Atualmente, a microusinagem a laser de alta precisão é utilizada principalmente em eletrônicos de consumo, como smartphones, cujas telas OLED são frequentemente cortadas por meio desse processo.
Os chips desempenham um papel importante em setores de alta tecnologia, como smartphones, computadores, eletrodomésticos, dispositivos GPS, etc. E o componente principal que fabrica os chips é geralmente dominado por fabricantes estrangeiros.
Algumas aplicações de materiais semicondutores
O stepper é um sistema de exposição de máscara. Utilizando uma fonte de laser para gravar a película protetora da superfície do wafer, um circuito com função de armazenamento de dados é formado. A maioria dos steppers utiliza laser de excímero, capaz de produzir um feixe de laser ultravioleta profundo. A Cymer, principal fabricante de lasers de excímero, foi adquirida pela ASML. O novo stepper seria o EUV, capaz de realizar processos abaixo de 10 nm. No entanto, essa tecnologia ainda é dominada por empresas estrangeiras.
Mas espera-se que a China esteja gradualmente a fazer progressos significativos na fabricação de chips e, posteriormente, a concretizar a produção própria e em massa. A produção nacional de steppers também é previsível e, nesse momento, a procura por fontes de laser de alta precisão aumentará.
Outra ampla aplicação de materiais semicondutores é a indústria de células fotovoltaicas, o mercado de energia limpa de crescimento mais rápido e com maior potencial no mundo. As células solares podem ser divididas em células solares de silício cristalino, baterias de filme fino e baterias de compostos III-V. Dentre elas, a célula solar de silício cristalino possui a aplicação mais ampla. Ao contrário de uma fonte de laser, a célula fotovoltaica é um dispositivo que converte luz em eletricidade. A taxa de conversão fotoelétrica é o padrão para avaliar a eficiência da célula fotovoltaica. Os materiais e as técnicas de processamento nessa área são cruciais.
Em termos de corte de wafers de silício, utilizavam-se ferramentas de corte tradicionais, porém com baixa precisão, eficiência e rendimento. Portanto, muitos países europeus, a Coreia do Sul e os Estados Unidos já haviam introduzido a técnica de laser de alta precisão há muito tempo. No Brasil, nossa capacidade de produção de células fotovoltaicas já atingiu metade da capacidade mundial. E nos últimos quatro anos, com o crescimento contínuo da indústria fotovoltaica, a técnica de processamento a laser tem sido gradualmente adotada. Atualmente, a técnica a laser contribui para a indústria fotovoltaica realizando o corte, a marcação e o sulcamento de wafers em baterias PERC.
A terceira aplicação de semicondutores é a placa de circuito impresso (PCB), incluindo a placa de circuito impresso de fase fina (FPCB). A PCB, componente chave e base de toda a eletrônica, utiliza uma grande quantidade de materiais semicondutores. Nos últimos anos, com o aumento da precisão e da integração das PCBs, placas cada vez menores têm surgido. Nesse cenário, os processos tradicionais de fabricação e os dispositivos de contato terão dificuldade em se adaptar, mas a tecnologia a laser se tornará cada vez mais utilizada.
A marcação a laser é a técnica mais simples em placas de circuito impresso (PCBs). Atualmente, o laser UV é frequentemente utilizado para marcar a superfície dos materiais. A perfuração a laser, no entanto, é a técnica mais comum em PCBs. A perfuração a laser pode atingir o nível micrométrico e realizar furos minúsculos que uma faca mecânica não conseguiria. Além disso, o corte de cobre e a soldagem por fusão em PCBs também podem ser feitos com a técnica a laser.
Com a entrada do laser na era da microusinagem, a S&A Teyu promoveu um chiller de água refrigerado a ar de ultraprecisão.
Analisando o desenvolvimento do laser nos últimos anos, percebe-se que ele possui ampla aplicação no corte e soldagem de metais. No entanto, para a microusinagem de alta precisão, a situação é oposta. Um dos motivos é que o processamento de metais é, em certa medida, uma usinagem grosseira. Já a microusinagem a laser de alta precisão exige um alto grau de personalização e enfrenta desafios como a dificuldade de desenvolvimento dessa técnica e o grande tempo necessário para sua fabricação. Atualmente, a microusinagem a laser de alta precisão está principalmente presente na indústria de eletrônicos de consumo, como smartphones, cujas telas OLED são frequentemente cortadas por meio desse processo.
Nos próximos 10 anos, os materiais semicondutores se tornarão uma indústria prioritária. O processamento de materiais semicondutores provavelmente impulsionará o rápido desenvolvimento da microusinagem a laser. A microusinagem a laser utiliza principalmente lasers de pulsos curtos ou ultracurtos, também conhecidos como lasers ultrarrápidos. Portanto, com a tendência de nacionalização da produção de materiais semicondutores, a demanda por processamento a laser de alta precisão aumentará.
No entanto, dispositivos a laser ultrarrápidos de alta precisão são bastante exigentes e precisam ser equipados com dispositivos de controle de temperatura igualmente precisos.
Para atender às expectativas do mercado nacional de dispositivos a laser de alta precisão, a S&A Teyu lançou a série CWUP de chillers de água recirculantes para lasers, cuja estabilidade de temperatura atinge ±0,1℃ e que foi projetada especificamente para o resfriamento de lasers ultrarrápidos, como lasers de femtosegundo, nanossegundo e picossegundo. Saiba mais sobre a série CWUP de chillers de água para lasers em https://www.teyuchiller.com/portable-water-chiller-cwup-20-for-ultrafast-laser-and-uv-laser_ul5
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