Phát triển vật liệu bán dẫn giúp ngành gia công vi mô bằng laser phát triển

Một số ứng dụng của vật liệu bán dẫn

Stepper là một hệ thống tạo mặt nạ quang khắc. Bằng cách sử dụng nguồn laser để khắc lớp màng bảo vệ bề mặt của tấm wafer, mạch điện tử có chức năng lưu trữ dữ liệu sẽ được hình thành. Hầu hết các máy stepper đều sử dụng laser excimer có thể tạo ra chùm tia laser cực tím sâu. Nhà sản xuất laser excimer hàng đầu và lớn nhất là Cymer đã được ASML mua lại. Và máy stepper mới sẽ là máy stepper EUV có thể thực hiện quy trình dưới 10nm. Nhưng kỹ thuật này hiện vẫn đang bị chi phối bởi các công ty nước ngoài.

Tuy nhiên, người ta kỳ vọng rằng Trung Quốc sẽ dần đạt được những bước đột phá trong sản xuất chip và sau này sẽ hiện thực hóa việc tự sản xuất và sản xuất hàng loạt. Việc sản xuất máy khắc quang học trong nước cũng nằm trong tầm tay và đến lúc đó, nhu cầu về nguồn laser độ chính xác cao sẽ tăng lên.

Một ứng dụng rộng rãi khác của vật liệu bán dẫn là ngành công nghiệp pin mặt trời, thị trường năng lượng sạch phát triển nhanh nhất với tiềm năng tốt nhất trên thế giới. Pin mặt trời có thể được chia thành pin mặt trời silicon tinh thể, pin màng mỏng và pin hợp chất III-V. Trong số này, pin mặt trời silicon tinh thể có ứng dụng rộng rãi nhất. Trái ngược với nguồn laser, pin mặt trời là thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Tỷ lệ chuyển đổi quang điện là tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của pin mặt trời. Vật liệu và kỹ thuật chế tạo trong lĩnh vực này rất quan trọng.

Về việc cắt tấm silicon, trước đây người ta sử dụng các dụng cụ cắt truyền thống, nhưng độ chính xác thấp, hiệu suất thấp và năng suất thấp. Vì vậy, nhiều nước châu Âu, Hàn Quốc và Hoa Kỳ đã áp dụng kỹ thuật laser độ chính xác cao từ lâu. Đối với nước ta, năng lực sản xuất pin mặt trời đã đạt đến một nửa so với thế giới. Và trong 4 năm qua, khi ngành công nghiệp pin mặt trời tiếp tục phát triển, kỹ thuật gia công laser đã dần được sử dụng. Hiện nay, kỹ thuật laser đang đóng góp cho ngành công nghiệp pin mặt trời bằng cách thực hiện cắt tấm, khắc tấm, tạo rãnh cho pin PERC.

Ứng dụng thứ ba của chất bán dẫn là PCB, bao gồm cả FPCB. PCB, thành phần quan trọng và là nền tảng của tất cả các thiết bị điện tử, sử dụng một lượng lớn vật liệu bán dẫn. Trong vài năm gần đây, khi độ chính xác và tính tích hợp của PCB ngày càng cao, các PCB nhỏ hơn nữa sẽ xuất hiện. Khi đó, các thiết bị gia công và xử lý tiếp xúc truyền thống sẽ khó thích ứng, nhưng kỹ thuật laser sẽ được sử dụng ngày càng nhiều.

Khắc laser là kỹ thuật đơn giản nhất trên mạch in PCB. Hiện nay, người ta thường sử dụng laser UV để khắc trên bề mặt vật liệu. Tuy nhiên, khoan laser là kỹ thuật phổ biến nhất trên PCB. Khoan laser có thể đạt đến độ chính xác micromet và tạo ra những lỗ rất nhỏ mà dao cơ khí không thể làm được. Ngoài ra, việc cắt vật liệu đồng và hàn nối cố định trên PCB cũng có thể áp dụng kỹ thuật laser.

Khi công nghệ laser bước vào kỷ nguyên gia công siêu nhỏ, S&A Teyu đã quảng bá máy làm lạnh nước bằng khí siêu chính xác.

Nhìn lại sự phát triển của laser trong vài năm qua, laser có ứng dụng rộng rãi trong cắt và hàn kim loại. Nhưng đối với gia công vi mô chính xác cao, tình hình lại ngược lại. Một trong những lý do là gia công kim loại về cơ bản là gia công thô. Nhưng gia công vi mô bằng laser chính xác cao đòi hỏi mức độ tùy chỉnh cao và gặp phải những thách thức như khó khăn trong việc phát triển kỹ thuật này và tốn nhiều thời gian. Hiện nay, gia công vi mô bằng laser chính xác cao chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng như điện thoại thông minh, trong đó màn hình OLED thường được cắt bằng phương pháp gia công vi mô laser.

Trong 10 năm tới, vật liệu bán dẫn sẽ trở thành ngành công nghiệp ưu tiên. Gia công vật liệu bán dẫn có thể trở thành động lực thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của gia công vi mô bằng laser. Gia công vi mô bằng laser chủ yếu sử dụng laser xung ngắn hoặc xung cực ngắn, còn được gọi là laser siêu nhanh. Do đó, với xu hướng nội địa hóa vật liệu bán dẫn, nhu cầu về gia công laser độ chính xác cao sẽ tăng lên.

Tuy nhiên, thiết bị laser siêu nhanh có độ chính xác cao đòi hỏi khá nhiều kỹ thuật và cần được trang bị thiết bị điều khiển nhiệt độ có độ chính xác tương đương.

Để đáp ứng kỳ vọng của thị trường về thiết bị laser độ chính xác cao trong nước, S&A Teyu đã cho ra mắt dòng sản phẩm máy làm lạnh nước tuần hoàn cho laser CWUP với độ ổn định nhiệt độ đạt ±0,1℃ và được thiết kế đặc biệt để làm mát các loại laser siêu nhanh như laser femtosec, laser nanosec, laser picosec, v.v. Tìm hiểu thêm thông tin về máy làm lạnh nước cho laser dòng CWUP tại https://www.teyuchiller.com/portable-water-chiller-cwup-20-for-ultrafast-laser-and-uv-laser_ul5