Mikrobearbeitung

Strukturieren und Abtragen mit dem Festkörperlaser waren lange kaum bekannt. Erst seitdem das Stichwort Mikrobearbeitung in aller Munde ist, rücken die Verfahren mehr und mehr in den Mittelpunkt des Interesses. Denn beim Laserstrukturieren und Laserabtragen werden Werkstücke in kleinen und kleinsten Dimensionen bearbeitet.

Verfahrenstechnisch sind Strukturieren und Abtragen eng verwandt: Kurze Laserpulse mit sehr hohen Pulsleistungen erzeugen so hohe Energiedichten, dass das Material überwiegend direkt verdampft (sublimiert). Bei diesem Vorgang entsteht nur wenig Schmelze. Jeder Laserpuls erzeugt eine kleine Vertiefung. Sie misst typischerweise einige 10 Mikrometer im Durchmesser und nur wenige Mikrometer in der Tiefe.

Laserstrukturierte Solarzelle
Laserstrukturierte Solarzelle

Strukturieren
Strukturieren bedeutet, regelmäßig angeordnete Geometrien in Oberflächen zu erzeugen, die deren technische Eigenschaften gezielt verändern. Das einzelne Element einer solchen Struktur ist oft nur einige Mikrometer groß.

Laserbearbeitete Keramik

Laserabtragen
Abtragen wird meist im Werkzeug- und Formenbau sowie in der Elektronik und Halbleitertechnik angewendet. Der Laser erzeugt zum Beispiel in Spritzgusswerkzeugen dreidimensionale, detailreiche Vertiefungen, deren Formen sich später beim Spritzgießen im Kunststoffteil abbilden. Der Laser kann aber auch dünne Schichten selektiv abtragen, etwa zum Trimmen von Widerständen oder zum Beschriften.

Laserbohren einer Leiterplatte mit TruMicro
Bohren
Unterschied zwischen Perkussions-, Trepanier- und Helixbohren: Beim Perkussieren bleibt der Fokus des Lasers ortsfest. Wird durch mehrere Laserpulse ein Startloch gebohrt und bewegt sich der Fokus des Lasers anschließend kreisförmig in der Bohrung um diese zu erweitern, spricht man vom Trepanieren. Beim Helixbohren arbeiten sich viele Laserpulse kreisförmig - wie auf einer Wendeltreppe - in die Tiefe vor.