Ziel der Entwicklung
Der innovative Ansatz des Projekts bestand in der Entwicklung eines Weichlötregimes mit metallischen Weichloten, um Inertgase hermetisch dicht in Sensorgehäuse einzuschließen. Der Prozess sollte flussmittel- und bleifrei sein. Als Komponenten wurden für Mikrosysteme und Mikrosensoren übliche Gehäuse- und Substratmaterialien wie TO- und Keramik- Gehäuse für die Häusung sowie Silizium und Saphir als Fenstermaterialien eingesetzt.
Der Gehäuseverschluss erfolgte im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren in einer programmierbaren Inertgaslötanlage mit Vakuumsystem. Als Anwendungsbeispiel war der Verschluss von Infrarot-Sensorbaugruppen in hermetischen Gehäusen mit Inertgas-Füllungen wie Krypton vorgesehen.
Vorteile und Lösungen
Mit dem entwickelten Verfahren werden Kundenanforderungen zu kostengünstigen Lösungen für den Bauelementeverschluss in der Mikrosystemtechnik/ Mikrosensorik, verbunden mit den hohen Ansprüchen an die Fügeverbindung wie Hermetizität, Organikfreiheit und Flussmittelfreiheit, erfüllt. Mit dem Einsatz einer Inertgas-Lötanlage bietet sich gegenüber Kondensator-Impulsschweiß-Anlagen der Vorteil, ohne größere Aufwendungen und aufwendige Umrüstung eine Vielzahl an Gehäusevarianten, wie zum Beispiel auch Keramik-Gehäuse, befüllen und verschließen zu können. Bei Simultanverschluss entsprechender Losgrößen von Sensoren kann ein wirtschaftlicher Einsatz der Edelgase erreicht werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Im Ergebnis des Projektes konnte gezeigt werden, dass sich in kommerziellen Inertgas-Lötanlagen Sensor-Bauelemente mittels flussmittelfreier Lötverfahren langzeitstabil und temperaturdauerbelastbar mit Edelgasen befüllen lassen. Für eine Verbesserung der Verfahrensabläufe bei der Inertgasbefüllung und dem Gehäuseverschluss sowie zur Erhöhung der Prozess-Sicherheit ist der Einsatz elektronisch geregelter Ventile in den einzelnen Gasstrecken vorzusehen. Im Rahmen weiterer Prozessoptimierung, Testserien und Pilotfertigungen kann das vorgestellte Verfahren zur Serienreife geführt werden.