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1. 激光精细刻蚀基本原理与特点

 

激光精细刻蚀的基本原理是将高光束质量的小功率激光束(一般为紫外激光、光纤激光)聚焦成极小光斑,在焦点处形成很高的功率密度,使材料在瞬间汽化蒸发,形成孔、逢、槽。其加工工艺包括激光微纳切割、划片、刻蚀、钻孔等。

 

激光精细刻蚀的特点是利用激光具有的无接触加工、柔性化程度高、加工速度快、无噪声、热影响区小、可聚焦到激光波长级的极小光斑等优越的加工性能,获得良好的钻孔、划片、刻蚀和切割尺寸精度和加工质量,尤其是与某些材料(如聚酰亚胺)相互作用是属于“光化学作用”的“冷加工”,可获得无碳化效果,在电子半导体材料加工中应用十分广泛。

 

2. HUST-UV多功能激光精细刻蚀设备

 

第二代HUST-UV多功能紫外激光微加工设备

第三代HUST-UV多功能紫外激光微加工设备

 

(1)产品特点

 

本设备选配全固态紫外激光器作为光源,配置了高精度三轴数控工作台,具备自动精密定位和监视系统,有两功能微加工激光加工头可供选用,可以满足三维激光微细切割/打孔(通孔和盲孔)、划片、刻蚀等功能。

  • 优良的激光光源、先进快速扫描与短焦距转换光学系统、高精度直线电机工作台三者有机结合并优化匹配参数,获得高质量、高速度、高精度;
  • 微细加工功能强大、具有自主知识产权的专用控制软件和加工软件实现扫描振镜快速加工、直线电机工作台精确加工和扫描振镜与直线电机工作台相结合快速大面积加工的多种加工模式以及加可选 “分块加工”、“分层加工”或“指定块加工”等多种加工方式,获得高效、灵活、快速和大幅面加工以及简单易用效果,软件控制全部过程参数,快速设置新材料、新加工和新应用;
  • 采用CCD定位,系统具有自动动调焦和定位、光斑补偿和涨缩补偿,振镜快速自动校正等功能,,确保微细加工尺寸精度;
  • 紫外波段的激光具有“冷加工”效果,可对不同厚度的不同材料进行刻蚀、划片、切割和钻孔, 切口轮廓边缘光滑无毛刺、无裂纹,热影响区小、无热作用产生的分层和变形,无需后序加工处理,质量稳定,重复性、精度和效率高。

 

(2)主要技术参数

              

激光波长

355nm

激光器重复频率

10kHz~100kHz连续可调

综合加工精度

±20μm

功率稳定性

<2%

工作台尺寸(可选)

标准台面:460mm×310mm×100mm

振镜校正方式

全自动快速校正

定位

CCD定位,具有自动光斑和涨缩补偿。

资料处理方式

支持加工文件格式:Gerber, CAD, CAM

焦点偏移

根据板厚不同,可自动调焦,达到质量效果。

稳定性

24小时连续工作无故障。

质量检测

可采用CCD进行人工检测无冲突;争取采用CCD在线进行检测,以达到质量检测效果并提升效率

工作环境温度

20℃±1℃

工作环境湿度振动

40%~ 80%,无结露

 

3. 紫外激光精细刻蚀设备典型应用

 

(1)激光刻蚀薄膜

 

ITO镀膜激光刻蚀机是由激光对ITO Glass和ITO Film上的ITO镀膜实施电极刻蚀加工的精密设备。可在玻璃、PET基底上ITO镀膜、多晶膜和其他氧化物薄膜上大范围内进行各种图案,各种尺寸的精密、高速刻蚀,加工多种电极。尤其适用于手机触摸屏的电极刻蚀。

 

ITO-玻璃镀膜刻蚀

FTO-玻璃薄膜刻蚀

环氧树脂上的“十字”铝图案

三维聚合物衬底上的圆环铜图案

 

优点:

 

高重复率,高功率
快速材料去除率
无化学腐蚀对环境的污染

 

(2)太阳能电池激光划片

 

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。薄膜太阳能电池生产的流程:准备基板(TCO导电玻璃)——玻璃磨边——玻璃清洗——1064激光划线——二次清洗——装夹具升温预热——PECVD沉积非晶硅膜——冷却卸夹具——635激光划线——PVD磁控溅射AL——635激光划线——测试——老化——激光清边——三次清洗——焊电极线——层压——装边框。对薄膜太阳能电池进行激光划片,热影响区小,划线质量优越。无接触式加工避免刀片加工产生的应力,可以有效提高硅片改片的优等品率,同时对电池片划线质量也有很大的改善。可选配CCD图像处理系统,实现特殊规格电池片的精密划线。

 

硅晶太阳能电池划片

激光划片薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池激光划片成品

 

优点:

 

整机结构合理、划片速度快、精度高、功能全、合项性能指标稳定可靠,故障率低非接触加工加工成品率高,适用面广
操作简单方便,能24小时长期连续工作,节能环保
采用图形化用户界面(GUI),友好的人机界面,可实时显示切割轨迹,操作简单直观
可选配图像自动识别处理和定位功能

 

(3)激光清边

激光清边速度快并且无污染,通过界面友好的专用控制软件,可完成多路激光同时工作。可用于非晶硅薄膜太阳能电池板周边镀膜的刻线绝缘、扫除和清理。

 

激光清边

太阳能电池板镀膜的刻线激光清边

太阳能电池板镀膜的刻线激光清边

 

优点:


不需使用任何化学药剂和清洗液,绿色环保
非接触式清洗,无机械作用力,无变形,效率高,节省时间
可达到常规清洗无法达到的清洁度
还可在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物