Laserstrukturieren

Die Lasertechnologie eignet sich hervorragend für die Mikrostrukturierung unterschiedlichster Materialien. Sie ermöglicht einen hohen Durchsatz und lässt sich prozesssicher in Produktionslinien integrieren. Gegenüber anderen Verfahren wie Maskierungen oder Elektronenstrahlverfahren ist sie kostengünstig und durchsatzstark. Weitere Vorteile liegen in der berührungslosen Energieeinkopplung, der flexiblen Strahlführung, der hochgenauen und schnellen Positionierung sowie in der exakten Dosierbarkeit der Energiezufuhr. Materialschädigungen werden vermieden.

Je nach Kundenanforderung hinsichtlich Qualität, Durchsatz und Investitionskosten kommen unterschiedliche Laserquellen in Kombination mit einem Scannersystem für die Strukturierung in Frage, angefangen von Nanosekundenlasern bis hin zu Ultrakurzpulslasern.

Ultrakurzpulslaser lassen sich ebenso zuverlässig in Fertigungsprozesse integrieren wie Nanosekundenlaser, sind im Vergleich zu diesen jedoch deutlich kostenintensiver, sowohl in der Anschaffung als auch im Unterhalt.

Nanosekundenlaser punkten hauptsächlich hinsichtlich Durchsatz und Kosteneffizienz. Aufgrund der Pulslänge wird jedoch vergleichsweise mehr Wärme in das Material eingebracht als mit Ultrakurzpulslasern.

Laserablation mit ultrakurzen Laserpulsen mit Pulsdauern im Piko- und Femtosekundenbereich (10‑13…10‑15s) wird oft als „kalte Ablation“ bezeichnet. Dies trifft jedoch nur bei Pulsdauern unter zehn Femtosekunden zu. Liegt die Pulsdauer oberhalb dieses Zeitintervalls, findet eine Elektron-Photon Wechselwirkung und damit verbunden eine Temperaturleitung im Substrat statt. Diese beschränkt sich idealerweise auf wenige 100 nm Materialbreite bei Pulslängen bis in den Pikosekundenbereich. Der Vorteil der Ultrakurzpulslaser liegt in ihrer Eigenschaft, die gesamte Laserenergie innerhalb einer sehr kurzen Zeit in das Material abzugeben. Dabei werden extrem hohe Leistungsdichten bis zu einigen Gigawatt pro cm² erreicht. Das führt zu einer sehr guten Absorption der Laserstrahlung und damit verbunden zu der Möglichkeit, quasi „athermisch“ und extrem präzise zu bearbeiten. Das Ergebnis sind qualitativ hochwertige Strukturen mit nahezu keiner Wärmebeeinflussung oder Materialkontamination am umgebenden Material.