Nggawe Pola Foil Tembaga Zero Heat-Affected Zone (HAZ) liwat Ablasi Laser Femtosecond

1. Prinsip lan Kaluwihan Ablasi Laser Femtosecond

Laser femtosecond (10⁻¹⁵ s pulse width) mbisakake panyerepan nonlinier (contone, ionisasi multifoton, ionisasi longsor) kanthi HAZ sing cedhak karo nol amarga:

• Dominasi non-termal: Deposisi energi luwih cepet tinimbang difusi panas (Waktu difusi termal Cu≈1 ps);

• Presisi dhuwur: Resolusi submikron (jembar garis

• Versatility materi: Cocog kanggo logam reflektif (Cu), bahan transparan, lan komposit.

2. Parameter Proses Kunci

(1) Parameter Laser

• Dawane gelombang: UV (343/515 nm) kanggo panyerepan Cu sing luwih dhuwur (≈40% vs IR 5%);

• Energi pulsa & fluence: 0,1–10 μJ/pulsa, fluence=1–5 J/cm² (cedhak ambang ablasi Cu).

(2) Beam Control & Scanning

• Optik fokus: Tujuan dhuwur-NA (NA≥0.5) kanggo ukuran titik 1-5 μm;

• Sastranegara mindhai: Spiral/raster scan, kacepetan=1–10 m/s, ≤3 pass kanggo nyilikake input panas.

(3) Kontrol Lingkungan

• Gas inert (Ar/N₂): Nyuda oksidasi (lumahing O

• Vakum (: Suppresses plasma shielding.

3. Mekanisme kanggo Zero HAZ

• Decoupling elektron-kisi: Energi diwatesi ing elektron, nyegah difusi termal;

• Dominasi bledosan fase: Sublimasi langsung / pambentukan plasma ngindhari leleh;

• Penindasan akumulasi panas: Interval pulsa (>10 ns) ngluwihi wektu pendinginan elektron (≈1 ps).

4. Validasi

• Mikroskopi: SEM / TEM ora nuduhake distorsi leleh utawa kisi (jembaré HAZ

• Analisis kimia: XPS konfirmasi kekandelan oksida

• Tes fungsional:

  • Konduktivitas: Resistivity≈1.7 μΩ·cm (bulk-like);

  • Stabilitas termal: Ora ana wutah HAZ sawise anil 300°C.

5. Tantangan & Solusi

• Tantangan 1: Reflektifitas dhuwur:

  • Solusi: Lapisan anti-reflektif (contone, 10 nm Ti) utawa polarisasi bunder.

• Tantangan 2: Plasma shielding:

  • Solusi: Pangolahan vakum utawa tingkat pengulangan sing luwih murah (

• Tantangan 3: throughput kurang:

  • Solusi: Pengolahan multi-beam paralel (DMD/SLM).

6. Aplikasi & Ekonomi

• PCB frekuensi dhuwur: Antena 28 GHz kanthi mundhut

• Elektronika fleksibel: Pola Cu basis PI tahan > 10⁵ tikungan (R=1 mm);

• Ngirit biaya: 90% kurang sampah kimia vs lithography, 5x pangolahan luwih cepet.