Bohren von Mikrolöchern

Die Anwendungstechniker von IPG Photonics haben sowohl

Excimer- als auch Festkörperlasertechniken für hochwertiges

Mikroloch-Bohren entwickelt.

Das beim Excimerlaser eingesetzte Masken-

projektionsschema und die beim Festkörperlaser

verwendeten Galvanometer ermöglichen das

Laserbohren mit hohem Durchsatz und  hoher 

Qualität.

Im Folgenden zeigen wir Beispiele für 

Mikrobohrverfahren für Metalle, Polymere,

Glas, Keramik und Aluminiumoxide.

Mikrobohranwendungen, zu denen Durchbohrungen und Sacklöcher zählen, können je nach Anwendung senkrechte oder abgeschrägte Bohrungswandungen erfordern. Realisierbar sind Bohrungsdurchmesser von bis zu 2 Mikrometer mit einer Positionierungsgenauigkeit im Submikrometerbereich. Es sind Bohrgeschwindigkeiten von bis zu 1.000 Bohrungen pro Sekunde verfügbar.

Jedes Material weist einzigartige Herausforderungen auf, von der thermischen Beeinflussung bis zur Lasereinkopplung. IPG bietet eine breite Palette von Lasertypen und Strahlführungstechnologien an, die für jede Anwendung optimiert und als Hochgeschwindigkeits-Fertigungslösungen implementiert werden können.

 

Es besteht ein gestiegenes Interesse an der Herstellung von kleinen Laserbohrungen variabler Form (<100 µm) mit kontrollierter Konizität oder ohne Konizität in einer Vielzahl von Materialien verschiedenster Stärken von bis zu mehreren Millimetern. Die Anforderungen an Qualität und Durchsatz nehmen stetig zu, da die Toleranzen hinsichtlich Maßhaltigkeit und Positionierung immer enger werden. Um die ständig steigenden Anforderungen der Industrie erfüllen zu können, müssen daher verbesserte Fertigungsverfahren mit erweiterter Prozesssteuerung und modernen Laserquellen entwickelt werden.


Bohren in Keramik

Die Hochgeschwindigkeitsbohrsysteme für Keramik von IPG sind zum Bohren von Mikrolöchern (in der Regel mit einem Durchmesser <100 mm) in Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid sowie ähnlichen keramischen Werkstoffen für das Packaging elektronischer Bauteile und Interposeranwendungen optimiert.

Mit einer minimalen Bohrungsgröße <10 µm und maximalen Bohrgeschwindigkeiten von über 1.000 Bohrungen pro Sekunde eignet sich der Keramikbohrer für Anwendungen, die Bohrungen <100 µm erfordern und mit herkömmlichen CO2-Lasern schwer zu realisieren sind.

Die Abbildung zeigt 20.000 Bohrungen in 380 µm dickem Aluminiumoxid.

System: Keramikbohrer

Laser: Singlemode-QCW-Laser, Multimode-QCW-Laser, Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  keramik

Bohren in Metall

Sacklöcher und Durchbohrungen in Edelstahl, Messing, Molybdän und Legierungen.

Runde und unregelmäßige Formen.

Austrittsbohrungen mit einem Durchmesser bis 5 Mikrometer. 

Die Abbildung zeigt sieben 100 mm-Bohrungen in 100 mm dickem Molybdän.

System: Mehrachsiges Bohrsystem

Laser: Singlemode-QCW-Laser, Multimode-QCW-Laser, Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  metall

Bohren in Duroplasten

Minimale Bohrungsgrößen bis 2 Mikrometer.

Rechte Seite: Tintendüse mit quadratischer Senkbohrung.

System: Polymerfolienbohrer/-schneider

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste grüne Nanosekundenlasergepulste UV-Nanosekundenlaser

 

  Kapton

Bohren in thermoplastischen Polymeren

Durchbohrungen und Sacklöcher in Thermoplasten. Bohrungsdurchmesser bis 2 Mikrometer. In der Regel erfolgt die Bearbeitung mit einem UV-Laser mit großem Sichtfeld für mehrere Bohrungen, um einen hohen Durchsatz zu erzielen. 

 Rechte Seite: Raster mit 30 µm-Bohrungen in 1 mm dickem ABS-Kunststoff

System: Bohrsystem für mikrofluidische Bauteile

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

  thermoplastisch

Bohren eines Leitblechs aus SiN

Laserbohren von kleinen Bohrungen variabler Form (<100 µm) mit kontrollierter Konizität oder ohne Konizität in einer Vielzahl von Materialien. Die IPG-Lasersysteme für die Mikromaterialbearbeitung verwenden eine proprietäre Strahlführungstechnik für das Hochgeschwindigkeitsbohren, mit der Mikrolöcher in weniger als 1 Sekunde in Materialstärken unter 250 µm und in weniger als 2 Sekunden in 380 µm dickem Siliziumnitrid hergestellt werden können.

Die Abbildung zeigt 65 x 65 µm-Bohrungen mit Seitenwänden von 10 µm in 200 µm dickem SiN.

System: Bohrsystem für Leitbleche

Laser: Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  Dünne Wände

Bohren in Glas

Laser mit hohen Wiederholungsraten und kurzer Wellenlänge eignen sich ideal zum Bohren von Mikrolöchern in Glas. Diese Laser bieten in Kombination mit der Arbeitsstation für Präzisionsmikrobearbeitung von IPG eine hohe Bohrungsrundheit, minimale Konizität, keinerlei Risse sowie minimale Abplatzung und ermöglichen das Schneiden scharfer Ecken.

Die Abbildung zeigt 1 µm-Bohrungen in Glas.

Systeme: Bohrsystem für mikrofluidische Bauteile, Duallaser-F & E-System

Laser: Singlemode-QCW-Laser, Multimode-QCW-Laser, Pikosekundenlaser, gepulste UV-Nanosekundenlaser

  glas
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