Schneiden und Bohren von Siliziumcarbid und SiC-Keramik durch Laserbearbeitung

In Industriezweigen wie beispielsweise der Elektronik und Halbleitertechnik wächst der Bedarf an hochpräzisen Schneidverfahren für keramische Materialien wie Siliziumcarbid (SiC). Gerade Siliziumcarbid zeichnet sich durch eine hohe Härte, hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit aus, weshalb es sich insbesondere für Anwendungen in der Leistungselektronik aber auch der Halbleiterindustrie (z.B. Herstellung von Waferchucks oder Suszeptoren) eignet. Die hohe Härte von SiC-Keramik erschwert die Formgebung und Bearbeitung mit konventionellen Verfahren wie Schleifen, Ultraschallbearbeitung oder abrasivem Wasserstrahlschneiden. Diese Verfahren können insbesondere bei engen Konturradien zu unerwünschten thermischen oder mechanischen Belastungen führen, die die Materialeigenschaften beeinträchtigen oder zu Mikrorissen und Brüchen führen.

Angesichts dieser Herausforderungen hat sich das Laserwaterjet bzw. Laserwasserstrahl- oder auch Laser Microjet™ Verfahren als eine effektive Lösung zur Feinbearbeitung von Bauteilen etabliert, um die Präzisionsanforderungen in der Bearbeitung dieser Werkstoffe zu erfüllen. Das Laserwasserstrahl-Verfahren ist ein hybrides Verfahren, das die Energie eines Laserstrahls mit einem feinen, niederdruckbeaufschlagten Wasserstrahl kombiniert. Der Laserstrahl wird durch totale interne Reflexion innerhalb des Wasserstrahls geführt. Durch diese Kombination sind sehr hohe Arbeitsabstände im einstelligen Zentimeterbereich möglich. Das Wasser dient hier ausschließlich zur Führung des Laserstrahls, sowie zur Kühlung des Bauteils. Die Bearbeitung des Bauteils erfolgt durch die Absorption des Laserstrahls.