Effiziente Prozesskontrolle durch Einsatz von Glas in der Elektronikfertigung

Glas wird in der Elektronikfertigung als Baugruppenträger eingesetzt und bringt viele Vorteile mit sich. Es ermöglicht nicht nur die Übertragung optischer Signale, sondern trägt auch zu einer deutlich höheren Datenübertragung in Bereichen wie Automobil- und Telekommunikationstechnik sowie KI-Anwendungen bei. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integrierte Elektro-Photonische Panelsysteme“ (EPho) am Fraunhofer IZM wurde eine Anlage entwickelt, die die Ausbreitungsverluste integrierter Lichtwellenleiter automatisiert charakterisiert.

Effiziente Datenverarbeitung und -übertragung dank Glas als Substratmaterial

Die Miniaturisierung von Transistoren und deren Ankontaktierung stößt in Datenzentren und High-Performance-Computern an Grenzen. Um dennoch eine höhere Anzahl von Transistoren pro Package zu ermöglichen und die Leistungsdichte weiter zu steigern, werden Chiplets verwendet. Glas als Substratmaterial erfüllt die Anforderungen an die effektive Verbindung dieser Chiplets und ermöglicht die Integration optischer Lichtwellenleiter. Dadurch können elektro-optische Leiterplatten sowohl elektrische als auch optische Signale übertragen und die Datenübertragung erheblich verbessern.

Im Fraunhofer IZM wurde ein wegweisender Prozess entwickelt, der es ermöglicht, dämpfungsarme single- und multi-mode Wellenleiter in großformatigen Dünngläsern herzustellen. Die Inspektion dieser Glaspanels stellt aufgrund der Vielzahl an Wellenleitern eine Herausforderung dar, jedoch wurde eine automatisierte Anlage entwickelt, die diese Aufgabe übernimmt und die Ausbreitungsverluste der integrierten Lichtwellenleiter charakterisiert. Dabei werden auch Wellenleiter erkannt, die mit einem Femtosekundenlaser geschrieben wurden oder sich in anderen Substratmaterialien befinden.

Die entwickelte Anlage ermöglicht eine detaillierte Überwachung des Herstellungsprozesses für Lichtwellenleiter. Durch die Untersuchung einer großen Anzahl von Parametersets können neue Prozessparameter bei der Entwicklung von Lichtwellenleiter-Herstellungsverfahren ermittelt werden. Besonders bei Technologien mit vielen variablen Prozessgrößen, wie dem Laserschreiben von Lichtwellenleitern, eröffnet die Anlage die Möglichkeit für schnelle Fortschritte.

Das Forschungsprojekt EPho wurde erfolgreich abgeschlossen und erhielt eine Förderung in Höhe von 1,33 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Es war eine Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer IZM und weiteren Partnern wie der ILFA GmbH, der Schröder Spezialglas GmbH und der FiconTEC Service GmbH.

Die Verwendung von Glas als Baugruppenträger in der Elektronikfertigung bietet zahlreiche Vorteile. Neben der Möglichkeit, optische Signale über das Trägermaterial zu übertragen, ermöglicht Glas auch eine erheblich höhere Datenübertragung. Durch die Integration optischer Lichtwellenleiter in elektro-optische Leiterplatten können sowohl elektrische als auch optische Signale übertragen werden, was die Datenübertragung deutlich verbessert. Die entwickelte Anlage des Fraunhofer IZM ermöglicht eine umfangreiche Prozesskontrolle und die Identifizierung neuer Prozessparameter für die Herstellung von Lichtwellenleitern. Das Forschungsprojekt EPho wurde erfolgreich abgeschlossen und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt.

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