Laserstrahlung - ein Werkzeug für die Herstellung von Mikroreaktoren

Das Potential der Laserstrahlung als Werkzeug zur Herstellung von Mikroreaktoren wurde anhand von Demonstratoren und Mikrostrukturen aus verschiedenen Polymeren und Gläsern demonstriert. Mit gepulster UV- Excimerlaserstrahlung (Wellenlängen 193 nm und 248 nm) wurden Mikrokanäle, Mikrobohrungen, Mikronäpfchen und Reaktionsvolumina im Maskenprojektionsverfahren hergestellt. Die Strukturgrößen liegen im Bereich 50-7000 mu m bei Strukturauflösungen < 10 mu m. Die Herstellungsdauer der Demonstratoren liegt im Bereich < 1 h, so daß dieses flexible Herstellungsverfahren insbesondere zur Prototypenherstellung - und zur Klein- und Mittelserienproduktion geeignet ist. Mikrostrukturen in den Standard- und Hochleistungspolymeren wie PC und PEEK sowie in Kalk-Natron-Silikatglas wurden beispielhaft für eine große Auswahl an strukturierbaren Werkstoffen dargestellt. Prozeßbedingte Ablagerungen (SchmeIze und Debris), die während des vorwiegend fotochemischen Matenialabtrags der Polymere auf der Oberfläche entstehen und die enters beeinflußen, werden durch ein Reinigungsverfahren mit Isopropanol nahezu vollständig entfernt. Zur Reinigung der Oberfläche beim fotothermischen Materialabtrag von Glas müssen die prozeßbedingten Ablagerungen während des Materialabtrags mit einer reaktiven F2/He-Prozeßgasatmosphäre modifiziert werden. Physikalische und chemische Wechselwirkungsprozesse von Schmelze und Debris mit dem Prozeßgas bewirken eine Reduzierung der Ablagerungen durch ein Reingungsverfahren mit Mucasol im Ultraschallbad auf eine Dicke < 20 nm. Die so entstehenden, planaren und mikrostrukturierten Werkstückoberflächen sind zur Herstellung geschlossener Mikroreaktoren durch anschließendes Fügen mit einem planaren Deckel geeignet.