Die Verwendung von Glas als Baugruppenträger in der Elektronikfertigung hat viele Vorteile. Neben der Übertragung optischer Signale ermöglicht es auch eine deutlich höhere Datenübertragung in Anwendungen wie Automobil- und Telekommunikationstechnik sowie KI-Anwendungen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integrierte Elektro-Photonische Panelsysteme“ (EPho) am Fraunhofer IZM haben Forscher eine Anlage entwickelt, die die Ausbreitungsverluste integrierter Lichtwellenleiter automatisiert charakterisiert.
Erhöhte Leistungsdichte durch Glas als Substratmaterial mit Lichtwellenleitern
Die steigenden Datenmengen in einer zunehmend digitalisierten Welt erfordern neue Lösungen zur effizienten Verarbeitung und Übertragung von Daten. Die Miniaturisierung von Transistoren und deren Ankontaktierung stößt in Datenzentren und High-Performance-Computern an ihre Grenzen. Um dennoch eine höhere Anzahl von Transistoren pro Package zu ermöglichen und eine weiter steigende Leistungsdichte zu erreichen, 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 maßgeblich verbessern.
Mit einem innovativen Prozess kann das Fraunhofer IZM dämpfungsarme single- und multi-mode Wellenleiter in großformatigen Dünngläsern herstellen. Die Inspektion der Glaspanels, die hunderte von Wellenleitern beinhalten können, wurde durch eine automatisierte Anlage erleichtert. Diese Anlage charakterisiert die Ausbreitungsverluste der integrierten Lichtwellenleiter, unabhängig davon, ob sie mittels Femtosekundenlaser geschrieben wurden oder sich in anderen Substratmaterialien befinden. Die Anlage erkennt automatisch die Kanten des Substrats, vorhandene Marken und die genaue Position der Messfaser, um die Einfügeverluste aller ausgewählten Wellenleiter zu messen.
Die entwickelte Anlage gewährleistet eine umfangreiche Prozessüberwachung bei der Herstellung von Lichtwellenleitern. Durch die Analyse einer großen Anzahl von Parametersets können neue Prozessparameter bei der Entwicklung von Lichtwellenleiter-Herstellungsprozessen ermittelt werden. Insbesondere bei Technologien mit vielen variablen Prozessgrößen, wie dem Laserschreiben von Lichtwellenleitern, ermöglicht die Anlage erhebliche Fortschritte in kurzer Zeit.
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 wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IZM und weiteren Partnern wie der ILFA GmbH, der Schröder Spezialglas GmbH und der FiconTEC Service GmbH durchgeführt.
Der Einsatz von Glas als Baugruppenträger in der Elektronikfertigung hat viele Vorteile. Neben der Übertragung optischer Signale ermöglicht Glas eine deutlich höhere Datenübertragung. Durch die Integration optischer Lichtwellenleiter in elektro-optische Leiterplatten können sowohl elektrische als auch optische Signale übertragen werden, was die Datenübertragung maßgeblich verbessert. Die entwickelte Anlage des Fraunhofer IZM ermöglicht eine umfangreiche Prozesskontrolle und die Ermittlung neuer Prozessparameter bei der Herstellung von Lichtwellenleitern. Das Forschungsprojekt EPho wurde erfolgreich abgeschlossen und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
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