Pagkab-ot sa Zero Heat-Affected Zone (HAZ) Copper Foil Patterning pinaagi sa Femtosecond Laser Ablation

1. Mga Prinsipyo ug Kaayohan sa Femtosecond Laser Ablation

Ang femtosecond lasers (10⁻¹⁵ s pulse width) makahimo sa nonlinear nga pagsuyup (pananglitan, multiphoton ionization, avalanche ionization) nga adunay duol sa zero HAZ tungod sa:

• Non-thermal nga dominasyon: Ang pagdeposito sa enerhiya mas paspas kay sa pagsabwag sa kainit (Cu thermal diffusion time≈1 ps);

• Taas nga katukma: Resolusyon sa submicron (linewidth

• Materyal nga versatility: Angay alang sa reflective metals (Cu), transparent nga mga materyales, ug mga composite.

2. Pangunang mga Parameter sa Proseso

(1) Laser Parameter

• wavelength: UV (343/515 nm) alang sa mas taas nga pagsuyup sa Cu (≈40% kumpara sa IR 5%);

• Pulse energy ug fluence: 0.1–10 μJ/pulso, fluence=1–5 J/cm² (duol sa Cu ablation threshold).

(2) Pagkontrol ug Pag-scan sa Beam

• Pag-focus sa optika: High-NA nga mga tumong (NA≥0.5) alang sa 1-5 μm spot size;

• Mga estratehiya sa pag-scan: Spiral/raster scan, speed=1–10 m/s, ≤3 pass para mamenosan ang init nga input.

(3) Pagkontrol sa Kalikopan

• Inert gas (Ar/N₂): Pagpakunhod sa oksihenasyon (ibabaw O

• Vacuum (: Gipugngan ang panagang sa plasma.

3. Mga Mekanismo para sa Zero HAZ

• Electron-lattice decoupling: Enerhiya nga limitado sa mga electron, pagpugong sa thermal diffusion;

• Dominasyon sa pagbuto sa hugna: Direktang sublimation/plasma formation naglikay sa pagkatunaw;

• Pagpugong sa pagtipon sa init: Pulse interval (>10 ns) milapas sa electron makapabugnaw nga panahon (≈1 ps).

4. Pagpamatuod

• Microscopy: SEM/TEM walay gipakita nga pagkatunaw o lattice distortion (HAZ gilapdon

• Pagtuki sa kemikal: Gipamatud-an sa XPS ang gibag-on sa oxide

• Functional nga mga pagsulay:

  • Conductivity: Resistivity≈1.7 μΩ·cm (bulk-sama);

  • Thermal stability: Walay HAZ nga pagtubo human sa 300°C annealing.

5. Mga Hagit ug Solusyon

• Hagit 1: Taas nga pagpamalandong:

  • Solusyon: Anti-reflective coating (eg, 10 nm Ti) o circular polarization.

• Hagit 2: Plasma shielding:

  • Solusyon: Pagproseso sa vacuum o ubos nga rate sa pagbalik-balik (

• Hagit 3: Ubos nga throughput:

  • Solusyon: Parallel multi-beam nga pagproseso (DMD/SLM).

6. Aplikasyon ug Ekonomiya

• High-frequency nga mga PCB: 28 GHz antenna nga adunay

• Flexible nga elektroniko: Ang mga pattern sa Cu nga nakabase sa PI makasugakod sa >10⁵ mga liko (R=1 mm);

• Pagdaginot sa gasto: 90% mas ubos nga kemikal nga basura kumpara sa lithography, 5x mas paspas nga pagproseso.