DE102010027438B4 - Process for producing a connection point and/or a connection area in a substrate, in particular for improving the wetting and/or adhesion properties of the substrate - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstelle und/oder eines Verbindungsbereichs auf und/oder in einer Oberfläche (1a) eines Substrats (1), wobeiauf 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, wobeidas Vermittlermaterial (3) ein Haftvermittlermaterial oderein Laminiermaterial ist unddas Vermittlermaterial (3) durch freifallenden Tropfenauftrag, Siebdrucken, Stempelauftrag, Nadelauftrag, Pinselauftrag, Spachtelauftrag, Rakelauftrag, Spritzen, Sprühen, Gießen und/oder Walzen in die Tiefenstruktur (2) eingebracht wirdundder 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 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), hinter der Fokusfläche (6) oder in der Fokusfläche (6) positioniert wirdoderder 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,und dabei 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.Method for producing a connection point and/or a connection area on and/or in a surface (1a) of a substrate (1), wherein on and/or in the surface (1a) of the substrate (1) a preferably periodic deep structure ( 2) leading material removal takes place before the deep structure (2) introduced into the surface (1a) of the substrate (1) is then at least partially filled with a mediator material (3) suitable for materially bonded connection, the mediator material (3) being an adhesion promoter material or a laminating material and the mediator material (3) is introduced into the deep structure (2) by free-falling droplet application, screen printing, stamp application, needle application, brush application, spatula application, doctor blade application, spraying, spraying, pouring and/or rolling, and the material is removed by means of laser interference, in that at least one laser beam (4) is radiated through a microlens array (5) and thereby divided into several individual beams (4a, 4b, ...), which are focused on a flat focal surface (6) and by the surface (1a) seen in the laser beam direction behind the microlens array (5) is positioned at a predefined position in front of the focal surface (6), behind the focal surface (6) or in the focal surface (6), or the material is removed by means of laser interference, in that several coherent laser beams (4a, 4b, ...) are applied in an overlapping area (U) are made to interfere at predefined angle(s) and by positioning the surface (1a) at a predefined position in this overlapping area (U), thereby separating the plurality of laser beams (4a, 4b,...) by means of at least one beam splitter (10a, 10b, ...) from a single laser beam (4) emitted by a laser and guided into the superimposition area (U) using at least one beam deflector (11a, 11b, ...).

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.The present invention relates to a method for producing a connection point and/or a connection area on and/or in a surface of a substrate. The substrate can be any material whose wetting and/or adhesion properties are to be improved.

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.Laser pre-treatment of surfaces for subsequent bonding or lamination using one-dimensional or two-dimensional laser scanner technology in combination with focusing optics is known from the state of the art: The laser beam scans the surface quasi-simultaneously and hits it perpendicularly or below, depending on the optics a position-dependent, variable angle, on the sample surface.

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.The disadvantage here is that the scanning leads to an irregular energy input, which in turn leads to structures of different depths and/or undefined patterns of the deep structure introduced into the sample surface. In addition, the laser scanner methods have a high heat input into the processed sample material.

Aus dem Stand der Technik ist darüber hinaus bekannt, die Topographie einer Probenoberfläche durch Sandstrahlen mit Korund zu verändern. Wird kieselsäure-modifizierter Korund verwendet, wird neben einer Aufrauhung der Oberfläche eine SiOx-Schicht abgeschieden.In addition, it is known from the prior art to change the topography of a sample surface by sandblasting with corundum. If silica-modified corundum is used, a SiO x layer is deposited in addition to roughening the surface.

Die DE 101 05 893 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern durch Fügen, bei dem mikrostrukturierte Ausnehmungen an Oberflächen durch Laserstrahlung ausgebildet werden sollen.The DE 101 05 893 A1 relates to a method for producing composite bodies by joining, in which microstructured recesses are to be formed on surfaces by laser radiation.

Ein ähnliches Fügeverfahren ist aus US 2008 / 0 213 612 A1 bekannt. Es sind darin unterschiedliche Parameter für Laserstrahlung angegeben, mit denen eine Beeinflussung einer auszubildenden Mikrostrukturierung erreicht werden kann.A similar joining process is out U.S. 2008/0 213 612 A1 known. It specifies different parameters for laser radiation, with which an influencing of a microstructuring to be formed can be achieved.

Die FR 2 796 388 A1 betrifft ebenfalls ein Verfahren bei dem Oberflächen unter anderem mittels Laserstrahlung strukturiert werden sollen.The FR 2 796 388 A1 also relates to a method in which surfaces are to be structured by means of laser radiation, among other things.

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.A particular disadvantage here is that an additional cleaning process (which then also has to be carried out before and after the sandblasting) is necessary. The sandblasting also leads to inhomogeneities in the surface or in the depth structuring of this surface that is achieved, since uniform processing is difficult to control. In addition, corundum blasting is unsuitable for thin parts to be joined and cannot be integrated into production lines.

Von M. Campbell u.a. sind in „Fabrication of photonic crystals for visible spectrum by holographic lithography“; Nature; Vol. 404; 2000, Seiten 53-56 Möglichkeiten für die Herstellung photonischer Kristalle unter Einsatz von Laserstrahlung bekannt.By M. Campbell et al. in "Fabrication of photonic crystals for visible spectrum by holographic lithography"; Nature; Vol. 404; 2000, pages 53-56 known possibilities for the production of photonic crystals using laser radiation.

Möglichkeiten und Vorteile für die Ausbildung von Mikrostrukturen unter Einsatz von Laserinterferenz sind in allgemeiner Form von M. Bieda in "Herstellung periodischer Mikrostrukturen auf Metalloberflächen; Fraunhofer Jahresbericht 2009, Seiten 26-27 erwähnt.Possibilities and advantages for the formation of microstructures using laser interference are mentioned in general terms by M. Bieda in "Production of periodic microstructures on metal surfaces; Fraunhofer Annual Report 2009, pages 26-27.

DE 10 2009 060 924 A1 betrifft eine einen Festschmierstoff enthaltende Struktur und ein Herstellungsverfahren für solche Strukturen. DE 10 2009 060 924 A1 relates to a structure containing a solid lubricant and a manufacturing method for such structures.

Die Diplomarbeit von A. F. Lasagni; „Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on microscopic areas“, Universität des Saarlands; Saarbrücken 2006. URL: https://publikationen.sulb.uni-
saar-
land.de/handle/20.500.11880/22418;jsessionid=F4DD18AE791B14E791B14E7 A9035FD890720863 beschreibt Möglichkeiten zur Laserinterfernzstrukturierung.
The diploma work of AF Lasagni; "Advanced design of periodical structures by laser interference metallurgy in the micro/nano scale on microscopic areas", Saarland University; Saarbrücken 2006. URL: https://publikationen.sulb.uni-
Saar-
land.de/handle/20.500.11880/22418;jsessionid=F4DD18AE791B14E791B14E7 A9035FD890720863 describes possibilities for laser interference structuring.

Grundlagen zur Interferenz gehen aus Interferenz (Physik). In: Wikipedia, die freie Enzyklopädie.Bearbeitungsstand 13. Juli 2010, 22:13 UTC, URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?Title=Interferenz_(Physik)&oldid=76637143 hervor.The basics of interference can be found in Interference (Physics). In: Wikipedia, the free encyclopedia. Editing status July 13, 2010, 22:13 UTC, URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?Title=Interferenz_(Physik)&oldid=76637143.

Eichler J. et al. bieten eine Übersicht über mögliche Laserbearbeitungen in „Bauformen, Strahlführung; Anwendungen. 6. Aufl., Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2006, S. 368 - ISBN 3-540-30149-6 an.Eichler J et al. offer an overview of possible laser processing in "designs, beam guidance; applications. 6th edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2006, p. 368 - ISBN 3-540-30149-6.

Auf Bedingungen zur Einhaltung von Kohärenz ist von Stehen W. M. et al. In „Laser Material Processing. 4. Aufl., Springer-Verlag London, 2010; S. 54-55 , S. 98-99 und S. 381-ISBN 978-1-85996-061-8 eingegangen worden.Standing on conditions for maintaining coherence WM et al. In Laser Material Processing. 4th edition, Springer-Verlag London, 2010; pp. 54-55 , pp. 98-99 and p. 381-ISBN 978-1-85996-061-8.

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 LaminiermaterialBased on the prior art, it is therefore the object of the present invention to provide a method for producing a connection point and/or a connection area and/or a method for connecting a material (hereinafter also referred to as substrate) with another material (hereinafter also referred to as with element to be provided on the substrate or as a laminating material to be bonded to the substrate

(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 handelt ) 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.(Laminating layer) called) to make available, which leads to an improvement in the wetting and / or adhesion properties of the material and / or between the material and the element to be disposed of with this material or the laminating material and with which a high-strength connection between a for connecting suitable intermediary material to be applied to the substrate (which is an adhesion promoter material or else a material to be laminated to the substrate) and the substrate surface and/or between the substrate and an element to be provided with it. With the method according to the invention, when using the mediator material suitable for connecting, improved adhesive or laminating behavior and a high-strength connection between the materials involved (substrate, adhesion promoter material and element or substrate and mediator material in the form of a laminating material to be disposed of with the substrate) are to be achieved.

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.The object of the invention is also to provide a corresponding substrate with a connection point and/or a connection area and a component with a substrate and an element provided with this substrate or with a material laminated onto the substrate.

Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten lassen sich dabei jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The above object is achieved by a manufacturing method according to claim 1. Advantageous design variants can be found in the dependent claims.

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.The entire following description of the invention is given for a method for producing a connection point and/or a connection area in the form of a joint or a joint area, in which the deep structure produced (see below) is at least partially bonded with an adhesion promoter material (adhesive material) suitable for materially bonded joining. is filled as mediator material. However, exactly the same procedure can be implemented according to the invention for forming a connection point or a connection area as a laminating point or laminating area: In this case, the deep structure is filled with a laminating material instead of an adhesion promoter material or adhesive material.

Auch andere Materialien als Kleber- oder Laminiermaterialien, die zum Verbinden geeignet sind, können in die Tiefenstruktur eingebracht werden.Materials other than adhesive or laminating materials that are suitable for connecting can also be introduced into the deep structure.

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.All of the features described below according to the invention for the joining are thus also disclosed according to the invention for the application of a laminating material or a laminating layer to the deep-structured substrate. The only difference is that only the laminating material is filled into the deep structure of the substrate as an intermediary material (and is usually also applied as a flat laminating layer, for example): In this case, only two different materials (substrate material and laminating material) are used. required, the further material (additional element) still required during joining (in addition to the substrate material and the adhesion promoter or adhesive material) to be disposed of with the substrate is then omitted.

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.In the context of the following description of the invention, the adhesion-promoting material is alternatively referred to as an adhesive, although it can generally be any material that, after being applied and/or introduced onto and/or into the surface of the substrate, is used to form a material-to-material connection of the Substrate or its surface is suitable with the element to be provided with it.

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.In the following, the invention is first described in general terms, then with reference to exemplary embodiments. The individual features described in combination with one another in the context of the exemplary embodiments do not have to be implemented exactly in the configurations shown in the examples, but can also be implemented in other types of combinations within the scope of the present invention. In particular, individual method steps described in the exemplary embodiments can also be omitted.

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.The basic idea of the present invention is based on using laser interference to structure the surface of the substrate, i.e. to create a deep structure extending from the surface into the depth of the substrate (by means of laser-induced material removal) and then to materially join the substrate with a other material suitable adhesion promoter material to introduce into the depressions of the deep structure. As a rule, these indentations are structures in the size of a micrometer, so that the terms microindentations or microstructures are alternatively also used below.

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 InfrarotBereich strukturiert mit einer Mikrometer- oder Sub-Mikrometer-Struktur versehen.According to the invention, a flat or also pre-contoured (e.g. curved) surface of the substrate (or also of the substrate and the element to be joined with it; both surfaces of the joining materials to be joined can therefore also be treated accordingly) by direct laser beam interference and/or by Use of microlens arrays (see also below) and using pulsed or continuous laser radiation in the UV range, in the visible range and/or in the infrared range, structured with a micrometer or sub-micrometer structure.

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.The (deep) structured joining materials (substrate and/or element) can be plastics, in particular fiber-reinforced plastics, ceramics, metals or alloys. However, the area of use of the present invention is not limited to the materials mentioned.

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.After the deep structuring of the surface of the substrate (or both joining materials), the adhesion promoter material (application of adhesive) suitable for the materially bonded joining is applied for the subsequent materially bonded joining process. Depending on which adhesion promoter material is used, time restrictions may have to be observed, which make it necessary to join the two joining materials within a predefined time interval.

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 und das Vermittlermaterial erfindungsgemäß in die Tiefenstruktur eingebracht: 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.Adhesive systems based on polyaddition (e.g. epoxides, polyurethanes and/or silicones), polycondensation (formaldehyde, polyamides and/or silicones), polymerisation (e.g. acrylates or rubber polymers or also thermoplastic elastomers) as well as physically setting systems (hot melt adhesives, e.g. Polyolefins) are used. The adhesive systems mentioned must be mixed, dosed and applied accordingly, i.e. introduced into the depressions, which can necessitate different process steps depending on the adhesion promoter materials used: Depending on the adhesion promoter materials and/or also on the specific adhesive geometry of the substrate and/or element, the following are required Methods used and the mediator material introduced into the deep structure according to the invention: free-falling droplet application, screen printing method, stamp application, needle application, application by brush, spatula and / or scraper, spraying, spraying, pouring and / or rolling. The curing conditions (temperature, use of UV radiation if necessary, ...) of the adhesion promoter materials used depend on the crosslinking mechanisms of these materials.

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.A method according to the invention for producing joining areas on surfaces of substrates thus comprises a first step in which material is removed from this surface on and/or in the surface of the substrate by means of a laser beam interference method by laser irradiation of the surface of the substrate, which a deep structuring of this surface. Such a deep structure is understood to mean the incorporation of generally micrometer to submicrometer sized structures, such as trenches or holes, into the generally formerly (at least locally) flat surface of the substrate. Periodic deep structures are preferably introduced.

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.Then, in a second step, the adhesion promoter material suitable for material-to-substance joining is introduced into the deep structure introduced into the surface. Depending on the number, position, size and/or shape of these depressions and/or the shape of the surface before their deep structuring, the individual depressions of the deep structure do not necessarily all and/or have to be completely filled with the adhesion promoter material; if necessary, a partial amount is sufficient fill off.

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 a first advantageous variant of the method, the laser light used for laser beam interference is radiated onto the surface of the substrate with locally varying laser light intensity in such a way that locally varying material removal leads to the formation of a large number of individual depressions in the deep structure.

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.
In a further advantageous variant, the laser interference irradiation can take place by radiating one or more laser beam(s) through one or more microlens array(s) and thereby dividing it (in each case) into a number of individual beams. These individual rays are then on
focused on a focal area. The surface of the substrate to be structured is then arranged at a predefined position behind the microlens array(s), seen in the direction of the laser beam: This position can be in front of the focus area, in the area of the focus area or behind the focus area, with preference being given to positioning the surface of the substrate takes place in the focal area.

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.Alternatively, or with a suitable arrangement of the individual system elements in combination with it, the laser interference-induced material removal can also take place as follows: Several coherent laser beams are brought to interference in an overlapping area at a predefined angle(s). In this case, the substrate surface is positioned at a predefined position in this overlapping area. The multiple laser beams can be generated from a single laser beam emitted by a single laser by means of one or more beam splitter(s) and guided into the overlapping area using beam deflectors such that interference of these laser beams occurs in this overlapping area.

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.The deep structure introduced into the substrate surface or its individual depressions can be one- or two-dimensional periodic structures. The for the distances between the individual depressions, the periodicity of the deep structure, the depth of the individual depressions (perpendicular to the substrate surface), their lateral extent in the substrate surface and / or the aspect ratios (e.g. in the case of periodically introduced linear trenches with ridges remaining between them) are advantageous realizable orders of magnitude can be found in the dependent claims.

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.
In particular, the deep structures introduced by laser interference can include the following variants:
  • • line-like patterns with periodic spacing d,
  • • cross-like patterns, which are achieved by multiple irradiation with line patterns with a specific rotation angle of, for example, 30°, 60° or 90°,
  • • combined cross-like patterns with different line spacings d 1 and d 2 ,
  • • different arrangements of indentations (holes) with different distances,
  • • practically any shape of indentations that can be introduced over the sample using microlens arrays,
  • • practically any shape of indentations that can be introduced by moving the sample during laser irradiation through one or more microlens array(s),
  • • practically any shape of depressions that can be structured by shifting the irradiation optics during the irradiation using a microlens array,
  • • line-like patterns that can be introduced via microlens arrays,
  • • Cross-like patterns that can be generated by multiple irradiation with line patterns using microlens arrays, or
  • • Any combination of the variants listed above.

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.The laser irradiation can be pulsed or continuous, it being possible for laser wavelengths in the visible, in the infrared and/or in the ultraviolet range to be used. Nd:YAG-pulsed lasers with wavelengths of 266 nm or 355 nm are particularly preferably used.

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.The decisive advantage of the present invention lies in the introduction of a precise periodic micrometer or sub-micrometer structure, which, in combination with the surface enlargement achieved by introducing the structure and the subsequent application of the adhesion promoter material (adhesive), results in an optimized joining process can.

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.
The laser beam interference allows the processing of all types of surfaces and component geometries under natural environmental conditions. It enables the production of precisely defined periodic micro- or sub-micron structures in a single process step. The high resolution that can be achieved is superior to other commercially used microstructuring processes.
The direct laser interference structuring method according to the invention (without using microlens arrays) is also characterized in particular by the fact that large areas can be structured on almost any material in a short time. No other process produces such a homogeneous and defined structured pattern on a part surface. The surface embossing or structuring according to the invention by laser interference can effectively improve the adhesive layer morphology and the structure-dependent mechanical behavior of the substrate and/or element to be provided with it.

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.The laser beam interference method according to the invention for component pretreatment for the subsequent introduction of the adhesion promoter material, ie for the actual joining, also allows a very small joining or adhesive gap. With low-viscosity adhesives, the surface structures created can also interlock extremely effectively.

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.The present invention also includes the use of the method according to the invention described above in the field of medical technology, optics, sensor technology and in areas in which surface distortions and undefined amounts of adhesive have a decisive negative influence on the overall system. In addition, applications of the methods described are also possible, particularly in other high-tech areas, such as in the area of electronics or in the area of aircraft construction.

Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und durch dieses ausgebildete, erfindungsgemäße Substrate und Bauteile anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben.The production method according to the invention and substrates and components according to the invention formed by it are described below with reference to several exemplary embodiments.

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.
Show it:
  • 1 a sketch of a substrate with a joining area that can be produced according to the invention.
  • 2 various depth structure forms (hereinafter also alternatively referred to as recess structure forms) of the present invention.
  • 3 a microlens array configuration for carrying out a manufacturing method according to the invention.
  • 4 different microlens arrays for the structure according to 3 .
  • 5 a direct laser interference patterning setup for a manufacturing method according to the present invention in two-beam configuration.
  • 6 a corresponding structure as in 5 in three-beam configuration.
  • 7 a corresponding structure as in 5 in four-beam configuration.
  • 8th a schematic diagram for the inventive production of a recess structure in a substrate base by a manufacturing method according to 5 until 7 .
  • 9 a component according to the invention consisting of a substrate with a joining area and an element provided with this substrate.

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. 1 shows the structure of such a substrate in a cross section perpendicular to the layer plane S of a substrate 1 produced according to the invention. The substrate here is a flat copper plate with a thickness of 5 mm, which is to be bonded to another element with high strength.

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.As with regard to the 3 until 8th is described in detail below, the substrate, which is still flat, is first laser structured, in which a locally varying intensity input (seen in the layer plane S of the substrate 1) is realized in a surface 1a of the substrate 1 by the fact that this surface 1a is provided with a large number of individual Laser (part) rays is irradiated. The laser intensity is regulated in such a way that material is removed from the surface 1a or in the substrate 1 locally at the point at which the individual laser beams impinge.

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.The intensity of the laser beams (Nd:YAG pulsed laser with a frequency tripled wavelength of 355 nm) is increased by superimposing several beams ( 3 until 8th ) adjusted in such a way that the individual depressions 2a, 2b, is removed (e.g. evaporated or melted).

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.By checking the angle of incidence β of, for example, two laser beams ( 5 ) the periodicity p of the interference pattern can be varied (seen in the layer plane S). In this way, a large number of individual, rectilinear trenches running parallel to one another and at constant distances d from one another are formed as depressions 2a, 2b, . . . in the surface 1a. The distance d between adjacent trenches (ie the periodicity p of the one-dimensional depression structure 5 produced) is approximately 15 μm here. The trench width produced in the layer plane S and perpendicular to the longitudinal axes of the trench is approximately l=7.5 μm. This results in an aspect ratio A=h/l=5/7.5. However, instead of the trenches, columns or holes or hole patterns can also be structured as depressions.

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.After the laser structuring of the surface 1a, the substrate 1 with the deep structure 2 is subjected to a screen printing process in order to deposit the adhesive material 3 in the depressions 2a, 2b produced. In the present case, an epoxy material suitable for gluing the Cu plate 1 is pressed into the depressions 2a, 2b, .

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. 2 FIG. 1 shows various periodic depression structures 3, which can be formed in the surface 1a by laser structuring and running parallel to the layer plane S. So shows 2a) a one-dimensional depression structure 2 in the form of a trench structure G1, in which a multiplicity of parallel trenches run at a distance from one another. The distance d between immediately adjacent trenches or the periodicity p in the direction R1 perpendicular to the longitudinal axes of the trench can be between 0.2 μm and 100 μm, for example.

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. 2 B) shows a superimposition of two such trench structures at an angle α ≠ 0° (here: α = 70°): For example, the first trench structure G1 (trench spacing d1) can be produced in direction R1 using a cylindrical lens microlens array before the substrate 1 is rotated by α, in order to then, by renewed laser irradiation through the cylindrical lens microlens array (or with a line-like interference pattern), the second trench structure G2 (trench spacing d2) in direction R2 (which is then rotated by α in relation to direction R1). generate.

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). 2c ) shows the case 2 B) , in which α=90°, that is to say two trench structures G1, G2 (crossed grating) which are aligned perpendicularly to one another and are formed in the substrate surface 1a.

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. 2d ) shows an example in which the depression structure 2 is not formed in the form of one or more trench structure(s), but rather comprises a multiplicity of individual holes 2a, 2b, . . . . The holes are arranged at the crossing points of a square grid, resulting in a two-dimensional periodicity of the depression structure in two mutually perpendicular directions R1 and R2 (the hole spacing or hole period d1 in direction R1 and the hole spacing or hole period d2 in direction R2 are identical here). For example, d1=d2=20 μm and a hole diameter l in the layer plane of 5 μm and a hole depth h perpendicular to the layer plane of 5 μm are chosen.

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. 2e) shows another case of a periodic hole structure as in 2d ), but here the two directions R1 and R2, in which the individual holes are arranged in rows at periodic intervals, are not perpendicular to one another, but form an angle of α = 70°.

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 UVemittierenden 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. 3 shows a first structure for producing a substrate 1 according to the invention with a joining region 2, 3 introduced into its surface 1a. The structure includes a laser (not shown), for example a UV-emitting laser with a wavelength of λ=266 nm. The laser beam 4 of this laser is here in pulsed form (however, a continuous laser beam can also be generated, the element 13 is then omitted) first by a device 13 for controlling the number of pulses, here a mechanical shutter, radiated. A homogenizer 14 is arranged behind the mechanical shutter 13 in the beam path of the laser beam 4 . The homogenizer consists of a system of optical elements that generate, for example, a top-hat beam profile. In the beam path 4 behind the homogenizer 14 there is a telescope system 15 for checking or adjusting a desired beam diameter. This is followed in the beam path 4 by a diaphragm (here: iris diaphragm) or else a rectangular diaphragm 16 before the laser beam 4 finally strikes a microlens array 5 . The aperture 16 is used to bring the beam outline and beam diameter of the laser beam 4 to a predetermined shape (eg, rectangular) and size. The order of components 13 to 16 can also differ from that in 3 shown can be selected. If necessary, the elements 13 to 16 can be omitted.

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.The microlens array 5 is here a cylindrical lens microlens array with a multiplicity of cylindrical lenses arranged in a plane parallel to one another and at constant distances from one another (the longitudinal axes of which are arranged here perpendicular to the plane shown). The individual cylindrical lenses of the microlens array 5 have a focal distance f. The laser beam 4 is thus divided into a large number of individual partial beams 4a, 4b, 4c, ... by the microlens array 5, which are at a distance f behind the microlens array 5 are focused on a flat surface 6.

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.With the aid of a displacement table 17 that can be moved in the three translation directions x, y and z of a Cartesian coordinate system, the substrate 1 is now aligned in such a way that the surface 1a to be structured (cf. 1 ) is aligned parallel to the focal surface 6. In the case shown, the surface 1a and the focal surface 6 coincide, so that the partial beams 4a, 4b, . . . are focused onto this surface (focal distance f equals distance a of the array 5 from the surface 1a). By suitably selecting the beam parameters of the laser beam 4, the above-described indentation structures 2 are thus produced in the substrate 1 at the point of incidence of the partial beams 4a, 4b, .

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 l 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.The distance a between the microlens array 5 and the substrate base 1 can be changed to adjust the structure size of the depression structure 2: By moving the substrate base 1 using the displacement table 14 in the +z direction, the focal plane 6 is displaced behind the surface 1a into the interior of the substrate 1 ; depressions 2a, 2b, . . . are then produced with an increased lateral extent l. The same happens with a method in the −z direction, since the focal plane 6 then lies outside of the substrate 1 and in front of it. In order to regulate the structure size of the depression structure, the distance a can thus be selected to be larger or smaller than the focus distance f. In addition, it is possible to produce different indentation structure geometries with a controlled size by translating the substrate 1 in the x and/or y direction using the displacement table 17 .

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.A robot can also be used instead of a translation table (with or without a rotary axis). Here, both the components 5 and 13 to 16 and the substrate base 1 can be coupled to the displacement table and/or robot. When arranging the components 5 and 13 to 16 on a corresponding displacement table or robot, it is advantageous to use fiber-coupled lasers.

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. 4a) outlines once again how the structure size that is structured into layer 3 can be changed by changing the distance a relative to the focal distance f (varying the distance between the surface 1a and the microlens array). 4b) to f) shows that different microlens arrays can be used: line-generating microlens arrays with cylindrical ( 4b) ) microlenses, point-generating microlenses with crossed cylindrical ( 4c )) microlenses, with hexagonal ( 4d )) or quadratic ( 4e) ) Lens assemblies and square microlens arrays ( 4f) ). All of these microlens arrays 5 from the 4b) until 4f) can therefore im in 3 structure shown can be used.

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.When in the 3 and 4 The structure shown can be used with different laser wavelengths. For pulsed lasers (with pulse lengths eg in the nanosecond, picosecond or femtosecond range), various processes such as ablation, melting, phase transformation, local hardening etc. can be achieved when forming the depression structure 2 in the surface 1a. Direct surface modifications with a laser pulse are also possible. The number of laser pulses can be varied to control the shape and depth of the surface modifications 2. The laser intensity can also be varied in order to obtain different geometries of the modifications 2.

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. 5 shows a structure for direct laser interference structuring for the production of the deep structure 2 of a substrate 1, 2, 3 according to the invention prepared for joining. A pulsed laser beam 7 with a predefined intensity is first applied by a device 13 for controlling the number of pulses (here: mechanical Shutter) (alternatively, a continuous laser beam can also be used, in which case the device 13 can optionally be omitted). A homogenizer (here: a cylindrical or rectangular screen) 14 is arranged in the beam path after the device 13 . The laser beam leaving the homogenizer is radiated via a telescope system 15, with which the beam diameter is brought to a predefined, desired size (eg 5 mm). The telescope system 12 is followed by a diaphragm (eg, iris diaphragm) or square diaphragm 16 to arrive at a predefined, desired shape (eg, rectangular) and beam size, and set a predefined beam profile. In the beam path after the aperture 16 follows a first, here also a single beam splitter 10a, with which the laser beam 4 is split into two partial beams 4a and 4b. The first partial beam 4a is deflected via two beam deflectors arranged in its beam path in the form of mirrors 11a and 11b and finally radiated onto the surface 1a (not shown here) at a predefined angle. The substrate base 1 is here, similar to in 3 shown, arranged on a translation table 17. The second partial beam 4b leaving the beam splitter 10a is deflected by a further mirror 11c and is also radiated onto the surface 1a at a defined angle. The two aforementioned angles of incidence of the two partial beams 4a and 4b are designed such that the two partial beams converge at an angle β of, for example, 40° and cross or overlap in an overlapping region U. In this overlapping area U, in which the two partial beams 4a, 4b intersect, ie overlap, the substrate 1 is arranged, in whose surface the depression structure 2 is to be introduced. The angle β between the two laser beams 4a, 4b can be varied in order to produce structures of different periodicity.

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.With the aid of the displacement table 17, the substrate 1 can be displaced so that large, level and non-level (e.g. cylindrical) surfaces can be deeply structured 2 . The displacement can be orthogonal to the main beam axis (e.g. lateral or vertical), or parallel to the main beam axis and/or consist of a rotation of the element 1. The lateral extent l and/or the depth h of the structures 2 can be adjusted via the beam intensity, irradiation duration and/or number of pulses.

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)). 8th outlines the overlapping area U 5 in detail: Both beams 4a, 4b superimposed at the angle β form an interference pattern (standing wave structure) in the superimposition region U, in which the surface 1a is arranged, at the maxima of which a periodic deep structuring 2 of the substrate 1 takes place (at There is no deep structuring at the nodes of the interference structure between the maxima, since the incident intensity is lower here (possibly also zero)).

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.The in the 5 and 8th The direct laser beam interference structuring method shown thus enables the production of periodic two-dimensional or three-dimensional microstructuring on all types of substrates and component geometries to be prepared for joining. In order to generate an interference structure, N (with N ≥ 2) collimated and coherent laser beams 4a, 4b, ... are superimposed on or below a surface 1a. This results in particular in the advantage that both flat and non-flat, curved surfaces can be structured, since the interference takes place in the entire overlapping volume of the individual partial beams 4a, 4b, .

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. 6 and 7 show two additional setups for direct laser interference structuring. These are basically like the one in 5 shown structure, so that only the differences are described below: When in 6 The structure shown is a three-beam structure in which two beam splitters 10a, 10b placed one behind the other in the beam path of the laser beam 4 result in a splitting into three Individual partial beams 4a, 4b and 4c takes place, which are then radiated onto the surface 1a from three different directions, ie at different angles, with the aid of corresponding mirrors 11a to 11d. The three partial beams 4a to 4c thus also overlap in a superimposition area U in which the substrate 1 is arranged.

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. 7 shows a corresponding four-beam arrangement in which beam 4 is split into a total of four different partial beams 4a to 4d via three beam splitters 10a to 10c arranged one behind the other in the beam path of laser radiation 4, which in turn are split by means of differently arranged and aligned beam deflectors 11a to 11e are radiated from four different directions onto the surface 1a arranged in the superimposition area U. Here, too, all four individual beams 4a to 4d cross or overlap in the overlapping area 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. 9 1 shows a component produced according to the invention, in which a substrate 1 provided with a joining area 2, 3 on its surface 1a has been provided with a further element E.

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.The substrate 1 is a flat plastic plate (before deep structuring), which is screwed onto a metal base 1b here. After the introduction of a one-dimensional, periodic deep structure in the form of parallel trenches 2a, 2b, ..., with a constant trench spacing d between adjacent trenches (corresponding to the periodicity p of the deep structure 2), an acrylate-based adhesion promoter material 3 in the trenches 2a, 2b, ... incorporated. The trenches were completely, i.e. over their entire height h, and also filled with adhesion promoter material 3, so that on the side opposite the metal plate 1b or on the surface 1a of the substrate 1 there is also a thin, closed adhesive layer 3 trains.

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.Finally, the further element E to be joined to the substrate 1, which is another flat plastic plate, is placed parallel to the surface 1a or to the layer plane S on the adhesion promoter layer 3 and pressure-pressed with the elements 1, 1b.

Claims (8)

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, wobei das Vermittlermaterial (3) ein Haftvermittlermaterial oder ein Laminiermaterial ist und das Vermittlermaterial (3) durch freifallenden Tropfenauftrag, Siebdrucken, Stempelauftrag, Nadelauftrag, Pinselauftrag, Spachtelauftrag, Rakelauftrag, Spritzen, Sprühen, Gießen und/oder Walzen in die Tiefenstruktur (2) eingebracht wird und 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 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), hinter der Fokusfläche (6) oder in der Fokusfläche (6) positioniert wird oder 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, und dabei 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.Method for producing a connection point and/or a connection area on and/or in a surface (1a) of a substrate (1), wherein material is removed on and/or in the surface (1a) of the substrate (1) by means of laser interference, leading to a preferably periodic deep structure (2), before the deep structure (2) introduced into the surface (1a) of the substrate (1) is at least partially filled with a mediator material (3) suitable for the material connection, wherein the mediator material (3) is an adhesion promoter material or is a laminating material and the mediator material (3) is introduced into the deep structure (2) by free-falling droplet application, screen printing, stamp application, needle application, brush application, spatula application, doctor blade application, spraying, spraying, pouring and/or rolling and the material is removed by means of laser interference, in that at least one laser beam (4) is radiated through a microlens array (5) and thereby divided into several individual beams (4a, 4b, ...), which are focused on a flat focal surface (6) and in that the Surface (1a) seen in the laser beam direction is positioned behind the microlens array (5) at a predefined position in front of the focus area (6), behind the focus area (6) or in the focus area (6). or the material is removed by means of laser interference, in that several coherent laser beams (4a, 4b, ...) are brought to interference in a superimposition area (U) at a predefined angle(s) and in that the surface (1a) is at a predefined position in this overlapping area (U) is positioned, and the multiple laser beams (4a, 4b, ...) are generated by means of at least one beam splitter (10a, 10b, ...) from a single laser beam (4) emitted by a laser and using at least one beam deflector (11a, 11b , ...) into the overlapping area (U). 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.Method according to the preceding claim, characterized in that the material is removed by means of laser interference, in that laser light (4) with laser light intensity that varies locally as seen in and/or tangentially to the surface (1a) is irradiated onto the surface (1a) in such a way that and/or locally varying material removal in the surface (1a) leads to the formation of depressions (2a, 2b, ...) of the deep structure (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laserstrahl (4), der durch ein Mikrolinsenarray (5) gestrahlt und in mehrere Einzelstrahlen (4a, 4b, ...) aufgeteilt wird, die auf eine ebene Fokusfläche (6) fokussiert werden, und indem die Oberfläche (1a) in Laserstrahlrichtung gesehen hinter dem Mikrolinsenarray (5) an einer vordefinierten Position in der Fokusfläche (6) positioniert wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one laser beam (4), which is radiated through a microlens array (5) and divided into a plurality of individual beams (4a, 4b, ...) which are focused on a flat focal surface (6), and by the surface (1a) seen in the direction of the laser beam behind the microlin senarray (5) is positioned at a predefined position in the focus area (6). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder in der Oberfläche (1a) eine in eine Richtung (R1) periodische Tiefenstruktur (2) oder eine in zwei zueinander unter einem Winkel (α) von ungleich 0° 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 beträgt, dass die Tiefenausdehnung h der Vertiefungen (2a, 2b, ...) senkrecht zur Oberfläche (1a) und/oder einer Tangentialfläche derselben zwischen 1 µm und 500 µm, dass die laterale Ausdehnung 1 der Vertiefungen (2a, 2b, ...) in der und/oder tangential zu der Oberfläche (1a) zwischen 1 µm und 500 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on and/or in the surface (1a) there is a deep structure (2) which is periodic in one direction (R1) or in two directions which are at an angle (α) of unequal 0° to one another (R1, R2) periodic deep structure (2), is formed, and / or that a plurality of depressions (2a, 2b, ...) of the deep structure (2) is formed so that the distance d (d1, d2) adjacent Depressions (2a, 2b, ...) and/or a periodicity p of the deep structure (2) in and/or tangentially to the surface (1a) is between 100 nm and 500 µm, so that the depth h of the depressions (2a, 2b, ...) perpendicular to the surface (1a) and/or a tangential surface thereof between 1 µm and 500 µm, that the lateral extension 1 of the depressions (2a, 2b, ...) in and/or tangential to the surface (1a) is between 1 μm and 500 μm, and/or that the aspect ratio A=h/l of the above depth extension h and the above lateral extension l is between 0.05 and 10, preferably between 0.3 and 3. 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° 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 die Löcher dieser Lochstruktur in zwei zueinander unter einem Winkel (α) von ungleich 0° stehenden Richtungen (R1, R2) jeweils in periodischen Abständen (d1, d2) ausgebildet sind.Method according to the preceding claim, characterized in that the periodic depth structure (2) is a trench structure (G1) comprising a multiplicity of individual linear trenches running parallel to one another and each with a constant trench spacing (d, d1) from one another, or two such trenches under one Angle (α) of intersecting trench structures (G1, G2) with the same or different trench spacings (d1, d2) is formed, and/or that a multiplicity of holes (2a, 2b, ...) having a periodic hole structure is formed, the holes of this hole structure being formed in two directions (R1, R2) at periodic distances (d1, d2) to one another at an angle (α) of not equal to 0°. Verfahren 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 erfolgt und/oder dass das Substrat (1) aus Kunststoff, 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser irradiation takes place in a pulsed or continuous manner and/or with at least one laser wavelength in the visible, in the infrared and/or in the ultraviolet range and/or that the substrate (1) is made of plastic, of fiber-reinforced plastic , consists of ceramic and/or metal or comprises at least one of the aforementioned materials and/or that the mediator material (3) comprises a material suitable for promoting adhesion by means of polyaddition, by means of polycondensation and/or by means of polymerisation and/or an epoxide, a polyurethane, a silicone, a formaldehyde, a polyamide, an acrylate, a rubber polymer and/or a thermoplastic elastomer. Verfahren 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a joint or a joint area is produced as the connection point or area by the deep structure (2) being at least partially filled with an adhesion promoter material suitable for materially bonded joining as the promoter material (3), or that as a Connection point or area a laminating point or a laminating area is produced by the deep structure (2) being at least partially filled with a laminating material as an intermediary material (3). Verfahren 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).Method according to the preceding claim, characterized in that the surface (1a) of the substrate (1) and/or the adhesion promoter material (3) at the joint and/or the joint area after the deep structure has been filled with the adhesion promoter material (3) with a surface section of an element (E) to be provided with the substrate (1) is/are brought into contact for joining the substrate to this element (E).
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