隨著消費電子產(chǎn)業(yè)需求量大幅增加,產(chǎn)品小型化、快速化及零件價格高昂,傳統(tǒng)加工方式已經(jīng)無法滿足客戶對精度和良率的更高的要求,激光切割技術(shù)應(yīng)運而生。伴隨著紫外激光器的逐漸成熟,且穩(wěn)定度增加,激光加工產(chǎn)業(yè)已從紅外激光轉(zhuǎn)向紫外激光。同時,也因為紫外激光器的應(yīng)用越來越普及,使得激光應(yīng)用邁向更廣闊的領(lǐng)域。
激光經(jīng)過聚焦后照射到材料上,使被切割材料溫度急速升高,然后使之熔化或汽化。隨著激光與被切割材料的相對運動,在切割材料上形成切縫從而達(dá)到切割的目的。傳統(tǒng)二氧化碳(CO2)激光切割由于光斑大、熱影響范圍大、切邊不平滑、發(fā)黑,因此主要用于木材、布料、塑料及較厚的金屬材料加工,而且熱效應(yīng)較大。在切割更精密的材料時通常選擇紫外激光作為切割光源,與YAG和CO2激光通過熱效應(yīng)來切割不同,紫外激光直接破壞被加工材料的化學(xué)鍵,從而達(dá)到切割目的, 這是一個“冷”過程,熱影響區(qū)域??;另外紫外激光的波長短、能量集中,切縫寬度小,因此在精密切割和微加工領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
激光切割的切縫寬度同光束模式、偏振性和聚焦后光斑直徑有直接的關(guān)系。實際切割中采用TEM00模,圓偏振,但激光的模式通常都并非理想的基模,當(dāng)功率增大或者使用時間過長時會產(chǎn)生變化。光斑直徑是指光強降落到中心值的1/e2的點所確定的范圍,這個范圍內(nèi)包含了光束能量的86.5%,理想情況下直徑范圍內(nèi)的激光可以實現(xiàn)切割,范圍外的不與材料發(fā)生作用,則切縫寬度等于光斑直徑。但實際中由于材料的導(dǎo)熱性、熔點、沸點等參數(shù)的不同,以及激光功率的變化,切縫寬度是不等于光斑直徑的,它們的關(guān)系要依據(jù)激光能量的輸入和材料性質(zhì)而定。但在絕大多數(shù)情況下,切縫寬度是略大于光斑直徑,減小光斑直徑,就減小了切縫的寬度。
藍(lán)寶石基板表面堅硬,一般刀輪很難對其進(jìn)行切割,且磨耗大,良率低,切割道更大于30 μm,不僅降低了使用面積,而且減少了產(chǎn)品的產(chǎn)量。在藍(lán)白光LED產(chǎn)業(yè)的推動下,藍(lán)寶石基板晶圓切割的需求量大增,對提高生產(chǎn)率、成品合格率提出了更高的要求。
2紫外激光陶瓷切割
上個世紀(jì)電子陶瓷應(yīng)用逐漸成熟,應(yīng)用范圍更廣,例如散熱基板、壓電材料、電阻、半導(dǎo)體應(yīng)用、生物應(yīng)用等,除了傳統(tǒng)的陶瓷加工工藝外,陶瓷加工也因應(yīng)用種類的增加,進(jìn)而進(jìn)入了激光加工領(lǐng)域。按照陶瓷的材料種類可分為功能陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷及生物陶瓷??捎糜诩庸ぬ沾傻募す庥蠧O2激光、YAG激光、綠光激光等,但是隨著元器件逐漸小型化,紫外激光加工成為必要的加工方式,可對多類陶瓷進(jìn)行加工。
3紫外激光玻璃切割
紫外激光的應(yīng)用在智能型手機崛起的帶動下,也逐漸有了發(fā)展的空間。過去因為手機的功能不多,而且激光加工的成本高昂,激光加工在手機的市場中占有的地位并不多,但是現(xiàn)在智能型手機的功能多,整合性高,在有限的空間內(nèi)要整合數(shù)十種的傳感器及上百個功能器件,且組件成本高,因此對于精度、良率及加工要求均大大增加,紫外激光在手機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出多種應(yīng)用。
4紫外激光ITO干蝕刻
智能型手機的最大特色就是觸屏的功能,電容式觸摸屏可以做到多點觸控,對應(yīng)電阻式觸摸屏,其壽命更長、反應(yīng)更快,因此電容式觸摸屏已成為智能型手機選擇的主流。
過去ITO線路的蝕刻采用的方式為濕蝕刻的方式,采用黃光制程制作線路,再經(jīng)由蝕刻液去除表面的ITO膜形成線路,不但耗時且造成污染。
線路板采用激光進(jìn)行切割最早是用于柔性線路板切割,因為線路板的種類繁多,早期加工均采用模具成型,但是模具的制作費用高昂且制作周期長,因此采用紫外激光加工可以免去模具制作的成本及周期,大幅度提升樣品制作的時間。
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