Die nanosystec GmbH entwickelte im Rahmen eines ZIM-Einzelprojekts ein automatisches Laser-Lötverfahren für feinverdrahtete opto-elektronische Bauteile. Grundlage der Entwicklung ist eine innovative Temperaturregelung direkt im Lötpunkt, die eine präzise Steuerung und hohe Prozesssicherheit ermöglicht.
Ziel war die Entwicklung einer hochdynamischen Laser-Lötmaschine, mit der elektrische Anschlüsse an Hochleistungs-Transceivern mit Datenraten von 400 Gbit/s und mehr prozesssicher und automatisiert hergestellt werden können.
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Die Anforderungen an Transmitter und Receiver für die optische Datenübertragung steigen stetig. Neue Bauteile mit 400 Gbit/s Übertragungskapazität erfordern 50 Gbit pro Kanal und insgesamt 16 Kontakte pro Modul – ohne zusätzliche Versorgungs- und Supportleitungen.
Bisher wurde das Löten dieser Anschlüsse manuell mit feinsten Lötkolben durchgeführt. Alternativen wie Hot-Bar- oder Induktivlötverfahren lieferten keine zufriedenstellenden Ergebnisse und führten häufig zu unerwünschter Brückenbildung zwischen benachbarten Lötpunkten.
Die Herausforderung bestand darin, eine automatische Laser-Lötanlage zu entwickeln, die einen präzisen, temperaturgeregelten und prozesssicheren Lötprozess ermöglicht.
Im Rahmen des Projekts entwickelte die nanosystec GmbH eine prozessgeregelte automatische Laser-Lötanlage mit einer neuen Inline-Temperaturmessung direkt im Laserfokus. Diese Messung ermöglicht eine präzise Temperaturerfassung im Lötpunkt, auf deren Basis ein schneller Regelkreis zur Steuerung der Laserleistung aufgesetzt wird.
Da in der Größenordnung von 200 µm oder kleiner bislang keine geeignete Technologie existierte, wurde ein neues Konzept umgesetzt: Ein UV-Diodenlaser mit 450 nm Wellenlänge trennt das Messsignal des Pyrometers vom eigentlichen Laserlicht, wodurch eine koaxiale Integration in den Strahlengang ermöglicht wird.
Zusätzlich wurde eine umfangreiche Bildverarbeitung in Kombination mit hochpräzisen motorischen Messtischen integriert, um eine genaue Positionierung der Lötstelle und des Drahtes sicherzustellen.
ZIM EP 2015
152.000 €
24 Monate
Im Rahmen des Projekts wurde ein Prototyp der automatischen Laser-Lötmaschine aufgebaut und erfolgreich in Praxistests erprobt.
Die nanosystec GmbH kann nun eine automatische Laser-Lötmaschine anbieten, die erstmals eine prozesssichere und schnelle Verbindungstechnologie für Transceiver mit 400 Gbit/s oder mehr bietet.
Das Unternehmen verfügt damit über ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal im Markt der optischen Datenkommunikation, da die Bearbeitungsgeschwindigkeit gegenüber bisherigen Verfahren um den Faktor 10 gesteigert werden konnte.
Mit dem erfolgreich abgeschlossenen ZIM-Projekt konnte die nanosystec GmbH ihre Marktposition im Bereich der Laserlöttechnologie weiter ausbauen.
Die entwickelte Lösung bietet neue Möglichkeiten in der Produktion hochkomplexer opto-elektronischer Bauteile und eröffnet dem Unternehmen Zugang zu einem stark wachsenden internationalen Marktsegment.
Die im Projekt erworbenen Kompetenzen bilden die Basis für weitere technologische Innovationen in der Verbindungstechnik.
PFIF begleitete das Projekt von der Antragstellung über die gesamte Projektphase bis zur Erstellung der erforderlichen Abschlussdokumentation.
Die Unterstützung durch PFIF gewährleistete einen reibungslosen Ablauf – auch bei unvorhergesehenen Herausforderungen wie der Beantragung einer Projektverlängerung, die aufgrund technischer Probleme notwendig wurde.
