激光技术中的化学应用解析

１２　机电一体化Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ　２００２年第６期　

激　拔　崔微电子　艺中的庭用　

Ｌａｓｅｒ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　

荣烈润　

摘要：本文介绍了国外在微电子工艺中以激光技术进行激光退火、激光划片、激光焊接、激光微调、激　光制造集成电路及其检验等应用的状况　关键词：微电子工艺激光退火激光划片　激光焊接　激光微调　激光制造集成电路　激光检验与　测定　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｈｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｌａｓｅｒ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ．Ｌａｓｅｒ　ｓｃａｔｃｈ，ｌａｓｅｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ，ｌａｓｅｒ　ｆｉｎｅ　ｔｕｎｉｎｇ，ｌａｓｅｒ　ｍａｄｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ａｔ　ａｂｒｏａｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｌａｓｅｒ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｌａｓｅｒ　ｓｃａｔｃｈ　ｌａｓｅｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｌａｓｅｒ　ｆｉｎｅ　ｔｕｎｉｎｇ　ｌａｓｅｒ－Ｉｎａｎｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｌａｓｅｒ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　

０引言　

２０世纪以来，微电子工业得到迅猛的发展。　但是，传统的加工工艺已难以满足现代微电子工　

艺的要求。由于激光加工技术与传统的加工工艺　

相比有着许多无可比拟的优越性，所以，激光加工　

技术在微电子工艺中已得到了越来越广泛的应　

用，并取得了良好的技术经济效果。　

１激光技术在微电子工艺应用中的优越性　

（１）由于激光是无接触加工，并且其能量及　

移动速度均可调，因此可以实现多种精密加工；　

（２）可以对多种金属、非金属加工，特别是加工　

微电子工业中的高硬度、高脆性及高熔点的材料；　

（３）激光加工过程中，激光束能量密度高，加　

激光技术在现代制造业中的应用

激光：激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音

译，是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词

头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经

完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光

受激发射”改称“激光”。

激光加工技术的原理和特点：激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性

对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为

光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光束作

为一种特种加工能源(热源)，和传统的加工用热源相比，具有一系列特点〔“〕。

激光束易于传输，其时间特征和空间分布容易控制;经过聚焦后，可以得到细的

光斑，具有极高的功率密度;可以加热熔化以至汽化任何材料，可以局部区域的

精细的快速加工;加工过程输入工件的热量小，热影响区和热变形小;加工效率高;

容易实现自动化。激光加工有热加工[3]和“冷加工”两种。现在大量用于激光

加工的COZ和YAG激光为红外光，它们辐射在金属或非金属工件上，基于热效应，

使工件升温、熔化或汽化，以完成各种加工，称其为热加工。准分子激光激光器

输出紫外光，它有可有对聚合物等非金属材料进行基于化学作用的剥蚀加工，这

种“冷加工”技术正在开发，并有可能在电子工业中得到较大程度的应用。但

是，激光加工的主流还是基于热效应的加工。1激光在切割方面的应用

激光切割是利用激光束聚焦形成高功率密度的光斑照射工件,材料吸收光能,温度

急剧升高,将材料快速加热至熔化或气化温度,再用喷射气体吹化,以此分割材料。

在这一过程中,当激光照射工件表面时,一部分光被工件吸收,另一部分光被工件

反射。吸收部分转化为热能,使工件表面温度急剧升高,材料熔化或气化,同时,产生

黑洞效应,使材料对光的吸收率提高,迅速加热熔化或气化切割区材料。此时吹氧

激光清洗技术发展与应用深度解析

世界上第1台激光器诞生于1960年由美国科学家西奥多哈罗德梅曼教授

利用红宝石研发，从此开启了激光造福人类的大门。在接下来的时间里应用于

各种领域的激光器相继诞生。激光技术的推广使得医疗、装备制造、精准测量

和再制造工程等领域科技飞速发展加快了社会进步的步伐。

在清洗领域中激光的应用更是取得了重要成果。与传统的清洗方法相比如

机械摩擦、化学腐蚀和高频超声等激光清洗可以实现全自动化运行其具有工作

效率高、成本低、对环境无污染、对基材无损伤和材料的适用范围广等优点完

全符合绿色、环保的加工理念是目前最可靠、有效的清洗方式。

清洗是对废旧机械零部件检测和加工的前提采用激光清洗技术可以有效

地控制基体表面形貌和表面粗糙度实现基材清洗后性能的提升也可应用于大

型零部件制造、表面处理或者再制造领域。虽然目前激光清洗还没有完全取代

传统的清洗方式但随着国家对制造业节能、减排等环保意识的增强激光清洗将

以它独特的优点逐渐走进人们的生活。

01激光清洗的原理

在20世纪80年代中期，Beklemyshev、Allrn等科学家针对实际工作需

要将激光技术与清洗技术结合起来并进行了相关研究自此激光清洗（Laser

Cleanning）这一技术理念诞生.众所周知污染物与基体之间的结合力分为共价

键、双偶极子、毛细作用以及范德华力等作用力如能将此作用力克服或破坏那

么就会达到脱污的效果。

激光清洗是利用激光光束具有大的能量密度、方向可控和汇聚能力强等特

性，使污染物与基体之间的结合力受到破坏或者使污染物直接气化等方式进行

脱污，降低污染物与基体的结合强度，进而达到清洗工件表面的作用。激光清

洗原理图如图１所示。当工件表面污染物吸收激光的能量后，其快速气化或瞬

间受热膨胀后克服污染物与基体表面之间的作用力，由于受热能量升高，污染

物粒子进行振动后而从基体表面脱落。

整个激光清洗过程大致分为４个阶段，即激光气化分解、激光剥离、污染物粒子热膨胀、基体表面振动和污染物脱离。当然，在应用激光清洗技术时还

激光技术在焊接中的应用

【摘要】激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点，在工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，不仅在生产率方面高于传统焊接方法，而且焊接质量也得到了显著的提高。本文介绍了激光焊接的基本特征，具体分析了常见金属材料的激光焊接特性以及激光技术在焊接中的应用。

【关键词】激光焊接焊接特性 应用

激光焊接技术是集激光技术、焊接技术、自动化技术、材料技术、机械制造技术及产品设计为一体的综合技术。激光焊以其高能量密度、深穿透、高精度、适应性强等优点，在工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，不仅在生产率方面高于传统焊接方法，而且焊接质量也得到了显著的提高。激光焊接技术发展到今天，其逐步取代电弧焊、电阻焊等传统焊接方法的趋势已不可逆转。在21世纪中，激光焊接技术在材料连接领域必将起到至关重要的作用。

一、激光焊接的基本特征

1、激光焊接属非接触加工，与接触焊工艺相比，无电极、工具等的磨损消耗，不需对工件加压和进行表面处理，无加工噪声，对环境无污染。

2、焊点小、能量密度高、适合于高速焊接加工，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1，最高可达10：1。

3、焊接时间短，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合焊接高熔点、高硬度的特种材料。

4、焊接时无需屏蔽或真空环境，能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。

5、激光焊缝力学性能好，力学性强于母材。焊缝强度高、焊接速度快、焊缝窄且表面状态好，免去焊后清理等工作。

6、极适合于精密件、箱体件和有密封要求焊接件的加工。

7、对带绝缘层的导体可直接进行焊接，对性能相差较大的异种金属也可焊接，实现自动化。可焊接难熔材料如钛、石英等，效果良好。

8、通过光纤实现远距离、可焊接难以接近的部位，实施非接触远距离焊接；光束易于控制、焊接定位精确，很容易搭载到自动机、机器人装置上。

二、常见金属材料的激光焊接特性