來自立陶宛的光子學工藝：FEMTIKA 與選擇性雷射蝕刻 (SLE) 技術

 

在當今微米級精密製造領域，立陶宛（Lithuania）已悄然成為全球雷射技術的重鎮。作為該國雷射生態系中的佼佼者，FEMTIKA 以其獨特的「混合雷射微加工」能力脫穎而出。本文將深入探討其核心技術之一——選擇性雷射蝕刻（Selective Laser Etching, SLE），並分析其如何突破傳統玻璃加工的限制，為醫療、感測器及微流道產業帶來革命性的解決方案。

什麼是選擇性雷射蝕刻 (SLE)？

FEMTIKA 官網 Selective Laser Etching 頁面的定義，SLE 是一種「減法雷射技術」（subtractive laser technology），專門用於製造具微米級精度的複雜 3D 玻璃部件。傳統的玻璃加工往往受限於幾何形狀（難以實現真 3D）或表面粗糙度問題。選擇性雷射蝕刻（SLE） 是一種結合了「雷射改質」與「化學濕蝕刻」的減法製造技術，專門用於透明材料（特別是熔融石英 Fused Silica）的 3D 微細加工。

其製程主要分為兩個步驟：

  1. 雷射改質 (Modification)： 利用緊密聚焦的飛秒雷射光束（femtosecond laser），在透明材料（如熔融石英）內部進行點對點的寫入。雷射能量會改變焦點處材料的化學性質（形成改質區），但不會破壞表面。

  2. 化學蝕刻 (Etching)： 將樣品浸入濕式蝕刻液中。被雷射改質過的區域蝕刻速度遠快於未改質區域，從而將雷射走過的路徑精確地「掏空」。

    相關影片參考： ... Selective Laser Etching – Subtractive ...

    這段短片直觀地展示了 FEMTIKA 的 SLE 技術如何透過飛秒雷射改質與化學蝕刻兩個步驟，在玻璃內部創造出精密結構。

SLE 技術的核心優勢

  • 真 3D 自由成型 (True 3D): 能夠在玻璃塊材內部製作極其複雜的幾何結構（如螺旋通道、懸空結構），無需多層黏合。

  • 高深寬比 (High Aspect Ratio): 可實現極深且微小的孔洞或流道，深寬比可達 1:100 甚至更高。

  • 奈米級精度: 空間解析度可達微米等級，且蝕刻後的內壁表面粗糙度極低（~200 nm RMS），呈現透明光滑狀。

  • 一體成型 (Assembly-free): 無需組裝，直接從單一玻璃塊中製造出包含可動元件的微機械結構。


產業應用領域

FEMTIKA 的 SLE 技術主要應用於對材料純淨度、耐化學性及結構複雜度要求極高的產業：

1. 微流道晶片 (Microfluidics) & 生物晶片 (Lab-on-Chip)

這是 SLE 目前最主流的應用。傳統微流道多需將兩片玻璃刻蝕後黏合，容易有對位誤差或膠合劑污染的問題。

  • 應用實例： 複雜的 3D 混合器、泰斯拉閥（Tesla Valve）、液滴生成晶片。

  • 優勢： 玻璃材質具有優異的生物相容性與光學透明度，適合即時光學檢測與細胞培養。

2. 醫療器材與生物技術 (Medical Devices)

利用飛秒雷射的「冷加工」特性，可製造極微小的醫療組件。

  • 應用實例： 微針（Microneedles）陣列、高精度霧化噴嘴（Nozzles）、細胞過濾器。

  • 優勢： 玻璃噴嘴耐磨損且孔徑極其精確，能控制藥物或氣體的微量噴射。

3. 微機械與感測器 (Micromechanics & Sensors)

在玻璃內部製造「可活動」的機械結構。

  • 應用實例： 微型夾具、玻璃內部的彈簧結構、光纖對準器（Fiber Alignment）。

  • 優勢： 由於石英玻璃的低熱膨脹係數，這類感測器在極端溫度下仍能保持極高的穩定性。

4. 光子學元件 (Photonics)

  • 應用實例： 波導（Waveguides）、微光學透鏡、光子晶體。

  • 優勢： 可直接在光纖端面或玻璃塊內部整合光學特徵，實現光路封裝的小型化。


FEMTIKA 的獨特地位

FEMTIKA 不僅僅是一家設備商，其旗艦機台 Laser Nanofactory 更是一套「混合製造」系統。它不僅具備上述的 SLE 減法功能，還能切換至 多光子聚合 (Multiphoton Polymerization, MPP) 模式進行奈米級的 3D 列印（加法製造）。這種「加減法合一」的特性，讓使用者能在同一個工作站上，先用 SLE 製作玻璃微流道，再用 MPP 在流道內列印高精度的聚合物過濾網，展現了極高的製程靈活性。

隨著半導體封裝、精準醫療與量子感測技術的發展，FEMTIKA 這類能夠駕馭透明硬脆材料的微納米加工技術，將成為下世代高階製造的關鍵推手。

FEMTIKA 官方資源與服務

除了技術介紹，FEMTIKA 官網 也展示了其作為解決方案提供商的完整服務體系：

  1. Laser Nanofactory 工作站： 這是 FEMTIKA 的旗艦設備，集成了 SLE（減法）與 MPP（多光子聚合，加法）兩種技術。這意味著用戶可以在同一台機器上，先用 SLE 製作玻璃微流道，再用 MPP 在流道內 3D 列印高精度的聚合物濾網，實現「混合製造」。

  2. 代工生產 (Contract Manufacturing)： 對於尚未購置設備的客戶，FEMTIKA 提供從小批量原型製作到小規模生產（Small Scale Production）的服務。

  3. 可行性研究 (Feasibility Studies)： 協助客戶評估特定微結構的製造可能性，包括原型開發、測量與技術報告。
     

更多詳細資訊請參考 FEMTIKA 官方網頁： https://femtika.com/process/selective-laser-etching/

 

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