Sa lá atá inniu ann, tá léasair ultrafast (leithead cuisle femtosecond agus picosecond) ina chuid thábhachtach den phróiseas táirgthe tionsclaíoch. De bhua a chumais phróiseála ábhair neamh-theirmeach ar ardchaighdeán, in éineacht leis an dul chun cinn i dteicneolaíocht léasair, forbairt phróisis, rialú bhíoma, agus tarchur, leathnaíonn sé raon feidhme an fheidhmithe léasair ultrafast sa mhargadh tionsclaíoch. D’fhonn an chothromaíocht idir ionchur agus aschur a choinneáil, caithfear na coinníollacha seo a leanas a chomhlíonadh go comhuaineach: ar dtús, is gá a indéantacht theicniúil a chruthú sa phróiseas próiseála tionsclaíoch; toisc go bhfuil an idirghníomhaíocht idir léasair ultrafast agus ábhar uathúil, is gá tuiscint eolaíoch bhreá a bheith agat ar an bpróiseas seo; ar an dara dul síos, ní mór do tháirgiúlacht táirgeachta tionsclaíche a chinntiú gur féidir an t-úsáideoir deiridh a thabhairt leis an infheistíocht a mheaitseáil leis an ioncam, atá faoi cheangal an dul chun cinn i rialú agus tarchur bhíoma a chur chun cinn chun úsáid iomlán a bhaint as an luas próiseála féideartha.
Is léir gurb é réimse na leictreonaice tomhaltóra an fhianaise is mó. Is comhpháirteanna an-chasta iad fóin phóca, micreaphróiseálaithe, taispeántais, agus sceallóga cuimhne, atá comhdhéanta de líon mór ábhar éagsúil, méid an-bheag, agus tiús an-bheag d’ábhair ilchiseal. Mar sin teastaíonn cumas ardphróiseála ardchruinneas, agus cumas olltáirgthe atá indéanta go heacnamaíoch. Seo' s sampla den chúis go gcaithfimid próiseáil, teicneolaíocht léasair, agus teicneolaíocht nua tarchuir bhíoma a fhorbairt ag an am céanna chun freastal ar na dúshláin reatha agus amach anseo.
Tá taispeántais phainéal comhréidh d’fhóin phóca, táibléad nó teilifíseáin ar cheann de na teicneolaíochtaí is casta sa lá atá inniu ann, a bhfuil deacrachtaí comhchosúla nó níos mó acu ná clár Apollo na 1960 s. Tá líon mór ábhar éagsúil i gceist le céimeanna táirgeachta éagsúla, a bhfuil taifeach cliathánach leibhéal an mhicreathon agus tiús na ndeiche nanaiméadar acu. Mar gheall ar dheacracht an phróisis iomláin, ní haon ionadh go meastar gur rún agus dúshlán é táirgiúlacht thionsclaíoch (cion na dtáirgí ar féidir leo tástáil cháilíochta dhian a dhéanamh). Príomhtheorannú is ea droch spotaí a bheith ar an bpainéal, rud a chuirfidh bac ar thráchtálú an scáileáin. Le cúpla bliain anuas, forbraíodh roinnt teicneolaíochtaí deisiúcháin éagsúla, a mbíonn léasair nanacháise il-tonnfhaid iontu de ghnáth. Mar shampla, déantar picteilín geal a dheisiú trí charbónú léasair nó trí leictreoidí trasraitheora scannáin tanaí a rialaíonn an picteilín a ghearradh (Fíor 1).
Fíor 1: gearradh leictreoid trasraitheora scannáin tanaí, leithead gearrtha 1. 9 μm.
Tá a dteorainneacha bainte amach ag an teicneolaíocht reatha. Mar gheall ar an dul chun cinn maidir le réiteach an scáileáin ardghléine, éiríonn méid na bpicteilíní níos lú agus níos lú, agus cuireann éifeacht theirmeach phróiseáil léasair nanashoicind a bhaineann leis teorainn le cáilíocht an deisiúcháin. Ina theannta sin, tá teicneolaíochtaí nua taispeána, lena n-áirítear dé-óidí astaithe solais orgánacha (OLEDanna) agus dé-óidí astaithe solais maitrís gníomhacha (AMOLED), tar éis ábhair orgánacha agus polaiméire a úsáid go forleathan, atá an-íogair do théamh agus dá bhrí sin neamh-chomhoiriúnach le cóireáil teasa. Toisc go bhfuil fad na bíge an-ghearr, tá an léasair ultrafast an-oiriúnach le haghaidh micromachining neamh-theirmeach, agus ní ghinfidh sé teas. Úsáidtear go forleathan iad i réimse na hardphróiseála deisiúcháin scáileáin, a chuireann forbairt ghlúin nua de léasair ultra-tonnfhaid il-tonnfhaid dhlúth chun cinn.
Tá roinnt próiseas tionsclaíoch tar éis próiseáil léasair ardluais a úsáid. Áirítear leis seo ablation roghnach, atá cruinn de ghnáth go 30 nm / pulse, agus gearradh leictreoid trasraitheora scannáin tanaí ardchruinneas le leithead gearrtha níos lú ná 2 μ M. Ní mór na próisis seo a fhorbairt chun cinn agus teicneolaíocht mhúnlaithe bhíoma solúbtha chun bhíoma barr comhréidh a fháil agus a tharchur aonfhoirmeach a chinntiú, agus chun an sampla a mhúnlú le méid chomh híseal le 2 × 2 μm.
I sampla eile, éiríonn ciorcaid leathsheoltóra níos casta agus níos casta, agus éilíonn siad go ndéanfar níos mó feidhmeanna a chomhtháthú i méideanna níos lú. Dá bhrí sin, tá an wafer reatha comhdhéanta de go leor sraitheanna d’ábhair éagsúla, mar shampla ábhair tairiseach tréleictreach íseal atá oiriúnach le haghaidh oibriú tapa. Próiseas tábhachtach sa tionscal déantúsaíochta leathsheoltóra is ea gearradh agus scaradh wafer, is é sin, sliseog a ghearradh ina sceallóga ar leithligh (Fíor 2). Go traidisiúnta, úsáidtear an sábh diamant, ach tá an teicneolaíocht reatha tar éis an teorainn a bhaint amach. Mar gheall ar an gile, an tiús, agus líon na sraitheanna de na hábhair a bhfuil tairiseach tréleictreach íseal acu, tá dóchúlacht na n-éifeachtaí diúltacha cosúil le crack agus delamination ag méadú.
Fíor 2: gearradh agus dáil wafer leathsheoltóra.
Cé go gcuirtear úsáid phróiseála léasair nanashoicind UV chun cinn, cuireann éifeacht theirmeach phróiseáil léasair nanashoicind teorainn mhór ar cháilíocht na dtorthaí próiseála. Ar an láimh eile, taispeánann léasair ultrafast an cumas ábhair sileacain agus ábhair ilcháilíochta ar ardchaighdeán a phróiseáil. Go dtí le déanaí, is fadhb mhór fós í meánteorannú cumhachta léasair ultrafast, rud a chuireann srian mór ar an éifeachtúlacht táirgeachta iomlán. Sa lá atá inniu ann, tá cumhacht léasair femtosecond tionsclaíoch le hiontaofacht ard idir 50-100w, rud a fhágann go bhfuil a chumas táirgthe ag teacht leis na riachtanais thionsclaíocha.
Is cuid thábhachtach den ardphróiseas micromachining é an léasair ultrafast, a bhfuil ról tábhachtach aige i rialú agus tomhas cáilíochta. Sheol teicneolaíochtaí Rudolph uirlis nua le déanaí don tionscal leathsheoltóra chun tiús na scannán teimhneach a thomhas. Tá an córas bunaithe ar thomhas fuaimiúil, ag baint úsáide as cuisle ultrashort an-ghearr a ghineann léasair. Déantar am frithchaithimh na bíge ultrasonaic ar dhromchla gach sraithe a thomhas le teicneolaíocht braite caidéil ardchruinneas.
Chuir cuma an chórais léasair ardchumhachta agus ard-iontaofachta feabhas mór ar phróiseáil léasair agus ar rialú cáilíochta. Go sonrach, is féidir le léasair ultrafast a bhfuil meánchumhacht 50 acu go 200 W éifeachtúlacht táirgeachta agus táirgiúlachta a fheabhsú, agus ar an gcaoi sin a bhfeidhmiú a leathnú i réimsí nua. Mar sin féin, níl sé furasta rialú bhíoma agus tarchur léasair ardchumhachta den sórt sin. D’fhonn brabúis a dhéanamh, is gá luas próiseála de 100 M / s a bhaint amach, agus cruinneas suite an leibhéal micron a choinneáil. Tá an teorainn le giniúint reatha scanóirí galbhánaiméadar agus tá gá le modhanna nua.
Sheol cuideachta ESI córas próiseála hibrideach a chomhcheanglaíonn Teicneolaíocht galbhánaiméadar agus Acoustooptic. Nuair a bhíonn sé ag feidhmiú ar luas próiseála níos airde, ciallaíonn táimhe an galbhánaiméadar scanadh moill an fhorghníomhaithe, amhail cas géar, mar sin ní bheidh an struchtúr próiseáilte mar an gcéanna leis an gcruth deartha. Mar sin féin, léiríonn modhnóirí acoustooptic freagairt an-íogair, ach i raon an-bheag. Féadann an teaglaim de ghluaiseacht galbhánaiméadar agus sraonadh acoustooptic sioncrónú cruinn a bhaint amach agus an teorannú seo a shárú. Tá an teicneolaíocht seo úsáideach go háirithe i ndéantúsaíocht grafaicí ciorcad digiteach idirnasctha toisc go bhfuil siad ag éirí níos comhtháite agus dá bhrí sin teastaíonn dlús sreangaithe méadaithe uathu.
Taighdeoirí ón tSeapáin' sDISCOúsáideann an chuideachta an léasar céanna chun micromachining agus rialú próisis a dhéanamh, agus ar an gcaoi sin an dá cheann a chomhcheangal.
Sa chás seo, úsáidtear léasair ultrafast chun poll dall a dhruileáil ar shubstráit dhá chiseal. Is é an ciseal uachtarach 80 μ m ábhar trédhearcach tiubh agus is é an ciseal íochtarach scannán miotail 20 μ m tiubh. D’fhonn líon na bíoga léasair a rialú go beacht, ionas go mbeidh an raon ablation teoranta don tsubstráit thrédhearcach, is gá anailísí speictrim a úsáid chun monatóireacht a dhéanamh ar astaíochtaí plasma, is é sin, trí theicneolaíocht speictreascópachta miondealaithe a spreagtar le léasair (LIBS) a úsáid. .
Fíor 3: cruth croí snáithín kagome.
Toisc go bhfuil speictream uathúil astaíochtaí ag an astaíocht plasma de réir an chineáil adamh atá abaithe, féadann sé a bhrath go tráthúil agus go cruinn nuair a bheidh an ciseal trédhearcach scoite go hiomlán. Modh eile is ea gur féidir leis an scanóir polagáin luas scanadh níos mó ná 100 m / s a bhaint amach. Is féidir le scáthán aonair den chineál seo rothlú ag luas ard, agus féadann sé an scáthán táimhe íseal a athsholáthar go hiomlán nach féidir leis ach an bhíoma a léiriú i dtreo X agus Y. Más féidir rothlú an léasair bíge agus an scáthán ardeaglais a shioncronú go cruinn, ní fhéadfaidh ach pointe amháin ar gach dromchla difear a dhéanamh do phróiseáil an tsampla. Sa chás seo, tá an próiseas micromachining níos cosúla le próiseas digiteach, is é sin le rá, is gá an léasair a rialú chun dul air agus as chun na grafaicí riachtanacha a tháirgeadh. D’fhonn torthaí idéalach a fháil, is gá sioncrónú an-beacht a bhaint amach idir an léasar agus an scanóir, agus tá cruinneas déantúsaíochta an scátháin ardeaglais an-ard, agus is gá an phróiseáil a dhearadh go cúramach. I gcomhar le amplitudesyst è MES agus cuideachta Nextscan sa Bheilg, tá an t-Ollamh beat neuenschwander de chuid Ollscoil Ollscoil na nEolaíochtaí Feidhmeacha Bern san Eilvéis tar éis micrea-shamhaltú dromchla ardluais a bhaint amach le cruinneas suite micron trí léasar ultrafast 500 kHz a úsáid.
Tá níos mó nuálaíochtaí i iomadú bhíoma fós sna saothair. Cuireann an córas tarchurtha snáthoptaice cuma nua ar an tionscal próiseála léasair, agus ní féidir leis an léasar ultrafast aicme tionsclaíoch leas a bhaint as seo go dtí le déanaí. Mar gheall ar theorannú bhíoma an chroí snáithín bhig agus déine buaic an-ard na bíge ultrafast, táirgfear an éifeacht thromchúiseach neamhlíneach, rud a fhágfaidh go mbeidh díghrádú snáithín ann sa deireadh. D’fhonn fáil réidh leis an teorannú seo, forbraíodh snáithín micrea-struchtúr log, ach tá an croí-thrastomhas teoranta do chúpla miocrón, atá ró-bheag le cur i bhfeidhm go praiticiúil. Réitíonn forbairt snáithín micrea-struchtúir kagome limistéar mód mór an bealach le haghaidh tarchur snáithín bhíoma léasair femtosecond ardfhuinnimh agus ardchumhachta. Cuireann an croí snáithín log speisialta seo le cruth roth sníomh inmheánach ciorclach teorainn leis an modh léasair a choisceann air idirghníomhú leis an micreastruchtúr snáithín agus comhcheanglaíonn sé neamhlíneacht íseal, limistéar páirce mód mór, agus rialú solúbtha díláraithe. Trí chomhoibriú le Glo photonics sa Fhrainc, bhí aimplitiúid Syst è MES in ann bíoga leibhéal milliJoule a tharchur ar feadh achar roinnt méadar, agus a chinntiú go bhfuil fad na bíge níos lú ná 500 fs. I dturgnamh eile le huirlisí fótóinice, is féidir léasair bíge a bhfuil meánchumhacht 100 W aige a tharchur, agus is féidir comhbhrú bíge níos lú ná 100 fs a réadú. Tá foirne eile agus déantúsóirí léasair ag úsáid snáithín kagome go tapa freisin chun córais tarchuir sholúbtha a fhorbairt (mar a thaispeántar i bhFíor 4). Is féidir linn a bheith ag súil le hathruithe níos doimhne i dteicneolaíocht próiseála léasair ultrafast sna blianta beaga amach romhainn.
Le forbairt bhreise ar phrionsabal na hidirghníomhaíochta idir léasair gearr-chuisle agus ábhar agus forbairt na teicneolaíochta i gcóras rialaithe agus tarchuir bhíoma, tá an léasair ultrafast tar éis dul isteach inár saol laethúil. Tríd an bpróiseas próiseála tionsclaíoch is úire, athraíonn sé an bealach a mbímid ag féachaint ar rudaí, ag cumarsáid agus ag obair. Beidh sé mar eochair chun trealamh leictreonach tomhaltóra níos casta a mhonarú go rathúil sa todhchaí.