[发明专利]一种对激光镀层进行处理的系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光镀层处理技术领域，尤其涉及一种对激光镀层进行处理的系统，在控制镀层的厚度和镀线的宽窄尺度有着高自由度的调控，可以获得精细的镀层质量。本发明适用于激光电镀、激光化学镀、激光刻蚀、激光微融覆的处理过程。

背景技术

由于激光具有高能量密度、高单色性以及良好的相干性、方向性等许多无可比拟的优点，使其在表面处理技术中的应用越来越引人注目。在金属、半导体和高聚物上进行激光诱导镀层处理近年来引起了人们的极大注意，这种工艺在微电子电路的制作及修复中有广阔的应用前景。

普通镀层处理发生在整个电极基体上，镀层处理速度慢，难以形成复杂和精细的图案。激光诱导镀层处理与其相比具有明显的优越性。首先，激光的控制能力强。激光诱导反应只发生在光照区，能实现金属在非金属上勿需掩模、微米量级的直接局域镀覆，进行无屏蔽描图，简化工艺并节约大量贵重金属。其次，激光诱导镀层处理可获得较高的金属沉积速度，镀层生长速率可提高三个数量级，同时，激光镀层处理还可改善沉积层的质量，其沉积层表面更加平整，颗粒大小均匀、规则，分布致密。激光照射使得金属晶核的形成速度远远大于其生产速度，从而其形成的晶粒较细；激光照射产生的高温有助于金属原子的表面扩散过程，使镀层原子有着较为整齐的排列。

激光镀层处理以其高耐热、高电导和易焊接等优良性能得到了越来越广泛的应用。对于形状复杂、宽度可调的电路设计、电路修复和在微电子连接器部件上的局部沉积，激光诱导镀层处理可发挥的作用越来越大。

激光镀层处理的过程实际上就是金属颗粒的形成过程，其生长规律和形貌依赖于各种工艺参数，如与激光功率、扫描速率、照射时间、光斑直径、溶液的成分及浓度、衬底的表面处理等工艺参数和试验条件有关。激光照射能提高成核的速度，使结晶颗粒细小致密。激光产生的热效应也起局部清洁基体表面的作用，因此在难镀的基体上能得到结合紧密的镀层。

本发明采用的激光镀层处理系统使用了不同的激光脉冲，两脉冲之间有固定的延时，从而主脉冲形成的镀层产物能够吸收从脉冲的能量，这样得到的就是一个经过修正的激光镀层加工过程，该过程比传统的激光镀层处理(采用连续激光和单个脉冲激光)效率更高，可以获得精细的镀层质量，在控制镀层的厚度和镀线的宽窄尺度，有着高自由度的调控。不同激光脉冲之间有延时使镀层处理材料可以充分吸收激光的热效应，提高镀层处理的可控度和精度。本发明脉冲加工方式要求激光脉冲有不同的到达时间，脉冲之间的时间延迟非常重要。进一步，不同脉冲也可具有不同的工作波长。此外，不同脉冲的选择和优化必须针对镀层材料的特性，这决定了激光脉冲被镀层材料最终的吸收效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种对激光镀层进行处理的系统，以实现对激光镀层的精细加工。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对激光镀层进行处理的系统，包括：

第一脉冲激光器1和第二脉冲激光器2，用于提供进行激光电镀的第一激光脉冲和第二激光脉冲；

第一衰减器3和第二衰减器4，用于调整第一脉冲激光器1和第二脉冲激光器2的输出功率，防止损伤镀层处理材料；

第一电子快门5和第二电子快门6，用于分别控制第一激光脉冲与第二激光脉冲的通断和照射时间；

第一扩束镜7和第二扩束镜8，用于分别扩展第一脉冲激光器1和第二脉冲激光器2的激光束直径，减小激光束的发散角；

反射镜9和合束器10，该反射镜9通过合束器10将第一激光脉冲与第二激光脉冲汇为一路激光光束；

CCD实时观察系统11，用于实时观测待处理样品基底15；

光学振镜12，用于移动激光光束的位置，控制激光光束的扫描速度；

聚焦物镜13和反射镜14，聚焦物镜13通过反射镜14将激光光束聚焦在待处理样品基底15的表面；

电解池16，用于放置电解液，待处理样品基底15放置在电解池16中并与三维移动台17连接；

三维移动台17，用于放置并调整待处理样品基底15的位置；和

延迟控制器18，连接于第一脉冲激光器1和第二脉冲激光器2，控制第一脉冲激光器1发射的第一激光脉冲与第二激光脉冲激光器2发射的第二脉冲之间具有一个时间延迟。