Fügetechnik zum Laserlöten

Die Löttechnik zum Laserlöten umfasst Komponenten, Systeme, Maschinen und kundenspezifische Anlagen und kann zum Weichlöten, Hartlöten oder Hochtemperaturlöten eingesetzt werden. Beim Laserlöten wird die Energie zum Anwärmen der Fügeteile und zum Aufschmelzen des Lots berührungslos durch einen auf die Lötstelle fokussierten Laserstrahl eingebracht. Laserlöten ist ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, bei dem die Fügepartner durch Lot als Zusatzwerkstoff verbunden werden. Der Lötprozess kann auch unter Schutzgas oder im Vakuum stattfinden. Der Laserstrahl ermöglicht die punktgenaue Übertragung einer hohen Energie auf die Lötstellen, die zeitlich und räumlich sehr eng begrenzt erwärmt werden. Dadurch tritt an den Bauteilen nahezu keine thermische Belastung auf. Laserlöten ermöglicht eine hohe Qualität der Lötstellen bei hoher Prozesssicherheit und eignet sich besonders gut zum Fügen hochempfindlicher Bauteile sowie für schwer zugängliche Lötstellen. Erforderliche Komponenten sind die Laser-Strahlquelle, das Strahlführungssystem, die Fokussieroptik, ein Bewegungssystem zum Anfahren der Lötstellen sowie die Steuerung. Weiterhin können eine Fixierung und Handhabung für die Fügeteile und das Lot sowie die Vorrichtungen für eine Schutzgasatmosphäre bzw. eine Vakuumkammer erforderlich sein

Die berührungslose Erwärmung durch den Laserstrahl erfordert eine gute Absorptionsfähigkeit der Fügepartner, damit die Lötstelle erwärmt werden kann. Bei kurzen Wellenlängen ist der Anteil der absorbierten Strahlung am höchsten. Das Lot wird als Lötdraht zugeführt, als Lötpaste aufgetragen oder ist bereits als Lotdepot vorhanden. Durch die Absorption der Laserstrahlung wird die Lötstelle auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt, wobei der Energieeintrag über die Laserleistung und die Zeit sehr genau geregelt werden kann. Zum Löten mit Lötdraht wird die Lötstelle vom Laserstrahl für eine bestimmte Zeit aufgewärmt. Anschließend wird der Lötdraht von einer Rolle mit definierter Geschwindigkeit der Lötstelle zugeführt, wobei die zugeführte Lotmenge beziehungsweise Drahtlänge über Wegaufnehmer überwacht und geregelt wird. Damit das Lot gleichmäßig verläuft, wird die Lötstelle nachgewärmt. Beim selektiven Reflowlöten mit Laser wird vor dem Lötprozess Lötpaste mit unterschiedlichen Verfahren in der Regel auf dem Trägerbauteil aufgetragen. In einer ersten Phase werden die Fügeteile und das Lot langsam vorgewärmt und in einer zweiten Phase die Lötpaste vollständig aufgeschmolzen, bis die Lötstelle vollständig vom Lot umflossen ist.

Laserlöten ermöglicht eine berührungslose Wärmeübertragung ohne Verunreinigungen durch Lötwerkzeuge, eine exakte Fokussierung und hohe Leistungsdichte sowie eine hohe Qualität der Lötstellen mit hoher Prozesssicherheit. Es kann zum Weichlöten, Hartlöten und Hochtemperaturlöten eingesetzt werden und ermöglicht das Fügen auch von unterschiedlichen Werkstoffpaarungen. Lötbare Werkstoffe sind Metalle wie Kupfer, Messing, Bronze, Aluminium und Aluminiumlegierungen oder z. B. Keramik und Glas. Laserlöten wird besonders zum Fügen von elektrischen und elektronischen Baugruppen und Bauelementen eingesetzt. Durch die sehr geringe thermische Belastung eignet sich das Verfahren besonders gut für hochempfindliche Bauteile, darüber hinaus wird es aus Kostengründen meist in der Massenproduktion eingesetzt. Typische Anwendungen sind das Löten von Baugruppen mit nur wenigen Lötstellen wie die Bestückung von SMD-Platinen mit Steckern, bedrahteten Baugruppen oder Sonderbauteilen sowie das Fügen von Niederspannungskabeln. Wichtige Anwenderbranchen sind z. B. Elektronikhersteller und die Automobilzulieferindustrie.