Laserowe mikrotechnologie w mikrosystemach

• Autorzy: Tomczyk M. , Walczak M. , Sęk P.

Warianty tytułu

EN

Laser technologies in microsystems

• Konferencja: Terotechnologia 2013. Materiały Konferencji na ekspozycji METAL i CONTROL-TECH Targi-Kielce (26-27.09.2013 ; Kielce, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wyniki laserowej obróbki materiałów, takich jak: Si, Al₂O₃ oraz ZrO₂, stosowanych do budowy mikrosystemów. Konieczność wiernego odtwarzania geometrii i wymiarów w skali mikro stawia szczególne wymagania dotyczące procesu obróbki laserowej. Laserowe mikrotechnologie muszą być prowadzone w warunkach, które zapewnią doskonałe prowadzenie zogniskowanej wiązki laserowej, np.: skanowanie z odpowiednią szybkością, prawidłowy dobór czasu trwania impulsu oraz repetycji. Na jakość odwzorowania w procesach laserowej mikroobróbki ma również wpływ ilość zaabsorbowanej energii. Warunki, w których prowadzona jest mikroobróbka, powinny uwzględniać konieczność utrzymania małej strefy oddziaływania ciepła. Niniejszy artykuł potwierdza możliwość wykorzystania technologii laserowej do takich zastosowań.

EN

This article presents some results of laser processing of Si, Al₂O₃, ZrO₂, used for the construction of microsystems and microsensors. The necessity of exact reproducing the geometry and dimensions in the microscale puts specific requirements for laser machining process: operating it under conditions which ensure the perfect guidance of a well-focused laser beam, scanning at a suitable speed, and the adequate selection of laser pulse duration with proper repetition frequency. Influence on this process have: the amount of absorbed energy depended on wavelength of laser radiation and kind of material, and the need to maintain a small heat affected zone (HAZ). This guarantees keeping the exact reproduction of microshapes and cutting edges with a different angle of lines even in microscale details. The present work confirms the possibility of using laser technology for such applications.

Słowa kluczowe

PL

obróbka laserowa materiałów; mikrosystemy; mikrotechnologie laserowe

EN

laser treatment of materials; microsystems; laser microtechnologies

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne
• Rocznik: 2014
• Tom: Z. 18
• Strony: 260--268
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomczyk M.

• Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 18/22, 90-924 Łódź

autor

Walczak M.

• Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 18/22, 90-924 Łódź

autor

Sęk P.

• Centrum Laserowych Technologii Metali, Politechnika Świętokrzyska, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

Bibliografia

• [1] Pawlak R., Laser processing of elements of Microsystems, Lodz University of Technology 2013, work supported by NCN: 5397/B/T02/2010/39.
• [2] Pawlak R., Tomczyk M., Walczak M., Modelling in Selected Laser Microtechnologies in Electrical Engineering, “Microtherm Proceedings” 2011, Lódź.
• [3] Pawlak R., Rosowski A., Tomczyk M., Walczak M., Simulation Analysis of Thermal State of Conducting Elements with Narrowings Made by Use of Laser Micromachining, “Materials Science and Engineering B” 2011, 176, pp. 344-351.
• [4] Pawlak R., Tomczyk M., Walczak M., Rosowski A., Laserowe technologie w skali mikrometrowej - realizacja procesów wspomagana modelowaniem, X STL Proceedings, Szczecin-Świnoujście 2012.
• [5] Chichkov B.N., Momma C., Nolte S., von Alvensleben F., Tünnermann A., Femtosecond, picosecond and nanosecond laser ablation of solids, Appl. Phys. 1996, 63, pp. 109-115.
• [6] RazvanStoian, Investigations of the Dynamics of Material Removal in Ultrashort Pulsed Laser Ablation of Dielectrics, Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktor grades der Freien Universität Berlin Fachbereich Physik, October 2000.
• [7] Bäuerle D., Luk’yanchuk B., Schwab P., Wangi X.Z., Arenholtz E., Laser ablation: Fundamentals and recent developments, “Elsevier Science Publisher B.V.” 1992, pp. 39-53.
• [8] Bulgakova N.M., Bourakov I.M., Phase explosion under ultrashort pulsed laser ablation: modeling with analysis of metastable state of melt, “Applied Surface Science”, 2002, 197-198, pp. 41-44.
• [9] Miotello A., Kelly R., Laser-induced phase explosion: new physical problems when a condensed phase approaches the thermodynamic critical temperature, Appl. Phys. 1999, 69, S67-S73.
• [10] Bulgakova N.M., Bulgakov A.V., Pulsed laser ablation of solids: transition from normal vaporization to phase explosion, Appl. Phys. 2001, 73, pp. 199-208.
• [11] Bulgakova, N.M., Bulgakov A.V., Babich L.P., Energy Balance Of Pulsed Laser Ablation: Thermal Model Revised, Appl. Phys. 2004, 79, pp. 1323-1326.
• [12] Pawlak R., Tomczyk M., Walczak M., Domagalski P., Microstructures of semiconductor and ceramic materials made by ablation of single mode fiber laser - quality and dimensions limit, Microtherm Proceeding 2013.
• [13] Zhang Z., Modest M.F., Temperature-dependent absorptances of ceramics for Nd:YAG and CO2 laser processing applications, “Journal of Heat Transfer” 1998, 120 (2), pp. 322-327.