Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 3
Bild 53:
Laserstrahlgelötete Diode auf LTCC-Substrat (links), Hilfselemente zum Überbrücken
des Lötspaltes (rechts, schematisch)
Um den Prozess des Lötens optischer und optoelektronischer Bauelemente auf keramischen
Systemplattformen sicher zu gestalten, sind weitere Untersuchungen und
Prozessoptimierungen notwendig:
• Der gerade beim Justieren unter Umständen auftretende große Fügespalt wird
vom umgeschmolzenen Lot oft nur unzureichend überbrückt, was in kollabierenden
Lotbrücken resultieren kann. Ursache hierfür ist auch, dass der relativ kleine
Strahldurchmesser des Lötlasers oft nicht in der Lage ist, die Benetzungsflächen
an beiden Fügepartnern gleichzeitig ausreichend zu erwärmen und damit den
Benetzungsvorgang zu unterstützen. Als Massenware ausführbare Zwischenelemente
(Bild 53 rechts), die in sich grob toleriert sein können und die den Justierzwischenraum
überbrücken, stellen an beiden Fügepartnern einen minimalen
Fügespalt ein und könnten geeignet sein, stabile Lotbrücken zu erzeugen. Das
Löten der zwei Fügespalte pro Verbindung kann sequentiell geschehen und gegebenenfalls
mit einer Nachjustierung verbunden werden.
• Die beim Fügen rundoptischer Bauelemente (z.B. auch der Laserdiode) nahezu
senkrecht stehende Benetzungsfläche am zu montierenden Bauelement behindert
die Benetzung des Lotes, da die die Benetzung unterstützende Gravitation
nicht senkrecht zur Fügefläche wirkt. Auch hier können Zwischenelemente gemäß
Bild 53 die Benetzung aufgrund sich einstellender Kapillarkräfte verbessern.
• Die durch das Abkühlen des Lots nach dem Umschmelzen hervorgerufene Dejustierung
des montierten optischen Bauelements ist für keramische Systemplattformen
bisher, im Gegensatz zu der Wirkung des Klebstoffschrumpfs (Tabellen
20 und 21), nicht untersucht. Andere Aufbauvarianten (siehe Kapitel 1.4) lassen
eine Dejustierung im Bereich von 1 µm bis 10 µm erwarten [GRA-03]. Die thermomechanische
Optimierung der Fügestellen mittels FEM muss dies beachten.
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