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激光技术应用于电子加工业

2012-11-30 09:11
蓝林笑生
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  2.2 激光划片

  激光划技术是生产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),成品率达99.5%以上。集成电路生产过程中,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。传统的方法是用金刚石砂轮切割,硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片,把激光束聚焦在硅片表面,产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度,使硅片很容易沿沟槽整齐断开,也可进行多次割划而直接切开。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的地方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。因此可以达到提高硅片利用率、成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材料的划片与切割。

  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,在冷却后成为一块连续的固体结构。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,并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接;可焊接难熔材料如钦、石英等,并能对异性材料施焊;可进行微型焊接;可对难以接近的部位,施行非接触远距离焊接,具有很大的灵活性;激光束易实现光束按时间与空间分光,能进行多光束同时加工及多工位加工,为更精密的焊接提供了条件。电子元器件制造过程中需要点焊、密封焊、叠焊,由于元器件不断向小型化发展,要求焊点小、焊接强度高、焊接时对周围热影响区小。传统的焊接工艺难以满足需要,而激光焊接可以实现。显像管电子枪组装采用激光点焊工艺后,质量大大提高,目前彩色显像管生产线几乎都装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过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0.1db,要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。因此必须采用沿圆周多点同步焊接,激光很容易经过分束后通过光纤传输实现多点同步加工,能量可精密控制,解决了传统加工方法难以解决的问题。

  2.4 激光精细打孔

  激光打孔技术的原理简单,做法方便,利用激光的相干性,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,足以在材料上留下小孔。打出的小孔孔壁规整,没有什么毛刺。质量不仅非常好,特别是在打大量同样的小孔时,还能保证多个小孔的尺寸形状统一,而且钻孔速度快,生产效率高。微电子电路集成度不断提高,为了提高电路板布线密度,要使用多层印刷电路板,在板上钻成千上万个小孔,层间互连的微通道技术显露出越来越高的重要性。通道的直径一般为0.025~0.25mm,用传统的机械钻孔或冲孔工艺不仅价格昂贵,难以保证质量,更不可能加工盲孔。用激光不但可以加工出高质量的小孔和盲孔,而且可以加工任意形状的孔或进行电路板外形轮廓切割。全固化的紫外波段激光器,可在计算机控制下通过扫描振镜系统对电路板进行钻孔、刻线或切割等精细加工,在50μm厚的聚酞亚胺薄膜上打直径30μm的孔,每秒可以打约250个孔。

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