Selektiver Materialabtrag

Bei der Strukturierung und selektiven Materialabtragung wird ein

Material mittels selektiver Ablation von einem Grund-/

Substratmaterial entfernt bzw. abgetragen, z. B. zum

selektiven Abtragen oder Strukturieren von Metallschichten

oder zum Entfernen der Isolierung oder von Schutzlacken

von elektronischen Komponenten. 

Durch die präzise Steuerung der Pulsenergie,

Wiederholungsrate und Energiedichte wird eine

genaue Definition der Struktur erreicht und

können Beschädigungen des Grundmaterials

vermieden werden.

In den Mikroelektronik-, Medizingeräte-, Automobil- und Luftfahrtbranchen sind die Definition von Leiterbahnen oder die Entfernung von Isolierungen gängige Anforderungen. Bei modernen technischen Bauteilen werden die elektrische Isolierung, die Biokompatibilität oder der Schutz für den Einsatz unter rauen Bedingungen durch dünne Materialschichten hergestellt, bei denen es sich meist um Polymere handelt. Diese Schutzmaterialien entsprechen im Allgemeinen den dreidimensionalen Teilen, die sie schützen, und bei typischen Anwendungsverfahren ist es kaum möglich, Bereiche des Teils unbeschichtet zu lassen. Bisher bestand der gebräuchlichste Ansatz zum Abtragen von Beschichtungen in einzelnen Bereichen darin, vor dem Beschichten eine Maske in Form eines Bands oder einer Folie aufzubringen oder den Umriss der Form mit einer Schneide zu definieren und die Beschichtung dann in einem Nachbearbeitungsschritt abzuziehen. Seit kurzem sind jedoch Lasersysteme verfügbar, die schnelle, effiziente und hochpräzise alternative Verfahren sowie eine hohe Teilequalität bieten.

Ebenso werden dünne Beschichtungen mit leitenden Materialien (in der Regel Gold, Legierungen und ITO) verwendet, um elektrische Verbindungen herzustellen. Das selektive Abtragen dieser Schichten zum Erzeugen einer galvanischen Trennung oder Definieren einer bestimmten Leiterbahn

 

ist ein gängiges Fertigungsverfahren. Lasersysteme sind nicht nur ein schnelles und effizientes Fertigungsverfahren, sondern bieten auch die Flexibilität, die Musterform und das Schaltungsdesign durch eine einfache Änderung des Bearbeitungsprogramms zu ändern, sodass keine zeitaufwändigen und kostspieligen Änderungen von Masken und Werkzeugsätzen notwendig sind.

Bei beiden Anwendungen ist es entscheidend, beim Abtragen des oberen Materials Beschädigungen des zugrunde liegenden Substrats zu vermeiden. Da sich Materialien bei verschiedenen Laserparametern (Wellenlänge, Pulsenergie, Pulsdauer, Fluenz, Wiederholungsrate usw.) unterschiedliche verhalten, ist eine sorgfältige Auswahl des Lasertyps und der Betriebsbedingungen erforderlich.

Die IPG-Anwendungslabore verfügen über ein hervorragendes Team promovierter Materialwissenschaftler, die sich der Optimierung dieser Verfahren widmen.

Die UV-Ablationssysteme und vollautomatischen Polymerfolienschneider-Systeme für die Massenproduktion von IPG sind ideale Arbeitsstationen zur Mikromaterialbearbeitung mittels selektiven Materialabtrags.


Entfernen der Kunststoffisolierung vom Drahtkern

Zum selektiven Abtragen der Beschichtung vom Grundmaterial wird eine Laserquelle mit niedriger Energie verwendet.  In Fällen, in denen die Beschichtung bei einer geringeren Energiedichte als das Grundmaterial abgetragen wird, wird eine Beschädigung des Grundmaterials vermieden. Da die typische Teilausrichtung genauer als 5 µm ist, können Beschichtungen hochpräzise abgetragen werden.

System: UV-Ablation

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

  draht

Abtragen von Parylene von Leiterplatten

Parylene und andere gleichmäßige Beschichtungen lassen sich problemlos von elektronischen Leiterplatten und anderen Komponenten abtragen, ohne empfindliche Bondstellen oder Bauteilelemente zu beschädigen. Die Ausrichtung ist genauer als 5 µm, und die Bedienung ist sowohl mit manueller Beladung als auch vollautomatisch möglich.

Das Abtragen von Parylene ist links neben der gestrichelten Linie dargestellt.

System: Polymerfolienschneider

Laser: Gepulste UV-Nanosekundenlasen

  parylene

Abtragen von CdTe von Solarzellen aus Glas

Selektiver Materialabtrag in Kombination mit Laser Lift Off-Technologie ermöglicht das Abtragen einzelner Schichten von mehrlagigen Strukturen, z. B. einer dünnen CdTe-Schicht von Solarzellen auf einem Glas-/ITO-Substrat.

Präzise Ausrichtung auf <20 µm

Laser: Gepulste grüne Nanosekundenlaser, Pikosekundenlaser

  CdTe

Strukturierung von Gold auf PET

Qualitativ hochwertige Laserdirektstrukturierung einer Isolationsstrecke in einer 50 nm dicken leitenden Goldschicht auf einem PET-Substrat. Pulsdauer und Energiedichte sind zum Abtragen des Metalls ohne Beschädigung des zugrunde liegenden Polymers optimiert.

System: Arbeitsstation für Mikromaterialbearbeitung (IX-280-ML)

Laser: Gepulste UV-Nanosekundenlaser, gepulste 1 µm-Nanosekundenlasern, Pikosekundenklaser

 

Gold auf PET 


Strukturierung einer Metallschicht auf Glas

Strukturierung dünner Schichten durch direkte UV-Materialablation.

Die typische minimale Strukturgröße beträgt 10 Mikrometer.

Die Abbildung zeigt mittels Laser strukturiertes Gold auf Glas.

System: Bohrsystem für mikrofluidische Bauteile

Laser: Gepulste UV-Nanosekundenlaser, gepulste 1 µm-Nanosekundenlaser, Pikosekundenlaser

  Gold

Strukturierung von ITO

Strukturierung dünner Schichten durch direkte UV-Materialablation.

Die typische minimale Strukturgröße beträgt <10 Mikrometer.

Rechte Seite: Strukturierung einer Metallschicht und von ITO auf einem PET-Substrat – Linienbreite <7 Mikrometer.

System: Polymerfolienschneider/-bohrer

Laser: Gepulste UV-Nanosekundenlaser, gepulste 1 µm-Nanosekundenlaser, Pikosekundenlaser

  ITO auf PET
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