אולטרא-שנעלע לייזער מיקראָ-נאַנאָ מאַנופאַקטורינג-אינדוסטריעלע אַפּלאַקיישאַנז

כאָטש אולטראַ-שנעלע לאַזערס עקזיסטירן שוין פֿאַר יאָרצענדליקער, זענען אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס שנעל געוואַקסן אין די לעצטע צוויי יאָרצענדליקער. אין 2019, איז דער מאַרק ווערט פֿון אולטראַ-שנעלעלאַזער מאַטעריאַלפאַראַרבעטונג איז געווען אַרום 460 מיליאָן דאָלאַר, מיט אַ קאַמפּאַונד יערלעכן וווּקס קורס פון 13%. אַפּליקאַציע געביטן וווּ ולטראַפאַסט לייזערס זענען געראָטן געניצט צו פאַראַרבעטן אינדוסטריעלע מאַטעריאַלס אַרייַננעמען פאָטאָמאַסק פאַבריקאַציע און פאַרריכטן אין די האַלב-קאַנדוקטאָר אינדוסטריע ווי געזונט ווי סיליקאָן דייסינג, גלאז קאַטינג/סקרייבינג און (אינדיום צין אָקסייד) ITO פילם באַזייַטיקונג אין קאַנסומער עלעקטראָניק אַזאַ ווי מאָביל טעלעפאָנען און טאַבלעץ, פּיסטאָן טעקסטשערינג פֿאַר די אָטאַמאָטיוו אינדוסטריע, קאָראָנאַרי סטענט מאַנופאַקטורינג און מיקראָפלוידיק מיטל מאַנופאַקטורינג פֿאַר די מעדיציניש אינדוסטריע.

01 פאָטאָמאַסק פּראָדוקציע און רעפּאַראַטור אין דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע

אולטרא-שנעלע לאַזערס זענען גענוצט געוואָרן אין איינער פֿון די ערשטע אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס אין מאַטעריאַלן פּראַסעסינג. IBM האָט באַריכטעט וועגן דער אַפּליקאַציע פֿון פֿעטטאָסעקאָנד לאַזער אַבלאַציע אין פֿאָטאָמאַסק פּראָדוקציע אין די 1990ער יאָרן. פֿאַרגליכן מיט נאַנאָסעקונד לאַזער אַבלאַציע, וואָס קען פּראָדוצירן מעטאַל שפּריצן און גלאָז שאָדן, ווײַזן פֿעטטאָסעקאָנד לאַזער מאַסקעס קיין מעטאַל שפּריצן, קיין גלאָז שאָדן, אאַז"וו. די מעלות. די מעטאָדע ווערט גענוצט צו פּראָדוצירן אינטעגרירטע סערקאַץ (ICs). פּראָדוצירן אַן IC טשיפּ קען דאַרפֿן ביז 30 מאַסקעס און קאָסטן >$100,000. פֿעטטאָסעקאָנד לאַזער פּראַסעסינג קען פּראַסעסירן ליניעס און פּונקטן אונטער 150 נם.

פיגור 1. פאָטאָמאַסק פאַבריקאַציע און רעפּאַראַטור

פיגור 2. אָפּטימיזאַציע רעזולטאַטן פון פאַרשידענע מאַסקע פּאַטערנז פֿאַר עקסטרעם אַלטראַווייאַליט ליטאָגראַפֿיע

02 סיליקאָן שניידן אין דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע

סיליקאָן וועיפערס שניידן איז אַ סטאַנדאַרט פאַבריקאַציע פּראָצעס אין דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע און ווערט טיפּיש דורכגעפירט מיט מעכאַנישע שניידן. די שנייד-רעדער אַנטוויקלען אָפט מיקראָ-ראַקס און זענען שווער צו שניידן דין (למשל גרעב < 150 מיקראָמעטער) וועיפערס. לאַזער שניידן פון סיליקאָן וועיפערס ווערט גענוצט אין דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע פֿאַר פילע יאָרן, ספּעציעל פֿאַר דין וועיפערס (100-200 מיקראָמעטער), און ווערט דורכגעפירט אין קייפל טריט: לאַזער גרובירן, נאכגעגאנגען דורך מעכאַנישע צעשיידונג אָדער סטעלט קאַטינג (למשל אינפֿראַרויט לאַזער שטראַל אינעווייניק פון די סיליקאָן סקרייבינג) נאכגעגאנגען דורך מעכאַנישע טייפּ צעשיידונג. דער נאַנאָסעקונד פּולס לאַזער קען פּראָצעסירן 15 וועיפערס פּער שעה, און דער פּיקאָסעקונד לאַזער קען פּראָצעסירן 23 וועיפערס פּער שעה, מיט העכערער קוואַליטעט.

03 גלאז שניידן/קרייזן אין דער פארברויכבארער עלעקטראניק אינדוסטריע

טאָוטש סקרינז און פּראַטעקטיוו ברילן פֿאַר מאָביל טעלעפאָנען און לאַפּטאַפּס ווערן דינער און עטלעכע געאָמעטרישע פֿאָרמען זענען געבויגן. דאָס מאַכט טראַדיציאָנעל מעכאַניש שניידן שווערער. טיפּישע לאַזערס פּראָדוצירן טיפּיש שלעכטע שניט קוואַליטעט, ספּעציעל ווען די גלאָז דיספּלייז זענען געשטאַפּלט 3-4 לייַערס און די אויבערשטע 700 μm דיק פּראַטעקטיוו גלאָז איז טעמפּערד, וואָס קען ברעכן מיט לאָקאַליזירט דרוק. אולטראַשנע לאַזערס האָבן געוויזן צו קענען שניידן די ברילן מיט בעסער קאַנט שטאַרקייט. פֿאַר גרויס פלאַך פּאַנעל שניידן, קען דער פעמאָטאָסעקונד לאַזער זיין פאָקוסירט אויף די צוריק ייבערפלאַך פון די גלאָז בויגן, קראַצן די ין פון די גלאָז אָן שעדיקן די פראָנט ייבערפלאַך. די גלאָז קען דעמאָלט זיין צעבראָכן ניצן מעכאַנישע אָדער טערמישע מיטלען צוזאמען די סקרינד מוסטער.

פיגור 3. פיקאסעקונד אולטרא-שנעלע לייזער גלאז ספעציעל-פארמיגע שניידן

04 פּיסטאָן טעקסטשורז אין דער אָטאָמאָטיוו אינדוסטריע

לייכטע אויטאָ מאָטאָרן זענען געמאַכט פון אַלומינום אַלויז, וואָס זענען נישט אַזוי טראָגן-קעגנשטעליק ווי גוס אייַזן. שטודיעס האָבן געפֿונען אַז פֿעמטאָסעקונד לאַזער פּראַסעסינג פון אויטאָ פּיסטאָן טעקסטשורז קען רעדוצירן רייַבונג מיט ביז 25% ווייַל דעבריס און בוימל קענען זיין יפעקטיוולי סטאָרד.

פיגור 4. פעמטאסעקונדע לייזער פראצעסירונג פון אויטא מאטאר פיסטאנען צו פארבעסערן מאטאר פערפארמאנס

05 קאָראָנאַרי סטענט פּראָדוקציע אין דער מעדיצינישער אינדוסטריע

מיליאָנען קאָראָנאַרע סטענץ ווערן אימפּלאַנטירט אין די קערפּער'ס קאָראָנאַרע אַרטעריעס צו עפֿענען אַ קאַנאַל פֿאַר בלוט צו פֿליסן אין אַנדערש קלאָטעד כלים, ראַטעוודיג מיליאָנען לעבנס יעדעס יאָר. קאָראָנאַרע סטענץ זענען טיפּיש געמאַכט פֿון מעטאַל (למשל, ומבאַפלעקט שטאָל, ניקעל-טיטאַניום פֿאָרעם זכּרון צומיש, אָדער לעצטנס קאָבאַלט-קראָום צומיש) דראָט מעש מיט אַ סטראַט ברייט פֿון בערך 100 מיקראָמעטער. קאַמפּערד צו לאַנג-פּולס לאַזער קאַטינג, די אַדוואַנידזשיז פֿון ניצן אַלטראַ-שנעלע לאַזערס צו שניידן קלאַמערן זענען הויך שניט קוואַליטעט, בעסער ייבערפלאַך ענדיקן, און ווייניקער דעבריס, וואָס ראַדוסאַז נאָך-פּראַסעסינג קאָס.

06 מיקראָפלוידיק מיטל פּראָדוקציע פֿאַר דער מעדיצינישער אינדוסטריע

מיקראָפלוידיק דעוויסעס ווערן אָפט גענוצט אין דער מעדיצינישער אינדוסטריע פֿאַר קראַנקייט טעסטינג און דיאַגנאָז. די ווערן טיפּיש פאַבריצירט דורך מיקראָ-אינדזשעקשאַן מאָלדינג פון יחיד טיילן און דערנאָך באַנדינג ניצן גלוינג אָדער וועַלדינג. אולטראַ-שנעלע לאַזער פאַבריקאַציע פון ​​מיקראָפלוידיק דעוויסעס האט דעם מייַלע פון ​​פּראָדוצירן 3D מיקראָטשאַנאַלז אין טראַנספּאַרענט מאַטעריאַלס אַזאַ ווי גלאז אָן די נויט פֿאַר קאַנעקשאַנז. איין מעטאָד איז אולטראַ-שנעלע לאַזער פאַבריקאַציע אין אַ גרויס גלאז נאכגעגאנגען דורך נאַס כעמיש עטשינג, און אַן אַנדערער איז פېמטאָסעקונד לאַזער אַבליישאַן אין גלאז אָדער פּלאַסטיק אין דיסטילירט וואַסער צו באַזייַטיקן דעבריס. אן אנדער צוגאַנג איז צו מאַשינירן טשאַנאַלז אין די גלאז ייבערפלאַך און פאַרזיגלען זיי מיט אַ גלאז דעקן דורך פېמטאָסעקונד לאַזער וועַלדינג.

פיגור 6. פעמטאסעקונדע לייזער-אינדוצירטע סעלעקטיווע עטשינג צו צוגרייטן מיקראָפלוידיק קאַנאַלן אינעווייניק גלאז מאַטעריאַלן

07 מיקראָ דרילינג פון ינדזשעקטאָר נאָזל

פېמטאָסעקונד לאַזער מיקראָלאָך מאַשינינג האט ריפּלייסט מיקראָ-EDM ביי פילע קאָמפּאַניעס אין די הויך-דרוק ינדזשעקטאָר מאַרק רעכט צו גרעסערע בייגיקייט אין טשאַנגינג פלאָו לאָך פּראָופיילז און קירצער מאַשינינג צייטן. די פיייקייט צו אויטאָמאַטיש קאָנטראָלירן די פאָקוס שטעלע און טילט פון די שטראַל דורך אַ פּרעסעסינג סקען קאָפּ האט געפֿירט צו די פּלאַן פון אַפּערטור פּראָופיילז (למשל, בעראַל, פלער, קאָנווערדזשאַנס, דיווערדזשאַנס) וואָס קענען העכערן אַטאָמיזאַטיאָן אָדער דורכדרינגונג אין די קאַמבער. דרילינג צייט דעפּענדס אויף די אַבליישאַן באַנד, מיט דריל גרעב פון 0.2 - 0.5 מם און לאָך דיאַמעטער פון 0.12 - 0.25 מם, מאכן דעם טעכניק צען מאָל שנעלער ווי מיקראָ-EDM. מיקראָדרילינג איז דורכגעפירט אין דרייַ סטאַגעס, אַרייַנגערעכנט ראַפינג און פינישינג פון דורך-פּילאָט לעכער. אַרגאָן איז געניצט ווי אַ הילפס גאַז צו באַשיצן די באָרעלאָך פון אַקסאַדיישאַן און צו באַשיצן די לעצט פּלאַזמע בעשאַס די ערשט סטאַגעס.

פיגור 7. פעמטאָסעקונד לאַזער הויך-פּרעציציע פּראַסעסינג פון ינווערטעד טאַפּער לאָך פֿאַר דיזל מאָטאָר ינדזשעקטאָר

08 אולטרא-שנעלע לייזער טעקסטשערינג

אין די לעצטע יאָרן, כּדי צו פֿאַרבעסערן די גענויקייט פֿון מאַשינינג, רעדוצירן מאַטעריאַל־שאָדן, און פֿאַרגרעסערן די עפֿעקטיווקייט פֿון פּראַסעסינג, איז דער פֿעלד פֿון מיקראָמאַשינינג ביסלעכווײַז געוואָרן אַ פֿאָקוס פֿון פֿאָרשער. אולטראַפֿאַסטע לאַזערן האָבן פֿאַרשידענע פּראַסעסינג־פֿאָרטיילן, ווי למשל נידעריקע שאָדן און הויכע פּרעציזיע, וואָס איז געוואָרן דער פֿאָקוס פֿון דער אַנטוויקלונג פֿון פּראַסעסינג־טעכנאָלאָגיע. אין דער זעלבער צײַט קענען אולטראַפֿאַסטע לאַזערס ווירקן אויף אַ פֿאַרשיידנקייט פֿון מאַטעריאַלן, און לאַזער־פּראַסעסינג מאַטעריאַל־שאָדן איז אויך אַ הויפּט־פֿאָרשונגס־ריכטונג. אולטראַפֿאַסטע לאַזערן ווערן גענוצט צו אָבערירן מאַטעריאַלן. ווען די ענערגיע־געדיכטקייט פֿון לאַזער איז העכער ווי דער אָבעריר־שוועל פֿון מאַטעריאַל, וועט די ייבערפֿלאַך פֿון דעם אָבערירטן מאַטעריאַל ווײַזן אַ מיקראָ־נאַנאָ־סטרוקטור מיט געוויסע כאַראַקטעריסטיקס. פֿאָרשונג ווײַזט, אַז די ספּעציעלע ייבערפֿלאַך־סטרוקטור איז אַ געוויינטלעכע דערשיינונג, וואָס פּאַסירט ווען לאַזער־פּראַסעסינג מאַטעריאַלן. די צוגרייטונג פֿון ייבערפֿלאַך־מיקראָ־נאַנאָ־סטרוקטורן קען פֿאַרבעסערן די אייגנשאַפֿטן פֿון מאַטעריאַל אַליין און אויך דערמעגלעכן די אַנטוויקלונג פֿון נײַע מאַטעריאַלן. דאָס מאַכט די צוגרייטונג פֿון ייבערפֿלאַך־מיקראָ־נאַנאָ־סטרוקטורן דורך אולטראַפֿאַסטע לאַזערן אַ טעכנישע מעטאָדע מיט אַ וויכטיקער אַנטוויקלונגס־באַדײַטונג. איצט, פֿאַר מעטאַל מאַטעריאַלן, קען פאָרשונג אויף אולטראַ-שנעלער לאַזער ייבערפלאַך טעקסטשערינג פֿאַרבעסערן מעטאַל ייבערפלאַך נאַס מאַכן פּראָפּערטיעס, פֿאַרבעסערן ייבערפלאַך רייַבונג און טראָגן פּראָפּערטיעס, פֿאַרבעסערן קאָוטינג אַדכיזשאַן, און דירעקציאָנעל פּראָוליפעריישאַן און אַדכיזשאַן פון סעלז.

פיגור 8. סופּערהידראָפאָבישע אייגנשאַפטן פון לאַזער-צוגעגרייטער סיליקאָן ייבערפלאַך

אלס א שניידנדיקע פראצעסירונג טעכנולוגיע, האט אולטרא-שנעלע לייזער פראצעסירונג די אייגנשאפטן פון א קליינע היץ-באאיינפלוסטע זאנע, א נישט-לינעארע פראצעס פון אינטעראקציע מיט מאטעריאלן, און הויך-רעזאלוציע פראצעסירונג ווייטער פון די דיפראקציע לימיט. עס קען רעאליזירן הויך-קוואליטעט און הויך-פרינטלעכקייט מיקרא-נאנא פראצעסירונג פון פארשידענע מאטעריאלן, און דריי-דימענסיאנעלע מיקרא-נאנא סטרוקטור פאבריקאציע. דערגרייכן לייזער פאבריקאציע פון ​​ספעציעלע מאטעריאלן, קאמפלעקסע סטרוקטורן און ספעציעלע דעווייסעס עפנט נייע וועגן פאר מיקרא-נאנא פאבריקאציע. איצט איז פעמטאסעקונד לייזער ברייט גענוצט געווארן אין פילע שניידנדיקע וויסנשאפטלעכע פעלדער: פעמטאסעקונד לייזער קען ווערן גענוצט צו צוגרייטן פארשידענע אפטישע דעווייסעס, ווי מיקרא-לינז ערייז, ביאנישע קאמפאונד אויגן, אפטישע וועיווגיידס און מעטאסערפאסעס; ניצנדיק זיין הויך פרעציציע, הויך רעזאלוציע און מיט דריי-דימענסיאנעלע פראצעסירונג מעגלעכקייטן, קען פעמטאסעקונד לייזער צוגרייטן אדער אינטעגרירן מיקראפלוידיק און אפטאפלוידיק טשיפס ווי מיקראהעטער קאמפאנענטן און דריי-דימענסיאנעלע מיקראפלוידיק קאנאלן; דערצו, קען פעמטאסעקונד לייזער אויך צוגרייטן פארשידענע טיפן פון אייבערפלאך מיקרא-נאנאסטרוקטורן צו דערגרייכן אנטי-רעפלעקציע, אנטי-רעפלעקציע, סופער-הידראפאביק, אנטי-אייסינג און אנדערע פונקציעס; נישט נאר דאס, פעמטאסעקונד לייזער איז אויך געווארן גענוצט אין דעם פעלד פון ביאָמעדיצין, ווייזנדיג אויסגעצייכנטע פאָרשטעלונג אין פעלדער ווי ביאָלאָגישע מיקרא-סטענטס, צעל קולטור סאַבסטראַטן און ביאָלאָגישע מיקראָסקאָפּישע בילדגעבונג. ברייטע אַפּליקאַציע פּראַספּעקטן. איצט, די אַפּליקאַציע פעלדער פון פעמטאסעקונד לייזער פּראַסעסינג יקספּאַנדירן יאָר נאָך יאָר. אין דערצו צו די אויבן דערמאנטע מיקרא-אָפּטיקס, מיקראפלוידיקס, מולטי-פאַנגקשאַנאַל מיקרא-נאנאסטרוקטורן און ביאָמעדיצינישע אינזשעניריע אַפּליקאַציעס, שפּילט עס אויך אַ ריזיקע ראָלע אין עטלעכע אויפקומענדיקע פעלדער, ווי מעטאַסערפֿלאַך צוגרייטונג, מיקרא-נאנאָ מאַנופאַקטורינג און מולטי-דימענסיאָנאַלע אָפּטישע אינפֿאָרמאַציע סטאָרידזש, אאז"ו ו.