Grafik, die den Laserstrukturierungsprozess auf der Oberfläche eines Material darstellt

Funktionale Oberflächenstrukturen erzeugen

Ziel des Laserstrukturierens ist es, einfache oder komplexe Oberflächenmodifikationen mittels Materialabtrag, thermischer Wechselwirkung oder präzisen Energieeintrags zu erzeugen und so zu funktionalisieren. Es handelt sich um ein Verfahren, welches sowohl, zum Aufrauen oder Glätten gehärteter metallischer oder keramischer Oberflächen für tribologische Verbesserungen genutzt wird. Aber zudem auch spezifische Leiterbahnstrukturen in Kunststoffen aktivieren oder gezielt beim Aufbau von Schichtsystemen genutzt werden kann.

Unter dem Begriff des Laserstrukturierens wird sowohl der partielle und präzise oberflächliche Werkstoffabtrag, als auch das großflächige Laserpolieren, Laserreinigen und Laserhonen subsumiert. Art und Umfang der Laserbearbeitung sind  keine Grenzen gesetzt – ganz gleich, ob Sie eine einzelne oder vollflächige Strukturierung der Bauteile benötigen.

Bei der Laserstrukturierung mit einem UKP-Laser (Ultrakurzpulslaser) verdampft das Material, ohne Schmelzrückstände auf dem Bauteil zu hinterlassen. Dank der sogenannten kalten Ablation wird das Material nicht aufgeschmolzen, sondern verdampft, was eine hochwertige Strukturierung des Materials ermöglicht. Ultrakurzpulslaser erlauben folglich eine sauberere und oft nachbearbeitungsfreie Mikrostrukturierung von Oberflächen mit sehr hoher Präzision.

Technische Möglichkeiten der Laserbearbeitung von Oberflächen

Lasersysteme zur Oberflächenstrukturierung, Oberflächenmodifikation und Mikrobearbeitung spielen in der industriellen Fertigung und Forschung eine entscheidende Rolle. Die verschiedenen Verfahren wie Mikrostrukturieren, Mikroschneiden, Ablation, Kerben und Schichtabtrag ermöglichen die präzise, flexible und vielfältige Bearbeitung im Mikrometerbereich. Dabei werden sowohl Tiefenabtrag als auch Oberflächenmodifikationen durch Abtragen, Entschichten, Polieren oder Aufrauen realisiert. Auch Kavitäten und Sacklöcher werden durch Mikrobearbeitung umgesetzt. Eine spezielle Technik, die dabei eingesetzt wird, sind UKP-Laserquellen, die extrem kurze Pulse im Piko-/Femtosekundenbereich erzeugen. Unsere Services und Dienstleistungen unterstützen Sie bei der Aktivierung und Reinigung von Oberflächen durch ein breites Bearbeitungsspektrum.

    Laserstrukturieren mit breitem Bearbeitungsspektrum

    Vielfältige Bearbeitungsparameter in der Fertigungstechnik:

    • Dünnfilmschichten abtragen, ohne das Trägersubstrat zu beschädigen.
    • definierte Rauheitswerte partiell in Keramiken und Metallen herstellen.
    • Reinigungs- und Poliervorgänge an abgetragenen Siliziumflächen vornehmen, um leicht anhaftende Schmelzrückstände zu entfernen. Eine laterale Strukturauflösung bis zu fünf Mikrometern und eine Tiefenauflösung bis unter einem Mikrometer sind möglich.

    Flexible und schnelle Herstellung strukturierter Werkzeugoberflächen:

    • Einsatz verschiedener Scanner­optiken zur Remotebearbeitung sowie Festoptiken mit Gasunterstützung
    • Rundachsbearbeitung bei einem maximalen Durchmesser von bis zu 90 Millimetern und einer maximalen Länge von 300 Millimetern möglich 
    • automatische Bilderkennung und -verarbeitung von Positionsmerkmalen und die sensorische Messung der abgetragenen Höhe in derselben Aufspannung für höchste Präzision

     

    Weitere Details zum Laserstrukturieren finden Sie in unseren Datenblättern.

    Fertigungstechnologie für verschiedene Materialien

    Ob Dünnfilmwafer oder Dickschichtsubstrat: Die Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrukturierung eignet sich für eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien. Dazu gehören sowohl Metalle als auch Nichtmetalle und vor allem hart-spröde Materialien. Dank der präzisen Fertigungstechnologie sind die Möglichkeiten bei der Bearbeitung der folgenden Materialien nahezu unbegrenzt:

    • Aluminiumoxid (Al2O3, Saphir)
    • Aluminiumnitrid (AlN)
    • Silizium (Si) und Siliziumnitrid (Si3N4)
    • Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC)
    • Rekristallisiertes Siliziumkarbid (RSiC)
    • Glas (-keramik), Quarz
    • Kunststoff-Leiterplatten aus FR3/FR4/ FR5 (PCB)
    • Keramik-Leiterplatten oder Multilayer (LTCC)

    Anwendungsbereiche der Lasertechnik

    Die sehr hohen Lichtintensitäten, die bei der Mikrobearbeitung mit Ultrakurzpulslasern erreicht werden, ermöglichen die Bearbeitung von Werkstoffen, bei denen die mechanische Bearbeitung oder andere Lasertechnologien an ihre Grenzen stoßen. Der Vorteil der Laserbearbeitung liegt aber auch in der Flexibilität, mit der beliebige Formen schnell, präzise und wirtschaftlich hergestellt werden können.

    Mit Hilfe von Spannvorrichtungen, sogenannten Chucks, oder Ansaugvorrichtungen mit Unterdruck schneidet der Ultrakurzpulslaser Materialien sauber ohne zu beschädigen. Keramiken, Gläser und Metalle werden gebohrt, strukturiert und geschnitten, ohne dass das Material thermisch geschädigt wird. Dies eröffnet neue Möglichkeiten in der Elektronik, Mechanik, Medizintechnik und Mikrofluidik. Die vielseitige Fertigungstechnologie eignet sich hervorragend für Nutz- und Netzwerksubstrate und andere Dickschichthybride. Wir unterstützen Sie bei der Herstellung von:

    • Heizern,
    • Leiterbahnen,
    • Masken,
    • Blenden,
    • Schablonen,
    • Schaltungsträgern,
    • und Mikroreaktoren.

    Mit der Laserbearbeitung lassen sich Oberflächen im Mikrometerbereich besonders effizient und präzise bearbeiten. Insbesondere beim  Einsatz von  Ultrakurzpulslasern ist ein rückstandsfreier Materialabtrag machbar, gerade wenn Werkstoffe anschließend beschichtet werden sollen – beispielsweise bei der Metallisierung. Dazu dürfen keine Materialrückstände auf den Substraten anhaften.

    Laserstrukturieren – alle Vorteile auf einen Blick

    • präziser schichtweiser Materialabtrag oder definierte Eigenschaftsänderungen
    • filigrane Mikrostrukturierung durch kleinste Spotdurchmesser & optische Bauteilreferenzierung
    • kein Verzug oder Wärmeeintrag in das Werkstück und damit gratfreie Bearbeitung
    • anspruchsvolle Werkstoffe bearbeitbar (hart-spröde; transparent; ultra-dünn; mehrlagig; multiple)
    • Laserquellen und -anlagen mit Pulslängen im Piko- und Femtosekundenbereich (Ultrakurzpulslaser)
    • Wellenlängen von 1.030 nm (IR), 515 nm (Grün) und 355 nm (UV)
    laserstrukturiertes Mikroreaktorbauteil für die Mikrofluidik, Keramik Al2O3, abgetragene Tiefe 0,15 mm
    Mikroreaktorbauteil, Keramik Al2O3, abgetragene Tiefe 0,15 mm
    laserstrukturiertes Piezokeramik-Röhrchen mit abgetragener Sputterschicht, Ø= 30 mm
    Piezokeramik-Röhrchen mit abgetragener Sputterschicht, Ø= 30 mm
    laserstrukturierter Probenträger, Keramik Al2O3, Laserabtrag bis zu 0,5 mm tief; Restmembranstärke t=0,1 mm
    strukturierter Probenträger, Keramik Al2O3, Laserabtrag bis zu 0,5 mm tief; Restmembranstärke t=0,1 mm
    Graphitelektrode mit laserstrukturierter Zahlenmatrix
    Graphitelektrode mit laserstrukturierter Zahlenmatrix

    Datenblätter zum Download

    • pdf
      Laserstrukturieren
      151 KB
    • pdf
      UKP-Laserbearbeitung
      279 KB
    • pdf
      UKP-Ferritbearbeitung
      620 KB
    • pdf
      Datentransfer
      561 KB

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    Durch unser großes Portfolio an Bearbeitungstechnologien fertigen wir schnell,präzise und individuelle Bauteile nach Ihren Vorgaben – vom Laserbohren über das Wafer Dicing bis hin zur Präzisionsfertigung von Zeichnungsteilen.

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