Laserlöten hochpräziser optischer Mikrosysteme

Abstract:
Die stetige Miniaturisierung komplexer mikro-optischer Systeme stellt neben den Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der Einzelkomponenten auch herkömmliche Fügetechnologien wie Kleben oder Reflowlöten vor große Herausforderungen. Eine vielversprechende Alternative bieten effiziente, laserbasierte Löttechnologien, die ebenfalls eine Verbindungsbildung der optischen Komponenten verschiedenster Materialklassen durch Stoffschluss gewährleisten. Durch einen minimierten, zeitlich und räumlich steuerbaren Energieeintrag werden sehr hohe Positionsgenauigkeiten bei gleichzeitiger Verhinderung einer Schädigung der meist sensitiven optischen Komponenten durch den Fügeprozess erzielt. In einem kontaktlosen und flussmittelfreien Prozess erzeugen kugelförmige Lotpreforms beim Solderjet Bumping eine metallische Fügeverbindung für heterogene Materialien in komplexen Geometrien. Ein breites Spektrum verschiedener zur Verfügung stehender diskreter Lotvolumina sowie Lotlegierungen – beispielsweise bleifreie Zinnlote, eutektisches Gold-Zinn-Lot sowie hochschmelzende zinnfreie Lote ermöglicht die Adaption an die Anforderungen unterschiedlichster Applikationen in der Aufbau und Verbindungstechnik. Dabei bieten metallische Weichlotlegierungen im Vergleich zu organischen, polymerbasierten Klebstoffen bessere Eigenschaften hinsichtlich der mechanischen Festigkeit, der Beständigkeit gegenüber klimatischen Belastungen und Strahlenlasten sowie dem Einsatz in Vakuumumgebungen. Die Ergebnisse bisheriger Untersuchen bestätigen die Eignung dieses laser-basierten Lötverfahrens, das eine Multifunktionalität der Fügeverbindung durch gleichzeitige mechanische-, elektrische- und thermische Kontaktierung bereitstellt, beim Aufbau von Schlüsselkomponenten im Bereich der Elektronenstrahllithografie in Form eines Multi Beam Ablenkarrays und eines miniaturisierten Drahtablenksystems sowie im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik beim Aufbau eines miniaturisierten Lasers zur Ramanspektroskopie.