DE3913785A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermischen abtragen durch laserstrahlen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum thermischen abtragen durch laserstrahlenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Abtragen
durch Laserstrahlen, bei dem ein auf einem ersten Material be
findliches zweites Material entfernt wird und eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim thermischen Abtragen durch Laserstrahlen wird der Werk
stoff im Bereich der Wirkstelle örtlich durch den Laserstrahl
so stark erhitzt, daß er schmilzt, verdampft oder spontan ver
brennt. Neben dem Schneiden von Materialien und der Herstellung
kleinster Bohrungen ist als weiterer Einsatzbereich für das
thermische Abtragen mit Laserstrahlen die Entfernung uner
wünschter Materialschichten oder Materialablagerungen zu
nennen.
Beim Umspritzen elektrischer oder elektronischer Bauelemente
mit thermoplastischen Kunststoffen wie Polyphenylensulfid kommt
es immer wieder zu Kontaktschwierigkeiten an den elektrischen
Anschlüssen, da die Spritzgießformen nicht vollständig schlie
ßen und sich der Kunststoff auch auf den Anschlüssen ablagert.
Diese Ablagerungen können durch das vorstehend bereits erwähnte
Abtragen mit Laserstrahlen entfernt werden. Obwohl die Abla
gerungen unterschiedlich stark sind, muß der einzelne Bear
beitungsschritt für die maximale Stärke der Ablagerungen aus
gelegt werden. Erst dadurch ist gewährleistet, daß der uner
wünschte Kunststoff vollständig abgetragen wird. Auf der
anderen Seite bedeutet es aber auch, daß die Anschlüsse mit
geringen Ablagerungen mehr als nötig thermisch belastet werden.
Mittels einer Regelung oder Kontrolle des Abtragsprozesses
könnte die unnötige Aufheizung der empfindlichen Bauelemente
verhindert und die Bearbeitungszeit durch den Laser auf ein
Minimum reduziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim thermischen
Abtragen von Ablagerungen oder Schichten durch Laserstrahlen
eine Kontrolle des Materialabtrags zu schaffen, die eine Be
endigung des Bearbeitungsvorganges ermöglicht, sobald das ge
wünschte Bearbeitungsziel erreicht ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß zur Kontrolle des Materialabtrags die
Anwesenheit des ersten Materials und/oder des zweiten Materials
im Plasma oder der Flamme über der Bearbeitungsstelle mit min
destens einem Strahlungsdetektor überwacht wird, welcher die
Intensität der vom Plasma oder der Flamme emittierten Strahlung
in für das erste Material und/oder das zweite Material charak
teristischen Wellenlängenbereichen ist.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfolgt die
Lösung der Aufgabe durch mindestens einen Strahlungsdetektor
zur Messung der von einem Plasma oder einer Flamme über der
Bearbeitungsstelle emittierten Strahlung in für das erste
Material und/oder das zweite Material charakteristischen Wel
lenlängenbereichen.
Beim thermischen Abtragen mit Laserstrahlen bildet sich über
der Bearbeitungsstelle in der Regel ein Plasma, das sich aus
dem verdampften Material und Bearbeitungsgasen bzw. der
Umgebungsatmosphäre zusammensetzt. Das vom Plasma emittierte
Licht ist dabei charakteristisch für die einzelnen Atome, Mole
küle, Ionen oder Radikale im Plasma, wobei dieser Sachverhalt
auch für eine gegebenenfalls über der Bearbeitungsstelle ent
stehende Flamme zutrifft. Wird nun die Intensität der vom
Plasma oder der Flamme emittierten Strahlung in für das erste
Material und/oder das zweite Material charakteristischen Wel
lenlängenbereichen gemessen, so kann hierdurch zur Kontrolle
des Materialabtrags auf die Anwesenheit des ersten Materials
und/oder des zweiten Materials im Plasma oder der Flamme ge
schlossen werden. Wird dabei beispielsweise festgestellt, daß
kein zweites Material mehr verdampft wird oder das nur noch das
erste Material verdampft wird, so kann hierdurch auf den voll
ständigen Abtrag des zweiten Materials geschlossen werden und
die Bearbeitung dementsprechend abgebrochen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge
sehen, daß mit einem ersten Strahlungsdetektor die Intensität
der Strahlung in einem für das erste Material charakteristi
schen Wellenlängenbereich gemessen wird und das mit einem
zweiten Strahlungsdetektor die Intensität der Strahlung in
einem für das zweite Material charakteristischen Wellenlängen
bereich gemessen wird. Hierdurch wird eine quantitative Aus
sage über den Abtrag des zweiten Materials und über den Abtrag
des ersten Materials ermöglicht, was insbesondere bei unter
schiedlich starken Ablagerungen des zweiten Materials eine her
vorragende Kontrolle des Materialabtrags ermöglicht. Gegebenen
falls kann dann die Bearbeitung auch dann abgebrochen werden,
wenn nur geringe Mengen des zweiten Materials abgetragen werden
und die verbliebenen Ablagerungen nicht mehr als störend ange
sehen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht der Strahlungsdetektor aus einer Fotozelle
und einem vorgeschalteten Filter, welches für die Strahlung im
betreffenden Wellenlängenbereich durchlässig ist. Mit
derartigen Strahlungsdetektoren kann der bauliche Aufwand für
die Kontrolle des Materialabtrags auf ein Minimum reduziert
werden. Als weiterer Vorteil ist die geringe Baugröße
derartiger Strahlungsdetektoren zu nennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor
richtung können vorteilhaft zur Entfernung von Ablagerungen aus
Kunststoff von den elektrischen Anschlüssen mit Kunststoff um
spritzter elektrischer oder elektronischer Bauelemente verwen
det werden. Die Bearbeitung kann dabei im Band oder an
einzelnen Bauelementen erfolgen, wobei insbesondere die scho
nende Behandlung der Bauelemente bei einem Minimum an thermi
scher Belastung hervorzuheben ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar
gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 in stark vereinfachter schematischer Darstellung eine
Vorrichtung zum Abtragen von Kunststoffablagerungen
auf den elektrischen Anschlüssen eines mit Kunststoff
umspritzten elektronischen Bauelements mit Laser
strahlen und
Fig. 2 in stark vergrößerter Darstellung einen elektrischen
Anschluß eines elektronischen Bauelements mit den
zu entfernenden Kunststoffablagerungen.
Fig. 1 zeigt ein elektronisches Bauelement B, dessen aus einem
Material M 1 bestehenden elektrischen Anschlüsse A gemäß Fig. 2
mit einer dünnen, unterschiedlich starken Schicht eines zweiten
Materials M 2 überzogen sind. Bei dem Material M 1 handelt es
sich um ein Metall wie z.B. Kupfer, während es sich bei dem
Material M 2 um einen thermoplastischen Kunststoff wie z.B.
Polyphenylensulfid handelt. Derartige Ablagerungen aus thermo
plastischen Kunststoff gelangen beim Umspritzen eines Bauele
ments B durch nicht vermeidbare Undichtigkeiten der verwendeten
Spritzgießform auf die Anschlüsse A. Um spätere Kontaktschwie
rigkeiten an den Anschlüssen A zu vermeiden wird das Material
M 2 mit einem Laserstrahl Ls vollständig oder nahezu vollständig
abgetragen.
Zur Kontrolle des Materialabtrags sind Strahlungsdetektoren Sd 1
und Sd 2 vorgesehen, welche die Intensität einer vom Plasma über
der Bearbeitungsstelle emittierten Strahlung S in noch zu er
läuternden bestimmten Wellenlängenbereichen messen und als
elektrische Intensitätssignale über Verstärker V 1 bzw. V 2 einer
Auswerteschaltung AS zuführen.
Der erste Strahlungsdetektor Sd 1 besteht aus einer Fotozelle
Fz 1 und einem vorgeschalteten Filter F 1. Dieses Filter F 1 hat
die Eigenschaft nur in einem bestimmten, für das Material M 1
charakteristischen Wellenlängenbereich für die Strahlung S
durchlässig zu sein. Auf diese Weise kann mit dem ersten Strah
lungsdetektor Sd 1 eine Aussage über die qualitative und quanti
tative Anwesenheit des ersten Materials M 1 im Plasma gemacht
werden, d.h. es kann festgestellt werden ob und in welchem
Umfang das erste Material M 1 momentan abgetragen wird.
Der zweite Strahlungsdetektor Sd 2 besteht aus einer Fotozelle
Fz 2 und einem vorgeschalteten Filter F 2. Dieses Filter F 2 hat
die Eigenschaft nur in einem bestimmten, für das zweite Ma
terial M 2 charakteristischen Wellenlängenbereich für die Strah
lung S durchlässig zu sein. Auf diese Weise kann mit dem
zweiten Strahlungsdetektor Sd 2 eine Aussage über die qualita
tive und quantitative Anwesenheit des zweiten Materials M 2 im
Plasma gemacht werden, d.h. es kann festgestellt werden, ob und
in welchem Umfang das zweite Material M 2 momentan abgetragen
wird.
In der Auswerteschaltung AS wird aus den verstärkten Intensi
tätssignalen der Strahlungsdetektoren Sd 1 und Sd 2 direkt oder
durch Differenzbildung festgestellt, ob das Material M 2 in dem
gewünschten Umfang von den Anschlüssen A abgetragen worden ist
und ob die Bearbeitung durch ein Signal Si beendet werden kann.
Die Bearbeitung ist auf jeden Fall dann beendet, wenn der
Strahlungsdetektor Sd 2 anzeigt, daß kein zweites Material M 2
mehr abgetragen wird und der Strahlungsdetektor Sd 1 durch einen
Maximalwert der gemessenen Intensität anzeigt, daß nur noch das
erste Material M 1 abgetragen wird. Um die thermische Belastung
des Bauelements B möglichst gering zu halten, wird der Bearbei
tungsvorgang in der Praxis jedoch bereits vorher abgebrochen,
beispielsweise beim Erreichen einer vorgebenenen Differenz der
von den Strahlungsdetektoren Sd 1 und Sd 2 gemessenen Intentsi
täten.
Claims (6)
1. Verfahren zum thermischen Abtragen durch Laserstrahlen, bei
dem ein auf einem ersten Material (M 1) befindliches zweites Ma
terial (M 2) entfernt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Kontrolle des Materialabtrags die Anwesenheit des
ersten Materials (M 1) und/oder des zweiten Materials (M 2) im
Plasma oder der Flamme über der Bearbeitungsquelle mit min
destens einem Strahlungsdetektor (Sd 1, Sd 2) überwacht wird, wel
cher die Intensität der vom Plasma oder der Flamme emittierten
Strahlung (S) in für das erste Material (M 1) und/oder das
zweite Material (M 2) charakteristischen Wellenlängenbereichen
mißt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit einem ersten Strahlungsdetektor (Sd 1) die Intensität
der Strahlung (S) in einem für das erste Material (M 1) charak
teristischen Wellenlängenbereich gemessen wird und daß mit
einem zweiten Strahlungsdetektor (Sd 2) die lntensität der
Strahlung (S) in einem für das zweite Material charakteristi
schen Wellenlängenbereich gemessen wird.
3. Vorrichtung zum thermischen Abtragen durch Laserstrahlen,
mit welcher ein auf einem ersten Material (M 1) befindliches
zweites Material (M 2) entfernt wird,
gekennzeichnet durch
mindestens einen Strahlungsdetektor (Sd 1, Sd 2) zur Messung der
von einem Plasma oder einer Flamme über der Bearbeitungsstelle
emittierten Strahlung (S) in für das erste Material (M 1)
und/oder das zweite Material (M 2) charakteristischen Wellen
längenbereichen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch
einen ersten Strahlungsdetektor (Sd 1) zur Messung der Intensi
tät der Strahlung (S) in einem für das erste Material (M 1) cha
rakteristischen Wellenlängenbereich und durch einen zweiten
Strahlungsdetektor (Sd 2) zur Messung der Intensität der Strah
lung (S) in einem für das zweite Material (M 2) charakteristi
schen Wellenlängenbereich.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strahlungsdetektor (Sd 1, Sd 2) aus einer Fotozelle
(Fz 1, Fz 2) und einem vorgeschalteten Filter (F 1, F 2) besteht,
welches nur für Strahlung (S) im betreffenden Wellenlängenbe
reich durchlässig ist.
6. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 oder
einer Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5 zur Entfernung von
Ablagerungen aus Kunststoff von den elektrischen Anschlüssen
(A) mit Kunststoff umspritzter elektrischer oder elektronischer
Bauelemente (B).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3913785A DE3913785A1 (de) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Verfahren und vorrichtung zum thermischen abtragen durch laserstrahlen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3913785A DE3913785A1 (de) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Verfahren und vorrichtung zum thermischen abtragen durch laserstrahlen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3913785A1 true DE3913785A1 (de) | 1990-10-31 |
Family
ID=6379518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3913785A Withdrawn DE3913785A1 (de) | 1989-04-26 | 1989-04-26 | Verfahren und vorrichtung zum thermischen abtragen durch laserstrahlen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3913785A1 (de) |
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- 1989-04-26 DE DE3913785A patent/DE3913785A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |