Почему приложения обработки микроэлектроники выигрывают от УФ-лазеров

Почему приложения обработки микроэлектроники выигрывают от УФ-лазеров

УФ-лазеры используются для решения широкого круга промышленных задач, особенно в микроэлектронике и производстве дисплеев. Это связано с тем, что ультрафиолетовый свет обладает уникальными свойствами, которые позволяют выполнять микрообработку и другие задачи структурирования с более высокой точностью и меньшим тепловым повреждением детали.

Есть три основные причины, по которым УФ-лазеры могут это делать. Во-первых, почти все — пластмассы, органические материалы, металлы и полупроводники — сильно поглощают УФ-излучение. Таким образом, энергия лазера эффективно обрабатывает материал, а не просто проходит сквозь него. Это также делает УФ-лазеры особенно подходящими для обработки композитов и многослойных материалов, которые все чаще используются в микроэлектронике и других отраслях промышленности.

ультрафиолетовый лазер  | зеленый лазер  | Ультрафиолетовые лазеры  | ультрафиолетовый лазер dpss  | наносекундный лазер  | УФ лазерный источник  | Твердотельные лазеры

Во-вторых, высокое поглощение также означает, что УФ-излучение лазера не проникает глубоко в материал, эффективно минимизируя размер так называемой «зоны термического влияния». ЗТВ — это область, окружающая элемент, созданный лазером (вырез, отверстие и т. д.), который может быть поврежден или его свойства могут измениться под действием лазерного излучения.

В-третьих, УФ-свет может быть сфокусирован вниз лучше, чем более длинноволновый видимый или инфракрасный (ИК) свет. Это означает, что УФ-лазер может делать меньшие отверстия или более узкие разрезы.

Наносекундные лазеры попали в «золотую середину»

Твердотельные лазеры с наносекундной длительностью импульса и диодной накачкой являются наиболее популярными промышленными источниками УФ-излучения, потому что они представляют собой «золотую середину» для большинства производителей. Они экономически привлекательны (в пересчете на доллары за ватт), обычно работают при относительно высокой частоте повторения импульсов, а также доступны с довольно высокой выходной мощностью. Это обеспечивает экономичное и высокопроизводительное производство.

Но производители всегда стремятся к дальнейшему совершенствованию своих процессов и снижению затрат. С точки зрения лазерного источника это часто означает более высокую выходную мощность, поскольку это обычно позволяет повысить производительность процесса.

Есть только одна небольшая проблема с твердотельными УФ-лазерами. (На самом деле их много, но мы собираемся поговорить только об одном из них!) Это потому, что твердотельные лазеры излучают инфракрасный (ИК) свет. Таким образом, внутри лазера используется кристалл генерации третьей гармоники (THG) для преобразования ИК-излучения в УФ.

Но помните, как ультрафиолетовый свет так хорошо поглощается большинством материалов? Это означает, что действительно трудно избежать хотя бы некоторого поглощения лазерной энергии в кристалле THG. И, поскольку он находится внутри лазера, кристалл THG подвергается воздействию большого количества УФ-излучения.

Одним из решений этой проблемы является встраивание механизма прямо в лазер, который периодически физически перемещает кристалл ГТГ. Идея состоит в том, чтобы постоянно менять место фокусировки лазерного луча в кристалле до того, как он катастрофически выйдет из строя в каком-либо конкретном месте.

Этот подход хорошо работает, и мы уже много лет используем его в наших продуктах. Однако очевидно, что это увеличивает стоимость и сложность лазера. Кроме того, каждый раз, когда кристалл перемещается в новое положение, происходят незначительные изменения выходной мощности и других параметров луча, которые могут повлиять на процесс и, следовательно, на качество детали.

Другой подход состоит в том, чтобы просто полностью игнорировать проблему и держать кристалл THG в одном месте, пока лазер не перестанет работать. Это делает лазерную головку намного дешевле и является отличной идеей, если вы не возражаете против низкой надежности лазера, плохой стабильности выходного сигнала или короткого срока службы (<3000 часов).