紫外脈沖激光刻蝕數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、激光刻蝕過(guò)程涉及到光學(xué)、材料學(xué)、熱學(xué)和流體力學(xué)等眾多學(xué)科的知識(shí)。影響激光刻蝕質(zhì)量的因素很多，通過(guò)實(shí)驗(yàn)工藝來(lái)研究這些參數(shù)對(duì)刻蝕過(guò)程的影響，要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力和物力。本文建立的激光刻蝕模型，不僅可以提供分析研究紫外激光刻蝕機(jī)理以及各種影響因素的手段，而且還能夠指導(dǎo)實(shí)際的紫外激光刻蝕參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，以獲得最佳的激光刻蝕參數(shù)組合；并可預(yù)測(cè)紫外脈沖激光刻蝕所需激光功率、可達(dá)到的激光掃描速度以及能刻蝕材料厚度，起到提高工作效率和節(jié)約成本的作用

2、。因此，建立激光刻蝕模型對(duì)于實(shí)際的激光刻蝕加工具有重要的意義。
　　 本文利用了激光刻蝕前沿位置的功率平衡方程和一些合理的假設(shè)條件下，建立了適用于紫外脈沖激光刻蝕固體材料的數(shù)學(xué)模型。本模型首先著手于對(duì)脈沖激光定點(diǎn)鉆孔孔輪廓的模擬，然后過(guò)渡到刻蝕前沿輪廓的模型，并通過(guò)該數(shù)學(xué)模型對(duì)刻蝕前沿幾何形狀進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)值模擬，并分析不同的激光功率、聚焦半徑和激光頻率對(duì)刻蝕速度、切口寬度、刻蝕深度和刻蝕質(zhì)量的影響。
　　 鑒于銅材料在

3、微電子元件和微電子電器里面的廣泛應(yīng)用以及對(duì)紅外激光的強(qiáng)烈反射而無(wú)法進(jìn)行加工的特點(diǎn)，本課題著重展開(kāi)對(duì)銅靶材的紫外激光刻蝕模型的研究，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)該數(shù)學(xué)模型的精確性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，該數(shù)學(xué)模型求解得到的入射功率密度與切縫寬度的關(guān)系吻合性較好；激光功率密度與刻蝕深度的關(guān)系以及激光掃描速度與刻蝕深度的關(guān)系與實(shí)驗(yàn)結(jié)果雖然還存在一定的偏差，但基本能預(yù)測(cè)激光刻蝕的最終趨勢(shì)。這表明本文所建立的數(shù)學(xué)模型和仿真結(jié)果對(duì)指導(dǎo)和分析實(shí)際的刻蝕加工具