MaLDeAn

Materialbearbeitung mit ultrakurzen Laserpulsen
unter Verwendung schneller Deflektoren
und Frequenzkonversion im Anlagenkonzept

MaLDeAn: Lasertrennen von flexiblen Schaltungsträgern (Quelle: LPKF AG)

Schneiden und Strukturieren
mit Ultrakurzpulslasern in der Elektronikfertigung

Die Elektronik ist gekennzeichnet von einer laufend fortschreitenden Miniaturisierung begleitet von einer Erhöhung der Komplexität der Bauteile. Dementsprechend steigen auch die Anforderungen an die Fertigungsprozesse. Mechanische Bearbeitung, wie sie heute noch der Standard ist, stößt bei immer dünneren Substraten und immer feineren Strukturen bald an ihre Grenzen. Der bei der Bearbeitung auftretende mechanische Stress führt zu unerwünschten Verformungen bis hin zum völligen Versagen der Bauteile. Auch Kurzpulslaser sind den zukünftigen Anforderungen nicht gewachsen, da sie bei der Bearbeitung umliegendes Material anschmelzen und so Verbundwerkstoffe schädigen und gewünschte Trennbreiten nicht erreichen können. Ultrakurzpulslaser bieten hier das Potenzial, berührungslos deutlich kleinere Trennbreiten zu erzielen, ohne das Material thermisch zu beeinflussen oder zu verformen. Damit könnte in der Laser-Direkt-Strukturierung eine höhere Strukturauflösung und eine geringere Oberflächenrauigkeit erzielt werden. Auch ließen sich flexible Schaltungsträger, hauchdünne Leiterplatten und komplexe Verbundwerkstoffe präzise strukturieren und trennen. Des Weiteren könnten mit Ultrakurzpulslasern metallische Schichten auf polymeren Substraten strukturiert werden, ohne das Substrat zu schädigen. Diese neuen Verfahren würden sowohl der Laser- als auch der Elektronikindustrie in Deutschland einen signifikanten Wettbewerbsvorteil verschaffen.

Mit Ultrakurzpulslasern
zur Fertigung mit höchster Präzision

Bevor Ultrakurzpulslaser sich jedoch für die Elektronikfertigung durchsetzen können, gilt es, die Wechselwirkung von unterschiedlichen Laserpulsen mit in der Elektronik verwendeten Materialien und Verbundwerkstoffen zu untersuchen. Um diese Punkte zu adressieren, haben sich im MaLDeAn-Projekt ein Entwicklungsinstitut (Fraunhofer ILT), ein Hersteller von Laserbearbeitungsmaschinen (LPKF Laser & Electronics AG) und ein Hersteller von Mikrooptiken (LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH) zusammengetan. Ziel ist ein Demonstrator für die hochpräzise, berührungslose Elektronikfertigung. Voraussetzung für die Erreichung dieser Ziele ist zum einen eine umfangreiche Studie unterschiedlicher Laserparameter, wie Pulsdauer und –form, und deren Wirkung auf spritzgegossene Kunststoffe, flexible Folien, Verbundwerkstoffe und dünne metallische Schichten auf Polymersubstraten. Zum anderen müssen Strahlformungskomponenten und Frequenzkonverter erforscht werden, die den hohen Energien der ultrakurzen Pulse dauerhaft standhalten können. Zu guter Letzt wird ein elektrooptisches Ablenksystem benötigt, das bei geringer Steuerspannung den Laser schnell und gezielt zu steuern vermag. Mit dem Projekt wird die Konkurrenzfähigkeit Deutschlands nicht nur in der Optik- und Maschinenherstellung sondern auch langfristig in der Elektronikfertigung gestärkt. Dies führt nicht nur unmittelbar zur Sicherung und Entstehung neuer Arbeitsplätze, sondern trägt durch Ressourcenschonung auch zum Umweltschutz bei.

Koordinator

Roman Ostholt
LPKF Laser & Electronics AG
Osteriede 7
30827 Garbsen
Tel.: 05131 / 7095- 785
E-Mail: roman.ostholt@lpkf.com

Projektvolumen

2,5 Mio. €
(ca. 50% Förderanteil durch das BMBF)

Projektlaufzeit

1.4.2012 — 31.8.2015

Projektpartner

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Teil des Photonik Forschung Deutschland-Programms