15:57 2022-12-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Utilizarea laserelor pentru a lega componentele electronice semiconductoare
_ Utilizarea laserelor pentru a lega componentele electronice semiconductoare
Astăzi, laserele sunt bine stabilite în viața de zi cu zi, chiar dacă uneori este greu de spus ce și unde sunt. De exemplu, le putem găsi în cititoare de CD/DVD sau în aplicații medicale precum cancerul și chirurgia oculară, fiind instrumente esențiale într-o gamă largă de domenii multidisciplinare. Toate acestea sunt rezultatul progresului și dezvoltării constante, de la primul laser rubin al lui Maiman (1960) până la laserele de attosecundă, trecând prin demonstrații exotice, amuzante, precum laserele Jell-O.
În căutarea de a în mod constant pentru a obține surse mai intense, laserele ultrascurte (cu impulsuri în regim de femtosecundă) au reprezentat o descoperire clară, deoarece au permis livrarea de mare intensitate în spații restrânse la scară nanometrică. În special, ele permit inducerea unor fenomene de absorbție neliniară care, de exemplu, permit modificarea locală a interiorului materialelor transparente cu un buget termic scăzut, nerealizabil cu alte surse laser. Unele demonstrații includ ghiduri de undă care scriu în ochelari sau creează modele complexe 3D cu polimeri.
Laserele ultrarapide au deschis ușa pentru a suda materiale transparente stivuite, iradiind prin cel de sus și concentrându-se pe interfața dintre ele. Intensitatea ridicată are ca rezultat topirea locală aproape instantanee și resolidificarea ulterioară, amestecarea și lipirea ambelor materiale. Acest lucru a fost demonstrat cu mai multe materiale, inclusiv sticlă, polimeri, ceramică și metale în diverse configurații.
În timp ce sudarea cu laser ultrarapidă va găsi cu siguranță aplicații imediate în microelectronică, este izbitor să ne dăm seama că procesul nu este direct aplicabil. la lipirea diferitelor piese de prelucrat semiconductoare. Intensitățile ridicate necesare pentru modificarea internă a sticlei au ca rezultat neliniarități puternice de propagare în semiconductori, datorită intervalului lor mic de bandă, care tinde să defocaleze și să delocalizeze radiația infraroșie intensă.
Pentru a face față acestei provocări, a trebuit să ne gândim afară. cutie, iar ceea ce la început părea a fi un pas înapoi a dus la o alternativă de succes. În tăierea ascunsă a plachetelor de siliciu, pulsurile de nanosecunde în infraroșu sunt folosite pentru a crea defecte în interiorul siliciului, care ulterior servesc drept puncte slabe pentru a produce tăieturi curate. Impulsurile relativ lungi au intensități mai mici decât cele ultrascurte, evitând neliniaritățile de propagare nedorite, dar, în același timp, pot fi absorbite la punctul focal prin absorbție cu doi fotoni. Pe baza acestui fapt, am trecut la impulsuri mai lungi folosind aceste modificări interne nu ca defecte, ci ca puncte puternice de legătură.
În timpul primelor noastre încercări de sudare a pieselor de siliciu, prin folosirea imaginilor în infraroșu a interfeței, am găsit un adăugat constrângere. Cu excepția cazului în care decalajul de la interfață este aproape inexistent, inclusiv condițiile de contact optic, indicele de refracție ridicat tipic semiconductorilor are ca rezultat o cavitate Fabry-Perot care împiedică atingerea unei densități de energie suficient de mare pentru a topi ambele materiale. Astfel, contactul cel mai intim dintre materialele de sus și de jos este necesar pentru a obține o sudare cu succes.
După stabilirea condițiilor potrivite pentru a evita aceste efecte, am realizat cu succes prima demonstrație experimentală a sudării cu laser siliciu-siliciu. . După un proces de optimizare, am putea extinde ulterior această abordare la alți semiconductori, cum ar fi arseniura de galiu, în diferite configurații alături de siliciu. Nu numai că am realizat lipirea între diferite piese de prelucrat, dar am realizat-o în timp ce am ajuns la rezistențe puternice la forță de tăiere de ordinul câtorva zeci de MPa. Aceste valori se compară bine cu demonstrațiile de sudare cu laser ultrascurte ale altor materiale și cu tehnicile utilizate în prezent de lipire a plachetelor.
Acest experiment de succes, publicat acum în Laser & Photonics Reviews, confirmă o barieră tehnologică care a fost înlăturată definitiv. În comparație cu metodele alternative din industria semiconductoarelor, un avantaj unic al microsudării cu laser este capacitatea de a îmbina elemente cu arhitecturi complexe cu mai multe materiale într-o manieră de scriere directă, care nu ar fi posibilă altfel. Acest lucru ar trebui să conducă la noi modalități de producție în electronică, fotonica în infraroșu mediu și sisteme microelectromecanice (MEMS). Mai mult, ne imaginăm potențialul conceptelor emergente de cipuri hibride, inclusiv funcții electronice și microfluidice pentru managementul termic al celor mai solicitante microtehnologii, cum ar fi super-calculatoare sau senzori avansați.
Această poveste este parte a Science X Dialog, unde cercetătorii pot raporta constatările din articolele lor de cercetare publicate. Vizitați această pagină pentru informații despre ScienceX Dialog și despre cum să participați.
Dr. Pol Sopeña și Dr. David Grojo sunt cercetători la laboratorul LP3 situat în Marsilia, Franța. LP3 este o unitate comună între Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică (CNRS) și Universitatea Aix-Marseille. După ce a obținut un doctorat. la Universitatea din Barcelona, Pol Sopeña sa alăturat LP3 ca bursier postdoctoral, unde acum își concentrează munca pe noi soluții de procesare a semiconductoarelor. David Grojo este un om de știință permanent al CNRS care investighează oportunități noi și interesante de a adapta proprietățile materialelor cu radiații neconvenționale. Activitățile sale sunt finanțate de un Grant ERC Consolidator din cadrul pilonului de excelență în știință al Consiliului European de Cercetare (cordis.europa.eu/project/id/724480).
Comentarii:
Adauga Comentariu