Saubere Ergebnisse mit UV-Laserstrahlung
Erstmals steht eine lasergestützte Mikrobearbeitungsstation für unterschiedlichste Materialien, wie dünne Metallschichten, Polymere und Keramiken zur Verfügung, die industriellen Anforderungen für den Bereich <10 µm genügt.
3D-Strukturierung von Ormocer® (links) und Schnitt in Silizium (rechts).
© Laser Zentrum Hannover e.V.
In der industriellen Mikrobearbeitung spielen Geschwindigkeit, Qualität und Kosten eine wichtige Rolle. Daher hat die Europäische Union das Forschungsprojekt "FLAME"* unterstützt, mit dem Schwerpunkt, die flexiblen Mikrobearbeitung mittels UV-Laserstrahlung als Alternative für den chemischen Abtrag, die Lithographie und andere Mikrobearbeitungsprozesse zu qualifizieren. Basierend auf den am LZH gewonnenen Erkenntnissen der Lasermikrobearbeitung unterschiedlichster Materialien, wie dünne Metallschichten, Polymere und Keramiken, konnten Projektpartner eine Bearbeitungsstation für die flexible 3D-Mikrostrukturierung entwickeln.
Erstmals steht eine lasergestützte Mikrobearbeitungsstation zur Verfügung, die industriellen Anforderungen für den Bereich <10 µm genügt. Herz des Systems ist ein Festkörperlaser mit hohen Pulsfolgefrequenzen bis 100 kHz und ein Laserstrahl-Fokusdurchmesser von nur 2 µm in der Bearbeitungsebene. Die Anlage hat hoch präzise Positionier- und Beobachtungseinrichtungen, und ein umfassendes Softwarepaket zur Lasersteuerung und Prozesssimulation.
Mit UV-Laserstrahlung ist beispielsweise das Schneiden von Silizium für Tintenstrahldruckerköpfe möglich. Derzeit werden Schlitze (4 mm x 0.5 mm) für den Tintenstrahlaustritt durch Partikelstrahlen aus Aluminiumoxid geschnitten. Allerdings werden hierbei die Wafer mit AlO2-Partikeln derart kontaminiert, dass mehrere Reinigungsschritte notwendig sind. Durch die Laserbearbeitung mit hohen Pulsfolgefrequenzen konnten die Verunreinigungen auf dem Wafer extrem minimiert werden, bei einer Prozesszeit von 60 s.
Auch beim Strukturieren von mikro-optischen Elementen im Solgel "Ormocer" konnte eine überaus effiziente Bearbeitungszeit erreicht werden. Eine mikrorissfreie Bearbeitung war durch die UV-Laserstrahlung möglich, obwohl bei diesem Material die Energiezufuhr kritisch ist. Durch den Zusatz von laserstrahlabsorbierenden Mitteln im Solgel ist eine Verkürzung der Prozesszeit zu erwarten.
Weitere industrielle Schneidanwendungen werden mit diesem Laser bereits durchgeführt. Bei steigenden Laserleistungen wird erwartet, dass der industrielle Einsatz der UV-Laserbearbeitung zunimmt.
*Flexible Laser Assisted Micro-Machining
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