近幾年來,隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高,國內(nèi)的消費類電子,清潔能源,新能源汽車,生物醫(yī)療以及半導(dǎo)體等行業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展。激光尤其是超快激光在這些高端智能制造領(lǐng)域的作用得到越來越多的體現(xiàn)。
飛秒激光器在切割硅晶圓方面的應(yīng)用一直備受關(guān)注,因為飛秒激光脈沖的高峰值功率,可用于消融硅晶圓和其他沉積在硅晶圓表面的材料,并且對相鄰組件的影響或熱損傷最小。通常,這些硅晶圓預(yù)先配置了切割通道。這些通道也用于芯片分割之前的探測和測試。因此,切割通道填充有傳感器和探測點。在這種情況下,飛秒光束用于去除那些附加的表面層,同時支持硅晶圓的隱形切割。由于飛秒激光脈沖在堅硬、透明藍寶石襯底中獨特的強非線性吸收,飛秒激光器也是從藍寶石晶圓中分離出高亮度LED芯片的理想選擇。
飛秒激光的超快速時間和超高峰值功率的特性,在飛秒激光用于材料加工時,具有如此高峰值光強和極短持續(xù)時間的光脈沖與物質(zhì)相互作用,能夠以極快的速度將其全部能量注入到很小的作用區(qū)域,瞬間內(nèi)的高能量密度沉積將使電子的吸收和運動方式發(fā)生變化,避免了激光線性吸收而導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移和擴散等的影響,從而在根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用的方式,使飛秒激光加工成為具有超高精度,超高空間分辨率,以及廣泛性的材料適應(yīng)性的非熱熔冷處理過程,開創(chuàng)了激光加工的嶄新領(lǐng)域。
其實飛秒激光在非學(xué)術(shù)領(lǐng)域的首次大規(guī)模應(yīng)用是在眼科領(lǐng)域。高強度飛秒脈沖,是在沒有熱損傷的情況下分離透明生物組織的理想工具。在用準分子激光器重塑角膜基質(zhì)之前,通過飛秒激光產(chǎn)生角膜瓣,已經(jīng)在視力矯正方面實現(xiàn)了商業(yè)化。
隨著激光技術(shù)的發(fā)展,激光器向著更快脈沖、更高能量、更短波長的方向邁進,這給激光材料加工帶來了革命性的進步。這使得超快脈沖激光器越來越得到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。這主要體現(xiàn)在超快脈沖激光加工可以得到遠高于長脈沖激光加工的精度,最高可以達到亞微米甚至納米。超快脈沖激光除了可以進行材料切割打孔等基本加工之外,還能夠?qū)崿F(xiàn)材料表面的加工與改性,對透明材料內(nèi)部的加工與改性,實現(xiàn)了其他加工方法無法實現(xiàn)的高精度、復(fù)雜形狀元器件的加工。另外超快脈沖激光幾乎可以與任何材料相互作用,可用于激光加工的材料不受限制。對于超硬、易碎、高熔點、易爆等材料的加工,更具有其他方法所無法匹敵的優(yōu)勢。
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