Prozess- und Produktentwicklung

Optoelektronik

SIIT Photonic System Integration Verbindungstechnologien für optische Systeme Optoelektronik
© Fraunhofer IZM

Zeilenlaser aus 23 Einzelchips mit insgesamt mehr als 50.000 VCSELn

SIIT Photonic System Integration Verbindungstechnologien für optische Systeme Optoelektronik
© Fraunhofer IZM

Bedingt durch ihren Einsatzzweck, -ort und ihre Leistung haben optoelektronische Komponenten sehr unterschiedliche Anforderungen. So müssen Laser und Empfangsdioden bei den heutigen Datenraten Single-Mode-tauglich sein und benötigen Positioniergenauigkeiten unter einem Mikrometer. Optische Messsystem hingegen können in der Regel weniger präzise aufgebaut sein, sollen dafür unter möglichst breiten Umgebungsbedingungen stabil arbeiten. LED-Beleuchtung hat über viele Jahre das Ziel gehabt, hohe Leistungsdichten bei niedrigen Kosten zu entwärmen, was weitestgehend gelungen ist. Aber auch hier gibt es immer noch Herausforderungen, insbesondere hinsichtlich der Betriebsbedingungen, die ein erhebliches Verbesserungspotential aufweisen. Bei den Hochleistungslasern spielt auch die maximale Leistungsdichte die vorrangige Rolle, ist aber dem Preis deutlich vorgelagert. Hier gilt es bei angepasstem Ausdehnungskoeffizienten die Verlustwärme schnell meist in ein flüssiges Medium zu überführen.

Zur Realisierung dieser vielfältigen Herausforderungen werden die unterschiedlichsten Technologien neu und weiter entwickelt (siehe unten). Hierzu zählen sowohl das flussmittelfreie Löten mit SnAg und AuSn, druckloses Sintern und sintern unter Druck mit Silber und anderen Metallen im Experimentalstadium, Thermokompressionsbonden, Chip&Wire, als auch das Transient Liquid Phase Bonding und Soldering. Wird sehr hohe Präzision gefordert können Thermodenlötprozesse oder self-aligment mit und ohne Anschläge verwendet werden. Für großvolumige Prozesse stehen Batch- und Durchlauföfen sowie Dampfphasenlötanalgen zur Verfügung. Gerade in der Entwicklungsphase kommen kleinere Systeme zum Einsatz, die die Einstellung unterschiedlichster Gasphasen und mechanischer Einträge ermöglichen.

Weitere Informationen

Prozess- und Produktentwicklung

Löten

Das Verfahren kommt auf allen Integrationsebenen zum Einsatz, das heißt sowohl zum Verbinden von Chips (1st level) als auch auf der Baugruppenebene (2nd level). 

Prozess- und Produktentwicklung

Sintern

Systeme müssen auch bei Betriebstemperaturen bis zu 300°C zuverlässig arbeiten. Um dies zu gewährleisten, findet das Silber-Sintern immer häufiger Anwendung.

Prozess- und Produktentwicklung

Chip on Board

Bei der Chip-on-Board (CoB)-Technologie werden ungehäuste Halbleiter (Bare Die) direkt auf der Leiterplatte montiert und mittels Drahtbonden kontaktiert.

Prozess- und Produktentwicklung

Drahtbonden

Anwendungen liegen beispielsweise in der Chip-onBoard-Technik, Leistungsmodul-Technologie, Hochfrequenztechnik oder in der Montage von Mikrosystemen.

Prozess- und Produktentwicklung

LED Design

Mit Einzug der LED in die generelle Beleuchtung begleitet auch das IZM die Entwicklung der LED als zuverlässiges hocheffizientes Leuchtmittel.

Forschungsschwerpunkte

Photonic Packaging

Alle Forschungsschwerpunkte im Bereich Photonik Packaging auf einen Blick.