Sacklochbohrung

Die Sacklochbohrung findet im Bereich des Laserbohrens Verwendung

und wird im Englischen Blind Hole Drilling oder Blind Hole Machining

genannt. Sacklöcher sind Vertiefungen mit unterschiedlicher Form

und Tiefe, die das Werkstück nicht vollständig durchdringen.

Die Bedeutung der Sacklochbohrung nimmt mit der

zunehmenden Verbreitung der

3D-Halbleiter-Packaging-Technologie

zu. Laser ermöglichen das hochpräzise Fräsen von

Sacklöchern mit sehr hohem Aspektverhältnis,

hoher Kantenqualität und genau kontrollierten

Tiefen sowie die Erzeugung von

konischen und quadratischen Bohrungen mit

hohem Durchsatz und hoher

Reproduzierbarkeit.

Die Sacklochbohrung (blind hole machining) hat eine bestimmte Tiefe und durchdringt das Werkstück nicht, wie z. B. bei der Durchgangsbohrung. IPG ermöglicht die Sacklochbohrung in Materialstärken von bis zu 2 mm, mit hohem Aspektverhältnis. Der Faserlaser bringt für die Anwendung der Sacklochbohrung enorme Vorteile mit sich, denn das Verfahren funktioniert mit einer hohen Geschwindigkeit, berührungslos und somit ohne Späne. Beispiele stellen Bohrungen mit einem Durchmesser von 25 Mikrometer in 1 mm dicken Wolfram- und Nylonscheiben oder Bohrungen mit einem Durchmesser von 50 Mikrometer in 2 mm dicken Materialien dar. Die Verwendung der Sacklochbohrung z. B. in Glas und Polymeren wird weiter unten detaillierter beschrieben. 

 

Der Laserstrahl wird mithilfe spezieller Optiken eingestellt, sodass eine gleichmäßige Energieverteilung im Werkstück erzielt wird (in der Regel ±5 %). Dies ermöglicht eine Bearbeitung mit extrem genauer Tiefensteuerung, da das Bauteil zum Abtragen des Materials Puls für Puls und Schicht für Schicht bearbeitet werden kann.

UV-Arbeitsstationen von IPG können zum Sackloch- und Durchgangsbohren bereitgestellt werden. Verfügbar sind sowohl manuelle, halbautomatische als auch vollautomatische Mikrobearbeitungssysteme.


Sacklochbohrung in Glas

Aufgrund der Rissneigung von Glas bei thermischer Belastung und seiner Transparenz sind hochpräzise Laserbohrungen in diesem Material schwierig. Mit UV Lasern von IPG können in Materialien mit einer Stärke von bis zu 500 µm große Raster von Sacklöchern oder Durchgangsbohrungen mit submikrometer-genauer Tiefensteuerung gebohrt werden. Einzelne Senkbohrungen mit hoher Wiederholgenauigkeit in 150 µm dickem Glas sind ein Beispiel für einen typischen Produktionsprozess mit den Lasern von IPG.

Die Abbildung zeigt Sacklöcher mit einem Durchmesser von 50 µm und einer Tiefe von bis zu 400 µm in Glas.

IPG bietet sowohl Laser als auch integrierte Lösungen für alle Arten von Anwendungen zur Mikromaterialbearbeitung von Glas an.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  Sackloch

Sacklochbohrung in Polymeren

Raster von einfachen oder komplexen Maskenstrukturen können auf das Zielobjekt projiziert und nacheinander bearbeitet werden, um dreidimensionale Strukturen verschiedener Größen und Formen zu erzeugen. Mehrere Strukturen können mit nur einem einzigen Puls erzeugt werden. Bestrahlungsfelder können zum Beispiel zur großflächigen Strukturierung stufenförmig auf dem Teil angeordnet werden.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste grüne Nanosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  Sackloch 2

Strukturierung mit hoher Dichte mittels UV-Ablation

Wenn große Mengen an Material mittels UV-Licht abgetragen werden müssen, ist die Gesamtleistung des Lasers ausschlaggebend für einen hohen Durchsatz. Das Verfahren ist effizient, wenn der Laserstrahl so angepasst wird, dass er eine großflächige Maske ausfüllt.

Die Abbildung zeigt ein Raster paralleler Sacklöcher in einem Polymerwerkstoff. In diesem Beispiel passen 100 Bohrungen mit einem Durchmesser von ca. 4 µm in einen 50 × 50 µm großen Bereich. Die minimale Bohrungsgröße bei diesem Verfahren beträgt 2 µm.

System: Bohren mikrofluidischer Bauteile

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste grüne Nanosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  polymere

 

   
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