Herstellung von Mikrobauteilen durch Laserstrukturierung

Die Art der Wechselwirkung zwischen Laserstrahlung und Werkstoff ist abhängig von den Materialparametern und kann durch geeignete Wahl der Laserparameter (Wellenlänge, Pulsdauer und Energiedichte) gezielt auf die gewünschte Anwendung hin beeinflusst werden.Die thermische Materialbearbeitung erfolgt mit Nd:YAG-Lasern. Typische Einsatzfelder sind Feinschneiden, Fügen, Markieren, Formabtrag oder laserstrahlunterstütztes Ätzen. Die derzeit erzielbaren lateralen Strukturgenauigkeiten liegen hier im Bereich von 20 µm; die Strukturtiefen gehen bis in den mm-Bereich. Aspektverhältnisse bis zu 10 wurden realisiert.

Aufgrund seiner hohen Photonenenergie kann kurzwellige Excimer-Laserstrahlung und frequenzvervierfachte und -verdreifachte Nd:YAG-Lasersteuerung zur Bearbeitung praktisch aller Materialien und Dünnschichtsysteme verwendet werden. Die kleinsten lateralen Strukturabmessungen liegen dabei im Submikrometerbereich, die bisher realisierten Strukturtiefen bei Kunststoffen liegen im mm-Bereich, bei Keramik unterhalb von 100 µm.

Mit dem Laser können ebenso mikrostrukturierte Werkzeuge (Formeinsätze) für die Verfahren der Kunststoffabformung, Heißprägen und Spritzgießen hergestellt werden.

Die Palette der bearbeitbaren Materialien umfasst Kunststoffe, Metalle und Keramiken.

Dr. Barbara Schmuker
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Stabsabteilung Marketing, Patente und Lizenzen
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
D-76344 Eggenstein-Leopoldshafen
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