Fügetechnologien in Optik- und Mikromontage

Kleben und Laserlöten für harte Einsatzbedingungen

Fügetechnologien in der Optik- und Mikromontage beeinflussen entscheidend Genauigkeit und Stabilität der zu integrierenden Systeme im dauerhaften Betrieb. Dies ist besonders kritisch für harte Einsatzbedingungen in Anwendungen wie Automotive, Medizintechnik sowie Luft- und Raumfahrt. Das Fraunhofer IOF verfügt über umfangreiches Know-How im Bereich der Klebetechnologien für optische, opto-mechanische und opto-mechatronische Systeme, sowie in der Alternative des laserbasierten Lötens.

Ihr Partner für den Aufbau stabiler optische Systeme

Neben der analytischen und FEM-basierten Simulation und Optimierung von Fügestellen werden am Fraunhofer IOF Technologien des Klebens und des Laserstrahllötens grundlegend untersucht und an kundenspezifische Aufgabenstellungen angepasst.

Hierzu zählen die Auswahl insbesondere für Optik geeigneter Klebstoffe und deren Verfestigungsmechanismus, notwendige Vorbehandlungen zu klebender Oberflächen, die reproduzierbare Applikation der erforderlichen Klebstoffvolumen sowohl für hoch- als auch niedrigviskose Medien, sowie die statistische Bestimmung von Festigkeits- und Genauigkeitsparametern.

Gleiches gilt für die Alternative des Laserstrahllötens, bei der anorganisch-metallische Weichlote als Fügemedien mit verbesserten Stabilitätseigenschaften zum Einsatz kommen. Wesentliches Merkmal aller Fügetechnologien ist das Know-How zur erreichbaren Genauigkeit und deren Stabilität bei verschiedenen Umweltbedingungen.

Laserstrahllöten für optische und opto-mechatronische Systeme

Für das laserbasierte Löten optischer Komponenten stehen die Verfahren des Laser-Durchstrahllötens durch transparente Materialien sowie das Solderjet-Bumping als proprietäre und patentierte Technologie zur Verfügung. Beim Laser-Durchstrahllöten wird eine gesputterte, eutektische AuSn-Dünnfilm-Metallisierung verwendet, die auf ebenen und polierten Glas- und Silizium-Oberflächen appliziert wird. Damit lassen sich ebene Fügestellen mit hoher Festigkeit und sehr guter Parallelität erzeugen, da die Qualität der Optikfläche unmittelbar in die Präzision der gelöteten Baugruppe übertragen wird.

Beim laserbasierten Solderjet-Bumping wird das schmelzflüssige Lot durch eine Dosierkapillare an nahezu beliebige, metallisierte 3D-Fügegeometrien appliziert. Dieses Verfahren ist dem Kleben vergleichbar, ersetzt aber das Fügemedium durch ein anorganisch-metallisches Weichlot mit verbesserten Eigenschaften. Vorteilhaft dabei sind der zeitlich und örtlich begrenzte Energieeintrag mittels Laser zum Umschmelzen des Lotwerkstoffs. Die patentierte Technologie eignet sich sowohl für makroskopische Baugruppen als auch für miniaturisierte Komponenten wie z.B. Glasfasern.

Kleben für optische und opto-mechanische Systeme

Klebetechnologien für die Optik werden am Fraunhofer IOF für anspruchsvolle Einsatzszenarien in Automotive, Medizintechnik sowie Luft- und Raumfahrt entwickelt. Das Know-How umfasst zertifizierte Klebstoffe, Dispenstechnologien für hoch- und niedrigviskose Klebstoffe mit kleinsten Volumina im Nano- und Pikoliter-Bereich, die Vorbehandlung von Oberflächen durch Reinigung und Plasmabehandlung, die Anwendung von Klebstoffen mit geeigneter Elastizität zum Ausgleich thermomechanisch induzierter Spannungen, sowie besondere Klebstoffe für die Optik mit speziellen Eigenschaften, wie z.B. geringes Ausgasen, Stabilität gegenüber Strahlung oder hohe Luftfeuchtigkeit.

Unsere Forschungsstärke

Forschungsberichte

Die Forschungsstärke unserer Expertinnen und Experten zeigt sich u. a. in den Beiträgen des Fraunhofer IOF Jahresberichts. In diesem werden jährlich ausgewählte Forschungsergebnisse aus dem vorherigen Jahr (Archiv Jahresberichte) veröffentlicht. Hier finden Sie die Beiträge zu den Entwicklungen rund um Beschichtungen von Kunststoffoptiken aus den vergangenen Jahren:

• »Aufbau und Verbindungstechnik für die Exomars Expedition«
  (Jahresbericht 2017, Seite 40-41)
• »Verschränkte Photonenquelle für die Quantenkommunikation«
  (Jahresbericht 2017, Seite 68-69)
• »Neuartiges Drahtablenksystem für die Elektronenstrahl-Lithographie«
  (Jahresbericht 2016, Seite 60-61)
• »Spannungsarm gelötete Linsen für Hochleistungs-Objektive«
  (Jahresbericht 2015, Seite 54-55)