看微米制造中的熱量問題如何解決-推薦激光技術(shù)：
 
熱量通?？倳?huì)帶來麻煩。毫無疑問，無論是疊層集成電路還是可植入式醫(yī)療設(shè)備，我們所制造產(chǎn)品的尺寸在不斷縮小。微電子領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)是：如何通過設(shè)計(jì)和材料工程，以控制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的熱量。在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，熱量管理面臨的挑戰(zhàn)已迫在眉睫。

現(xiàn)在，植入式和離體式醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)普遍具備細(xì)微和精密的特征。該特征要求一種新的制造工具，能夠加工出微米級(jí)解析度特征，且不會(huì)向零件其它部分傳遞熱量。熱影響區(qū)域(HAZ)不僅危害設(shè)備完整性，而且會(huì)減低產(chǎn)量，增加昂貴的后處理步驟。

微米制造中熱量問題的一個(gè)解決方案是超快激光技術(shù)，該技術(shù)具備獨(dú)特的革命性功能，能夠冷燒蝕任何材料，無論是金屬、絕緣體還是聚合物。為了理解超快技術(shù)為何能帶來如此徹底的進(jìn)步，有必要詳細(xì)介紹該技術(shù)與連續(xù)波(CW)、長(zhǎng)脈沖（皮秒及更長(zhǎng)）激光技術(shù)之間的根本性差異。

連續(xù)波激光通過熱力學(xué)過程進(jìn)行燒蝕，通過相變或燃燒，對(duì)目標(biāo)晶格進(jìn)行局部加熱。飛秒級(jí)脈沖激光則在700至800飛秒脈沖里釋放數(shù)十微焦的能量。而超快激光聚焦的光斑尺寸范圍為30微米至衍射極限，將產(chǎn)生非常高的光強(qiáng)。伴隨高光強(qiáng)的是能夠引發(fā)目標(biāo)多光子電離化的電場(chǎng)。光致電離將導(dǎo)致等離子體形成，緊接著是目標(biāo)離子的靜電放射。

不過，僅僅將目標(biāo)離子化是不夠的。包括離子化、等離子體形成和庫侖爆炸的全部過程所需的時(shí)間，必須小于熱量擴(kuò)散至被燒蝕材料體積所需的時(shí)間。

簡(jiǎn)而言之，超快激光的每一脈沖清除材料塊的速度必須快于熱量由當(dāng)前位置擴(kuò)散至相鄰材料的速度，有點(diǎn)像三張紙牌游戲。不過，就像人行道上的紙牌游戲一樣，這不是魔術(shù)竅門，僅僅是甲比乙移動(dòng)更快的例子。

這指出了為什么激光技術(shù)的脈沖持續(xù)時(shí)間是非常重要的參數(shù)，它決定了燒蝕過程是無熱的、導(dǎo)熱的，還是兩者混合。的確，皮秒(10-12秒)甚至納秒(10-9秒)級(jí)脈沖激光能夠引發(fā)目標(biāo)多光子電離化。難點(diǎn)在于：較長(zhǎng)的脈沖將導(dǎo)致激光傳遞的熱量擴(kuò)散到整個(gè)燒蝕體積，從而進(jìn)入目標(biāo)周圍的晶格。甚至，2至3皮秒的脈沖由于處理目標(biāo)的時(shí)間足夠長(zhǎng)，以至于會(huì)產(chǎn)生熱平衡。總的來說，零件的熱擴(kuò)散會(huì)產(chǎn)生熱損傷，無論是熱影響區(qū)、融化區(qū)域、重鑄，還是渣滓，都改變了微結(jié)構(gòu)。