Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

System- und Prozeßtechnik für das simultane Löten mit Diodenlaserstrahlung von elektronischen Bauelementen



Datum: 21.11.2003


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr.h.c. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. K. Feldmann

Die Elektronikproduktion bedarf einer leistungsfähigen und wirtschaftlichen Fügetechnologie, die den Trends zur Miniaturisierung und Funktionsintegration gerecht wird. Die etablierten Löttechnologien stoßen jedoch zunehmend an ihre Grenzen, z. B. bei schwer zugänglichen Lötstellen oder bei thermisch empfindlichen Bauelementen und Substraten. Einen Lösungsansatz für derartige fügetechnische Aufgabenstellungen bietet das simultane Laserstrahllöten. Gegenstand der Dissertation ist deshalb, die system- und prozeßtechnischen Grundlagen für diese Fügetechnologie zu schaffen. Hierzu wurde ein Lötsystem konzipiert und als Versuchsanlage mit prototypenhaftem Charakter aufgebaut, dessen wesentliche Komponente ein Lötkopf mit vier Diodenlasern und einer adaptiven Strahlformung zur Erzeugung variabler Lichtlinien ist. Durch die prozeßtechnischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß das simultane Laserstrahllöten geeignet ist, oberflächenmontierbare Bauelemente unterschiedlicher Bauformen sowohl auf Standardsubstrate als auch auf dreidimensionale, thermoplastische Schaltungsträger zu fügen. Allerdings führen die kurzzeitig auftretenden hohen Spitzentemperaturen von bis zu 500 °C teilweise zu einer Reduzierung der Metallisierungshaftung. Durch eine Modulation der Laserleistung, die den Soll-Temperaturverlauf pyrometrisch geregelter Lötprozesse nachbildet, kann dieser Effekt verhindert werden. Mit dieser Prozeßführung ist es sogar möglich, auf dem thermisch empfindlichen ABS-Substrat zu löten, wodurch der MID-Technik ein Werkstoff erschlossen wird, der wegen seines geringen Preises und der großindustriell verfügbaren Metallisierungstechnik ideal für Low-Cost-Anwendungen geeignet ist.