聚焦的超短脈沖激光具有超高的峰值功率密度,可以空間選擇性地誘導材料的非線性吸收,并形成高密度等離子體,進而產(chǎn)生局部的高溫高壓、表面燒蝕、熔化、汽化、冷凝等系列受激響應過程。當聚焦激光作用于緊密接觸的材料分界面時則可以在系列應激響應過程中建立材料的局部熔合,實現(xiàn)材料間的選區(qū)焊接。因此,超短脈沖激光微焊接的實質(zhì)是激光與物質(zhì)相互作用誘導材料界面局部改性進而建立強結(jié)合的過程。相比于傳統(tǒng)的熱熔焊接、陽極鍵合、膠合工藝等,超短脈沖激光微焊接具有高適用性、高精度、高空間選擇性、無嵌入層、“冷焊接”等眾多優(yōu)勢,必將對嵌入式集成器件領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。本論文從超短脈沖激光與物質(zhì)相互作用機制入手,重點研究了超短脈沖激光在高精密選區(qū)焊接透明玻璃-金屬、透明玻璃-半導體、透明玻璃-玻璃上的應用,致力于探究材料微焊接機理、優(yōu)化微焊接工藝、推動超短脈沖激光微焊接技術(shù)的工業(yè)化應用,主要的工作內(nèi)容和取得的創(chuàng)新成果如下:1)首次在非光學接觸條件下實現(xiàn)了鋁硅酸鹽玻璃與銅的直接微焊接,探究了樣品間隙對透明玻璃-金屬微焊接質(zhì)量的影響特點;分析了激光誘導界面燒蝕在材料微區(qū)焊接中的作用,闡明了光學接觸與非光學接觸條件下玻璃-金屬材...

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 超短脈沖激光微焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.3 本論文的研究內(nèi)容、意義及具體安排
第2章 超短脈沖激光微焊接相關(guān)的基本理論及表征方法
    2.1 超短脈沖激光的線性傳播
    2.2 超短脈沖激光的非線性傳播
    2.3 超短脈沖激光誘導的能量傳遞過程
        2.3.1 線性吸收過程
        2.3.2 非線性電離過程
        2.3.3 晶格升溫及熱馳豫過程
    2.4 超短脈沖激光作用下材料界面的響應過程及響應特點
        2.4.1 材料界面的響應過程
        2.4.2 材料界面的響應特點
    2.5 超短脈沖激光作用下材料界面的微區(qū)焊接
        2.5.1 超短脈沖激光誘導非交融式焊接
        2.5.2 超短脈沖激光誘導交融式焊接
    2.6 超短脈沖激光微焊接相關(guān)的常用表征手段
        2.6.1 樣品焊接質(zhì)量表征
        2.6.2 微觀形貌測試系統(tǒng)
        2.6.3 微觀結(jié)構(gòu)及組份測試系統(tǒng)
第3章 鋁硅酸鹽玻璃與金屬之間的超短脈沖激光微焊接
    3.1 實驗材料與系統(tǒng)搭建
    3.2 鋁硅酸鹽玻璃與金屬銅的吸收特性
    3.3 鋁硅酸鹽玻璃與金屬銅之間的微焊接
        3.3.1 非光學接觸條件下樣品微區(qū)焊接機理
        3.3.2 激光脈沖能量對焊接質(zhì)量的影響
        3.3.3 掃描速度及焊線間距對焊接質(zhì)量的影響
    3.4 焊接工藝在其他金屬材料上的適用性
    3.5 本章小結(jié)
第4章 融石英玻璃與碳化硅之間的超短脈沖激光微焊接
    4.1 實驗材料與系統(tǒng)搭建
    4.2 融石英玻璃與碳化硅的吸收特性
    4.3 飛秒激光直接焊接融石英玻璃與碳化硅
        4.3.1 飛秒激光作用下樣品焊接界面的熱仿真分析
        4.3.2 融石英玻璃與碳化硅微區(qū)焊接機制
        4.3.3 脈沖能量對焊接質(zhì)量的影響
        4.3.4 焊線間隔對焊接質(zhì)量的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 融石英玻璃之間的超短脈沖激光微焊接及其應用
    5.1 實驗材料與系統(tǒng)搭建
    5.2 融石英玻璃的吸收特性
    5.3 泵浦探測融石英玻璃的熱弛豫過程
    5.4 超短脈沖激光作用下融石英玻璃的結(jié)構(gòu)響應特點
    5.5 融石英玻璃之間的超短脈沖激光微焊接
        5.5.1 焊接樣品的形貌表征
        5.5.2 樣品焊接質(zhì)量的表征
    5.6 融石英玻璃基微流控芯片的制備
    5.7 本章小結(jié)
第6章 基于空間光整形技術(shù)的超短脈沖激光微焊接
    6.1 無衍射貝塞爾光束的產(chǎn)生
    6.2 超短脈沖貝塞爾光束的參數(shù)設計
    6.3 實驗材料與系統(tǒng)搭建
    6.4 貝塞爾超短脈沖激光作用下融石英玻璃的響應特點
    6.5 貝塞爾超短脈沖激光焊接融石英玻璃
    6.6 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 主要工作總結(jié)
    7.2 未來工作的展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果



本文編號：3862763