激光微加工的进展

介绍了用于微加工的激光器种类和特点，并阐述了国外激光微加工的研制情况及其发展前景。     

高聚物生物芯片材料激光加工性能分析

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以获得比较理想的高聚物基生物芯片。根据对制作生物芯片材料的性能要求,比较了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)对不同波长激光的光波透过率,测量了高聚物材料经准分子激光加工后的微结构,并得出准分子激光对不同材料的刻蚀速率与入射激光能量密度之间的关系。结果表明,PMMA和PC都能够完全吸收KrF准分子激光能量,可以用准分子激光在表面进行微加工制作生物芯片;用PMMA制作出的生物芯片,在使用时对检测结果的质量影响比PC小;对于相同的入射激光能量密度,准分子激光对PMMA的刻蚀率比PC高;由于与准分子激光之间的反应机理不同,PMMA更容易被加工,但是加工后的微结构质量较PC差。     

准分子激光加工PMMA生物芯片片基的实验研究

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以得到比较理想的高聚物基生物芯片。采用248nm的KrF准分子激光器对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)进行微细加工,探讨了准分子激光与PMMA相互作用的机理。进行了表面微通道制作和打孔实验,研究激光加工的工艺参数及加工质量的变化规律。结果表明,准分子激光蚀刻完全适合生物芯片的制作,而且加工过程简单,是一种行之有效的制作方法。     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

微加工应用激光设计的革新

加州新波研究公司制造的小型闪光灯泵Nd：YAG激光器增进了对半导体损伤的分析和液晶显示器的修复。1996年初推出QukLaze装置也是电阻修饰和熔丝熔断的有效工具，可以用于陶瓷上金制多芯片组件之类的金属汇流排的切割。为了执行连贯器件上的重复性任务，精密激光微加工需有能以复杂图样方式移动的工作表面和一种观察加工区域的手段。为满足这种要求，QuikLaze装置设计成可以装配马达移动台结构，从而可使元件在光束下面作两维移动。光束可用任选的FS60系列显示镜或A-变焦镜聚焦。闪光灯泵激光器在三个波长上工作：即1064、532和355nm。…     

激光技术与应用

激光焊接微塑料元件；电子元件生产中的激光再加工；用激光加工使微流体元件快速成型；激光精细加工光学生物芯片；采用准分子激光器制作光电印刷线路板中的微反射镜。     

PMMA基PCR微流控生物芯片准分子激光加工

采用准分子激光在PMMA基片上刻蚀加工出PCR微流控生物芯片,分析了准分子激光能量密度和工作台移动速度对微通道加工质量(深度及粗糙度)的影响,加工过程中选择较低的激光能量密度和较高的工作台移动速度,都有利于获得底面更加光滑的微通道。通过热键合的方法制备出完整的密闭式PCR微流控生物芯片。     

PMMA基PCR生物芯片及其准分子激光制备技术的几个关键问题

分析了微流控聚合梅链式反应(PCR)芯片循环的几何结构，对常规非闭环的穿透形式，确定了可行的温区排列结构;对于闭环式的空间分布形式，分析了几种结构的热效率。研究了准分子激光对聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)基片的刻蚀机制，获得了刻蚀曲线。对于PCR 芯片微流通道的加工，着重考虑了通道成形和表面粗糙度问题。其中，采用掩模形状控制法解决通道形状问题;采用激光抛光、近阈值能量、去应力退火等技术提高刻蚀通道的表面质量。在对PMMA基PCR芯片的键合问题研究中，采用了胶粘键合和热压键合两种方案，优选出热压键合的方案，制作了热压键合装置，获得了最佳键合参数，满足键合强度和通道成形要求。针对微流体连续流动的控制问题，研制了一台基于精密气泵结合气动控制的注射进样系统。利用制作的PCR 芯片和进样系统，成功地对170bp的DNA模板进行了扩增。     

玻璃材料微通道的三倍频激光微加工研究

本文提出了一种新的制备生物芯片微通道的方法,从玻璃材料的特点与激光精密加工的优点出发,用三倍频ND：YAG激光器(λ=355nm)在玻璃基体上加工生物芯片微通道。文章对这种方法进行了初步探索,先用三倍频紫外激光对玻璃直接刻蚀,再用显微镜、三维形貌仪观察与测量所形成的微通道的质量。实验得出了激光脉冲重复频率与振镜扫描速度对微通道刻蚀的影响关系,以及要防止玻璃碎裂,所需要的激光能量密度。     

激光加工过程中激光诱导等离子体的光学研究

利用Q-开关Nd：YAG激光器产生的1．06μm、140ns的脉冲激光聚焦在空气中的石英靶上,采集激光诱导的石英等离子体发射光谱,在室温大气压下利用高速摄影机对激光加工过程中伴随产生的等离子体的动态过程进行监测研究;在局部热力学平衡条件（LET）近似下,估算了等离子体电子平均温度随时间的变化规律;提出室温下等离子体加工石英微通道过程中等离子体性质发生变化的特征时间为1000μs和400μs;影响等离子体加工质量的关键因素可能包括通道内部气压值。     

飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿

飞秒激光微加工技术具有加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维微结构加工等优点,这些特性是传统的激光加工技术所无法取代的。首先回顾了激光微加工和超短脉冲激光技术的发展历史,然后介绍超短脉冲激光与金属和介质材料相互作用的机制,接着阐述了飞秒激光直写、干涉和投影制备等各种加工方法的原理,重点讨论飞秒激光在三维光子器件集成、微流体芯片制备及其在生化传感方面的应用等,最后展望了飞秒激光微加工领域所面临的机遇和挑战,指出了未来的研究方向。     

激光在微细加工中的应用

随着电子部件的高度集成,激光在微细加工中的应用日趋广泛.计算机、手机、便携式终端机、数码相机等数字化设备为实现更高的性能和功能,必须在有限的空间内安装集成度更高的电子部件,因此激光技术已成为封装这些电子部件的必备工具.这种用于叠层衬底钻孔、半导体微细加工以及直接绘制印刷电路板的激光微细加工方法是传统机械加工方式无法比拟的.上述应用实例已得到市场认可.本文主要介绍相干公司近年来研制的激光振荡器及其应用实例.     

生物芯片的激光共聚焦扫描检测

介绍了基于荧光标记的生物芯片扫描检测方法,主要分为两大类,以光电倍增管(PMT)为荧光探测器的共聚焦扫描检测方法和以CCD为荧光探测器的全视场扫描检测方法.重点介绍一种采用双波长(532 m及635 m)激光器作为激发光源,以激光共聚焦原理所设计的生物芯片荧光信息检测技术,由一个光电倍增管分时实现cy3与cy5两种荧光信号的检测.生物芯片的横向扫描由远心f-θ扫描物镜与振镜实现,纵向扫描由步进电机驱动精密导轨实现.实验结果表明,检测技术的分辨率可达到5μm,信噪比高达103,检测灵敏度最高为1 fluor/μm2,并且扫描速度快,cy3与cy5之间无串扰.     

纳秒激光微加工系统的实现

介绍了自行设计的纳秒激光微加工系统的组成和结构,各个部分的功能作用和工作原理,以及基于DSP和FPGA的硬件电路设计.分析了脉冲重复率、激光能量以及二维运动平台速度等参数对加工效果的影响,优化改善了脉冲式激光与二维平台运动的配合.整个系统结构简单,控制方便,稳定可靠,实现了高效率高精度的微加工.     

光学和光电子系统用的微机械加工技术

回顾了微机械加工技术的最新进展, 介绍了自由空间微型光学试验平台和光预对准的概念以及微机械加工的光学器件实例。     

激光微机械加工技术能够保证奥运会火炬燃烧

每一届奥林匹克运动会开幕之前都要举行盛大的手持火炬传递仪式.2004年的雅典奥运会的火炬传递仪式在奥林匹克运动的发源地希腊的雅典出发,手持火炬借助一面抛物柱面反射镜采集太阳光来点燃.数以千计的人通过接力形式将点燃的火炬传递到奥运会主会场.多年来,火炬点燃和传递的形式都没有改变,但火炬燃烧技术却已经发生了变化.     

准分子激光微加工用Schwarzchild物镜设计

设计了一种用于248nmKrF准分子激光投影刻蚀加工的反射式物镜。它不仅因无色差具有与可见光同轴观察对准的特性,还满足了激光微加工对物镜大倍率大工作距离的要求。     

基于神经网络的157 nm激光微加工

157nm激光被视为光刻和微加工的有力工具之一,其加工的表面质量强烈依赖于激光参数.针对157nm微加工的特点.提出建立人工神经网络优化工艺参数的方法.分析与实验结果表明,利用优化的工艺参数进行激光微加工,其刻蚀质量得到明显提高.     

微加工准分子激光光束质量评价体系探讨

对在准分子激光微加工配套系统研制开发及微结构加工工艺研究的实际工作中碰到的准分子激光光束质量指标进行了详细分析,采用一整套光束诊断技术对LambdaPhysikLPX305iF型激光器进行测试评价。