激光技術(shù)是高科技的產(chǎn)物，其產(chǎn)生又推動(dòng)了科學(xué)研究的深入發(fā)展，并開(kāi)拓出許多新的學(xué)科領(lǐng)域，激光在電子工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。

引言

    激光是在有理論準(zhǔn)備和生產(chǎn)實(shí)踐迫切需要的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，它一問(wèn)世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展。激光的發(fā)展不僅使古老的光學(xué)科學(xué)和光學(xué)技術(shù)獲得了新生，而且導(dǎo)致整個(gè)一門(mén)新興科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)— 激光技術(shù)。目前，激光技術(shù)的應(yīng)用已廣泛深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)乃至社會(huì)的各個(gè)方面，對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步正在起著越來(lái)越重要的作用，已成為當(dāng)今新技術(shù)革命的“帶頭技術(shù)”之一。

1 激光加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

    加工領(lǐng)域是激光技術(shù)應(yīng)用的最大領(lǐng)域。激光加工技術(shù)，是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對(duì)材料進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工，以及作為光源識(shí)別物體等的一門(mén)技術(shù)，已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。激光具有的寶貴特性— 相干性好、單色性好、方向性好、亮度高，決定了激光在加工領(lǐng)域存在的優(yōu)勢(shì):

    ①無(wú)接觸加工，對(duì)工件無(wú)直接沖擊，因此無(wú)機(jī)械變形，并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的;

    ②可以對(duì)多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點(diǎn)的材料;

    ③可以通過(guò)透明介質(zhì)對(duì)密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行各種加工;

    ④激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì)非激光照射部位沒(méi)有或影響極小，因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小;

    ⑤激光加工過(guò)程中無(wú)“刀具”.磨損，無(wú)“切削力”作用于工件;

    ⑥激光束易于導(dǎo)向、聚焦實(shí)現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法;

    ⑦使用激光加工，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量可靠，經(jīng)濟(jì)效益好。

2 激光加工技術(shù)在電子工業(yè)中的應(yīng)用

    激光加工技術(shù)屬于非接觸性加工方式，所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，特別符合電子行業(yè)的加工要求。另外，還由于激光加工技術(shù)的高效率、無(wú)污染、高精度、熱影響區(qū)小，因此在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

    2.1 激光微調(diào)

    激光微調(diào)技術(shù)可對(duì)指定電阻進(jìn)行自動(dòng)精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%-0.002%，比傳統(tǒng)方法的精度和效率高，成本低。集成電路、傳感器中的電阻是一層電阻薄膜，制造誤差達(dá)上15-20%，只有對(duì)之進(jìn)行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工時(shí)對(duì)鄰近的元件熱影響極小，不產(chǎn)生污染，又易于用計(jì)算機(jī)控制，因此可以滿足快速微調(diào)電阻使之達(dá)到精確的預(yù)定值的目的。加工時(shí)將激光束聚焦在電阻薄膜上，將物質(zhì)汽化。微調(diào)時(shí)首先對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的修調(diào)方法指令光束定位器使激光按一定路徑切割電阻，直至阻值達(dá)到設(shè)定值，同樣可以用激光技術(shù)進(jìn)行片狀電容的電容量修正及混合集成電路的微調(diào)。優(yōu)越的定位精度，使激光微調(diào)系統(tǒng)在小型化精密線形組合信號(hào)器件方面提高了產(chǎn)量和電路功能。

    2.2 激光劃片

    激光劃技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高(線寬為15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可達(dá)200mm/s)，成品率達(dá)99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，在一塊基片上要制備上千個(gè)電路，在封裝前要把它們分割成單個(gè)管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機(jī)械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術(shù)進(jìn)行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，使硅片很容易沿溝槽整齊斷開(kāi)，也可進(jìn)行多次割劃而直接切開(kāi)。由于激光被聚焦成極小的光斑，熱影響區(qū)極小，切劃50μm深的溝槽時(shí)，在溝槽邊25μm的地方溫升不會(huì)影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會(huì)受機(jī)械力而產(chǎn)生裂紋。因此可以達(dá)到提高硅片利用率、成品率高和切割質(zhì)量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃片與切割。

    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，在冷卻后成為一塊連續(xù)的固體結(jié)構(gòu)。焊接速度快、深度/寬度比高、工件變形小;不受電磁場(chǎng)影響，激光在室溫、真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過(guò)玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M(jìn)行焊接;可焊接難熔材料如欽、石英等，并能對(duì)異性材料施焊;可進(jìn)行微型焊接;可對(duì)難以接近的部位，施行非接觸遠(yuǎn)距離焊接，具有很大的靈活性;激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時(shí)間與空間分光，能進(jìn)行多光束同時(shí)加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。電子元器件制造過(guò)程中需要點(diǎn)焊、密封焊、疊焊，由于元器件不斷向小型化發(fā)展，要求焊點(diǎn)小、焊接強(qiáng)度高、焊接時(shí)對(duì)周圍熱影響區(qū)小。傳統(tǒng)的焊接工藝難以滿足需要，而激光焊接可以實(shí)現(xiàn)。顯像管電子槍組裝采用激光點(diǎn)焊工藝后，質(zhì)量大大提高，目前彩色顯像管生產(chǎn)線幾乎都裝備了脈沖激光點(diǎn)焊機(jī)。計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的字鍵簧片采用激光點(diǎn)焊工藝可使擊打壽命超過(guò)2千萬(wàn)次。小型航空繼電器采用激光密封焊工藝后，其泄露率降低。光通訊中有許多同軸器件，如光隔離器、光纖禍合器等，為了保證光信號(hào)衰減小于0.ldb，要求在焊接時(shí)器件的圓周畸變量小于1μm，中心偏移量小于0.2μm。因此必須采用沿圓周多點(diǎn)同步焊接，激光很容易經(jīng)過(guò)分束后通過(guò)光纖傳輸實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步加工，能量可精密控制，解決了傳統(tǒng)加工方法難以解決的問(wèn)題。

    2.4 激光精細(xì)打孔

       激光打孔技術(shù)的原理簡(jiǎn)單，做法方便，利用激光的相干性，用光學(xué)系統(tǒng)把它聚焦成很微小的光點(diǎn)(直徑小于1微米)，這相當(dāng)于“微型鉆頭”。其次，激光在聚焦的焦點(diǎn)上的激光能量密度很高，普通激光器產(chǎn)生的能量可達(dá)109J/cm²，足以在材料上留下小孔。打出的小孔孔壁規(guī)整，沒(méi)有什么毛刺。質(zhì)量不僅非常好，特別是在打大量同樣的小孔時(shí)，還能保證多個(gè)小孔的尺寸形狀統(tǒng)一，而且鉆孔速度快，生產(chǎn)效率高。微電子電路集成度不斷提高，為了提高電路板布線密度，要使用多層印刷電路板，在板上鉆成千上萬(wàn)個(gè)小孔，層間互連的微通道技術(shù)顯露出越來(lái)越高的重要性。通道的直徑一般為0.025-0.25mm，用傳統(tǒng)的機(jī)械鉆孔或沖孔工藝不僅價(jià)格昂貴，難以保證質(zhì)量，更不可能加工盲孔。用激光不但可以加工出高質(zhì)量的小孔和盲孔，而且可以加工任意形狀的孔或進(jìn)行電路板外形輪廓切割。全固化的紫外波段激光器，可在計(jì)算機(jī)控制下通過(guò)掃描振鏡系統(tǒng)對(duì)電路板進(jìn)行鉆孔、刻線或切割等精細(xì)加工，在50μ厚的聚酞亞胺薄膜上打直徑30μ的孔，每秒可以打約250個(gè)孔。

    2.5 激光打標(biāo)

       激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標(biāo)用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標(biāo)記。雕刻式打標(biāo)是一種高速全功能打標(biāo)系統(tǒng)。激光束經(jīng)二維光學(xué)掃描振鏡反射后經(jīng)平場(chǎng)光學(xué)鏡頭聚焦到工件表面，在計(jì)算機(jī)控制下按設(shè)定的軌跡使材料汽化，可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，激光標(biāo)記是永久性的，不易磨損，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。已大量用在給電子元器件、集成電路打商標(biāo)型號(hào)、給印刷電路板打編號(hào)等。近年來(lái)紫外波段激光技術(shù)發(fā)展很快，由于材料在紫外波激光作用下發(fā)生電子能帶躍遷，打破或削弱分子間的結(jié)合鍵，從而實(shí)現(xiàn)剝蝕加工，加工邊緣十分齊整，因此在激光標(biāo)記技術(shù)中異軍突起，尤其受到微電子行業(yè)的重視。準(zhǔn)分子激光打標(biāo)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)亞微米打標(biāo)，已廣泛用于微電子領(lǐng)域。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#