14/04/2021

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La nuova frontiera della miniaturizzazione: le microlavorazioni Laser

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La miniaturizzazione è una tendenza chiara nell’industria moderna e l’accuratezza delle caratteristiche di un oggetto in miniatura rappresenta una sfida per coloro che devono fornire parti di precisione per garantire prestazioni più elevate del prodotto finale.

Oggigiorno le richieste di microcomponenti giungono da una grande varietà di settori, dall’elettronica per l’intrattenimento, agli orologi, fino agli impianti biomedicali. La convenienza ed il valore di molti prodotti possono essere notevolmente aumentati se questi posseggono dimensioni e peso ridotti. In campo medico, la diagnosi e la chirurgia non invasiva sono possibili attraverso la miniaturizzazione degli strumenti medici. Con la tendenza alla miniaturizzazione, la microlavorazione laser diventa sempre più importante per la fabbricazione di micro parti che possono avere dimensioni complessive di pochi millimetri e addirittura rientrano nell’intervallo micro da 1 µm a 500 µm; ciò significa che possono arrivare ad avere dimensioni più piccole di un capello.

La portabilità è uno standard del settore dei computer e dell’elettronica di consumo poiché laptop e smartphone sono diventati onnipresenti. La tecnologia nel settore della microelettronica si sta evolvendo a un ritmo esponenziale con richieste sempre maggiori di miniaturizzazione, maggiore capacità di archiviazione, elaborazione più rapida, migliore visualizzazione dei dati e maggiore capacità di comunicazione. Molti di questi progressi sono il risultato di una maggiore produttività e di un uso più efficiente dello spazio su disco e chip. Tuttavia, ciò non sarebbe stato possibile se non per gli sviluppi rivoluzionari che hanno consentito ai produttori di microelettronica di sostituire molti processi elettrici, meccanici e chimici con tecnologie ottiche superiori. La produzione di quasi tutti i componenti attualmente viene migliorata dalla lavorazione laser, che ha cambiato il modo in cui questi componenti vengono creati.

I due criteri principali per la progettazione della microelettronica sono rendere i componenti più veloci e più piccoli. Per la lavorazione laser, ciò significa maggiore velocità di ripetizione degli impulsi per una maggiore produttività e dimensioni dello spot più piccole (cioè lunghezze d’onda più piccole). Gli sviluppi nei laser a stato solido hanno permesso di venire incontro a queste esigenze, avendo un impatto significativo sull’industria della microelettronica in lavorazioni quali riparazione della memoria, taglio di circuiti, perforazione di fori passanti, testurizzazione di dischi solidi e marcatura di sotto componenti. La produzione di display a schermo piatto, ad esempio, coinvolge diverse lavorazioni laser, tra cui ricottura laser e marcatura. I laser rappresentano lo standard del settore in molte di queste applicazioni.

La sostituzione dei processi di produzione chimica e meccanica con soluzioni basate su macchinari laser prodotti dall’azienda italiana EVLASER offre numerosi vantaggi. I laser posseggono dimensioni compatte, qualità del raggio e flessibilità delle automazioni. Le lunghezze d’onda ultravioletto UV (principalmente 355 e 266 nm) e i laser a impulsi ultracorti (USP), sono diventati molto importanti nella produzione di microelettronica perché consentono dimensioni di spot più piccoli.

La microlavorazione laser è un processo dove non avviene alcun contatto con l’oggetto lavorato. Non è necessaria acqua, viene prodotta poca o nessuna polvere di particelle e vengono completamente eliminate le sostanze chimiche pericolose. Le fasi di produzione basate sul laser sono “più pulite” e consentono anche un migliore controllo del processo. La tracciatura, la testurizzazione e la marcatura laser consentono di avere caratteristiche più piccole e più precise in una disposizione più regolare, utilizzando uno spazio notevolmente inferiore all’interno del singolo dispositivo. Ciò si traduce in un migliore controllo della qualità, rese più elevate e maggiore produttività.

Man mano che la microelettronica si evolve, si evolvono anche le applicazioni laser che la riguardano. L’aumento della frequenza di ripetizione del laser è uno dei cammini da seguire per una maggiore produttività, ma esistono anche altre possibilità. Modificando i processi industriali per utilizzare un singolo laser ad alta potenza come un “motore di luce” da un’unica sorgente per più postazioni di lavoro è possibile ottenere un ulteriore aumento della produttività.

I laser continuano ad evolversi, fornendo una maggiore potenza in dimensioni sempre più ridotte, a costi sempre più contenuti e consentendo un’adozione ancora più ampia delle tecnologie fotoniche nelle applicazioni industriali. Man mano che la tecnologia laser si svilupperà, consentirà senza alcun dubbio ulteriori spettacolari progressi nella microelettronica, così come in altri settori manifatturieri.