激光微熔覆直寫技術(shù)主要用于微電子元器件的制造。該工藝以電子漿料等功能材料作為熔覆材料，采用連續(xù)或者脈沖激光輻照，使熔覆材料內(nèi)部、熔覆層與基材界面發(fā)生物理、化學(xué)作用，形成所需要的導(dǎo)線、功能元器件或MEMS微結(jié)構(gòu)。

　　激光微熔覆直寫工藝主要包括三個(gè)步驟：漿料預(yù)置、激光直寫以及后續(xù)清洗。

圖1 激光微熔覆直寫工藝

　　漿料預(yù)置采用微細(xì)筆或微噴頭完成。微細(xì)筆的工藝原理借鑒了注射成型的原理，把漿料腔內(nèi)的漿料擠壓出微細(xì)筆頭，并以注射式涂覆的方式將漿料直接沉積在基板上，得到預(yù)先設(shè)計(jì)的圖案。微細(xì)筆可以滿足高黏度電子漿料的直寫，適合所有商用厚膜電子漿料的使用。目前，微細(xì)筆直寫電子漿料最小線寬不超過(guò)60μm。微噴頭直寫首先利用負(fù)高壓將漿料霧化成細(xì)小顆粒，用氣體將其帶出腔體，經(jīng)泄壓后排出多余氣體，以適當(dāng)?shù)臍饬魉俣龋偻ㄟ^(guò)微噴頭噴射到基片上成膜。微噴直寫適合低黏度電子漿料，直寫最小線寬可達(dá)30μm。

　　將激光頭與微細(xì)筆/微噴頭集成到同一臺(tái)機(jī)床上，可以控制激光按照微細(xì)筆/微噴頭直寫的軌跡對(duì)預(yù)置膜層進(jìn)行有選擇性的掃描燒結(jié)。激光微熔覆電子漿料的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是激光與電子漿料的熱耦合過(guò)程。電子漿料表面吸收的激光能量在極短的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能，并向材料內(nèi)部傳播。由于激光能量集中，激光光斑中心溫度可高達(dá)千攝氏度，該溫度高于漿料中玻璃黏結(jié)相的熔點(diǎn)（400～700℃），黏結(jié)相首先熔化，發(fā)生粘性和塑性流動(dòng)的同時(shí)，潤(rùn)濕功能相顆粒，使顆粒重新分布，粘結(jié)在一起并形成致密結(jié)構(gòu)。激光束與漿料作用的時(shí)間極短（一般為0.5～25ms），凝固過(guò)程非常快，激光微熔覆電子漿料的過(guò)程實(shí)質(zhì)是瞬時(shí)液相燒結(jié)。

　　激光掃描后用有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮等）清洗掉預(yù)置層中未處理的區(qū)域，而激光處理過(guò)的部分因電子漿料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化則不能被清洗掉，這樣留下來(lái)的部分就形成了所需要的電路圖形。

　　激光微熔覆直寫技術(shù)作為一種新興的激光制造工藝，能夠方便地實(shí)現(xiàn)多種材料和多層材料的快速制造，基本不受熔覆材料與基材的限制，所制備電子元器件精度較高，能夠達(dá)10μm左右，有望廣泛應(yīng)用于集成電路、微型傳感器和加熱器、無(wú)源電子器件、生物芯片、電子封裝以及低損耗條形光波導(dǎo)等微型器件的柔性制造。