如今，激光加工技術已經滲透到科學研究和工業生產的各個領域。超快激光加工是精密加工的一個活躍分支，其發展尤為引人注目。

隨著電子器件朝著精密化、小型化、柔性化方向發展，新型電子器件對加工工藝提出了更高的要求。超快激光加工技術的獨特優勢吸引著研究人員探索其在電子制造領域的應用。

1、超快激光隱形切割技術

隨著手機等智能設備功能的不斷提高，顯示屏的尺寸和形狀也變得多樣化，綜合屏成為屏幕發展的主流。為了預留組件空間，減少碎屏的可能性，需要對屏幕進行非直角切割。作為激光應力切割技術的延伸，超快激光隱身切割可在透明材料中誘發微裂紋，微裂紋在外力引導下沿激光掃描路徑逐漸擴展，從而實現透明材料的分離。

2、超快激光直寫技術

隨著人們對電子設備小型化和靈活性要求的不斷提高，催生了柔性電子是一個新的應用領域。柔性AMOLED屏幕的驅動系統——柔性薄膜晶體管(TFT)要求其溝道長度小于10微米，微納米圖形化是溝道制造的核心。

超快激光直寫技術主要利用材料對超快激光的非線性吸收，使有源區的物理化學性質發生變化，通過控制光束的掃描實現二維或三維成型。超快激光直寫技術不需要掩模，加工分辨率可以達到納米量級，獨特的“冷”加工機理特別適用于耐熱性較差的柔性有機材料的微納結構加工。超快激光直寫也可用于微電路的制作，所需的圖案化電路可直接在鍍銅或鍍金層上加工，已成為基于柔性有機聚合物基板的電子器件制造中的獨特加工方法。

3、超快激光脈沖沉積技術

具有特定功能的薄膜材料是制造先進電子器件的基礎，而柔性電子對薄膜厚度和質量要求更高。

超快激光脈沖沉積技術因其高質量的薄膜生長能力而備受關注，超快激光的高功率密度可以蒸發任何難熔材料，超短脈沖特性使其與材料相互作用時產生的顆粒更細小，因此在薄膜制備中具有重要意義，尤其是對于高熔點材料。

4、超快激光剝離技術

隨著微器件和大規模集成技術的發展，選擇性芯片剝離和轉移逐漸成為芯片組裝和維護的關鍵技術。激光剝離(LLO)是一種利用激光能量作用于材料界面實現材料分離的技術，廣泛應用于有機發光二極管屏幕制造工藝。選擇性激光剝離(SLLO)技術也被應用于芯片剝離和組裝，與傳統的LLO技術不同，SLLO技術主要用于剝離小面積或結構單元，更適合微型器件的更換和維護。

盡管將超快激光引入激光剝離仍處于探索階段，但現有的研究工作表明，由于超快激光固有的物理特性，超快激光剝離具有很強的局部約束性，幾乎不會產生熱效應，也不會損傷電子器件的其他非剝離功能層。

5、超快激光誘導前向轉移技術

激光誘導前向轉移(LIFT)技術是通過激光脈沖照射透明基底表面的薄膜材料，將薄膜加熱到熔融狀態，并將其轉移到與平行基底放置的液態受體表面。與LLO激光剝離技術相比，LIFT技術具有更高的選擇性，可以快速沉積小尺寸圖形和微結構。然而，具有超快激光的激光誘導前向轉移技術可以產生特征尺寸達到微納米水平的圖案。據報道，飛秒激光誘導前向轉移技術被用于制備微米級銀導線，可應用于微電子器件。

此外，通過在薄膜材料和透明基底之間添加聚合物犧牲層，LIFT技術也可以用于微電子機械系統(MEMS)的轉移和組裝。

6、超快激光微孔制造技術

傳統的二維集成電路芯片是在一個平面上集成一層半導體器件，通過引線鍵合連接，但是光刻尺寸、器件尺寸已經接近物理極限，摩爾定律受到越來越多的挑戰。因此，集成電路逐漸呈現出以高密度互連技術為主體的積層化、多功能化的特征，基于硅通孔(TSV)互連的三維集成技術將導致集成電路發生根本性的變化。

晶圓微孔制備是TSV技術的主要難點，超快激光制孔因其熱影響區小、邊緣熔渣少、適用于加工脆硬材料等，逐漸成為微孔制備領域的熱點技術，應用于TSV中微孔的制備。512GB高密度閃存芯片由48片晶圓堆疊而成，晶圓厚度僅為40μm，芯片的TSV采用激光鉆孔制作。深紫色皮秒激光加工系統可以在0.1毫米厚邊緣光滑的碳化硅上鉆直徑為10微米的孔。利用皮秒激光可以在300微米厚的玻璃上實現小直徑為48微米的通孔。

7、透明材料的超快激光微焊接技術

透明材料的微焊接技術是超快激光在電子封裝領域的另一個主要應用，利用透明材料作為集成與封裝的基板，可以有效拓展器件的使用功能，近年來在MEMS封裝中得到了廣泛應用。

利用飛秒光纖激光，在1 MHz的高重復頻率脈沖下，通過單線/多線將石英熔化，從而實現玻璃的焊接和密封。采用紅外飛秒激光對環烯烴共聚物基板上的微流控器件進行封裝，通過0.6MPa的流體壓力測試其密封性能，焊縫外無任何泄漏；這項技術還應用于石英玻璃和單晶硅的異種材料的焊接。超快激光技術應用于新有機發光二極管折疊屏手機透明基板的封裝，以滿足其嚴格的環保要求。

展望與發展

超快激光加工的主要發展趨勢包括以下四個方面：

1）探索對超快激光與物質相互作用機制的系統認知和理解，建立激光和物質相互作用的多尺度理論體系，如分析模型和表達關系，從電子層面理解光場控制下超快激光加工的新現象和新效應；

2）針對多種材料組成的功能層，開發超快激光直寫、剝離、微焊接及封裝技術，并在此基礎上開發超快激光加工動態行為與在線監測反饋設備及關鍵技術研究；

3）突破加工規模的限制，實現從100mm到數納米跨尺度的高效超快激光加工技術；

4）全面拓展復合超快激光加工技術，實現多能量(激光+其他形式能量)復合、多方法(物理+化學)復合，發展高效低缺陷超快激光復合加工技術。

總結

超快激光加工因其對材料的廣泛適用性而成為加工特殊材料的重要技術，然而在超快激光器系統成本、超快激光非線性調節等方面，仍有許多問題和改進亟待解決。相信隨著超快激光與材料相互作用機理的深入研究，加工工藝和加工參數的不斷探索和優化，創新原理和元件的開發與應用，超快激光加工技術必將突破技術壁壘，在更廣闊的高端制造領域產生很大的經濟和應用價值。