Project carried out within the course of polymer materials. The aim of the project was to investigate the principles and applications of the laser ablation method in the polymer technology.

1. Università degli studi di Napoli Federico II
Tesina del corso di scienza e tecnologia dei materiali polimerici
LASER ABLATION
A cura di:
Emanuele Zappia
ANNO ACCADEMICO 2012/2013
Facoltà di Ingegneria
Corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Materiali

2. INTRODUZIONE
VAPORIZZAZIONE
ABLAZIONE
• Laser Ablation è la tecnologia che permette la rimozione di
porzioni di materiale solido attraverso l'applicazione di un
fascio laser ad elevata potenza e a bassi tempi d'impulso.
• Questa tecnologia è impiegata principalmente per la
deposizione di film, la caratterizzazione di materiali e la
microfabbricazione.

3. FENOMENOLOGIA le principali interazioni laser-materiale
La superficie del materiale irradiata dal laser assorbe energia, parte del materiale
viene vaporizzato, vi è inoltre la possibilità di emissione di atomi, ioni e frammenti di
materiale, generazione d'onde d'urto, generazione di plasma e altri processi
secondari. A seconda di diverse intensità di radiazione e tempi di impulso si avrà:
INTENSITA’ DI RADIAZIONE
TEMPO D’IMPULSO
26
W/cm10
29
W/cm10
s1
s50n
INTENSITA’ DI RADIAZIONE
TEMPO D’IMPULSO
VAPORIZZAZIONE
ABLAZIONE
• Sublimazione del
materiale
• Processo termico
• Processo che dipende
dalle proprietà del
materiale
• Carbonizzazione del
materiale
• Processo atermico
• Virtualmente
applicabile a qualsiasi
materiale

4. CARATTERISTICHE DELLA TECNOLOGIA LASER ABLATION
VANTAGGI SVANTAGGI
• Applicabile quasi a qualsiasi materiale
• Processo atermico
• Zone ablate nette e “pulite”
• Processo di facile automazione
• Tecnica diretta
• Risoluzione non elevata (massimo
5m)
• Strutture in 3D di difficile
realizzazione
Queste caratteristiche rendono la tecnologia Laser Ablation molto versatile e
largamente utilizzata in ambito sperimentale e nella pratica industriale: in
particolare nella microottica e nella produzione di microchip.
Nel settore della microfabbricazione si sfrutta quindi il fenomeno dell’ ablazione.
Per quanto risulti essere una tecnica meno raffinata di altre utilizzate in tale
ambito, essa presenta numerosi vantaggi e relativamente pochi svantaggi.

5. APPLICAZIONE fabbricazione di guide d’onda in PCB
• Produzione di guide d’onda per interconnesioni ottiche ad ampia larghezza di banda
(10Gb/s e superiori).
• Processo di microfabbricazione proposto per guide d’onda in policlorobifenile (PCB) tramite
Laser Ablation.
PROCESSO
1. Preparazione del PCB sul substrato FR4, relativa cura con raggi UV e essiccazione in
forno.
2. Ablazione tramite laser Excimer e creazione dei canali caratterizzanti la guida d’onda.
3. Deposizione mediante Spin Coating di un ulteriore strato di polimero e cura finale con
raggi UV.

6. APPLICAZIONE fabbricazione di guide d’onda in PCB
• In una seconda fase si deposita del metallo per rendere più efficace la trasmissione dei
raggi all’interno della guida.
• I tempi di fabbricazione e le rese finali delle guide d'onda prodotte mediante Laser
Ablation risultano essere estremamente competitivi rispetto ad altre tecnologie di
fabbricazione, tale tecnica è quindi potenzialmente tra le migliori candidate per un futuro
utilizzo su larga scala di questa tecnologia.