[实用新型]一种激光微熔覆专用设备

说明书

技术领域

本实用新型属于电子/光电子制造技术领域，具体涉及一种激光微熔覆专用设备，该设备可应用于电子/光电子元器件的制造，包括导体、电阻、电容、电感、传感器、电极以及聚合物光波导的制造。

背景技术

大规模集成电路的产生发展，使得电子制造技术不断向集成化、小型化、短时效、小批量、多品种以及三维制造的方向发展，要求导线宽度和线间距越来越小，并能够实现多层布线，制约电子产品质量进一步提高的因素已经由原来的芯片尺寸大小转变为芯片间互连线间距。

2000年，发明人提出了激光微细熔覆电子浆料制备导线的技术，即激光微熔覆柔性直写技术，并自行研制出该项技术依托的制造系统和设备。该技术采用旋转匀胶法将商用电子浆料或自行配制的电子浆料预置在基板上，利用设备的CAD/CAM功能，无需掩模即可控制激光在绝缘基板表面直写制备金属导线。但是，采用旋转匀胶法预置膜层存在如下几个问题：第一，预置膜厚度不均匀；第二，激光直写后需去除多余的浆料，清洗后的浆料不能回收利用，材料浪费严重；第三，该方法无法在同一基板上预置不同材料。

针对上述问题，发明人研究并提出微细笔、微喷直写技术进行电子浆料膜层的预置。“一种直写电子/光电子元器件的微细笔及由其构成的装置”(申请号200610019740.5)公开了一种微细笔，“一种电子浆料雾化沉积直写装置”(申请号为200610019527.4)公开了一种微喷直写装置。其中微细笔结构简单、成本低、控制精度高、能应用的浆料粘度范围广，不仅可用于制作电子元器件，还可用于制作光电子元器件，如聚合物光波导。电子浆料雾化沉积直写装置中包括有雾化腔、卸压回收腔和沉积喷嘴。该装置可以雾化的材料选择范围大、雾化效果好、运行稳定、结构简单、操作方便、实用性强。微细笔/微喷与激光复合工艺流程如下：先采用微细笔或者微喷直写装置将电子浆料直写沉积于基板上指定的区域，然后用激光加热所预置的浆料，获得所需要的微熔覆层。在激光作用之后，还可以利用微细笔或微喷直写沉积装置继续添加新的物质，在同一平面上制备多种材料元器件或者实现多层布线。微细笔和微喷直写沉积装置的引入，克服了旋涂法预置浆料涂层工艺的缺点，工业环境适应性好，工业应用前景也更广阔。但现有的工作平台无法满足该复合工艺的要求，工具分布零散，在同一基板上预置多种材料时需频繁更换和清洗直写装置，并且要重新定位加工工具与基板的相对位置和调整加工参数，因此在实际加工时，重复的工作内容较多，操作步骤繁复，无法最大程度发挥微细笔、微喷与激光复合的优势，难以满足工业快速复合制造的要求，只适用于实验室的研究工作或小批量生产。

发明内容

本实用新型针对目前激光微熔覆设备的缺点，提供了一种新型激光微熔覆专用设备，该设备合理设计了激光光路、微喷和微细笔的安装工位及工作方式，将激光加工与微细笔、微喷直写系统集成在同一个工作平台上，实现多种加工手段的优势互补。

本实用新型提供的一种激光微熔覆专用设备，该设备包括工作台、激光加工系统和控制系统，其特征在于，该系统还包括CCD监测定位系统和直写系统；

CCD监测定位系统包括同轴CCD传感器、旁轴CCD传感器、变焦透镜、成像目镜、变焦光学系统、旁轴成像物镜和外接监视器；激光聚焦镜、成像目镜、变焦透镜和同轴CCD传感器依次位于同一光路上，该光路与激光加工系统的水平光路成90°夹角，且激光聚焦镜和成像目镜分别位于激光加工系统水平光路的两侧，激光聚焦镜作为同轴监测的成像物镜；同轴CCD传感器与外接监视器相连，由外接监视器直接显示观测的图像；旁轴CCD传感器、变焦光学系统及旁轴成像物镜依次位于在同一光路上，并固定在直写工具的后方；工件反射回来的光束通过旁轴成像物镜，经过变焦光学系统进行调整后由旁轴CCD传感器接收，并传输至计算机；

直写系统包括微细笔直写装置和微喷直写装置；

微细笔直写装置的结构为：第二支架固定在基座上，导轨和气缸分别位于第二支架的两侧，第一支架通过滑块安装在导轨上，微细笔安装在支架上，随支架一起上下运动；气缸上设置有导气管，支架与活塞杆固定连接，千分表固定在支架顶端，螺栓固定在支架上，第一、第二微距调节螺母由第三支架的伸出部位确定其位置，并套在螺栓上；

微喷直写装置包括水浴锅、导气管、微压表和微喷工具；其中微喷工具又包括雾化腔、卸压回收腔和沉积喷嘴；进气流通过导气管与微压表相连，微压表的另一端与雾化腔相连，雾化腔通过导气管与卸压回收腔相连；雾化腔与卸压回收腔均置于水浴锅中；卸压回收腔的另一端由导气管与沉积喷嘴相连，沉积喷嘴喷射浆料并沉积在基板表面。