水導(dǎo)激光加工案例之??5G芯片微孔加工

發(fā)布日期：2025-08-22 09:44 ????瀏覽量：

在5G通信技術(shù)高速發(fā)展的今天，??高頻5G芯片的微孔加工??，被稱為“半導(dǎo)體制造皇冠上的明珠”——既要滿足每平方厘米超1000個(gè)微孔的高密度布局，又需保證孔徑精度在±0.1μm以內(nèi)，邊緣無(wú)毛刺、無(wú)熱損傷。

一、技術(shù)難點(diǎn)

1、精度不足

傳統(tǒng)機(jī)械鉆孔依賴金剛石刀具物理切削，在加工0.1mm以下微孔時(shí)，刀具易磨損導(dǎo)致孔徑誤差達(dá)±15μm，且材料損耗率高達(dá)46%。普通CO?激光切割雖無(wú)需接觸，但熱影響區(qū)（HAZ）超過(guò)100μm，會(huì)引發(fā)芯片材料晶格畸變，導(dǎo)致信號(hào)傳輸損耗增加25%。

2、熱損傷嚴(yán)重

5G芯片采用的低介電常數(shù)（Dk<3.0）材料對(duì)溫度極為敏感。傳統(tǒng)激光加工時(shí)，局部高溫會(huì)使孔壁產(chǎn)生重鑄層（厚度3-44μm）和微裂紋，導(dǎo)致信號(hào)反射系數(shù)（S11）惡化至-15dB以下，無(wú)法滿足28GHz頻段的通信需求。

3、效率瓶頸

當(dāng)微孔密度超過(guò)100個(gè)/mm²時(shí)，傳統(tǒng)工藝需多次定位調(diào)整，加工效率驟降至0.5mm/s，且良率不足70%。

二、解決方案

水導(dǎo)激光技術(shù)通過(guò)激光與高壓水射流的協(xié)同作用??，實(shí)現(xiàn)了微孔加工的顛覆性突破：

??精準(zhǔn)導(dǎo)光與冷卻??：水射流利用全反射效應(yīng)約束激光束，形成直徑僅30μm的“柔性光纖”，同時(shí)通過(guò)水流沖刷帶走熱量，將熱影響區(qū)縮小至50μm以下。
??無(wú)毛刺加工??：水流的沖刷力可即時(shí)清除熔融碎屑，配合激光的光斑直徑<50μm，使孔壁粗糙度（Ra）降至0.8μm，邊緣光滑如鏡。
??超微孔加工能力??：在金剛石基板上，水導(dǎo)激光已實(shí)現(xiàn)孔徑0.1μm、深徑比20:1的微孔加工，精度達(dá)到納米級(jí)。