RAPID-LIBS

Echtzeit-Analyse von plasmainduzierten Entladungen

RAPID-LIBS ist ein ultraschnelles Spektroskopiemodul für die Integration in bestehende Laserbearbeitungsanlagen. Beim Bohren, Abtragen, Ausdünnen oder Schneiden mit Lasern ist es wichtig, den Abtrag bis zu einer definierten Tiefe bei einem Materialübergang durchzuführen. Dabei werden häufig UKP-Laser mit Pikosekunden oder Femtosekunden-Pulsen eingesetzt, die hohe Repetitionsraten und eine geringe Pulsenergie aufweisen. Beim Laserplattenbohren erfordert ein optimaler Prozess beispielsweise die vollständige Entfernung des Isolatormaterials; beim Erreichen der Kupferschicht muss der Laser aber gestoppt werden. Das Plasmasignal kann dabei zur Prozessregelung sowie zur Qualitätsüberwachung und -Dokumentation verwendet werden. RAPID-LIBS leistet dies pulsaufgelöst und mit einer Auswertung in Echtzeit bis 1 MHz Repetitionsrate.

Inline-Prozessregelung bei der Leiterplattenfertigung

Leiterplatten bestehen aus einer Lage Kupferfolie, die auf einem Isolatormaterial aus Glasfaser-Epoxidharz-Gemisch aufgebracht ist. Für die Kontaktierungen zwischen der oberen und unteren Seite bohrt ein UKP-Laser in Sekundenschnelle eine Vielzahl 100 µm-kleiner Löcher in die hochdichten Leiterplatten. Dabei entfernt der Laser die obere Kupferschicht und das darunterliegende Isolationsmaterial. Aufgrund von Dickenschwankungen im Material kann es vorkommen, dass Isolatormaterial im Loch verbleibt und dann eine Verbindung zwischen den Lagen verhindert.

Aufgrund der kurzen Taktzeiten ist eine nachgelagerte Inspektion häufig nicht möglich oder zu teuer. Mit RAPID-LIBS kann jede Bohrung bereits im Prozess pulsaufgelöst verfolgt werden. Der Sensor wird in den Strahlengang integriert und misst die Abstrahlung des entstehenden Plasmas. Dieses wird innerhalb von wenigen Nanosekunden analysiert und als Feedback an den Laser zurückgegeben. Sicherheitsaufschläge können reduziert und der Takt erhöht werden. Das Verfahren ermöglicht gleichzeitig  eine vollständige Qualitätsdokumentation.

Spezifikationen

• Integrierbar in bestehende Anlagen
• Maße 15×15×20 cm
• Auswertung in < 1 µs
• TTL und Analog-Feedback