-
- Lasertechnik: DFG fördert FAU-Projekt
Zuverlässige Fügeverbindungen
- Lasergestützte Fügeverfahren,
die zuverlässige Verbindungen zwischen Siliziumsubstraten
schaffen, könnten in der Mikrosystemtechnik an die Stelle
der derzeit gebräuchlichen Verwendung von Klebstoffen treten.
Damit beim Erhitzen und Erstarren des spröden Materials
keine Risse entstehen, müssen solche Verfahren in allen
Einzelheiten überwacht und gesteuert werden. Die Deutsche
Forschungsgemeinschaft fördert dazu am Lehrstuhl für
Fertigungstechnologie von Prof. Dr. Manfred Geiger das Forschungsprojekt
"Grundlagenuntersuchungen zum Laserstrahlfügen von
Silizium".
-
- Lasergestützte Fügeverfahren sind
in vielen Bereichen der Mikrosystemtechnik von Bedeutung. Beispielsweise
werden mit Diodenlasern Kunststoffgehäuse für Kfz-Elektronikkomponenten
verschweißt. Außerdem können die Leads elektronischer
Bauteile auf metallischen Leiterbahnen mit Laserstrahlung gefügt
werden. Forschungsarbeiten zu dieser Thematik werden innerhalb
des Sonderforschungsbereiches 356 an der Universität Erlangen-Nürnberg
durchgeführt.
-
- Schneller als Klebetechniken
- Für die Mikrosystemtechnik, speziell
für die Optoelektronik, sind jedoch auch Fügeverbindungen
zwischen Siliziumsubstraten von großem Interesse. So werden
derzeit bei der Ankopplung von Faserarrays auf Siliziumbasis
an optische Siliziumchips oder bei der Montage von Siliziumlinsen
Klebestoffe verwendet. Der Einsatz lasergestützter Fügeverfahren
verspricht hierbei sowohl die Fügezeit zu reduzieren als
auch die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
-
- Ziel des Forschungsvorhabens am Lehrstuhl
für Fertigungstechnologie ist die Erarbeitung der Grundlagen
der Laserstrahlmaterialbearbeitung von einkristallinem Silizium
mit Nd:YAG-Laserstrahlung. Dafür sollen zunächst die
beim Aufschmelzen und Erstarren auftretenden Geometrieänderungen
für verschiedene Laserparameter simuliert werden. Aus den
berechneten Temperatur- und Spannungsfeldern können Rückschlüsse
auf die Rißentstehung gezogen werden. Zur Kontrolle der
FEM-Berechnungen (Finite-Elemente-Methode) werden entsprechende
experimentelle Untersuchungen durchgeführt.
-
- Den zweiten Schwerpunkt des Projektes stellen
die Fügeverfahren Laserstrahllöten und Laserstrahlschweißen
dar. Beim Laserstrahlfügen von Silizium können durch
die thermische Belastung Risse im spröden Grundwerkstoff
entstehen. Mit FEM-Simulationen werden die Temperatur- und Spannungsfelder
während des Fügeprozesses und danach ermittelt. Daraus
sollen Informationen über den Ort und den Zeitpunkt der
Rißbildung gewonnen werden. Anschließend erfolgt
ein Vergleich der Ergebnisse mit den Resultaten experimenteller
Untersuchungen. Der Einsatz eines flexiblen Versuchsaufbaus mit
jeweils einer gepulsten und einer cw-Nd:YAG-Laserstrahlquelle
ermöglicht eine gezielte Temperaturführung, durch die
die Entstehung von Rissen vermieden werden soll, um zuverlässige
Fügeverbindungen zu erreichen.
-
- Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr. h.c. Manfred Geiger,
Dipl.-Ing. Stefan Kaufmann
Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Egerlandstraße
11, 91058 Erlangen
Tel.: 09131/85 -27140, Fax: 09131/930142
E-Mail: kaufmann@lft.uni-erlangen.de
-
- Mediendienst FORSCHUNG Nr. 582 vom 12.12.2000
Sachgebiet Öffentlichkeitsarbeit (Pressestelle)
pressestelle@zuv.uni-erlangen.de