如今，激光加工技術已經滲透到科學研究和工業(ye) 生產(chan) 的各個(ge) 領域中。脈衝(chong) 寬度小於(yu) 10^-11 s的超快激光加工作為(wei) 精密加工中最為(wei) 活躍的一支，其發展尤為(wei) 引人注目。

隨著電子器件朝著精密化、微型化、柔性化的方向發展，新型電子器件對加工技術提出了更高的要求，超快激光加工技術的獨特優(you) 勢正吸引著研究人員不斷探索著其在電子製造領域的應用。

1超快激光隱形切割技術

隨著手機等智能設備功能的不斷完善，顯示屏幕的尺寸和形狀變得多樣化，全麵屏更是成為(wei) 屏幕發展的主流方向。為(wei) 了預留元件空間及減少碎屏的可能，屏幕非直角切割變得十分必要。超快激光隱形切割作為(wei) 激光應力切割技術的延伸，可在透明材料內(nei) 部誘發微小裂紋，微小裂紋在外力的引導下逐漸沿激光掃描路徑延展，實現透明材料的分離。

美國Spectra-Physics公司將超快激光與(yu) 隱形切割技術結合，提出了ClearShape切割技術，可將激光對材料的影響區限製在微米量級。德國Rofin公司基於(yu) 成絲(si) 機理發明的SmartCleave™ FI工藝可以快速分離包括很小的加工轉彎角度在內(nei) 的任意形狀的透明材料，切割玻璃的厚度範圍在100 μm到10 mm之間。

2 超快激光直寫(xie) 技術

隨著對電子器件小型化與(yu) 靈活性要求越來越高，催生了柔性電子這一新的應用領域。柔性AMOLED屏幕的驅動係統——柔性薄膜晶體(ti) 管（thin film transistor, TFT），要求其溝道長度小於(yu) 10 μm，微納米圖案化是溝道製造的核心。

超快激光直寫(xie) 技術主要利用材料對超快激光的非線性吸收，在作用區域引發物理化學性能變化，通過控製光束掃描實現二維或三維成型加工。超快激光直寫(xie) 技術不需要掩膜，其加工分辨率可達到納米量級，獨特的“冷”加工機製特別適合對耐熱性差的柔性有機材料進行微納結構加工。超快激光直寫(xie) 還可用於(yu) 微電路的製作，在敷銅層或鍍金層上直接加工出所需的圖案化線路，成為(wei) 基於(yu) 柔性有機聚合物基底的電子器件製造中具有獨特優(you) 勢的加工手段。

采用532 nm飛秒激光直寫(xie) 聚酰亞(ya) 胺（polyimide，PI）薄膜，通過碳化在PI薄膜上形成多孔碳結構，可用於(yu) 製作柔性電子器件中具有儲(chu) 能密度高、導電率高等優(you) 點的柔性超級電容，為(wei) 可穿戴設備提供充足的能源供應。

3超快激光脈衝(chong) 沉積技術

具有特定功能的薄膜材料是製造先進電子器件的基礎，而柔性電子對薄膜厚度和質量提出了更高的要求。

超快激光脈衝(chong) 沉積技術因其高質量的薄膜生長能力而備受關(guan) 注，超快激光的高功率密度特性可以使任何難熔性材料氣化，而超短脈衝(chong) 特性又使得它與(yu) 材料作用時產(chan) 生的顆粒更加細小，因此在薄膜製備特別是高熔點材料的薄膜製備方麵具有重要意義(yi) 。

4超快激光剝離技術

隨著微型器件與(yu) 大規模集成技術的發展，芯片的選擇性剝離與(yu) 轉移逐漸成為(wei) 芯片裝配與(yu) 維修的關(guan) 鍵技術。激光剝離技術（laser lift-off, LLO）是一種利用激光能量作用於(yu) 材料交界麵實現材料分離的技術，被廣泛應用在OLED屏幕製造工藝中。選擇性激光剝離技術（selective laser lift-off, SLLO）也開始應用於(yu) 芯片的剝離與(yu) 裝配，與(yu) 傳(chuan) 統LLO技術不同，SLLO技術主要針對微小區域或結構單元進行剝離，更適用於(yu) 微器件的更換與(yu) 維修。

雖然目前將超快激光引入激光剝離尚屬探索性階段，但已有研究工作表明，鑒於(yu) 超快激光的本征物理特性，超快激光剝離具有很強的局域約束性，幾乎不會(hui) 產(chan) 生熱效應而損傷(shang) 電子器件其他非剝離功能層。

5超快激光誘導前向轉移技術

激光誘導前向轉移（laser induction front transfer, LIFT）技術是通過激光脈衝(chong) 輻照透明基底表麵的一層薄膜材料，將薄膜加熱到熔融狀態，以液態形式轉移到平行基底放置的受體(ti) 表麵。LIFT技術與(yu) LLO激光剝離技術相比，具有更高的選擇性，能快速沉積小尺寸圖形和微結構。而引入超快激光的激光誘導前向轉移技術可製作的圖形特征尺寸能夠達到微納米量級，已有報道采用飛秒激光誘導前向轉移技術製備可應用於(yu) 微電器件的微米級銀導線。

此外，通過在薄膜材料與(yu) 透明基底之間添加聚合物犧牲層，LIFT技術也可用於(yu) 微電子機械係統（microelectromechanical systems, MEMS）的轉移與(yu) 裝配。

6超快激光微孔製備技術

傳(chuan) 統的二維IC（integrated circuit, IC）芯片是在平麵上集成一層半導體(ti) 器件並通過引線鍵合連接，然而光刻尺寸、器件尺寸已經接近物理極限，摩爾定律正受到越來越多的挑戰。因此集成電路逐步呈現出以高密度互連技術為(wei) 主體(ti) 的積層化、多功能化特征，基於(yu) 矽通孔（through silicon vias, TSV）互連的三維集成技術，將引發集成電路的根本性改變

TSV技術中晶圓微孔製備是該技術的主要難點，超快激光製孔因其具有熱影響區小、邊緣熔渣少、適合加工脆硬材料等特點已逐漸成為(wei) 微孔製備領域的熱點技術，應用於(yu) TSV中微孔的製備。三星公司公布的512 GB高密度閃存芯片中由48張晶圓疊層而成，晶圓厚度僅(jin) 為(wei) 40 μm，其 TSV的製作即由激光鑽孔完成。日本三菱機床有限公司開發出的深紫外皮秒激光加工係統，可以在0.1 mm 厚SiC上鑽出直徑10 μm的孔且邊緣光滑。采用皮秒激光可以在300 μm厚的玻璃上實現最小直徑48 μm的通孔。

7透明材料的超快激光微焊接技術

透明材料的微焊接技術是超快激光在電子封裝領域的另一大應用，使用透明材料作為(wei) 集成和封裝的基底可以有效擴展器件使用功能，近年來在MEMS封裝中獲得廣泛運用。

美國 PolarOnyx公司使用飛秒光纖激光，在1 MHz高重複頻率脈衝(chong) 下通過單線/多線熔化石英，實現玻璃的焊接及密封。使用紅外飛秒激光對環烯烴共聚物基片的微流控器件進行封裝實驗，使用0.6 MPa的流體(ti) 壓力測試密封性，焊縫外無任何泄漏；該技術還被應用於(yu) 石英玻璃和單晶矽異種材料的焊接。目前，華為(wei) 、三星等公司已將超快激光技術用於(yu) 最新OLED折疊屏手機透明基板的封裝以適應極為(wei) 嚴(yan) 格環境要求。

超快激光加工的主要發展趨勢包括以下4個(ge) 方麵：

1）探索超快激光與(yu) 物質相互作用機製的係統認知和理解，建立激光與(yu) 材料相互作用多尺度理論體(ti) 係如分析模型和表達關(guan) 係，從(cong) 電子層麵理解光場調控下超快激光加工的新現象和新效應；

2）開發由多種材料組合而成的功能層超快激光直寫(xie) 、剝離、微焊接及封裝技術，並據此開展超快激光加工動態行為(wei) 和在線監測反饋裝備研製及關(guan) 鍵技術研究；

3）突破加工尺度製約，實現百毫米到幾納米跨尺度的高效超快激光加工技術；

4）全麵拓展複合超快激光加工技術，實現多能量（激光+其他形式能量）複合、多方法（物理+化學）複合，發展高效率低缺陷超快激光複合加工技術。

總結

超快激光加工因其對材料的廣泛適用性，已成為(wei) 特種材料加工的重要技術，但在超快激光係統成本、超快激光非線性作用調控等方麵還存在著很多亟待解決(jue) 的問題和改進之處。相信隨著對超快激光與(yu) 材料作用機理更加深入的研究，對加工工藝與(yu) 加工參數的不斷探索和優(you) 化，以及創新型原理和部件的開發與(yu) 應用，超快激光加工技術必將突破一個(ge) 個(ge) 技術壁壘，在更為(wei) 廣闊的高端製造領域產(chan) 生巨大的經濟和應用價(jia) 值。