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