Präzisionsschweissen für die Quantentechnologie: Einblicke in unsere Zusammenarbeit mit der Universität Basel
Projekt des Monats April 2025
Wir freuen uns, unsere erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe für Quantensensorik am Department für Physik der Universität Basel zu teilen. Im Rahmen dieses Projekts führten wir Machbarkeitsstudien durch, um elektrische, thermische und mechanische Anforderungen in einem durchgängigen Fertigungsprozess zu realisieren – eine entscheidende Voraussetzung für die serielle Herstellung dieser hochpräzisen Komponenten.
Ein herausragendes Beispiel dieser Zusammenarbeit ist die Entwicklung einer speziellen Litzenbaugruppe. Diese Baugruppe verbindet mehrere piezoelektrische Nanoscanner und Nanopositionierer sowohl elektrisch als auch thermisch. Die Flexibilität der Verbindungen ist essenziell, da sich die Komponenten relativ zueinander bewegen und nur minimalen Kräften ausgesetzt werden dürfen. Auf dem Positionierungssystem ist ein Rasterkraftmikroskopsensor aus Diamant angebracht, der ein Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum an der Spitze enthält. Mit diesem Sensor kann das magnetische Feld einer Probe präzise gemessen werden.
Unsere Lösung umfasste das präzise Verschweissen von Litzen mit einem Durchmesser von 0,4mm (entspricht einem Querschnitt von 0,13mm²) und 42 feinen Adern mit vier speziell dimensionierten Kupferplättchen (0,25mm dick, 3,0mm breit). Nach dem Schweissen wurde die gesamte Baugruppe galvanisch vergoldet, um Korrosion zu verhindern und eine optimale elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen. Auf Isolierhüllen wurde bewusst verzichtet, um thermische und funktionale Vorteile zu gewährleisten.
Das Ergebnis dieser präzisen Fertigung ist eine Baugruppe mit maximaler thermischer Übertragung und minimalem elektrischem sowie thermischem Widerstand. Diese Eigenschaften sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit in der Quantentechnologie.
Das Elektronenstrahlschweissen erwies sich hierbei als ideales Verfahren. Es ermöglicht das punktgenaue Einbringen sehr geringer Energiemengen, was insbesondere beim Verbinden von Kleinstteilen von Vorteil ist. Die Schweisszeiten wurden exakt auf die Masse der Bauteile abgestimmt, und unser Inline-Überwachungssystem garantiert eine reproduzierbare Qualität sowie eine lückenlose Dokumentation der Prozessdaten.
Diese erfolgreiche Zusammenarbeit unterstreicht unser Engagement für Hightech-Lösungen und zeigt, wie präzise Fertigungstechnologien den Weg für die nächste Generation der Quantentechnologie ebnen.
