UKP-Prozess zum Abtrag von Glas. ©Fraunhofer ILT / Volker Lannert.

FEMTO
PHOTONIC
PRODUCTION

Das Forscherteam rund um Femto Photonic Production
(DPP Femto) untersucht die Ultrakurzpuls-Technologie (UKP),
bei der Laserpulse von Femto- oder Nanosekunden
verschiedenste Materialien hochpräzise abtragen.
Im Fokus der Forschungsarbeit steht die Bearbeitung trans-
parenter Materialien, die besonders in der Elektronik-
und Unterhaltungsbranche nicht mehr wegzudenken sind.

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UKP-Technologie für die industrielle Produktion der Zukunft

Transparente Materialien, sogenannte Wide-Bandgap-Materialien, sind aufgrund ihrer Eigenschaften nicht mehr aus der digitalen Welt wegzudenken. Mit klassischen ätzlithographischen oder mechanischen Verfahren lassen sich diese Werkstoffe jedoch nicht oder nur unter hohem Kosten- und Zeitaufwand bearbeiten. Die UKP-Technologie bietet hier eine effiziente Lösung: Das Material kann unabhängig von seinen mechanischen Eigenschaften präzise und effizient bis in den Mikrometerbereich abgetragen werden. So entstehen funktionale Oberflächen, die vor allem bei der Herstellung von Displays, LEDs und Leistungstransistoren zum Einsatz kommen.

Darüber hinaus können ultrakurze Laserpulse die optischen und chemischen Eigenschaften transparenter Materialien gezielt verändern. Der Abtrag des Materials erfolgt dabei nachträglich durch ein Ätzbad und nur dort, wo die Laserstrahlung Auswirkung auf die Materialeigenschaften hatte. Dieses Verfahren wird vor allem zur Herstellung von 3D-Volumenstrukturen innerhalb transparenter Materialien, wie beispielsweise Mikrofluidiken, eingesetzt.

Das Vorhaben 

Konkret arbeiten die Partner der DPP-Femto-Arbeitsgruppe an einem verbesserten Verständnis hinsichtlich der Wechselwirkungen zwischen UKP-Laserstrahlung und den modernen Funktionsmaterialien der digitalen Welt, wie Siliciumcarbid, Galliumnitrid, Diamant, Glas und Saphir. Das gewonnene Know-how ist die Basis für darauffolgende Roadmap-Stationen, in denen vor allem die Effizienz des Verfahrens an die Anforderungen der produzierenden Industrie angepasst werden soll. Hierzu planen die Partner des Femto DPP unter anderem die Entwicklung einer High-Speed-Strahlablenkung und die Großflächenbearbeitung.

Übergeordnetes Ziel dieses Forschungsvorhabens ist der serienreife und wirtschaftliche Einsatz der UKP-Technologie in der industriellen Produktion der Zukunft.

Steckbrief

  • Weiterentwicklung der UKP-Technologie zum standardisierten Verfahren für die produzierende Industrie unter besonderer Berücksichtigung moderner Funktionsmaterialien
  • Erarbeitung eines besseren Verständnisses der Laser-Werkstoff-Wechselwirkungen im UKP-Prozess
  • Ausarbeitung optimaler Leistungsparameter, angepasster Optiken und Systemlösungen und dadurch
  • Effizienzsteigerung des Verfahrens in Anbetracht industrieller Anforderungen
  • Unterhaltungselektronik
  • Halbleitertechnik
  • Medizintechnik

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