அதிவேக லேசர் மைக்ரோ-நானோ உற்பத்தி - தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

அதிவேக லேசர்கள் பல தசாப்தங்களாக பயன்பாட்டில் இருந்தாலும், கடந்த இரண்டு தசாப்தங்களில் அவற்றின் தொழில்துறை பயன்பாடுகள் வேகமாக வளர்ந்துள்ளன. 2019 ஆம் ஆண்டில், அதிவேக லேசர்களின் சந்தை மதிப்பு...லேசர் பொருள்செயலாக்கச் செலவு சுமார் 460 மில்லியன் அமெரிக்க டாலர்களாக இருந்தது, இதன் கூட்டு வருடாந்திர வளர்ச்சி விகிதம் 13% ஆகும். தொழில்துறைப் பொருட்களைச் செயலாக்க அதிவேக லேசர்கள் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்ட பயன்பாட்டுத் துறைகளில், குறைக்கடத்தித் துறையில் போட்டோமாஸ்க் உருவாக்கம் மற்றும் பழுதுபார்த்தல், அத்துடன் கைபேசிகள் மற்றும் டேப்லெட்டுகள் போன்ற நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்களில் சிலிக்கான் துண்டாக்கம், கண்ணாடி வெட்டுதல்/கீறுதல் மற்றும் (இண்டியம் டின் ஆக்சைடு) ITO படலத்தை அகற்றுதல், வாகனத் துறைக்கான பிஸ்டன் டெக்ஸ்சரிங், கரோனரி ஸ்டென்ட் உற்பத்தி மற்றும் மருத்துவத் துறைக்கான மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் சாதன உற்பத்தி ஆகியவை அடங்கும்.

01 குறைக்கடத்தித் துறையில் போட்டோமாஸ்க் உற்பத்தி மற்றும் பழுதுபார்த்தல்

பொருட்கள் பதப்படுத்துதலில் மிக ஆரம்பகால தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் ஒன்றில் அதிவேக லேசர்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. 1990களில், போட்டோமாஸ்க் உற்பத்தியில் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் அபிலேஷன் பயன்பாட்டை ஐபிஎம் நிறுவனம் அறிவித்தது. உலோகத் தெறிப்பு மற்றும் கண்ணாடி சேதத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய நானோசெகண்ட் லேசர் அபிலேஷனுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மாஸ்க்குகளில் உலோகத் தெறிப்பு, கண்ணாடி சேதம் போன்றவை ஏற்படுவதில்லை. இதன் நன்மைகள் யாதெனில், ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை (ICs) உற்பத்தி செய்ய இந்த முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு IC சிப்பை உற்பத்தி செய்ய 30 மாஸ்க்குகள் வரை தேவைப்படலாம் மற்றும் அதன் செலவு >$100,000 ஆக இருக்கலாம். ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கத்தால் 150 நானோமீட்டருக்கும் குறைவான கோடுகள் மற்றும் புள்ளிகளைச் செயலாக்க முடியும்.

படம் 1. ஒளிமூச்சு மறைப்பான் உருவாக்கம் மற்றும் பழுதுபார்த்தல்

படம் 2. தீவிர புற ஊதா ஒளி அச்சிடுதலுக்கான வெவ்வேறு முகமூடி வடிவங்களின் உகப்பாக்க முடிவுகள்.

02 குறைக்கடத்தித் துறையில் சிலிக்கான் வெட்டுதல்

குறைக்கடத்தித் துறையில் சிலிக்கான் வேஃபர் துண்டாக்கம் ஒரு நிலையான உற்பத்திச் செயல்முறையாகும், மேலும் இது பொதுவாக இயந்திரத் துண்டாக்கத்தைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது. இந்த வெட்டும் சக்கரங்களில் அடிக்கடி நுண் விரிசல்கள் ஏற்படுவதால், மெல்லிய (எ.கா. தடிமன் < 150 μm) வேஃபர்களை வெட்டுவது கடினமாக உள்ளது. குறைக்கடத்தித் துறையில், குறிப்பாக மெல்லிய வேஃபர்களுக்கு (100-200μm), சிலிக்கான் வேஃபர்களை லேசர் மூலம் வெட்டுவது பல ஆண்டுகளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. இது பல படிகளில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது: லேசர் பள்ளமிடுதல், அதைத் தொடர்ந்து இயந்திரப் பிரிப்பு அல்லது மறைமுக வெட்டுதல் (அதாவது சிலிக்கான் கீறலுக்குள் அகச்சிவப்பு லேசர் கற்றை செலுத்துதல்), அதைத் தொடர்ந்து இயந்திர நாடா பிரிப்பு. நானோநொடி துடிப்பு லேசரால் ஒரு மணி நேரத்திற்கு 15 வேஃபர்களையும், பிக்கோநொடி லேசரால் ஒரு மணி நேரத்திற்கு 23 வேஃபர்களையும் உயர் தரத்துடன் செயலாக்க முடியும்.

03 நுகர்வு மின்னணுத் துறையில் கண்ணாடி வெட்டுதல்/கீறுதல்

கைபேசிகள் மற்றும் மடிக்கணினிகளுக்கான தொடுதிரைகள் மற்றும் பாதுகாப்பு கண்ணாடிகள் மெல்லியதாகி வருகின்றன, மேலும் சில வடிவியல் வடிவங்கள் வளைந்தவையாக உள்ளன. இது பாரம்பரிய இயந்திர வெட்டுதலை மிகவும் கடினமாக்குகிறது. வழக்கமான லேசர்கள் பொதுவாக மோசமான வெட்டுத் தரத்தையே உருவாக்குகின்றன, குறிப்பாக இந்தக் கண்ணாடித் திரைகள் 3-4 அடுக்குகளாக அடுக்கப்பட்டு, மேலே உள்ள 700 மைக்ரோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட பாதுகாப்பு கண்ணாடி பதப்படுத்தப்பட்டிருக்கும்போது, ​​அது குறிப்பிட்ட இடத்தில் ஏற்படும் அழுத்தத்தால் உடைந்துவிடக்கூடும். அதிவேக லேசர்களால் இந்தக் கண்ணாடிகளை சிறந்த விளிம்பு வலிமையுடன் வெட்ட முடியும் என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. பெரிய தட்டையான தகடுகளை வெட்டுவதற்கு, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசரைக் கண்ணாடித் தாளின் பின்புறப் பரப்பில் குவித்து, முன்புறப் பரப்பைச் சேதப்படுத்தாமல் கண்ணாடியின் உட்புறத்தைக் கீறலாம். பின்னர், கீறப்பட்ட வடிவத்தின் வழியே இயந்திர அல்லது வெப்ப முறைகளைப் பயன்படுத்தி கண்ணாடியை உடைக்கலாம்.

படம் 3. பிகோசெகண்ட் அதிவேக லேசர் கண்ணாடி சிறப்பு வடிவ வெட்டுதல்

04 வாகனத் துறையில் பிஸ்டன் அமைப்புகள்

இலகுரக கார் என்ஜின்கள் அலுமினியக் கலவைகளால் செய்யப்படுகின்றன, அவை வார்ப்பிரும்பைப் போல தேய்மானத்தைத் தாங்கும் திறன் கொண்டவை அல்ல. கார் பிஸ்டன்களின் மேற்பரப்புகளை ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மூலம் பதப்படுத்துவதன் மூலம், சிதிலங்களையும் எண்ணெயையும் திறம்பட சேமிக்க முடிவதால், உராய்வை 25% வரை குறைக்க முடியும் என்று ஆய்வுகள் கண்டறிந்துள்ளன.

படம் 4. இயந்திர செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, தானியங்கி இயந்திர பிஸ்டன்களை ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மூலம் பதப்படுத்துதல்.

05 மருத்துவத் துறையில் கரோனரி ஸ்டென்ட் உற்பத்தி

உடலின் கரோனரி தமனிகளில் மில்லியன் கணக்கான கரோனரி ஸ்டென்ட்கள் பொருத்தப்படுகின்றன. இவை, இரத்தம் உறைந்துபோன இரத்த நாளங்களுக்குள் இரத்தம் பாய்வதற்கு ஒரு வழியைத் திறந்து, ஒவ்வொரு ஆண்டும் மில்லியன் கணக்கான உயிர்களைக் காப்பாற்றுகின்றன. கரோனரி ஸ்டென்ட்கள் பொதுவாக, சுமார் 100 μm அகலம் கொண்ட தாங்கிகளுடன், உலோக (எ.கா., துருப்பிடிக்காத எஃகு, நிக்கல்-டைட்டானியம் வடிவ நினைவுக் கலப்புலோகம், அல்லது சமீபத்தில் கோபால்ட்-குரோமியம் கலப்புலோகம்) கம்பி வலையிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. நீண்ட-துடிப்பு லேசர் வெட்டுதலுடன் ஒப்பிடுகையில், பிராக்கெட்டுகளை வெட்டுவதற்கு அதிவேக லேசர்களைப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள் உயர் வெட்டுத் தரம், சிறந்த மேற்பரப்புப் பூச்சு மற்றும் குறைவான சிதைவுகள் ஆகும். இது பிந்தைய செயலாக்கச் செலவுகளைக் குறைக்கிறது.

06 மருத்துவத் துறைக்கான நுண் பாய்ம சாதன உற்பத்தி

மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் சாதனங்கள் மருத்துவத் துறையில் நோய் பரிசோதனை மற்றும் நோயறிதலுக்காகப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை பொதுவாகத் தனித்தனி பாகங்களை மைக்ரோ-இன்ஜெக்ஷன் மோல்டிங் முறையில் உருவாக்கி, பின்னர் பசை அல்லது வெல்டிங் மூலம் பிணைப்பதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன. மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் சாதனங்களின் அதிவேக லேசர் உருவாக்கம், இணைப்புகளின் தேவையின்றி கண்ணாடி போன்ற ஒளிபுகும் பொருட்களுக்குள் முப்பரிமாண (3D) நுண்குழாய்களை உருவாக்கும் நன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஒரு முறை, மொத்தக் கண்ணாடிக்குள் அதிவேக லேசர் உருவாக்கம் செய்து, அதைத் தொடர்ந்து ஈர இரசாயன அரிப்பு செய்வது ஆகும். மற்றொரு முறை, கண்ணாடி அல்லது பிளாஸ்டிக்கின் உள்ளே உள்ள குப்பைகளை அகற்ற, காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மூலம் அரித்தல் செய்வது ஆகும். மற்றொரு அணுகுமுறை, கண்ணாடியின் மேற்பரப்பில் குழாய்களை இயந்திரத்தால் செதுக்கி, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் வெல்டிங் மூலம் அவற்றை ஒரு கண்ணாடி உறை கொண்டு மூடுவது ஆகும்.

படம் 6. கண்ணாடிப் பொருட்களுக்குள் நுண் பாய்மக் கால்வாய்களைத் தயாரிப்பதற்கான ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் தூண்டப்பட்ட தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட செதுக்கல்.

07 இன்ஜெக்டர் நாசிலின் நுண் துளையிடல்

உயர் அழுத்த இன்ஜெக்டர் சந்தையில் உள்ள பல நிறுவனங்களில், பாய்வுத் துளை வடிவங்களை மாற்றுவதில் உள்ள அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் குறைவான இயந்திர வேலை நேரங்கள் காரணமாக, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் நுண்துளை இயந்திர வேலை முறையானது மைக்ரோ-EDM-க்கு மாற்றாக வந்துள்ளது. ஒரு முன்னோக்கிய ஸ்கேன் ஹெட் மூலம் கற்றையின் குவிய நிலை மற்றும் சாய்வை தானாகவே கட்டுப்படுத்தும் திறன், எரிதல் அறையில் அணுவாக்கம் அல்லது ஊடுருவலை ஊக்குவிக்கக்கூடிய துளை வடிவங்களின் (எ.கா., பீப்பாய், விரிவு, குவிதல், விரிவு) வடிவமைப்பிற்கு வழிவகுத்துள்ளது. துளையிடும் நேரம், 0.2 – 0.5 மிமீ துரப்பணத் தடிமன் மற்றும் 0.12 – 0.25 மிமீ துளை விட்டம் கொண்ட நீக்கப்படும் கன அளவைப் பொறுத்தது, இது இந்த நுட்பத்தை மைக்ரோ-EDM-ஐ விட பத்து மடங்கு வேகமானதாக ஆக்குகிறது. நுண்துளையிடல் மூன்று நிலைகளில் செய்யப்படுகிறது, இதில் பைலட் துளைகளின் கரடுமுரடான மற்றும் மெருகூட்டல் ஆகியவை அடங்கும். ஆரம்ப நிலைகளில், துளையை ஆக்சிஜனேற்றத்திலிருந்து பாதுகாக்கவும், இறுதி பிளாஸ்மாவைக் காக்கவும் ஆர்கான் ஒரு துணை வாயுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம் 7. டீசல் இயந்திர இன்ஜெக்டருக்கான தலைகீழ் கூம்புத் துளையை ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் மூலம் உயர் துல்லியத்தில் செயலாக்குதல்.

08 அதிவேக லேசர் டெக்ஸ்சரிங்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இயந்திர வேலைப்பாடு துல்லியத்தை மேம்படுத்தவும், பொருள் சேதத்தைக் குறைக்கவும், செயலாக்கத் திறனை அதிகரிக்கவும், நுண் இயந்திர வேலைப்பாடு துறை படிப்படியாக ஆராய்ச்சியாளர்களின் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. அதிவேக லேசர், குறைந்த சேதம் மற்றும் அதிக துல்லியம் போன்ற பல்வேறு செயலாக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது செயலாக்கத் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை ஊக்குவிப்பதில் முக்கிய கவனம் செலுத்துகிறது. அதே நேரத்தில், அதிவேக லேசர்கள் பல்வேறு வகையான பொருட்களின் மீது செயல்பட முடியும், மேலும் லேசர் மூலம் பொருள் சேதத்தைச் செயலாக்குவதும் ஒரு முக்கிய ஆராய்ச்சித் திசையாகும். அதிவேக லேசர், பொருட்களை அரிக்கப் பயன்படுகிறது. லேசரின் ஆற்றல் அடர்த்தி, பொருளின் அரிப்பு வரம்பை விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அரிக்கப்பட்ட பொருளின் மேற்பரப்பு குறிப்பிட்ட பண்புகளுடன் கூடிய ஒரு நுண்-நானோ அமைப்பைக் காட்டும். லேசர் மூலம் பொருட்களைச் செயலாக்கும்போது இந்த சிறப்பு மேற்பரப்பு அமைப்பு ஒரு பொதுவான நிகழ்வாக நிகழ்கிறது என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. மேற்பரப்பு நுண்-நானோ அமைப்புகளை உருவாக்குவது, பொருளின் பண்புகளை மேம்படுத்துவதோடு, புதிய பொருட்களை உருவாக்கவும் வழிவகுக்கிறது. இது, அதிவேக லேசர் மூலம் மேற்பரப்பு நுண்-நானோ அமைப்புகளை உருவாக்குவதை, முக்கியமான வளர்ச்சி முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒரு தொழில்நுட்ப முறையாக ஆக்குகிறது. தற்போது, ​​உலோகப் பொருட்களைப் பொறுத்தவரை, அதிவேக லேசர் மேற்பரப்பு வடிவமைப்பு குறித்த ஆராய்ச்சியானது, உலோக மேற்பரப்பின் ஈரமாகும் பண்புகளை மேம்படுத்தவும், மேற்பரப்பு உராய்வு மற்றும் தேய்மானப் பண்புகளை அதிகரிக்கவும், பூச்சு ஒட்டுதலை மேம்படுத்தவும், மேலும் செல்களின் திசைசார் பெருக்கம் மற்றும் ஒட்டுதலை அதிகரிக்கவும் உதவுகிறது.

படம் 8. லேசர் மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான் மேற்பரப்பின் மீநீர் விலக்கு பண்புகள்

ஒரு அதிநவீன செயலாக்கத் தொழில்நுட்பமாக, அதிவேக லேசர் செயலாக்கமானது சிறிய வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட பகுதி, பொருட்களுடனான நேரியல் அல்லாத தொடர்பு செயல்முறை மற்றும் விளிம்பு விலகல் வரம்பிற்கு அப்பாற்பட்ட உயர்-தெளிவுத்திறன் செயலாக்கம் போன்ற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இது பல்வேறு பொருட்களின் உயர்தர மற்றும் உயர்-துல்லியமான மைக்ரோ-நானோ செயலாக்கத்தையும், முப்பரிமாண மைக்ரோ-நானோ கட்டமைப்பு உருவாக்கத்தையும் சாத்தியமாக்குகிறது. சிறப்புப் பொருட்கள், சிக்கலான கட்டமைப்புகள் மற்றும் சிறப்புச் சாதனங்களின் லேசர் உற்பத்தியை அடைவது, மைக்ரோ-நானோ உற்பத்திக்கு புதிய வழிகளைத் திறக்கிறது. தற்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் பல அதிநவீன அறிவியல் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது: மைக்ரோலென்ஸ் வரிசைகள், பயோனிக் கூட்டுக் கண்கள், ஒளியியல் அலை வழிகாட்டிகள் மற்றும் மெட்டா மேற்பரப்புகள் போன்ற பல்வேறு ஒளியியல் சாதனங்களைத் தயாரிக்க ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசரைப் பயன்படுத்தலாம்; அதன் உயர் துல்லியம், உயர் தெளிவுத்திறன் மற்றும் முப்பரிமாண செயலாக்கத் திறன்களைப் பயன்படுத்தி, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசரால் மைக்ரோஹீட்டர் கூறுகள் மற்றும் முப்பரிமாண மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் சேனல்கள் போன்ற மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் மற்றும் ஆப்டோஃப்ளூயிடிக் சில்லுகளைத் தயாரிக்கவோ அல்லது ஒருங்கிணைக்கவோ முடியும்; மேலும், ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர், எதிரொளிப்புத் தடுப்பு, மீ-நீர் விலக்கு, பனி உறைதல் தடுப்பு மற்றும் பிற செயல்பாடுகளை அடைவதற்காக, பல்வேறு வகையான மேற்பரப்பு நுண்-நானோ கட்டமைப்புகளைத் தயாரிக்கவும் பயன்படுகிறது; அதுமட்டுமின்றி, ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் உயிரிமருத்துவத் துறையிலும் பயன்படுத்தப்பட்டு, உயிரியல் நுண்-ஸ்டென்ட்கள், செல் வளர்ப்புத் தளங்கள் மற்றும் உயிரியல் நுண்ணோக்கிப் படமாக்கல் போன்ற துறைகளில் சிறப்பான செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள். தற்போது, ​​ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கத்தின் பயன்பாட்டுத் துறைகள் ஆண்டுதோறும் விரிவடைந்து வருகின்றன. மேலே குறிப்பிடப்பட்ட நுண்-ஒளியியல், நுண்-பாய்மவியல், பன்முகச் செயல்பாட்டு நுண்-நானோ கட்டமைப்புகள் மற்றும் உயிரிமருத்துவப் பொறியியல் பயன்பாடுகளுக்குக் கூடுதலாக, மீமேற்பரப்புத் தயாரிப்பு, நுண்-நானோ உற்பத்தி மற்றும் பன்முக ஒளியியல் தகவல் சேமிப்பு போன்ற சில வளர்ந்து வரும் துறைகளிலும் இது பெரும் பங்கு வகிக்கிறது.