《炬丰科技-半导体工艺》氧化铝陶瓷基板上的紫外激光微加工和化学蚀刻

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：氧化铝陶瓷基板上的紫外激光微加工和化学蚀刻
编号：JFKJ-21-1635
作者：华林科纳
 

引言
在这项研究中，使用Nd:YVO4紫外激光器对用作多层微芯片衬底的超薄(125 μm)陶瓷板进行微加工。采用4×4正交设计研究了紫外激光微加工参数(包括激光功率密度、频率、激光扫描速度和传输延迟)对微加工精度和质量(切口宽度和切口侧壁算术平均粗糙度Ra)的影响。在保持高生产效率的同时，为小切口宽度和切口侧壁的最小Ra确定并优化关键工艺参数。随后对激光处理区域进行化学蚀刻，以通过去除碎片和薄重铸层来降低切口表面和切口侧壁粗糙度，以达到所需的尺寸精度和后镀金处理。结果表明，通过激光微加工和化学刻蚀可以获得表面清洁、无裂纹、粗糙度Ra为0.16 m的切口侧壁。

介绍

超薄微型陶瓷部件广泛用于电子集成电路、医学和微机电系统(MEMS ),作为隔离器、刚性支撑件和生物相容性元件。超薄陶瓷基板微加工技术的目标是在保持质量和生产效率的同时降低生产成本。与传统的微加工方法(如金刚石研磨和超声波微加工)相比，激光微加工由于其非接触和高效率的特性，在制造复杂和超薄的微陶瓷零件方面具有很大的优势。1，2但是，这种技术也存在许多问题，包括重铸中的微裂纹、微结构变化、热影响区(HAZ)以及熔融材料飞溅到加工区域周围的表面上。一些研究人员致力于通过使用合适的激光参数和保护气体来提高厚陶瓷的切割质量。
通过消除最剧烈的温度梯度来降低应力。然而，次级光束能够显著降低移动激光器前方出现的拉伸应力，但是不能降低扫描激光器侧面的应力。氧化铝切割壁上的微裂纹是由熔融陶瓷冷却过程中的收缩引起的，只存在于重铸层内部。HAZ的范围和强度受激光参数的影响，辅助气体压力仅决定HAZ从工件上表面的开始。在过去的几年中，已经开发了新的方法来减少或消除在陶瓷材料的激光微加工过程中出现的HAZ、碎片和微裂纹。提出了一种使用板条CO2激光器和高压辅助气体切割厚达10 mm的厚Al2O3陶瓷的紧密穿孔研磨(CPL)方法。通过优化工艺参数，可以获得粗糙度Ra为31.74 m的无裂纹切割表面。然而，在切割边缘仍然存在重铸层，并且高压辅助气体不适合超薄陶瓷微加工。

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