Entwicklung von Weichaktivloten und Transient-Liquid-Phase-Lotsystemen für Mikrolötverbindungen im Bereich der Medizin und Luft- und Raumfahrt

Die Mikrosystemtechnik ist eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. In den vergangenen Jahrzehnten wurde eine Vielzahl von Mikrobauteilen häufig unsichtbar in verschiedenen industriellen Bereichen wie Medizin, Telekommunikation, Automobilbau sowie Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Gegenüber den entsprechenden Produkten aus dem Makrobereich können Mikrosysteme durch ihre Vielfältigkeit extrem flexibler, mobiler, leistungsfähiger, energiesparender und kostengünstiger sein. Neben weiteren gängigen Verbindungsverfahren wie Schweißen, Bonden und Kleben, hat sich das Löten als eine der wichtigsten und meist verbreiteten Technologien zum Fügen von Mikrokomponenten erwiesen. Seit dem 1. Juli 2006 verbietet jedoch das Europäische Parlament durch die Richtlinie 2002/95/EC RoHS den Einsatz bestimmter umweltschädlicher Stoffe, u.a. Blei, in elektro- und elektronischen Komponenten. Die in der Mikrosystemtechnik herkömmlichen eutektischen und naheutektischen Zinn-Blei-Lotwerkstoffe mussten vollständig ersetzt werden. Bisher konnte allerdings keine optimale Lösung für die Umstellung von bleihaltigen auf bleifreie Lotwerkstoffe für den Mikrosystembereich gefunden werden. Mit dem Ziel, die Problematik der neuen bleifreien Weichlote zu lösen und die Beschränkungen der gängigen Lötverfahren für Mikrosysteme zu überschreiten, wurden im Rahmen dieser Doktorarbeit neue Lotwerkstoffe und -systeme entwickelt und untersucht. Betrachtet wurden dabei zwei viel versprechende Lötprozesse: das Weichaktivlöten und das Transient Liquid Phase Bonding. Die Anpassung dieser Lötverfahren der Makrowelt an die zwei Bereiche der Mikrosystemtechnik Medizin und Luft- und Raumfahrttechnik erfolgte durch die Entwicklung neuer, geeigneter Lotwerkstoffe und -systeme, die den Anforderungen der Mikrobauteile für die beiden Gebiete gerecht werden.