Induced Deep Etching (LIDE) von LPKF IC-Packaging mit hauchdünnem Glas

Mit der LIDE-Technologie ist LPKF ein revolutionäres Verfahren gelungen,  das das Potential von Glas für die Mikrosystemtechnik erschließt. Das LIDE-Verfahren ist eine Kombination aus Lasermodifikation und nasschemischem Ätzen.

Die damit herstellbaren Mikrostrukturen im Glas sind frei von Mikrorissen oder thermischen Spannungen. Herzstück der LIDE-Technologie ist das von LPKF neuentwickelte Lasersystem Vitrion 5000. Das Verfahren eignet sich nach Auskunft von Bernd Lange, CTO von LPKF sehr gut für das IC-Packaging, dem Verschluss von Sensoren oder MEMS. Besonders interessant erscheint LIDE für die IC-Packaging Industrie, so Lange. Hier gäbe es sehr gutes Feedback aus dem Markt. 

Glas ist als Material aufgrund seines Eigenschaftsspektrums für eine Vielzahl von Anwendungen der Mikrosystemtechnik von großem Interesse. Insbesondere die jüngsten Entwicklungen in Richtung sehr dünner und zum Teil flexibler Gläser mit einer Materialstärke von 50 µm bis 500 µm ermöglichen neue Einsatzgebiete für einen der ältesten von Menschen hergestellten Werkstoffe. Insbesondere bei Dünnstglas ist die Bearbeitung des Materials eine große Herausforderung. Konventionelle Bearbeitungsverfahren hinterlassen Mikrorisse und thermische Spannungen und führen damit zu einer relativ großen Wahrscheinlichkeit von Bauteilversagen. Diese Tatsache schränkte bisher den Einsatz von Glas in der Mikrosystemtechnik ein. Die LPKF Laser & Electronics AG begegnet der Herausforderung effektiver Dünnglasbearbeitung nun mit der Entwicklung des Laser Induced Deep Etching-Verfahrens.

Tiefe Mikrostrukturen mit nur einzelnen Laserpulsen möglich

Das Laser Induced Deep Etching ist ein zweistufiges Verfahren. Im ersten Schritt wird das Glas mittels der Lasermaschine Vitrion 5000 lokal nach dem gewünschten Layout lasermodifiziert.  Anschließend werden die modifizierten Gläser nasschemisch geätzt.  Die modifizierten Bereiche des Glases werden wesentlich schneller entfernt als das unmodifizierte Material, so dass die gewünschten Mikrostrukturen entstehen. 

Mit der LIDE-Technologie ist es erstmals möglich, durchgehende Glasmodifikationen mit nur einzelnen Laserpulsen zu erreichen. Dies ist notwendig, um tiefe Strukturen wie z.B. Durchgangsbohrungen oder Mikroschnitte zu erhalten. Mit der hochpräzisen und maskenfrei arbeitenden Lasermaschine lassen sich somit beispielsweise mehr als 5000 Mikrolöcher pro Sekunde präparieren. Typische Aspektverhältnisse liegen im Bereich >1:10. Kleinste Strukturgrößen > 10 µm sind realisierbar.

Breite Anwendungsmöglichkeiten

Da das LIDE Verfahren in Qualität und Produktivität neue Maßstäbe setzt, kann es sogar zu einer neuen Basistechnologie für eine Vielzahl von An-wendungsgebieten der Mikrosystemtechnik werden. Damit könnte es ganze Prozessketten in der Produktion transformieren. Dünnglas ist beispielsweise ein sehr gutes Ausgangsmaterial für hochdichte Schaltungsträger in der Mikroelektronik. In diesem Fall kann das LIDE Verfahren die Mikrolöcher für die Durchkontaktierung in das Glassubstrat einbringen. 

Gleichzeitig lassen sich mit dem Verfahren auch mikromechanische Bauteile herstellen. Glas hat ganz hervorragende mechanische Eigenschaften, wenn es stress- und mikrorissfrei bearbeitet ist. Und dies schafft das LIDE-Verfahren. Auch für die Mikrofluidik bietet LIDE-behandeltes Glas neue Optionen: Zukünftig könnten auch Filter oder Strömungsgleichrichter aus Glas Realität werden.