Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Prozeß- und Systemtechnik zum Laserstrahl-Mikroschweißen



Datum: 17.12.1997


Autor


Berichterstatter

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

Der zunehmende Anteil mikroelektronischer und mikromechanischer Bauteile in Produkten der Konsum- und Investitionsgüterindustrie erfordert u.a. die Verfügbarkeit geeigneter Fügeverfahren für metallische Komponenten. Das Mikroschweißen mit Laserstrahlung bietet Vorteile wie Hochtemperaturfestigkeit der Verbindungen, Bearbeitbarkeit von Strukturen mit Abmessungen <100µm sowie Verarbeitbarkeit eines großen Werkstoffspektrums. Um den hohen Qualitätsanforderungen gerecht werden zu können, müssen die gesamten Verfahrensketten optimiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt dies erstmals am Beispiel des Kontaktierens der Anschlüsse gehäuster elektronischer Bauelemente mit den Leiterstrukturen des Schaltungsträgers. Das Ziel besteht dabei in der Erarbeitung von system- und prozeßtechnischen Grundlagen zur kontrollierten Durchführung von Mikroschweißprozessen mit gepulster Laserstrahlung. Nach einer eingehenden, durch FE-Simulationen der Temperaturfelder und Betrachtung der Koppelung zwischen Oxidation und Absorption begründeten Analyse des Prozesses wurden neuartige Systemtechniken entwickelt. Hierzu zählen u.a. ein Modul zur kraftkorrelierten Koplanaritätsoptimierung, eine Einheit zur elektrooptischen Pulsformung, eine Drehspiegelsteuerung, eine in den Schweißkopf integrierte Rückreflexionssensorik sowie ein abbildendes Quotientenpyrometer. Technologieuntersuchungen zum Verbinden von kammförmigen Teststrukturen (Werkstoffe FeNi42 sowie CuFe2P, Raster von 0,3 bzw. 0,4mm) mit Kupferleitern auf verschiedenen Substraten der Elektronikproduktion zeigen das fertigungstechnische Potential des Verfahrens auf.