皮秒激光多焦点隐形切割脆性材料研究

发布时间:2018-05-12 01:00

  本文选题:石英 + 多焦点激光 ; 参考:《江苏大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着光电行业和光通讯行业的快速发展,脆性材料因其良好的综合性能被广泛应用于LED灯丝和光纤PLC平面波导型光分路器等芯片中。科技的提高以及市场的需要促使这些芯片向小型化、高密度化、高速化方向发展。晶圆通过粘片、切割、研磨和抛光等工艺得到高性能、高成品率、高稳定性的芯片。有效提高单片晶圆内的产品的数量,窄划片道结构受到了很大的重视。在减少生产成本的同时,提高生产效率和产品质量是目前关注的重点。因此,蓝宝石、石英脆性材料的切割工艺和方法在实际生产应用中具有举足轻重的作用。本课题研制了一个激光多焦点隐形加工光学系统,旨在实现石英、蓝宝石等脆性透明材料高质量、高效率的加工,为蓝宝石灯丝以及PLC芯片等晶圆量产提供一个全新的的思路和技术方法。首先对激光隐形切割脆性材料时的传输特性进行了分析。主要考察了激光在各向异性的单轴晶体中传输的仿真结果;结合瞬态热传导理论、热弹性力学理论、断裂力学理论,分析了激光与脆性材料的断裂机制,最后结合相关理论分析激光多焦点隐形切割的断裂机理,为后文进行激光多焦点隐形切割分离脆性材料奠定理论基础。其次详细论述了激光隐形加工系统,分析了光路系统、运动系统、冷却系统的原理,描述激光隐形切割的加工过程;然后对激光多焦点加工系统光学原理进行了详细的解释,同时简单论述了多焦点系统在ZEMAX中的定量的设计过程。最后进行了皮秒多焦点隐形切割脆性材料的试验研究。通过激光隐形切割玻璃实验与传统热裂法进行对比和分析;开展激光单焦点和多焦点隐形切割石英、蓝宝石实验对比和分析;通过控制变量法进行试验,分析激光参数对切割质量的影响,并通过实验分析解释了一些试验现象;采用激光多焦点隐形切割PLC芯片,并对实验结果进行研究,分析了多焦点隐形切割的效果。
[Abstract]:With the rapid development of optoelectronic and optical communication industries, brittle materials have been widely used in LED filaments and optical fiber PLC planar waveguide splitters due to their good comprehensive properties. The improvement of technology and the need of market promote the development of these chips in the direction of miniaturization, high density and high speed. Wafer chips with high performance, high yield and high stability are obtained by wafer, cutting, grinding and polishing. In order to increase the number of products in single wafer, narrow-cut channel structure has been paid more attention. At the same time, improving production efficiency and product quality is the focus of attention. Therefore, cutting processes and methods of sapphire and quartz brittle materials play an important role in practical production and application. In this paper, a laser multi-focus invisible processing optical system is developed, which aims to achieve high quality and high efficiency processing of brittle transparent materials such as quartz and sapphire. It provides a new way of thinking and technology for bulk production of sapphire filament and PLC chip. Firstly, the transmission characteristics of the brittle material are analyzed when the laser is invisible to cut the brittle material. The simulation results of laser propagation in anisotropic uniaxial crystals are investigated, and the fracture mechanism between laser and brittle materials is analyzed by combining transient heat conduction theory, thermoelastic theory and fracture mechanics theory. Finally, the fracture mechanism of laser multi-focus stealth cutting is analyzed based on the related theory, which lays a theoretical foundation for separating brittle materials by laser multi-focus stealth cutting. Secondly, the laser stealth processing system is discussed in detail, and the principle of optical path system, motion system and cooling system is analyzed, and the process of laser stealth cutting is described, then the optical principle of laser multi-focus machining system is explained in detail. At the same time, the quantitative design process of multi-focus system in ZEMAX is briefly discussed. Finally, the experimental study on the brittle material with picosecond multi-focus stealth cutting is carried out. The experiments of laser invisible cutting glass are compared and analyzed with the traditional hot split method; the experiments of single focus and multi focus cut quartz and sapphire are carried out; the experiments are carried out by controlling variables. The influence of laser parameters on cutting quality is analyzed and some experimental phenomena are explained through experimental analysis. The effect of multi-focus stealth cutting is analyzed by using laser multi-focus stealth cutting PLC chip and the experimental results are studied.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB32;TN249

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蔡志祥;高勋银;杨伟;孙智龙;叶玉梅;;光纤激光切割蓝宝石基片的工艺研究[J];激光与光电子学进展;2015年08期

2 孙敏;张玮琪;张崇巍;;300mm晶圆的复合划片工艺方案简析[J];电子工业专用设备;2015年07期

3 李勇;朱芸;;利用1064nm皮秒激光加工石英玻璃精密划线工艺研究[J];激光杂志;2015年01期

4 谢小柱;黄显东;陈蔚芳;魏昕;胡伟;车荣泓;;脉冲绿激光划切蓝宝石基片过程研究[J];中国激光;2013年12期

5 杨惠琳;;激光隐形切割技术在智能卡领域晶圆切割上的量产应用[J];中国集成电路;2013年03期

6 邓磊敏;段军;杨焕;杜敏;;聚焦激光在KDP晶体中的传输特性模拟[J];激光技术;2013年01期

7 陈超;王进保;肖乐银;周世威;郑超;;环形金刚石线锯切割蓝宝石试验研究[J];超硬材料工程;2012年04期

8 黄福民;谢小柱;魏昕;胡伟;苑学瑞;;半导体晶圆激光切割新技术[J];激光技术;2012年03期

9 杨渊思;卢炎麟;周国斌;郭聪聪;;基于有限元的热裂法切割液晶玻璃的仿真分析[J];轻工机械;2011年03期

10 李言;王肖烨;李淑娟;;大尺寸SiC单晶片的超硬磨料切割技术研究进展[J];工具技术;2010年07期

相关会议论文 前1条

1 汪沈炎;陆春校;;PLC晶圆切割研磨工艺的选择与优化[A];2012年光缆电缆学术年会论文集[C];2012年

相关博士学位论文 前1条

1 李灵;水导激光微细加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 梁晓莉;增加飞秒激光光束焦深的折衍混合元件的设计制作[D];北京工业大学;2015年

2 黄珊;激光多焦点加工系统研制及分离脆性透明材料研究[D];华中科技大学;2014年

3 邓磊敏;飞秒激光加工KDP晶体机理及其工艺研究[D];华中科技大学;2013年

4 郑华;水导激光切割机控制系统设计与晶圆预对准研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 冷曼;晶体锥形折射及其应用的研究[D];长春理工大学;2011年

6 盛晓军;氧化铝陶瓷激光热应力切割数值仿真与实验分析[D];上海交通大学;2010年

7 蔡娜;基于裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

8 夏克贵;陶瓷基片激光加工技术的实验研究[D];烟台大学;2009年

9 李红;金刚石线锯超声复合锯切硬脆材料的实验研究[D];沈阳理工大学;2008年

10 周锐;环形电镀金刚石线锯在陶瓷材料切割中的应用[D];山东大学;2005年



本文编号:1876394

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1876394.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b3976***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com