1 Лазер туяа хэрэглэх

Өндөр нягтралтай ПХБ-ийн ТУЗ-ийн шилэн шилэн материалтай хольсон тусгаарлагч давирхайгаар тусгаарлагдсан олон давхаргат бүтэц бөгөөд тэдгээрийн хооронд зэс тугалган дамжуулагч давхаргыг оруулдаг. Дараа нь давхарлаж, наасан байна. 1-р зурагт 4 давхар хавтангийн хэсгийг харуулав. Лазер боловсруулалтын зарчим нь лазер туяаг ашиглан ПХБ-ийн гадаргуу дээр анхаарлаа төвлөрүүлж, материалыг хайлж, ууршуулж жижиг нүх үүсгэдэг. Зэс, давирхай хоёр өөр материал тул зэс тугалган цаас хайлах температур 1084 ° C байхад тусгаарлагч давирхай хайлах температур ердөө 200-300 ° C байна. Тиймээс лазер өрөмдлөг хийх үед цацрагийн долгионы урт, горим, диаметр, импульс зэрэг параметрүүдийг оновчтой сонгож, зөв ​​хянах шаардлагатай.

1.1 Цацрагийн долгионы урт ба горимын боловсруулалтад үзүүлэх нөлөө

Өндөр нягтралтай ПХБ үйлдвэрлэхэд лазер боловсруулалтын хэрэглээ юу вэ?

Зураг 1 4 давхар ПХБ-ийн хөндлөн огтлолын зураг

Цоолборлохдоо зэсийн тугалган цаасыг хамгийн түрүүнд лазераар боловсруулдаг ба долгионы урт нэмэгдэхийн хэрээр зэсийг лазерт шингээх хурд нэмэгддэг болохыг Зураг 1-ээс харж болно. 351-355 м-ийн YAG/UV лазер шингээх хурд нь 70% хүртэл өндөр байдаг. Энгийн хэвлэмэл хавтанг цоолоход YAG/UV лазер эсвэл конформ маск аргыг хэрэглэж болно. Өндөр нягтралтай ПХБ-ийн интеграцийг нэмэгдүүлэхийн тулд зэс тугалган цаасны давхарга бүр нь ердөө 18 μм бөгөөд зэс тугалган доорх давирхайн субстрат нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазерыг (82% орчим) шингээх чадвартай бөгөөд энэ нь хэрэглэх нөхцлийг бүрдүүлдэг. нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазер цооролт. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазерын фотоэлектрик хувиргах хурд ба боловсруулалтын үр ашиг нь YAG/UV лазераас хамаагүй өндөр байдаг тул цацрагийн эрчим хүч хангалттай, зэс тугалган цаасыг лазерын шингээх хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд боловсруулж байвал нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазер ПХБ-ийг шууд нээхэд ашиглаж болно.

Лазерын туяаны хөндлөн горим нь лазерын ялгарах өнцөг болон энергийн гаралтад ихээхэн нөлөөлдөг. Хангалттай цацрагийн энергийг авахын тулд сайн цацрагийн гаралтын горимтой байх шаардлагатай. Хамгийн тохиромжтой төлөв нь 2-р зурагт үзүүлсэн шиг бага эрэмбийн Гауссын горимын гаралтыг бий болгох явдал юм. Ийм байдлаар өндөр энергийн нягтралыг олж авах боломжтой бөгөөд энэ нь цацрагийг линз дээр сайн төвлөрүүлэх урьдчилсан нөхцөлийг бүрдүүлдэг.

Өндөр нягтралтай ПХБ үйлдвэрлэхэд лазер боловсруулалтын хэрэглээ юу вэ?

Зураг 2 Бага зардалтай Гауссын горимын эрчим хүчний хуваарилалт

Бага эрэмбийн горимыг резонаторын параметрүүдийг өөрчлөх эсвэл диафрагм суурилуулах замаар олж авч болно. Хэдийгээр диафрагм суурилуулах нь цацрагийн энергийн гаралтыг бууруулдаг боловч цооролтод оролцох өндөр дарааллын горимын лазерыг хязгаарлаж, жижиг нүхний дугуйралтыг сайжруулахад тусалдаг. .

1.2 Микро нүхжилтийг олж авах

Цацрагийн долгионы урт ба горимыг сонгосны дараа ПХБ дээр хамгийн тохиромжтой нүх гаргахын тулд толбоны диаметрийг хянах шаардлагатай. Зөвхөн толбоны диаметр хангалттай бага байвал энерги нь хавтанг арилгахад төвлөрч болно. Бөмбөрцөг линзний фокусаар голчлон толбоны диаметрийг тохируулах олон арга байдаг. Гауссын горимын цацраг линз рүү орох үед линзний арын фокусын хавтгай дээрх цэгийн диаметрийг ойролцоогоор дараах томъёогоор тооцоолж болно.

D≈λF/(πd)

Томъёонд: F нь фокусын урт; d – линзний гадаргуу дээр хүнээр төсөөлж буй Гауссын цацрагийн спот радиус; λ нь лазерын долгионы урт юм.

Осолдсон голч томрох тусам төвлөрсөн цэг багасч байгааг томьёоноос харж болно. Бусад нөхцөл байдал батлагдсан тохиолдолд фокусын уртыг богиносгох нь цацрагийн диаметрийг багасгахад тустай. Гэсэн хэдий ч F-ийг богиносгосны дараа линз ба ажлын хэсгийн хоорондох зай багасна. Өрөмдлөгийн явцад шаар нь линзний гадаргуу дээр үсэрч болзошгүй бөгөөд энэ нь өрөмдлөгийн нөлөө болон линзний ашиглалтын хугацаанд нөлөөлнө. Энэ тохиолдолд линзний хажуу талд туслах төхөөрөмжийг суурилуулж, хий ашигладаг. Цэвэрлэгээ хийх.

1.3 Цацрагийн импульсийн нөлөө

Өрөмдлөгийн хувьд олон импульсийн лазерыг ашигладаг бөгөөд импульсийн лазерын эрчим хүчний нягт нь хамгийн багадаа зэс тугалган цаасны ууршилтын температурт хүрэх ёстой. Зэс тугалган цаасаар шатсаны дараа нэг импульсийн лазерын энерги суларсан тул суурь дэвсгэрийг үр дүнтэй арилгах боломжгүй бөгөөд 3а-р зурагт үзүүлсэн нөхцөл байдал үүсэх тул дамжуулах нүх үүсэх боломжгүй болно. Гэхдээ цоолтуурын үед цацрагийн энерги хэт өндөр байх ёсгүй бөгөөд энерги нь хэт өндөр байна. Зэс тугалган цаасыг нэвтлэсний дараа субстратын салгах хэмжээ хэт том байх бөгөөд энэ нь 3б-р зурагт үзүүлсэн нөхцөл байдлыг бий болгох бөгөөд энэ нь хэлхээний хавтанг боловсруулахад тохиромжгүй болно. 3в-р зурагт үзүүлсэн шиг бага зэрэг нарийссан нүхний загвар бүхий бичил нүхийг үүсгэх нь хамгийн тохиромжтой. Энэхүү нүхний загвар нь дараагийн зэс бүрэх үйл явцад тав тухтай байдлыг хангаж чадна.

Өндөр нягтралтай ПХБ үйлдвэрлэхэд лазер боловсруулалтын хэрэглээ юу вэ?

Зураг 3 Янз бүрийн энергийн лазераар боловсруулсан нүхний төрлүүд

Зураг 3в-д үзүүлсэн нүхний хэв маягт хүрэхийн тулд урд оргил бүхий импульсийн лазер долгионыг ашиглаж болно (Зураг 4). Урд талын өндөр импульсийн энерги нь зэс тугалган цаасыг буулгаж, арын хэсэгт бага энергитэй олон импульс нь тусгаарлагч субстратыг хуулж, доод зэс тугалган цаас хүртэл нүхийг гүнзгийрүүлнэ.

Өндөр нягтралтай ПХБ үйлдвэрлэхэд лазер боловсруулалтын хэрэглээ юу вэ?

Зураг 4 Импульсийн лазер долгионы хэлбэр

2 Лазер туяаны эффект

Зэс тугалган цаас ба субстратын материалын шинж чанар нь маш өөр байдаг тул лазер туяа болон хэлхээний хавтангийн материал нь харилцан үйлчлэлцэж янз бүрийн эффект үүсгэдэг бөгөөд энэ нь нүхний нүх, гүн, нүхний төрөлд чухал нөлөө үзүүлдэг.

2.1 Лазерын тусгал ба шингээлт

Лазер ба ПХБ-ийн харилцан үйлчлэл нь эхлээд лазерын гадаргуу дээрх зэс тугалган цаасаар тусч, шингэж эхэлснээс эхэлдэг. Зэс тугалган цаас нь хэт улаан туяаны долгионы урттай нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазерыг маш бага шингээх чадвартай тул боловсруулахад хэцүү бөгөөд үр ашиг нь маш бага байдаг. Гэрлийн энергийн шингэсэн хэсэг нь зэс тугалган материалын чөлөөт электрон кинетик энергийг ихэсгэх ба түүний ихэнх хэсэг нь электрон болон болор тор буюу ионуудын харилцан үйлчлэлээр зэс тугалган цаасны дулааны энерги болж хувирна. Энэ нь цацрагийн чанарыг сайжруулахын зэрэгцээ зэс тугалган цаасны гадаргуу дээр урьдчилсан боловсруулалт хийх шаардлагатай байгааг харуулж байна. Зэс тугалган цаасны гадаргууг лазерын гэрлийн шингээх хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд гэрлийн шингээлтийг нэмэгдүүлдэг материалаар бүрж болно.

2.2 Цацрагийн эффектийн үүрэг

Лазер боловсруулах явцад гэрлийн туяа нь зэс тугалган материалыг цацруулж, зэс тугалган цаасыг халааж, ууршуулж, уурын температур өндөр байдаг тул задрах, иончлоход хялбар байдаг, өөрөөр хэлбэл гэрлийн өдөөлтөөр фото өдөөгдсөн плазм үүсдэг. . Гэрэл зургийн өдөөгдсөн плазм нь ерөнхийдөө материалын уурын плазм юм. Хэрэв плазмаар бэлдэцэд дамжих энерги нь плазмын шингээлтээс үүссэн ажлын хэсгийн хүлээн авсан гэрлийн энергийн алдагдлаас их байвал. Үүний оронд плазм нь ажлын хэсэгт лазерын энерги шингээх чадварыг сайжруулдаг. Үгүй бол плазм нь лазерыг хааж, ажлын хэсэгт лазерын шингээлтийг сулруулдаг. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн лазерын хувьд гэрэл зургийн өдөөгдсөн плазм нь зэс тугалган цаасыг шингээх хурдыг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч хэт их плазм нь дамжих үед цацраг хугарахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь нүхний байршлын нарийвчлалд нөлөөлнө. Ерөнхийдөө лазерын эрчим хүчний нягтралыг 107 Вт/см2-аас бага хэмжээнд тохируулдаг бөгөөд энэ нь плазмыг илүү сайн хянах боломжтой юм.

Нүхний эффект нь лазер өрөмдлөгийн явцад гэрлийн энерги шингээх чадварыг нэмэгдүүлэхэд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Лазер нь зэс тугалган цаасаар шатсаны дараа субстратыг үргэлжлүүлэн арилгадаг. Субстрат нь их хэмжээний гэрлийн энергийг шингээж, хүчтэй ууршуулж, тэлэх чадвартай бөгөөд үүссэн даралт нь хайлсан материал нь жижиг нүх үүсгэдэг. Мөн жижиг нүх нь фото өдөөгдсөн плазмаар дүүрсэн бөгөөд жижиг нүхэнд орж буй лазерын энерги нь нүхний хананы олон тусгал болон плазмын үйлчлэлээр бараг бүрэн шингэж чаддаг (Зураг 5). Плазмын шингээлтийн улмаас жижиг нүхээр дамжин жижиг нүхний ёроолд хүрэх лазерын эрчим хүчний нягтрал буурч, жижиг нүхний ёроолд лазерын эрчим хүчний нягтрал нь тодорхой гүнийг хадгалахын тулд тодорхой ууршилтын даралтыг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай. боловсруулах процессын нэвтрэлтийн гүнийг тодорхойлдог жижиг нүх.

Өндөр нягтралтай ПХБ үйлдвэрлэхэд лазер боловсруулалтын хэрэглээ юу вэ?

Зураг 5 Нүхэн дэх лазерын хугарал

3 дүгнэлт

Лазер боловсруулах технологийг ашиглах нь өндөр нягтралтай ПХБ-ийн бичил нүхний өрөмдлөгийн үр ашгийг ихээхэн сайжруулж чадна. Туршилтаас үзэхэд: ①Тоон удирдлагын технологитой хослуулан хэвлэмэл хавтан дээр минут тутамд 30,000 гаруй бичил нүх боловсруулах боломжтой ба нүх нь 75-100; ② Хэт ягаан туяаны лазерыг хэрэглэх нь нүхийг 50 μм-ээс бага буюу түүнээс бага болгох боломжтой бөгөөд энэ нь ПХБ хавтангийн ашиглалтын орон зайг улам өргөжүүлэх нөхцлийг бүрдүүлдэг.