廣東半導體飛秒激光超精細

近年來，飛秒激光技術在材料加工領域的應用越來越廣。與傳統(tǒng)的加工方式相比，飛秒激光具有超快、超短、高能束的特點，能夠在極短時間內(nèi)對材料進行精細加工，同時避免了熱影響和熱損傷等問題。本文將介紹飛秒激光微孔成型設備在鉬片上打沉頭孔的應用，并探討其優(yōu)勢和未來發(fā)展方向。飛秒激光微孔成型設備簡介飛秒激光微孔成型設備是一種高精度、高效率的加工設備，采用飛秒激光器作為能量源，通過控制激光的能量、脈沖寬度、脈沖頻率等參數(shù)，實現(xiàn)對材料的快速、精確加工。該設備主要用于微孔、微槽、微縫等微結構的加工，適合應用于航空航天、科研、生物醫(yī)學等領域。飛秒激光鉆孔技術可被運用于核聚變上，核聚變中的點火靶球具有充氣微孔，需求高精度及數(shù)量多來控制精確度。廣東半導體飛秒激光超精細

飛秒激光加工技術是一種利用超短脈沖激光（脈沖寬度為飛秒級，1飛秒=10?1?秒）進行材料加工的先進技術，因其高精度、無熱效應和多材料適用性，成為現(xiàn)代制造業(yè)的有用工具。飛秒激光以其極短的脈沖時間和超高峰值功率，能夠在材料表面實現(xiàn)“冷加工”，廣泛應用于微納加工、醫(yī)療器械制造、航空航天和電子工業(yè)等領域。飛秒激光加工的主要優(yōu)勢在于其非熱效應的特性。傳統(tǒng)激光加工因熱擴散易導致材料變形或燒傷，而飛秒激光的超短脈沖能在材料吸收能量前完成切割或雕刻，避免熱影響區(qū)（HAZ），從而實現(xiàn)亞微米級精度。這種特性特別適合加工高精度器件，如半導體芯片、微流控芯片和光學元件。此外，飛秒激光對金屬、陶瓷、玻璃、聚合物等多種材料均有出色適應性，極大拓寬了應用范圍。在實際應用中，飛秒激光加工展現(xiàn)了很好的靈活性。例如，在醫(yī)療領域，它可用于制造高精度的植入式醫(yī)療器械，如心臟支架；在電子行業(yè)，可用于切割超薄玻璃屏幕或加工柔性電路板；在科研領域，則用于微納結構的制造，如光子晶體和微透鏡陣列。其加工過程高效、清潔，無需復雜的前后處理，明顯提升生產(chǎn)效率。微米級飛秒激光飛秒激光脈沖與材料相互作用時間在一個非常短的時間（飛秒量級），因此可以實現(xiàn)材料的冷加工。

激光打孔工藝可分為長脈沖（ms級）和短脈沖（ns、ps、fs級）激光工藝，注意脈沖寬度是個時間單位，不是長度單位，其中ps皮秒激光和fs飛秒激光也被行業(yè)內(nèi)叫做超快激光。兩種工藝相比各有優(yōu)缺點，同樣是氣化材料加工小孔，前者因為其單個脈沖照射時間更長，能提供更多能量快速去除材料，相當于大刀闊斧效率高；后者能量細小峰值功率高，可瞬間氣化微量材料，素有冷加工的美譽，相當于小刀精啄，幾乎沒有重熔層，表面質量更好，專業(yè)一點講就是超快激光由于脈沖持續(xù)時間遠小于材料中受激電子通過轉移、轉化等形式的能量釋放時間，只需考慮電子吸收入射光子的激發(fā)和儲能過程，加上高達TW（10^12W）級的峰值功率，能量在只有幾個納米厚度內(nèi)迅速聚集，瞬間產(chǎn)生的超高電子溫度值遠超材料汽化溫度，材料直接從固態(tài)轉為氣態(tài)，在表面形成高密度、超熱、高壓的等離子體狀態(tài)，實現(xiàn)非熱熔性加工。

基于能量高度集中、熱影響區(qū)小、無飛濺無熔渣、不需特殊的氣體環(huán)境、無后續(xù)工藝、雙光子聚合加工精度可達0.7um等優(yōu)勢，飛秒激光在誘導金屬微結構加工應用方面和精細加工方面都取得了很大的進展。1.孔加工在1mm厚的不銹鋼薄片上，飛秒激光進行了具有深孔邊緣清晰、表面干凈等特點的納米級深孔加工；在金屬薄膜上，鈦寶石飛秒激光加工制備出了微納米級陣列孔，孔徑至小達2.5um，孔直徑在2.5~10um間可調，至小間距可達10um，很容易實現(xiàn)10-50um間距調整。2.金屬材料表面改性1999年德國漢諾威激光中心Noltes等人報道了結合鈦寶石飛秒激光三倍頻光（260nm）和SNOM（掃描進場光學顯微鏡）在金屬鎘層制出了線寬200nm的凹槽。為以后的無孔徑近場掃描光學顯微鏡（ANSOM）取代SNOM奠定了基礎，獲得了高達70nm的空間分辨率，開拓了遠場技術在納米范圍下的物理化學特性以及運輸機制的研究。飛秒激光可以加工所有材料（金屬、半導體、玻璃和陶瓷），包括透明材料，因此也可用于鉆孔、開槽和切割。

飛秒激光刻蝕具有以下優(yōu)點：1、精度高：飛秒激光能夠實現(xiàn)非常精細的加工，因此可以創(chuàng)造出高度精密的模具。2、不產(chǎn)生熱損傷：由于激光脈沖極短，能量密度高，加工過程中很少產(chǎn)生熱影響區(qū)，減少了模具表面的熱損傷。3、避免微裂紋：相比傳統(tǒng)加工方法，飛秒激光刻蝕可以減少或避免在模具表面形成微裂紋，提高了模具的使用壽命和耐久性。4、可加工各種材料：飛秒激光刻蝕技術適用于各種材料，包括金屬、塑料、陶瓷等，因此具有很大的適用范圍。靈活性：激光加工具有很高的靈活性，可以實現(xiàn)各種復雜形狀和微細結構的加工。飛秒激光在模具上進行激光刻蝕是一種高精度、低熱影響、適用性廣的先進加工技術，可以實現(xiàn)對模具表面的精細加工，為制造高精度零部件提供了重要的加工手段。飛秒激光在信息儲存和記錄方面有很好的發(fā)展前景。廣東高精密飛秒激光刀具制造

飛秒激光可以加工所有材料， 但更擅長的是石英玻璃寶石等材料它們可以利用我們獨特的切割、打磨和拋光技術。廣東半導體飛秒激光超精細

飛秒激光加工應用于金屬掩模板加工：新加坡南洋科技大學VenkatakrishnanK等人利用飛秒激光直寫方法制作了以金屬薄膜為吸收層、石英為基底的金屬掩模板，并將前入射與后入射兩種方案做了比較，發(fā)現(xiàn)采用前入射的方法能夠得到更小的特征尺寸和好的邊緣質量。并且利用飛秒激光超衍射極限加工有效地修補了金屬鎘掩模板的缺陷，修復的線寬達到小雨100nm的精度。目前構建的飛秒激光修正光掩模板工具已在IBM的伯林頓、福蒙特州的掩模制作設備中運行。這對微電子技術的發(fā)展將具有重要意義。廣東半導體飛秒激光超精細