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Der Laser ist der einfache Teil. Die eigentliche Arbeit steckt in der Oberfläche und im Temperaturprofil davor und danach.
Ein Hersteller von Vakuummesstechnik brauchte einen keramischen Drucksensor gefügt, dessen Referenzkammer bei 10⁻⁷ mbar für immer dicht bleiben muss, ohne Flussmittel, ohne Werkzeugkontakt und ohne die Keramik durch Wärmespannung zu schädigen. Vier Dinge mussten gleichzeitig stimmen: kürzere Taktzeit, weniger Ausschuss durch schlechte Lötstellen, weniger Ausschuss durch thermische Spannung, und die empfindliche Oberfläche durfte sich nur minimal verändern.
Mit einer Faserquelle mit 150 W bei 940 nm über eine 400-µm-Faser und 300 mm Arbeitsabstand, berührungslos, im Vakuum, bei 150 °C vorgeheizt. Sechs Phasen pro Lötstelle: laden mit Reinigung und Lotauftrag, vorheizen, löten, spannungsarm nachheizen, kontrolliert abkühlen, entladen. Bevor die Auslegung stand, haben wir die Reflexion der echten Bauteiloberflächen gemessen und einen Haken gefunden: Plasmareinigung erhöht sie bei der Prozesswellenlänge von rund 37 auf 53 Prozent, also ein Drittel weniger eingekoppelte Leistung. Reinigen ist damit ein Prozessparameter und keine reine Hygienesache.
Ein Fügeprozess, der auf die Keramik ausgelegt ist und nicht auf den Laser, geprüft mit einer thermischen Simulation, die wir an vier Messpunkten und drei Leistungsstufen gegen echte Temperaturmessungen gehalten haben, statt uns blind auf die Rechnung zu verlassen. Das Ergebnis ist ein Temperaturprofil, das die Lötstelle sicher schliesst, ohne Referenzkammer und Keramik zu gefährden, bei einer Taktzeit, mit der sich die Serie überhaupt erst rechnet.
Ein sechsphasiger, berührungsloser Laserlötprozess für die Serie im Hochvakuum: 33 Sensoren pro Kammerfahrt, 16 Sekunden pro Lötstelle, 10 Minuten pro Run bei 10⁻⁷ mbar. Dazu die komplette Grundlage dahinter, also Reflexionsmessung an echten Oberflächen, thermisches Simulationsmodell und ein gegen Messung geprüftes Temperaturprofil.
Der Prozess läuft heute im Serienfenster mit 33 Sensoren pro Kammerfahrt. Die Reflexionsmessung an den Oberflächen gehört seither fest zur Prozessauslegung, sobald sich Material oder Reinigungsschritt ändern. Genau dort liegt der grösste Hebel auf die eingekoppelte Leistung.
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