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Microfabricación con Laser Juan García Ortega Juan García Ortega José M. Quero Dpto. Ingeniería Electrónica

Microfabricación con Laser · • Longitud de onda (medio) CO 2 entre 940-1060 nm Nd3+ a 532 nm Rubí a 694 nm • Duración del pulso (tecnología) Continuos o pulsados • Potencia

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Microfabricación con Laser

Juan García OrtegaJuan García OrtegaJosé M. Quero

Dpto. Ingeniería Electrónica

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Índice

● Introducción. Láseres.

● Mecanizado por Ablación.

● Mecanizado por Adición.

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Tecnología láserFundamentos del láser

hf

Emisión estimuladaEmisión espontánea

ÁTOMO

Popt

• Radiación monocromática.

• Igual dirección.

• Igual fase.

• Amplio ancho de espectro.

• Direcciones aleatorias.

• Fases aleatorias.

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Tecnología láserComponentes del láser

Superficie Superficie

medio

reflectante semireflectante

Salida del haz láser

bombeo

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Tecnología láser

Parámetros del láser:

• Longitud de onda (medio)• Longitud de onda (medio)CO2 entre 940-1060 nm

Nd3+ a 532 nm

Rubí a 694 nm

• Duración del pulso (tecnología)

Continuos o pulsados

• Potencia alcanzable (tecnología)• Potencia alcanzable (tecnología)CO2 entre 1-100W DC y 1012W ACNd3+ entre 1-100W DC y 106W AC

Rubí entre 10-50 MegW AC

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Tecnología láser

Litografía Micromecanizado

Aplicación indirecta

• Fabricación de máscaras• Escritura directa sobre sustratos

• Eliminación de material (ablación, corte, etc…)• Adición de material (rpm: SLA, SLS, etc…)

Aplicación directa

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ABLACIÓN

Procesos implicados en un pulso:

si

vibración

T

Q

1. Absorción de energía

2. Eyección de material

3. Conducción de calor

un pulso:

3. Conducción de calorQ

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ABLACIÓN

Procesos implicados en un pulso:un pulso:

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ABLACIÓN

Proceso de expulsión de material en tres diferentes muestras: Agua, Gelatina y piel.

Láser Er:YAG , 4.6 J/cm2, 5 mm diámetro agujero, 200 µµµµs pulso.

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ABLACIÓN

Dependencia con la energía aportada.

λ = 355 nmP1 = 8.7 Gw/cm2

P2 = 3.5 Gw/cm2

P3 = 2.3 Gw/cm2

aportada.

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ABLACIÓNDependencia con la longitud de onda.

λ = 355 nm λ = 1064 nm

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ABLACIÓNDependencia con la duración del pulso

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ABLACIÓNEjemplo ataque polímero

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ADICIÓN

Micro-SLS:LaserinstitutMittelsachsen e.V. Micro-SLA (Georgia Tech)

2PP/SLA: LaserZentrum Hannover

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ADICIÓNMicro-SLS:

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ADICIÓNMicro-SLM:

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ADICIÓNPulsed Laser Deposition (PLD)

Etapas:1) Absorción en el 1) Absorción en el

objetivo.2) Expansión

unidimensional.3) Expansión

tridimensional.4) Expansión en gas.4) Expansión en gas.5) Crecimiento de la capa

en el sustrato.


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