材 料 加 工

在材料加工領域，皮秒脈衝(chong) 激光器被認為(wei) 是優(you) 於(yu) 納秒激光器的新工具。皮秒脈衝(chong) 的使用減少了材料的熱損傷(shang) ，從(cong) 而使激光能夠更廣泛地滲透到製造業(ye) 領域，例如用於(yu) 打標、鑽孔和切割。

盡管如此，由於(yu) 飛秒激光技術的特性及其對材料加工的顯著改進，使得飛秒激光器在許多應用中已經成為(wei) “必須”的工具。IMRA America公司在2002年首次生產(chan) 出用於(yu) 材料加工的微焦量級的商業(ye) 化飛秒FCPA激光器。[2]基於(yu) 光纖技術，FCPA成為(wei) 構建高峰值功率、高平均功率和高脈衝(chong) 能量飛秒激光器的常用手段。

大體(ti) 上說，飛秒脈衝(chong) 激光器對熱影響區（HAZ）減少的水平，是其他激光器無法比擬的。接近手術水平地將能量輸送到工件，為(wei) FCPA在精密消費電子零件製造（包括顯示器行業(ye) ）領域的應用打開了大門。

飛秒激光器在切割矽晶圓方麵的應用一直備受關(guan) 注，因為(wei) 飛秒激光脈衝(chong) 的高峰值功率，可用於(yu) 消融矽晶圓和其他沉積在矽晶圓表麵的材料，並且對相鄰組件的影響或熱損傷(shang) 最小。通常，這些矽晶圓預先配置了切割通道。這些通道也用於(yu) 芯片分割之前的探測和測試。因此，切割通道填充有傳(chuan) 感器和探測點。在這種情況下，飛秒光束用於(yu) 去除那些附加的表麵層，同時支持矽晶圓的隱形切割。由於(yu) 飛秒激光脈衝(chong) 在堅硬、透明藍寶石襯底中獨特的強非線性吸收，飛秒激光器也是從(cong) 藍寶石晶圓中分離出高亮度LED芯片的理想選擇。

玻 璃 加 工

一直以來，消費電子行業(ye) 切割和加工玻璃的主要方法都是機械方法。然而，使用飛秒脈衝(chong) 激光加工玻璃的應用正在興(xing) 起。通孔鑽孔是一個(ge) 例子，利用飛秒光束輻照玻璃，引起折射率變化。然後在酸浴中刻蝕玻璃，去除被輻照區域。這些零件用於(yu) 多芯片平台，產(chan) 生高密度和快速芯片連接結構，使得垂直集成IC成為(wei) 可能。

另一種應用是在玻璃上刻圖和去除薄膜，就像對導電氧化銦錫（ITO）薄膜、電致變色薄膜和其他薄膜所做的處理一樣。

玻璃焊接也是一個(ge) 感興(xing) 趣的話題，因為(wei) 它不使用粘合劑或填料。這一點對於(yu) 微電子封裝行業(ye) 非常重要，因為(wei) 它消除了內(nei) 部汙染和除氣的問題，並且省去了吸氣劑的使用（專(zhuan) 門添加的物質用於(yu) 吸收這些不需要的物質）。在這個(ge) 過程中，兩(liang) 個(ge) 玻璃零件光學接觸，並暴露於(yu) 飛秒激光束中：飛秒脈衝(chong) 的高峰值功率在玻璃中引起多光子吸收，局部熔化玻璃，以此將兩(liang) 個(ge) 零件焊接在一起，並產(chan) 生持久的氣密封（見圖2）。

從(cong) 頂部看到，兩(liang) 個(ge) 玻璃基板已經通過飛秒激光焊接，留下四條由光學條紋包圍的垂直焊接線；插圖所示為(wei) 其中一條線的特寫(xie) ，表明焊縫寬度為(wei) 100μm。

汽 車 行 業(ye)

飛秒脈衝(chong) 激光在製造業(ye) 的應用將持續發展和擴張。由於(yu) 汽車行業(ye) 需要高穩定性、高可靠性以及創新性，因此飛秒脈衝(chong) 激光備受汽車行業(ye) 的關(guan) 注。例如，目前飛秒激光器已經用於(yu) 發動機零件（包括活塞）的大批量處理（見圖3）。

一家主流汽車製造商生產(chan) 的飛秒激光紋理加工的活塞；表麵紋理應用於(yu) 裙邊區域，以減少摩擦，提升潤滑功能。

提高汽車燃油經濟性的努力，正在推動減輕車輛重量和提高運行效率方麵的工作。發動機由更輕的鋁合金製成，而表麵紋理和排線被應用於(yu) 移動部件，以減少摩擦同時提高耐久性。這些合金的使用，迫切需要減少磨損和延長使用壽命的工程解決(jue) 方案。與(yu) 其他技術相比，例如機械刻劃表麵、長脈衝(chong) 激光打標，或者表麵噴丸處理，飛秒激光交叉排線能夠有效地擴散相關(guan) 油膜，並且顯著改善油保留。

這種紋理通常應用於(yu) 活塞的裙部區域，經曆大部分接觸，結果表明在2000rpm的轉速時，可減少高達25%的摩擦。飛秒激光器的使用還避免了劃線區域毛刺的形成，從(cong) 而省去了對去毛刺工藝的需求，進一步提高了製造效率。

FCPA在從(cong) 醫療到汽車等各個(ge) 市場領域的商業(ye) 化，一直是可靠和創新產(chan) 品工程的驅動力。特定應用的可靠性、激光行業(ye) 測試標準和測試協議的發展相結合，使得飛秒激光在要求嚴(yan) 苛的應用中實現不間斷運行成為(wei) 可能。