Ergebnis GLASFRITBONDEN – EIN VERFAHREN FÜR ......VERFAHREN FÜR MIKRO- UND MAKROANWENDUNGEN 3 4...
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111 Jahresbericht 2015 111 Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01 Änderungen bei Spezifikationen und anderen technischen Angaben bleiben vorbehalten. 03/2016. 3 Konturgelötete Kalk-Natron-Glasscheibe (Abmessungen: 340 x 340 mm²). 4 Beispiele für das quasi-simultane, laserbasierte Glasfritbonden unterschiedlicher Materialien. (Abmessungen: 10 - 80 mm²). Aufgabenstellung Das laserbasierte Glasfritbonden stellt inzwischen eine ernstzunehmende Alternative zu herkömmlichen Verbin- dungstechnologien zur Verkapselung temperaturempfindlicher elektronischer Komponenten dar. Die Industrietauglichkeit konnte bereits an hermetisch verschlossenen Bauteilen aus dem Bereich der Mikrosensorik nachgewiesen werden. Die typischen Gehäusegeometrien reichen von wenigen Quad- ratmillimetern bis hin zu mehreren Quadratzentimetern. Die Verbindungsbildung wird innerhalb weniger Sekunden erzielt, indem die Energie durch eine quasisimultane Bestrahlungs- strategie räumlich begrenzt in die Fügezone eingebracht wird. Der Laserstrahl wird dabei mehrfach mit sehr hohen Geschwin- digkeiten mit Hilfe eines Scannersystems (~ 1000 mm/s) über die Lotkontur geführt, was jedoch die Bauteilgröße einschränkt. Da das Verfahren auch für großformatige Anwendungen Vor- teile bietet, ist eine Weiterentwicklung der Prozesstechnologie für Makroanwendungen erforderlich. Vorgehensweise Die Anwendbarkeit für Großbauteile ist möglich, indem die quasi-simultane von einer seriellen Bestrahlungsstrategie abgelöst wird. Bei dem sogenannten Konturlötverfahren wird der Laserstrahl kontinuierlich über die Fügezone bewegt. Die Verbindungsbildung erfolgt kontinuierlich seriell in dem Bereich der Glaslotkontur, den der Laserstrahl passiert. Die Bauteilgröße unterliegt bei dieser Art der Prozessführung keiner Einschränkung. Abhängig vom Material und der Anwendung können derzeit Vorschubgeschwindigkeiten von 15 mm/s erreicht werden. Ergebnis Unterschiedliche Bestrahlungsstrategien ermöglichen den Einsatz des laserbasierten Glasfritbondens sowohl für Mikro- als auch für Makroanwendungen. Die an die Fügeaufgabe angepasste Bestrahlungsstrategie ermöglicht eine homogene, rissfreie Verbindungsbildung. Anwendungsfelder Mögliche Anwendungen sind der Verschluss von Mikrosen- soren und -aktoren sowie die Verkapselung von OLEDs und Displays. Auch der Randverschluss von Vakuumisoliervergla- sungen stellt ein mögliches Anwendungsgebiet für diesen laserbasierten Prozess dar. Die Arbeiten zum laserbasierten Glasfritbonden von Vakuum- isolierverglasungen wurden im Rahmen des Projekts »ILHVG- VIP« vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03V0714 gefördert. Ansprechpartner Dipl.-Ing. Heidrun Kind Telefon +49 241 8906-490 [email protected] Dr. Alexander Olowinsky Telefon +49 241 8906-491 [email protected] GLASFRITBONDEN – EIN VERFAHREN FÜR MIKRO- UND MAKROANWENDUNGEN 4 3
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111110 Jahresbericht 2015 Jahresbericht 2015 111Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, www.ilt.fraunhofer.de
DQS zertifiziert nach DIN EN ISO 9001, Reg.-Nr.: DE-69572-01
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3 Konturgelötete Kalk-Natron-Glasscheibe
(Abmessungen:340x340mm²).
4 Beispiele für das quasi-simultane, laserbasierte
Glasfritbonden unterschiedlicher Materialien.
(Abmessungen:10-80mm²).
Aufgabenstellung
Das laserbasierte Glasfritbonden stellt inzwischen eine
ernstzunehmende Alternative zu herkömmlichen Verbin-
dungstechnologien zur Verkapselung temperaturempfindlicher
elektronischer Komponenten dar. Die Industrietauglichkeit
konnte bereits an hermetisch verschlossenen Bauteilen aus
dem Bereich der Mikrosensorik nachgewiesen werden. Die
typischen Gehäusegeometrien reichen von wenigen Quad-
ratmillimetern bis hin zu mehreren Quadratzentimetern. Die
Verbindungsbildung wird innerhalb weniger Sekunden erzielt,
indem die Energie durch eine quasisimultane Bestrahlungs-
strategie räumlich begrenzt in die Fügezone eingebracht wird.
Der Laserstrahl wird dabei mehrfach mit sehr hohen Geschwin-
digkeiten mit Hilfe eines Scannersystems (~ 1000 mm/s) über
die Lotkontur geführt, was jedoch die Bauteilgröße einschränkt.
Da das Verfahren auch für großformatige Anwendungen Vor-
teile bietet, ist eine Weiterentwicklung der Prozesstechnologie
für Makroanwendungen erforderlich.
Vorgehensweise
Die Anwendbarkeit für Großbauteile ist möglich, indem die
quasi-simultane von einer seriellen Bestrahlungsstrategie
abgelöst wird. Bei dem sogenannten Konturlötverfahren wird
der Laserstrahl kontinuierlich über die Fügezone bewegt.
Die Verbindungsbildung erfolgt kontinuierlich seriell in dem
Bereich der Glaslotkontur, den der Laserstrahl passiert. Die
Bauteilgröße unterliegt bei dieser Art der Prozessführung
keiner Einschränkung. Abhängig vom Material und der
Anwendung können derzeit Vorschubgeschwindigkeiten
von 15 mm/s erreicht werden.
Ergebnis
Unterschiedliche Bestrahlungsstrategien ermöglichen den
Einsatz des laserbasierten Glasfritbondens sowohl für Mikro-
als auch für Makroanwendungen. Die an die Fügeaufgabe
angepasste Bestrahlungsstrategie ermöglicht eine homogene,
rissfreie Verbindungsbildung.
Anwendungsfelder
Mögliche Anwendungen sind der Verschluss von Mikrosen-
soren und -aktoren sowie die Verkapselung von OLEDs und
Displays. Auch der Randverschluss von Vakuumisoliervergla-
sungen stellt ein mögliches Anwendungsgebiet für diesen
laserbasierten Prozess dar.
Die Arbeiten zum laserbasierten Glasfritbonden von Vakuum-
isolierverglasungen wurden im Rahmen des Projekts »ILHVG-
VIP« vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter
dem Förderkennzeichen 03V0714 gefördert.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Heidrun Kind
Telefon +49 241 8906-490
Dr. Alexander Olowinsky
Telefon +49 241 8906-491
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