光学加工技术
光学加工技术范文第1篇
关键词：脉冲激光技术；高分子材料；材料加工
近年来，脉冲激光技术已经得到了相对比较广泛的应用，并且该种精密的加工技术越来越受到社会与人们的关注，主要原因在于脉冲激光技术能够在加工高分子材料的过程中得到比较高的加工精度，并且能够进行材料表面的加工，使得材料的表面形成多孔结构与周期结构等。更加能够实现对块体材料、透明材料的内部加工与改性等。可以说，脉冲激光技术比较适用于其他加工技术无法实现的复杂形状元器件的加工以及高精度元器件的加工。脉冲激光技术在高分子材料加工的过程中所产生的瞬间功率比较大，几乎能够与任何材料产生相互的作用，本文对脉冲激光技术在高分子材料加工中的应用进行研究，希望能够促使高分子材料加工更加良好的依据脉冲激光技术获得发展。
1脉冲激光及其折射率改性
所谓脉冲主要便是指隔一段相同的是假案发出的电波、光波等机械形式。脉冲激光则主要是指脉冲工作方式的激光器发出的光脉冲，脉冲激光具有其独特的工作必要性，其能够进行信号的发送并且减少热量的产生。一般情况下，脉冲激光比较短，其时间几乎已经达到了“皮秒”的级别。脉冲激光器在工作中需要由激光泵浦源持续性的提供能量，由此方能够长期间产生并且输出脉冲激光。高分子材料加工领域目前对脉冲激光技术有所应用。就高分子材料而言，其材料的折射率与其密度之间呈现正比关系，并且包括末端基、添加剂与杂志等化学组成、分子趋向、链间结合力等均与热历史存在关系。在高分子材料加工应用脉冲激光技术时，与其他改性技术相比较而言，脉冲激光技术能够诱导高分子材料改性技术对其财力下性能产生最小的影响，并且脉冲激光技术能够在高分子材料的表面将原有的化学键打破，并且能够形成全新的化学键，以此改变高分子材料的特性。
2高分子材料加工对脉冲激光技术的应用
2.1激光烧烛产生表面多孔结构
激光烧烛产生表面多孔结构能够有效的促进高分子材料与生物组织交界面上的细胞黏附与增殖，使得生物医学领域的众多学者均对其予以了较高的关注。高分子材料表面的孔洞会在材料表面热化的情况下形成，并且应力在整个孔洞形成的过程中发挥着极为重要的作用。受应力波的影响，高分子材料的黏度会下降，而高分子材料本身又存在着因应力波作用而产生的孔洞长大的核，即自由体积孔洞，该自由体积孔洞的总体积会在温度上升的情况随着应力的下降而增加。就该方面高分子材料对脉冲激光技术的应用情况已经有部分学者展开了研究，并且认为在248nm的脉冲激光辐照下高分子材料胶原薄膜的链结构稳定性会发生一定改变，其能够将原有的氢键网络打破，并且经过红外吸收光谱、拉曼光谱、荧光分析等发现高分子材料胶原主链的部分会出现光热分解现象，在激光烧烛时会将光机械作为主要作用力，而后发生光化学转变。该种状态下生物的相容性会发生改善，即细胞黏着与细胞生长会发生改变。
2.2激光烧烛产生表面周期结构
高分子材料一般不会吸收长波长激光，其只有在激光强度十分高的情况下方能够有效的实现多光子的吸收。此时脉冲激光辐照在高分子材料表面时便会形成一定的表面周期结构，且存在波长效应，其中，长脉冲激光器只能够形成紫外波段激光器，而超短脉冲激光器则能够在紫外波段和红外波段均形成激光器。激光烧烛所产生的高分子材料表面周期结构一般可以向其纳入到波长量级，并且在对偏振态、激光波长与入射角度等参数进行改变的情况下，高分子材料表面结构亦能够发生相应的改变。经过对激光烧烛产生表面周期结构进行研究可以发现，其形成的机理主要包括两点：①入射脉冲激光束与高分子材料的表面散射光之间能够相互调制；②脉冲激光的强度调制能够转化成为高分子材料表面的改性结构。在激光烧烛产生表面周期结构的该两点形成机理相互联情况下，脉冲激光辐照将能够促使高分子材料产生表层的热化，继而在温度梯度的影响下导致高分子链不断扩散，最终形成表面周期结构。
2.3块体材料加工对脉冲激光技术的应用
高分子材料会对不同波长的光进行吸收，紫外脉冲激光加工需要对高分子材料的该点特性会产生依赖性。一般情况下，大部分的透明高分子材料均属于弱吸收体，其能够吸收的波段一般保持在193mm以下的真空紫外区。若入射的脉冲激光光子能量明显要大于高分子材料的化学键能时可以将原有的化学键直接打破，此时高分子材料将会被离解成为单体产生脉冲激光烧烛，但是并不会产生液相，属于典型的光化学过程，其所产生的热影响亦最小。对于块体材料加工对脉冲激光技术的应用方面，部分学者发现利用飞秒激光技术进行PCL片材的加工将能够在加工的过程中于加工边缘发现存在着热退火形成的晶球以及快速冷却形成的非晶组成热影响区域。与此同时，紫外波段光子能量若超过了高分子材料中大部分分子键能，则亦会产生光化学作用。
3结束语
综上所述，脉冲激光技术加工高分子材料具有十分复杂的机理，且不同的脉冲激光加工技术会对加工工艺、加工材料等提出不同的要求，因而高分子材料的脉冲激光烧烛在各界均有着比较大的争议性。比较典型的高分子材料在脉冲激光技术加工下的光热与光化学特点有：短波长激光的光子能量比较大，能够直接打破高分子材料的化学键，并且能够对高分子材料进行光化学降解。若将脉冲激光中脉冲的宽度缩短将能够有效地提高多光子吸收截面，此时的加工效率也将能够有效提高。鉴于此，脉冲激光能够成为我国现阶段以及未来工业高分子材料加工的首选技术，并且在不断地研究与探索下，脉冲激光技术将能够进一步的完善与应用，推动我国社会与经济水平全面提升，并且提高我国在国际方面的影响力。
参考文献
[1]田晗.激光技术在金属材料加工工艺中的应用[J].技术与市场，2016，（11）：103.
[2]直妍.激光技术在材料加工中的应用与发展趋势[J].热加工工艺，2014，（1）：22–23.
光学加工技术范文第2篇
激光加工――工业制造的“多面手”
在工业制造领域，激光加工技术备受青睐。激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性，对金属或非金属材料进行切割、焊接、打孔、表面处理以及微加工。计算机数控技术与激光加工系统的融合，更使得激光加工技术如虎添翼。
目前比较成熟的激光加工技术包括激光快速成型技术、激光焊接技术、激光打孔技术、激光切割技术、激光打标技术、激光热处理和表面处理技术等。激光加工技术在汽车、电子、电器、航空、冶金等工业领域应用广泛，极大地提高了产品质量和劳动生产率，并推动了这些工业领域的技术进步。
早期的激光加工大多局限于微型焊接或打孔。从20世纪70年代开始，随着大功率激光器的问世，激光加工技术获得了蓬勃发展。利用激光束进行工业加工，主要是利用了激光光能的热效应。从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处温度可达10000℃以上。在这样的温度下，任何材料都会在瞬间发生熔化或气化作用。这就是利用激光进行焊接、打孔和切割等加工的基本原理。
激光焊接适用于相同和不同金属材料间的焊接，尤其对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差大的金属焊接表现出很好的适应性。激光打孔具有精度高、通用性强、效率高、成本低等优点，已成为现代制造领域的关键技术之一。激光切割具有切口宽度窄、热影响区小、切口光洁度高、切割速度快等特点，并可切割成任意形状，因此具有很强的适应性。
激光快速成型技术是将激光加工技术与CAD/CAM（计算机辅助设计/制造技术的缩写）技术等相结合而形成的一项新技术，主要用于模具和模型行业。该技术可根据零件的CAD模型，用激光束将光敏聚合材料逐层进行固化，从而精确堆积成样件。因此，利用该技术不需要模具和刀具也能快速精确地制造出形状复杂的零件，这可使许多工业领域的新产品开发变得比较容易。
激光打标的应用领域也十分广泛。所谓激光打标是指利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使局部表层材料发生变化，从而留下永久性标记。激光打出的字符可大可小，这对产品的防伪具有特殊的意义。近年来发展起来的准分子激光打标，现在已广泛应用于微电子工业和生物工程。
激光表面处理是应用潜力很大的表面改性技术之一，特别适用于航空、航天、兵器、核工业、汽车制造业中需要改善耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的零件。激光表面处理的内容很多，主要包括激光退火技术、激光冲击硬化技术、激光强化电镀技术、激光上釉技术、激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术等，这些技术对改变材料的机械性能、耐热性和耐腐蚀性等都具有重要的作用。如激光退火可使多晶硅的电阻率降到普通加热退火的1/2～1/3， 还可大幅度提高集成电路的集成度。
光刻技术――智能制造业的“巅峰”
1958年，美国科学家基尔比成功地把电子器件集成在一块半导体材料上，从而制造出集成电路――20世纪最伟大的科技发明之一。现在，人类已能够把数十亿个器件装在一块芯片上，制成超大规模集成电路，使得电子设备体积小、重量轻、功耗低、可靠性好。在微芯片集成度飞速发展的背后，光刻技术起到了至关重要的作用，集成电路的断代史更是以光刻技术所能获得的线宽作为主要标志。
每一个微芯片的诞生，都需要经过光的“精雕细琢”。要把复杂的电路设计复制到硅片上，离不开光刻机的投影成像。光刻机就像是一台精密复杂的特殊照相机，是芯片制造中“定义图形”中最为重要的一种机器。光刻是利用光源发出的光来完成图形的复制和转移的。光源的波长越短，光刻的“刀锋”就越锋利，所得到的图形分辨率就越高。同时，光刻机还要求光源系统应具有足够的能量，因为能量越大，其曝光时间就越短。光刻机还要求曝光能量必须均匀地分布在曝光区。
光刻机是诸多现代技术高度集成的产物，在过去的20多年里经历了许多次革命，每一次的变革都加速了微芯片的不断缩小，从而推动着半导体技术遵从摩尔定律而前进。随着微芯片集成度的提高，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。
光学之眼――为工业产品做“体检”
对工业生产过程以及产品质量的检测是一个专业性很强的工作，需要借助各种有效的技术手段。就拿工业无损探伤来说吧，这可是光学技术大显身手的“舞台”。
工业管道内窥镜可完成对人眼无法直接观察到的场所以及高温、有毒、有害场所的检测，并把检测情况实时地传递和记录下来。管道内窥镜一般由控制器、升降台、摄像头、电缆、爬行器、照明等部分组成。
光学加工技术范文第3篇
关键词:背光模组;光学膜;关键件
中图分类号:TN141.9文献标识码:B
Development & Mass Production of Key Components of BLU for LCD
ZHANG Yi-min, WU Qing-fu
(Chengdu fscreen Sci-Tech Co., Ltd., Chengdu Sichuan 611741, China)
Abstract: The key components in LCD BLU(back light unit) ――LGP(light guide plate), Diffusion film, BEF(brightness enhancement film), could be seen as the large area micro structure optical components in term of technology, these components help to distribute the light more evenly and more efficiently through micro structure optical pattern and diffuser so as to delivery the brightness and uniform image. The design and manufacturing for these optical components involves several technologies and manufacturing capabilities including Optics, Polymer Materials, Precision Tooling Machine, Fabrication methods. Although there are no shortage of companies engaging in LCD BLU, none of them possess the know-how, these are not enough to foster local industry Industrial clusters and to improve regional and national development. Chengdu Fscreen Sci-Tech Co., Ltd. has been engaged in research and development of optical micro-structure components for 10 years, has established integrated, proprietary, fundamental technical system, all these are strong supportive to implementation of LCD BLU key components.
Keywords: backlight module; optical film; key components
引言
一般而论,TFT-LCD显示器由三个主要部件组成,即TFT-LCD(液晶)面板、背光模组、驱动电路。而背光模组主要是由光源(light source:包括冷阴极荧光管、发光二极管、反射膜(reflector)、导光板、扩散片(diffusion sheet,1~2片)、增亮膜(brightness enhancement film,1~2片)及外框等组件组装而成,其中光学膜片与导光板是主要的技术和成本所在。
而本文所指关键件是指导光板、扩散膜、增光膜(棱镜片)。
(1)导光板:主要功能在于引导光线的方向,以提高面板亮度及控制光线均匀度,是影响光效率的重要元件;通常是采用基础工艺生产的光学级PMMA板材印刷网点。相对增光膜来讲,工艺技术较简单,国内已有企业在生产;
(2)扩散膜:主要功能是提升光线向上亮度(brightness),并将导光板射出的光线柔散化,以提供均匀的面光源,通常做法是在PET基材上涂布光学粒子颗粒/玻璃微珠。国内能够生产小尺寸的扩散膜,随着电视机面板尺寸的增大,大尺寸扩散板(膜)却是国内空白;
(3)棱镜片:也叫增光膜,主要功能是凝聚光线、提高正面亮度,主要以聚脂(PETG.PC.PMMA)为原料,主要技术难点是花纹模辊的制造,国内还不能生产。
微型表面结构一般为棱形柱体或半圆柱体。导光板、扩散膜、镜片作为背光模组重要的组成件,其作用都是对光的引导与控制,可称为光管理元件,从技术的实质上就是微细结构光学元件。
通常微细结构光学领域包含了四个方面的技术:光学设计、光学材料、超精密模具和模具设备、精密成型工艺与设备,是典型的综合性高科技领域。世界上在微细结构光学器件制造领域的技术比较领先的属于美国、日本和韩国,我国台湾地区也能生产部分低端产品。
由于增光膜涉及到大型超精密模具加工的单点金刚石机床,因此国内暂不能生产。也正是由于我国这一基础工业的缺失,导致至今国内不能生产增光膜,特别是用于TFT-LCD彩色电视机的大尺寸增光膜片,在液晶显示产业风起云涌之时,增光膜的生产仍然是国内空白。
近年来,LCD液晶显示器已成为彩色电视机的主流显示方式,除广泛用于笔记本电脑、监视器以外,也已广泛应用于彩电领域,特别是大尺寸的彩色电视机。国外面板主要规格可以做到26~55in,更大尺寸彩电的面板和背光模组均给生产带来更大的困难。
2008年起全球的液晶显示器产量已超过40,000万台以上,每年以不低于20%的速度递增。2007年全球的液晶彩电仅有700多万台,至2009年仅中国的液晶彩电产量就已达2,000万台以上,使我国液晶平板电视产量增速远远超过国际水平。同时我国是世界上彩色电视生产量和消费量均为第一的国家,这一产业的迅速发展使我国正从一个电子信息大国向电子信息强国发展,特别是TFT-LCD产业已经得到国家发改委和工信部的支持,大力发展液晶产业的格局已经形成。
2009年底以来,在上广电、京东方、龙腾光电已在建的TFT-LCD五代线的基础上,又有江苏昆山的龙腾光电8.5代线、南京中电熊猫的6代线、CEC与夏普合资建设的8代线、京东方的8代线、LG在广州的8.5代线、三星在苏州的7.5代线以及TCL在惠州的8.5代线相继动工建设,这些总投资达2,000亿以上的高世代面板线的建设,促使2009年成为中国大尺寸TFT-LCD面板产业发展的突破年。这样庞大的投资是全球LCD产业中前所未有的,从而将使我国的制造能力获得极大的突破。上述6条公布于世的高世代面板生产线的产能可达全球产能的10%以上,规格包含32~55in,产量将达4,500万台以上,这些生产线建成以后必将改变全球的液晶产业格局。
中国电视机生产企业众多,CRT电视产能一度超过全球产能的50%,随着平板电视产业的发展,对大尺寸的液晶面板需求更加强烈。从国家的角度来看,进军液晶电视上游面板行业对我国电子信息产业的全面升级以及工业化、信息化都有巨大的推动作用,同时对拉动内需也相当有利。
我国受到基础工业薄弱的限制,目前还不能生产增光膜,在关键部件配套方面还只能依赖国外进口,从而使我国的国际竞争力微弱,因此亟需加快解决自主配套的问题才能完善液晶产业链,形成国内液晶产业的完整体系。
1增光膜、扩散膜在液晶显示器中的主要功能
1.1增光膜扩散膜的作用
由于液晶面板本身不发光,必须借助背光模组(backllight modiule)提供的光源及分布均匀的亮度才能使液晶显示器显示影像。因此增光膜、导光板、扩散膜等也称为背光模组关键件,其主要作用是为液晶面板提供均匀的面光源,使尽可能高的光能透过而不影响光的特性,因此在大尺寸液晶显示器中尤为重要。促进增光膜等关键件的国产化和产业化对促进我国平板电视产业的升级换代,增加我国液晶产业的国际竞争力发挥着重要的作用,同时也可以带动超精密机床、超精密模辊加工工艺技术、光学高分子材料、投影显示光学器件等方面的基础工业技术的提升。
背光模组关键件――导光板、扩散膜、增光膜(棱镜片)等,其技术实质是大型微细结构光学元件,也就是利用在透明膜片材上加工成型光学微细结构和光学扩散微粒的工艺技术,实现对光能的重新分布以达到一定的使用目的。国际上通称为增光膜、扩散膜、反射膜以及导光板。
背光模组实际上是由一层层光学膜片材料组成,通过它们实现对光的均匀分布,如图1所示。
从图2、图3中我们可以看到背光模组中扩散膜和增光膜的实质。
背光模组实际上是由一层层光学膜片所组成,通过CCFL或LED光源,经过模组中各种膜片材料对光的功能作用,实现对光能的重新分配,使我们的LCD显示器能够看到影像。
扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒(beads)实现光的扩散,而增光膜(棱镜片)是通过在透明光学材料上加工成型微细条纹(光栅)结构进行反射和折射,对光能进行重新分布。
1.2主要技术难点
增光膜、扩散膜是背光模组中最关键的功能件,由于表面均匀布满棱形尖锥型的微细结构,从而提高了光线透过率,增大了亮度和视角。TFT-LCD进入电视机市场后,更加强调亮度系数的提高,使增光膜的需求更迫切,技术要求更高。国际流行的增光膜类似CRT背投电视机的光栅柱面镜,齿型结构、节距、主要设计参数的不一样导致辊筒加工方式、成型工艺技术的不一样,因此只要改造辊筒的设计加工,完全可以批量生产增光膜。目前,国内没有专门用于辊筒加工的超精密单点金刚石机床、辊筒表面处理技术,不能达到增光膜工艺技术的要求,因此现阶段还必须依赖引进国外先进的精密模辊加工技术。而模辊加工设备及技术唯有美国穆尔纳米技术公司拥有,该公司已向韩国、台湾企业出售了该项设备与技术。
1.3背光模组光学部件量产需要解决的关键技术问题
(1)增光膜光学结构设计;
(2)背光模组光路设计;
(3)辊筒精密加工技术与设备;
(4)模具表面处理技术;
(5)扩散膜的光学扩散粒子配方设计;
(6)扩散板技术参数及挤出工艺技术的开发研究。
2形成液晶产业上下游产业链、建成完整体系
从技术实质来讲,背光模组是超大型的微细光学结构透镜组,由导光板、扩散片、棱镜片组成,其通过光学膜片发挥以下主要功能作用:
(1)引导光线的方向,提高面板灰度和控制亮度均匀性;
(2)尽可能高的光能透过特性,为液晶面板提供均匀的面光源;
(3)在一定波长范围内(可视光的范围)尽可能满足可见白光的特性要求。
虽然对于液晶电视机来讲,液晶面板非常重要,但由于它本身并不发光,完全依靠背光模组提供光源才能实现显示图像的功能,因此是液晶面板中不可缺少的关键件,即使在科学技术已经高度发达的今天,国际上也只有少数几个国家的少数几个公司能够设计生产。背光模组关键件的制造工艺技术包含几个方面的技术,即光学结构设计、高分子材料、超精密模具、模辊表面处理技术、精密成型工艺及设备,是一种典型的综合性高科技产品。
我们提出背光模组关键件产业化的根本目的是基于自主知识产权,围绕微细光学结构技术体系创新,实现背光模组的国产化和产业化,促进我国液晶电视产业的发展。关键部件的国产化,特别是大尺寸背光模组关键件的产业化,可以提高国产液晶电视的国际竞争力;满足市场需求,获取良好的经济效益和社会效益;实现国内自主配套形成产业链;提高国内超精密加工的基础工业水平,解决国内不能制造高精密花辊的技术难点。
液晶电视是我国平板电视工业产业结构调整的重要产品之一,围绕液晶电视整机与其它部件形成LCD电视产业链,无疑具有巨大的经济和社会意义,从而建成我国强大完整的平板显示工业体系,如图4所示;
(4)相关技术带动相关产业的发展可以支持大型超精密模具和模具材料的开发,LCOS、DLP投影屏幕的制造工艺技术体系,立体显示屏幕的制造工艺技术体系。
如完成了增光膜的生产工艺技术体系,可以覆盖以下基础工业体系:
(1)光学高分子材料的开发;
(2)背光模组光路设计(含增光膜结构设计);
(3)大型超精密单点金刚石机床的技术设备引进(国内还不能生产)及国产化;
(4)模辊表面材料的开发(Ni-P)合金以及表面处理工艺技术;
(5)辊筒的加工工艺技术;
(6)增光膜的成型加工工艺技术。
这些技术综合性强,技术起点高,建成后还可以解决我国在LCOS、DLP以及3D电视发展的需要,如图5、图6所示。
3主要工艺技术方法
背光模组关键件市场表现出两大特点:垄断性和集中性。国际上少数几个厂家如美国3M、日本KIMTO、韩国三星、LG以及中国台湾的企业垄断了关键件市场90%的份额。至今为止增光膜、反射膜等关键件完全依赖进口,对我国新上6条以上的高世代液晶面板产业的配套非常不利,造成这种态势的原因是我国的液晶产业起步晚、水平低,在关键技术上不具备实力,可以说还没有真正的参与到竞争中去。因此我国液晶背光模组光学膜产业的发展以及形成自主配套能力,势在必行。
背光模组主要由光源、导电板、扩散膜、反射膜、增光膜(棱镜片)模组框等组成,源于光路设计的需要,CCFL仍然是现阶段采用的主要光源,CCFL荧光灯发光功率高,其寿命可达2万小时。是现阶段TFT-LCD较理想的光源,但随着LED光源的出现,使LCD背光模组更有利于向更大更薄的方向发展,相信不久的将来,以LED作光源的背光模组必将成为LCD彩色电视机的主流产品。
光学加工技术范文第4篇
关键词：电子元器件 激光微细加工技术 设备应用
中图分类号：TN605 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-01
随着我国电子制造业的不断发展与完善，传统的制造加工工艺已经无法适应现代电子制造工艺的发展需求；与传统的加工技术相比较，采取激光细微加工技术，具有加工效率高、能量密度高、热影响较小、光束参数精确、非接触加工等优势，已经在电子工艺领域取得诸多进展，可更好地实现经济效益与社会效益。
1 研究背景及意义
通过对电子元器件的激光微细加工技术与设备应用进行一定程度上的运用，我们希望能够更为系统的了解这一技术，并将之与加工工艺有效结合，研制出激光加工设备，并有效的运用到工业生产中，以期提高生产效率，并对产品质量的稳定性与可靠性进行有效的保证，进而提高经济效益与社会效益。通过该文的研究，能够更为系统化的阐述激光微细加工技术，并将之投入到实际的生产中，不断完善，具有重要的现实意义。
2 电子元器件激光微细加工技术与设备应用现状
激光微细加工技术是多种技术的结合，主要包含了激光微细熔覆技术、激光微调技术、激光微连接技术以及激光标记技术。激光微细熔覆技术将固体或者半固体的功能材料作为相应的熔覆材料，采用连续或者脉冲激光对其进行辐射，从而促使熔覆材料内部、熔覆层与基材界面发生物理、化学作用，由此形成需要的机械零部件或者功能元器件；激光微调技术主要指的是对激光进行有效利用，并对电阻、电容、石英晶体、混合集成电路等主要参数进行有效微调的一种技术；激光标记技术则是有效利用高能量密度激光，然后在各种不同的物质表面产生光化学效应或表层物质蒸发，从而达到在物质表面留下永久标记目的的一种技术。
激光微细加工技术之所以能够在电子工艺中得到广泛的使用，并受到好评，主要归功于其独特的优越性，主要体现在如下几个方面：①激光微细加工技术所需要的条件不是十分苛刻，比较容易满足；②激光微细加工的对象十分广泛，涉及的领域包括金属、有机物、陶瓷等；③激光微细加工技术绿色环保，符合可持续发展要求；④智能化程度高，可控制性强；⑤激光微细加工是一种更精密的制造技术。在微细加工中对于微小元件、印刷电路板集成电路、微电子元件和微小生物传感器等的制作，激光微细加工是唯一的不可替代的技术。
3 电子元器件的激光微细加工技术与设备应用方法及建议
3.1 聚合物导体浆料的应用
聚合物导体浆料的选择十分重要，因为它会对导体能否发挥出良好的导电性能起到决定性的作用。一般情况下，聚合物导体浆料主要是由三个部分组成，分别是聚合物基体、导电材料以及添加剂。
①聚合物基体的选择：较常使用的聚合物基体主要有环氧树脂、有机硅、聚酰亚胺等。综合比较这几种聚合物基体，环氧树脂具有附着力强、连接性能好的特点，是一种较为理想的聚合物基体。它存在着诸多种类，出于周围温度以及粘度的考虑，同时为了对其连接能力进行有效的保证，最终选择缩水甘油酯型环氧树脂作为聚合物
基体。
②导电材料的选择：一般情况下，导电材料按照材质大致分为三种：碳、金属以及金属氧化物。我们对其进行一定程度的对比分析，碳材料导电性能是三类中最不稳定的一种，在实际应用中会带来较大的麻烦，不建议使用；而对于金属氧化物来说，由于其本身的物理特征与化学特征，导致其导电性能相对较差，也不推荐选择使用；因此，综合比较三类导电材料，金属材质的导电材料最为适宜，而在诸多金属材质的导电材料中，又属Cu和Ag存在较大优势，不仅化学特征稳定、导电性能好，而且在价格方面也较为合理。为了质量的保证，最终选择Ag作为导电材料。
③添加剂的选择：添加剂的类型多种多样，主要有以下几种：预聚体、固化剂、稀释剂、催化剂等。各种添加剂都存在优缺点，因此在使用中可以根据比例配合使用。
3.2 加工工艺的应用
在对加工工艺进行确定时，我们分别进行了引丝工艺试验与短路工艺试验。引丝工艺试验见表1，短路工艺试验见表2。
得出结论：电位器绕组引丝焊点可控制在3匝电阻丝（100 mm）以内；短路位置精确可控，偏差为±1 °，导电性能良好。
4 结语
通过该文的研究，实现了电子元器件的激光微加工，建立了相应的设备，并最终将其成功地应用到工业生产中，产生了显著的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 李文娟，田兴志.厚膜微调技术及发展趋势[J].光机电信息，2004（6）：
29-34.
光学加工技术范文第5篇
关键词：微电子；二元光学器件；制作工艺
随着二元光学技术的发展，二元光学器件已经广泛用于光学传感、光通信、光计算、数据存储等诸多领域。这类器件主要用于像差校正和消色差，通常的方法是在球面折射镜的一个面上刻蚀衍射图案，实现折射和衍射混合消像差和较宽波段上的消色差。此外，二元光学器件能产生任意波面以实现许多特殊功能，从而具有重要的应用价值。
1.二元光学器件及其发展概述
二元光学是基于光波衍射理论发展起来的一个新兴光学分支，是光学与微电子技术相互渗透、交叉而形成的前沿学科。基于计算机辅助设计和微米级加工技术制成的平面浮雕型二元光学器件具有重量轻、易复制、造价低等特点，并能实现传统光学难以完成的微小、阵列、集成及任意波面变换等新功能，从而使光学工程与技术在诸如空间技术、激光加工、计算技术与信息处理、光纤通信及生物医学等现代国防科技与工业的众多领域中显示出前所未有的重要作用及广阔的应用前景。
随着近代光学和光电子技术的迅速发展，光电子仪器及其元件都发生了深刻而巨大的变化。光学零件已经不仅仅是折射透镜、棱镜和反射镜。诸如微透镜阵列、全息透镜、衍射光学元件和梯度折射率透镜等新型光学元件也越来越多地应用在各种光电子仪器中，使光电子仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化。微光学元件是制造小型光电子系统的关键元件，它具有体积小、质量轻、造价低等优点，并且能够实现普通光学元件难以实现的微小、阵列、集成、成像和波面转换等新功能。
2.二元光学器件的应用现状
随着二元光学技术的发展，二元光学元件已广泛用于光学传感、光通信、光计算、数据存储、激光医学、娱乐消费以及其他特殊的系统中。也许可以说，它的发展已经经历了三代。第一代，人们采用二元光学技术来改进传统的折射光学元件，以提高它们的常规性能，并实现普通光学元件无法实现的特殊功能。这类元件主 要用于相差校正和消色差。通常是在球面折射透镜的一个面上刻蚀衍射图案，实现折/衍复合消像差和较宽波段上的消色差。此外，二元光学元件能产生任意波面以实现许多特殊功能，而具有重要的应用价值。如材料加工和表面热处理中的光束整形元件、光学并行处理系统中的光互连元件以及辐射聚焦器等。
目前，二元光学瞄准了多层或三维集成微光学，在成像和复杂的光互连中进行光束变换和控制。多层微光学能够将光的变换、探测和处理集成在一体，构成一种多功能的集成化光电处理器，这一进展将使一种能按不同光强进行适应性调整、探测出目标的运动并自动确定目标在背景中的位置的图像传感器成为可能。这是一种焦平面预处理技术，它以二元光学元件提供灵活反馈和非线性预处理能力。探测器硅基片上的微透镜阵列将入射信号光聚焦到阵列探测器的激活区，该基片的集成电路则利用会聚光激发砷化镓铟二极管发光，其发射光波第二层平面石英基底两面的衍射元件引导到第三层面硅基底的阵列探测器上，最终得到处理后的信号。这种多层焦平面预处理器的每一层之间则利用微光学阵列实现互连耦合，它为传感器的微型化、集成化和智能化开辟了新的途径。发展趋势二元光学是建立在衍射理论、计算机辅助设计和微细加工技术基础上的光学领域的前沿科学之一，超精细结构衍射元件的设计与加工是发展二元光学的关键技术。二元光学的发展不仅使光学系统的设计和加工工艺发生深刻的变革，而且其总体发展趋势是未来微光学、微电子学和微机械的集成技术和高性能的集成系统
3.二元光学器件的制作工艺
3.1二元光学器件的制作原理
二元光学元件的设计问题十分类似于光学变换系统中的相位恢复问题：已知成像系统中入射场和输出平面上光场分布，如何计算输入平面上相位调制元件的相 位分布，使得它正确地调制入射波场，高精度地给出预期输出图样，实现所需功能。近几年来，随着制作工艺水平的发展和衍射元件应用领域的扩展，二元光学元件 特征尺寸进一步缩小，其设计理论已逐渐从标量衍射理论向矢量衍射理论发展。通常情况下，当二元光学元件的衍射特征尺寸大于光波波长时，可以采用标量衍射理 论进行设计。计算全息就是利用光的标量衍射理论和傅里叶光学进行分析的，关于二元光学元件衍射效率与相位阶数之间的数学表达式也是标量衍射理论的结果。在 此范围内，可将二元光学元件的设计看作是一个逆衍射问题，即由给定的入射光场和所要求的出射光场求衍射屏的透过率函数。
二元光学元件的特征 尺寸为波长量级或亚波长量级，刻蚀深度也较大（达到几个波长量级），标量衍射理论中的假设和近似便不再成立，此时，光波的偏振性质和不同偏振光之间的相互 作用对光的衍射结果起着重大作用，必须发展严格的矢量衍射理论及其设计方法。矢量衍射理论基于电磁场理论，须在适当的边界条件上严格地求解麦克斯韦方程 组，已经发展几种有关的设计理论，如积分法、微分法、模态法和耦合波法。前两种方法虽然可以得到精确的结果，但是很难理解和实现，并需要复杂的数值计算； 比较起来，模态法和耦合波法的数学过程相对简单些，实现也较容易
3.2二元光学器件的制作工艺
二元光学元件的基本制作工艺是超大规模集成电路中的微电子加工技术。但是，微电子加工属薄膜图形加工，主要需控制的是二维的薄膜图形；而二元光学元件则是一种表面三维浮雕结构，需要同时控制平面图形的精细尺寸和纵向深度，其加工难度更大。近几年来，在VLSI加工技术、电子、离子刻蚀技术发展的推动 下，二元光学制作工艺方面取得的进展集中表现在：从二值化相位元件向多阶相位元件、甚至连续分布相位元件发展；从掩模套刻技术向无掩模直写技术发展。最早的二元光学制作工艺是用图形发生器和VLSI技术制作二阶相位型衍射光学元件。
随着高分辨率掩模版制作技术的发展，掩模套刻、多次沉积薄膜的对中精度的提高，可以制作多阶相位二元光学元件，大大提高了衍射效率。但是离散化的相位以及掩模的对准误差，仍影响二元光学元件的制作精度和衍射效率的提高。由直写技术的应用，省去掩模制作工序，直接利用激光和电子束在基底材料上写入所需的二维或三维浮雕图案。利用这种直写技术，通过控制电子束在不同位置处的曝光量，或调制激光束强度，可以刻蚀多阶相位乃至连续分布的表面浮雕结构。无掩模直写技术较适于制作单件的二元或多阶相位元件，或简单的连续轮廓，而利用激光掩模和套刻制作更适合于复杂轮廓和成批生产。在掩模图案的刻蚀技术中，主要采用高分辨率的反应离子刻蚀、薄膜沉积技术。其中离子束刻蚀的分辨率高达0.1μm，且图案边缘陡直准确，是一种较为理想的加工手段。
结束语：
随着二元光学技术的发展，二元光学器件已经广泛用于光学传感、光通信、光计算、数据存储等诸多领域。这种技术的应用使得很多领域得到了快速的发展，为社会的进步做出了很大贡献。总之，我国的发展要依靠科技的进步，所以国家还要进一步的发展科技，最终实现我国社会主义现代化建设的伟大宏愿。
参考文献：
[1] 雷刚.数字光刻制作微光学器件的评价研究[D].南昌：南昌航空大学，2011
