Bei der optoelektronischen Fertigung zählen jedes Mikrometer, jede Millisekunde und jeder eingesparte Prozessschritt. Daher kommt der Mikrometer-Justage eine besondere Bedeutung zu. Mit dem System NanoSolder kombiniert nanosystec aktive Präzisionsjustage optischer Komponenten mit selektivem Laserlöten. So erreicht nanosystec eine ideale Kombination aus Präzision, reproduzierbarer Energieeinbringung, Stabilität der Verbindungen und Wirtschaftlichkeit.

Das NanoSolder System
ermöglicht die hochgenaue Positionierung optischer Bauteile wie integrierten photonischen Schaltkreisen, Wellenleitern, Diodenlasern und Photodioden. Dank präziser Achsbewegungen im Sub-Mikrometer-Bereich wird durch das aktive Alignement, eine optimale Koppeleffizienz sicherstellt. Ein Schwerpunkt ist die hochpräzise Bearbeitung von vergoldeten Lichtwellenleitern (LWL). Diese werden vorab metallisiert anschließend mit Lotpaste oder eine passende Pre-Form appliziert und exakt mit einem präzisen Laserstrahl aufgeschmolzen. Die daraus entstehende metallische Verbindung ist kraft- und formschlüssig und überzeugt durch hohe thermische, mechanische und elektromagnetische Belastbarkeit. Das System lässt sich ebenso auf Fiberarrays (FAU) anwenden, bei denen mehrere Fasern beispielsweise mit einem photonischen Chip verbunden werden. Voraussetzung ist die entsprechende Vorbereitung der Bauteile und Kontaktflächen.

Statement:
„Im Vergleich zu Klebeverbindungen ist der Lötverbund besonders stabil, wenn Komponenten wiederholt starken Temperaturwechseln oder elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt sind. Eine typische Anwendung findet sich im Bereich Quantum Computing“, hebt Guenter Hummelt, Geschäftsführer von nanosystec hervor und ergänzt: „Hier arbeiten die Chips, auf denen die Rechenprozesse laufen, bei Millikelvin-Temperaturen im Dewar. Muss der Chip mehrfach entnommen und wieder abgekühlt werden, entsteht erheblicher thermischer Stress, sodass Klebungen dabei verspröden und brechen können, wohingegen metallische Lötverbindungen formstabil und belastbar bleiben.“ 

Durch den Einsatz des Lasers
wird das Lotmaterial gezielt aufgeschmolzen. Während des Lötprozesses wird das Temperaturprofile zur Nachverfolgung gespeichert. Ein eingesetztes Pyrometer regulieren aktiv die Wärmeeingabe wodurch eine exakte Energieeinbringung und Prozesskontrolle gewährleistet wird. Dies führt zu reproduzierbaren Lötergebnissen. 

„Diese gezielte Energieeinbringung bedeutet eine geringere thermische Belastung für benachbarte empfindliche Komponenten, weniger Materialverzug und eine dauerhaft stabile Verbindung, welches ein entscheidender Faktor gerade in der hochwertigen Opto-Elektronik ist“, ergänzt Guenter Hummelt.

Durch das kombinierte Verfahren von aktiver Justage und selektivem Laserlöten entfallen Wartezeiten für Klebstoffaushärtung oder langwierige manuelle Nachjustagen. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Taktzeiten und einer Steigerung des Durchsatzes, wodurch unmittelbar die Kosten pro Einheit gesenkt werden können.