Laserprozesse

Beispiele: Laserstrukturierung, Kristallisation und Isolation von Schichten in Dünnschicht-Photovoltaik

Selektives Entfernen von einzelnen Schichten eines CIGS-Solarmoduls. Die abgetragenen Materialien bleiben sauber und können einem Recycling-Prozess zugeführt werden


Elektrolumineszenz (EL)-Bild des CIGS-Moduls nach der Laser-Verschaltung. Das homogene Elektrolumineszenz-Licht zeigt, dass das CIGS keine Kurzschlüsse hat und  das Modul mit voller Effizienz arbeitet


Mit dem Laser können ganze CIGS-Module von Glas auf eine Folie transferiert werden (Das Bild zeigt aus patentrechtlichen Gründen nur einen Demonstrator ohne Funktion).

Laserprozesse für OLED

  • Laserbearbeitung in der Produktion oder Nachbearbeitung fertiger, verkapselter OLED
  • Bearbeitung an Luft, in Hochvakuum oder Stickstoff
  • Selektive Bearbeitung von: ITO, „metal-mesh“, „silver nano wire“, Halbleiter (organisch oder klassisch), Metallschichten oder (Dünnschicht-) Verkapselung
Beispiel: Laser-Nachbearbeitung einer verkapselten OLED

Wir haben Erfahrung mit 3 verschiedenen Laser- und lichtbasierten Methoden zur Nachbearbeitung von OLED. Sie unterscheiden sich hinsichtlich Investition, Prozesszeit und optischer Auflösung erheblich.

Lasernachbearbeitung OLED

Freilegen von Leitern in Kunststoffteilen mit dem Laser

Wir haben das Plastikteil mit einem Laser geöffnet. Dieser Laser stoppt automatisch an der Metalloberfläche des Leiters aufgrund der Reflexion. Eine dünne Schicht mit Oxid bleibt übrig. Danach haben wir mit einem zweiten Laser nachgereinigt, um eine saubere, leitfähige Oberfläche ohne Oxyd zu erhalten. Diese kann  gelötet werden. Das Löten ist auch mit dem zweiten  verwendeten Laser möglich.

 

Zum Öffnen, Reinigen und Löten des Kontaktes sind nur 2 Laser notwendig. Die Gesamtinvestition beträgt weniger als 60 k€, um eine Taktzeit von 10 Sekunden zu erreichen.

Erzeugen von Leiterbahnen auf Glas, Folien oder konventionellen Platinenmaterialien

Generative Produktionsmethoden kommen zunehmend in die Produktion. Heutzutage erreicht der 3D-Druck fast den Consumer-Markt. In Zukunft werden gedruckte Geräteteile elektronische Funktionen haben. Das alles heißt „gedruckte Elektronik“. Wir erzeugen z.B. Leiterbahnen mit dem Laser und verwenden dabei zahlreiche Prozesse.

Laser-Sintern, Laser-Ablösen und Laser-Transfer von gedruckten Silber-Leiterbahnen zur Erzeugung von flexible und streckbaren Leiterbahnen für sog. „wearables“

Flexible und dehnbare Leiterbahnen erzeugen: Schritt 1-  Bedrucken von PET.  Schritt 2 – Sintern mit Laser. Schritt 3 – Ablösen vom PET mittels Laser

Laser-Strukturierung von konventionellen und gesputterten Aluminium-Schichten

Linienbreite 30 µm. Ergebnis ohne Spitzen an den Gräben

30 nm Aluminum auf 15µm PET, Isolation besser als 1 MOhm/mm

Erzeugen von Leiterbahnen durch Laserstrukturierung von Metallschichten auf konventionellen Platinenmaterialien

Super-präzises Schneiden und Bohren von Metallelektroden für Batterieanwendungen

 

Angetrieben durch die Entwicklung der Elektromobilität und des Marktes für Batterien sind industrielle Schneidprozesse notwendig, die lokale Spitzen vermeiden. Die Metallelektroden im Inneren der Batterien müssen ohne Spitzen an den Enden der Metallfolie getrennt werden, da Spitzen die Membran zwischen den Elektroden beschädigen würden. Eine Lösung ist das Laserschneiden. Der Vorteil des Lasers sind sehr niedrige Betriebskosten und das Einsparen von Verbrauchsmaterialien. Die meisten Laserprozesse erzeugen leider Spikes. Wir wählen die richtigen Laser aus und optimieren diese Prozesse.

Feinstrukturierung und  Erodieren von Metallen und Halbleitern mit dem Laser

Laser eroding of metal with 4 µm structures

Erodieren von Stahl mit Nanosekunden-Faserlaser (kostengünstig!). Auf einer nahtlosen Arbeitsfläche von 210 mm x 210 mm sind Strukturen kleiner 4 μm möglich. Die Daten wurden in DXF-Format bereitgestellt

GFK und CFK schneiden und selektives AbtragenCFK_4

Loch in einer Matrix eines CFK-Bauteils mit einem Laser geschnitten. Der Übergangsbereich des Schnitts ist kleiner als  0,05mm.  Die wärmebeeinflusste Zone ist kleiner als 0,08 mm. Wir können aber auch schnell und kostengünstig schneiden. Dabei werden zwei unterschiedliche Laser gleichzeitig eingesetzt. Dadurch steigt nicht nur die Geschwindigkeit, die Investitionskosten werden dadurch deutlich geringer. Allerdings wird die wärmebeeinflusste Zone dadurch größer.

Polymermatrix auf CFK-Fasern, die mittels Laser entfernt wurden. Der Prozess stoppt auf den Fasern von selbst. Die Fasern werden nicht beschädigt.

Lochdurchmesser unter 0,15 mm möglich

Dicke bis über 50mm (mit größerem Durchmesser und Schnittbreite)


Es ist mit verschiedenen Laser und Parameter auch möglich:

  • Schneiden aller Materialien (nicht selektiv) auch mit Metallbestandteilen.
  • Ablation von nur des Polymer-Materials.
  • Ablation von nur Kohlenstoff- oder Glasfasern.Daher ist es mit hybriden Laserverfahren möglich, bis zu genau einer bestimmten Schicht zu bohren. Die Schichten können quasi abgezählt werden

Laserschneiden und markieren von Holz

 

Entrosten mit dem Laser

Laserlöten

Entfernen von Aufdrucken auf Glas