Università degli studi di Napoli Federico II

Tesina del corso di scienza e tecnologia dei

materiali polimerici

LASER ABLATIONA cura di:

Emanuele Zappia

ANNO ACCADEMICO 2012/2013

Facoltà di IngegneriaCorso di laurea magistrale in Ingegneria

dei Materiali

INTRODUZIONE

VAPORIZZAZIONE

ABLAZIONE

• Laser Ablation è la tecnologia che permette la rimozione di porzioni di materiale solido attraverso l'applicazione di un fascio laser ad elevata potenza e a bassi tempi d'impulso.

• Questa tecnologia è impiegata principalmente per la deposizione di film, la caratterizzazione di materiali e la microfabbricazione.

FENOMENOLOGIA le principali interazioni laser-materialeLa superficie del materiale irradiata dal laser assorbe energia, parte del materiale viene vaporizzato, vi è inoltre la possibilità di emissione di atomi, ioni e frammenti di materiale, generazione d'onde d'urto, generazione di plasma e altri processi secondari. A seconda di diverse intensità di radiazione e tempi di impulso si avrà:

INTENSITA’ DI RADIAZIONE

TEMPO D’IMPULSO

26 W/cm10

29 W/cm10

s 1

s 50 n

INTENSITA’ DI RADIAZIONE

TEMPO D’IMPULSO

VAPORIZZAZIONE

ABLAZIONE

• Sublimazione del materiale• Processo termico• Processo che dipende dalle proprietà del materiale

• Carbonizzazione del materiale• Processo atermico• Virtualmente applicabile a qualsiasi materiale

CARATTERISTICHE DELLA TECNOLOGIA LASER ABLATION

VANTAGGI SVANTAGGI

• Applicabile quasi a qualsiasi materiale

• Processo atermico

• Zone ablate nette e “pulite”

• Processo di facile automazione

• Tecnica diretta

• Risoluzione non elevata (massimo 5mm)

• Strutture in 3D di difficile realizzazione

Queste caratteristiche rendono la tecnologia Laser Ablation molto versatile e largamente utilizzata in ambito sperimentale e nella pratica industriale: in particolare nella microottica e nella produzione di microchip.

Nel settore della microfabbricazione si sfrutta quindi il fenomeno dell’ ablazione. Per quanto risulti essere una tecnica meno raffinata di altre utilizzate in tale ambito, essa presenta numerosi vantaggi e relativamente pochi svantaggi.

APPLICAZIONE fabbricazione di guide d’onda in PCB• Produzione di guide d’onda per interconnesioni ottiche ad ampia larghezza di banda (10Gb/s e superiori).

• Processo di microfabbricazione proposto per guide d’onda in policlorobifenile (PCB) tramite Laser Ablation.

PROCESSO1. Preparazione del PCB sul substrato FR4, relativa cura con raggi UV e essiccazione in

forno.

2. Ablazione tramite laser Excimer e creazione dei canali caratterizzanti la guida d’onda.

3. Deposizione mediante Spin Coating di un ulteriore strato di polimero e cura finale con raggi UV.

APPLICAZIONE fabbricazione di guide d’onda in PCB

• In una seconda fase si deposita del metallo per rendere più efficace la trasmissione dei raggi all’interno della guida.

• I tempi di fabbricazione e le rese finali delle guide d'onda prodotte mediante Laser Ablation risultano essere estremamente competitivi rispetto ad altre tecnologie di fabbricazione, tale tecnica è quindi potenzialmente tra le migliori candidate per un futuro utilizzo su larga scala di questa tecnologia.