அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் மைக்ரோ-நானோ உற்பத்தி-தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் பல தசாப்தங்களாக இருந்தபோதிலும், கடந்த இரண்டு தசாப்தங்களில் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் வேகமாக வளர்ந்துள்ளன. 2019 இல், அல்ட்ராஃபாஸ்டின் சந்தை மதிப்புலேசர் பொருள்செயலாக்கமானது தோராயமாக US$460 மில்லியன் ஆகும், கூட்டு ஆண்டு வளர்ச்சி விகிதம் 13% ஆகும். தொழில்துறைப் பொருட்களைச் செயலாக்க அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்ட பயன்பாட்டுப் பகுதிகள், செமிகண்டக்டர் துறையில் போட்டோமாஸ்க் ஃபேப்ரிகேஷன் மற்றும் ரிப்பேர் மற்றும் சிலிக்கான் டைசிங், கிளாஸ் கட்டிங்/ஸ்க்ரைபிங் மற்றும் (இண்டியம் டின் ஆக்சைடு) மொபைல் போன்கள் மற்றும் டேப்லெட்கள் போன்ற நுகர்வோர் எலக்ட்ரானிக்ஸில் ITO ஃபிலிம் அகற்றுதல் ஆகியவை அடங்கும். , வாகனத் தொழிலுக்கான பிஸ்டன் டெக்ஸ்ச்சரிங், கரோனரி ஸ்டென்ட் உற்பத்தி மற்றும் மருத்துவத் துறைக்கான மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சாதன உற்பத்தி.

01 செமிகண்டக்டர் துறையில் போட்டோமாஸ்க் உற்பத்தி மற்றும் பழுது

அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் பொருட்கள் செயலாக்கத்தில் ஆரம்பகால தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் ஒன்றில் பயன்படுத்தப்பட்டன. ஐபிஎம் 1990களில் போட்டோமாஸ்க் தயாரிப்பில் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் நீக்கத்தின் பயன்பாட்டைப் புகாரளித்தது. மெட்டல் ஸ்பேட்டர் மற்றும் கண்ணாடி சேதத்தை உருவாக்கக்கூடிய நானோ விநாடி லேசர் நீக்கம் உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் முகமூடிகள் உலோகத் தெறிப்பு, கண்ணாடி சேதம் போன்றவற்றைக் காட்டுகின்றன. நன்மைகள். இந்த முறை ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை (ICs) தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது. ஒரு IC சிப்பைத் தயாரிப்பதற்கு 30 முகமூடிகள் வரை தேவைப்படலாம் மற்றும் விலை > $100,000. ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கமானது 150nm க்கு கீழே உள்ள கோடுகள் மற்றும் புள்ளிகளை செயலாக்க முடியும்.

படம் 1. போட்டோமாஸ்க் தயாரிப்பு மற்றும் பழுது

படம் 2. தீவிர புற ஊதா லித்தோகிராஃபிக்கான வெவ்வேறு முகமூடி வடிவங்களின் தேர்வுமுறை முடிவுகள்

02 குறைக்கடத்தி தொழிலில் சிலிக்கான் வெட்டுதல்

சிலிக்கான் வேஃபர் டைசிங் என்பது செமிகண்டக்டர் துறையில் ஒரு நிலையான உற்பத்தி செயல்முறையாகும், இது பொதுவாக மெக்கானிக்கல் டைசிங்கைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த வெட்டு சக்கரங்கள் பெரும்பாலும் மைக்ரோகிராக்குகளை உருவாக்குகின்றன மற்றும் மெல்லிய (எ.கா. தடிமன் <150 μm) செதில்களை வெட்டுவது கடினம். சிலிக்கான் செதில்களின் லேசர் வெட்டு பல ஆண்டுகளாக குறைக்கடத்தி துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக மெல்லிய செதில்களுக்கு (100-200μm), மற்றும் பல படிகளில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது: லேசர் க்ரூவிங், அதைத் தொடர்ந்து இயந்திரப் பிரிப்பு அல்லது திருட்டுத்தனமாக வெட்டுதல் (அதாவது அகச்சிவப்பு லேசர் கற்றை உள்ளே சிலிக்கான் ஸ்க்ரைபிங்) அதைத் தொடர்ந்து மெக்கானிக்கல் டேப் பிரிப்பு. நானோ விநாடி துடிப்பு லேசர் ஒரு மணி நேரத்திற்கு 15 செதில்களை செயலாக்க முடியும், மேலும் பைக்கோசெகண்ட் லேசர் ஒரு மணி நேரத்திற்கு 23 செதில்களை அதிக தரத்துடன் செயலாக்க முடியும்.

03 நுகர்வு எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் கண்ணாடி வெட்டுதல் / எழுதுதல்

மொபைல் போன்கள் மற்றும் மடிக்கணினிகளுக்கான தொடுதிரைகள் மற்றும் பாதுகாப்பு கண்ணாடிகள் மெலிந்து வருகின்றன மற்றும் சில வடிவியல் வடிவங்கள் வளைந்துள்ளன. இது பாரம்பரிய இயந்திர வெட்டுதல் கடினமாக்குகிறது. வழக்கமான ஒளிக்கதிர்கள் பொதுவாக மோசமான வெட்டுத் தரத்தை உருவாக்குகின்றன, குறிப்பாக இந்த கண்ணாடி காட்சிகள் 3-4 அடுக்குகள் அடுக்கப்பட்டிருக்கும் போது மற்றும் மேல் 700 μm தடிமன் கொண்ட பாதுகாப்பு கண்ணாடி மென்மையாக இருக்கும், இது உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட அழுத்தத்தால் உடைக்கப்படலாம். அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் இந்த கண்ணாடிகளை சிறந்த விளிம்பு வலிமையுடன் வெட்ட முடியும் என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. பெரிய பிளாட் பேனல் வெட்டுவதற்கு, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசரை கண்ணாடி தாளின் பின்புற மேற்பரப்பில் கவனம் செலுத்தலாம், முன் மேற்பரப்பை சேதப்படுத்தாமல் கண்ணாடியின் உட்புறத்தை கீறலாம். அடித்த மாதிரியுடன் மெக்கானிக்கல் அல்லது தெர்மல் மூலம் கண்ணாடியை உடைக்கலாம்.

படம் 3. பைக்கோசெகண்ட் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் கண்ணாடி சிறப்பு வடிவ வெட்டு

04 வாகனத் துறையில் பிஸ்டன் கட்டமைப்புகள்

லைட்வெயிட் கார் என்ஜின்கள் அலுமினிய உலோகக் கலவைகளால் ஆனவை, அவை வார்ப்பிரும்பு போன்ற உடைகள்-எதிர்ப்பு இல்லை. கார் பிஸ்டன் அமைப்புகளின் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம் உராய்வை 25% வரை குறைக்கும் என்று ஆய்வுகள் கண்டறிந்துள்ளன, ஏனெனில் குப்பைகள் மற்றும் எண்ணெயை திறம்பட சேமிக்க முடியும்.

படம் 4. இயந்திர செயல்திறனை மேம்படுத்த ஆட்டோமொபைல் என்ஜின் பிஸ்டன்களின் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம்

05 மருத்துவத் துறையில் கரோனரி ஸ்டென்ட் உற்பத்தி

மில்லியன் கணக்கான கரோனரி ஸ்டெண்டுகள் உடலின் கரோனரி தமனிகளில் பொருத்தப்படுகின்றன, இல்லையெனில் இரத்தம் உறைந்த பாத்திரங்களுக்குள் பாய்வதற்கான ஒரு சேனலைத் திறக்கிறது, ஒவ்வொரு ஆண்டும் மில்லியன் கணக்கான உயிர்களைக் காப்பாற்றுகிறது. கரோனரி ஸ்டென்ட்கள் பொதுவாக உலோகத்திலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன (எ.கா., துருப்பிடிக்காத எஃகு, நிக்கல்-டைட்டானியம் வடிவ நினைவக அலாய், அல்லது சமீபத்தில் கோபால்ட்-குரோமியம் அலாய்) கம்பி கண்ணி தோராயமாக 100 மைக்ரான் அகலம் கொண்டது. நீண்ட-துடிப்பு லேசர் வெட்டுதலுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​அடைப்புக்குறிகளை வெட்ட அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள் உயர் வெட்டுத் தரம், சிறந்த மேற்பரப்பு பூச்சு மற்றும் குறைவான குப்பைகள், இது செயலாக்கத்திற்குப் பிந்தைய செலவுகளைக் குறைக்கிறது.

06 மருத்துவத் துறைக்கான மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சாதனம் உற்பத்தி

மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சாதனங்கள் பொதுவாக மருத்துவத் துறையில் நோய் பரிசோதனை மற்றும் நோயறிதலுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை பொதுவாக தனித்தனி பாகங்களின் மைக்ரோ-இன்ஜெக்ஷன் மோல்டிங் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன, பின்னர் ஒட்டுதல் அல்லது வெல்டிங்கைப் பயன்படுத்தி பிணைக்கப்படுகின்றன. மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சாதனங்களின் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் ஃபேப்ரிகேஷன், இணைப்புகள் தேவையில்லாமல் கண்ணாடி போன்ற வெளிப்படையான பொருட்களுக்குள் 3D மைக்ரோ சேனல்களை உருவாக்கும் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு முறை அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் ஃபேப்ரிகேஷன் ஒரு மொத்த கண்ணாடி உள்ளே ஈரமான இரசாயன பொறித்தல், மற்றும் மற்றொன்று குப்பைகளை அகற்ற காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் பிளாஸ்டிக் அல்லது பிளாஸ்டிக் உள்ளே ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் நீக்கம் ஆகும். மற்றொரு அணுகுமுறை கண்ணாடி மேற்பரப்பில் இயந்திர சேனல்கள் மற்றும் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் வெல்டிங் மூலம் கண்ணாடி கவர் மூலம் அவற்றை மூடுவது.

படம் 6. கண்ணாடிப் பொருட்களுக்குள் மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சேனல்களைத் தயாரிக்க ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் தூண்டப்பட்ட தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொறித்தல்

07 இன்ஜெக்டர் முனையின் மைக்ரோ டிரில்லிங்

Femtosecond லேசர் மைக்ரோஹோல் எந்திரமானது, உயர் அழுத்த உட்செலுத்தி சந்தையில் உள்ள பல நிறுவனங்களில் மைக்ரோ-EDMஐ மாற்றியமைத்துள்ளது, ஏனெனில் ஓட்டம் துளை சுயவிவரங்களை மாற்றுவதில் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் குறுகிய எந்திர நேரம். முந்தைய ஸ்கேன் ஹெட் மூலம் பீமின் ஃபோகஸ் நிலை மற்றும் சாய்வைத் தானாகக் கட்டுப்படுத்தும் திறன், எரிப்பு அறையில் அணுவாக்கம் அல்லது ஊடுருவலை ஊக்குவிக்கக்கூடிய துளை சுயவிவரங்களின் வடிவமைப்பிற்கு வழிவகுத்தது (எ.கா., பீப்பாய், ஃப்ளேர், கன்வெர்ஜென்ஸ், டைவர்ஜென்ஸ்). துளையிடல் நேரம் நீக்குதல் அளவைப் பொறுத்தது, துரப்பண தடிமன் 0.2 - 0.5 மிமீ மற்றும் துளை விட்டம் 0.12 - 0.25 மிமீ, இந்த நுட்பம் மைக்ரோ-EDM ஐ விட பத்து மடங்கு வேகமாக இருக்கும். மைக்ரோ ட்ரில்லிங் மூன்று நிலைகளில் செய்யப்படுகிறது, இதில் பைலட் துளைகளை ரஃப் செய்தல் மற்றும் முடித்தல் உட்பட. ஆக்சிஜனேற்றத்திலிருந்து ஆழ்துளைக் கிணற்றைப் பாதுகாக்கவும், ஆரம்ப நிலைகளில் இறுதி பிளாஸ்மாவைக் காக்கவும் ஆர்கான் துணை வாயுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம் 7. டீசல் என்ஜின் இன்ஜெக்டருக்கான தலைகீழ் டேப்பர் துளையின் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் உயர் துல்லிய செயலாக்கம்

08 அதிவேக லேசர் அமைப்புமுறை

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இயந்திர துல்லியத்தை மேம்படுத்த, பொருள் சேதத்தை குறைக்க மற்றும் செயலாக்க திறனை அதிகரிக்க, மைக்ரோமச்சினிங் துறை படிப்படியாக ஆராய்ச்சியாளர்களின் மையமாக மாறியுள்ளது. அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் குறைந்த சேதம் மற்றும் அதிக துல்லியம் போன்ற பல்வேறு செயலாக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை ஊக்குவிப்பதில் கவனம் செலுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர்கள் பல்வேறு பொருட்களில் செயல்பட முடியும், மேலும் லேசர் செயலாக்க பொருள் சேதம் ஒரு முக்கிய ஆராய்ச்சி திசையாகும். அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் பொருட்களை குறைக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. லேசரின் ஆற்றல் அடர்த்தி பொருளின் நீக்கம் வாசலை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​நீக்கப்பட்ட பொருளின் மேற்பரப்பு சில குணாதிசயங்களுடன் மைக்ரோ-நானோ அமைப்பைக் காண்பிக்கும். இந்த சிறப்பு மேற்பரப்பு அமைப்பு லேசர் செயலாக்கப் பொருட்களின் போது ஏற்படும் ஒரு பொதுவான நிகழ்வு என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. மேற்பரப்பு மைக்ரோ-நானோ கட்டமைப்புகளைத் தயாரிப்பது பொருளின் பண்புகளை மேம்படுத்துவதோடு புதிய பொருட்களின் வளர்ச்சியையும் செயல்படுத்துகிறது. இது அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் மூலம் மேற்பரப்பு மைக்ரோ-நானோ கட்டமைப்புகளைத் தயாரிப்பதை முக்கியமான வளர்ச்சி முக்கியத்துவத்துடன் ஒரு தொழில்நுட்ப முறையாக மாற்றுகிறது. தற்போது, ​​உலோகப் பொருட்களுக்கு, அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் மேற்பரப்பு அமைப்புமுறை பற்றிய ஆராய்ச்சி உலோக மேற்பரப்பு ஈரமாக்கும் பண்புகளை மேம்படுத்தலாம், மேற்பரப்பு உராய்வு மற்றும் உடைகள் பண்புகளை மேம்படுத்தலாம், பூச்சு ஒட்டுதலை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் செல்களின் திசைப் பெருக்கம் மற்றும் ஒட்டுதல் ஆகியவற்றை மேம்படுத்தலாம்.

படம் 8. லேசர்-தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் மேற்பரப்பின் சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் பண்புகள்

ஒரு அதிவிரைவுச் செயலாக்க தொழில்நுட்பமாக, அல்ட்ராஃபாஸ்ட் லேசர் செயலாக்கமானது சிறிய வெப்ப-பாதிக்கப்பட்ட மண்டலம், பொருட்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும் நேரியல் அல்லாத செயல்முறை மற்றும் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வரம்பைத் தாண்டிய உயர்-தெளிவு செயலாக்கம் ஆகியவற்றின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இது பல்வேறு பொருட்களின் உயர்தர மற்றும் உயர் துல்லியமான மைக்ரோ-நானோ செயலாக்கத்தை உணர முடியும். மற்றும் முப்பரிமாண மைக்ரோ-நானோ கட்டமைப்பு உருவாக்கம். சிறப்பு பொருட்கள், சிக்கலான கட்டமைப்புகள் மற்றும் சிறப்பு சாதனங்களின் லேசர் உற்பத்தியை அடைவது மைக்ரோ-நானோ உற்பத்திக்கான புதிய வழிகளைத் திறக்கிறது. தற்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பல அதிநவீன அறிவியல் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது: மைக்ரோலென்ஸ் வரிசைகள், பயோனிக் கலவை கண்கள், ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் மற்றும் மெட்டாசர்ஃபேஸ்கள் போன்ற பல்வேறு ஒளியியல் சாதனங்களைத் தயாரிக்க ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பயன்படுத்தப்படலாம்; அதன் உயர் துல்லியம், உயர் தெளிவுத்திறன் மற்றும் முப்பரிமாண செயலாக்க திறன்களைப் பயன்படுத்தி, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மைக்ரோ ஹீட்டர் கூறுகள் மற்றும் முப்பரிமாண மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் சேனல்கள் போன்ற மைக்ரோஃப்ளூய்டிக் மற்றும் ஆப்டோஃப்ளூய்டிக் சில்லுகளைத் தயாரிக்கலாம் அல்லது ஒருங்கிணைக்கலாம்; கூடுதலாக, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் எதிர்-பிரதிபலிப்பு, எதிர்ப்பு-பிரதிபலிப்பு, சூப்பர்-ஹைட்ரோபோபிக், ஆண்டி-ஐசிங் மற்றும் பிற செயல்பாடுகளை அடைய பல்வேறு வகையான மேற்பரப்பு மைக்ரோ-நானோ கட்டமைப்புகளையும் தயாரிக்கலாம்; அது மட்டுமின்றி, உயிரியல் நுண்ணிய ஸ்டென்ட்கள், செல் கலாச்சார அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் உயிரியல் நுண்ணிய இமேஜிங் போன்ற துறைகளில் சிறந்த செயல்திறனைக் காட்டும் உயிரியல் மருத்துவத் துறையிலும் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பயன்படுத்தப்பட்டது. பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள். தற்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கத்தின் பயன்பாட்டு புலங்கள் ஆண்டுதோறும் விரிவடைந்து வருகின்றன. மேற்கூறிய மைக்ரோ-ஆப்டிக்ஸ், மைக்ரோஃப்ளூய்டிக்ஸ், மல்டி-ஃபங்க்ஸ்னல் மைக்ரோ-நானோஸ்ட்ரக்சர்கள் மற்றும் பயோமெடிக்கல் இன்ஜினியரிங் பயன்பாடுகள் ஆகியவற்றுடன் கூடுதலாக, மெட்டாசர்ஃபேஸ் தயாரிப்பு போன்ற சில வளர்ந்து வரும் துறைகளிலும் இது பெரும் பங்கு வகிக்கிறது. , மைக்ரோ-நானோ உற்பத்தி மற்றும் பல பரிமாண ஒளியியல் தகவல் சேமிப்பு போன்றவை.