Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zuverlässige Fügeverbindungen

12.12.2000


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

Gertraud Pickel | idw

Weitere Berichte zu: Fügeverbindung Fügeverfahren Laserstrahlfügen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung
28.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Zeolith-Katalysatoren ebnen den Weg für dezentrale chemische Prozesse: Biosprit aus Abfällen
28.06.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Designte Proteine gegen Muskelschwund

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Benzin und Chemikalien aus Pflanzenresten

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hochleitfähige Folien ermöglichen großflächige OLED-Beleuchtung

29.06.2017 | Energie und Elektrotechnik