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Processamento a laser de femtossegundo para microperfuração em zona afetada por calor zero

2025-04-14

Micro-Perfuração.jpg

1. Fundamentos e Vantagens

Lasers de femtossegundo (largura de pulso de 10-15s) permitem absorção não linear por meio de:

  • Ionização multifóton (MPI)

  • Ionização de avalanche (IA)
    Principais benefícios:

  • ZTA próxima de zero

  • Precisão submicrométrica (furos mínimos de 1 μm)

  • Adequado para materiais refletivos/transparentes

2. Mecanismos de ZTA Zero

2.1 Controle de Transferência de Energia

  • Não equilíbrio eletrônico-rede

  • Domínio da explosão de fase

  • Supressão de blindagem de plasma

2.2 Modelos de Remoção de Material

  • Explosão de Coulomb

  • Quebra de ligação não térmica

3. Parâmetros Críticos do Processo

Parâmetro Faixa Mecanismo
Comprimento de onda 343-1030 nm Aumento da absorção
Energia de pulso 0,1-50μJ Controle do limiar de ablação
Taxa de repetição 10 kHz-10 MHz Evitar o acúmulo de calor
Focando NA>0,7 Redução do tamanho do ponto
Digitalização Caminho em espiral Reformulação da minimização da camada

4. Casos de Aplicação

  1. Microvias de PCB de alta frequência:

  • 20-50μm de diâmetro

  • Proporção de aspecto 10:1

  • Paredes laterais Ra

  1. Perfuração de vidro TSV:

  • Sem rachaduras/afunilamento

  • 100 furos/seg

  1. Processamento de circuito flexível:

  • Substratos de PI livres de carbonização

  • largura de linha mínima de 5μm

5. Desafios e Soluções

Desafio 1: Instabilidade do material refletivo
Solução: Comprimento de onda ajustável (343+515 nm)

Desafio 2: Baixa eficiência em furos profundos
Solução: Modelagem do feixe de Bessel

Desafio 3: Consistência na produção em massa
Solução: Monitoramento de plasma em tempo real + controle adaptativo

6. Métodos de Caracterização

  • Micro-CT: morfologia 3D

  • Espectroscopia Raman: Análise de fase

  • TEM: Integridade da rede

  • Teste de condutividade: qualidade da parede