激光技术在电子加工业中的应用

xwzjtgtf · 发表于 2013-5-22 09:45:26

  激光是在有理论准备和消费理论迫切需求的背景下应运而生的，它一问世，就取得了与众不同的飞快开展。激光的开展不只使古老的光学科学和光学技术取得了重生，而且招致整个一门新兴科学技术的呈现— 激光技术。目前，激光技术的应用已普遍深化到工业、农业、军事、医学乃至社会的各个方面，对人类社会的进步正在起着越来越重要的作用，已成为当今新技术反动的“带头技术”之一。

1 激光加工技术的优势

加工范畴是激光技术应用的最大范畴。激光加工技术，是应用激光束与物质互相作用的特性对资料停止切割、焊接、外表处置、打孔、微加工，以及作为光源辨认物体等的一门技术，已成为工业消费自动化的关键技术。激光具有的珍贵特性— 相干性好、单色性好、方向性好、亮度高，决议了激光在加工范畴存在的优势:

①无接触加工，对工件无直接冲击，因而无机械变形，并且高能量激光束的能量及其挪动速度均可调，因而能够完成多种加工的目的;

②能够对多种金属、非金属加工，特别是能够加工高硬度、高脆性、及高熔点的资料;

③能够经过透明介质对密闭容器内的工件停止各种加工;

④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是部分加工，对非激光映照部位没有或影响极小，因而，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小;

⑤激光加工过程中无”刀具’.磨损，无‘’切削力”作用于工件;

⑥激光束易于导向、聚焦完成作各方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件停止加工，因而它是一种极为灵敏的加工办法;

2 激光加工技术在电子工业中的应用

激光加工技术属于非接触性加工方式，所以不产活力械挤压或机械应力，特别契合电子行业的加工请求。另外，还由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小，因而在电子工业中得到普遍应用。

2.1 激光微调

激光微调技术可对指定电阻停止自动精细微调，精度可达0.01%一0.002%，比传统办法的精度和效率高，本钱低。集成电路、传感器中的电阻是一层电阻薄膜，制造误差达上15一20%，只要对之停止修正，才干进步那些高精度器件的废品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工时对临近的元件热影响极小，不产生污染，又易于用计算机控制，因而能够满足快速微调电阻使之到达准确的预定值的目的。加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上，将物质汽化。微调时首先对电阻停止丈量，把数据传送给计算机，计算机依据预先设计好的修调办法指令光束定位器使激光按一定途径切割电阻，直至阻值到达设定值，同样能够用激光技术停止片状电容的电容量修正及混合集成电路的微调。优越的定位精度，使激光微调系统在小型化精细线形组合信号器件方面进步了产量和电路功用。

2.2 激光划片

激光划技术是消费集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可达200mm/s)，废品率达 99.5%以上。集成电路消费过程中，在一块基片上要制备上千个电路，在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的办法是用金刚石砂轮切割，硅片外表因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术停止划片，把激光束聚焦在硅片外表，产生高温使资料汽化而构成沟槽。经过调理脉冲堆叠量可准确控制刻槽深度，使硅片很容易沿沟槽划一断开，也可停止屡次割划而直接切开。由于激光被聚焦成极小的光斑，热影响区极小，切划50μm深的沟槽时，在沟槽边25μm的中央温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工，硅片不会受机械力而产生裂纹。因而能够到达进步硅片应用率、废品率高和切割质量好的目的。还可用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化稼和其他半导体衬底资料的划片与切割。

2.3 激光精细焊接

激光焊接是用激光束映照资料使之凝结而不汽化，在冷却后成为一块连续的固体构造。焊接速度快、深度/宽度比高、工件变形小;不受电磁场影响，激光在室温、真空、空气及某种气体环境中均能施焊，并能经过玻璃或对光束透明的资料停止焊接;可焊接难熔资料如钦、石英等，并能对异性资料施焊;可停止微型焊接;可对难以接近的部位，实施非接触远间隔焊接，具有很大的灵敏性;激光束易完成光束按时间与空间分光，能停止多光束同时加工及多工位加工，为更精细的焊接提供了条件。电子元器件制造过程中需求点焊、密封焊、叠焊，由于元器件不时向小型化开展，请求焊点小、焊接强度高、焊接时对四周热影响区小。传统的焊接工艺难以满足需求，而激光焊接能够完成。显像管电子枪组装采用激光点焊工艺后，质量大大进步，目前彩色显像管消费线简直都配备了脉冲激光点焊机。计算机键盘的字键簧片采用激光点焊工艺可使击打寿命超越2千万次。小型航空继电器采用激光密封焊工艺后，其泄露率降低。光通讯中有许多同轴器件，如光隔离器、光纤祸合器等，为了保证光信号衰减小于0.ldb，请求在焊接时器件的圆周畸变量小于1μm，中心偏移量小于0.2μm。因而必需采用沿圆周多点同步焊接，激光很容易经过火束后经过光纤传输完成多点同步加工，能量可精细控制，处理了传统加工办法难以处理的问题。

2.4 激光精密打孔

⑦运用激光加工，消费效率高，质量牢靠，经济效益好。

激光打孔技术的原理简单，做法便当，应用激光的相干性，用光学系统把它聚焦成很微小的光点(直径小于1微米)，这相当于“微型钻头”。其次，激光在聚焦的焦点上的激光能量密度很高，普通激光器产生的能量可达109J/cm2，足以在资料上留下小孔。打出的小孔孔壁规整，没有什么毛刺。质量不只十分好，特别是在打大量同样的小孔时，还能保证多个小孔的尺寸外形统一，而且钻孔速度快，消费效率高。微电子电路集成度不时进步，为了进步电路板布线密度，要运用多层印刷电路板，在板上钻成千上万个小孔，层间互连的微通道技术显显露越来越高的重要性。通道的直径普通为0.025-0.25mm，用传统的机械钻孔或冲孔工艺不只价钱昂贵，难以保证质量，更不可能加工盲孔。用激光不但能够加工出高质量的小孔和盲孔，而且能够加工恣意外形的孔或停止电路板外形轮廓切割。全固化的紫外波段激光器，可在计算机控制下经过扫描振镜系统对电路板停止钻孔、刻线或切割等精密加工，在50μ厚的聚酞亚胺薄膜上打直径30μ的孔，每秒能够打约250个孔。

2.5 激光打标

激光打标是应用高能量密度的激光对工件停止部分映照，使表层资料汽化或发作颜色变化的化学反响，从而留下永世性标志的一种打标办法。激光打标有雕琢和掩模成像两种方式:掩形式打标用激光把模幅员案成像到工件外表而烧蚀出标志。雕琢式打标是一种高速全功用打标系统。激光束经二维光学扫描振镜反射后经平场光学镜头聚焦到工件外表，在计算机控制下按设定的轨迹使资料汽化，能够打出各种文字、符号和图案等，字符大小能够从毫米到微米量级，激光标志是永世性的，不易磨损，这对产品的防伪有特殊的意义。已大量用在给电子元器件、集成电路打商标型号、给印刷电路板打编号等。近年来紫外波段激光技术开展很快，由于资料在紫外波激光作用下发作电子能带跃迁，突破或削弱分子间的分离键，从而完成剥蚀加工，加工边缘非常齐整，因而在激光标志技术中异军突起，特别遭到微电子行业的注重。准分子激光打标是近年来开展起来的一项新技术，可完成亚微米打标，已普遍用于微电子范畴。

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xianlingyue · 发表于 2013-5-22 10:20:51

支持一下

jiamou1990 · 发表于 2014-5-13 10:48:16

好资料，不得不顶

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