固体紫外激光器用于微电子工业

2008/7/15/10:57 来源：激光技术研究所

    随着对小型电子产品和微电子元器件需求的日益增长， 聚合物材料的精密处理日渐成为激光在工业应用中发展最快的应用领域之一。紫外激光是处理广泛应用于微电子元器件工业中的塑料(如聚酰亚胺)和金属(如铜)等材料的理想工具。固态激光器的最新技术推动了新一代结构紧凑，全固态的紫外激光器的发展， 从而使之成为这个领域中更加经济有效的加工手段。 布线，钻孔和裁剪电路 在绝缘体和铜材料的层布式电路板的生产过程中， 要求对小型功能性部件进行精细加工， 例如在柔性电路板上加工微形通孔、槽和通路辅助孔，以及成型电路板的最终裁剪。  

　　在以往的大批量生产中，许多小部件都使用机械硬冲压成型的模具压制成型。但是，硬冲模法大的损耗和长的交付周期对小部件的加工和成型而言显得不实用且成本高。类似的加工手段， 如，使用程控机械钻孔机进行钻孔和布线， 或采用较低成本的钢尺或乔木模冲孔处理等法等，也各有局限性； 而在矩形， 三角形或D 形孔的钻孔以及复杂曲线的精细加工中，这些传统的方法更显得无能为力；同时， 工具的磨损， 粘胶的溢出以及钻孔造成的材料破碎等也限制了部件的尺寸， 精度和合格率。 用于互连多层的微通道技术对于今天的高密度互连电路 (HDI)越来越重要，但是它们对小尺寸的要求格外严格。通道的直径范围通常为1到10密尔(25-250微米)，而传统的机械钻孔和冲孔不适合用于大批量生产直径在6-8密尔 (150-250微米)以下的通孔， 因为精细钻头和模具的价格非常昂贵， 同时寿命却非常短暂。此外， 使用这些方法几乎不可能进行盲通道孔的生产和切开填埋的导电垫片等工作。激光微处理 激光独一无二的特性使得它成为微处理的理想工具， 激光是非接触性零磨损工具， 能够通过聚焦将非常大的能量密度传递到精确的加工位置进行钻孔、切割和焊接。两者间的相互作用的类型取决于待处理的材料的特征和激光的波长和能量。脉冲式CO2激光器和红外YAG 激光器是在材料处理中较为常用的红外激光光源。  

　　但是， 许多塑料和一些大量用在柔性电路板基体材料中的特殊聚合物(如聚酰亚胺)不能通过红外处理或"热"处理过程进行精细加工。热会使塑料变形， 在切割边缘或者钻孔边缘上产生炭化形式的损伤， 而这可能会导致电路板结构性的削弱和寄生传导性通路，从而不得不增加后续处理工序以改善加工结果。因此， 红外激光器不适合于某些柔性电路的处理。除此之外，即使在高能量密度下，CO2 激光器的波长也不能被铜吸收, 这更加苛刻地限制了它的使用范围。 相比之下，紫外激光器的输出波长在0.4微米以下，这是适合于处理聚合物材料的主要优点。 与红外加工不同，紫外微处理过程从本质上来说不是"热"处理过程。大多数材料吸收紫外光比红外光更容易，高能量的紫外光光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键， 这种"冷"加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化影响。 由于紫外光在聚焦上的优点，聚焦点可小到亚微米数量级，从而对金属和聚合物的微处理更具优越性，可以进行小部件的加工；即使在不高的脉冲能量水平下，也能得到较高的能量密度， 有效地进行材料加工。

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