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Glasbearbeitung – schnell, genau und ohne Mikrorisse

Glas weist eine ganze Reihe interessanter Eigenschaften auf, ist jedoch schwierig zu bearbeiten. Für Glassubstrate mit einer Dicke bis zu 500 µm steht mit dem Laser Induced Deep Etching (LIDE) jetzt ein Verfahren mit bislang unerreichter Leistung und Genauigkeit bereit.

Bild 1. Ein einzelner Laserpuls modifiziert das Glas. In einem nachfolgenden Ätzprozess entstehen an den getroffenen Stellen beispielsweise hochpräzise Löcher

Glas ist ein vielseitiges Material: Es ist inert, hat eine hohe Formstabilität über einen großen Temperaturbereich und kann in seiner dünnsten Form sogar mit Zentimeterradius ohne Materialermüdung gebogen werden – um nur einige Eigenschaften zu nennen. Aber Glas hat auch einen Schwachpunkt: Bei der herkömm­lichen Bearbeitung entstehen leicht Mikrorisse. Das bedeutet: Kanten müssen nachbearbeitet werden, und bei besonders feinen Strukturen besteht die Gefahr der Instabilität. Das bringt zusätzliche Prozessschritte und Ausbeuteverluste mit sich. LPKF hat ein bekanntes Verfahren – das laserinduzierte selektive Ätzen – aufgegriffen, es viel schneller gemacht und zur Serienreife ent­wickelt. Dabei entstehen weder Mikrorisse noch thermische Spannungen (Bild 1).

 

Erst modifizieren, dann selektiv ätzen
LPKF bezeichnet die Technologie als Laser Induced Deep Etching (LIDE). Beim LIDE-Verfahren wird Laserstrahlung innerhalb eines transparenten Werkstücks fokussiert und durch das Werkstück bewegt. Die Laserenergie wird beim LIDE-Verfahren über eine sehr lange Wechselwirkungszone absorbiert. Dort ändern einzelne Laserpulse die optischen und chemischen Eigenschaften des Materials so, dass es selektiv ätzbar wird. In einem nachfolgenden Ätzprozess baut sich das modifizierte Material deutlich schneller ab als das unmodifizierte Glas (Bild 2).

 

Dabei entstehen anders als beim direkten Laserabtrag keine Mikrorisse oder sonstigen negativen Effekte auf das Glas. Es reicht, einen einzelnen Laserpuls µm-genau an die richtige Position abzusetzen, um später ein µm-großes Loch entstehen zu lassen. Eine Reihe von aufeinander­folgenden Pulsen erzeugen einen Schnitt. Die Steuerung des Lasers ist direkt aus CAD-Daten möglich und bietet große Designfreiheiten auch bei kleinen Stückzahlen.

 

Das Verfahren zeichnet sich durch hohe Präzision und Wirtschaftlichkeit aus. Mit einem gezielten Ätzprozess lassen sich Wandneigungen zwischen 0° und 15° gezielt einstellen. Durch Steuerung der Laserstrahlung oder durch einen Ätzresist sind auch einseitige Löcher und Gräben mit hohen Aspekt­verhältnissen möglich. [...]

 

Hersteller
LPKF Laser & Electronics AG
30827 Garbsen
Tel. +49 5131 7095-0
Fax +49 5131 7095-90
www.lpkf.de

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