik minim epi pa gen okenn burr mekanik. Paske menm travès la chanje fonksyon pa seri paramèt poukont li, yon estasyon souvan ranplase plizyè machin konvansyonèl - rezon prensipal lazè mikwo-machinman te vin wout defo pou pwodiksyon segondè-melanj, segondè-presizyon.

Lazè CO₂ ak YAG yo se sous kontinyèl-vag oswa long-batman kè yo: yo konsantre enèji pou kreye tanperati lokal ki wo ki elimine materyèl, opere esansyèlman nan rejim tèmik la ak presizyon limite. Lazè Excimer itilize longèdonn UV kout pou kondwi entèraksyon fotochimik nan echèl mikron, men gaz korozif yo difisil pou kontwole, epi UV wo -entansite degrade konpozan optik - limite adopsyon.

Avans desizif la te soti nan konpresyon batman kè lazè a nan tan: soti nan nanosgond (10⁻⁹ s) nan pikosgond (10⁻¹² s) ak femtoseconds (10⁻¹⁵ s), e kounye a, nan domèn nan attosecond. Lajè batman kè se paramèt mèt mikwo-bon jan kalite machin - li detèmine fwontyè ki genyen ant domaj tèmik ak ablasyon frèt. Nan endistri elektwonik 3C, kote pil fim mens ak substrats frajil pa tolere chalè rezidyèl,pikosecond lazè pwosesis pou elektwonik 3Cte vin estanda pwodiksyon an; nan fen ekstrèm nan spectre,attosecond lazè enpulsyonèl eksplikedekri kote rechèch fizik -batman an ap dirije.

Lazè batman kè femtosecond a gen de karakteristik defini. Premyèman, batman kè a ekstraòdinè kout - kèk femtosegond, pandan sa limyè pwopaje sèlman 0.3 µm, pi kout pase dyamèt pifò selil - pou enèji depoze anvan difizyon tèmik ka kòmanse. Dezyèmman, pik pouvwa a ekstrèmman wo: konsantre yon mikrojoule enèji nan kèk femtosgond sou yon plas 10 µm bay dansite pouvwa sou lòd 10¹⁸ W/cm², ak fòs jaden elektrik-fòs ase pou retire elektwon nan atòm dirèkteman.

Sa a chanje mekanis domaj nan tèt li. Pou vag kontinyèl -a dè dizèn-de-pulsasyon pikosgond, domaj yo gouvène pa ionizasyon lavalas, ki depann de inisyal lib-dansite elèktron - epi paske distribisyon enpurte yo varye, papòt domaj la se yon valè estatistik ak yon pwobabilite 50%. Puls ultrashort chanje mekanis nan iyonizasyon multiphoton: elektwon mare absòbe plizyè foton an menm tan ak tranzisyon dirèkteman nan nivo gratis la, kidonk papòt domaj la pa depann ankò sou istwa materyèl - li vin tounen yon nimewo egzak, repwodiktif ki diminye kòm lajè batman kè vin pi kout, plati soti nan nivo femtosecond.

Paske papòt la tèlman egzat, mete enèji lazè a egzakteman nan - oswa jis pi wo pase - papòt domaj la elimine sèlman volim entansyonèl la, sa ki pèmèt pwosesis sub-mikwòn anba limit difraksyon an. Rezilta a se entansite limyè ultra-segondè, yon papòt ki ba egzak, yon zòn ki afekte-chalè neglijab, ak kapasite pou machinn prèske nenpòt materyèl ak yon fidelite sub-mikwòn. Teknoloji a deja nan pwodiksyon atravè yon seri aplikasyon laj:

• Mikwoelektwonik ak anbalaj semi-conducteurs- atravè perçage, grafing fim mens-, ak koupe nan kouto frajil.
• Aparèy fotonik-kristal ak optik- 3D mikwo-estriktirasyon linèt ak polymère, ki gen ladan gwo-enfòmasyon-transfè (klas terabit-) optik-konpozan kominikasyon fib.
• Depo done- nouvo twa-achitekti memwa optik ki ekri pwen pa pwen anndan medya transparan.
• Aparèy medikal & bioengineering- mikwo-stent, orifis zegwi, laboratwa-sou-a-chip chanèl, ak selil-pwosesis pou rechèch bioengineering.

Mikwo-Forage Materyèl Di ak Frajil

Materyèl refractory ak frajil - molybdène, seramik, ak alyaj valv - defèt perçage konvansyonèl yo: mete zouti se ekstrèm, chipping kwen an komen, ak rapò aspè yo bloke. Femtosecond perçage retire materyèl pa ablasyon dirèk san transfè estrès mekanik, pwodui pwòp, twou -kontwole nan menm substrats ki pi difisil yo. Etid aplikasyon yo enklifemtosecond mikwo-perçage molybdèneepifemtosegond mikwo-masinage twou pou tiyo gaz ak likid, kote micron-orifis echèl yo dwe rete bav-gratis sou plizyè milyon sik fonksyònman.

Eleman Precision ak Microfluidics

Kote jeyometri se pwodwi - orifis restriksyon, chanèl mikwofluidik, ak gwo-konpozan presizyon ki gen gwo valè - pwosesis femtosecond bay tou de rezolisyon ak repetibilite nan echèl pwodiksyon an. Orifis restriksyon ki gen lè-, pa egzanp, mande pou dyamèt egzak ak antre pwòp atravè plizyè milye pati;perçage femtosecond pou orifis restriksyon lè kote yo potemontre kouman pwosesis la echèl soti nan pwototip nan pwodiksyon an mas. Nan segman -syans lavi ak dyagnostik la,pwosesis lazè femtosecond nan chips mikrofluidikdemontre fabwikasyon chanèl 3D andedan materyèl transparan - yon kapasite okenn pwosesis mekanik oswa tèmik pa ka matche.

De nan chaj travay mikwo-masinen ki pi rapid-ap grandi yo soti nan sektè enèji pwòp-. Nan fotovoltaik fim mens -, lazè trase modèl absòbe perovskit la nan seri-selil ki konekte - P1/P2/P3 liy ekriti yo dwe pwòp, etwat, ak mouri-sou egzat sou gwo panno vè; wèperovskit selil solè lazè scribingpou ekipman ak kondisyon pwosesis yo. Nan fabrikasyon batri, tèkstur sifas kontwole nan ka selil amelyore adezyon pou kouch UV-geri epi amelyore kontak jesyon tèmik-; se workflow la eksplike nanlazè sifas tèkstur pou ka selil batri. Lè objektif la se netwaye olye ke estriktire - retire oksid ak rezidi anvan kouch oswa lyezon - fwontyè ant de operasyon yo klarifye nannetwayaj lazè kont teksti sifas yo.

Platfòm ki kòrèk la defini pa kat paramèt: lajè batman (nanosecond, pikosecond, femtosecond), longèdonn (IR, vèt, UV), enèji batman kè, ak achitekti livrezon gwo bout bwa-. Sous nanosecond okipe pifò make ak koupe woutin; sistèm pikosecond pwoteje pil fim mens-nan pwodiksyon elektwonik konsomatè yo; Sistèm femtosegond yo obligatwa kote presizyon sub-mikwon, zewo HAZ, oswa kalite materyèl frajil-pa-negosyab; ak longèdonn UV ajoute selektivite fotochimik pou pwosesis kouch òganik-sou tablo ak ekspozisyon. Paske chwa yo kominike, evalye sous travès la ak sistèm mouvman an kòm yon sèl inite - jaden eskanè a, presizyon etap la, ak lojisyèl pwosesis deside rezilta a ka reyalize otan ke lazè a li menm. Nouak presizyon mikwo{0}}nano sistèm pwosesis lazèpaj kouvri konfigirasyon machin-nivo ki disponib pou chak rejim.

Mikromachinman lazè vin gen matirite apati yon teknik laboratwa pou vin tounen zo rèldo fabrikasyon mikwo-elektwonik, aparèy medikal, optik presizyon, ak konpozan enèji pwòp-. Teknoloji a rekonpanse enjenyè ki matche ak rejim batman kè a ak materyèl la, longèdonn nan pwofil la absòpsyon, ak platfòm la nan volim pwodiksyon an - soti nan CO₂ vias ak pwosesis tablo UV nan pikosecond konsomatè -travay elektwonik ak femtosecond ablasyon frèt. Sèvi ak resous ki lye anlè a pou w ale pi fon sou nenpòt sijè ki sou-, oswa kontakte ekip jeni nou an pou diskite sou yon aplikasyon espesifik.