超快激光器用于消費電子產(chǎn)品加工

如今，超快激光器（飛秒和皮秒脈寬）是工業(yè)生產(chǎn)過程中的一個重要組成部分。憑借其高質量的非熱材料加工能力，再加上在激光技術、工藝開發(fā)、光束控制和傳輸?shù)确矫娴倪M步，從而進一步擴大了超快激光器在工業(yè)市場上的應用范圍。不過，為了維持投入和產(chǎn)出的平衡，必須同時滿足以下條件：首先必需證明其在工業(yè)加工過程中的技術可行性，由于超快激光和物質之間的相互作用具有獨特性，因而需要對這一過程有一個精細的科學的理解；其次，工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)率必須確保能給終端用戶帶來與其投資相匹配的收益，這勢必推動在光束控制和傳輸方面的進步，以充分利用潛在的加工速度。

　　消費電子產(chǎn)品領域顯然提供了最多的證據(jù)。手機、微處理器、顯示器、內存芯片都是極其復雜的組件，由大量的不同材料、尺寸很小、厚度極小的多層材料組成。因而需要先進的、高精密度的加工能力，以及在經(jīng)濟上可行的大批量生產(chǎn)的能力。下面舉例說明為什么我們需要同步發(fā)展加工、激光技術以及新的光束傳輸技術，來滿足目前以及未來可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。

　　制造手機、平板電腦或電視用的平板顯示器是如今最復雜的技術之一，困難程度類似或更甚于二十世紀六十年代的阿波羅計劃。不同的生產(chǎn)步驟涉及了大量不同的材料，它們具有微米級的橫向分辨率和數(shù)十納米的厚度。由于整個過程都很有難度，將工業(yè)生產(chǎn)率（能通過嚴格的質量檢測的產(chǎn)品比例）視為一項機密和挑戰(zhàn)也就不足為奇了。一個關鍵的限制是壞點在面板上的存在，這將阻礙屏幕的商業(yè)化。在過去幾年中開發(fā)了幾種不同的修復工藝，通常都涉及多波長納秒激光器。例如，通過激光碳化或者切割控制像素的薄膜晶體管的電極，來修復一個亮的像素（圖1）。

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圖1：薄膜晶體管電極切割，切割寬度為1.9μm。（圖片由韓國金屬和機械研究所提供）

　　當前的技術已經(jīng)達到極限。因為在高清屏幕的分辨率方面的進步，像素的尺寸變得越來越小，與之相關的納秒激光器加工的熱效應限制了修復的質量。此外，包括有機發(fā)光二極管（OLED）和有源矩陣發(fā)光二極管（AMOLED）在內的新的顯示技術廣泛使用了有機和高分子材料，這些材料對加熱高度敏感，因而與熱處理格格不入。由于脈沖持續(xù)時間非常短，所以超快激光實際上很適合非熱微加工，也不會產(chǎn)生熱。它們在先進的屏幕修復加工領域的應用日益擴大，從而推動了新一代緊湊的高速多波長超快激光器的發(fā)展。