盘点3C领域中常用的几种超快激光加工技术

（文章来源：激光天地）

如今，激光加工技术已经渗透到科学研究和工业生产的各个领域中。脉冲宽度小于10-11 s的超快激光加工作为精密加工中最为活跃的一支，其发展尤为引人注目。

随着电子器件朝着精密化、微型化、柔性化的方向发展，新型电子器件对加工技术提出了更高的要求，超快激光加工技术的独特优势正吸引着研究人员不断探索着其在电子制造领域的应用。

超快激光隐形切割技术，随着手机等智能设备功能的不断完善，显示屏幕的尺寸和形状变得多样化，全面屏更是成为屏幕发展的主流方向。为了预留元件空间及减少碎屏的可能，屏幕非直角切割变得十分必要。超快激光隐形切割作为激光应力切割技术的延伸，可在透明材料内部诱发微小裂纹，微小裂纹在外力的引导下逐渐沿激光扫描路径延展，实现透明材料的分离。

美国Spectra-Physics公司将超快激光与隐形切割技术结合，提出了ClearShape切割技术，可将激光对材料的影响区限制在微米量级。德国Rofin公司基于成丝机理发明的SmartCleave FI工艺可以快速分离包括很小的加工转弯角度在内的任意形状的透明材料，切割玻璃的厚度范围在100 μm到10 mm之间。

以大族激光、华工激光、锐科激光、德龙激光为代表的国内知名激光公司早在几年之前就加大了超快激光高精切割屏幕技术的投入，并在国际市场上占据了一定份额。

超快激光直写技术，随着对电子器件小型化与灵活性要求越来越高，催生了柔性电子这一新的应用领域。柔性AMOLED屏幕的驱动系统——柔性薄膜晶体管（thin film transistor, TFT），要求其沟道长度小于10 μm，微纳米图案化是沟道制造的核心。

超快激光直写技术主要利用材料对超快激光的非线性吸收，在作用区域引发物理化学性能变化，通过控制光束扫描实现二维或三维成型加工。超快激光直写技术不需要掩膜，其加工分辨率可达到纳米量级，独特的“冷”加工机制特别适合对耐热性差的柔性有机材料进行微纳结构加工。超快激光直写还可用于微电路的制作，在敷铜层或镀金层上直接加工出所需的图案化线路，成为基于柔性有机聚合物基底的电子器件制造中具有独特优势的加工手段。

采用532 nm飞秒激光直写聚酰亚胺（polyimide，PI）薄膜，通过碳化在PI薄膜上形成多孔碳结构，可用于制作柔性电子器件中具有储能密度高、导电率高等优点的柔性超级电容，为可穿戴设备提供充足的能源供应。

超快激光脉冲沉积技术，具有特定功能的薄膜材料是制造先进电子器件的基础，而柔性电子对薄膜厚度和质量提出了更高的要求。超快激光脉冲沉积技术因其高质量的薄膜生长能力而备受关注，超快激光的高功率密度特性可以使任何难熔性材料气化，而超短脉冲特性又使得它与材料作用时产生的颗粒更加细小，因此在薄膜制备特别是高熔点材料的薄膜制备方面具有重要意义。

4超快激光剥离技术，随着微型器件与大规模集成技术的发展，芯片的选择性剥离与转移逐渐成为芯片装配与维修的关键技术。激光剥离技术（laser lift-off, LLO）是一种利用激光能量作用于材料交界面实现材料分离的技术，被广泛应用在OLED屏幕制造工艺中。选择性激光剥离技术（selective laser lift-off, SLLO）也开始应用于芯片的剥离与装配，与传统LLO技术不同，SLLO技术主要针对微小区域或结构单元进行剥离，更适用于微器件的更换与维修。

虽然目前将超快激光引入激光剥离尚属探索性阶段，但已有研究工作表明，鉴于超快激光的本征物理特性，超快激光剥离具有很强的局域约束性，几乎不会产生热效应而损伤电子器件其他非剥离功能层。

超快激光诱导前向转移技术，激光诱导前向转移（laser induction front transfer, LIFT）技术是通过激光脉冲辐照透明基底表面的一层薄膜材料，将薄膜加热到熔融状态，以液态形式转移到平行基底放置的受体表面。LIFT技术与LLO激光剥离技术相比，具有更高的选择性，能快速沉积小尺寸图形和微结构。而引入超快激光的激光诱导前向转移技术可制作的图形特征尺寸能够达到微纳米量级，已有报道采用飞秒激光诱导前向转移技术制备可应用于微电器件的微米级银导线。

此外，通过在薄膜材料与透明基底之间添加聚合物牺牲层，LIFT技术也可用于微电子机械系统（microelectromechanical systems, MEMS）的转移与装配。
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