2.2 激光劃片
激光劃技術是生產集成電路的關鍵技術,其劃線細、精度高(線寬為15~25μm,槽深5~200μm)、加工速度快(可達200mm/s),成品率達99.5%以上。集成電路生產過程中,在一塊基片上要制備上千個電路,在封裝前要把它們分割成單個管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割,硅片表面因受機械力而產生輻射狀裂紋。用激光劃線技術進行劃片,把激光束聚焦在硅片表面,產生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過調節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度,使硅片很容易沿溝槽整齊斷開,也可進行多次割劃而直接切開。由于激光被聚焦成極小的光斑,熱影響區(qū)極小,切劃50μm深的溝槽時,在溝槽邊25μm的地方溫升不會影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工,硅片不會受機械力而產生裂紋。因此可以達到提高硅片利用率、成品率高和切割質量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導體襯底材料的劃片與切割。
2.3 激光精密焊接
激光焊接是用激光束照射材料使之熔化而不汽化,在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結構。焊接速度快、深度/寬度比高、工件變形?。徊皇茈姶艌鲇绊?,激光在室溫、真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊,并能通過玻璃或對光束透明的材料進行焊接;可焊接難熔材料如欽、石英等,并能對異性材料施焊;可進行微型焊接;可對難以接近的部位,施行非接觸遠距離焊接,具有很大的靈活性;激光束易實現光束按時間與空間分光,能進行多光束同時加工及多工位加工,為更精密的焊接提供了條件。電子元器件制造過程中需要點焊、密封焊、疊焊,由于元器件不斷向小型化發(fā)展,要求焊點小、焊接強度高、焊接時對周圍熱影響區(qū)小。傳統(tǒng)的焊接工藝難以滿足需要,而激光焊接可以實現。顯像管電子槍組裝采用激光點焊工藝后,質量大大提高,目前彩色顯像管生產線幾乎都裝備了脈沖激光點焊機。計算機鍵盤的字鍵簧片采用激光點焊工藝可使擊打壽命超過2千萬次。小型航空繼電器采用激光密封焊工藝后,其泄露率降低。光通訊中有許多同軸器件,如光隔離器、光纖耦合器等,為了保證光信號衰減小于0.1db,要求在焊接時器件的圓周畸變量小于1μm,中心偏移量小于0.2μm。因此必須采用沿圓周多點同步焊接,激光很容易經過分束后通過光纖傳輸實現多點同步加工,能量可精密控制,解決了傳統(tǒng)加工方法難以解決的問題。
2.4 激光精細打孔
激光打孔技術的原理簡單,做法方便,利用激光的相干性,用光學系統(tǒng)把它聚焦成很微小的光點(直徑小于1微米),這相當于“微型鉆頭”。其次,激光在聚焦的焦點上的激光能量密度很高,普通激光器產生的能量可達109J/cm2,足以在材料上留下小孔。打出的小孔孔壁規(guī)整,沒有什么毛刺。質量不僅非常好,特別是在打大量同樣的小孔時,還能保證多個小孔的尺寸形狀統(tǒng)一,而且鉆孔速度快,生產效率高。微電子電路集成度不斷提高,為了提高電路板布線密度,要使用多層印刷電路板,在板上鉆成千上萬個小孔,層間互連的微通道技術顯露出越來越高的重要性。通道的直徑一般為0.025~0.25mm,用傳統(tǒng)的機械鉆孔或沖孔工藝不僅價格昂貴,難以保證質量,更不可能加工盲孔。用激光不但可以加工出高質量的小孔和盲孔,而且可以加工任意形狀的孔或進行電路板外形輪廓切割。全固化的紫外波段激光器,可在計算機控制下通過掃描振鏡系統(tǒng)對電路板進行鉆孔、刻線或切割等精細加工,在50μm厚的聚酞亞胺薄膜上打直徑30μm的孔,每秒可以打約250個孔。
2.5 激光打標
激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標記。雕刻式打標是一種高速全功能打標系統(tǒng)。激光束經二維光學掃描振鏡反射后經平場光學鏡頭聚焦到工件表面,在計算機控制下按設定的軌跡使材料汽化,可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,激光標記是永久性的,不易磨損,這對產品的防偽有特殊的意義。已大量用在給電子元器件、集成電路打商標型號、給印刷電路板打編號等。近年來紫外波段激光技術發(fā)展很快,由于材料在紫外波激光作用下發(fā)生電子能帶躍遷,打破或削弱分子間的結合鍵,從而實現剝蝕加工,加工邊緣十分齊整,因此在激光標記技術中異軍突起,尤其受到微電子行業(yè)的重視。準分子激光打標是近年來發(fā)展起來的一項新技術,可實現亞微米打標,已廣泛用于微電子領域。#p#分頁標題#e#
另外,激光冗余修正、激光修補、激光精細切割、激光輔助清洗等技術也在電子工業(yè)中得到深人廣泛的應用。隨著激光器性能的改善和新型激光器的出現,激光技術在電子工業(yè)某些方面的應用,已經成為許多其他工藝所無法取代的關鍵性技術,為電子工業(yè)的發(fā)展展現出令人鼓舞的前景。
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