Tragende Rolle der Lasersysteme in der Elektronikindustrie: Mit Laserpräzision in neue Elektronikwelten

12.02.2015 08:50:06, Messe München GmbH

München. Erst Lasersysteme in der Fertigung machen Smartphones zu den kompakten Alleskönnern, die die Welt begeistern. Erst die exakte Beschriftung mit gebündeltem Licht stellt trotz der fortschreitenden Miniaturisierung die Rückverfolgbarkeit elektronischer Komponenten sicher. Laser ebenen den Weg zu flexiblen Displays, dreidimensionalen Schaltungen und betriebssicheren Hochvolt-Batterien. Die Weltleitmesse LASER World of PHOTONICS, die vom 22. bis 25. Juni 2015 auf dem Gelände der Messe München stattfindet, wird eine Leistungsschau des Lichts, das in den Elektronikfabriken der Welt das mechanisch Unmögliche möglich macht.

Gebogene Bildschirme liegen im Trend. Ob Fernseher, Smartphone oder smarte Uhr - leichte, flexible Displays sind gefragt. Lange galten sie als Zukunftsmusik. Ein neues Laser-Verfahren verhilft ihnen nun zum Durchbruch. Als Enabler-Technologie spielen Laser in der Elektronikindustrie eine tragende Rolle. Die präzise berührungslose Laserbearbeitung verschiedenster Materialien ist Schrittmacher der Miniaturisierung und Qualitätsgarant, wo Bauteilstrukturen nur per Mikroskop erkennbar sind. Wo Mechanik an Grenzen stößt, sind Laser in ihrem Metier. Und da die Vielfalt an Strahlquellen stetig zunimmt, Nutzer also immer spezifischere Leistungen, Wellenlängen und Pulsdauern exakter dosieren können, machen Laser den Weg zu immer neuen Anwendungen frei.

Laser-Prozess ermöglicht flexible und leichtere Displays
Eine dieser Anwendungen ist besagter Laser-Prozess für flexible Bildschirme. Weil die empfindlichen, auf 100 Mikrometer dünnem Polymer aufgebauten Displays in Fabriken kaum handhabbar sind, setzen Hersteller auf Trägerschichten aus Glas. Darauf werden Displays Schicht für Schicht aufgebaut: der Polymerfilm, Silizium-Schaltkreise, dann Funktionsschichten und Versiegelung. Die Krux liegt im Lösen des angetrockneten Polymers samt Aufbau der stützenden Glasschicht. Die Lösung sind kurzwellige Lichtpulsen – der Laser-Lift-Off. Die UV-Pulse (per Excimer-Laser durch das Glas auf den Polymer geschickt) verdampfen nur die Atomlagen, die am Glas kleben. Die Funktionsschichten werden nicht in Mitleidenschaft gezogen. Der Laser-Lift-Off ist auch für großflächige OLED-Lichtfelder anwendbar. Der Wegfall des Glases macht Displays um die Hälfte leichter und um ein Drittel dünner. Das schafft Raum für neue Funktionen in Smartphone & Co. Und da sie zuerst wie gehabt auf Glas gefertigt werden, können die bisherigen Produktionsanlagen weiter laufen.

Weltgrößte Leistungsschau LASER World of PHOTONICS
Die Weltleitmesse wird mit ihren Schwerpunkten „Laser und Optoelektronik“ (Hallen B2 und B3) und „Laser und Lasersysteme für die Fertigung“ (Hallen A2 und A3) eine Leistungsschau der Lasertechnologie, die scheinbar Unmögliches möglich macht. Hier werden Laser-Lift-Off-Anlagen mehrerer Hersteller zu sehen sein. Einblicke in Forschung und Entwicklung sowie in neue Elektronik-Anwendungen geben außerdem die Application Panels auf dem Forum „Industrial Laser Applications“ in Halle A3 und der World of Photonics Congress. Hier wird ein breites Spektrum von gedruckter Photovoltaik, Laserdruck von Nanopartikeln bis zu wachsender Vielfalt an Ultrakurzpuls-Laserverfahren und Mikromaterialbearbeitung thematisiert. Auf der CLEO Europe-EQEC informieren mehrere Sessions u.a. über die jüngsten Forschungsergebnisse rund um Micro- und Nanophotonics oder der Materialbearbeitung mit Laser. Die Konferenz „Lasers In Manufacturing“ (LiM) beschäftigt sich mit der Bearbeitung transparenter Materialien sowie Oberflächen und diskutiert neue Konzepte für Fertigungssysteme und Kontrolle von Prozessen. Erstmals findet neben dem traditionellen Application Panel zum Thema „Lasers in Microelectronics“ auch eine Vortragsreihe zur Laserbearbeitung von Glas statt.

Laser als Mittel der Wahl in der Miniaturwelt der Elektronik
Ob rückstandsloses Bohren von Mikrolöchern in Leiterplatten, präzises Schneiden immer dünnerer Wafer, Abtragen von Material oder die zunehmende Funktionsintegration: gebündeltes Licht ist in Elektronikfabriken unverzichtbar. Im Ringen um Bauraum und leichtere Geräte gehen Hersteller von Handys und Notebooks dazu über, Schaltungen und Antennen direkt in Kunststoff-Gehäuseteile zu integrieren. Das Strukturieren vor der Metallisierung übernehmen Laser. In der 3D-Chip-Fertigung sind sie ebenfalls im Einsatz. Auch hier wird per Laser-Lift-Off Glas gelöst, kurzwellige Laserpulse trennen Chips und Trägermaterial schonend.

Wachstumsmarkt Laser-Beschriftung
Gleiches gilt im Wachstumsmarkt der Produktbeschriftung, in dem viele Aussteller der LASER World of PHOTONICS aktiv sind. Ihre Lasersysteme beschriften Metall, Kunststoff, Lack, Folie, Keramik oder Glas mit bis zu 1000 Schriftzeichen pro Sekunde. Laser verfärben Metall durch Hitzeeintrag, tragen Oberflächenmaterial ab oder brennen sich ins Material. Aufschäumen von Kunststoffen hinterlässt ebenso gestochen scharfe Schriften wie das so genannte Karbonisieren zum Farbumschlag in Kunststoffen und Keramiken. Der Markt für Laserbeschriftung wächst mit hohen einstelligen Raten. Nicht nur die Elektronikbranche setzt darauf. Auch Autohersteller beschriften Knöpfe, Hebel und Schalter im Innenraum per Laser – und fordern Bauteilbeschriftung außerhalb der Sichtbereiche ein. Denn sie macht Bauteile identifizierbar, rückverfolgbar und bietet Schutz vor Produktpiraten.

Lasertechnik für Batterien, Elektromotoren und Leistungselektronik
Elektronik ist im Automobil seit Jahren auf dem Vormarsch. Elektromobilität wird den Trend verstärken. Spannungswandler, neue Steuerungsgeräte, Batterien und Elektromotoren sollen ein Autoleben lang halten. Voraussetzung dafür ist präzise Fertigung in reproduzierbarer Qualität. Lasersysteme liefern sie. Schon heute sind sie gefragt, um Statoren für Elektromotoren und Batterieelektroden zu schneiden und zu schweißen. Eine weitere Schlüsselkomponente sind Leistungselektroniken, in denen Halbleiter arbeiten. Produziert werden die Wafer mit einem Laser-Verfahren, das auch CMOS–Bildwandler für Digitalkameras immer besser macht. All diese Elektronik-Neuerungen und Verfahren mittels Lasertechnologien, die in der Elektronikindustrie zum Einsatz kommen, werden auf der diesjährigen LASER World of PHOTONICS in München zu bestaunen sein.