ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Лазерная термическая обработка из "Физико-химические основы производства радиоэлектронной аппаратуры" Лазерной термической обработкой называют процессы, происходящие в материалах под воздействием тепловой энергии, локализуемой в области падения лазерного луча. В зависимости от параметров лазерного излучения и свойств материала может быть образовано сквозное отверстие, углубление, произведена сварка или удален тонкий слой с поверхности по заданному контуру. [c.52] Световая энергия лазерного излучения переходит в тепловую в момент падения на поверхность и выделяется в поверхностном слое. Дальнейшее распространение тепловой энергии в глубинные слои вещества обусловлено теплопроводностью, имеющей электрон ный (для металлов) или фононный (для неметаллов) механизм (23]. [c.52] Под термическим воздействием лазерного излучения в веществе происходит ряд изменений фазовые превращения (плавление, испарение), химические взаимодействия с атмосферой, структурные изменения и т. д. Особенностью нагрева лучом лазера являются высокие скорости подъема температуры (до 10 °С/с) и oxлaждeни (до 10 °С/с), большие градиенты температуры (до 10 °С/мм). Этс приводит к возникновению термических напряжений и к сохране нию после охлаждения высокотемпературных структурных модификаций. Кратковременность процесса (порядка 10 мс, включая остывание) ограничивает окислительные процессы. Особенности технологии лазерной обработки вытекают из световой природь лазерного луча. Имеют значение такие факторы, как отражатель ная способность поверхности, на которую падает луч. [c.52] ТОБОЙ энергии и превращения ее в тепловую энергию начинается испарение вещества, причем настолько интенсивно, что вначале процесс испарения носит сублимационный характер, т. е. переход, в пар происходит из твердой фазы, минуя жидкую. Одновременно по механизму теплопроводности начинается передача тепла из очага со сверхперегретым материалом в глубь вещества. Это приводит к развитию кратера. [c.53] Лазерное излучение в производстве РЭА применяют для получения отверстий, например, при обработке керамических (22ХС) или ситалловых (СТ-32) подложек для СВЧ микроузлов. [c.53] Для получения в точке падения луча отверстия с вертикальными стенками необходимо заставить процесс развиваться при двух условиях. Во-первых, должно преобладать испарение вещества со дна кратера над плавлением стенок отверстия. Для этого импульс должен быть коротким. Во-вторых, опускание дна кратера по мере испарения вещества должно приводить к расфокусировке в направлении увеличения расходимости лучей и ослабления поглощаемой энергии. [c.53] Нарушение второго условия вызывает повышение поглощаемой энергии к концу импульса, когда кратер заполняется материалом с подплавленных стенок. Расплавленный материал выплескивается наружу под действием избыточного давления паров со дна, разбрызгиваясь по подложке и скапливаясь по краям кратера снаружи в виде каймы (рис. 19). Выдавливание жидкой фазы со стенок ведет к образованию конусности. [c.53] Указанные эффекты можно ослабить соответствующим выбором режима обработки с учетом свойств материала, поверхности и требований к форме отверстия. [c.53] Искажение формы отверстия зависит от шести основных факторов расфокусировки и диафрагмирования луча, энергии в импульсе, числа последовательных импульсов, посылаемых в одну точку,, черноты приемной поверхности, соотношения глубины и диаметра отверстия, теплопроводности материала. При каждом следующем импульсе отверстие растет в глубину за счет послойного испарения материала. Например, на установке Квант-10 (рис. 20) за 5 импульсных ударов луча могут быть получены отверстия диаметром 1—2 мм при толщине подложки 1 мм из керамики 22ХС при энергии в импульсе 30 Дж. Для второго и последующих импульсов дно кратера приобретает необходимую черноту в результате окислительных реакций при сгорании ситалла. Полезен поддув аргона в зону обработки. [c.53] Удаление тонкого слоя с поверхности с помощью лазера применяется для изменения значения электрического сопротивления печатных резисторов микроузлов (подгонка в номинал). Технология изготовления печатных резисторов в промышленных условиях не обеспечивает достижения номинальных значений электрического сопротивления точнее 20%. Лазерная подгонка позволяет довести точность до 0,5%. Может быть достигнута и большая точность на момент подгонки, но эффекты старения приводят к недостоверности этих значений. [c.54] Подгонку лазером производят, удаляя часть резистивной пленки. Удаление выполняют в виде прорези так, чтобы увеличить длину линий тока и уменьшить ширину токопровода (рис. 21). Лазерный метод подгонки имеет нреимуш,ество перед другими, например— перед абразивным (основанном на истирании части пленки под действием абразивно-воздушной струи), благодаря сплавлению краев прорезей. Это необходимо для защиты от атмосферной влаги и для стабилизации параметров во времени [25]. [c.55] Вернуться к основной статье