단펄스, 고체 상태 ＵＶ 레이저를 이용한 마이크로 기계 가공 document_id A220623108996

Q-스위칭된 고체 상태 레이저는 잘 알려져 있으며, 많은 레이저 마이크로 기계 가공 응용에 대하여 성공적으로 예시해오고 있다. 그러나, 이 레이저의 파장(근 적외선으로부터 강한 자외선까지의 범위), 펄스폭, 펄스 에너지, 및 펄스 반복율을 포함하여, Q-스위칭된 레이저를 위한 마이크로 기계 가공 파라메터는 여전히 세척(cleanness), 측벽 테이퍼, 구형, 및 반복능력과 같은 처리량 및 가공 품질에 대하여 층으로된 유기, 무기, 및 금속성 마이크로일렉트로닉 물질 구성 중 어떤 종류에는 완전하지 않다. 인쇄 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board) 산업에서 주로 사용되는 이러한 종류의 물질은 전도성 금속층, 일반적으로 구리층 사이에 샌드위치된 하나 이상의 유기 폴리머 수지로 채워진 유리 섬유(glass cloth)를 포함한다. 이 물질 구성은 "FR4" 또는 "BT"로 알려져 있다. 고성능 집적 회로를 위한 팩키징 물질로서 흔히 사용되는 다른 종류는 불화성, "그린" 세라믹 물질을 포함한다. 이들 세라믹 기판은 산화 알루미늄(Al2O3) 또는 질화 알루미늄(AlN)과 같은 공통 세라믹 분말의 고압 압축에 의해 형성된다. 마이크론 또는 마이크론 이하 크기의 입자는 가령 비아 드릴링과 같은 가공 동작에 충분한 기계적 무결성을 제공하는 유기성 "바인더"와 함께 유지된다. 이후, 그린 물질은 고온에서 연소되어, 이는 이 바인더를 날려버리고 마이크로 입자를 대단히 강하고, 내구적인, 고온 기판으로 함께 융합 또는 소결한다(sintering). Owen 등의 미국특허번호 제5,593,606호 및 제5,841,099호는 FR4를 포함하여, 다중층 디바이스에서 적어도 2개 타입의 층을 통하여 쓰루홀(through-hole) 또는 블라인드 비아(blind via)를 형성하기 위해 유리한 파라메터 내에서 레이저 출력 펄스를 생성하기 위해 Q-스위칭된 UV 레이저 시스템을 사용하기 위한 기술 및 이점을 기술한다. 이들 특허는 이들 디바이스, 이들을 가공하기 위한 파라메터 및 레이저를 논의한다. 이들 파라메터는 일반적으로 100 나노초(ns) 보다 짧은 시간적 펄스폭, 100 마이크론(㎛) 미만의 스폿 직경을 갖는 스폿 에리어, 및 200 헤르쯔(Hz)보다 큰 반복 속도로 스폿 에리어에 걸려 100 밀리와트(mW) 보다 큰 평균 세기 또는 방사도를 갖는 논엑시머(nonexcimer) 출력 펄스를 포함한다. Dunsky 등의 미국특허번호 제6,784,399호는 스파이크 및 테일(tail)이 벌크 비아 물질의 이종의 증발 온도 또는 녹는점을 다루도록 제어될 수 있는 레이저 펄스의 버스트(burst of laser pulse)를 생성하기 위해 Q-스위칭된 이산화탄소 레이저 사용을 공개한다. Mourou 등의 미국특허번호 제5,656,186호는 일반적으로 10 피코초(ps) 보다 더 짧은 고반복 속도 초고속 레이저 펄스에 의한 수개 파장에서의 레이저 유도 브레이크다운 및 애블레이션(ablation)의 일반적 방법을 공개하고, 회절 제한된 스폿 사이즈 보다 작은 기계 가공된 특징의 생성을 예시한다. Rieger 등의 미국특허번호 제5,742,634호는 다이오드 펌핑을 이용하여 동시 Q-스위칭되고 모드-락된(mode-locked) 네오디뮴 레이저 디바이스를 공개한다. 이 레이저는 일련의 펄스를 방출하는데, 각각의 펄스는 100ns 시간 지속기간 하에서, 60 - 300ps 시간 지속기간을 갖는다. Sun 등의 미국특허번호 제6,574,250호는 적어도 2개 레이저 펄스를 이용하여 동작중에 링크를 처리하는 방법을 최초로 개시한다. 일실시예는 25 피코초(ps) 보다 더 짧은 펄스폭을 가지는 펄스를 사용한다. Kafka 등의 미국특허번호 제6,734,387호는 폴리머막 내에 선을 넣거나 또는 새기기 위해 모드-락된(mode-locked) 의사 연속파(cw) 레이저 시스템으로부터 출력된 UV 피코초 레이저의 사용을 공개한다.