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2010-10-13 23:09 |
結(jié)構(gòu)光纖提升短脈沖激光器的性能
越來(lái)越多的高精度材料加工應(yīng)用需要使用短脈沖激光器。這些應(yīng)用包括印刷電路板和柔性電路板上的微盲孔鉆孔、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器修復(fù)、太陽(yáng)能電池邊緣隔離和薄膜圖形化，以及LED制造中的藍(lán)寶石基板劃線。[1]所有這些應(yīng)用的典型特征都是小型化日益加劇，和/或在降低制造成本方面面臨持續(xù)不斷的壓力。 "= H.$
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小型化和縮減特征尺寸是采用短脈沖激光的主要原因。為了減小工件上的熱影響區(qū)和隨之而來(lái)的對(duì)附近元件的潛在損害，通常需要小于80ns的脈寬。微米級(jí)特征也偏向于更短的波長(zhǎng)，因?yàn)槎滩ㄩL(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)更小的聚焦光斑尺寸。材料的吸收特征也是確定激光波長(zhǎng)時(shí)需要考慮的一個(gè)關(guān)鍵因素。 &uLxA w
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此外，隨著特征尺寸的縮小，在單個(gè)設(shè)備中或單位面積內(nèi)會(huì)出現(xiàn)更多的特征，因此必須增加激光脈沖重復(fù)率，否則設(shè)備的制造周期將會(huì)延長(zhǎng)。由于特征是制造于基底之上的，當(dāng)基底的尺寸同時(shí)增長(zhǎng)時(shí)，上述要求就變得更加迫切。例如，在過(guò)去10年中，半導(dǎo)體內(nèi)存芯片的最小特征尺寸從150μm下降到了60μm。與此同時(shí)，硅晶圓的尺寸從200mm增加到了300mm。因此，可以印刷在單個(gè)晶圓上的特征數(shù)量已經(jīng)躍升了14倍。在這個(gè)例子中，特征尺寸的減小也推動(dòng)了加工過(guò)程采用紫外波長(zhǎng)以形成更小的光斑尺寸。這些進(jìn)展推動(dòng)激光器開發(fā)人員將基頻波長(zhǎng)為1.0μm左右的平均輸出功率提高了10倍，并且將應(yīng)用波長(zhǎng)移至355nm。在其他微電子應(yīng)用中，這種趨勢(shì)同樣十分明顯。表面積的增加和加工時(shí)間的減少，推動(dòng)了太陽(yáng)能電池加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 [w iI
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目前，大多數(shù)納秒脈沖應(yīng)用都是通過(guò)二極管泵浦固體（DPSS）激光器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DPSS激光器的性能反映了超過(guò)20年的不斷創(chuàng)新，這是其他激光技術(shù)很難匹敵的。然而，有跡象顯示，一些應(yīng)用需求的發(fā)展可能會(huì)超過(guò)DPSS激光器的實(shí)際能力。更小的光斑尺寸要求和材料問(wèn)題正將脈寬推入皮秒?yún)^(qū)域，但即使脈沖重復(fù)頻率增加，也必須保持所需的單個(gè)脈沖能量。創(chuàng)造性的解決方案正在出現(xiàn)，如“雙光束”技術(shù)，這一技術(shù)通過(guò)復(fù)用兩個(gè)脈沖光源輸出的激光來(lái)達(dá)到兩倍的脈沖重復(fù)率。另一種“混合”方法是利用一個(gè)低功率、高脈沖重復(fù)率的光纖激光器，通過(guò)分離脈沖生成與功率放大這兩項(xiàng)功能來(lái)為DPSS放大器提供光源。雖然使用了這些解決方案，但的確增加了成本和復(fù)雜性，在其向更高的輸出發(fā)展時(shí)將有所受限。 W@S'mxk#*
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光纖激光器
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