Разработка новых технологий и оборудования на основе метода лазерного управляемого термораскалывания для обработки деталей приборостроения, микро - и оптоэлектроники

• Автор: Гиндин, Павел Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 274 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Основные методы размерной резки хрупких неметаллических материалов, используемых в приборостроении, микро - и оптоэлектронике (обзор)
1.1. Методы механической резки
1.1.1. Резка стекла в процессе выработки
1.1.2. Резка стекла в производстве дисплейных панелей
1.1.3. Основные методы механической резки приборных пластин на кристаллы
1.2. Лазерное скрайбирование
1.3. Разделение на чипы при помощи лазера со световодной
струёй
1.4. Лазерное термораскалывание
1.4.1. Сквозное лазерное термораскалывание хрупких материалов
1.4.2. Термораскалывание стеклянных трубок под
действием лазерного излучения
1.4.3. Термораскалывание с помощью твердотельного
лазера на YAG: Nd
1.4.4. Другие методы термораскалывания стекла
1.4.5. Анализ процесса сквозного лазерного термораскалывания
Глава 2. Математическая модель процесса ЛУТ хрупких неметаллических материалов
2.1. Температурные поля при лазерном нагреве и последующем охлаждении хрупкого материала
2.2. Влияние прогрева пластины на термонапряжения в

процессах ЛУТ
2.3. Особенности процесса ЛУТ по криволинейному контуру
2.4. Температурные напряжения при ЛУТ тонких пластин
2.5. Термоупругие напряжения в процессе лазерного управляемого термораскалывания (ЗБ задача)
2.6. Управляемое термораскалывание анизотропных материалов
Глава 3. Разработка и внедрение технологии лазерного управляемого термораскалывания стекла и керамики в производстве изделий и деталей в приборостроении, микро- и оптоэлектронике
3.1. Основы метода ЛУТ стекла и других хрупких неметаллических материалов
3.1.1. Физическая модель процесса ЛУТ
3.1.2. Основные факторы, определяющие параметры
процесса лазерного управляемого термораскалывания
3.1.3. Влияние оптических и теплофизических свойств материала на выбор параметров технологического процесса ЛУТ
3.1.4. Требования, предъявляемые к выбору параметров лазерного излучения для ЛУТ различных материалов
3.2. Исследования и разработка технологического процесса резки листового стекла и других изотропных материалов методом ЛУТ
3.3. Лазерная резка флоат-стекла в процессе выработки
3.4. Резка стекла для плоских дисплейных панелей
3.5. Особенности процесса ЛУТ по криволинейному контуру
3.6. Притупление кромок с помощью лазерного излучения
Глава 4. Разработка и внедрение технологии резки анизотропных материалов методом ЛУТ

4.1. Особенности процесса лазерного управляемого термораскалывания анизотропных материалов
4.2. Оптимизация технологических режимов лазерного управляемого термораскалывания некоторых анизотропных материалов
4.2.1. Монокристаллический кварц
4.2.2. Сапфир
4.2.3. Кремний и арсенид галлия
Глава 5. Разработка специализированного технологического оборудования для лазерной обработки деталей оптического приборостроения
5.1. Общая концепция и требования к конструкции оборудования для резки подложек из хрупких неметаллических материалов методом ЛУТ
5.2. Серия специализированного технологического оборудования для резки плоских дисплейных панелей
5.3. Лазерная резка приборных пластин на чипы для СИД
5.4. ЛУТ тонкого стекла
Выводы
Список литературы
Приложение 1. Акты внедрения результатов диссертационных
исследований
Приложение 2. Проспекты, каталоги, информационные материалы и дипломы выставок

следовательно, могут обеспечить самую высокую скорость обработки. Однако, в этом диапазоне длин волн, материал удаляется интенсивным локальным нагреванием, то есть за счет испарения материала в зоне воздействия лазерного излучения. Такое термическое воздействие имеет два серьезных недостатка: загрязнение подложки продуктами испарения, а также возможность повреждения структуры чипа. В результате, ближние ИК лазеры в основном используются при обработке трудных материалов, где качество реза не имеет первостепенную важность.
Многие современные технологические процессы используют УФ лазеры с длинами волн 335нм или 266нм. Типичный пример - это скрайбирование сапфировых подложек для синих светоизлучающих диодов. Существует два преимущества при использовании ультрафиолетовых длин волн. Во-первых, короткое воздействие лазерного излучения в основном уходит на разрушение межатомных связей. В результате происходит достаточно ограниченное тепловое воздействие на материал в зоне, прилегающей к линии резки. Во-вторых, излучение более короткими длинами волн могут быть сфокусированы в очень маленький размер пятна на поверхности заготовки. В результате, скрайбирование УФ лазером может обеспечить получение более мелких деталей с более качественной обработкой кромок, чем лазеры с большей длиной волны. Главный недостаток УФ лазеров - более низкая мощность, и, следовательно, пониженная производительность.
До недавнего времени лазеры с длиной волны 355 нм были предпочтительней лазеров с длиной волны 266 нм, потому что лазеры с длиной волны 266 нм имеют ограниченную выходную мощность и низкую надежность. Эта ситуация изменилась с появлением нового поколения лазеров высокой надежности с длиной волны 266 нм.