Oggigiorno, la microlavorazione laser ad alta precisione è utilizzata principalmente nell'elettronica di consumo, come gli smartphone, il cui schermo OLED è spesso tagliato mediante microlavorazione laser.
I chip svolgono un ruolo importante nei settori di fascia alta, come smartphone, computer, elettrodomestici, dispositivi GPS, ecc. E il dispositivo centrale che realizza il chip è generalmente dominato dai produttori stranieri.
Alcune applicazioni dei materiali semiconduttori
Stepper è un sistema di esposizione alla maschera. Utilizzando una sorgente laser per incidere la pellicola protettiva superficiale del wafer, verrà formato un circuito con funzione di memorizzazione dei dati. La maggior parte degli stepper adotta un laser ad eccimeri in grado di produrre un raggio laser UV profondo. ASML ha acquisito Cymer, il principale produttore di laser a eccimeri. Il nuovo stepper sarà un EUV stepper in grado di realizzare processi inferiori a 10 nm. Ma questa tecnica è ancora oggi dominata dalle aziende straniere.
Ma si prevede che la Cina stia gradualmente facendo progressi nella produzione di chip e che in seguito realizzi l'autoproduzione e la produzione di massa. Sono prevedibili anche stepper domestici e, per allora, la domanda di sorgenti laser ad alta precisione aumenterà.
Un'altra ampia applicazione dei materiali semiconduttori è l'industria delle celle fotovoltaiche, che rappresenta il mercato dell'energia pulita in più rapida crescita e con il miglior potenziale al mondo. Le celle solari possono essere suddivise in celle solari al silicio cristallino, batterie a film sottile e batterie composte III-V. Tra queste, la cella solare in silicio cristallino ha l'applicazione più ampia. A differenza della sorgente laser, la cella fotovoltaica è un dispositivo che trasmette la luce all'elettricità. La velocità di conversione fotoelettrica è lo standard per stabilire la qualità della cella fotovoltaica. In questo ambito, il materiale e la tecnica di lavorazione sono molto importanti.
Per il taglio dei wafer di silicio sono stati utilizzati utensili da taglio tradizionali, ma con scarsa precisione, bassa efficienza e bassa resa. Per questo motivo, molti paesi europei, la Corea del Sud e gli Stati Uniti hanno già da tempo introdotto la tecnica laser ad alta precisione. Nel nostro Paese la capacità produttiva di celle fotovoltaiche ha raggiunto metà di quella mondiale. Negli ultimi 4 anni, con la continua crescita del settore fotovoltaico, è stata gradualmente utilizzata la tecnica di lavorazione laser. Oggigiorno, la tecnica laser sta dando il suo contributo al settore fotovoltaico, consentendo il taglio dei wafer, la tracciatura dei wafer e la scanalatura delle batterie PERC.
La terza applicazione dei semiconduttori è il PCB, incluso l'FPCB. Il PCB, componente chiave e base di tutta l'elettronica, utilizza una grande quantità di materiali semiconduttori. Negli ultimi anni, con l'aumento continuo della precisione e dell'integrazione dei PCB, sono stati realizzati PCB sempre più piccoli. A quel punto, i dispositivi di elaborazione tradizionali e di elaborazione dei contatti saranno difficili da adattare, mentre la tecnica laser diventerà sempre più utilizzata.
La marcatura laser è la tecnica più semplice per la marcatura dei PCB. Al momento, per marcare la superficie dei materiali si ricorre spesso al laser UV. Tuttavia, la tecnica più comune sui PCB è la foratura laser. La foratura laser può raggiungere livelli micrometrici e realizzare fori molto piccoli che un coltello meccanico non potrebbe realizzare. Inoltre, anche il taglio di materiali in rame e la saldatura a fusione fissa su PCB possono adottare la tecnica laser.
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Considerando lo sviluppo del laser negli ultimi anni, si può affermare che il laser ha trovato ampie applicazioni nel taglio e nella saldatura dei metalli. Ma per la microlavorazione ad alta precisione la situazione è opposta. Uno dei motivi è che la lavorazione dei metalli è una sorta di lavorazione grossolana. Ma la microlavorazione laser ad alta precisione richiede un elevato livello di personalizzazione e presenta sfide quali la difficoltà di sviluppo di questa tecnica e un notevole dispendio di tempo. Oggigiorno, la microlavorazione laser ad alta precisione è utilizzata principalmente nell'elettronica di consumo, come gli smartphone, il cui schermo OLED è spesso tagliato mediante microlavorazione laser.
Nei prossimi 10 anni, i materiali semiconduttori diventeranno un settore prioritario. La lavorazione dei materiali semiconduttori potrebbe probabilmente diventare lo stimolo per il rapido sviluppo della microlavorazione laser. Nella microlavorazione laser si utilizzano principalmente laser a impulsi brevi o ultra-brevi, noti anche come laser ultraveloci. Pertanto, con la tendenza alla domesticazione dei materiali semiconduttori, aumenterà la domanda di lavorazioni laser ad alta precisione.
Tuttavia, un dispositivo laser ultraveloce ad alta precisione è piuttosto esigente e deve essere dotato di un dispositivo di controllo della temperatura altrettanto preciso.
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