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      1. 超快、超精密光束轉向技術在微材料加工中的發展

        時間:2021-04-19 來源:新特光電 訪問量:1159

        具有聲光偏轉器和可配置驅動器的飛秒激光束的高精度轉向可為微材料和微電子制造商提供最快的處理速度。制造商在設計微材料加工設備時必須考慮眾多因素的復雜相互作用。在最簡單的層面上,最終的結果往往歸結為激光的極精確定位,以便以盡可能高的速率進行激光切割,激光鉆孔,激光劃線或激光打標。對于當前用于智能手機,平板電腦,可穿戴設備和物聯網(IoT)設備的集成電路,所需的光束轉向精度可能令人吃驚:加工設備必須能夠鉆出微孔并劃出小于10μm的溝槽。用于微電子產品激光加工的光斑放置要求精度僅在幾微米范圍內,而幾乎沒有熱影響區(HAZ)。此外,顯示器制造商必須以不斷縮小的分辨率在越來越大的基板上準確地放置和維修像素電路,從歷史上看,用于微電子學和微材料加工的工業系統已經合并了線性平臺,以在激光束下移動大型基板,該基板可以是玻璃,硅,印刷電路板(PCB)或其他材料。隨著對越來越小的光斑尺寸和更精確的放置要求的增加以及激光脈沖頻率的增加,工具制造商在檢流計上安裝了一對反射鏡,以在x和y方向上控制激光束。但是,振鏡最終在機械上受到反射鏡質量和伺服器速度的限制。結果,當激光脈沖頻率超過1MHz時,振鏡就難以跟上并保持光斑放置精度。由于鏡子的線性運動,“隨機”進入變得特別困難。

        近年來,隨著超快脈沖激光器和1至5MHz脈沖頻率的推出,聲光偏轉器(AODF)與振鏡的組合使光束轉向變得更快,更準確。AODF使用晶體和RF頻率的換能器來產生壓縮波,這些壓縮波像光柵一樣衍射激光束。改變那些壓縮波的RF頻率等效于改變光柵的間距。在微材料加工中,角度會快速變化,從而在微秒內重新定向脈沖。但是,AODF會增加系統的成本,并且偏轉角度有限,會在較小的電?。?至30 mrad)上“擺動”。此外,AODF所要獲得的速度和準確性的內在優勢,需要一個高性能的RF驅動器和一個高速接口來定義信號頻率,所傳遞的激光功率(振幅)和均勻的相位。在許多應用中,所提供的增加的成本和復雜性完全可以通過工具性能的其他無法實現的改進來證明。

        聲光偏轉器原理圖

        聲光偏轉器原理圖

        飛秒激光脈沖重復頻率現在為5到10MHz,可以容納小于10μm的光斑大小。隨著成本的降低,生產設備供應商越來越多地將這些激光器集成到新的工具設計中。皮秒和飛秒激光的高峰值脈沖能量會導致激光波長處的燒蝕,該波長可能是IR,可見光或UV。燒蝕使多余的材料升華,這是一種純凈的解決方案,消除了后處理并改善了深度控制。

        一些供應商選擇紫外激光器是因為它們具有減小光斑尺寸和HAZ的出色能力。例如,英國古奇公司的4200系列AODF經過優化,可精確控制紫外激光。該產品的中心頻率為210MHz,RF帶寬為130MHz,在整個30mrad的掃描角度下,衍射效率通常為83%?,F在,許多OEM制造商正在將其用于最新的微電子處理工具。

        英國古奇聲光偏轉器AODF

        英國古奇聲光偏轉器AODF

        對于XY光束轉向系統,需要一對AODF-每個軸一個。指導每個設備的控制器之間的時序必須嚴格同步,這一點很重要。聲光偏轉器(AODF)6000系列的驅動器功能之一是使用單個驅動程序系統一次即可獨立控制兩個AOD。AODF 6000驅動器用單個設備代替了兩個驅動器及其相應的放大器,該設備由兩個獨立的15 W射頻輸出通道和雙快速并行接口組成,該接口可以同時控制具有順序或預加載制造模式的兩個光束。因此,AODF 6000系列驅動器可以實現比單個RF驅動器高兩倍的性能,并降低了功耗,占用空間和成本。

        聲光偏轉器AODF驅動器

        英國古奇聲光偏轉器AODF 6000系列驅動器

        AODF 6000系列驅動器提供三個頻段范圍(20到150MHz,40到245MHz或140到450MHz)。默認情況下,驅動程序以獨立模式運行,該模式由高速并行接口控制。此外,主機PC可以通過USB接口和簡單的命令集來控制設備,從而可以根據具體情況控制和優化不同的功能。例如,具有相位控制的多路復用器模式可以使兩個相同的輸出信號動態地同相移相,以控制兩個元件的相控陣AODF。波形可以預加載并全速播放以執行所需的消融模式。多音調配置使每個通道能夠獨立生成具有單獨定義的幅度和相位的多個獨特音調,以有效地將單個輸入光束分成多個光束。

        聲光偏轉器設備已經使用了三十多年。激光脈沖能量和重復頻率高于1MHz的最新進展已導致對高速精確光束控制的需求。我們的AODF設備非常適合此應用。我們新的AODF驅動器的速度和可重新配置性功能是用于控制超高性能,高精度OEM應用(包括通過鉆孔,微加工系統和光學檢查系統)中的AODF設備的下一代解決方案。AODF 6000系列驅動器信息可在此處在線獲得。

        考慮購買的總體價值與構建自己的復雜光束轉向解決方案相比,新特光電可能是個不錯的選擇。尋找一站式服務的技術專家,新特光電可以就諸如激光類型(波長,脈沖持續時間,光束形狀)和材料特性(熱,機械和光學)等關鍵細節,為您提供整套聲光或電光系統組件的建議,歡迎聯系我們。

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