Ультрафиолет лазерлары дистә еллар дәвамында булса да, соңгы ике дистә елда сәнәгать кулланылышы тиз үсте. 2019 елда, ультрафиолет лазерларының базар бәяселазер материалыэшкәртү якынча 460 миллион АКШ доллары тәшкил итте, еллык үсеш темплары 13% тәшкил итте. Сәнәгать материалларын эшкәртү өчен ультратиз лазерлар уңышлы кулланылган куллану өлкәләренә ярымүткәргечләр сәнәгатендә фотомаскалар ясау һәм ремонтлау, шулай ук кремний ваклау, пыяла кисү/язу һәм (индий калай оксиды) ITO пленкасын алу, мобиль телефоннар һәм планшетлар кебек кулланучы электроникасында, автомобиль сәнәгате өчен поршень текстурасы, коронар стентлар җитештерү һәм медицина сәнәгате өчен микрофлюидик җайланмалар җитештерү керә.
01 Ярымүткәргечләр сәнәгатендә фотомаскалар җитештерү һәм ремонтлау
Материалларны эшкәртүдә иң беренче сәнәгать кушымталарының берсендә ультра тиз лазерлар кулланылган. IBM 1990-нчы елларда фотомаска җитештерүдә фемтосекунд лазер абляциясен куллану турында хәбәр итте. Металл сиптерү һәм пыялага зыян китерүгә китерә торган наносекунд лазер абляциясе белән чагыштырганда, фемтосекунд лазер битлекләре металл сиптерү, пыялага зыян китерү һ.б. күрсәтми. Өстенлекләре. Бу ысул интеграль микросхемалар (ИК) җитештерү өчен кулланыла. ИК чипын җитештерү өчен 30 га кадәр битлек кирәк булырга мөмкин һәм ул 100 000 доллардан артык тора. Фемтосекунд лазер эшкәртү 150 нм дан түбән сызыкларны һәм нокталарны эшкәртә ала.
1 нче рәсем. Фотомаска ясау һәм ремонтлау
2 нче рәсем. Экстремаль ультрафиолет литографиясе өчен төрле битлек үрнәкләрен оптимизацияләү нәтиҗәләре
02 Ярымүткәргечләр сәнәгатендә кремний кисү
Кремний пластиналарын ваклау - ярымүткәргечләр сәнәгатендә стандарт җитештерү процессы һәм гадәттә механик ваклау ярдәмендә башкарыла. Бу кисү тәгәрмәчләрендә еш кына микроярыклар барлыкка килә һәм нечкә (мәсәлән, калынлыгы < 150 мкм) пластиналарны кисү авыр. Кремний пластиналарын лазер белән кисү ярымүткәргечләр сәнәгатендә күп еллар дәвамында кулланыла, бигрәк тә нечкә пластиналар (100-200 мкм) өчен һәм ул берничә этапта башкарыла: лазер белән уем ясау, аннары механик аеру яки яшерен кисү (мәсәлән, кремний скрипка эчендәге инфракызыл лазер нуры), аннары механик тасма аеру. Наносекундлы импульслы лазер сәгатенә 15 пластинаны, ә пикосекундлы лазер сәгатенә 23 пластинаны югарырак сыйфат белән эшкәртә ала.
03 Кулланыла торган электроника сәнәгатендә пыяла кисү/язу
Кәрәзле телефоннар һәм ноутбуклар өчен сенсорлы экраннар һәм саклагыч күзлекләр нечкәрәк була бара, ә кайбер геометрик формалар бөгелгән. Бу традицион механик кисүне катлауландыра. Гадәти лазерлар гадәттә начар кисү сыйфатына ия, бигрәк тә бу пыяла дисплейлар 3-4 катлам итеп өелгәндә һәм өске 700 мкм калынлыктагы саклагыч пыяла чыныктырылганда, бу локальләштерелгән көчәнеш белән ватылырга мөмкин. Ультрафиолет лазерлары бу күзлекләрне кырыйларының ныклыгы белән кисә алуы күрсәтелгән. Зур яссы панель кисү өчен, фемтосекунд лазерын пыяла битенең арткы өслегенә юнәлтергә мөмкин, алгы өслеккә зыян китермичә, пыяла эчен тырнап ала. Аннары пыяланы механик яки термик чаралар ярдәмендә сызылган үрнәк буенча ватырга мөмкин.
3 нче рәсем. Пикосекундлы ультратиз лазер пыяласы махсус формада кисү
04 Автомобиль сәнәгатендә поршень текстуралары
Җиңел автомобиль двигательләре алюминий эретмәләреннән ясалган, алар чуен кебек тузуга чыдам түгел. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, автомобиль поршень текстураларын фемтосекунд лазер белән эшкәртү ышкылуны 25% ка кадәр киметә ала, чөнки чүп-чар һәм майны нәтиҗәле сакларга мөмкин.
4 нче рәсем. Двигатель эшчәнлеген яхшырту өчен автомобиль двигателе поршеньнәрен фемтосекунд лазер белән эшкәртү
05 Медицина сәнәгатендә коронар стент җитештерү
Миллионлаган коронар стентлар тәннең коронар артерияләренә имплантацияләнә, бу канның кан тамырларына агып төшүе өчен канал ача, шуның белән ел саен миллионлаган кешенең гомере коткарыла. Коронар стентлар гадәттә якынча 100 мкм киңлектәге металлдан (мәсәлән, дат басмас корыч, никель-титан формасындагы хәтер эретмәсе яки соңгы вакытта кобальт-хром эретмәсе) чыбык челтәрдән ясала. Озын импульслы лазер кисү белән чагыштырганда, кронштейннарны кисү өчен ультра тиз лазерлар куллануның өстенлекләре - югары кисү сыйфаты, яхшырак өслек бизәлеше һәм азрак чүп-чар, бу эшкәртүдән соңгы чыгымнарны киметә.
06 Медицина сәнәгате өчен микрофлюидик җайланмалар җитештерү
Микрофлюидик җайланмалар медицина сәнәгатендә авыруларны тикшерү һәм диагностикалау өчен еш кулланыла. Алар гадәттә аерым детальләрне микроинъекцияләү һәм аннары җилемләү яки эретеп ябыштыру ярдәмендә беркетү юлы белән җитештерелә. Микрофлюидик җайланмаларны ультра тиз лазер белән ясауның өстенлеге шунда: пыяла кебек үтә күренмәле материалларда тоташтыруларсыз 3D микроканаллар җитештерү. Бер ысул - күләмле пыяла эчендә ультра тиз лазер белән ясау, аннары дымлы химик эшкәртү, икенчесе - чүп-чарны бетерү өчен пыяла яки пластик эчендә дистилляцияләнгән суда фемтосекунд лазер белән абляцияләү. Икенче ысул - каналларны пыяла өслегенә эшкәртү һәм аларны фемтосекунд лазер белән эретеп ябыштыру аша пыяла каплагыч белән ябыштыру.
6 нчы рәсем. Пыяла материаллары эчендәге микрофлюидик каналларны әзерләү өчен фемтосекунд лазер белән индукцияләнгән селектив эшкәртү
07 Инжектор насадкасын микробораулау
Фемтосекундлы лазер микротишекләрен эшкәртү югары басымлы инжектор базарындагы күп компанияләрдә микро-EDMны алыштырды, чөнки агым тишекләре профильләрен үзгәртүдә зуррак сыгылучанлык һәм эшкәртү вакыты кыскарак. Фокус позициясен һәм нурның авышлыгын алдан тикшерү башы аша автоматик рәвештә контрольдә тоту мөмкинлеге яну камерасында атомизацияне яки үтеп керүне стимуллаштыра алырлык диафрагма профильләрен (мәсәлән, цилиндр, факел, конвергенция, дивергенция) эшләүгә китерде. Бораулау вакыты абляция күләменә бәйле, бораулау калынлыгы 0,2 – 0,5 мм һәм тишек диаметры 0,12 – 0,25 мм, бу техниканы микро-EDMга караганда ун тапкыр тизрәк итә. Микробораулау өч этапта башкарыла, шул исәптән пилот тишекләрен тупаслау һәм эшкәртү. Аргон скважинаны оксидлашудан саклау һәм башлангыч этапларда соңгы плазманы саклау өчен ярдәмче газ буларак кулланыла.
7 нче рәсем. Дизель двигатель инжекторы өчен инвертланган конус тишекләрен фемтосекунд лазер белән югары төгәллекле эшкәртү
08 Ультра тиз лазер текстурасы
Соңгы елларда, эшкәртү төгәллеген яхшырту, материалга зыян китерүне киметү һәм эшкәртү нәтиҗәлелеген арттыру өчен, микромеханика өлкәсе әкренләп тикшеренүчеләрнең игътибар үзәгендә булды. Ультрафиолет лазерның төрле эшкәртү өстенлекләре бар, мәсәлән, түбән зыян китерү һәм югары төгәллек, бу эшкәртү технологияләрен үстерүгә ярдәм итүнең төп юнәлешенә әйләнде. Шул ук вакытта, ультрафиолет лазерлары төрле материалларга тәэсир итә ала, һәм лазер белән эшкәртү материалга зыян китерү дә төп тикшеренү юнәлеше булып тора. Ультрафиолет лазеры материалларны абляцияләү өчен кулланыла. Лазерның энергия тыгызлыгы материалның абляция чигеннән югарырак булганда, абляцияләнгән материал өслеге билгеле бер үзенчәлекләргә ия микро-нано структура күрсәтәчәк. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, бу махсус өслек структурасы - материалларны лазер белән эшкәрткәндә барлыкка килә торган гадәти күренеш. Өслек микро-нано структураларын әзерләү материалның үзлекләрен яхшырта ала, шулай ук яңа материаллар эшләү мөмкинлеген бирә. Бу ультрафиолет лазеры ярдәмендә өслек микро-нано структураларын әзерләүне мөһим үсеш әһәмиятенә ия техник ысул итә. Хәзерге вакытта металл материаллар өчен ультра тиз лазер өслеге текстурасын тикшерү металл өслегенең дымлану үзенчәлекләрен яхшырта, өслек ышкылуын һәм тузу үзенчәлекләрен яхшырта, каплау адгезиясен, шулай ук күзәнәкләрнең юнәлешле пролиферациясен һәм адгезиясен көчәйтә ала.
8 нче рәсем. Лазер белән әзерләнгән кремний өслегенең супергидрофоб үзлекләре
Алдынгы эшкәртү технологиясе буларак, ультра тиз лазер эшкәртү кечкенә җылылык тәэсире зонасы, материаллар белән сызыклы булмаган үзара бәйләнеш процессы һәм дифракция чигеннән тыш югары ачыклыклы эшкәртү үзенчәлекләренә ия. Ул төрле материалларны югары сыйфатлы һәм югары төгәллекле микро-нано эшкәртүне һәм өч үлчәмле микро-нано структуралар ясауны гамәлгә ашыра ала. Махсус материалларны, катлаулы структураларны һәм махсус җайланмаларны лазер белән җитештерүгә ирешү микро-нано җитештерү өчен яңа юллар ача. Хәзерге вакытта фемтосекунд лазер күп алдынгы фәнни өлкәләрдә киң кулланыла: фемтосекунд лазер микролинза массивлары, бион кушылма күзләр, оптик дулкын үткәргечләр һәм метаөслекләр кебек төрле оптик җайланмалар әзерләү өчен кулланылырга мөмкин; үзенең югары төгәллеге, югары ачыклыгы һәм өч үлчәмле эшкәртү мөмкинлекләрен кулланып, фемтосекунд лазер микроҗылыткыч компонентлары һәм өч үлчәмле микро-флюид каналлары кебек микрофлюид һәм оптофлюид чипларын әзерли яки интеграцияли ала; Моннан тыш, фемтосекунд лазеры төрле типтагы өслек микронаноструктураларын да әзерли ала, алар чагылышка каршы, чагылышка каршы, супергидрофоб, бозлануга каршы һәм башка функцияләргә ирешә; моннан тыш, фемтосекунд лазеры биомедицина өлкәсендә дә кулланылган, биологик микро-стентлар, күзәнәк культурасы субстратлары һәм биологик микроскопик сурәтләү кебек өлкәләрдә күренекле нәтиҗәләр күрсәтә. Куллануның киң перспективалары. Хәзерге вакытта фемтосекунд лазер эшкәртүнең куллану өлкәләре елдан-ел киңәя. Югарыда телгә алынган микрооптика, микрофлюидика, күп функцияле микронаноструктуралар һәм биомедицина инженериясе кушымталарыннан тыш, ул шулай ук кайбер яңа өлкәләрдә, мәсәлән, метаөслек әзерләүдә, микронано җитештерүдә һәм күп үлчәмле оптик мәгълүмат саклауда һ.б. зур роль уйный.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 17 апреле
