盤點3C領(lǐng)域中常用的幾種超快激光加工技術(shù)

（文章來源：激光天地）

如今，激光加工技術(shù)已經(jīng)滲透到科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中。脈沖寬度小于10-11 s的超快激光加工作為精密加工中最為活躍的一支，其發(fā)展尤為引人注目。

隨著電子器件朝著精密化、微型化、柔性化的方向發(fā)展，新型電子器件對加工技術(shù)提出了更高的要求，超快激光加工技術(shù)的獨特優(yōu)勢正吸引著研究人員不斷探索著其在電子制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

超快激光隱形切割技術(shù)，隨著手機(jī)等智能設(shè)備功能的不斷完善，顯示屏幕的尺寸和形狀變得多樣化，全面屏更是成為屏幕發(fā)展的主流方向。為了預(yù)留元件空間及減少碎屏的可能，屏幕非直角切割變得十分必要。超快激光隱形切割作為激光應(yīng)力切割技術(shù)的延伸，可在透明材料內(nèi)部誘發(fā)微小裂紋，微小裂紋在外力的引導(dǎo)下逐漸沿激光掃描路徑延展，實現(xiàn)透明材料的分離。

美國Spectra-Physics公司將超快激光與隱形切割技術(shù)結(jié)合，提出了ClearShape切割技術(shù)，可將激光對材料的影響區(qū)限制在微米量級。德國Rofin公司基于成絲機(jī)理發(fā)明的SmartCleave FI工藝可以快速分離包括很小的加工轉(zhuǎn)彎角度在內(nèi)的任意形狀的透明材料，切割玻璃的厚度范圍在100 μm到10 mm之間。

以大族激光、華工激光、銳科激光、德龍激光為代表的國內(nèi)知名激光公司早在幾年之前就加大了超快激光高精切割屏幕技術(shù)的投入，并在國際市場上占據(jù)了一定份額。

超快激光直寫技術(shù)，隨著對電子器件小型化與靈活性要求越來越高，催生了柔性電子這一新的應(yīng)用領(lǐng)域。柔性AMOLED屏幕的驅(qū)動系統(tǒng)——柔性薄膜晶體管（thin film transistor, TFT），要求其溝道長度小于10 μm，微納米圖案化是溝道制造的核心。

超快激光直寫技術(shù)主要利用材料對超快激光的非線性吸收，在作用區(qū)域引發(fā)物理化學(xué)性能變化，通過控制光束掃描實現(xiàn)二維或三維成型加工。超快激光直寫技術(shù)不需要掩膜，其加工分辨率可達(dá)到納米量級，獨特的“冷”加工機(jī)制特別適合對耐熱性差的柔性有機(jī)材料進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)加工。超快激光直寫還可用于微電路的制作，在敷銅層或鍍金層上直接加工出所需的圖案化線路，成為基于柔性有機(jī)聚合物基底的電子器件制造中具有獨特優(yōu)勢的加工手段。

采用532 nm飛秒激光直寫聚酰亞胺（polyimide，PI）薄膜，通過碳化在PI薄膜上形成多孔碳結(jié)構(gòu)，可用于制作柔性電子器件中具有儲能密度高、導(dǎo)電率高等優(yōu)點的柔性超級電容，為可穿戴設(shè)備提供充足的能源供應(yīng)。

超快激光脈沖沉積技術(shù)，具有特定功能的薄膜材料是制造先進(jìn)電子器件的基礎(chǔ)，而柔性電子對薄膜厚度和質(zhì)量提出了更高的要求。超快激光脈沖沉積技術(shù)因其高質(zhì)量的薄膜生長能力而備受關(guān)注，超快激光的高功率密度特性可以使任何難熔性材料氣化，而超短脈沖特性又使得它與材料作用時產(chǎn)生的顆粒更加細(xì)小，因此在薄膜制備特別是高熔點材料的薄膜制備方面具有重要意義。

4超快激光剝離技術(shù)，隨著微型器件與大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，芯片的選擇性剝離與轉(zhuǎn)移逐漸成為芯片裝配與維修的關(guān)鍵技術(shù)。激光剝離技術(shù)（laser lift-off, LLO）是一種利用激光能量作用于材料交界面實現(xiàn)材料分離的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在OLED屏幕制造工藝中。選擇性激光剝離技術(shù)（selective laser lift-off, SLLO）也開始應(yīng)用于芯片的剝離與裝配，與傳統(tǒng)LLO技術(shù)不同，SLLO技術(shù)主要針對微小區(qū)域或結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行剝離，更適用于微器件的更換與維修。

雖然目前將超快激光引入激光剝離尚屬探索性階段，但已有研究工作表明，鑒于超快激光的本征物理特性，超快激光剝離具有很強(qiáng)的局域約束性，幾乎不會產(chǎn)生熱效應(yīng)而損傷電子器件其他非剝離功能層。

超快激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)，激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移（laser induction front transfer, LIFT）技術(shù)是通過激光脈沖輻照透明基底表面的一層薄膜材料，將薄膜加熱到熔融狀態(tài)，以液態(tài)形式轉(zhuǎn)移到平行基底放置的受體表面。LIFT技術(shù)與LLO激光剝離技術(shù)相比，具有更高的選擇性，能快速沉積小尺寸圖形和微結(jié)構(gòu)。而引入超快激光的激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)可制作的圖形特征尺寸能夠達(dá)到微納米量級，已有報道采用飛秒激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移技術(shù)制備可應(yīng)用于微電器件的微米級銀導(dǎo)線。

此外，通過在薄膜材料與透明基底之間添加聚合物犧牲層，LIFT技術(shù)也可用于微電子機(jī)械系統(tǒng)（microelectromechanical systems, MEMS）的轉(zhuǎn)移與裝配。
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