天恒科仪激光镭射切割系统:精密加工与失效分析的高效能解决方案
在半导体器件失效分析与液晶显示屏(LCD/LED)微纳修复领域,激光切割技术的精度、稳定性和材料适应性是实验成功的关键。
天恒科仪自主研发的激光镭射切割系统,基于多波长激光源与三轴精密控制技术,为科研级微加工提供可重复、高分辨率的解决方案,助力实验室突破材料与结构的极限分析。
核心技术优势
1. 多波长激光源与能量调控
波长覆盖广谱需求:提供1064 nm(红外)、532 nm(绿光)、355 nm(紫外3)、266 nm(紫外4)四种激光波长,适配金属(Al、Cu、Au)、半导体(Si、多晶硅)、绝缘层(SiO₂、Si₃N₄)及聚合物(聚酰亚胺、卡普顿)等材料的光吸收特性。
脉冲能量精确可控:标准模式下单脉冲能量范围0.25–0.5 mJ(紫外4可达0.25 mJ),高能选项提升至2.2 mJ(红外/绿光),支持阈值能量匹配,避免热损伤与材料烧蚀。
2.三轴精密运动控制与微米级加工
分辨率与加工范围:采用100倍物镜时,单脉冲最小切割尺寸达**2 μm×2 μm**;50倍物镜下最大扩展至50 μm×50 μm,支持180°旋转定位,满足跨尺度结构加工需求。
闭环反馈系统:集成X/Y/Z三轴高精度步进电机(定位精度±0.1 μm),结合RS232通信协议,实现与Mitutoyo、Olympus等主流显微镜的坐标同步与自动化控制。
3. 风冷架构与模块化设计
无液冷轻量化:全风冷散热系统(TEC温控±0.1°C),免除冷却水循环需求,整机重量≤4.1 kg,适用于洁净室与空间受限环境。
即插即用扩展:支持电动偏振器、高分辨XY快门(分辨率0.1 μm)及机器人联机接口(线长2.4 m),兼容FIB-SEM联用平台。
典型应用场景
1. 半导体器件失效分析
金属层与介质层剥离:通过绿光(532 nm)或紫外(266 nm)激光选择性移除Al/Cu金属线路、钝化层(Si₃N₄/SiO₂)及低k介质,实现失效点(如ITP短路)的非破坏性暴露。
FIB前处理:精准切割样品截面(<10 μm),减少聚焦离子束(FIB)加工时间,提升TEM样品制备效率。
2. 显示器件修复与微调
LCD液晶层修复:利用紫外3(355 nm)激光微烧蚀技术,定位修复像素电极断路或短路缺陷,避免面板整体更换。
柔性电路加工:对聚酰亚胺基板(PI)进行高精度图形化切割(线宽≤5 μm),适用于折叠屏TFT层修复。
3. 微纳器件制备
MEMS结构加工:通过红外(1064 nm)激光实现硅基微悬臂梁与空腔的亚微米级成型。
光学器件微调:在二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)波导表面刻写光栅结构(周期≥1 μm),支持光子芯片原型开发。
关键性能参数
类别 | 参数 |
激光源 | 波长:1064 nm / 532 nm / 355 nm / 266 nm;脉宽:<10 ns;重复频率:1–5 Hz |
能量稳定性 | ±2% RMS(@25°C恒温环境) |
运动控制 | 行程范围:X/Y轴±10 mm,Z轴±5 mm;分辨率:0.1 μm(闭环反馈) |
环境适应性 | 温度:21±5°C;湿度:20–80% RH;电源:100–240 VAC, 50/60 Hz |
光学兼容性 | 适配Mitutoyo FS60、Nikon LU Plan等物镜(NA≥0.7),支持同轴LED定位光斑 |
系统配置与选型建议
标准配置:激光头(含风冷模块)、SMPS电源(100–240 V)、6.5 cm×7.5 cm LCD遥控器、RS232通信线缆。
高能选配:2.2 mJ脉冲能量模块(红外/绿光)、高分辨快门(0.1 μm步进)、电动偏振器。
显微集成方案:可选配Motic AE31或Olympus BX53显微镜,实现激光加工与实时观测一体化。
定制化服务:支持波长组合定制(如TriLite紫外3模块:1064+532+355 nm)、特殊材料工艺开发(如GaN或ITO透明导电层加工)。
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