Prozessdienstleistungen & Prototypen

CO2 Laserbohren von Löchern in Glas (TGV)

© Fraunhofer IZM

Profile von mit dem CO2 Laser gebohrten Löchern: links: geringe Konizität (din=71 µm, dout=46 µm); rechts: höhere Konizität (din=122 µm, dout=35 µm)

© Fraunhofer IZM

Draufsicht eines mit dem CO2 Laser gebohrten Loch Arrays, Pitch=350 µm

© Fraunhofer IZM

Array von 225 lasergebohrten Löchern auf 3 x 3 mm2

In Anwendungen der optoelektronischen Aufbau- und Verbindungstechnik sind Durchkontaktierungen im Glas (TGVs = through glass vias) eine entscheidende Technologie für thermische und elektrische Verbindungen. Grenzen der herkömmlichen mechanischen oder laserbasierten Herstellungsverfahren sind die resultierenden großen Lochdurchmesser (> 100 µm) und/oder die langen Strukturierungszeiten.

Deshalb wurde am Fraunhofer IZM das CO2‑Laserbohren von Löchern in Glas entwickelt, wodurch sich nahezu zylindrische Löcher (geringe Konizität) mit einem Durchmesser kleiner 100 µm erzeugen lassen. Die Herstellungszeit eines solchen Lochs beträgt nur 0,25 Sekunden (in 500 µm dünnem Glas). Die hohe Bohrgeschwindigkeit, unerreicht durch andere Laserverfahren, und deutlich geringere Ausrüstungskosten machen den CO2‑Laser besonders interessant für eine wirtschaftliche, industrielle Mikrobearbeitung von Glassubstraten. Darüber hinaus ist die erzeugte Glasoberfläche sehr glatt und der Durchmesser sowie die Konizität des Loches können durch Parametervariation angepasst werden.

Aufgrund des thermischen Materialabtrages kann die Ausbildung von thermisch induzierten Spannungen nicht verhindert werden, aber abhängig vom Layout, insbesondere dem Pitch, sind die erzeugten Spannungen unkritisch. Bei Bedarf können verschiedene thermische Vor- und Nachbehandlungsschritte zur Reduzierung der mechanischen Spannungen und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit angewendet werden.