激光刻蝕
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-10
激光刻蝕的實例教程
激光刻蝕數值仿真 ￥200
激光刻蝕是一種采用高能脈沖激光束在零件表面刻蝕出寬度為10~505μm、深度為5~1001μm的微細小槽，以改善材料表面潤滑特性的技術。本案例基于COMSOL軟件模擬了激光刻蝕的過程，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，如想詳細了解仿真過程，可下載模型源文件進行查看，歡迎進行交流！
(a) MOF電極激光刻蝕制備流程圖；
(b)基于刻蝕MOF電極的多色電致變色器件；
(c)基于MOF電極中智能二維碼器件；
(d)可隱藏智能二維碼器件應用于共享單車。
【小結】
研究團隊通過將兩種含有不同尺寸一維孔道(10 ? vs 33 ?)的MOF電極分別在Al3+、Li+、Na+和TBA+基電解液中進行測試，發現對于兩種電極，既不是離子半徑最小的Al3+離子也不是半徑最大的TBA+傳輸最為迅速。盡管Na+離子半徑要大于Li+離子和Al3+離子，卻有著最高的離子傳輸效率。研究團隊認為同時有兩個重要的因素影響著離子傳輸：離子與傳輸路徑間的空間位阻和離子與MOF框架上負電基團的靜電相互作用。正是由于MOFs獨特的結構導致其對不同離子脫嵌具有選擇性。基于該類具有離子傳輸選擇性的MOF材料，研究團隊制備了快速變色，且具有高光調制范圍與變色效率和良好的穩定性的鈉離子電致變色電極。在此基礎上，通過無模板的激光雕刻法刻蝕變色層和電極，成功制備了多彩電致變色顯示器件與應用于共享單車的可隱藏智能二維碼器件，證明了其在廉價電致變色和物聯網電子器件鄰域的發展潛力。
文獻連接：Ion-Transport Design for High-Performance Na+-Based Electrochromics (ACS Nano, 2018, DOI:10.1021/acsnano.8b00974)
展開 與獲得廣泛研究的多相復合策略不同，本研究報道了一種微量離子介導的塑化策略，制備獲得了一種可進行形狀工程設計的純絲素蛋白“紙”，其可在干態情況下進行打印、激光蝕刻、機械雕刻以及揉搓而不發生斷裂（圖1），展現出優良的自支撐、透明、透氣、易加工與可打印特性。
圖1 透明、可打印的高性能絲素蛋白“紙”
研究者制備的絲素“紙”材料具有優異的綜合性質（如圖2）。其透明性和低霧度性質與PET薄膜相近，力學性質（比強度、比剛度、拉伸模量以及斷裂韌性）均與皮膚相近，尤其是其斷裂韌性為14.4±4 kJ m-2，使其具有可形狀工程設計的能力，在表皮電子中展現巨大的應用潛力。
圖2 絲素“紙”的高透明性與力學性質
研究者利用激光刻蝕以及雕刻方法在絲素“紙”表面“自上而下”加工制備了電子器件（如圖3），包括電子標簽（RF-ID）、觸覺單元和觸覺傳感陣列，并驗證了其有效性。此外，由于絲素“紙”材料的高韌性特征，使其可以用于形狀工程設計和加工，利用這一性質，進一步制備了可與生物組織高共形貼附的生物網格以及基于剪紙結構的肌電測試電極（EMG）。
圖3 絲素“紙”在電子標簽、觸覺傳感陣列、生物網格以及剪紙EMG電極中的應用展示。
本文共同第一作者為之江實驗室高級研究專員劉海濤博士（之江實驗室-復旦大學聯合培養博士后）和浙江大學醫學院附屬第四醫院特聘研究員魏威博士，通訊作者為之江實驗室研究專家張磊教授和復旦大學高分子系魏大程教授。復旦大學劉云圻院士和浙江大學歐陽宏偉教授在實驗階段和論文撰寫過程中提出了寶貴的建議。
展開 一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片，線路圖的層數越多，也需要更精密的曝光控制過程。
一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片，線路圖的層數越多，也需要更精密的曝光控制過程。
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激光刻蝕的最新內容
（圖10：TSV 主要工藝流程示意圖）
資料來源：《高密度 2.5D TSV 轉接板關鍵技術研究》，國盛證券研究所
孔成型：孔成型的方式有激光打孔、干法刻蝕、??法刻蝕多種。隨著 TSV 的空徑減小、深寬比增加，基于深硅刻蝕（Deep Reactive Ion Etching，DRIE）的 Bosch工藝是目前應用最廣泛工藝。
SiC MOSFET供應商派恩杰是國內SiC領域上車的先行者之一，此前派恩杰的杰創始人黃興博士也曾談到，SiC材料與硅基不同，由于碳化硅有優異的性能可使激光刻蝕無限量縮小pitch，從而達到更好的HDFM效率。因而不需要如硅基芯片一樣挖溝槽來縮Pitch。未來幾年，平面型MOSFET技術依然是車用碳化硅MOSFET的主流。
除濕度、云量、風速等氣候因素，表面污染、積水等也會對輻射制冷性能產生顯著影響，針對該問題，已有研究利用飛秒激光刻蝕、模版法等方法對輻射材料表面進行改進使其具有自清潔功能。Liu Bingying 等模仿甲蟲、撒哈拉銀蟻和荷葉的結構和功能開發了一種分層自清潔多孔涂層。
激光刻蝕是一種采用高能脈沖激光束在零件表面刻蝕出寬度為10~505μm、深度為5~1001μm的微細小槽，以改善材料表面潤滑特性的技術。本案例基于COMSOL軟件模擬了激光刻蝕的過程，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，如想詳細了解仿真過程，可下載模型源文件進行查看，歡迎進行交流！
圖2 絲素“紙”的高透明性與力學性質
研究者利用激光刻蝕以及雕刻方法在絲素“紙”表面“自上而下”加工制備了電子器件（如圖3），包括電子標簽（RF-ID）、觸覺單元和觸覺傳感陣列，并驗證了其有效性。
微透鏡的深度主要取決于各向異性刻蝕過程中飛秒激光燒蝕改性的深度。在相同數值孔徑的物鏡聚焦的情況下，其燒蝕改性的深度主要取決于飛秒激光的能量。
該器件用活性炭涂覆的石墨紙經激光刻蝕而成，由三個指狀組合型MSCs平行連接(芯片的中心，圖2a藍色部分)和具有一定圈數的無線充電線圈(芯片的外部，圖2a桔色部分)組成。共享電極（圖2a中的紫色線）用于連接MSC和WCC。有趣的是，研究者發現共享電極不僅可以充當線圈的導線從磁場中收集能量，而且還可用作三個并聯的MSC的電極（圖2a中的藍線）。
一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片，線路圖的層數越多，也需要更精密的曝光控制過程。
一般的光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、激光刻蝕等工序。經過一次光刻的芯片可以繼續涂膠、曝光。越復雜的芯片，線路圖的層數越多，也需要更精密的曝光控制過程。
包括光化學沉積、立體光刻、激光雕刻刻蝕等。（轉載至：百度百科）
本模型采用激光熱源和動網格，來描述激光加熱表面，使其氣化后的形貌表現。采用9微米的光斑，在一個區域掃過兩遍，完成表面清洗的工作。
Q為激光功率；
Ua為表面吸收率；
R_in為入射光斑半徑；
X1為入射激光中心坐標，隨時間變化。
