Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 3
b) Fügen mittels Löten
Die nahezu immer vorhandene Metallisierung auf dickschichttechnologisch strukturierten
Keramiksubstraten stellt neben Leiterbahnen auch Benetzungsflächen zum
Fügen elektronischer Bauelemente mittels Löten zur Verfügung. Dieses Fügeverfahren
ist auch für optoelektronische und optische Bauelemente interessant, da es
gegenüber dem Kleben Vorteile bezüglich der zulässigen Einsatztemperatur, Langzeitstabilität,
UV-Beständigkeit aufweist [SCH-03b] und einen geringeren Einfluss auf
das Ergebnis von Positionierung bzw. Justierung hat. Darüber hinaus kann das Lot
als Fügemedium auch sehr gut die Funktion der Wärmeleitung übernehmen.
Um das Löten prinzipiell zu ermöglichen, müssen optische Bauelemente an der
Fügestelle selektiv metallisiert werden, was beispielsweise durch Bedampfen oder
Sputtern [MER-01] erfolgt. Während dieser Prozesse müssen die optischen Funktionsflächen
abgedeckt werden, um eine Kontamination zu vermeiden. Als Metallisierung
kann nach [EBE-03] ein gesputtertes Schichtsystem aus Titan als Haftvermittler,
Platin oder Chrom als Diffusionsbarriere und Gold als Benetzungsfläche mit
einer Gesamtschichtdicke < 4 µm (Bild 52) genutzt werden.
Bild 52:
Am Umfang metallisierte Rundoptik (links); Metallisierungssystem nach [EBE-03]
mit Lotkugel bzw. Lotschicht (rechts)
Ein wesentlicher Aspekt des Lötens optischer Bauelemente ist die flussmittelfreie
Prozessführung, da sich während des Lötens verdampfende Flussmittelreste auf
optischen Funktionsflächen absetzen und diese verschmutzen können. Als flussmittelfrei
prozessierbare Lote nennt die Literatur [SCH-99] vorwiegend die eutektische
Gold-Zinn-Legierung 80Au20Sn mit einer Schmelztemperatur von 280 °C,
aber auch die Zinn-Silber-Legierung 96Sn4Ag mit einer Schmelztemperatur von
221 °C. Um eine Oxidation der Benetzungsflächen auf den Fügepartnern und damit
die Notwendigkeit der Anwendung von Flussmittel zu vermeiden, schließen die
Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum Aufbau hybrid-optischer Systeme 86