Es ist schon beeindruckend, wie Laser die Bearbeitung  unterschiedlicher Materialien revolutioniert haben. Das gilt insbesondere für UV-Lasersysteme. Eine Leistungsschau am Beispiel der Strukturierung ungebrannter Keramiken.
 
In rauer Umgebung spielen keramische Werkstoffe ihre speziellen Eigenschaften gegenüber laminierten Substraten aus. Sie lösen dort eine ganze Reihe von Anforderungen, mit denen Elektronikentwickler zu tun haben. Für die Elektronik – aber auch in anderen Anwendungsbereichen – sind technische Keramiken aufgrund ihrer Eigenschaften interessant. Dazu zählen die elektrische Isolierfähigkeit, die Durchschlagsfestigkeit, hohe Verschleißfestigkeit und Formbeständigkeit. Darüber hinaus sind Keramiken hochtemperaturfest und unempfindlich gegen chemische Angriffe. Diesen guten Eigenschaften stehen handfeste Restriktionen bei der Bearbeitung gegenüber.

Keramik besteht zunächst aus anorganischen, feinkörnigen Rohstoffen. Sie werden mit Wasser angemischt, geformt und getrocknet. Dieser Zustand wird als „Grünkörper“ oder „Grünling“ bezeichnet. Schon in diesem Zustand lassen sich die späteren Abmessungen und die Form des herzustellenden, keramischen Werkstückes herausarbeiten. Anschließend wird das Werkstück gebrannt um letztendlich die Bestandteile durch glasige Anteile fest miteinander zu verkitten („Sintern“). Dieser Brennprozess erfolgt mit einem genau definierten Temperaturprofil, so dass sich Schrumpfungsvorgänge sehr genau reproduzieren lassen.

Bei der Bearbeitung der rohe Masse vor dem Endbrand gilt es, die mechanischen Einflüsse so gering wie möglich zu halten. Daher spielt der Laser mit seinem berührungslosen Prozess eine wichtige Rolle. Er trägt mit jedem Laserpuls eine genau definierte Materialmenge ab und kann durch Steuerung der Laserintensität, der Pulsfrequenz und der Verfahrgeschwindigkeit exakt auf die benötigte Bearbeitungsform eingestellt werden. Materialstärken, die ein Einzelpuls nicht durchdringt, lassen sich in mehreren Durchgängen strukturieren oder trennen. Die Laseranwendung benötigt keine Werkzeuge sondern nutzt die Layoutdaten des Entwurfs. Der Laser kann problemlos auch komplexe Konturen im Konturvollschnitt erzeugen.

Für die präzise Bearbeitung von grüner Keramik eignet sich ein UV-Laser mit einer Wellenlänge von 355 nm hervorragend. Hier liegen ausreichende Absorptionsraten vor, um das Material schnell zu bearbeiten.  Gleichzeitig erlaubt der feine Laserfokus (ca. 20 µm) eine hochpräzise Strukturierung. Der UV-Laser bringt praktisch keine Wärme ins Material ein und hinterlässt keine störenden Schmauchspuren an der Schnittkante.

Das abgebildete Beispiel mit Maßen von 11 x 15 Millimeter ist mit dem LPKF ProtoLaser U3 strukturiert worden. Er graviert die Beschriftung und die Pads, schneidet die Löcher mit einem Durchmesser von 450 µm und trennt das gesamte Bauteil aus einer größeren Greentape-Platte heraus – alles in wenigen Minuten einem Arbeitsgang.

Weitere Infos zur Keramikbearbeitung mit dem LPKF ProtoLaser U3 erhalten Sie auf den LPKF-Produktseiten oder in der Produktbroschüre.