[發(fā)明專利]一種納米電鍍超快激光強化及原位在線監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110798790.2
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113604857B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝;周振;東芳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C25D17/00
• 分類號: C25D17/00;C25D21/12;C21D10/00;C22F3/00;C25D5/02;G01N21/25;G01N27/62
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發(fā)明屬于微納器件制造技術領域，公開了一種納米電鍍超快激光強化及原位在線監(jiān)測裝置，包括工控臺、超快激光器、光譜儀、激光探頭、全息照相機、脈沖發(fā)生器、質譜儀和光路系統(tǒng)；激光探頭、全息照相機和脈沖發(fā)生器均設置在微納器件陰極靶的附近區(qū)域內(nèi)；工控機分別與超快激光器、光譜儀、脈沖發(fā)生器、質譜儀和脈沖電鍍電源連接；全息照相機與光譜儀連接。本發(fā)明能夠對激光電鍍進行原位在線監(jiān)測。

技術領域

本發(fā)明屬于微納器件制造技術領域，更具體地，涉及一種納米電鍍超快激光強化及原位在線監(jiān)測裝置。

背景技術

隨著電腦、微電子儀表工業(yè)的高速發(fā)展，微電子元件及大規(guī)模集成電路板需求激增。鍍金以其高耐熱、高電導和易焊接等優(yōu)良性能在上述工業(yè)中得到了廣泛的應用。在該領域中,傳統(tǒng)的鍍金生產(chǎn)工藝是采用屏蔽再鍍覆或全部鍍覆后再刻蝕的方法。這些工藝不僅費工時,而且浪費大量昂貴的金。人們一直尋求一種更經(jīng)濟的鍍金技術,激光增強電鍍金因而應運而生。

與傳統(tǒng)的電鍍工藝相比，激光電鍍技術具有以下特點：①高度選擇性。可以微區(qū)局部鍍覆金屬，金屬線條寬度可以達到2um。②廣泛適應性。激光電鍍不但可以在金屬(Al、Fe)上進行，還可以在多種半導體(Si、GaAs)，絕緣體(陶瓷、微晶玻璃、聚酰亞胺、聚四氟乙烯)基材上直接鍍覆Au、Ag、Pd、Ni、Cu等。③高速沉積性。激光誘導沉積速度大大提高，比常規(guī)電鍍要高上千倍，如電鍍金時結合噴鍍可使Au沉積速度達30um/s。④可以實現(xiàn)微機控制。利用計算機控激光束的掃描軌跡可以得到預期的各種線路圖形。⑤鍍層與基體有一定相互擴散，結合力較一般方法為好。⑥可在常溫下工作，簡化工藝，節(jié)約大量貴金屬。激光電鍍應用于實際主要基于在激光照射區(qū)域的速度比在本體的電鍍速度高得多(約103倍)，此外，激光的控制能力強,可使材料的必要部分析出所需的金屬量。普通電鍍發(fā)生在整個電極基體上,電鍍速度慢,難以形成復雜和精細的圖案。采用激光電鍍可把激光束調節(jié)到微米大小,在微米尺寸上進行無屏蔽描圖。對于電路設計、電路修復和在微電子連接器部件上的局部沉積,這類型的高速描圖都具有重要實際意義。激光電鍍除了可提高電鍍速度外,還可改善沉積層的質量。激光照射能提高成核的速度,使結晶顆粒細小致密。激光產(chǎn)生的熱效應也起局部清潔基體表面的作用,因此在難電鍍的基體上能得到結合緊密的鍍層。在微電路板上連接線路,用激光增強電鍍來橋聯(lián)是很有效的。激光電鍍除了可提高電鍍速度外,還可改善沉積層的質量。激光照射能提高成核的速度,使結晶顆粒細小致密。激光產(chǎn)生的熱效應也起局部清潔基體表面的作用,因此在難電鍍的基體上能得到結合緊密的鍍層。但是，現(xiàn)有技術對激光電鍍進行原位在線監(jiān)測的研究較少，如何對激光電鍍進行原位在線監(jiān)測是本領域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供一種納米電鍍超快激光強化及原位在線監(jiān)測裝置，解決現(xiàn)有技術中不能有效地對激光電鍍進行原位在線監(jiān)測的問題。

本發(fā)明提供一種納米電鍍超快激光強化及原位在線監(jiān)測裝置，包括：工控臺、超快激光器、光譜儀、激光探頭、全息照相機、脈沖發(fā)生器、質譜儀和光路系統(tǒng)；

脈沖電鍍電源分別與放置在電鍍池內(nèi)的陽極、微納器件陰極靶連接，所述微納器件陰極靶作為納米電鍍加工的對象；所述激光探頭、所述全息照相機和所述脈沖發(fā)生器均設置在所述微納器件陰極靶的附近區(qū)域內(nèi)；

所述工控機分別與所述超快激光器、所述光譜儀、所述脈沖發(fā)生器、所述質譜儀和所述脈沖電鍍電源連接；所述全息照相機與所述光譜儀連接；

所述超快激光器用于發(fā)射超快激光，所述超快激光通過所述光路系統(tǒng)后經(jīng)由所述激光探頭照射至所述電鍍池和所述微納器件陰極靶上；

所述脈沖發(fā)生器用于在監(jiān)測時發(fā)射應力波脈沖至所述微納器件陰極靶，所述全息照相機用于拍攝獲得所述微納器件陰極靶對應的條紋花樣圖像信息，所述光譜儀用于對所述條紋花樣圖像信息進行處理得到光學探測信息；

所述質譜儀用于對所述微納器件陰極靶的表面進行掃描得到質譜信息；