Ultrakurzpuls-Laseroptikmodul zur Erzeugung von Multi-Bessel-Strahlen für das Bohren mit hohem Aspektverhältnis


Optische Simulation für das Laserbohren mit Multi-Bessel-Strahlen und Prozessentwicklung für die Halbleiter- und Keramikbearbeitung.

Eine visualisierte Berechnung aus dem Bessel Beam Projekt
Projektleitung: Prof. Dr. Ralf Hellmann
Hochschule: Technische Hochschule Aschaffenburg
Forschungsschwerpunkt: Materials
Projektlaufzeit: 12/19 - 11/21

Materials   InnovativeMaterialProcessing   Prof.Dr.Hellmann


Hintergrund

Die fortschreitende Miniaturisierung mechanischer, elektrischer und optoelektronischer Komponenten erfordert z. B. das Bohren von Mikrobohrungen mit Abmessungen unter 10 µm. Während photolithografische und chemische Verfahren aufgrund ihrer eher negativen Umweltauswirkungen ausgeschlossen sind und herkömmliche mechanische oder Laserbohrwerkzeuge in Bezug auf Präzision und Qualität an ihre Grenzen stoßen, sind innovative Mikrobearbeitungstechnologien dringend erforderlich.

Die Hauptvorteile der Mikrobearbeitung mit Ultrakurzpulslasern sind eine geringere Wärmeeinflusszone, hohe Präzision und eine insgesamt bessere Bearbeitungsqualität aufgrund der sehr kurzen Wechselwirkungszeit zwischen Material und Laserpuls. Im Allgemeinen kann das Intensitätsprofil eines Lasers durch eine ausgeklügelte Strahlformung, die auf einem digital-physikalischen Ansatz mit computergenerierten Hologrammen und einem modernen räumlichen Lichtmodulator basiert, dynamisch gesteuert und an eine bestimmte Fertigungsaufgabe angepasst werden. Da räumliche Lichtmodulatoren jedoch in der Regel eine niedrige Zerstörungsschwelle aufweisen, sind sie für Hochleistungslaseranwendungen in der Regel nicht geeignet.  

Ziel dieses Projekts ist es, i) mikrooptische Systeme zu simulieren und nachzubilden, um die zugängliche Laserleistung bei hohen Wiederholraten auf das Werkstück zu übertragen, ii) Räumliche Lichtmodulatoren-Technologien mit einer verbesserten Zerstörungsschwelle für verschiedene Laserwellenlängen und hohe Laserleistungen zu entwickeln und iii) neue Bearbeitungsansätze für Halbleiter- und Keramikmaterialien zu entwickeln, wie sie in der Elektronikindustrie verwendet werden.


Ziele

Ziel dieses Projekts ist die optische Simulation für das Laserbohren mit Multi-Bessel-Strahlen und die Prozessentwicklung für die Halbleiterkeramikbearbeitung.


Methoden

  • Ultrakurzpuls-Lasertechnik
  • Optische Simulation
  • Erzeugung von Bessel-Strahlen
  • Dynamische Strahlformung - Räumliche Lichtmodulation
  • Mikro-Bohrungen


Projektteilnehmende

  • zwei deutsche Unternehmen
  • Ruhr Universität Bochum
  • TH Aschaffenburg


Förderung

ZIM Projekt / BMWI


Kooperationen

Sie forschen als Professorin oder Professor, als Doktorandin oder Doktorand oder als Studentin oder Student auf dem Gebiet der Lasertechnik? Wenn Sie auf der Suche nach Beteiligungsmöglichkeiten an einem Forschungsprojekt zur Lasertechnik sind, ermitteln wir gerne unser Kooperationspotenzial. Bitte nehmen Sie Kontakt auf mit Prof. Dr. Hellmann per Telefon (+49 6021/4206-874) or per Mail an Ralf.Hellmannth-abde.


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