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非才

2008-07-10 11:11

激光微加工技術(shù)的發(fā)展

一引言

自1960年第一臺激光器問世以來，激光的研究及其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。其高相干性在高精密測量、物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析、信息存儲及通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。激光的高方向性和高亮度可廣泛應(yīng)用于加工制造業(yè)。隨著激光器件、新型受激輻射光源，以及相應(yīng)工藝的不斷革新與優(yōu)化，尤其是近20年來，激光制造技術(shù)已滲入到諸多高新技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)，并開始取代或改造某些傳統(tǒng)的加工業(yè)。

1987 年美國科學(xué)家提出了微機電系統(tǒng)(mems)發(fā)展計劃，這標志著人類對微機械的研究進入到一個新的時代。目前，應(yīng)用于微機械的制造技術(shù)主要有半導(dǎo)體加工技術(shù)、微光刻電鑄模造(liga)工藝、超精密機械加工技術(shù)以及特種微加工技術(shù)等。其中，特種微加工方法是通過加工能量的直接作用，實現(xiàn)小至逐個分子或原子的去除加工。特種加工是利用電能、熱能、光能、聲能、化學(xué)能等能量形式進行加工的，常用的方法有：電火花加工、超聲波加工、電子束加工、離子束加工、電解加工等等。近年來發(fā)展起來一種可實現(xiàn)微小加工的新方法：光成型法，包括立體光刻工藝、光掩膜層工藝等。其中利用激光進行微加工顯示出巨大的應(yīng)用潛力和誘人的發(fā)展前景。

為適應(yīng)21世紀高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化、滿足微觀制造的需要，研究和開發(fā)高性能激光源勢在必行。作為激光加工的一個分支，激光微加工在過去十年被廣泛關(guān)注。其中原因之一是由于更加有效的激光源不斷涌現(xiàn)。比如具有非常高峰值功率和超短脈沖固體激光，有很高光束質(zhì)量的二極泵浦的nd:yag激光器等。另外一個原因是有了更為精確、高速的數(shù)控操作平臺。但一個更為重要的原因是不斷涌現(xiàn)的工業(yè)需求。在微電子加工中，半導(dǎo)體層的穿孔、寄存器的剪切和電路修復(fù)都用到激光微加工技術(shù)。激光微加工一般所指加工尺寸在幾個到幾百微米的工藝過程。激光脈沖的寬度在飛秒（fs）到納秒（ns）之間。激光波長從遠紅外到x射線的很寬波段范圍。目前主要應(yīng)用于微電子、微機械和微光學(xué)加工三大領(lǐng)域。隨著激光微加工技術(shù)的發(fā)展和成熟，將在更廣的領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。

二、激光微加工技術(shù)的主要應(yīng)用