出于制造成本考慮,制造商需要生產(chǎn)功能更強(qiáng)大、但更小和更節(jié)能的設(shè)備,因此,激光技術(shù)在半導(dǎo)體以及微電子制造過(guò)程中的作用正在急劇增強(qiáng)。與現(xiàn)有的智能手機(jī)相比,下一代產(chǎn)品需要具備更強(qiáng)大的處理能力和高質(zhì)量顯示屏,而且這種趨勢(shì)日益顯著。零部件制造商已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向具備高分辨率、高能量以及低損傷加工特性的紫外(UV)和深紫外(DUV)激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)的生產(chǎn)。
本文闡釋了激光器應(yīng)用于智能手機(jī)制造的實(shí)例,并對(duì)因應(yīng)未來(lái)需求而研發(fā)的新激光技術(shù)進(jìn)行了綜述。
晶片切割
智能手機(jī)所需的小物理尺寸與高性能需要較薄的內(nèi)存晶片(用于先進(jìn)的封裝)以及組成低電介質(zhì)的晶片,以改進(jìn)功耗。這兩種晶片對(duì)傳統(tǒng)模具切割(采用鋸)方式提出了挑戰(zhàn)。特別是,低電介質(zhì)具備高多孔性、柔軟性以及低粘附性,令傳統(tǒng)的鋸切割難以應(yīng)對(duì)。目前, “半切割”的激光劃片已經(jīng)成為用于切割低電介質(zhì)最普遍的方法。
在這一過(guò)程中,激光器被用于切穿軟質(zhì)外延層,從而使軟質(zhì)外延層在模具上絕緣,并使其邊緣層相對(duì)清潔,沒(méi)有損壞。隨后硅片將被機(jī)械鋸切而無(wú)須擔(dān)心外延層與鋸片接觸。
對(duì)內(nèi)存晶片而言,機(jī)械鋸切在工業(yè)中仍然居于主導(dǎo)地位;但是隨著晶片變薄,機(jī)械鋸切會(huì)產(chǎn)生裂縫或斷裂,由此必須較慢地進(jìn)行,因而降低了產(chǎn)能。我們可以利用激光完全切穿晶片,以避免這些問(wèn)題。對(duì)于100 m以下的晶片厚度,可以預(yù)期激光切割與鋸切之間的總成本相仿;對(duì)50 m以及更小晶片所做的激光加工,它將更具優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)前,類(lèi)似Coherent公司AVIA系列355-23-250這樣的半導(dǎo)體泵浦固體激光器,已經(jīng)針對(duì)晶片劃片做了特殊的設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并且成為切割應(yīng)用的首選設(shè)備。短波長(zhǎng)帶來(lái)小的熱影響區(qū)域(HAZ),并且調(diào)Q激光器的短脈寬(數(shù)十納秒)意味著每個(gè)脈沖的熱能被減小到最低限度,并且可以在下一個(gè)脈沖到達(dá)之前通過(guò)傳導(dǎo)而消散。高重復(fù)頻率以及高功率降低了總擁有成本(COO),從而促使制造成本下降。
未來(lái)趨勢(shì):采用更高精度切割可以帶來(lái)加工簡(jiǎn)單化以及精度方面的益處。近來(lái)出現(xiàn)的工業(yè)用皮秒激光器成為了一種有效的解決方法。皮秒脈沖主要通過(guò)稱為多光子吸收的光學(xué)過(guò)程去除材料。這是一個(gè)相對(duì)冷(非熱)的過(guò)程,可以帶來(lái)比納秒激光器更優(yōu)異的邊緣質(zhì)量,從而提高成品率,并且有可能無(wú)須進(jìn)行后續(xù)加工。Coherent公司的Talisker系列激光器在355 nm波長(zhǎng)下提供了4 W的輸出,脈沖寬度為15 ps,這種全新的工業(yè)皮秒激光器已經(jīng)通過(guò)實(shí)踐證明了其提供前所未有的超高精度、速度以及可靠性的能力。
激光直接成像
智能手機(jī)中,將更多電路安裝到更小空間的需求導(dǎo)致了越來(lái)越多地使用高密度互連(HDI)電路板,而激光直接成像(LDI)在生產(chǎn)這種電路板方面已成為一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。在LDI中,鎖模的紫外激光器可將圖案直接成像到涂有光刻膠的面板上,完全排除了使用傳統(tǒng)的成像工具(即膠片)。LDI最明顯的好處是節(jié)省了與這些成像工具的生產(chǎn)、使用、處理以及存儲(chǔ)有關(guān)的時(shí)間和成本。LDI還提供了明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的接觸印刷制備方法的精度。
Coherent公司的Paladin系列激光器是專(zhuān)門(mén)為滿足LDI以及其他需要可靠、高功率紫外激光光源的應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的。Paladin系列是鎖模的半導(dǎo)體泵浦三倍頻固體激光器,波長(zhǎng)355 nm,輸出功率可以高達(dá)16 W。Paladin系列的全固態(tài)構(gòu)造堅(jiān)固耐用、具有高可靠性和長(zhǎng)壽命,并且具備卓越的模式質(zhì)量和極好的指向穩(wěn)定性、功率穩(wěn)定性以及噪聲特性。16 W的輸出功率可以在保持足夠的加工產(chǎn)能的同時(shí),使用較廉價(jià)的干膜。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。