Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum ...

Kapitel 5
die in Al 2 O 3 -Systemplattform der Strahlkollimationsoptik führt das zu einer mittleren
Abweichung der tatsächlichen Strukturgeometrien von bis zu 31 µm und einer
Toleranz von bis zu ±27 µm (3σ). Die Ebenheit der Substrate beträgt < 7 µm/cm.
Bei der Montage der Strahlkollimationsbaugruppe werden die beschriebenen Fassungen
als mechanische Anschläge zum Positionieren von rund- und planoptischen
Bauelementen genutzt. Die experimentell ermittelte Wiederholgenauigkeit dieser Art
der Positionierung beträgt < ±10 µm und resultiert aus Ungenauigkeiten beim Anlegen
an den mechanischen Anschlag sowie der Ungenauigkeit des Positioniersystems
selbst (bis zu ±15 µm). Für genauer in der Lage zu bestimmende Bauelemente
kommen Justierprozesse zum Einsatz. Die Vorabbestückung der Systemplattform
mit elektronischen Bauelementen erleichtert die Justierung, da optoelektronische
Bauelemente, im Fall der Strahlkollimationsoptik die Laserdiode, mit Hilfe der
Elektronik angesteuert werden können. Die Genauigkeit der erreichten Bauelementeposition
wird dann wesentlich vom Fügeprozess beeinflusst. Das bei der Montage
der Strahlkollimationsbaugruppe eingesetzte Fügeverfahren Kleben dejustiert die
Bauelemente im Bereich < ±5 µm aufgrund des Klebstoffschrumpfs.
Keramische Systemplattformen eignen sich demnach besonders für miniaturisierte
optoelektronische Baugruppen mit Toleranzanforderungen im Bereich > ±10 µm, bei
denen optische und optoelektronische Bauelemente als Katalogware und Sonderkomponenten
mit diskreten elektronischen Schaltungen hybrid und mit wenig Montageaufwand
auf engem Raum integriert werden sollen. Das keramische Substrat
selbst stellt eine thermisch stabile, langzeitbeständige Plattform dar, die durch die
Infrastruktur der Elektronikindustrie einschließlich Vorabbestückung der Elektronik
preiswert bei kleinen und mittleren (< 10000) Stückzahlen bereitgestellt werden kann.
Keramische Systemplattformen eignen sich weniger für klassisch makroskopische
optische Baugruppen mit großem Bauraum, in denen nichtoptische Funktionalität
eine untergeordnete Rolle spielt oder bei denen Wert auf sehr geringe thermisch
bedingte Dejustierung gelegt wird.
Die derzeit erreichbaren Genauigkeiten der Strukturierungsverfahren schränken die
Nutzung keramischer Systemplattformen für höchstpräzise optoelektronische
Baugruppen mit Toleranzanforderungen < ±1 µm ein. Mit dem zunehmenden Trend
zu Miniaturisierung auch in der Elektronikbestückung kann das vorgestellte Aufbaukonzept
in Zukunft von der notwendigen Optimierung der bisher verfügbaren und
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