[發明專利]一種對激光鍍層進行處理的系統

有效

• 申請號: 201210342365.3
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102925938A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 林學春;楊盈瑩;趙樹森;于海娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C25D5/00
• 分類號: C25D5/00;C25D5/18;C23C18/31;C23C24/10;B23K26/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及激光鍍層處理技術領域，尤其涉及一種對激光鍍層進行處理的系統，在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度有著高自由度的調控，可以獲得精細的鍍層質量。本發明適用于激光電鍍、激光化學鍍、激光刻蝕、激光微融覆的處理過程。

背景技術

由于激光具有高能量密度、高單色性以及良好的相干性、方向性等許多無可比擬的優點，使其在表面處理技術中的應用越來越引人注目。在金屬、半導體和高聚物上進行激光誘導鍍層處理近年來引起了人們的極大注意，這種工藝在微電子電路的制作及修復中有廣闊的應用前景。

普通鍍層處理發生在整個電極基體上，鍍層處理速度慢，難以形成復雜和精細的圖案。激光誘導鍍層處理與其相比具有明顯的優越性。首先，激光的控制能力強。激光誘導反應只發生在光照區，能實現金屬在非金屬上勿需掩模、微米量級的直接局域鍍覆，進行無屏蔽描圖，簡化工藝并節約大量貴重金屬。其次，激光誘導鍍層處理可獲得較高的金屬沉積速度，鍍層生長速率可提高三個數量級，同時，激光鍍層處理還可改善沉積層的質量，其沉積層表面更加平整，顆粒大小均勻、規則，分布致密。激光照射使得金屬晶核的形成速度遠遠大于其生產速度，從而其形成的晶粒較細；激光照射產生的高溫有助于金屬原子的表面擴散過程，使鍍層原子有著較為整齊的排列。

激光鍍層處理以其高耐熱、高電導和易焊接等優良性能得到了越來越廣泛的應用。對于形狀復雜、寬度可調的電路設計、電路修復和在微電子連接器部件上的局部沉積，激光誘導鍍層處理可發揮的作用越來越大。

激光鍍層處理的過程實際上就是金屬顆粒的形成過程，其生長規律和形貌依賴于各種工藝參數，如與激光功率、掃描速率、照射時間、光斑直徑、溶液的成分及濃度、襯底的表面處理等工藝參數和試驗條件有關。激光照射能提高成核的速度，使結晶顆粒細小致密。激光產生的熱效應也起局部清潔基體表面的作用，因此在難鍍的基體上能得到結合緊密的鍍層。

本發明采用的激光鍍層處理系統使用了不同的激光脈沖，兩脈沖之間有固定的延時，從而主脈沖形成的鍍層產物能夠吸收從脈沖的能量，這樣得到的就是一個經過修正的激光鍍層加工過程，該過程比傳統的激光鍍層處理(采用連續激光和單個脈沖激光)效率更高，可以獲得精細的鍍層質量，在控制鍍層的厚度和鍍線的寬窄尺度，有著高自由度的調控。不同激光脈沖之間有延時使鍍層處理材料可以充分吸收激光的熱效應，提高鍍層處理的可控度和精度。本發明脈沖加工方式要求激光脈沖有不同的到達時間，脈沖之間的時間延遲非常重要。進一步，不同脈沖也可具有不同的工作波長。此外，不同脈沖的選擇和優化必須針對鍍層材料的特性，這決定了激光脈沖被鍍層材料最終的吸收效率。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種對激光鍍層進行處理的系統，以實現對激光鍍層的精細加工。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種對激光鍍層進行處理的系統，包括：

第一脈沖激光器1和第二脈沖激光器2，用于提供進行激光電鍍的第一激光脈沖和第二激光脈沖；

第一衰減器3和第二衰減器4，用于調整第一脈沖激光器1和第二脈沖激光器2的輸出功率，防止損傷鍍層處理材料；

第一電子快門5和第二電子快門6，用于分別控制第一激光脈沖與第二激光脈沖的通斷和照射時間；

第一擴束鏡7和第二擴束鏡8，用于分別擴展第一脈沖激光器1和第二脈沖激光器2的激光束直徑，減小激光束的發散角；

反射鏡9和合束器10，該反射鏡9通過合束器10將第一激光脈沖與第二激光脈沖匯為一路激光光束；

CCD實時觀察系統11，用于實時觀測待處理樣品基底15；

光學振鏡12，用于移動激光光束的位置，控制激光光束的掃描速度；

聚焦物鏡13和反射鏡14，聚焦物鏡13通過反射鏡14將激光光束聚焦在待處理樣品基底15的表面；

電解池16，用于放置電解液，待處理樣品基底15放置在電解池16中并與三維移動臺17連接；

三維移動臺17，用于放置并調整待處理樣品基底15的位置；和

延遲控制器18，連接于第一脈沖激光器1和第二脈沖激光器2，控制第一脈沖激光器1發射的第一激光脈沖與第二激光脈沖激光器2發射的第二脈沖之間具有一個時間延遲。