A lézerrendszerek előretörése az elektronikai iparban
A lézer pontossága új elektronizált világ felé nyitja meg a kapukat
2015. április 19., vasárnap, 19:45
Címkék: CMOS elektronikai ipar LASER World of PHOTONICS lézertechnológia OLED optoelektronika
Nem kis részben a lézer gyártásban betöltött szerepének köszönhető, hogy okostelefonjaink kompakt multifunkciós rendszerekké válhattak. Csak a fókuszált fény által elérhető jelöléstechnikával vált lehetővé az elektronikai komponensek nyomon követhetősége az alkatrészek méretének csökkenése mellett is. A lézer által vált lehetségessé a rugalmas kijelzők, a háromdimenziós áramkörök és a megbízható nagyfeszültségű akkumulátorok sorozatgyártása is.
A Münchenben 2015. június 22–25. között megrendezett LASER World of PHOTONICS célja, hogy az elektronikai gyártó cégek számára ma még lehetetlennek tartott technológiákat is demonstráljon. Legyen szó akár televíziókról, okostelefonokról, vagy -órákról, napjainkban a könnyű, rugalmas, ívelt kijelzők felé mutat a trend. Távolinak tűnik a mindennapi elterjedésük, de az új lézertechnológia meghozhatja az áttörést.
A lézer kulcsszerepet játszik az elektronikai iparban. A pontos, érintés nélküli lézeres megmunkálás jelenti a hajtóerőt a miniatürizálás és a csak mikroszkóp alatt látható szerkezetek minőségi garanciája számára. A lézerrel otthonainkban is ott találkozhatunk, ahol mechanikus eszközeink már elérték teljesítőképességük határait. A lézerforrások számának folyamatos növekedése is azt jelzi, hogy a felhasználók egyre specifikusabb teljesítményű, hullámhosszú és impulzus-időtartamú lézerek finomhangolására válnak képessé, folyamatosan újabb alkalmazások felé nyitva meg az utat.
A Trumpf TruMark 5050 kiválóan alkalmas minőségi gravírozásra és a legfinomabb struktúrák kialakítására (Fotó: TRUMPF)
Könnyebb, rugalmas kijelzők előállítása lézer segítségével
A lézerek egyik új felhasználási területe a rugalmas kijelzők előállítása. Mivel ezek a csupán 100 mikron vastagságú polimerrétegre felvitt, érzékeny kijelzők a gyárban nagyon nehezen kezelhetők, a gyártók üveg alsó réteget használnak a megtámasztásukhoz. Erre épül fel rétegről rétegre a kijelző: a polimerhártya, a szilícium áramkörök, a funkcionális rétegek, majd a szigetelőréteg. A nehézséget az érintésszáraz polimer és az arra felvitt rétegek együttesének az alátámasztásul szolgáló üvegről történő eltávolítása jelenti. A megoldás a rövid hullámhosszú fényimpulzusok, egyfajta lézeres leválasztás alkalmazása. Az (excimerlézer által előállított és az üvegen át a polimerréteg felé irányított) ultraibolya fényimpulzusok az üveghez tapadó atomrétegeket elpárologtatják, miközben a funkcionális rétegeket érintetlenül hagyják.
A lézeres leválasztás a nagy fajlagos felületű OLED kijelzők esetében is alkalmazható. Az üveg használatának kiküszöbölése a kijelző súlyát a felével, a vastagságát az egyharmadával csökkenti, ami lehetővé teszi az okostelefonokban történő felhasználást is. Mivel a gyártás eleinte a megszokott módon az üveggel kezdődik, a meglévő termelési létesítmények sem vesztik el szerepüket.
Az ívelt kijelző nem csak a mobil távközlési piacon számít trendnek. Az UVblade excimerlézer leválasztja a kijelzőt az alátámasztásul szolgáló üvegről (Fotó: Coherent)
Vezető szerep a lézer, optika és fotonika területén
A kiemelt területeknek számító „Lézer és Optoelekronika”, valamint „Lézerrendszerek a gyártástechnológiában” témakörökkel a látszólag lehetetlen is megvalósulhat. Münchenben a lézeres leválasztás számos gyártó által a gyakorlatban is bemutatásra kerül. Az új elektronikai alkalmazásokba az „Ipari Lézer Alkalmazások” fórum és a Fotonikai Világkongresszus is betekintést enged. Ezen új alkalmazások közé tartoznak a nyomtatott napelemek, a nanorészecskék lézernyomtatása, az ultrarövid lézerimpulzusok egyre szerteágazóbb területe és a mikroanyagok feldolgozása. A mikro- és nanofotonika legújabb kutatási eredményeiről a CLEO Európa-EQEC ülései nyújtanak tájékoztatást. A „Lézerek a gyártásban” (LiM) konferencia az átlátszó anyagok és felületek megmunkálását, valamint a gyártás és a folyamat-ellenőrzés új koncepcióit veszi górcső alá. A „Lézerek a mikroelektronikában” hagyományos panelbeszélgetése mellett idén első alkalommal rendezik meg az üveg lézeres megmunkálásáról szóló előadás-sorozatot is.
Irány a miniatűr világ!
Legyen szó akár mikrolyukak nyomtatott áramkörökben maradványanyag nélkül történő fúrásáról, egyre vékonyabb szelet vágásáról, anyageltávolításról, vagy a növekvő funkcionális integrációról, a fókuszált fény alkalmazása elengedhetetlen az elektronikai gyártó cégek számára. A mobiltelefon- és notebookgyártók a hely- és súlycsökkentés érdekében egyre inkább a műanyag alkatrészekbe integrálják az áramköröket, és az antennákat. A fémrétegek felvitele előtt a struktúra kialakításában kap szerepet a lézer, de használják a 3D chipek gyártásában is, ahol az üveget szintén lézeres leválasztással távolítják el; a rövidhullámú lézerimpulzusok óvatosan választják el a chipet a szubsztráttól.
A szigetelt kapujú bipoláris tranzisztor (IGBT-k) gyorsan növekvő piacán is elengedhetetlen a lézer alkalmazása (Fotó: Innovavent GmbH)
A lézeres címkézés bővülő piaca
A LASER World of PHOTONICS számos kiállítója aktív a termékek címkézése terén is. Lézerrendszereik akár 1000 karakter/mp sebességgel címkézik a fém-, műanyag-, festék-, fólia-, vagy kerámiafelületeket. Lézer hatására eltávolítható a fém felületi rétege, minta, vagy jelzés égethető az anyagba, vagy hőbevitel hatására a fém megváltoztathatja a színét. A habképzés szintén tűéles címkézést, vagy a műanyag és a kerámia színét megváltoztató úgynevezett karbonizációt eredményez.
A lézeres címkézés piaca komoly növekedési lehetőségeket rejt magában, mivel nem csak az elektronikai ipar tekint rá potenciális technológiaként. Az autógyártók a gombok, karok és kapcsolók jelölésére használják a lézert – olykor a nem látható elemek címkézésére is, mivel ez biztosítja az alkatrészek azonosíthatóságát és nyomon követhetőségét, védelmet nyújtva a termékhamisítások ellen.
Lézertechnológia akkumulátorokhoz és elektromotorokhoz
Az elektronika egyre inkább utat tör magának a járműgyártásban is, amire az elektromobilitás csak ráerősít. A transzformátorok, ellenőrző berendezések, akkumulátorok és elektromotorok felé elvárás, hogy a jármű teljes életciklusa során működőképesek maradjanak. Az ehhez szükséges precíz, reprodukálható minőségű gyártási technológiát csak a lézeres rendszerek tudják biztosítani. A villanymotorok állórészének, vagy az elektródák vágása és hegesztése során már most is használatban vannak. A teljesítményelektronika terén a félvezető ostyák gyártása nem nélkülözheti a lézeres rendszereket, de a digitális fényképezőgépek CMOS konvertereinek fejlődésében is kulcsszerepe volt a fókuszált fénynek.
