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Microfabricación con Laser
Juan García OrtegaJuan García OrtegaJosé M. Quero
Dpto. Ingeniería Electrónica
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Índice
● Introducción. Láseres.
● Mecanizado por Ablación.
● Mecanizado por Adición.
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Tecnología láserFundamentos del láser
hf
Emisión estimuladaEmisión espontánea
ÁTOMO
Popt
• Radiación monocromática.
• Igual dirección.
• Igual fase.
• Amplio ancho de espectro.
• Direcciones aleatorias.
• Fases aleatorias.
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Tecnología láserComponentes del láser
Superficie Superficie
medio
reflectante semireflectante
Salida del haz láser
bombeo
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Tecnología láser
Parámetros del láser:
• Longitud de onda (medio)• Longitud de onda (medio)CO2 entre 940-1060 nm
Nd3+ a 532 nm
Rubí a 694 nm
• Duración del pulso (tecnología)
Continuos o pulsados
• Potencia alcanzable (tecnología)• Potencia alcanzable (tecnología)CO2 entre 1-100W DC y 1012W ACNd3+ entre 1-100W DC y 106W AC
Rubí entre 10-50 MegW AC
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Tecnología láser
Litografía Micromecanizado
Aplicación indirecta
• Fabricación de máscaras• Escritura directa sobre sustratos
• Eliminación de material (ablación, corte, etc…)• Adición de material (rpm: SLA, SLS, etc…)
Aplicación directa
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ABLACIÓN
Procesos implicados en un pulso:
si
vibración
T
Q
1. Absorción de energía
2. Eyección de material
3. Conducción de calor
un pulso:
3. Conducción de calorQ
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ABLACIÓN
Procesos implicados en un pulso:un pulso:
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ABLACIÓN
Proceso de expulsión de material en tres diferentes muestras: Agua, Gelatina y piel.
Láser Er:YAG , 4.6 J/cm2, 5 mm diámetro agujero, 200 µµµµs pulso.
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ABLACIÓN
Dependencia con la energía aportada.
λ = 355 nmP1 = 8.7 Gw/cm2
P2 = 3.5 Gw/cm2
P3 = 2.3 Gw/cm2
aportada.
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ABLACIÓNDependencia con la longitud de onda.
λ = 355 nm λ = 1064 nm
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ABLACIÓNDependencia con la duración del pulso
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ABLACIÓNEjemplo ataque polímero
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ADICIÓN
Micro-SLS:LaserinstitutMittelsachsen e.V. Micro-SLA (Georgia Tech)
2PP/SLA: LaserZentrum Hannover
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ADICIÓNMicro-SLS:
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ADICIÓNMicro-SLM:
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ADICIÓNPulsed Laser Deposition (PLD)
Etapas:1) Absorción en el 1) Absorción en el
objetivo.2) Expansión
unidimensional.3) Expansión
tridimensional.4) Expansión en gas.4) Expansión en gas.5) Crecimiento de la capa
en el sustrato.