ES2923764T3 - Procedimiento para introducir al menos un rebaje o una ruptura en una pieza de trabajo en forma de placa - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un método para introducir al menos un recorte (4), en particular en forma de una abertura, en una pieza de trabajo (1) en forma de lámina que tiene un espesor inferior a 3 milímetros. Para ello, se dirige un rayo láser (2) sobre la superficie de la pieza de trabajo (1). El tiempo de exposición del rayo láser (2) se selecciona extremadamente corto para que solo se produzca una modificación de la pieza de trabajo (1) concéntricamente alrededor de un eje del rayo láser. Tal región modificada que tiene defectos (3) da como resultado una cadena de ampollas. En un paso posterior del método, como resultado de la acción de un medio corrosivo, se produce una eliminación de material anisótropo mediante decapados sucesivos en aquellas regiones de la pieza (1) que están formadas por los defectos (3) y que han sido previamente modificadas por el rayo láser (2). Como resultado, a lo largo de la zona de acción cilíndrica, se produce un recorte (4) como una abertura en la pieza de trabajo (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para introducir al menos un rebaje o una ruptura en una pieza de trabajo en forma de placa
La invención se refiere a un procedimiento para introducir al menos un rebaje o ruptura en una pieza de trabajo en forma de placa con un grosor menor de 3 milímetros. Un microchip como núcleo de procesador tiene normalmente en su lado inferior, distribuidos en una superficie relativamente pequeña, varios cientos de puntos de contacto con una separación reducida entre sí. Esta separación reducida hace que estos puntos de contacto no puedan disponerse directamente sobre una placa de circuito, la denominada placa base. Por tanto, se emplea una denominada placa interpuesta (interposer) de material aislante como elemento de conexión, con el que puede aumentarse la base de contacto. Una capa de aislamiento y recableado de este tipo está compuesta por ejemplo de vidrio, de resina epoxídica reforzada con fibra de vidrio o silicio y debe estar dotada de una pluralidad de rupturas.
El vidrio es particularmente ventajoso como material para la placa interpuesta, porque es más barato que el silicio y con respecto a su expansión térmica puede adaptarse a la de los componentes activos, por ejemplo los microprocesadores. La transformación del vidrio en placas interpuestas utilizables supone un reto. En particular, en el estado de la técnica, todavía no se ha solucionado de manera rentable el aspecto de la realización económica de la pluralidad de rupturas en la pieza de trabajo de vidrio para la conexión entre capas.
Así, por el documento DE 102010025966 B4 se conoce un procedimiento en el que, en una primera etapa, se dirigen pulsos láser enfocados sobre la pieza de trabajo de vidrio, cuya intensidad de radiación es tan fuerte que se produce una destrucción local y atérmica a lo largo de un canal en el vidrio. En una segunda etapa de procedimiento se ensanchan los canales para formar orificios, suministrando energía de alta tensión a electrodos opuestos, lo que lleva a rupturas dieléctricas a través de la pieza de trabajo de vidrio a lo largo de los canales. Estas rupturas se ensanchan mediante calentamiento electrotérmico y evaporación del material de orificio, hasta que se detiene la operación al alcanzar el diámetro deseado del orificio apagando el suministro de energía. Alternativa o adicionalmente los canales también pueden ensancharse mediante gases reactivos que mediante boquillas se dirigen sobre las zonas de orificios. Las zonas de ruptura también pueden ensancharse mediante el suministro de gas de ataque químico. Resulta desventajosa la operación comparativamente costosa que surge del hecho de que la pieza de trabajo debe romperse primero por la destrucción atérmica y en la siguiente etapa debe ensancharse el diámetro de los canales para formar orificios.
El documento US 2012 / 142186 A1 describe un procedimiento para introducir una ruptura en una pieza de trabajo en forma de placa con un grosor menor de 3 milímetros, formándose la ruptura a consecuencia de un ataque químico sucesivamente progresivo de una pluralidad de huecos sucesivos en forma de cadena lineal de burbujas y/o modificaciones químicas, formándose los huecos por la interacción con una radiación láser, teniendo la radiación láser una longitud de onda a la que el material de la pieza de trabajo es transparente e interactuando la radiación láser en forma de pulso con el material de la pieza de trabajo. Un ataque químico anisótropo tras la acción del rayo láser sirve para que el ataque químico avance selectivamente a lo largo de la zona modificada y para que se formen una pluralidad de orificios pasantes en el objeto. Para ello se enfoca la radiación láser en el material y se produce una modificación en la posición de enfoque. A continuación se mueve la posición de enfoque y se vuelve a modificar en la nueva posición.
Por el documento US 2013 / 126573 A1 se conoce un procedimiento para procesar vidrio mediante la producción de filamentos, interactuando el foco de la radiación láser mediante una conformación espacial del rayo por todo el grosor del material de la pieza de trabajo a lo largo del eje del rayo. El término filamento se refiere a la propagación de un rayo sin difracción dentro de un medio debido al autoenfoque. Con una elección adecuada de la energía del pulso y la duración del pulso, sobre todo con el uso preferido de trenes de pulsos con una tasa de repetición en el intervalo de los megahercios y duraciones de pulso menores de 10 picosegundos, se forman filamentos debido a efectos opuestos, concretamente el autoenfoque debido al efecto Kerr y el desenfoque por la difracción debido al pequeño diámetro del rayo. Al equilibrar ambos efectos, el rayo láser puede propagarse a través del material que es transparente a la longitud de onda, permaneciendo su diámetro al menos esencialmente constante. En el procedimiento descrito, el procesamiento del material se realiza por debajo del umbral de ruptura óptica. Por tanto, a diferencia del procesamiento convencional del material con pulsos de picosegundos y femtosegundos es necesario un enfoque débil del rayo láser.
El documento US 2013 / 029093 A1 da a conocer un procedimiento para producir microestructuras, formándose zonas modificadas en un sustrato mediante irradiación con un rayo láser con una duración del pulso en el orden de picosegundos. En una etapa de procedimiento posterior se produce la microestructura mediante un proceso de ataque químico, que se forma en la zona modificada. Preferiblemente se utiliza el sustrato como placa interpuesta, introduciéndose una sustancia conductora, y está compuesto de vidrio, zafiro o un semiconductor como silicio.
Por el documento US 2012 / 125 887 A1 se conocen regiones modificadas de un sustrato de silicio para su uso en células solares en forma de ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos.
Además, Andrius Marcinkevicius et al. en “femtosecond laser-assisted three-dimensional microfabrication in silica” (Optics Letters, optical society of america, US, Vol. 26, Issue 5, pages 277-279, 1 march 2001 (2001-03-01), XP001019552, ISSN: 0146-9592) describe un procedimiento para el procesamiento tridimensional de un sustrato de sílice mediante tratamiento láser y ataque químico posterior.
La invención se basa en el objetivo de proporcionar una posibilidad para simplificar esencialmente la producción de los huecos con la radiación láser, que en forma de pulso interactúa con el material de la pieza de trabajo, y en particular de reducir el esfuerzo unido a la variación de la posición de enfoque.
Este objetivo se alcanza según la invención con un procedimiento según las características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones dependientes pueden deducirse otros detalles de la configuración de la invención.
Por tanto, según la invención está previsto un procedimiento en el que el foco de la radiación láser interactúa mediante una conformación espacial del rayo por todo el grosor del material de la pieza de trabajo a lo largo del eje del rayo y se producen los huecos como modificaciones dentro de la pieza de trabajo mediante un pulso individual, en particular mediante varios pulsos individuales de un tren de pulsos.
Según la invención el ataque químico húmedo o en seco puede atacar los huecos del material de forma anisótropa. De este modo es posible ampliar sucesivamente los huecos producidos en una primera etapa y así puede producirse un rebaje o una ruptura. Este procedimiento permite producir una pluralidad de rebajes o rupturas habiéndose reducido considerablemente el tiempo necesario para ello.
Por tanto, según la invención está previsto un procedimiento en el que, por ejemplo, se dirige un rayo láser brevemente sobre la pieza de trabajo de vidrio de tal modo que sólo se produce una cadena de modificaciones en el material de la pieza de trabajo, preferiblemente a lo largo de un eje del rayo láser, sin que se produzca una destrucción de la pieza de trabajo, y en el que en la etapa siguiente se produce una eliminación anisótropa del material sólo en aquellas zonas de la pieza de trabajo que anteriormente tenían un hueco por medio del rayo láser, y así se introduce un rebaje o ruptura en la pieza de trabajo de vidrio. A este respecto, mediante la radiación láser se produce una cadena lineal de burbujas en la pieza de trabajo. Las burbujas individuales se amplían por el ataque del medio de ataque químico.
A este respecto, en el sentido de la presente invención, por el término de ruptura de una pieza de trabajo se entenderá una abertura que discurre por todo el grosor de la pieza de trabajo como, por ejemplo, una perforación pasante, mientras que una abertura que no discurre por todo el grosor de la pieza de trabajo como, por ejemplo, un agujero ciego, se denomina rebaje.
A este respecto, el rebaje o la ruptura se forman a consecuencia de un ataque químico sucesivo de una pluralidad de huecos alineados al unirse mediante la operación de ataque químico sucesivamente los huecos producidos anteriormente, que se amplían mediante el efecto de ataque químico para formar una cavidad en la pieza de trabajo. De este modo, el líquido de ataque químico llega rápidamente de un hueco a otro. A este respecto, la influencia de la gravedad no es decisiva. Más bien, el avance del ataque químico se produce de manera comparable de arriba abajo y viceversa, de modo que en particular la operación de ataque químico puede comenzar al mismo tiempo en ambos lados externos.
Mediante los huecos, que se producen como modificaciones dentro de la pieza de trabajo, la operación de ataque químico sigue la línea en la que están dispuestos los huecos. La línea puede ser una recta o seguir un contorno casi arbitrario, que se mantiene de manera precisa por la operación de ataque químico. Así, por primera vez también es posible producir un contorno de corte casi arbitrario.
Aunque el mayor tiempo de exposición da lugar a una mayor ampliación en la zona de los huecos dirigidos hacia los lados externos en comparación con los huecos situados más dentro en la pieza de trabajo, sigue observándose un ligero ensanchamiento cónico general. El contorno así producido del rebaje o de la ruptura, tras finalizar la operación de ataque químico, se caracteriza por una secuencia de ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos, no debiendo presentar las ampliaciones de la sección transversal ni los estrechamientos una superficie de sección transversal coincidente ni una distancia coincidente con respecto a las ampliaciones de la sección transversal y los estrechamientos adyacentes.
Como la estructura así descrita corresponde a la forma externa de una lombriz (lat. lumbricus terrestris), el experto la describiría como estructura de lombriz.
Por tanto, por el término de estructura de lombriz se entienden ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos regulares e irregulares, cuya transición puede ser continua o discontinua. A este respecto, una ampliación de sección transversal o estrechamiento puede producirse en un plano de sección transversal con respecto al eje principal o con una inclinación en relación al mismo. Las ampliaciones de la sección transversal o los estrechamientos adyacentes pueden presentar además también centros que no se encuentran sobre la misma recta, de modo que las ampliaciones de la sección transversal o los estrechamientos están dispuestos desplazados entre sí. También la altura de las ampliaciones de la sección transversal adyacentes puede ser coincidente o diferir. Además, evidentemente también el eje principal del rebaje o de la ruptura puede discurrir inclinado desviándose de una normal de superficie con respecto a la superficie de la pieza de trabajo, mientras que las ampliaciones de la sección transversal y los estrechamientos están orientados en un plano paralelo a la superficie de la pieza de trabajo.
A este respecto, la estructura de lombriz es comparable a otro procedimiento conocido por el estado de la técnica, que se denomina ataque químico profundo de iones reactivos (deep reactive ion etching, DRIE). A este respecto, se trata de un proceso de ataque químico en seco anisótropo, que también se emplea para producir microestructuras en silicio por ejemplo para la producción de conexiones de silicio entre capas. Por tanto, al realizar el procedimiento según la invención los procesos posteriores no tienen que adaptarse o sólo en una medida reducida.
A este respecto, el rebaje o la ruptura se forman a consecuencia de un ataque químico sucesivo de una pluralidad de huecos alineados al unirse mediante la operación de ataque químico sucesivamente los huecos producidos anteriormente, que se amplían mediante el efecto de ataque químico para formar una cavidad en la pieza de trabajo. De este modo, el líquido de ataque químico llega rápidamente de un hueco a otro. A este respecto, la influencia de la gravedad no es decisiva. Más bien, el avance del ataque químico se produce de manera comparable de arriba abajo y viceversa, de modo que en particular la operación de ataque químico puede comenzar al mismo tiempo en ambos lados externos.
A través de los huecos, que se producen como modificaciones dentro de la pieza de trabajo, la operación de ataque químico sigue la línea en la que están dispuestos los huecos. La línea puede ser una recta o seguir un contorno casi arbitrario, que se mantiene de manera precisa por la operación de ataque químico. Así, por primera vez también es posible producir un contorno de corte casi arbitrario.
Aunque el mayor tiempo de exposición da lugar a una mayor ampliación en la zona de los huecos dirigidos hacia los lados externos en comparación con los huecos situados más dentro en la pieza de trabajo, sigue observándose un ligero ensanchamiento cónico general.
El contorno así producido del rebaje o de la ruptura, tras finalizar la operación de ataque químico, se caracteriza por una secuencia de ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos, no debiendo presentar las ampliaciones de la sección transversal ni los estrechamientos una superficie de sección transversal coincidente ni una distancia coincidente con respecto a las ampliaciones de la sección transversal y los estrechamientos adyacentes. La diferencia del diámetro de la ampliación de sección transversal y los estrechamientos puede ascender a menos de 1 pm o menos de 100 nm en función del número y de la densidad de los huecos que se someterán a ataque químico, de modo que el rebaje o la ruptura pueda parecer incluso lisa a nivel macroscópico.
Las modificaciones en el vidrio pueden producirse mediante un rayo láser que se conforma con ayuda de un elemento difractivo-óptico de tal modo que produce una cadena lineal de modificaciones. Las modificaciones pueden producirse mediante una secuencia de pulsos o mediante un pulso individual.
Debido a las características del procedimiento, los rebajes o las rupturas producidos presentan una forma característica. Como el procedimiento de ataque químico que actúa en principio de manera isótropa ataca las zonas modificadas en la pieza de trabajo de una manera particularmente intensa y la zona modificada se encuentra normalmente en forma de cadena lineal de modificaciones, en las superficies laterales del rebaje o de la ruptura se crean una pluralidad de estructuras circunferenciales y concéntricas.
Debido a la estructura de las rupturas el procedimiento es particularmente adecuado para la producción de placas interpuestas porque las microestructuras de recorrido concéntrico, que se producen a consecuencia del ataque químico sucesivo de los huecos, garantizan una adhesión particularmente buena de la capa metálica posterior en el orificio.
En la práctica resulta particularmente relevante el uso de este tipo de piezas de trabajo como denominadas placas interpuestas para conectar eléctricamente los terminales de varios microchips homogéneos o heterogéneos. Un microchip como núcleo de procesador tiene normalmente en su lado inferior, distribuidos en una superficie relativamente pequeña, varios cientos de puntos de contacto con una separación reducida entre sí. Esta separación reducida hace que estos puntos de contacto no puedan disponerse directamente sobre una placa de circuito, la denominada placa base. Por tanto, se emplea una placa interpuesta como elemento de conexión, con el que puede aumentarse la base de contacto.
Una placa interpuesta de este tipo está compuesta preferiblemente de vidrio o silicio e incluye, por ejemplo, superficies de contacto, recableado, conexiones entre capas así como componentes activos y no activos.
Ya se ha reconocido que según la invención puede reducirse adicionalmente la distancia de los rebajes a introducir de este modo, porque mediante la radiación láser no se produce una destrucción de la pieza de trabajo, sino sólo una modificación o transformación, pudiendo reducirse al mismo tiempo también la potencia del láser. Por tanto, el láser se hace funcionar con una longitud de onda, para la cual la pieza de trabajo de vidrio es transparente, de modo que se garantice una penetración a través de la pieza de trabajo de vidrio. De este modo, en particular se garantiza una zona de modificación esencialmente cilindrica coaxialmente alrededor del eje del rayo láser, que lleva a un diámetro constante de la ruptura o del rebaje.
Para el procesamiento del silicio resulta particularmente ventajosa una longitud de onda mayor de 1,1 mm.
En la producción de rebajes o rupturas en la pieza de trabajo, en particular de silicio, resulta particularmente ventajosa una alineación de la dirección de propagación del rayo láser en un ángulo del eje del rayo de aproximadamente 0°, 45° o 90° con respecto a la simetría del cristal.
La duración del pulso puede reducirse considerablemente con respecto al procedimiento conocido por el estado de la técnica. En una configuración particularmente ventajosa del procedimiento según la invención el láser puede hacerse funcionar con una duración del pulso de menos de 100 nanosegundos hasta por debajo de 1 picosegundo.
Con una elección adecuada de la energía del pulso y la duración del pulso, sobre todo con el uso preferido de trenes de pulsos con una tasa de repetición en el intervalo de los megahercios y duraciones de pulso menores de 10 picosegundos, se forman filamentos debido a efectos opuestos, concretamente el autoenfoque debido al efecto Kerr y el desenfoque por difracción debido al pequeño diámetro del rayo.
En principio el procedimiento no está limitado a materiales concretos de la pieza de trabajo. Resulta prometedor utilizar un material dieléctrico como el vidrio. Resulta particularmente prometedor emplear vidrio con silicato de aluminio, en particular un borosilicato de aluminio, como componente esencial del material.
Preferiblemente la pieza de trabajo se somete a una eliminación anisótropa del material al menos en sus zonas modificadas por ejemplo mediante un procedimiento de ataque químico, como por ejemplo mediante ataque químico liquido, ataque químico en seco o ataque químico en fase de vapor, o mediante evaporación por medio de alta tensión o alta frecuencia para, de este modo, introducir rebajes o rupturas en la pieza de trabajo. Mediante la eliminación anisótropa del material, para la verdadera eliminación del material no puede utilizarse un procedimiento de eliminación secuencial, sino uno de acción plana, que sólo plantea exigencias muy bajas con respecto al proceso. Más bien, la eliminación del material puede llevarse a cabo cuantitativa y cualitativamente para todas las áreas pretratadas y, en consecuencia, modificadas de la manera descrita al mismo tiempo durante la duración de la acción, de modo que el tiempo necesario para crear el gran número de rebajes o rupturas se reduce significativamente en general.
Al equilibrar ambos efectos, el rayo láser puede propagarse a través de la pieza de trabajo que es transparente a la longitud de onda, permaneciendo su diámetro al menos esencialmente constante.
A este respecto, con intensidades pico elevadas en el rayo láser ventajosamente también pueden utilizarse efectos adicionales, como la formación de plasma, para un mayor desenfoque.
En la práctica, la interacción entre desenfoque y autoenfoque se produce de manera periódica, de modo que se forma una cadena de zonas de material modificadas. En función de la magnitud de los efectos también puede crearse un canal coherente, el denominado canal de plasma.
En principio la formación del filamento puede quedar limitada a un subsegmento del espesor máximo del material. La formación del filamento finaliza cuando el rayo sale del medio de Kerr y diverge o cuando la intensidad del rayo ha disminuido tanto que la difracción de desenfoque supera al autoenfoque.
En la práctica, como placa interpuesta se emplea por ejemplo una placa de resina epoxídica reforzada con fibra de vidrio, que está dotada de una pluralidad de orificios. En la superficie de la esterilla de fibra de vidrio discurren pistas conductoras, que se adentran en los respectivos orificios, para rellenarlos, y en el otro lado de la esterilla de fibra de vidrio conducen hasta los contactos de conexión del núcleo de procesador. Sin embargo, cuando se produce un calentamiento aparecen diferentes dilataciones entre el procesador del núcleo y la esterilla de fibra de vidrio y así, tensiones mecánicas entre estos dos componentes.
Los filamentos podrían introducirse mediante un procesamiento láser, en el que el posicionamiento del cabezal de procesamiento y la irradiación se realizan de manera alterna. Por el contrario, preferiblemente mientras se dirige la radiación sobre la pieza de trabajo, se realiza un movimiento relativo continuo entre el cabezal de procesamiento y la pieza de trabajo, de modo que el rayo láser se guíe de manera continua en un movimiento de “vuelo” sobre la pieza de trabajo, de modo que un cambio ininterrumpido de la posición relativa dé lugar a una duración de procesamiento extremadamente corta.
A este respecto, es posible modificar la posición relativa del material con respecto al cabezal de procesamiento con una velocidad constante, de modo que con una frecuencia de pulso constante la distancia de las modificaciones que se produzcan siga una dimensión de rejilla predeterminada.
Como la fuente de radiación se hace funcionar con una longitud de onda a la que es transparente la pieza de trabajo se garantiza una penetración de la pieza de trabajo. De este modo, en particular se garantiza una zona de modificación esencialmente cilíndrica coaxialmente alrededor del eje del rayo, que lleva a un diámetro constante de la ruptura o del rebaje.
Además también puede resultar ventajoso que a través de la fuente de radiación adicionalmente también se elimine una zona de superficie, para configurar la zona de acción de la eliminación anisótropa de tal modo que se forme una zona de entrada en forma de cuña de los filamentos. De este modo puede simplificarse la posterior conexión entre capas. Además, en esta zona, por ejemplo, se concentra la acción de un medio de ataque químico.
En una configuración del procedimiento según la invención la fuente de radiación puede hacerse funcionar con una duración del pulso de menos de 50 ps, preferiblemente menos de 10 ps.
En otra configuración de la invención también particularmente prometedora, la pieza de trabajo, en particular tras la modificación se dota de una capa de metal plana, que cubre al menos rupturas individuales, en particular una pluralidad de rupturas que se introducirán posteriormente. En una etapa posterior se eliminan las zonas modificadas de tal modo que se forma un rebaje cerrado por un lado por la capa de metal. A este respecto, la capa de metal se aplica preferiblemente tras la modificación, aunque antes de la eliminación del material, de modo que tras la eliminación del material, la capa de metal aplicada por ejemplo como pista conductora cierre el rebaje y así, al mismo tiempo, forme una base óptima para un contacto aplicado en la misma. A este respecto, la conexión entre capas se produce en la zona del rebaje con procedimientos en sí conocidos. Como la capa de metal se aplica como pista conductora, además, de manera sencilla, puede formarse un diagrama de circuito deseado.
En otra configuración del procedimiento también particularmente prometedora, la pieza de trabajo se recubre antes del tratamiento con láser con un medio resistente al ataque químico sobre al menos una superficie de manera plana. Al actuar el rayo láser como fuente de radiación electromagnética preferida, al mismo tiempo, en una zona de acción puntual se elimina el medio resistente al ataque químico sobre al menos una superficie y se produce la modificación en la pieza de trabajo. De este modo se protegen las zonas no modificadas de una acción no deseada en el proceso de ataque químico posterior y por tanto, la superficie del material no se ve afectada. A este respecto, el medio resistente al ataque químico no impide la modificación del material subyacente. Más bien, el medio resistente al ataque químico es permeable a la radiación láser o casi se elimina de forma puntual por la radiación láser, es decir, por ejemplo se evapora. Además no se excluye que el medio resistente al ataque químico incluya estas sustancias, que suponen un apoyo para la modificación, es decir, por ejemplo, que aceleran la operación de modificación.
Evidentemente, antes de la aplicación del medio resistente al ataque químico sobre una de las superficies externas del material puede aplicarse la capa de metal descrita anteriormente para utilizarla tras eliminar el medio resistente al ataque químico como base para la conexión deseada entre capas.
El medio resistente al ataque químico podría permanecer sobre la superficie del material tras finalizar el tratamiento. Sin embargo, preferiblemente el medio resistente al ataque químico se elimina de la superficie del material de manera en sí conocida tras la eliminación anisótropa del material.
En principio el procedimiento no está limitado a ciertas composiciones del material. No obstante, resulta prometedor que la pieza de trabajo presente como componente esencial del material un silicato de aluminio, en particular un borosilicato de aluminio.
En otra configuración de la invención también particularmente práctica la distancia de los filamentos producidos de manera adyacente en la pieza de trabajo a lo largo de una línea de separación se realiza de tal modo que las zonas modificadas son directamente adyacentes o tienen una distancia muy reducida entre sí para, de este modo, separar zonas de material definidas.
La separación se produce después de introducir los filamentos a lo largo de la línea de separación a consecuencia de tensiones internas del material o debido a una acción de fuerza externa. Alternativa o adicionalmente las tensiones internas también pueden producirse por tensiones térmicas, en particular mediante una diferencia importante de temperatura.
La invención acepta diferentes formas de realización. Para ilustrar adicionalmente su principio básico, en el dibujo se muestra una de éstas y se describirá a continuación. Muestra en cada caso en un diagrama esquemático en
la figura 1, un desarrollo del procedimiento al introducir rebajes en una pieza de trabajo;
la figura 2, posibles características de diferentes rebajes;
la figura 3, otras posibles características de diferentes rebajes.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo con varias etapas de procedimiento para introducir una ruptura en una pieza de trabajo en forma de placa mediante irradiación con radiación láser y ataque químico posterior con etapas de procedimiento individuales al introducir una ruptura en una pieza de trabajo 1 en forma de placa. Para ello, en la figura 1 a se dirige una radiación láser 2 sobre la superficie de la pieza de trabajo 1. A este respecto, el grosor d de la pieza de trabajo 1 asciende a hasta 3 mm. El tiempo de exposición de la radiación láser 2 se elige extremadamente corto, de modo que sólo se produzca una modificación de la pieza de trabajo 1 concéntricamente con respecto a un eje del rayo láser. Para ello, el láser se hace funcionar con una longitud de onda a la que la pieza de trabajo 1 es transparente. En la figura 1 b una zona modificada de este modo con huecos 3 se representa en forma de cadena lineal de burbujas. En una etapa de procedimiento posterior, representada en la figura 1c, debido a la acción de un medio de ataque químico no representado se produce una eliminación anisótropa del material en aquellas zonas de la pieza de trabajo 1 formadas por los huecos 3 que anteriormente han sufrido una modificación por la radiación láser 2. Así, a lo largo de la zona de acción cilíndrica se forma un rebaje 4 como ruptura en la pieza de trabajo 1.
La ruptura presenta una pluralidad de estructuras circunferenciales y concéntricas sobre la superficie lateral, como puede reconocerse en las representaciones de las figuras 2a y 2b así como las figuras 3a a 3c.
A este respecto, el rebaje 4 se forma a consecuencia de un ataque químico sucesivo de una pluralidad de huecos 3 alineados al unirse mediante la operación de ataque químico sucesivamente los huecos 3 producidos anteriormente, que se amplían mediante el efecto de ataque químico para formar una cavidad en la pieza de trabajo 1. De este modo, el líquido de ataque químico llega rápidamente de un hueco 3 a otro hueco 3. Como a este respecto, la influencia de la gravedad no es decisiva, el avance del ataque químico se produce tanto desde arriba como desde abajo y al mismo tiempo comienza en ambos lados externos. Por el tiempo de exposición relativamente mayor del medio de ataque químico en la zona de los lados externos se produce una ampliación cónica del hueco 3 en la zona de las superficies externas como puede reconocerse en la figura 2b.
A través de los huecos 3, que se forman como modificaciones dentro de la pieza de trabajo 1, la operación de ataque químico sigue una línea 5, en la que están dispuestos los huecos 3. La línea 5 puede ser una recta o seguir un contorno casi arbitrario, que se mantiene de manera precisa por la operación de ataque químico. Así, por primera vez también es posible producir un contorno de corte casi arbitrario.
Aunque el mayor tiempo de exposición da lugar a una mayor ampliación en la zona de los huecos 3 dirigidos hacia los lados externos en comparación con los huecos 3 situados más dentro en la pieza de trabajo, sigue observándose un ligero ensanchamiento cónico general.
El contorno así producido del rebaje 4 o de la ruptura, tras finalizar la operación de ataque químico, se caracteriza por una secuencia de ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos, cuya forma recuerda a la de una lombriz, no debiendo presentar las ampliaciones de la sección transversal ni los estrechamientos una superficie de sección transversal coincidente, como por ejemplo puede reconocerse en las figuras 2b y 3c, ni una distancia a1, a2 coincidente con respecto a las ampliaciones de la sección transversal y los estrechamientos adyacentes, como se muestra en la figura 3c. A este respecto, una ampliación de sección transversal o estrechamiento puede estar dispuesto en un plano de sección transversal con respecto al eje principal o, como se muestra en la figura 3a, con una inclinación en relación al mismo.
Las ampliaciones de la sección transversal o los estrechamientos adyacentes pueden presentar además también centros que se encuentran sobre una línea 5 común, inclinada con respecto a la superficie de la pieza de trabajo 1, de modo que las ampliaciones de la sección transversal o los estrechamientos están dispuestos desplazados entre sí, pudiendo alinearse las ampliaciones de la sección transversal o los estrechamientos, como se muestra en la figura 3a, con una inclinación con respecto a la superficie externa o, como se muestra en la figura 3b, en paralelo a la superficie externa.
Como puede reconocerse en la figura 3c, los respectivos centros de gravedad de las ampliaciones de la sección transversal adyacentes pueden presentar un desfase, de modo que en particular no están dispuestos en una línea recta común.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para introducir al menos un rebaje (4) y/o una ruptura en una pieza de trabajo (1) en forma de placa con un grosor menor de 3 milímetros, formándose el rebaje (4) y/o la ruptura a consecuencia de un ataque químico sucesivamente progresivo de una pluralidad de huecos (3) sucesivos en forma de cadena lineal de burbujas y/o modificaciones químicas, formándose los huecos (3) por la interacción con una radiación láser (2), teniendo la radiación láser (2) una longitud de onda a la que el material de la pieza de trabajo (1) es transparente e interactuando la radiación láser (2) en forma de pulso con el material de la pieza de trabajo, caracterizado por que el foco de la radiación láser (2) interactúa mediante una conformación espacial del rayo por todo el grosor del material de la pieza de trabajo a lo largo del eje del rayo y los huecos (3) se producen como modificaciones dentro de la pieza de trabajo (1) mediante cada pulso individual de un tren de pulsos o mediante un pulso individual.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la radiación láser (2) interactúa en forma de tren de pulsos con el material de la pieza de trabajo y el tren de pulsos no comprende más de 20 pulsos individuales.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que los huecos (3) están dispuestos a lo largo de una línea, en particular un eje o una recta.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que los huecos (3) se introducen al menos por segmentos desviándose de una recta (línea 5).
5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los huecos (3) no se tocan.
6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los huecos (3) se extienden a lo largo de un eje (línea 5) de una superficie hasta una segunda superficie.
7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grosor promedio de la pieza de trabajo (1) se reduce por el ataque químico.
8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la radiación láser (2) presenta una longitud de pulso de menos de 100, en particular menos de 12 picosegundos.
9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la conformación espacial del rayo se alcanza mediante un sistema óptico con una fuerte aberración esférica o un elemento óptico difractivo.
10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la diferencia entre las capas de los puntos de foco de los rayos paraxiales y los rayos de borde del rayo láser a lo largo del eje del rayo es >100 pm, de manera particularmente preferida >250 pm.
11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie lateral del rebaje (4) o la ruptura forma una secuencia de ampliaciones de la sección transversal y estrechamientos regulares e irregulares denominada estructura de lombriz.
12. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de la pieza de trabajo (1) presenta vidrio, silicio y/o zafiro como componente esencial del material.
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