Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum Aufbau hybrid-optischer Systeme, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 102 S., 8410 KB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2005
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Die vorliegende Arbeit stellt Untersuchungen zum Aufbau hybrid-optischer Systeme auf ebenen Keramiksubstraten vor. Das zugrundeliegende Aufbaukonzept eignet sich für miniaturisierte, freiraumoptisch-zweidimensionale Systeme, mit denen eine Vielzahl von optischen Funktionen realisiert werden kann, ebenso wie zur Integration von Bauelementen der Elektronik und Silizium-Mikromechanik. Basis der Überlegungen ist es, die aus der Fertigung elektronischer Baugruppen bekannte Hybridtechnik für Leiterplatten zu nutzen, welche auf der Verwendung von Keramikmaterialien wie Aluminiumoxid (Al2O3) und "Low Temperature Cofired Ceramics" (LTCC) beruht. Solche formstabilen Keramiksubstrate können als Plattform zum Aufbau optischer Systeme genutzt werden, indem mit geeigneten Verfahren mechanische Strukturen in diesen Substraten erzeugt werden, die sich als Fassungen für optische Bauelemente eignen. Die Formenvielfalt dieser Fassungsstrukturen sowie deren geometrische Auslegung sind ein Schwerpunkt der Arbeit. Darüber hinaus werden in einem zweiten Schwerpunkt die Montagetechnologien dargestellt und charakterisiert, die notwendig sind, um optische Bauelemente in solchen Fassungsstrukturen zu positionieren bzw. zu justieren und anschließend zu fügen. Technologien der Elektronikfertigung, bei denen mittels des sogenannten "Pick&Place" ebenfalls ebene Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen bestückt werden, können und müssen dazu geeignet erweitert werden, da die dort zur Verfügung stehenden vier Freiheitsgrade für die Positionierung und Justierung optischer Bauelemente oft nicht ausreichen. Es werden Verfahren vorgestellt, welche die Belange der Optikmontage berücksichtigen und diese mit den Vorteilen des Bestückens von Leiterplatten vereinen. Die Untersuchungen zu den vorgestellten Lösungsansätzen werden am Beispiel eines optoelektronischen Demonstratorsystems dargestellt. Im Ergebnis schränken nachgewiesene Strukturgenauigkeiten von ±27 æm bis ±90 æm das vorgestellte Aufbaukonzept beim einfachen Positionieren optischer Bauelemente an den mechanischen Anschlägen der Fassungsstrukturen derzeit noch ein. Mit Justierprozessen hingegen wurden Positioniergenauigkeiten von < ±5 æm erreicht. Unter Berücksichtigung der vielfältigen nichtoptischen Funktionalitäten keramischer Substrate eignen diese sich daher vorwiegend für die nicht unbedingt höchstpräzise Integration von Optik und Elektronik auf einer gemeinsamen Systemplattformen.
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