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Die Werkstoffeigenschaften sowie die Möglichkeit der photolithographischen Bearbeitung machen Silizium zu einem der bedeutendsten Werkstoffe im Bereich der Mikrosystemtechnik. Nachteilig war bisher, daß die geringen Ätzraten (ca. 5µm/min) sowie der erhebliche Zeit- und Kostenaufwand lithographischer Verfahren für die Herstellung von Prototypen oder kleiner Serien unattraktiv machte. Besonders für Durchgangsbohrungen (z. B. für Computerchips, Leiterplatten und in der Druckindustrie) konnte ein wachsendes Interesse verzeichnet werden.
Aus diesem Grund wurden am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) Untersuchungen mit neuen Strahlquellen zum Schneiden und Bohren von Silizium durchgeführt. Konventionelle Strahlquellen, wie z.B. CO2- oder Nd:YAG-Laser führten zu unerwünschten Aufschmelzungen, Mikrorissen und Ablagerungen auf der Oberfläche. Für die Untersuchungen wurden deshalb ein frequenzvervielfachter Nd:YAG-Laser (Wellenlänge 532 nm; Pulsdauer 10 ns) und ein femtosekunden-Titan:Saphir-Lasersystem eingesetzt.
Die vom Ti:Sa-Laser erzeugten Durchgangsbohrungen (hier zur Herstellung einer Matrix von 64 Bohrungen in 380 µm dickes Silizium zur Verwendung als Düsenplatte für die Druckindustrie) zeichneten sich durch eine außergewöhnlich hohe Qualität auf der Strahlaustrittsseite sowie glatte Bohrungswände aus. Es lassen sich weder Mikrorisse, Schmelzränder noch Ablagerungen auf der Austrittsseite feststellen. Die Bohrzeit betrug dabei ca. 1 min.
Beim Einsatz eines frequenzvervielfachten Nd:YAG-Lasers konnte die Bohrzeit erheblich verkürzt werden (Bohrzeit - 2 s; Material - 500 µm dickes Silizium), wobei die Gesamtqualität der Bohrung etwas geringer als die vom Ti:Sa-Laser erzeugten Durchgangsbohrungen zu beurteilen ist. Es entstanden auch Ablagerungen auf der Strahleintrittsseite, die allerdings mit Azeton leicht entfernt werden konnten.
Beide Strahlquellen zeichnen sich für das Bohren bzw. Trennen von Silizium aus. Weitere Untersuchungen für die Wellenlängen 355 nm und 266 nm (frequenzvervielfachter Nd:YAG-Laser) sind geplant.
Für mehr Information:
Laser Zentrum Hannover e.V.
Herr Dipl.-Ing. Thilo Wagner
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-313
Fax: +49 511 2788-100
e-mail: tw@lzh.de
http://www.lzh.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Elektrotechnik, Energie, Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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