Heat affected zone oberservations after water-jet guided laser processing of silicon

  • Die vorliegende Arbeit berichtet über die strukturellen Untersuchungen an (100) Silizium Wafem nach dem wasserstrahlgeführten Laserschneiden (Laser Miero-Jete). Für die beiden angewendeten Vereinzelungsmethoden (Ritzen und Brechen; Vollschnitt) kamen verschiedene Festkörperlaser (1064nm, 532nm und 355nm) zum Einsatz. Vergleichsproben, hergestellt mit dem sogenannten Trennschleifen (Sägen), wurden den Untersuchungen hinzugezogen. Zur Erlangung von Informationen über den Abtragsprozess und für detaillierte Aussagen über die Schnittqualität wurde die Raster-Elektronen-Mikroskopie angewendet. Die Untersuchung von mikrostrukturellen Veränderungen erfolgte mit Hilfe der Transmissions-ElektronenMikroskopie und der Ätzgrübchentechnik. Der Einbezug von Bruchfestigkeitsuntersuchungen, unter Nutzung der 3 Punkt Biegung, lieferte Aussagen über die charakteristische Bruchfestigkeit und den Weibull Modul der hergestellten Proben. Die REM Untersuchungen der Schnittkanten zeigten sehr gute Übereinstimmungen mit den Bruchfestigkeiten und den Zuverlässigkeiten der Probenreihen, als auch mit den auftretenden Verteilungen der Ätzgrübchen. Die Ätzgrübchendichte und die Ätzbilder zeigten eine Abhängigkeit von der Kantenqualität und insbesondere von der Menge der angelagerten Schmelze. Das angelagerte Schmelzvolumen und die damit einhergehende Belastung auf das Probenmaterial werden hauptsächlich durch das abgetragene Volumen pro Laserpuls sowie die Effizienz des Materialaustriebes bestimmt. Diese werden von der Schnitttiefe und den Wasserstrahlparametern beeinflusst. Die charakteristische Bruchfestigkeit wird im Wesentlichen von der Kantenqualität und insbesondere von nahe der Oberfläche gelegenen Ausbrüchen beeinflusst. TEM Untersuchungen zeigten die Ausbildung einer amorphen Schicht, welcher eine plastisch verformte Zone folgte.

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Metadaten
Author:Michael Dötschel
Advisor:Wieland Zahn, Simone Amorosi
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Synova SA
Ch. de la Dent d'Oche, 1024 Ecublens
Date of Publication (online):2010/09/06
Year of first Publication:2005
Date of final exam:2005/02/04
Tag:Heat affected zone; TEM; fracture strength; silicon; water-jet guided laser
Page Number:65 Seiten, 99 Abb., 11 Tab., 53 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Physikalische Technik, Informatik
Release Date:2010/09/06