激光技術(shù)為電氣電路的制造提供了又一選擇。
        

         在微電子領(lǐng)域，陶瓷因其良好的尺寸穩(wěn)定性常被用作電路載體。通常用制造集成電路（IC）的方法來制造這些載體：在陶瓷載體上鍍上 金屬層，然后應(yīng)用樹脂掩模，并根據(jù)規(guī)定的電氣電路圖案，通過光刻法進(jìn)行蝕刻。無用的金屬區(qū)域被化學(xué)溶液溶解，只留下導(dǎo)線。這種技術(shù)的優(yōu)勢是高分辨率和多級 電路批處理能力（可以降低單位成本），缺點(diǎn)在于該技術(shù)主要適用于平面基底，而且該工藝需要以大規(guī)模產(chǎn)量來降低光刻掩模的成本。

圖1、激光蝕刻氧化鋁載體的細(xì)節(jié)圖。

圖3、在兩個(gè)高度上具有絕緣區(qū)域的連體式元件。

       另一種蝕刻電路圖案的方法是使用激光束直接蝕刻金屬層而不需要掩模。這種工藝因其燒蝕金屬而稱為激光微加工或激光燒蝕，用法靈 活，非常適用于快速成型。激光能夠在三維載體的多個(gè)平面上生成不間斷的路徑。利用激光燒蝕，工程師可以為微電子元件制造三維封裝。由于在準(zhǔn)確性、速度和選 擇性蝕刻方面頗具優(yōu)勢，固態(tài)激光器已經(jīng)成為微加工應(yīng)用的主流選擇。

        目前，法國Microcertec公司使用輸出功率60瓦的Nd:YAG激光器來蝕刻厚度不超過5微米的薄的金屬鍍層。若需要更 厚的金屬層，則在蝕刻后進(jìn)行電鍍。該激光器能夠制造出極為細(xì)小的結(jié)構(gòu)元件。圖1顯示的是帶有100微米絕緣空隙的寬度為100微米的直線軌跡。橫向分辨率 只有幾微米。這里顯示的互連樣式雙面分布于30毫米直徑的碟片外圍。燒蝕過程持續(xù)約20分鐘。   

        激光燒蝕是一項(xiàng)直接在基底上構(gòu)造出軌跡的技術(shù)。該技術(shù)能夠快速蝕刻樣式和無限制地程控光束位移。唯一需要的工具是固定零件的夾具。因此，能夠縮減安裝和掩模所需的成本以及投產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，從而使工藝適用于快速成型。圖2顯示的是程控生成的軌跡。

圖2、氧化鋁碟片上的螺線

圖5、圍繞氧化鋁柱體的螺旋面。

       激光晰磨能夠輕易蝕刻那些光刻法無法應(yīng)付的區(qū)域。如圖3所示，激光燒蝕能夠通過改變焦平面來蝕刻位于不同高度上的兩塊金屬鍍層區(qū)域。

圖形的連續(xù)性

        激光蝕刻是一項(xiàng)能夠在單片載體的相鄰平面上保持圖形連續(xù)性的完美技術(shù)。最具代表性的例子就是能夠生成沿著階梯的連接軌跡。圖4顯示的是位于立面上的保持兩個(gè)水平面電氣連接的一系列導(dǎo)體。激光技術(shù)還能夠生成圍繞柱體的連續(xù)軌跡，如圖5所示。

        有了激光燒蝕技術(shù)，工程師能夠開發(fā)出化學(xué)蝕刻所不能制造的樣式。如圖6所示，在制造的陶瓷載體上，導(dǎo)線將元件的不同平面互連，從 而變?yōu)檎嬲奈㈦娮与娐?。Microcertec公司將這一概念稱為三維互連電路（Three-dimensional Interconnection Circuit），或CI3D。

        激光蝕刻要求工程師非常熟悉被蝕刻金屬和基底材料。經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驇椭こ處熢谖g刻薄金屬鍍層的同時(shí)，不會(huì)損壞基底，并且對軌跡邊緣的熱沖擊非常少。經(jīng)驗(yàn)還有助于對元件進(jìn)行高效清洗而不會(huì)破壞互連軌跡。    

圖4、連續(xù)噴鍍?nèi)齻€(gè)平面。

圖6、CI3D樣式

應(yīng)用

        有些產(chǎn)品受益于陶瓷精磨技術(shù)，以及對薄金屬鍍層的激光燒蝕技術(shù)?？蛻糇约憾x載體幾何形狀和互連電路，即定制產(chǎn)品。典型應(yīng)用領(lǐng)域包括軍事、醫(yī)療和光電設(shè)備。

        通過使用電路載體，最終用戶可以根據(jù)自定義的互連圖案將傳感器、計(jì)算器、芯片、發(fā)光二極管（LED）等微電子元件連接起來。這類 產(chǎn)品的需求一方面產(chǎn)生于需要在同一載體上實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子功能，另一方面產(chǎn)生于需要小型電子封裝。陶瓷載體還具有良好的尺寸穩(wěn)定性和電氣絕緣性。最后，在每 一平面上蝕刻獨(dú)特復(fù)雜的連接樣式，需要的僅僅是編程時(shí)間，無需額外的掩模成本。

        這一概念滿足了微電子元件相互間的空間定位需求，提供了替換混合元件的簡化解決方案。這也適用于月產(chǎn)量只有幾千的元器件制造。(完)