光谱物理技术问答：解决UV ps激光器加工聚合物OLED材料的诸多难题
3月18日，由中国高科技行业门户OFweek维科网主办，OFweek激光网承办的“OFweek2020（第六届）中国激光在线展会”如期举办。展会期间，MKS/Spectra-Physics 举办了一场主题为“UV ps 激光加工聚合物OLED材料，用于下一代 5G 和可折叠消费电子设备” 的在线研讨会，光谱物理应用和技术支持经理田志宏以主讲人身份与大家进行了技术分享。直播回顾如下：
研讨会期间，观众热情高涨，踊跃提问，现将其中部分问答整理如下：
目前激光技术用于OLED的应用案例有哪些？
A:
具体应用案例现在已经很广泛了。早在几年前韩国的三星、LG推出OLED屏幕的时候，激光就已经深深地介入进去，包括现在国内的几大厂商都在引进生产OLED屏的装备，所以说激光在这一块的应用已经非常广泛。
为何皮秒激光适合用于OLED聚合物的加工？
A:
要看整个的工艺要求。对OLED而言，其聚合物材料对热影响特别敏感，加上现在做的cell的尺寸、间隔都非常小，留下的加工尺寸也特别小，像以前的传统模切工艺已经不适用于当今的生产需求了，而且现在还有异型屏、打孔屏的应用需求，更是超出了传统工艺的能力范畴。这样激光的好处就体现出来了，尤其是皮秒紫外，甚至飞秒激光，它的热影响区小，而且更适合曲线加工这种更加灵活的应用。
Spectra-Physics的飞秒激光器是否同样适用于OLED加工？与皮秒相比有何异同？
A:
飞秒激光器也可以用在OLED的加工当中。我们做过相应的对比测试，由于飞秒激光器的作用时间更短，同样参数下它相比于皮秒激光器来说产生的热影响区更小。现在实际上国内有一些厂商已经在产线当中，已经采用飞秒激光用于OLED的加工。
目前UV皮秒和飞秒都能应用于OLED模组切割，屏厂趋向于UV飞秒。请问UV皮秒相对飞秒有何优势？
A:
就现在来看，皮秒相对于飞秒的优势在价格方面。屏厂趋向于飞秒，更多是处于对加工品质方面的要求。
OLED激光加工的难点与趋势是什么？
A:
若提到难点，尤其是小尺寸的加工当中，常见的主要是热影响区以及加工效率。现在的趋势就是朝着解决这两个问题的方向，一是往飞秒的方向发展，二是更高的频率和更高的功率，各大激光器厂商也在往这个方向努力。
如何提高激光在OLED加工上的精度？
A:
加工精度是个系统问题：控制器，运动平台本身的精度是基础，安装调校同样也会影响精度！
如何改善材料热效应？如何解决拐角处过热问题？
A:
这方面公开的资料有很多相关讨论，理论上两个方面：1.尽量减少热输入，如采用更窄脉宽的激光器，或更短波长；2.在加工参数上做文章，比如多次快速扫描，如果是大面积多个图案的话，可以采用分时交叉加工的方法。
在转角处目前主流的方法：1.采用速度更快的振镜（如果是用振镜方式加工）；2.位置同步触发（PSO）；3.如果是尖角，多采用平台（振镜）‘绕行’--在尖角处平台/振镜沿轨迹延长线按原来速度滑出再转回沿尖角另一条边的延长线回来，在尖角处及时关闭激光。
切割中是否会出现进灰、进气、分层等现象？
A:
这个可以通过加工参数来控制。OLED材料在加工当中肯定会有粉尘产生，需要有很好的除尘系统。分层主要是热影响区造成的，需要很好地去控制加工参数，来避免分层的现象产生。
现在激光加工的热影响区最小能到多少？
A:
这和材料以及加工参数是有关系的，从理论上来讲，飞秒激光可以做到几乎没有热影响区，或者用一般的检测手段（如显微镜）无法检测出来。
UV ps激光加工聚合物OLED材料在手机行业应用中的生产稳定性和良率怎么样？
A:
生产的稳定性主要有两个方面，一是激光器本身的稳定性，相对来讲国外厂商的激光器会更稳定，国内厂商也不断的在追赶上来；良率和激光器本身的品质有关系，和加工参数控制以及整个系统的集成的精密程度，以及精度都有关系。
OLED激光剥离这块，最难做的是属于哪些方面（指工艺方面）？
A:
如果从设备集成上来讲，比较难做的应该是光束整形这方面，现在如果激光器也提供的话是没有问题。
聚酰亚胺的切割厚度是多少？
A:
在飞秒的测试里，我们有提到，它的厚度是75个微米；在实际的应用当中则有多种厚度，比如说在柔性电路板当中常用的，厚度大概是12个微米，连接层大概是20个微米左右，总的厚度是30多个微米。
以PI薄膜为例，与传统光刻等工艺方法相比，能否对比说明一下具体的加工成本情况？
A:
这个限于我接触的领域，我对传统光刻的成本了解不多。从现在市面上的反馈来讲，激光的应用在慢慢普及，应该说激光已经被大部分的这种厂商认可，成本已经在可接受的范围内。更好的消息是，随着现在厂商的要求越来越高，皮秒激光器在PI膜切割中的应用越来越广泛。
请您介绍一下光纤激光器、半导体激光器、碟片激光器在5G/OLED应用上各自的加工效果以及优劣势。
A:
这几种激光器在性能参数一样的情况下，加工效果没有明显区别。就激光器来说，目前光纤在超快方面主要是功率/脉冲能量都不够高；碟片激光器可以轻易把功率做高，但成本是个问题； 目前市面上还是以DPSS为主。但现在来说，混合激光器（光纤为种子源+固体放大）是主流，比如SP的IceFyre和100/140W飞秒激光器。
想要获得更高效率和好的加工质量，应当如何优化激光脉冲能量和激光频率？
A:
在PPT里有提到，超快激光加工对能量密度是要求的，当找到合适的单脉冲能量的时候，适当的提高加工频率就能够提高加工效率。具体的需要做测试，不同的材料破坏阈值是不一样的，我们需要去做实验。
脉冲串中可以控制单个脉冲能量吗？
A:
这个是可以的，我们通过编程的方式就可以控制脉冲串当中单独一个子脉冲的脉冲能量。
激光单脉冲能量能否和位置对应起来进行控制？
A:
要看激光器本身能量的控制，是否有提供外控的接口，有些激光器是有的，有些则是没有的。光谱物理的飞秒激光器和皮秒激光器有方面的功能。
在调节脉冲串的单脉冲能量或者MODE等参数时，会遇到稳定性问题。请问你们是从光学元件还是时序控制器还是说用什么方法去解决的？
A:
不得不说，稳定性问题到目前为止还是有的。就光谱物理的激光器来讲，我们会将脉冲能量的稳定性控制在一定范围内，曲线是在一定的频率范围内把单脉冲能量，比如从0~100K，可能在0~20K的时候，能量不是线性的，它会有一个渐变过程，到90K~100K曲线也会是渐变的，但是20~90K之间，线性度还是非常好的。这时候就需要用户酌情去控制参数，以契合自己的应用，因为现在没有百分之百可以做到非常完美的曲线的超快激光器，除非有别的方法。这里所说的别的方法指像我们的飞秒激光器，用其他的外置元件去人为的取一段这个能量，实际上损失的则是功率方面和频率范围。
对光路中聚焦扫描透镜的损伤阈值要求多少？
A:
就皮秒来讲，有一个简单的公式，网上可以搜到，大概是纳秒标称值的1/10，飞秒需要问一下供应商，因为没有可参考的数据来供您参考。
制约皮秒飞秒激光器的功率大小的因素是什么？
A:
现在实际上限制激光器功率大小的还是材料，比如光学器件本身的损伤阈值。我们都知道飞秒皮秒激光器本身峰值功率就是特别的高，以现在的技术条件及材料来讲，是承受不了太高的单脉冲能量，或者平均功率，所以现在的功率都是受限的。
前几天看到资料，德国Fraunhofer研究所投入资金在研究千瓦级的飞秒激光器，让我们拭目以待。
目前光谱物理的紫外皮秒激光器已经国产了吗？和国外的区别大吗？系统集成后，是不是对机械系统的控制精度要求特别的高？
A:
光谱物理的皮秒紫外激光器已在国内设了生产线，可以提供国内交货。品控和国外是完全一样的，包括所有的检测设备以及配件方面，生产工艺都不会有差别。
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