title: Nahinfrarot-Laser-Strukturierung und nasschemische Metallisierung von Aluminiumoxid mittels Laser-Absorptionsschicht
title: Near-infrared laser structuring and chemical metallization of alumina using a laser absorption layer
Creators: name: Bräuer, Philipp
Publisher: name: FAU University Press
Year: 2024
Subjects: subject: Fertigung
subject: Elektronik
subject: Keramik, Räumliche Elektronik, Funktionalisierung, 3-D MID,
subject: Räumliche Elektronik
subject: Funktionalisierung
subject: 3-D MID
subject: Ingenieurwissenschaften
subject: Maschinenbau
subject: Produktionstechnik
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::60 Technik::600 Technik und Technologie
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::62 Ingenieurwissenschaften::620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Bereiche
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::67 Industrielle Fertigung::670 Industrielle Fertigung

description: Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-780-7
description: In dieser Arbeit wird ein innovativer Herstellungsprozess für die Laserstrukturierung von Aluminiumoxidkeramiken entwickelt, um die Möglichkeiten der LDS-Technologie auf keramische Materialien zu erweitern. Diese Weiterentwicklung ist motiviert durch die steigende Nachfrage nach robusten elektro-nischen Komponenten für Hochtemperatur- und Hochleistungsanwendungen, wo herkömmliche thermoplastische Materialien an ihre Grenzen stoßen. Der Prozess verwendet eine temporäre Laser-Absorptionsschicht, die die Absorption des Nahinfrarot-Lasers bei 1.064 nm verbessert und eine effiziente Strukturierung von Aluminiumoxid bei geringerer Laserenergie ermöglicht. Die Experimente zeigen, dass insbesondere das Kreidespray als Laser-Absorptionsschicht herausragende Ergebnisse liefert, indem es eine stabile und reproduzierbare Metallisierung mit einer hohen Haftfestigkeit von über 10 N/mm² ermöglicht. Durch die gezielte Anpassung der Laserparameter und die Analyse der aktivierten Oberflächen wird nachgewiesen, dass Gitterverzerrungen im Aluminiumoxid die katalytische Aktivität im nasschemischen Kupferbad hervorrufen. Dieses positive Ergebnis bestätigt die Forschungsthese und zeigt das Potenzial des Verfahrens für die Herstellung präziser keramischer 3D-Elektronik. Der Prozess wird erfolgreich auf Bondversuche und die Erstellung von Antennenlayouts angewendet, was das breite Anwendungsspektrum der Methode verdeutlicht.
description: This work develops an innovative manufacturing process for the laser structuring of aluminum oxide ceramics, expanding the capabilities of LDS technology to ceramic materials. This advancement is driven by the increasing demand for robust electronic components in high-temperature and high-performance applications, where conventional thermoplastic materials reach their limits. The process uses a temporary laser absorption layer that enhances the absorption of the near-infrared laser at 1,064 nm, enabling efficient structuring of aluminum oxide at lower laser energy. The experiments demonstrate that the chalk spray, in particular, delivers outstanding results as a laser absorption layer by enabling stable and reproducible metallization with a high adhesion strength of over 10 N/mm².By precisely adjusting the laser parameters and analyzing the activated surfaces, it is shown that lattice distortions in aluminum oxide trigger catalytic activity in the chemical copper bath. This positive outcome not only confirms the research hypothesis but also highlights the potential of this method for the production of precise ceramic 3D electronics. The process is successfully applied to bonding tests and the creation of antenna layouts, illustrating the broad application range of the method.
description: FAU Studien aus dem Maschinenbau