Micromachining of ceramics with excimer laser radiation

Abstract

A XeCl excimer laser ( λ = 308 nm) was used for investigating the possibilities of micromachining ceramic materials. The influence of the optical setup and laser parameters on the processing quality has been determined, as well as the behaviour of various ceramic materials during the machining process. The machining results and the structure quality are discussed concerning the shape of the holes, break-outs in the structure and the homogeneity of the hole depth and size. Optical microscopy and SEM investigations served as the main tools for the characterization. Strategies for large area micromachining were investigated to achieve a very large number of high quality microstructures. Ein XeCl-Excimerlaser ( λ = 308 nm) wurde zur Mikrostrukturierung keramischer Werkstoffe eingesetzt. Schwerpunkte der Untersuchungen waren der Einfluß des optischen Aufbaus und der verschiedenen Laserparameter auf die Bearbeitungsqualität und die durch den Bearbeitungsprozeß verursachten Werkstoffveränderungen verschiedener keramischer Materialien. Die Form der durch Abtragung erzeugten Strukturen, Ausbruchserscheinungen sowie die Homogenität der Lochtiefen und -größen dienen zur Beschreibung der Bearbeitungsergebnisse. Lichtmikroskopie und REM-Untersuchungen wurden für die Probencharakterisierung herangezogen. Strategien zur großflächigen Bearbeitung wurden mit der Zielsetzung entwickelt, eine sehr große Anzahl von Mikrostrukturen mit hoher Bearbeitungsqualität zu erzeugen. On a utilisé un laser excimer XeCl ( λ = 308 nm) pour étudier les possibilités de microstructurer les matériaux céramiques. On a déterminé l'influence de la construction optique et des paramètres du laser sur la qualité du procédé, ainsi que le comportement des différentes céramiques durant le procédé de fabrication. Les résultats de fabrication et la qualité de la structure sont discutés en rapport avec la forme des trous, les éruptions dans la structure et l'homogénéité de la profondeur et de la taille des trous. Les observations par microscopie optique et MEB sont les outils principaux utilisés pour la caractérisation. On a étudié des stratégies pour travailler de grandes surfaces dans le but d'obtenir un trés grand nombre de microstructure de trés bonne qualité.