Einführung des Coherent AVIA LX 355-30

Coherent präsentiert einen neuen Hochleistungs-UV-Laser, der die Kosten pro Bauteil bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie z.B. beim Trennen und Bohren von Leiterplatten oder beim Schneiden von System-in-Package (SiP) senkt.

 

11. October 2021 von Coherent

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Der neueste gütegeschaltete UV-Laser AVIA LX 355-30 von Coherent bietet eine unübertroffene Kombination aus hoher Ausgangsleistung, Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer. Er sorgt somit für eine höhere Produktivität bei hochpräzisen Schneid-, Bohr- und Mikrostrukturieraufgaben, insbesondere in der Mikroelektronikproduktion. Der AVIA LX bietet eine Ausgangsleistung von 30 W bei 355 nm (Pulsenergie bis zu 500 μJ) und eine beispiellose Lebensdauer von 20.000 Stunden bei kontinuierlicher Frequenzverdreifachung des Kristalls - ohne Spot-Shifting. Dies führt zu einer höheren Produktverfügbarkeit und weniger Wartungsausfallzeiten.

Warum Anwendungen in der Mikroelektronik von UV-Lasern profitieren

UV-Laser eignen sich für eine Vielzahl industrieller Aufgaben, insbesondere in der
Mikroelektronik und der Displayfertigung. Das liegt daran, dass UV-Licht die einzigartigeEigenschaft besitzt, Mikrobearbeitung und andere Strukturierungsaufgaben mit höchster Präzision und geringerer Wärmebeeinflussung zu ermöglichen.

Dafür gibt es 3 wesentliche Gründe. Erstens wird UV-Licht von so gut wie allem – Kunststoffen, organische Materialien, Metallen und Halbleitern – stark absorbiert. Dadurch eignen sich UV-Laser auch besonders gut für die Bearbeitung von Verbundwerkstoffen und mehrschichtigen Materialien, die in der Mikroelektronik und anderen Industriezweigen zunehmend verwendet werden.

Zweitens werden empfindliche Bauteile durch den Einsatz von UV-Licht weniger thermisch beansprucht. UV-Laserlicht dringt nicht weit in ein Material ein, wodurch die Größe der so genannten "Wärmeeinflusszone" minimiert wird. Die Wärmeeinflusszone ist der Bereich um das mit dem Laser erzeugte Merkmal (Schnitt, Loch usw.), der durch das Laserlicht beschädigt oder in seinen Eigenschaften verändert werden könnte.

Drittens, und das ist vielleicht der wichtigste Punkt, kann UV-Licht zu kleineren Fokusdurchmessern gebündelt werden als sichtbares oder infrarotes (IR) Licht mit längeren Wellenlängen. Das bedeutet, dass ein UV-Laser kleinere Löcher oder schmalere Schnitte machen kann.

Nanosekundenlaser treffen den "Sweet Spot"

Gütegeschaltete diodengepumpte Festkörperlaser mit Nanosekunden-Pulsbreite sind die beliebteste industrielle Laserquelle, da sie für die meisten Hersteller den „Sweet Spot" darstellen. Sie sind wirtschaftlich attraktiv (in Bezug auf $ pro Watt), arbeiten in der Regel mit relativ hohen Pulswiederholraten und sind auch mit relativ hohen Ausgangsleistungen erhältlich. Dies ermöglicht eine kostengünstige Produktion mit hohem Durchsatz.

Die Hersteller sind jedoch stets bestrebt, ihre Prozesse weiter zu verbessern und die Kosten zu senken. In Bezug auf die Laserquelle bedeutet dies häufig eine höhere Ausgangsleistung, da dies in der Regel einen höheren Prozessdurchsatz ermöglicht.

Bei UV-Festkörperlasern gibt es dabei nur eine kleine Herausforderung. (Eigentlich gibt es mehrere, aber wir werden hier nur über eines davon besprechen!) Diese liegt darin, dass Festkörperlaser infrarotes (IR) Licht emittieren. Daher wird im Inneren des Lasers ein Kristall (THG) verwendet, um das IR-Licht in UV-Licht umzuwandeln.

Erinnern Sie sich aber daran, dass UV-Licht von den meisten Materialien sehr gut absorbiert wird? Das bedeutet, dass es wirklich schwierig ist, zumindest eine gewisse Absorption der Laserenergie im THG-Kristall zu vermeiden. Und da er sich im Inneren des Lasers befindet, ist der THG-Kristall einer höheren Dosis von UV-Licht ausgesetzt.

Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, einen Mechanismus direkt in den Laser einzubauen, der den THG-Kristall in regelmäßigen Abständen physisch bewegt. Die Idee ist, die Fokusposition des Laserstrahls im Kristall immer wieder zu verändern, bevor es zu einem katastrophalen Ausfall an einer bestimmten Stelle kommt.

Dieser Ansatz funktioniert gut, und Coherent verwendet ihn seit Jahren bei seinen Produkten. Es ist jedoch klar, dass dadurch die Kosten und die Komplexität des Lasers steigen. Außerdem verändern sich bei jeder neuen Position geringfügig die Ausgangsleistung und andere Strahlparameter, die den Prozess und damit die Qualität der Teile beeinträchtigen können.

Ein anderer Ansatz besteht darin, den THG-Kristall bis zum Ende der Lebensdauer des Lasers an einem einzigen Ort zu belassen. Dadurch wird der Laserkopf wesentlich kostengünstiger und das ist eine gute Idee, solange man sich nicht an der geringen Zuverlässigkeit des Lasers, der schlechten Leistungsstabilität oder der kurzen Lebensdauer (<3000 Stunden) stört.

Zuverlässige UV-Leistung für die Mikroelektronikfertigung

Jetzt hat Coherent einen besseren Weg gefunden, den wir PureUV nennen. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus mehreren patentrechtlich geschützten Schritten der Kristallzüchtung, -vorbereitung und -montage. Das Endergebnis von PureUV ist ein THG-Kristall von so hoher Qualität und geringer UV-Absorption, dass er eine wartungsfreie Lebensdauer von 20.000 Stunden an einem einzigen Punkt ermöglicht. Es gibt also keine Spotverschiebung, keine periodischen Ausfallzeiten und keine Änderung der Laserparameter. Einfach nur störungsfreie Leistung.

Coherent profitiert dabei von seiner sehr hohen Fertigungstiefe - von der Kristallzüchtung bis zur Endmontage des Lasers. Dadurch haben wir die vollständige Kontrolle über jede Phase der Produktion und können extrem strenge Qualitäts- und Prozesskontrollen durchführen.

Der neue AVIA LX 355 mit 30 W ist unser erstes Produkt, das mit PureUV ausgestattet ist. Dadurch können wir eine hohe UV-Leistung erreichen und gleichzeitig eine unschlagbare Kombination aus Lebensdauer und Zuverlässigkeit bieten.

Erfahren Sie mehr über den AVIA LX 355-30.

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