Sat Oct 19 2019

10 19

Grote microstructuren met UV-lasersysteem

06/07/2018

Door Ad Spijkers

Laserfabrikant Coherent en het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aken werken met een hoogvermogen excimerlasersysteem aan nieuwe methoden voor zachte oppervlaktebewerking.


     

Met de snelle groei van de productie van displays voor mobiele apparaten hebben excimerlasers de laatste jaren een grote opleving gekend. Hun UV-straling maakt de nauwkeurige modificatie van silicium mogelijk, maar ook het ontbinden van flinterdunne polymeerlagen bij de Laser Lift off-methode.

Excimerlaser

Coherent en Fraunhofer ILT willen in een meerjaars samenwerkingsproject nieuwe methoden met de excimerlaser ontwikkelen. Hiertoe heeft de laserfabrikant een onderzoeksgroep van het onderzoeksinstituut een LineBeam-systeem ter beschikking gesteld. Dit levert een laserlijn van 155 mm lengte en een breedte van 0,3 mm, met meer dan 150 W gestabiliseerd UV-vermogen en een golflengte van248 nm. Naar keuze kan een maskerafbeeldingssysteem worden toegevoegd.

De UV-straling met korte golflengte en een energie van meer dan 1 J per puls maakt zowel het verwijderen van uiteenlopende materialen met een resolutie van micrometers als een snelle en selectieve bewerking van coatingsystemen in het micro- en nanobereik mogelijk. Volgens Coherent biedt geen enkel ander systeem deze combinatie van nauwkeurigheid en bewerkingssnelheid.

Nieuwe toepassingen

De partners willen nieuwe toepassingen en nieuwe materialen kwantificeren, die nadien kunnen worden opgeschaald naar industriële productie. Een eerste aandachtsgebied is de bewerking van vezelcomposieten. Zo kunnen bijvoorbeeld de lijmvlakken van met koolstofvezels versterkte kunststoffen met de excimer zacht en nauwkeurig worden voorbewerk.

Een andere toepassing is het verwijderen van hulplagen van grote oppervlakken van onderdelen uit met koolstofvezels versterkte kunststoffen. Dit kan voor zowel de luchtvaart als de scheepsbouw interessant zijn. Bovendien is de doelgerichte verandering van oppervlakken een specifiek doel van de samenwerking. Technische onderdelen kunnen hierdoor extra functionaliteiten krijgen die anders alleen met dure coatings kunnen worden gerealiseerd.

Belangrijk is de geringe doordringdiepte van de UV-straling, die het toevoegen van een functionaliteit bij een lage warmtetoevoer mogelijk maakt. De excimerlaser is op grond van zijn korte golflengte zelfs beter dan de nieuwe laser met ultrakorte pulsen. De veelheid aan potentiële toepassingen is breed. Behalve de evaluatie van methoden voor bewerkingsstrategieën kunnen ook nieuwe materialen op hun bewerkbaarheid worden getest. Een denkbare toepassing is bijvoorbeeld de efficiënte productie en modificatie van grafeenlager op nano-schaal, waarbij vooral de korte golflengte en de daarmee samenhangende fotonenergie een beslissende rol speelt.

De samenwerking tussen Coherent en Fraunhofer-ILT heeft een partnerschap op lange termijn tot doel. Beide partners kunnen het systeem met hun klanten gebruiken voor projecten. Zo wordt vooral voor kleine en middelgrote ondernemingen de technologische basis voor de ontwikkeling van nieuwe producten met innovatieve functies toegankelijk gemaakt.

(foto: Coherent Inc.).