隨著制造工藝的飛速發(fā)展，微型化器件的復(fù)雜性與日俱增。在微電子、醫(yī)療和光子學(xué)等前沿行業(yè)，微型器件多采用不同材料的多層堆疊結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)日益復(fù)雜的多功能需求。

特別是在醫(yī)療健康領(lǐng)域，連續(xù)血糖監(jiān)測 (CGM) 系統(tǒng)的的應(yīng)用為糖尿病患者帶來了突破性進(jìn)展。它能實時提供血糖數(shù)據(jù)，顯著提升患者管理自身血糖水平的效率和效果。然而，CGM傳感器的制造工藝極其復(fù)雜且要求嚴(yán)苛。由于傳感器需長期植入人體皮下并接觸體液，其生物相容性、微納級精度和長期耐久性至關(guān)重要。以CGM關(guān)鍵部件鉑銥合金針狀傳感器的加工為例：需要在微米尺度上，通過精密的減材加工工藝，精準(zhǔn)刻蝕掉特定區(qū)域的PI（聚酰亞胺）涂層，僅保留必要的電極區(qū)域。

PART 01

為什么要去除PI涂層？

這根截面直徑只有0.19mm的CGM測針傳感器底層是鉑銥合金(Pt/Ir)，因其極高的惰性、生物相容性、優(yōu)異的耐腐蝕性、更低的阻抗以及更高的電荷轉(zhuǎn)移能力，成為此類精密醫(yī)療植入物的理想選擇。表面是聚酰亞胺（PI）涂層，具有極低的漏電和優(yōu)異的介電性能，被廣泛用作鉑銥合金電極的保護(hù)層和絕緣層。

為了使測針能夠準(zhǔn)確感知血糖信號并與組織間液進(jìn)行高效的電化學(xué)反應(yīng)，特定區(qū)域的鉑銥合金必須被精確地暴露出來，形成清晰的導(dǎo)電通路和傳感界面。因此，選擇性地、精準(zhǔn)地去除PI涂層，同時完好無損地保留下方鉑銥合金的功能特性，是保障CGM測針核心功能的關(guān)鍵，也是其制造過程中的核心挑戰(zhàn)之一。

PART 02

飛秒激光會損傷鉑銥合金表面嗎？

面對傳統(tǒng)技術(shù)的潛在局限，單色科技飛秒激光定深刻蝕技術(shù)以其工藝優(yōu)勢和優(yōu)質(zhì)的加工效果，為“涂層去除”這類微納加工需求，特別是在復(fù)雜曲面器件的制造中，帶來了革命性的突破�？梢暈閷ΜF(xiàn)有工藝的有力補充或更優(yōu)選擇。

單色科技案例：刻蝕深度0.05mm，精度±1μm

1、精準(zhǔn)定深刻蝕，保護(hù)底層材料，實現(xiàn)高質(zhì)量表面

飛秒激光精密刻蝕設(shè)備以超短脈沖能量（飛秒級）進(jìn)行材料去除，能量在材料表面瞬間被吸收并氣化，幾乎不產(chǎn)生熱量向周圍（尤其是下方的鉑銥合金基底）擴(kuò)散。飛秒激光定深刻蝕技術(shù)，能夠以極高的精度控制刻蝕深度（精度≤±1μm，最小刻蝕深度≤0.1μm），確保PI涂層被精確去除至預(yù)定深度，而下方的鉑銥合金表面幾乎不受任何損傷。且兼容金屬、非金屬及復(fù)合材料，適配材料范圍廣。

得益于超精細(xì)光斑和控制系統(tǒng)，加工后的鉑銥合金表面能夠達(dá)到納米級的粗糙度（Ra < 0.2μm）。超光滑的表面對于CGM測針這類需要與生物組織良好接觸、減小摩擦并確保電化學(xué)信號傳輸穩(wěn)定的醫(yī)療植入物至關(guān)重要。

2、攻克曲面“拼縫”難題，實現(xiàn)高一致性

在較大曲面上進(jìn)行圖案化加工并實現(xiàn)高質(zhì)量表面，是傳統(tǒng)工藝難以企及的，分割加工的方式極易產(chǎn)生“拼縫”并留下金屬殘留，導(dǎo)致電路連通或功能失效。飛秒激光精密刻蝕設(shè)備支持大尺寸加工范圍，拼接精度≤±1μm，實現(xiàn)曲面、復(fù)雜面無縫拼接或?qū)⑵纯p影響降至最低，確保微結(jié)構(gòu)的功能完整性和電氣性能。

PART 03

傳統(tǒng)工藝對比

涂層去除技術(shù)，如化學(xué)剝離、熱剝離、等離子刻蝕，在應(yīng)用于高精度、高價值的器件時，往往面臨難以逾越的障礙：

· 化學(xué)剝離：難以實現(xiàn)微米級的精確控制，化學(xué)溶劑可能腐蝕或改變底層材料表面特性，且殘留物處理復(fù)雜。

· 熱剝離/傳統(tǒng)激光燒蝕：產(chǎn)生顯著的熱影響區(qū)，容易導(dǎo)致熔融殘留、邊緣碳化，熱損傷嚴(yán)重。

· 等離子刻蝕：工藝復(fù)雜且設(shè)備昂貴，后期維護(hù)難度大，更適合大規(guī)模制造。

PART 04

結(jié)語

飛秒激光刻蝕技術(shù)憑借其卓越的加工性能與廣闊的應(yīng)用潛力，不僅為未來植入式醫(yī)療器械的革新與突破提供了堅實的技術(shù)支撐，更將有力推動“極端制造”在微型化、高精尖器件制造領(lǐng)域的發(fā)展。

轉(zhuǎn)自：單色科技

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