DE102010027438A1

DE102010027438A1 - Verfahren zur Herstellung einer Fügestelle und/oder eines Fügebereiches bei einem Substrat, insbesondere zur Verbesserung der Benetzungs- und/oder Haftungseigenschaften des Substrates

Info

Publication number: DE102010027438A1
Application number: DE102010027438A
Authority: DE
Inventors: Dr. Andres Fabián Lasagni; Matthias Bieda; Dr. Jansen Irene; Tom Schiefer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: DE102010027438B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Fügestelle und/oder eines Fügebereichs auf und/oder in einer Oberfläche eines Substrats, wobei auf und/oder in der Oberfläche des Substrats mittels Laserinterferenz ein zu einer bevorzugt periodischen Tiefenstruktur führender Materialabtrag erfolgt, bevor anschließend die in die Oberfläche des Substrats eingebrachte Tiefenstruktur zumindest teilweise mit einem zum stoffschlüssigen Fügen geeigneten Haftvermittlermaterial aufgefüllt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle und/oder eines Verbindungsbereiches auf und/oder in einer Oberfläche eines Substrats. Bei dem Substrat kann es sich um ein beliebiges Material handeln, dessen Benetzungs- und/oder Haftungseigenschaften verbessert werden sollen.
Aus dem Stand der Technik sind z. B. Laservorbehandlungen von Oberflächen für den anschließenden Klebe- oder Kaschiereinsatz mittels eindimensionaler oder zweidimensionaler Laserscanner-Technik in Kombination mit Fokussieroptiken bekannt: Dabei rastert der Laserstrahl die Oberfläche quasi-simultan ab und trifft, je nach Optik, senkrecht oder unter einem positionsabhängigen, variablen Winkel, auf die Probenoberfläche.
Nachteilig hierbei ist, dass das Abrastern zu einem unregelmäßigen Energieeintrag führt, der wiederum zu unterschiedlich tiefen Strukturen und/oder undefinierten Mustern der in die Probenoberfläche eingebrachten Tiefenstruktur führt. Darüber hinaus weisen die Laserscanner-Verfahren einen hohen Wärmeeintrag in das bearbeitete Probenmaterial auf.
Aus dem Stand der Technik ist darüber hinaus bekannt, die Topographie einer Probenoberfläche durch Sandstrahlen mit Korund zu verändern. Wird kieselsäuremodifizierter Korund verwendet, wird neben einer Aufrauhung der Oberfläche eine SiO_x-Schicht abgeschieden.
Nachteilig hierbei ist insbesondere, dass ein zusätzlich durchzuführender Reinigungsprozess (der dann auch vor und nach dem Sandstrahlen ausgeführt werden muss) notwendig ist. Das Sandstrahlen führt zudem zu Inhomogenitäten in der Oberfläche bzw. in der erzielten Tiefenstrukturierung dieser Oberfläche, da eine gleichmäßige Bearbeitung schwer zu kontrollieren ist. Zudem ist das Korundstrahlen für dünne Fügeteile ungeeignet und nicht in Produktionslinien integrierbar.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsstelle und/oder eines Verbindungsbereiches und/oder ein Verfahren zum Verbinden eines Materials (nachfolgend auch als Substrat bezeichnet) mit einem weiteren Material (nachfolgend auch als mit dem Substrat zu verfügendes Element oder als mit dem Substrat zu verbindendes Laminiermaterial (Laminierschicht) bezeichnet) zur Verfügung zu stellen, das zu einer Verbesserung der Benetzungs- und/oder Haftungseigenschaften des Materials und/oder zwischen dem Material und dem mit diesem Material zu verfügenden Element bzw. dem Laminiermaterial führt und mit dem eine hochfeste Verbindung zwischen einem zum Verbinden geeigneten, auf das Substrat aufzubringenden Vermittlermaterial (bei dem es sich um ein Haftvermittlermaterial oder auch um ein auf das Substrat zu laminierendes Material handeln kann) und der Substratoberfläche und/oder zwischen dem Substrat und einem damit zu verfügenden Element herstellbar ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen somit beim Anwenden des zum Verbinden geeigneten Vermittlermaterials ein verbessertes Klebe- oder Laminierverhalten und eine hochfeste Verbindung zwischen den beteiligten Materialien (Substrat, Haftvermittlermaterial und mit dem Substrat zu verfügendes Element oder Substrat und Vermittlermaterial in Form eines Laminiermaterials) erzielt werden.
Aufgabe der Erfindung ist darüber hinaus, ein entsprechendes Substrat mit einer Verbindungsstelle und/oder einem Verbindungsbereich und ein Bauteil mit einem Substrat und einem mit diesem Substrat verfügten Element oder einem auf das Substrat auflaminierten Material zur Verfügung zu stellen.
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Substrat gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Bauteil gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten lassen sich dabei jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Die gesamte nachfolgende Erfindungsbeschreibung erfolgt dabei für ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle und/oder eines Verbindungsbereiches in Form einer Fügestelle bzw. eines Fügebereiches, bei dem also die erzeugte Tiefenstruktur (s. nachfolgend) zumindest teilweise mit einem zum stoffschlüssigen Fügen geeigneten Haftvermittlermaterial (Klebermaterial) als Vermittlermaterial aufgefüllt wird. Genau dieselbe Vorgehensweise lässt sich jedoch erfindungsgemäß für das Ausbilden einer Verbindungsstelle oder eines Verbindungsbereiches als Laminierstelle bzw. Laminierbereich realisieren: In diesem Falle wird die Tiefenstruktur mit einem Laminiermaterial anstelle eines Haftvermittlermaterials bzw. Klebermaterials aufgefüllt.
Auch andere Materialien als Kleber- oder Laminiermaterialien, die zum Verbinden geeignet sind, können in die Tiefenstruktur eingebracht werden.
Sämtliche nachfolgend erfindungsgemäß für das Fügen beschriebenen Merkmale sind somit erfindungsgemäß ebenso für das Aufbringen eines Laminiermaterials oder einer Laminierschicht auf das tiefenstrukturierte Substrat offenbart. Der einzige Unterschied besteht dann darin, dass lediglich das Laminiermaterial als Vermittlermaterial in die Tiefenstruktur des Substrates eingefüllt wird (und in der Regel auch darüber hinaus als z. B. ebene Laminierschicht aufgebracht wird): In diesem Falle werden somit lediglich zwei unterschiedliche Materialien (Substratmaterial und Laminiermaterial) benötigt, das beim Fügen (neben dem Substratmaterial und dem Haftvermittler- bzw. Klebermaterial) noch benötigte weitere, mit dem Substrat zu verfügende Material (weiteres Element) entfällt dann.
Im Rahmen der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung wird das Haftvermittlermaterial alternativ auch als Klebstoff bezeichnet, obwohl es sich hier ganz allgemein um ein beliebiges Material handeln kann, das nach Auf- und/oder Einbringen auf und/oder in die Oberfläche des Substrates zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung des Substrates bzw. dessen Oberfläche mit dem damit zu verfügenden Element geeignet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung zunächst allgemein, dann anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die im Rahmen der Ausführungsbeispiele in Kombination miteinander beschriebenen Einzelmerkmale müssen dabei nicht genau in den in den Beispielen gezeigten Konfigurationen verwirklicht werden, sondern können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch in andersartigen Kombinationen miteinander realisiert werden. Insbesondere können einzelne der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verfahrensschritte auch weggelassen werden.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung basiert darauf, mittels Laserinterferenz die Oberfläche des Substrates zu strukturieren, also eine sich von der Oberfläche in die Tiefe des Substrates erstreckende Tiefenstruktur (mittels des Laser-bedingten Materialabtrags) zu erzeugen und anschließend ein zum stoffschlüssigen Fügen des Substrates mit einem anderen Material geeignetes Haftvermittlermaterial in die Vertiefungen der Tiefenstruktur einzubringen. In der Regel handelt es sich bei diesen Vertiefungen um Strukturen in Mikrometergröße, so dass nachfolgend alternativ auch von Mikrovertiefungen bzw. Mikrostrukturen gesprochen wird.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine ebene oder auch vorkonturierte (z. B. gekrümmte) Oberfläche des Substrates (oder auch des Substrates und des damit zu verfügenden Elementes; es können also auch beide zu verfügenden Oberflächen der Fügematerialien entsprechend behandelt werden) durch direkte Laserstrahl-Interferenz und/oder durch Einsatz von Mikrolinsenarrays (siehe auch nachfolgend) und unter Verwendung von gepulster oder kontinuierlicher Laserstrahlung im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich und/oder im Infrarot-Bereich strukturiert mit einer Mikrometer- oder Sub-Mikrometer-Struktur versehen.
Bei den (tiefen)-strukturierten Fügematerialien (Substrat und/oder Element) kann es sich um Kunststoffe, insbesondere Faser-verstärkte Kunststoffe, Keramiken, Metalle oder Legierungen handeln. Der Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Materialien beschränkt.
Nach der Tiefenstrukturierung der Oberfläche des Substrates (oder beider Fügematerialien) erfolgt der Auftrag des zum stoffschlüssigen Fügen geeigneten Haftvermittlermaterials (Klebstoffauftrag) für den anschließenden stoffschlüssigen Fügevorgang. Je nachdem, welches Haftvermittlermaterial verwendet wird, sind dabei gegebenenfalls zeitliche Einschränkungen zu beachten, die ein Verfügen der beiden Fügematerialien innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls notwendig machen.
Hierbei können Klebstoffsysteme auf Basis der Polyaddition (beispielsweise Epoxide, Polyurethane und/oder Silikone), der Polykondensation (Formaldehyde, Polyamide und/oder Silikone), der Polymerisation (z. B. Acrylate oder Kautschukpolymere oder auch thermoplastische Elastomere) sowie physikalisch abbindende Systeme (Schmelzklebstoffe, z. B. Polyolefine) eingesetzt werden. Die genannten Klebstoffsysteme müssen entsprechend gemischt, dosiert und aufgetragen, also in die Vertiefungen eingebracht werden, was je nach den verwendeten Haftvermittlermaterialien unterschiedliche Prozessschritte notwendig machen kann: Abhängig von den Haftvermittlermaterialien und/oder auch von den konkreten Klebegeometrien des Substrates und/oder Elementes werden folgende Verfahren eingesetzt: Freifallender Tropfenauftrag, Siebdruck-Verfahren, Stempelauftrag, Nadelauftrag, Auftrag mittels Pinsel, Spachtel und/oder Rackel, Spritzen, Sprühen, Gießen und/oder Walzen. Die Aushärtungsbedingungen (Temperatur, gegebenenfalls Anwendung von UV-Strahlung, ...) der verwendeten Haftvermittlermaterialien hängen dabei von den Vernetzungsmechanismen dieser Materialien ab.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Fügebereichen auf Oberflächen von Substraten umfasst somit einen ersten Schritt, bei dem auf und/oder in der Oberfläche des Substrates mittels eines Laserstrahl-Interferenz-Verfahrens durch Laserbestrahlung der Oberfläche des Substrates ein Materialabtrag aus dieser Oberfläche erfolgt, der zu einer Tiefenstrukturierung dieser Oberfläche führt. Unter einer solchen Tiefenstruktur wird das Einbringen von in der Regel mikrometer- bis submikrometergroßen Strukturen, wie beispielsweise Gräben oder Löchern, in die in der Regel vormals (zumindest lokal) ebene Oberfläche des Substrates verstanden. Bevorzugt werden periodische Tiefenstrukturen eingebracht.
Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt das Einbringen des zum stoffschlüssigen Fügen geeigneten Haftvermittlermaterials in die in der Oberfläche eingebrachte Tiefenstruktur. Die einzelnen Vertiefungen der Tiefenstruktur müssen dabei, abhängig von der Anzahl, Lage, Größe und/oder Form dieser Vertiefungen und/oder der Form der Oberfläche vor deren Tiefenstrukturierung, nicht unbedingt alle und/oder vollständig mit dem Haftvermittlermaterial aufgefüllt werden, gegebenenfalls reicht ein teilweises Auffüllen aus.
In einer ersten vorteilhaften Verfahrensvariante wird das zur Laserstrahl-Interferenz verwendete, eingestrahlte Laserlicht mit örtlich variierender Laserlichtintensität auf die Oberfläche des Substrates so eingestrahlt, dass dadurch ein örtlich variierender Materialabtrag zur Ausbildung einer Vielzahl einzelner Vertiefungen der Tiefenstruktur führt.
In einer weiteren vorteilhaften Variante kann die Laserinterferenz-Einstrahlung erfolgen, indem ein oder auch mehrere Laserstrahl(en) durch ein oder auch mehrere Mikrolinsenarray(s) gestrahlt und hierdurch (jeweils) in mehrere Einzelstrahlen aufgeteilt wird/werden. Diese Einzelstrahlen werden dann auf eine Fokusfläche fokussiert. Die zu strukturierende Oberfläche des Substrates wird dann in Laserstrahlrichtung gesehen hinter dem/den Mikrolinsenarray(s) an einer vordefinierten Position angeordnet: Diese Position kann vor der Fokusfläche, im Bereich der Fokusfläche oder hinter der Fokusfläche liegen, wobei bevorzugt eine Positionierung der Oberfläche des Substrates in der Fokusfläche erfolgt.
Alternativ dazu oder bei geeigneter Anordnung der einzelnen Systemelemente auch in Kombination damit kann der Laserinterferenz-induzierte Materialabtrag auch wie folgt erfolgen: Mehrere kohärente Laserstrahlen werden in einem Überlagerungsbereich unter vordefiniertem/n Winkel(n) zur Interferenz gebracht. Die Substratoberfläche wird hierbei an einer vordefinierten Position in diesem Überlagerungsbereich positioniert. Die mehreren Laserstrahlen können mittels eines oder mehrerer Strahlteiler(s) aus einem einzelnen, von einem einzelnen Laser emittierten Laserstrahl erzeugt und unter Verwendung von Strahlumlenkern so in den Überlagerungsbereich geführt werden, dass in diesem Überlagerungsbereich Interferenz dieser Laserstrahlen eintritt.
Bei der in die Substratoberfläche eingebrachten Tiefenstruktur bzw. deren einzelner Vertiefungen kann es sich um ein- oder zweidimensional periodische Strukturen handeln. Die für die Abstände der einzelnen Vertiefungen, die Periodizität der Tiefenstruktur, die Tiefe der einzelnen Vertiefungen (senkrecht zur Substratoberfläche), deren laterale Ausdehnung in der Substratoberfläche und/oder die Aspektverhältnisse (z. B. bei periodisch eingebrachten linienförmigen Gräben mit dazwischen stehen bleibenden Graten) vorteilhaft zu realisierenden Größenordnungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Insbesondere können die durch Laserinterferenz eingebrachten Tiefenstrukturen die folgenden Varianten einschließen:

• linienartige Muster mit periodischem Abstand d,
• kreuzartige Muster, die durch Mehrfachbestrahlung mit Linienmustern mit einem spezifischen Rotationswinkel von beispielsweise 30°, 60° oder 90° erreicht werden,
• kombinierte kreuzartige Muster mit unterschiedlichen Linienabständen d₁ und d₂,
• verschiedene Anordnungen von Vertiefungen (Löchern) mit unterschiedlichen Abständen,
• praktisch beliebige Formen von Vertiefungen, die mittels Mikrolinsenarrays über der Probe eingebracht werden können,
• praktisch beliebige Formen von Vertiefungen, die über eine Verschiebung der Probe während der Laserbestrahlung durch ein/mehrere Mikrolinsenarray(s) eingebracht werden können,
• praktisch beliebige Formen von Vertiefungen, die durch eine Verschiebung der Bestrahlungsoptik während der Bestrahlung mittels eines Mikrolinsenarrays einstrukturiert werden können,
• linienartige Muster, die über Mikrolinsenarrays eingebracht werden können,
• kreuzartige Muster, die durch eine Mehrfachbestrahlung mit Linienmustern mit Mikrolinsenarrays erzeugt werden können, oder
• beliebige Kombinationen der vorstehend aufgezählten Varianten.

Die Laserbestrahlung kann gepulst oder kontinuierlich erfolgen, wobei Laserwellenlängen im sichtbaren, im infraroten und/oder im ultravioletten Bereich verwendet werden können. Besonders bevorzugt werden Nd:YAG-gepulste Laser mit Wellenlängen von 266 nm oder 355 nm eingesetzt.
Der entscheidende Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Einbringung einer präzisen periodischen Mikrometer- bzw. Sub-Mikrometer-Struktur, wodurch, in Kombination mit der durch das Einbringen der Struktur erreichten Oberflächenvergrößerung und der anschließenden Auftragung des Haftvermittlermaterials (Klebstoffs) ein optimierter Fügevorgang erreicht werden kann.
Die Laserstrahl-Interferenz erlaubt hierbei die Bearbeitung aller Arten von Oberflächen und von Bauteilgeometrien unter natürlichen Umgebungsbedingungen. Sie ermöglicht die Herstellung exakt definierter periodischer Mikro- oder Sub-Mikrometer-Strukturen in einem einzigen Prozessschritt. Die hohe Auflösung, die dabei erreicht werden kann, ist anderen kommerziell eingesetzten Mikrostrukturierungsverfahren überlegen.
Das direkte Laserinterferenz-Strukturierungsverfahren gemäß der Erfindung (ohne Einsatz von Mikrolinsenarrays) zeichnet sich darüber hinaus auch besonders dadurch aus, dass große Flächen in kurzer Zeit auf nahezu jedes Material strukturiert werden können. Kein anderes Verfahren bewirkt ein solch homogenes und definiert strukturiertes Muster an einer Fügeteiloberfläche. Die erfindungsgemäße Oberflächenprägung bzw. Strukturierung durch Laserinterferenz kann die Klebeschichtmorphologie und das damit strukturabhängige, mechanische Verhalten des Substrates und/oder damit zu verfügenden Elementes wirksam verbessern.
Die erfindungsgemäße Laserstrahl-Interferenz-Methode zur Bauteilvorbehandlung für das anschließende Einbringen des Haftvermittlermaterials, also für die eigentliche Fügung, erlaubt außerdem einen sehr geringen Füge- bzw. Klebespalt. Bei niederviskosen Klebstoffen können die erzeugten Oberflächenstrukturen zudem äußerst effektiv verzahnen.
Die vorliegende Erfindung umfasst darüber hinaus die Verwendung der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich der Medizintechnik, Optik, Sensorik und in Bereichen, in denen Oberflächenverwerfungen sowie undefinierte Klebstoffmengen einen entscheidenden negativen Einfluss auf das Gesamtsystem haben. Darüber hinaus sind insbesondere auch in anderen Hochtechnologiebereichen, wie beispielsweise im Bereich der Elektronik oder im Bereich des Flugzeugbaus, Anwendungen der beschriebenen Verfahren möglich.
Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und durch dieses ausgebildete, erfindungsgemäße Substrate und Bauteile anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Skizze für ein Substrat mit Fügebereich, das erfindungsgemäß herstellbar ist.
2 verschiedene Tiefenstrukturformen (nachfolgend alternativ auch als Vertiefungsstrukturformen bezeichnet) der vorliegenden Erfindung.
3 eine Mikrolinsen-Array-Konfiguration zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
4 verschiedene Mikrolinsen-Arrays für den Aufbau gemäß 3.
5 einen direkten Laser-Interferenz-Strukturierungsaufbau für ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in Zwei-Strahl-Konfiguration.
6 einen entsprechenden Aufbau wie in 5 in Drei-Strahl-Konfiguration.
7 einen entsprechenden Aufbau wie in 5 in Vier-Strahl-Konfiguration.
8 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Erzeugung einer Vertiefungsstruktur in einer Substratbasis durch ein Herstellungsverfahren gemäß 5 bis 7.
9 ein erfindungsgemäßes Bauteil bestehend aus einem Substrat mit Fügebereich und einem mit diesem Substrat verfügten Element.
1 zeigt in einem Querschnitt senkrecht zur Schichtebene S eines erfindungsgemäß hergestellten Substrats 1 den Aufbau eines solchen Substrats. Das Substrat ist hier eine ebene Kupferplatte der Dicke 5 mm, die mit einem weiteren Element hochfest verklebt werden soll.
Wie mit Bezug auf die 3 bis 8 nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird, erfolgt zunächst eine Laserstrukturierung des noch ebenen Substrats, bei der ein (in der Schichtebene S des Substrats 1 gesehen) lokal variierender Intensitätseintrag in eine Oberfläche 1a des Substrats 1 dadurch realisiert wird, dass diese Oberfläche 1a mit einer Vielzahl einzelner Laser(teil)strahlen bestrahlt wird. Die Laserintensität wird dabei so eingeregelt, dass lokal am Ort des Auftreffens der einzelnen Laserstrahlen ein Materialabtrag aus der Oberfläche 1a bzw. im Substrat 1 erfolgt.
Die Intensität der Laserstrahlen (Nd:YAG gepulster Laser mit Frequenzverdreifachung der Wellenlänge 355 nm) wird hierbei durch Überlagerung von mehreren Strahlen (3 bis 8) so eingeregelt, dass die durch den Materialabtrag im Interferenzmaximum realisierten, einzelnen Vertiefungen 2a, 2b, ... eine Tiefe h senkrecht zur Schichtebene S von ca. 5 μm erhalten, dass also senkrecht zur Schichtebene gesehen ca. 1/1000stel des Substrats lokal abgetragen (z. B. verdampft oder aufgeschmolzen) wird.
Durch Kontrolle des Auftreffwinkels β von z. B. zwei Laserstrahlen (5) kann die Periodizität p der Interferenzmuster variiert werden (in der Schichtebene S gesehen). Auf diese Art und Weise entsteht eine Vielzahl einzelner, geradliniger, parallel zueinander und in konstanten Abständen d voneinander verlaufender Gräben als Vertiefungen 2a, 2b, ... in der Oberfläche 1a. Der Abstand d benachbarter Gräben (also die Periodizität p der erzeugten eindimensionalen Vertiefungsstruktur 5) beträgt hier ca. 15 μm. Die erzeugte Grabenbreite in der Schichtebene S und senkrecht zu den Grabenlängsachsen beträgt ca. l = 7,5 μm. Es ergibt sich somit ein Aspektverhältnis A = h/l = 5/7,5. Anstelle der Gräben können jedoch auch Säulen oder Löcher bzw. Lochmuster als Vertiefungen einstrukturiert werden.
Nach der Laserstrukturierung der Oberfläche 1a wird das Substrat 1 mit der Tiefenstruktur 2 zur Abscheidung des Klebematerials 3 in den erzeugten Vertiefungen 2a, 2b einem Siebdruckprozess unterworfen. Im vorliegenden Fall wird ein zum Verkleben der Cu-Platte 1 geeignetes Epoxidmaterial in die Vertiefungen 2a, 2b, ... eingedruckt.
2 zeigt verschiedene periodische Vertiefungsstrukturen 3, die durch Laserstrukturierung und parallel zur Schichtebene S verlaufend in der Oberfläche 1a ausgebildet werden können. So zeigt 2a) eine eindimensionale Vertiefungsstruktur 2 in Form einer Grabenstruktur G1, bei der eine Vielzahl von parallelen Gräben beabstandet voneinander verläuft. Der Abstand d unmittelbar benachbarter Gräben bzw. die Periodizität p in Richtung R1 senkrecht zu den Grabenlängsachsen kann beispielsweise zwischen 0,2 μm und 100 μm betragen.
2b) zeigt eine Überlagerung zweier solcher Grabenstrukturen unter einem Winkel α ≠ 0° (hier: α = 70°): Beispielsweise kann zunächst mithilfe eines Zylinderlinsen-Mikrolinsen-Arrays die erste Grabenstruktur G1 (Grabenabstand d1) in Richtung R1 erzeugt werden, bevor das Substrat 1 um α gedreht wird, um anschließend durch erneute Laserbestrahlung durch das Zylinderlinsen-Mikrolinsen-Array (oder mit einem linienartigen Interferenzmuster) die zweite Grabenstruktur G2 (Grabenabstand d2) in Richtung R2 (die dann um α in Bezug auf die Richtung R1 gedreht ist) zu erzeugen.
2c) zeigt den Fall aus 2b), bei dem α = 90° ist, also zwei senkrecht zueinander ausgerichtete und in der Substratoberfläche 1a ausgebildete Grabenstrukturen G1, G2 (Kreuzgitter).
2d) zeigt ein Beispiel, bei dem die Vertiefungsstruktur 2 nicht in Form von einer oder mehrerer Grabenstruktur(en) ausgebildet ist, sondern eine Vielzahl von einzelnen Löchern 2a, 2b, ... umfasst. Die Löcher sind an den Kreuzungspunkten eines quadratischen Gitters angeordnet, sodass sich hier eine zweidimensionale Periodizität der Vertiefungsstruktur in zwei zueinander senkrechten Richtungen R1 und R2 ergibt (der Lochabstand bzw. die Lochperiode d1 in Richtung R1 und der Lochabstand bzw. die Lochperiode d2 in Richtung R2 sind hier identisch). Beispielsweise ist d1 = d2 = 20 μm und es werden ein Lochdurchmesser l in der Schichtebene von 5 μm und eine Lochtiefe h senkrecht zur Schichtebene von 5 μm gewählt.
2e) zeigt einen weiteren Fall einer periodischen Lochstruktur wie in 2d), wobei hier jedoch die beiden Richtungen R1 und R2, in denen die einzelnen Löcher jeweils in periodischen Abständen in Reihen angeordnet sind, nicht senkrecht aufeinander stehen, sondern einen Winkel von α = 70° ausbilden.
3 zeigt einen ersten Aufbau zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats 1 mit einem in seiner Oberfläche 1a eingebrachten Fügebereich 2, 3. Der Aufbau umfasst einen Laser (nicht gezeigt), beispielsweise einen UV-emittierenden Laser mit einer Wellenlänge von λ = 266 nm. Der Laserstrahl 4 dieses Lasers wird hier in gepulster Form (es kann jedoch auch ein kontinuierlicher Laserstrahl erzeugt werden, das Element 13 entfällt dann) zunächst durch eine Vorrichtung 13 zur Kontrolle der Pulsanzahl, hier einen mechanischen Shutter, gestrahlt. Hinter dem mechanischen Shutter 13 ist im Strahlengang des Laserstrahls 4 ein Homogenisator 14 angeordnet. Der Homogenisator besteht aus einem System optischer Elemente, die z. B. ein top-hat Strahlprofil generieren. Im Strahlengang 4 hinter dem Homogenisator 14 ist ein Teleskopsystem 15 zur Kontrolle des bzw. zum Einregeln eines gewünschten Strahldurchmessers angeordnet. Diesem folgt im Strahlengang 4 eine Blende (hier: Irisblende) oder auch eine Rechteckblende 16, bevor der Laserstrahl 4 schließlich auf ein Mikrolinsen-Array 5 trifft. Die Blende 16 wird dazu verwendet, den Strahlumriss und den Strahldurchmesser des Laserstrahls 4 auf eine vorbestimmte Form (z. B. rechteckig) und Größe zu bringen. Die Reihenfolge der Komponenten 13 bis 16 kann hierbei auch anders als in 3 gezeigt gewählt werden. Gegebenenfalls kann auf die Elemente 13 bis 16 verzichtet werden.
Das Mikrolinsen-Array 5 ist hier ein Zylinderlinsen-Mikrolinsen-Array mit einer Vielzahl von in einer Ebene parallel zueinander und in konstanten Abständen voneinander angeordneten Zylinderlinsen (deren Längsachsen hier senkrecht zur dargestellten Ebene angeordnet sind). Die einzelnen Zylinderlinsen des Mikrolinsen-Arrays 5 haben einen Fokusabstand f. Durch das Mikrolinsen-Array 5 wird der Laserstrahl 4 somit in eine Vielzahl einzelner Teilstrahlen 4a, 4b, 4c, ... aufgeteilt, die in einem Abstand f hinter dem Mikrolinsen-Array 5 auf eine ebene Fläche 6 fokussiert werden.
Mithilfe eines in den drei Translationsrichtungen x, y und z eines Kartesischen Koordinatensystems bewegbaren Verschiebetisches 17 ist nun das Substrat 1 so ausgerichtet, dass die zu strukturierende Oberfläche 1a (vgl. 1) parallel zur Fokusfläche 6 ausgerichtet ist. Im gezeigten Fall fallen die Oberfläche 1a und die Fokusfläche 6 zusammen, sodass die Teilstrahlen 4a, 4b, ... auf diese Oberfläche fokussiert werden (Fokusabstand f gleich Abstand a des Arrays 5 von der Oberfläche 1a). Durch geeignete Wahl der Strahlparameter des Laserstrahls 4 werden somit am Auftreffort der Teilstrahlen 4a, 4b, ... in dem Substrat 1 die vorbeschriebenen Vertiefungsstrukturen 2 erzeugt.
Zur Einstellung der Strukturgröße der Vertiefungsstruktur 2 kann der Abstand a zwischen Mikrolinsen-Array 5 und Substratbasis 1 verändert werden: Durch Verfahren der Substratbasis 1 mittels des Verschiebetisches 14 in +z-Richtung wird die Fokusebene 6 hinter die Oberfläche 1a ins Innere des Substrats 1 verschoben; es werden dann Vertiefungen 2a, 2b, ... mit vergrößerter lateraler Ausdehnung 1 erzeugt. Entsprechendes geschieht bei einem Verfahren in –z-Richtung, da die Fokusebene 6 dann außerhalb des Substrats 1 und vor diesem liegt. Zur Regelung der Strukturgröße der Vertiefungsstruktur kann somit der Abstand a größer oder kleiner als der Fokusabstand f gewählt werden. Zusätzlich ist es möglich, durch Translation des Substrats 1 in x- und/oder y-Richtung mittels des Verschiebetisches 17 unterschiedliche Vertiefungsstrukturgeometrien mit kontrollierter Größe zu erzeugen.
Anstelle eines Verschiebetisches (mit oder ohne Rotationsachse) kann auch ein Roboter verwendet werden. Hierbei können sowohl die Komponenten 5 und 13 bis 16 als auch die Substratbasis 1 mit dem Verschiebetisch und/oder Roboter gekoppelt werden. Bei einem Anordnen der Komponenten 5 und 13 bis 16 an einem entsprechenden Verschiebetisch oder Roboter ist es vorteilhaft, fasergekoppelte Laser zu verwenden.
4a) skizziert noch einmal, wie über eine Veränderung des Abstandes a relativ zum Fokusabstand f (Variation des Abstandes der Oberfläche 1a relativ zum Mikrolinsen-Array) die Strukturgröße, die der Schicht 3 einstrukturiert wird, geändert werden kann. 4b) bis f) zeigt, dass unterschiedliche Mikrolinsen-Arrays verwendet werden können: Linienerzeugende Mikrolinsen-Arrays mit zylindrischen (4b)) Mikrolinsen, punkterzeugende Mikrolinsen mit gekreuzten zylindrischen (4c)) Mikrolinsen, mit hexagonalen (4d)) oder quadratischen (4e)) Linsenanordnungen und quadratische Mikrolinsen-Arrays (4f)). Alle dies Mikrolinsen-Arrays 5 aus den 4b) bis 4f) können somit im in 3 gezeigten Aufbau verwendet werden.
Beim in den 3 und 4 gezeigten Aufbau lassen sich unterschiedliche Laserwellenlängen verwenden. Für gepulste Laser (mit Pulslängen z. B. im Nanosekunden-, Pikosekunden- oder Femtosekunden-Bereich) können verschiedene Prozesse wie Abtrag, Aufschmelzen, Phasenumwandlung, lokales Härten usw. bei der Ausbildung der Vertiefungsstruktur 2 in der Oberfläche 1a erreicht werden. Ebenso sind direkte Oberflächenmodifikationen mit einem Laserpuls möglich. Die Anzahl der Laserpulse kann variiert werden, um die Form und Tiefe der Oberflächenmodifikationen 2 zu kontrollieren. Auch kann die Laserintensität variiert werden, um unterschiedliche Geometrien der Modifikationen 2 zu erhalten.
5 zeigt einen Aufbau für eine direkte Laser-Interferenz-Strukturierung für die Herstellung der Tiefenstruktur 2 eines erfindungsgemäßen zum Fügen vorbereiteten Substrats 1, 2, 3. Ein gepulster Laserstrahl 7 mit vordefinierter Intensität wird zunächst durch eine Vorrichtung 13 zur Kontrolle der Pulsanzahl (hier: mechanischer Shutter) gestrahlt (alternativ dazu kann auch ein kontinuierlicher Laserstrahl verwendet werden, in diesem Falle kann die Vorrichtung 13 gegebenenfalls entfallen). Im Strahlengang nach der Vorrichtung 13 ist ein Homogenisator (hier: eine zylindrische oder rechteckige Blende) 14 angeordnet. Der den Homogenisator verlassende Laserstrahl wird über ein Teleskopsystem 15, mit dem der Strahldurchmesser auf eine vordefinierte, gewünschte Größe (z. B. 5 mm) gebracht wird, gestrahlt. Dem Teleskopsystem 12 folgt eine Blende (z. B. Irisblende) oder eine Rechteckblende 16, um auf eine vordefinierte, gewünschte Form (z. B. rechteckig) und Strahlgröße zu kommen, und ein vordefiniertes Strahlprofil einzustellen.
Im Strahlengang nach der Blende 16 folgt ein erster, hier auch einziger Strahlteiler 10a, mit dem der Laserstrahl 4 in zwei Teilstrahlen 4a und 4b aufgetrennt wird. Der erste Teilstrahl 4a wird über zwei in dessen Strahlengang angeordnete Strahlumlenker in Form von Spiegeln 11a und 11b umgelenkt und schließlich unter einem vordefinierten Winkel auf die Oberfläche 1a (hier nicht gezeigt) eingestrahlt. Die Substratbasis 1 ist hier, ähnlich wie in 3 gezeigt, auf einem Verschiebetisch 17 angeordnet. Der den Strahlteiler 10a verlassende zweite Teilstrahl 4b wird über einen weiteren Spiegel 11c umgelenkt und ebenfalls unter einem definierten Winkel auf die Oberfläche 1a eingestrahlt. Die beiden vorgenannten Einstrahlungswinkel der beiden Teilstrahlen 4a und 4b sind so ausgebildet, dass die beiden Teilstrahlen unter einem Winkel β von z. B. 40° aufeinander zulaufen und sich in einem Überlagerungsbereich U kreuzen bzw. überlagern. In diesem Überlagerungsbereich U, in dem sich die beiden Teilstrahlen 4a, 4b kreuzen, also überlagern, ist das Substrat 1 angeordnet, in dessen Oberfläche die Vertiefungsstruktur 2 einzubringen ist. Der Winkel β zwischen den beiden Laserstrahlen 4a, 4b kann variiert werden, um Strukturen unterschiedlicher Periodizität zu erzeugen.
Mithilfe des Verschiebetisches 17 kann ein Verschieben des Substrats 1 erfolgen, so dass große, ebene wie nicht ebene (z. B. zylinderförmige) Oberflächen tiefenstrukturiert 2 werden können. Die Verschiebung kann orthogonal zur Hauptstrahlachse (z. B. lateral oder vertikal), oder parallel zur Hauptstrahlachse erfolgen und/oder aus einer Rotation des Elements 1 bestehen. Die laterale Ausdehnung l und/oder die Tiefe h der Strukturen 2 können über die Strahlintensität, Bestrahlungsdauer und/oder Pulsanzahl eingestellt werden.
8 skizziert den Überlagerungsbereich U aus 5 im Detail: Beide sich unter dem Winkel β überlagernde Strahlen 4a, 4b bilden im Überlagerungsbereich U, in dem die Oberfläche 1a angeordnet ist, ein Interferenz-Muster (stehende Wellenstruktur) aus, an deren Maxima eine periodische Tiefenstrukturierung 2 des Substrats 1 erfolgt (an den zwischen den Maxima liegenden Knoten der Interferenz-Struktur erfolgt keine Tiefenstrukturierung, da hier die einfallende Intensität niedriger ist (evtl. auch Null)).
Die in den 5 und 8 gezeigte direkte Laserstrahlinterferenzstrukturierungsmethode ermöglicht somit die Herstellung periodischer zweidimensionaler oder dreidimensionaler Mikrostrukturierungen auf allen Arten von zum Fügen vorzubereitenden Substraten und Bauteilgeometrien. Um eine Interferenzstruktur zu erzeugen, werden N (mit N ≥ 2) kollimierte und kohärente Laserstrahlen 4a, 4b, ... auf oder unter einer Oberfläche 1a überlagert. Hiermit ergibt sich insbesondere auch der Vorteil, dass sowohl ebene, als auch nicht ebene, gekrümmte Oberflächen strukturiert werden können, da die Interferenz in dem gesamten überlappenden Volumen der einzelnen Teilstrahlen 4a, 4b, ... stattfindet.
6 und 7 zeigen zwei weitere Aufbauten für direkte Laserinterferenz-Strukturierungen. Diese sind grundsätzlich wie der in 5 gezeigte Aufbau ausgebildet, sodass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden: Beim in 6 gezeigten Aufbau handelt es sich um einen Drei-Strahl-Aufbau, bei dem über zwei hintereinander in den Strahlengang des Laserstrahls 4 eingebrachte Strahlteiler 10a, 10b eine Aufspaltung in drei einzelne Teilstrahlen 4a, 4b und 4c erfolgt, die dann mithilfe entsprechender Spiegel 11a bis 11d aus drei unterschiedlichen Richtungen, also unter unterschiedlichen Winkeln auf die Oberfläche 1a eingestrahlt werden. Die drei Teilstrahlen 4a bis 4c überlappen sich somit ebenfalls in einem Überlagerungsbereich U, in dem das Substrat 1 angeordnet ist.
7 zeigt eine entsprechende Vier-Strahl-Anordnung, bei der über drei hintereinander im Strahlengang der Laserstrahlung 4 angeordnete Strahlteiler 10a bis 10c eine Aufsplittung des Strahls 4 in insgesamt vier unterschiedliche Teilstrahlen 4a bis 4d erfolgt, die wiederum mittels unterschiedlich angeordneter und ausgerichteter Strahlumlenker 11a bis 11e aus vier unterschiedlichen Richtungen auf die im Überlagerungsbereich U angeordnete Oberfläche 1a eingestrahlt werden. Auch hier kreuzen bzw. überlappen sich alle vier Einzelstrahlen 4a bis 4d im Überlagerungsbereich U.
9 zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil, bei dem ein auf seiner Oberfläche 1a mit einem Fügebereich 2, 3 versehenes Substrat 1 mit einem weiteren Element E verfügt wurde.
Beim Substrat 1 handelt es sich um eine (vor der Tiefenstrukturierung) ebene Kunststoffplatte, die hier auf einer Metallbasis 1b aufgeschraubt ist. Nach dem Einbringen einer eindimensionalen, periodischen Tiefenstruktur in Form von parallel zueinander verlaufender Gräben 2a, 2b, ..., mit konstantem Grabenabstand d benachbarter Gräben (entsprechend der Periodizität p der Tiefenstruktur 2) wurde mit Hilfe einer Rakel ein Acrylat-basiertes Haftvermittlermaterial 3 in die Gräben 2a, 2b, ..., eingearbeitet. Die Gräben wurden hierbei vollständig, d. h. über ihre gesamte Höhe h, und darüber hinaus mit Haftvermittlermaterial 3 aufgefüllt, so dass sich auf der der Metallplatte 1b gegenüber liegenden Seite bzw. über die Oberfläche 1a des Substrates 1 hinaus stehend eine dünne, geschlossene Kleberschicht 3 zusätzlich ausbildet.
Schließlich wird das mit dem Substrat 1 zu fügende weitere Element E, bei dem es sich hier um eine weitere ebene Kunststoffplatte handelt, parallel zur Oberfläche 1a bzw. zur Schichtebene S auf die Haftvermittlerschicht 3 aufgelegt und mit den Elementen 1, 1b druckverpresst.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle und/oder eines Verbindungsbereichs auf und/oder in einer Oberfläche (1a) eines Substrats (1), wobei auf und/oder in der Oberfläche (1a) des Substrats (1) mittels Laserinterferenz ein zu einer bevorzugt periodischen Tiefenstruktur (2) führender Materialabtrag erfolgt, bevor anschließend die in die Oberfläche (1a) des Substrats (1) eingebrachte Tiefenstruktur (2) zumindest teilweise mit einem zum stoffschlüssigen Verbinden geeigneten Vermittlermaterial (3) aufgefüllt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag mittels Laserinterferenz erfolgt, indem Laserlicht (4) mit in der und/oder tangential zu der Oberfläche (1a) gesehen örtlich variierender Laserlichtintensität so auf die Oberfläche (1a) eingestrahlt wird, dass dadurch auf und/oder in der Oberfläche (1a) ein örtlich variierender Materialabtrag zur Ausbildung von Vertiefungen (2a, 2b, ...) der Tiefenstruktur (2) führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag mittels Laserinterferenz erfolgt, indem mindestens ein Laserstrahl (4) durch ein Mikrolinsenarray (5) gestrahlt und hierdurch in mehrere Einzelstrahlen (4a, 4b, ...) aufgeteilt wird, die auf eine bevorzugt ebene Fokusfläche (6) fokussiert werden, und indem die Oberfläche (1a) in Laserstrahlrichtung gesehen hinter dem Mikrolinsenarray (5) an einer vordefinierten Position vor der Fokusfläche (6), im Bereich der Fokusfläche (6) oder hinter der Fokusfläche (6), bevorzugt in der Fokusfläche (6) positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag mittels Laserinterferenz erfolgt, indem mehrere kohärente Laserstrahlen (4a, 4b, ...) in einem Überlagerungsbereich (U) unter vordefiniertem/n Winkel(n) zur Interferenz gebracht werden und indem die Oberfläche (1a) an einer vordefinierten Position in diesem Überlagerungsbereich (U) positioniert wird, wobei bevorzugt die mehreren Laserstrahlen (4a, 4b, ...) mittels mindestens eines Strahlteilers (10a, 10b, ...) aus einem einzelnen, von einem Laser emittierten Laserstrahl (4) erzeugt und unter Verwendung mindestens eines Strahlumlenkers (11a, 11b, ...) in den Überlagerungsbereich (U) geführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder in der Oberfläche (1a) eine periodische Tiefenstruktur (2), insbesondere eine in einer Richtung (R1) periodische Tiefenstruktur (2) oder eine in zwei zueinander unter einem Winkel (α) von ungleich 0°, bevorzugt von 90°, stehenden Richtungen (R1, R2) periodische Tiefenstruktur (2), ausgebildet wird, und/oder dass eine Vielzahl von Vertiefungen (2a, 2b, ...) der Tiefenstruktur (2) so ausgebildet wird, dass der Abstand d (d1, d2) benachbarter Vertiefungen (2a, 2b, ...) und/oder eine Periodizität p der Tiefenstruktur (2) in der und/oder tangential zu der Oberfläche (1a) zwischen 100 nm und 500 μm, bevorzugt zwischen 5 μm und 50 μm, beträgt, dass die Tiefenausdehnung h der Vertiefungen (2a, 2b, ...) senkrecht zur Oberfläche (1a) und/oder einer Tangentialfläche derselben zwischen 1 μm und 500 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 100 μm, beträgt, dass die laterale Ausdehnung l der Vertiefungen (2a, 2b, ...) in der und/oder tangential zu der Oberfläche (1a) zwischen 1 μm und 500 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 100 μm, beträgt, und/oder dass das Aspektverhältnis A = h/l von vorstehender Tiefenausdehnung h und vorstehender lateraler Ausdehnung l zwischen 0.05 und 10, bevorzugt zwischen 0.3 und 3 liegt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als periodische Tiefenstruktur (2) eine eine Vielzahl einzelner, linienförmiger, parallel zueinander und jeweils mit konstantem Grabenabstand (d, d1) voneinander verlaufende Gräben umfassende Grabenstruktur (G1) oder eine zwei solcher sich unter einem Winkel (α) von ungleich 0°, bevorzugt von 60°, kreuzender Grabenstrukturen (G1, G2) mit gleichen oder unterschiedlichen Grabenabständen (d1, d2) aufweisende Struktur ausgebildet wird, und/oder dass als periodische Tiefenstruktur (2) eine eine Vielzahl von Löchern (2a, 2b, ...) aufweisende, periodische Lochstruktur ausgebildet wird, wobei bevorzugt die Löcher dieser Lochstruktur in zwei zueinander unter einem Winkel (α) von ungleich 0°, bevorzugt von zwischen 45° und 90° einschließlich der Grenzen von 45° und 90°, stehenden Richtungen (R1, R2) jeweils in periodischen Abständen (d1, d2) ausgebildet sind.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbestrahlung gepulst oder kontinuierlich und/oder mit mindestens einer Laserwellenlänge im sichtbaren, im infraroten und/oder im ultravioletten Bereich, bevorzugt mit Laserlicht eines Nd:YAG gepulsten Lasers der Wellenlänge 266 nm oder 355 nm, erfolgt und/oder dass das Substrat (1) aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, aus Keramik und/oder aus Metall besteht oder mindestens eines der vorgenannten Materialien umfasst und/oder dass das Vermittlermaterial (3) ein zur Haftvermittlung mittels Polyaddition, mittels Polykondensation und/oder mittels Polymerisation geeignetes Material umfasst und/oder ein Epoxid, ein Polyurethan, ein Silikon, ein Formaldehyd, ein Polyamid, ein Acrylat, ein Kautschukpolymer und/oder ein thermoplastisches Elastomer umfasst und/oder dass das Vermittlermaterial (3) durch freifallenden Tropfenauftrag, Siebdrucken, Stempelauftrag, Nadelauftrag, Pinselauftrag, Spachtelauftrag, Rakelauftrag, Spritzen, Sprühen, Gießen und/oder Walzen in die Tiefenstruktur (2) eingebracht wird.
Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsstelle oder -bereich eine Fügestelle oder ein Fügebereich hergestellt wird, indem die Tiefenstruktur (2) zumindest teilweise mit einem zum stoffschlüssigen Fügen geeigneten Haftvermittlermaterial als Vermittlermaterial (3) aufgefüllt wird, oder dass als Verbindungsstelle oder -bereich eine Laminierstelle oder ein Laminierbereich hergestellt wird, indem die Tiefenstruktur (2) zumindest teilweise mit einem Laminiermaterial als Vermittlermaterial (3) aufgefüllt wird.
Herstellungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (1a) des Substrats (1) und/oder das Haftvermittlermaterial (3) an der Fügestelle und/oder dem Fügebereich nach dem Auffüllen der Tiefenstruktur mit dem Haftvermittlermaterial (3) mit einem Oberflächenabschnitt eines mit dem Substrat (1) zu verfügenden Elements (E) in Kontakt gebracht wird/werden zum Fügen des Substrats mit diesem Element (E).
Substrat (1) mit einer Verbindungsstelle und/oder einem Verbindungsbereich in mindestens einer (1a) seiner Oberflächen, hergestellt durch ein Herstellungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bauteil mit einem Substrat (1) und mit einem mit diesem Substrat (1) verfügten Element oder einem mit diesem Substrat (1) verbundenen Laminiermaterial, insbesondere einer Laminierschicht, hergestellt durch ein Herstellungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.