Lasers for the Smart World - Dr. Ralph Delmdahl - Coherent Göttingen
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Lasers for the Smart World Dr. Ralph Delmdahl - Coherent Göttingen Pg. 1 |
Inhalt
Coherent – The Photonics Company
Smart Mobility – Laser als Innovationstreiber
• CleanWeld-Schweißen
• CFK-Oberflächen-Vorbehandlung
• SmartCleave Filament-Schneiden
• Laser Lift-Off für flexible Displays
Pg. 2 |
Hauptsitz Santa Clara, CA, USA (est. 1966) ~ 5000 Mitarbeiter (~2800 in DE) ~ $1,5 Mrd Pg. 3 | Superior Reliability & Performance P. 3
Optiken, Komponenten
Laserquellen
Sub-Systeme,
Komplett-Systeme
Pg. 4 |
Prozessrelevante Lasereigenschaften (fs oder ns …?)
CO2 – 10µm
Spitzenleistung
CO – 5µm
Pulsform, Pulslänge
GW
Nd:YAG – 1.06µm Wellenlänge
Pulsabfolge MW
Polarisation kW
2nd – 532nm
W
UV
3rd – 355nm
fs ps ns ….. cw
Excimer
308nm Kohärenz Pulsdauer
248nm
193nm
VUV
Pulsenergie Mittlere
EUV
13nm
Leistung!
Repetitions-Rate
Superior Reliability & Performance P. 5
Der geeignete System-Ansatz / Parallel oder Sequentiell
Mask Projection Scanning Architecture Line Beam Scan
M2 M3
Homogenizer
Field
lens
Telescope Mask
Projection
lens
Excimer Laser M1
Attenuator
Substrate
x-y-z-stage
Superior Reliability & Performance P. 6
Megatrend: Smart Mobility
Umweltfreundlichere Fahrzeuge
Mehr Sicherheit & Komfort …V2X-Vernetzung …Autonomes Fahren
Lasergestützte Fertigung ist entscheidend
- Antriebe, Massenmarkt Batterien
- Leichtbau-Komposit-Materialien
- Displays, Elektronikkomponenten, Sensoren
Die Laserbearbeitung muss sich diesen Herausforderungen stellen
Pg. 7 |
Lasermärkte - Smartphones und SmartCars
2018 Laser Apps 2022 Laser Opps
Pg. 8 |
CleanWeld-Technologie (Faserlaser-Schweißen)
Spritzer-Reduktion von bis zu 80%
Minimale Rissbildung und Porosität
Hohe Prozessstabilität
Bis zu 40 % weniger Laserleistung
Pg. 9 |
Faserlaser mit einstellbarer Ringmode
1. Vorheizen (Absorption) Vorderer Bereich
③ ② ① 2. Stabiles Keyhole Mittlerer Bereich
3. Schmelzbad-Stabilisierung Hinterer Bereich
Bearbeitungs-
richtung
Beliebige Energieaufteilung
ARM-FL, 10 kW
Superior Reliability & Performance P. 10Spaltfreies Überlapp-Schweißen von verzinktem Stahl
Gewöhnlicher Faserlaser CleanWeld-Faserlaser
Zinkgas kann nicht entweichen Zinkgas entweicht durch Dampfkapillare
–> Porenbildung oder Abstandshalter auch bei Nullspaltverspannung der Bleche
Pg. 11 |Verzinkter Stahl – Schmelzbadkontrolle beim ARM-FL Pg. 12 |
E-Mobility – Batterie-Gehäuse hermetisch verschweißen
Guter Stoffschluss (PorengrößeCFK-Oberflächen-Vorbehandlung (E-Mobilität)
Klebe-, Lackiervorbehandlung nötig
Pg. 14 |Selektiver Abtrag (Trennmittel/Epoxidmatrix) ohne Faserschädigung
IR UV
Selektivität -> Kurze UV-Wellenlänge
Durchsatz -> Laserleistung und Systemansatz
Pg. 15 |Fraunhofer IFAM, Bremen – Lackiervorbereitung 30W - 10m2/h Pg. 16 |
COHERENT und Fraunhofer ILT Aachen
Excimer Apps Labor - 248 nm (150 W)
Superior Reliability & Performance P. 17SmartCleaveTM - Laser-Schneiden von Glas Pg. 18 |
SmartCleave – Laserfilament-Schneiden Prinzip: Selbstfokussierung ultrakurzer Laserpulse hoher Spitzenleistung Filamentvorhang definiert die Trennlinie vorgibt (vert. & horiz.) Diam: 1 µm Pg. 19 |
SmartCleave – Qualität & Produktivität
• Alle transparenten Materialien (30 µm bis 10 mm)
• Ohne Schnittfuge und Mikrorisse
• Freiformschnitte (innen/außen), kleine Radien (2 mm)
• Home buttons, Aussparungen, Kamera-/Mikrofonlöcher
• Reduzierte oder keine Nachbearbeitung, hohe Biegebruchfestigkeit
• Hohe Schnittgeschwindigkeit (100 bis 2000 mm/s)
Pg. 20 |Chemisch gehärtetes Gorilla-Glas / Kleine Radien Glatte Schnittkanten: Ra < 1 µm Pg. 21 |
SmartCleave™ Application Package SmartCleave Laser (HyperRapid oder Monaco) 100 W - ps Prozesskopf bis zur industr. Komplettlösung 60 W - fs SmartCleave-Lizenz (Patentierter Prozess) Pg. 22 |
SmartCleave mit dem Monaco fs-Laser:
Ausweitung auf beschichte Substrate
LCD (Glass + LC + Glass, 0.35 mm) Glass 0.5 mm + 20 µm PI Coating)
Monaco fs-Laser
24/7 Design
> 25.000 h Lebensdauer
350 fs - 10 ps Pulsdauer
60 W, 80 µJ/Puls
Pg. 23 |Flexible Displays durch Laser Lift-Off Pg. 24 |
308nm-LineBeam-Systeme – Weltproduktion von Poly-Si für TFTs
Superior Reliability & Performance P. 25Excimer Linienstrahlsystem LB1500 (6 Joule/Pulse - 3,6 kW)
Gen 6.5 (1-Scan)
1.500mm x 1.850mm (2,7m2)Poly-Si Annealing u. Laser Lift-Off für Flexible OLED-Displays
LTPS, TFT OLED Touch
½-Cut LLO Singulation
Gen 6.5 TFE Polarizer
Prozess auf gesamten Panel Halbiert, geviertelt oder noch kleiner
(UVblade Systeme für diverse Linienlängen)
Superior Reliability & Performance P. 27UVblade - Stitch-Free LLO auf Gen 6.5 Half-Cut Panel
Einzel-Scan Panel Lift-Off Beliebige Anordnung der Displays
1500 mm
UVblade 1000
925 mm (=1850/2) 925 mm (=1850/2)Neue Formen: Flexible OLED Displays
Superior Reliability & Performance P. 29Entstehender Markt - MikroLED Displays
Lesbarkeit im Sonnenlicht, Lebensdauer, Temperaturbereich, hohe Pixeldichte
u.a. Schneller, kostengünstiger Wafer-Panel Transfer der µLEDs Chancen für den Excimer-Laser
Laser Lift-Off GaN-LEDs from sapphire
Laser Induced Forward Transfer to panel
Laser Annealing (Poly-Si TFT Backplane)8K-Large-Area-µLED-Display (> 33m2)
µm-genauer Transfer von 100 Mio µLEDs (50 µm)
Pg. 31 |Was ist eine Smart World ohne Smart People?
Ich freue mich auf Ihre Fragen!
Pg. 32 |Sie können auch lesen
