అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ మైక్రో-నానో తయారీ-పారిశ్రామిక అనువర్తనాలు

అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు దశాబ్దాలుగా ఉన్నప్పటికీ, గత రెండు దశాబ్దాల్లో పారిశ్రామిక అనువర్తనాలు వేగంగా అభివృద్ధి చెందాయి. 2019లో, అల్ట్రాఫాస్ట్ మార్కెట్ విలువలేజర్ పదార్థంప్రాసెసింగ్ సుమారు US$460 మిలియన్లు, సమ్మేళనం వార్షిక వృద్ధి రేటు 13%. పారిశ్రామిక సామగ్రిని ప్రాసెస్ చేయడానికి అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లను విజయవంతంగా ఉపయోగించిన అప్లికేషన్ ప్రాంతాలలో సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఫోటోమాస్క్ తయారీ మరియు మరమ్మతులు అలాగే సిలికాన్ డైసింగ్, గ్లాస్ కటింగ్/స్క్రైబింగ్ మరియు (ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్) మొబైల్ ఫోన్‌లు మరియు టాబ్లెట్‌లు వంటి వినియోగదారు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో ITO ఫిల్మ్ రిమూవల్ ఉన్నాయి. , ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమ కోసం పిస్టన్ టెక్స్చరింగ్, కరోనరీ స్టెంట్ తయారీ మరియు వైద్య పరిశ్రమ కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాల తయారీ.

01 సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఫోటోమాస్క్ తయారీ మరియు మరమ్మత్తు

మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్‌లో అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు ప్రారంభ పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఒకటిగా ఉపయోగించబడ్డాయి. IBM 1990లలో ఫోటోమాస్క్ ఉత్పత్తిలో ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ అబ్లేషన్ యొక్క అనువర్తనాన్ని నివేదించింది. నానోసెకండ్ లేజర్ అబ్లేషన్‌తో పోలిస్తే, ఇది మెటల్ స్ప్టర్ మరియు గ్లాస్ డ్యామేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలదు, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ మాస్క్‌లు మెటల్ స్ప్టర్, గ్లాస్ డ్యామేజ్ మొదలైనవి చూపవు. ప్రయోజనాలు. ఈ పద్ధతి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను (ICలు) ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. IC చిప్‌ని ఉత్పత్తి చేయడానికి గరిష్టంగా 30 మాస్క్‌లు అవసరం కావచ్చు మరియు ఖర్చు >$100,000. ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్ 150nm కంటే తక్కువ లైన్లు మరియు పాయింట్లను ప్రాసెస్ చేయగలదు.

మూర్తి 1. ఫోటోమాస్క్ తయారీ మరియు మరమ్మత్తు

మూర్తి 2. విపరీతమైన అతినీలలోహిత లితోగ్రఫీ కోసం వివిధ ముసుగు నమూనాల ఆప్టిమైజేషన్ ఫలితాలు

02 సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో సిలికాన్ కట్టింగ్

సిలికాన్ పొర డైసింగ్ అనేది సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఒక ప్రామాణిక తయారీ ప్రక్రియ మరియు సాధారణంగా మెకానికల్ డైసింగ్‌ను ఉపయోగించి నిర్వహిస్తారు. ఈ కట్టింగ్ వీల్స్ తరచుగా మైక్రో క్రాక్‌లను అభివృద్ధి చేస్తాయి మరియు సన్నని (ఉదా. మందం <150 μm) పొరలను కత్తిరించడం కష్టం. సిలికాన్ పొరల లేజర్ కటింగ్ చాలా సంవత్సరాలుగా సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించబడింది, ప్రత్యేకించి సన్నని పొరల కోసం (100-200μm), మరియు అనేక దశల్లో నిర్వహించబడుతుంది: లేజర్ గ్రూవింగ్, తర్వాత మెకానికల్ సెపరేషన్ లేదా స్టీల్త్ కటింగ్ (అంటే లోపల ఇన్‌ఫ్రారెడ్ లేజర్ పుంజం. సిలికాన్ స్క్రైబింగ్) మెకానికల్ టేప్ విభజన తర్వాత. నానోసెకండ్ పల్స్ లేజర్ గంటకు 15 వేఫర్‌లను ప్రాసెస్ చేయగలదు మరియు పికోసెకండ్ లేజర్ గంటకు 23 వేఫర్‌లను అధిక నాణ్యతతో ప్రాసెస్ చేయగలదు.

03 వినియోగించదగిన ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో గ్లాస్ కటింగ్/స్క్రైబింగ్

మొబైల్ ఫోన్‌లు మరియు ల్యాప్‌టాప్‌ల కోసం టచ్ స్క్రీన్‌లు మరియు రక్షిత అద్దాలు సన్నగా మారుతున్నాయి మరియు కొన్ని రేఖాగణిత ఆకారాలు వక్రంగా ఉంటాయి. ఇది సాంప్రదాయిక యాంత్రిక కట్టింగ్ మరింత కష్టతరం చేస్తుంది. సాధారణ లేజర్‌లు సాధారణంగా పేలవమైన కట్ నాణ్యతను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ప్రత్యేకించి ఈ గ్లాస్ డిస్‌ప్లేలు 3-4 లేయర్‌లను పేర్చినప్పుడు మరియు టాప్ 700 μm మందపాటి రక్షణ గ్లాస్ టెంపర్డ్‌గా ఉన్నప్పుడు, ఇది స్థానికీకరించిన ఒత్తిడితో విరిగిపోతుంది. అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు ఈ అద్దాలను మెరుగైన అంచు బలంతో కత్తిరించగలవని తేలింది. పెద్ద ఫ్లాట్ ప్యానెల్ కటింగ్ కోసం, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌ను గ్లాస్ షీట్ వెనుక ఉపరితలంపై ఫోకస్ చేయవచ్చు, ముందు ఉపరితలం దెబ్బతినకుండా గ్లాస్ లోపలి భాగాన్ని గోకడం జరుగుతుంది. స్కోర్ చేసిన నమూనాతో పాటు మెకానికల్ లేదా థర్మల్ మార్గాలను ఉపయోగించి గాజును విచ్ఛిన్నం చేయవచ్చు.

మూర్తి 3. పికోసెకండ్ అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ గ్లాస్ ప్రత్యేక-ఆకారపు కట్టింగ్

04 ఆటోమోటివ్ పరిశ్రమలో పిస్టన్ అల్లికలు

తేలికపాటి కార్ ఇంజన్లు అల్యూమినియం మిశ్రమాలతో తయారు చేయబడ్డాయి, ఇవి తారాగణం ఇనుము వలె దుస్తులు-నిరోధకతను కలిగి ఉండవు. కార్ పిస్టన్ అల్లికల యొక్క ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్ ఘర్షణను 25% వరకు తగ్గించగలదని అధ్యయనాలు కనుగొన్నాయి ఎందుకంటే శిధిలాలు మరియు చమురు సమర్థవంతంగా నిల్వ చేయబడతాయి.

మూర్తి 4. ఇంజిన్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఆటోమొబైల్ ఇంజిన్ పిస్టన్‌ల ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్

05 వైద్య పరిశ్రమలో కరోనరీ స్టెంట్ తయారీ

రక్తం గడ్డకట్టిన నాళాలలోకి ప్రవహించే ఛానెల్‌ని తెరవడానికి మిలియన్ల కొరోనరీ స్టెంట్‌లు శరీరం యొక్క కరోనరీ ధమనులలోకి అమర్చబడి, ప్రతి సంవత్సరం మిలియన్ల మంది ప్రాణాలను కాపాడతాయి. కరోనరీ స్టెంట్‌లు సాధారణంగా మెటల్ (ఉదా, స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్, నికెల్-టైటానియం షేప్ మెమరీ అల్లాయ్ లేదా ఇటీవలి కాలంలో కోబాల్ట్-క్రోమియం మిశ్రమం) వైర్ మెష్‌తో దాదాపు 100 μm స్ట్రట్ వెడల్పుతో తయారు చేస్తారు. లాంగ్-పల్స్ లేజర్ కట్టింగ్‌తో పోలిస్తే, బ్రాకెట్‌లను కత్తిరించడానికి అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు అధిక కట్ నాణ్యత, మెరుగైన ఉపరితల ముగింపు మరియు తక్కువ చెత్త, ఇది పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.

06 వైద్య పరిశ్రమ కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాల తయారీ

మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాలను సాధారణంగా వైద్య పరిశ్రమలో వ్యాధి పరీక్ష మరియు రోగ నిర్ధారణ కోసం ఉపయోగిస్తారు. ఇవి సాధారణంగా వ్యక్తిగత భాగాల యొక్క మైక్రో-ఇంజెక్షన్ మౌల్డింగ్ ద్వారా తయారు చేయబడతాయి మరియు తరువాత గ్లూయింగ్ లేదా వెల్డింగ్ ఉపయోగించి బంధం చేయబడతాయి. మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాల అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ ఫ్యాబ్రికేషన్ కనెక్షన్‌ల అవసరం లేకుండా గాజు వంటి పారదర్శక పదార్థాలలో 3D మైక్రోచానెల్‌లను ఉత్పత్తి చేసే ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది. ఒక పద్దతి బల్క్ గ్లాస్ లోపల అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ ఫాబ్రికేషన్ తర్వాత తడి రసాయన చెక్కడం, మరియు మరొకటి చెత్తను తొలగించడానికి స్వేదనజలంలో గాజు లేదా ప్లాస్టిక్ లోపల ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ అబ్లేషన్. మరొక విధానం ఏమిటంటే గాజు ఉపరితలంలోకి మెషిన్ చానెల్స్ మరియు వాటిని ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ వెల్డింగ్ ద్వారా గాజు కవర్‌తో సీల్ చేయడం.

మూర్తి 6. గాజు పదార్థాల లోపల మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లను సిద్ధం చేయడానికి ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్-ప్రేరిత ఎంపిక ఎచింగ్

07 ఇంజెక్టర్ నాజిల్ యొక్క మైక్రో డ్రిల్లింగ్

ఫ్లో హోల్ ప్రొఫైల్‌లను మార్చడంలో ఎక్కువ సౌలభ్యం మరియు తక్కువ మ్యాచింగ్ సమయాల కారణంగా అధిక-పీడన ఇంజెక్టర్ మార్కెట్‌లోని అనేక కంపెనీలలో ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ మైక్రోహోల్ మ్యాచింగ్ మైక్రో-EDM స్థానంలో ఉంది. ముందుగా ఉన్న స్కాన్ హెడ్ ద్వారా పుంజం యొక్క ఫోకస్ పొజిషన్ మరియు వంపుని స్వయంచాలకంగా నియంత్రించగల సామర్థ్యం దహన చాంబర్‌లో అటామైజేషన్ లేదా చొచ్చుకుపోవడాన్ని ప్రోత్సహించే ఎపర్చరు ప్రొఫైల్‌ల (ఉదా, బారెల్, ఫ్లేర్, కన్వర్జెన్స్, డైవర్జెన్స్) రూపకల్పనకు దారితీసింది. డ్రిల్లింగ్ సమయం అబ్లేషన్ వాల్యూమ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, డ్రిల్ మందం 0.2 - 0.5 మిమీ మరియు రంధ్రం వ్యాసం 0.12 - 0.25 మిమీ, ఈ సాంకేతికత మైక్రో-EDM కంటే పది రెట్లు వేగంగా ఉంటుంది. మైక్రోడ్రిల్లింగ్ మూడు దశల్లో నిర్వహించబడుతుంది, వీటిలో త్రూ-పైలట్ రంధ్రాలను రఫ్ చేయడం మరియు పూర్తి చేయడం వంటివి ఉంటాయి. బోర్‌హోల్‌ను ఆక్సీకరణం నుండి రక్షించడానికి మరియు ప్రారంభ దశలో తుది ప్లాస్మాను రక్షించడానికి ఆర్గాన్ సహాయక వాయువుగా ఉపయోగించబడుతుంది.

మూర్తి 7. డీజిల్ ఇంజిన్ ఇంజెక్టర్ కోసం ఇన్వర్టెడ్ టేపర్ హోల్ యొక్క ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ హై-ప్రెసిషన్ ప్రాసెసింగ్

08 అల్ట్రా-ఫాస్ట్ లేజర్ టెక్స్చరింగ్

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, మ్యాచింగ్ ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి, పదార్థ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, మైక్రోమచినింగ్ రంగం క్రమంగా పరిశోధకుల దృష్టి కేంద్రంగా మారింది. అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ తక్కువ నష్టం మరియు అధిక ఖచ్చితత్వం వంటి వివిధ ప్రాసెసింగ్ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, ఇది ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడంలో కేంద్రంగా మారింది. అదే సమయంలో, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌లు వివిధ రకాల పదార్థాలపై పనిచేస్తాయి మరియు లేజర్ ప్రాసెసింగ్ మెటీరియల్ నష్టం కూడా ఒక ప్రధాన పరిశోధన దిశ. అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ పదార్థాలను తగ్గించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. లేజర్ యొక్క శక్తి సాంద్రత పదార్థం యొక్క అబ్లేషన్ థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, అబ్లేటెడ్ పదార్థం యొక్క ఉపరితలం నిర్దిష్ట లక్షణాలతో సూక్ష్మ-నానో నిర్మాణాన్ని చూపుతుంది. ఈ ప్రత్యేక ఉపరితల నిర్మాణం అనేది లేజర్ ప్రాసెసింగ్ మెటీరియల్స్‌లో సంభవించే ఒక సాధారణ దృగ్విషయం అని పరిశోధన చూపిస్తుంది. ఉపరితల సూక్ష్మ-నానో నిర్మాణాల తయారీ పదార్థం యొక్క లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు కొత్త పదార్థాల అభివృద్ధిని కూడా అనుమతిస్తుంది. ఇది అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ ద్వారా ఉపరితల సూక్ష్మ-నానో నిర్మాణాల తయారీని ముఖ్యమైన అభివృద్ధి ప్రాముఖ్యతతో సాంకేతిక పద్ధతిగా చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, లోహ పదార్థాల కోసం, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ ఉపరితల ఆకృతిపై పరిశోధన మెటల్ ఉపరితల చెమ్మగిల్లడం లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది, ఉపరితల ఘర్షణ మరియు దుస్తులు లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది, పూత సంశ్లేషణను పెంచుతుంది మరియు కణాల దిశాత్మక విస్తరణ మరియు సంశ్లేషణను పెంచుతుంది.

మూర్తి 8. లేజర్-సిలికాన్ ఉపరితలం యొక్క సూపర్హైడ్రోఫోబిక్ లక్షణాలు

అత్యాధునిక ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతగా, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్ చిన్న ఉష్ణ-ప్రభావిత జోన్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది, పదార్థాలతో పరస్పర చర్య యొక్క నాన్-లీనియర్ ప్రక్రియ మరియు డిఫ్రాక్షన్ పరిమితిని మించి అధిక-రిజల్యూషన్ ప్రాసెసింగ్. ఇది వివిధ పదార్థాల యొక్క అధిక-నాణ్యత మరియు అధిక-ఖచ్చితమైన మైక్రో-నానో ప్రాసెసింగ్‌ను గ్రహించగలదు. మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ మైక్రో-నానో స్ట్రక్చర్ ఫ్యాబ్రికేషన్. ప్రత్యేక పదార్థాలు, సంక్లిష్ట నిర్మాణాలు మరియు ప్రత్యేక పరికరాల లేజర్ తయారీని సాధించడం మైక్రో-నానో తయారీకి కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది. ప్రస్తుతం, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ అనేక అత్యాధునిక శాస్త్రీయ రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతోంది: మైక్రోలెన్స్ శ్రేణులు, బయోనిక్ సమ్మేళనం కళ్ళు, ఆప్టికల్ వేవ్‌గైడ్‌లు మరియు మెటాసర్‌ఫేస్‌లు వంటి వివిధ ఆప్టికల్ పరికరాలను సిద్ధం చేయడానికి ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు; దాని అధిక ఖచ్చితత్వం, అధిక రిజల్యూషన్ మరియు త్రిమితీయ ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాలతో, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ మైక్రోహీటర్ భాగాలు మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌ల వంటి మైక్రోఫ్లూయిడ్ మరియు ఆప్టోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లను సిద్ధం చేయగలదు లేదా ఏకీకృతం చేయగలదు; అదనంగా, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ యాంటీ-రిఫ్లెక్షన్, యాంటీ-రిఫ్లెక్షన్, సూపర్-హైడ్రోఫోబిక్, యాంటీ-ఐసింగ్ మరియు ఇతర ఫంక్షన్‌లను సాధించడానికి వివిధ రకాల ఉపరితల సూక్ష్మ-నానోస్ట్రక్చర్‌లను కూడా సిద్ధం చేయగలదు; అంతే కాదు, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ బయోమెడిసిన్ రంగంలో కూడా వర్తించబడింది, బయోలాజికల్ మైక్రో-స్టెంట్లు, సెల్ కల్చర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు మరియు బయోలాజికల్ మైక్రోస్కోపిక్ ఇమేజింగ్ వంటి రంగాలలో అత్యుత్తమ పనితీరును కనబరుస్తుంది. విస్తృత అప్లికేషన్ అవకాశాలు. ప్రస్తుతం, ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ ప్రాసెసింగ్ యొక్క అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లు సంవత్సరానికి విస్తరిస్తున్నాయి. పైన పేర్కొన్న మైక్రో-ఆప్టిక్స్, మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్, మల్టీ-ఫంక్షనల్ మైక్రో-నానోస్ట్రక్చర్‌లు మరియు బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ అప్లికేషన్‌లతో పాటు, మెటాసర్‌ఫేస్ తయారీ వంటి కొన్ని అభివృద్ధి చెందుతున్న రంగాలలో కూడా ఇది భారీ పాత్ర పోషిస్తుంది. , మైక్రో-నానో తయారీ మరియు బహుళ-డైమెన్షనల్ ఆప్టికల్ సమాచార నిల్వ మొదలైనవి.