鄒 冰，孫楠楠

（中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110000）

1 引 言

激光應(yīng)用效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，能夠應(yīng)用于不同材質(zhì)、形狀、尺寸的加工處理。激光微加工技術(shù)集激光加工與計(jì)算機(jī)數(shù)控于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化加工，因而已成為保證現(xiàn)代制造業(yè)優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心技術(shù)。激光微加工技術(shù)常常被應(yīng)用在電子產(chǎn)品的加工中。電子產(chǎn)品加工精度高，一般的加工技術(shù)難以達(dá)到精度要求，將激光微加工技術(shù)應(yīng)用到此類高科技產(chǎn)品的加工中，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足精度要求。經(jīng)歷了時(shí)間與市場(chǎng)的考驗(yàn)，激光微加工技術(shù)的優(yōu)越性愈發(fā)明顯，應(yīng)用前景廣闊，商品需求量大，適應(yīng)性突出。我國重視激光微加工技術(shù)的研究與應(yīng)用，研發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的激光微制造技術(shù)，才能更好地占領(lǐng)未來科技發(fā)展的高地。

2 激光微加工技術(shù)的主要特點(diǎn)

激光微加工技術(shù)的主要特點(diǎn)有：

1) 加工速度快

因?yàn)榧す饽芰渴芏雀?，熱影響的范圍比較小，這就意味著激光微加工技術(shù)能夠在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類高硬度、高脆性和高熔點(diǎn)材料的有效處理和加工。反映在集成電路的制造上，就是能夠減小變形問題的出現(xiàn)，提高微電子產(chǎn)品的加工速度[1]。并且能夠顯著提高同一批次的產(chǎn)品在加工效果上的一致性。

2) 無需機(jī)械接觸

傳統(tǒng)加工技術(shù)需要給予加工材料以機(jī)械擠壓或應(yīng)力才能實(shí)現(xiàn)加工目標(biāo)，而在擠壓或壓力的過程中會(huì)對(duì)材料造成一定的損害。激光微加工技術(shù)安全可靠，在進(jìn)行加工時(shí)能夠避免這一過程，即無需發(fā)生機(jī)械接觸，不會(huì)導(dǎo)致加工產(chǎn)品出現(xiàn)源于接觸的損壞，同時(shí)能夠避免因?yàn)榧庸ざa(chǎn)生的“三廢”，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，可以真正稱為“綠色生產(chǎn)”。加上成本控制水平高，不受加工數(shù)量的限制，激光微加工技術(shù)已成為了現(xiàn)代電子制造業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)，代表著未來加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

3) 激光直寫

激光直寫技術(shù)集計(jì)算機(jī)控制與微細(xì)加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)于一體，靈活性高，又簡(jiǎn)化了工藝。其制作精度能夠達(dá)到亞微米量級(jí)。激光直寫技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)直寫技術(shù)的不足，突破了模板的桎梏，在加成法與減成法的制造方式中均能應(yīng)用[2]。激光微加工技術(shù)以其優(yōu)良的工藝集成度和直寫效率，能夠滿足不同批量，尤其是小批量的集成電路制造的需要，還可較為理想地實(shí)現(xiàn)快速試制。

4) 與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)相結(jié)合

將激光加工技術(shù)與計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)相互有機(jī)結(jié)合，能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，提升計(jì)算加工內(nèi)容與方式的科學(xué)性，滿足精度要求。這一結(jié)合優(yōu)勢(shì)的一個(gè)突出表現(xiàn)在于，它能夠使得激光微加工技術(shù)更加容易進(jìn)行導(dǎo)向與聚焦，通過加工模式的靈活變換，滿足用戶多變的加工需求[3]。

3 在集成電路制造中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 激光微調(diào)

激光微調(diào)通過激光束聚焦點(diǎn)的光斑來進(jìn)行加工。光斑的能量密度能夠使得材料多余的部分汽化，進(jìn)而保證電子元器件的加工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精度調(diào)節(jié)的目標(biāo)。

在利用激光微加工技術(shù)進(jìn)行集成電路的精度調(diào)節(jié)時(shí)，激光束聚焦點(diǎn)光斑的集中能量的加工對(duì)集成電路附近的電子元器件的影響較小，屬于典型的非接觸式操作，也不會(huì)給環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。將激光微調(diào)與傳統(tǒng)加工方式比較，激光微調(diào)具有的明顯優(yōu)勢(shì)包括：加工速度快，控制成本水平高，處理精度高；在特定應(yīng)用場(chǎng)合下，能夠?qū)崿F(xiàn)每秒調(diào)節(jié)200 個(gè)電阻的目標(biāo)[4]。結(jié)合當(dāng)前的激光微調(diào)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)際與研究現(xiàn)狀來看，激光微調(diào)技術(shù)正在朝著多功能、自動(dòng)化以及高精度的趨勢(shì)發(fā)展，并正在與精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)等學(xué)科和項(xiàng)目融合發(fā)展。

3.2 激光打孔

激光打孔在人們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷膽?yīng)用就是的銀行卡IC 芯片封裝。多層電路板過孔加工方式比較多樣，如光輔助化學(xué)刻蝕、機(jī)械打孔和激光打孔等。與其他的加工方式相比，激光打孔成本低，前期不需要巨大的投資，工藝要求也較為簡(jiǎn)單，加上適應(yīng)性強(qiáng)，不同材質(zhì)、形狀、尺寸的材料都能夠進(jìn)行加工打孔，在集成電路制造中的應(yīng)用前景廣闊。

3.3 激光清洗

激光清洗主要分為兩種，在工作原理上有所不同。第一種激光能量會(huì)影響清洗部分的微小顆粒與清洗劑，使得清洗劑快速升溫，并產(chǎn)生爆炸性汽化，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)加工材料的清洗，沖出表面的微小顆粒；第二種直接利用激光來進(jìn)行清洗，無需添加清洗劑，當(dāng)激光照射在待清洗材料的表面時(shí)，熱能量會(huì)將材料表面的微小顆粒沖出，從而實(shí)現(xiàn)清洗[5]。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，集成電路的密封等級(jí)也在逐漸提高，集成電路若在制造時(shí)因?yàn)榍逑床坏轿欢霈F(xiàn)微小顆粒污染材料的問題，就會(huì)影響材料的使用效率，制約產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。普通的清洗方式難以處理干凈材料表面的微小顆粒，無論是化學(xué)清洗法，還是超聲波清洗法清洗效果都存在著局限性。而激光清洗無需研磨和接觸，也不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，能夠滿足各類材料清洗需要，去除材料表面微小顆粒的效果顯著，同時(shí)還能夠保證模板完整，不會(huì)出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象，產(chǎn)生環(huán)境污染的概率極小，能夠兼得經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益[6]。

3.4 激光柔性布線

電子產(chǎn)品的輕薄便攜和高性能趨勢(shì)明顯。變化劇烈的市場(chǎng)要求生產(chǎn)廠家能夠根據(jù)用戶需要快速生產(chǎn)出質(zhì)量良好，價(jià)格低廉的集成電路，保證所制備導(dǎo)線的線寬更窄，線間距更小，電子元器件的集成度更高。激光柔性布線技術(shù)即是此類應(yīng)用中較成功的一例，它的發(fā)展時(shí)間較短，工作機(jī)理是利用激光束的掃描光作用與熱作用來進(jìn)行加工，與集成電路的表面預(yù)涂層、溶液或氣體等發(fā)生化學(xué)或物理反應(yīng)[7]。激光柔性布線技術(shù)應(yīng)用價(jià)值高，宜于集成電路板的封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線布線，還能夠及時(shí)修復(fù)導(dǎo)線問題，保證集成可靠性。激光柔性布線技術(shù)已廣泛應(yīng)用于不同類型的集成電路制造中，生產(chǎn)方式多樣，尤其能夠滿足小批量生產(chǎn)與快速試制。

3.5 激光微焊

激光微焊技術(shù)能夠?qū)ξ⑿筒考c材質(zhì)進(jìn)行焊接，可精確焊接2mm 以下尺度的部件。對(duì)附件的熱敏材料熔焊連接，在電子、醫(yī)學(xué)和汽車等行業(yè)廣泛應(yīng)用。在集成電路制造中，激光微焊技術(shù)能夠?qū)﹄娐钒暹M(jìn)行封裝加工，實(shí)現(xiàn)引線與印刷電路、硅板的焊接、細(xì)導(dǎo)線與薄膜的焊接以及細(xì)導(dǎo)線與集成電路的焊接等[8]。

相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)來看，激光微焊技術(shù)優(yōu)勢(shì)相當(dāng)?shù)拿黠@，如激光強(qiáng)度高、加工效率高，對(duì)周圍材料的熱影響較小，加上激光處理更加徹底，可以處理其他傳統(tǒng)焊接方式無法進(jìn)入與處理的區(qū)域，能夠應(yīng)用于不同材料的焊接，組合效率高。激光焊點(diǎn)的精度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)方式。

除了上述各項(xiàng)較為成熟的應(yīng)用，還存在著其他因技術(shù)發(fā)展尚不成熟而暫時(shí)空白的領(lǐng)域。比如由于缺乏全面詳細(xì)的分析與檢驗(yàn)，焊縫無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用水平在我國目前比較有限，難以保證激光微加工技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量[9]。

4 結(jié) 束 語

激光微加工技術(shù)為微電子集成電路制造技術(shù)創(chuàng)造了更多的可能性。我國目前的技術(shù)條件與水平暫時(shí)還難以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光微加工技術(shù)的全方位和高質(zhì)量的普遍應(yīng)用，但隨著國家發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)投入的增加，對(duì)激光微加工技術(shù)應(yīng)用的重視度也在逐年加大。目前除了加強(qiáng)各環(huán)節(jié)質(zhì)量管理與控制，還應(yīng)更深入開展對(duì)激光光源、激光與物質(zhì)之間作用等的基礎(chǔ)研究，不斷在實(shí)踐中完善激光精密微加工平臺(tái)技術(shù)，保證集成電路加工處理質(zhì)量，促進(jìn)我國電子制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。