Packaging

Optomechanisch und thermomechanisch stabile Lasersysteme sind überall dort erforderlich, wo die klassische Aufbautechnologie an ihre Grenzen stößt. Viele Anwendungen erfordern solche besonders robusten Systeme, die beispielsweise unter extremen Umweltbedingungen zuverlässig funktionieren müssen. Auf Löttechnologie basierende Montageprozesse für optische und optomechanische Komponenten ermöglichen den Aufbau von luft- und raumfahrttauglichen Systemen. Mit dem »Future Laser System« (FULAS) wurde am Fraunhofer ILT eine entsprechende Technologieplattform für zukünftige satellitengestützte LIDAR-Systeme entwickelt. Auf Basis dieser Plattform können Lasersysteme für die Detektion von Spurengasen in der Atmosphäre aufgabenspezifisch ausgelegt und aufgebaut werden. Neben Weltraumapplikationen kann die Löttechnologie auch für klassische Industrie- und Forschungsanwendungen vorteilhaft eingesetzt werden, bei denen neben der Stabilität eine niedrige Ausgasungsrate, ein günstiges Alterungsverhalten oder eine gute Wärmeleitung der Montageschnittstelle erforderlich sind. Die Aufbautechnologie basiert auf dem am Fraunhofer ILT entwickelten, flexiblen Pick&Align-Verfahren, bei dem alle wesentlichen Justierschritte mit manuell geführten Robotern realisiert werden. Neben neuen Konzepten wird auch die Vereinfachung bereits bestehender Lötverfahren und Packages vorangetrieben.

Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien, die Entwicklung von Montageprozessen oder Funktionsbaugruppen und deren Qualifikation sowie Beratung bei der konzeptionellen Auslegung von Prozessen und Anlagen.

Design

• Konzeptentwicklung zur Montage von Lasersystemen und optischen Baugruppen
• Simulationsanalyse (thermisch, mechanisch, optisch, elektrisch)

Montageprozesse

• Dünnschichtverfahren zur Lotschichterzeugung (PVD)
• Pick & Align – aktive Justage optischer Komponenten
• Reflowlötprozesse
• Aktivlötprozesse
• Greiferentwicklung
• Planare Aufbauverfahren

Komponentenmontage

• Laserkristalle
• Nichtlineare Kristalle
• Spiegel und Linsen
• Faserkomponenten
• Löten von optomechanischen Baugruppen
• Aufbau hybrider Baugruppen bis hin zu komplexen Prototypen

Qualitätsprüfung/Qualifikation

• Temperaturzyklustest inkl. Autokollimatormessung
• Vibrations -und Schocktest inkl. Autokollimatormessung
• Modalanalyse
• Schertest
• Zugtest
• Metallurgische Untersuchungen
• EDX und Rasterelektronenmikroskopie
• Messung der Spannungsdoppelbrechung

Holters, M., Dirks, S., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Automated and model-based assembly of an anamorphic telescope.
SPIE OPTO, 22 February 2018, San Francisco, California, United States.
Proc. SPIE 10538, Optical Interconnects XVIII, 105380U (10 S.) (2018)

Löhring, J., Winzen, M., Faidel, H., Miesner, J., Plum, D., Klein, J., Fitzau, O., Giesberts, M.,
Brandenburg, W., Seidel, A., Schwanen, N., Riesters, D., Hengesbach, S., Hoffmann, H.-D.:
Key optical components for spaceborne lasers
Proc. SPIE 9730, 97300O-1 (11 S.) (2016)

Livrozet, M. J., Elsen, F., Wüppen, J., Löhring, J., Büdenbender, C., Fix, A., Jungbluth, B., Hoffmann, D.:
Feasibility and performance study for a space-borne 1645 nm OPO for French-German satellite mission MERLIN
Proc. SPIE 8959, 89590G (7 S.) (2014)

Brecher, C., Schmitt, R., Loosen, P., Guerrero, V., Pyschny, N., Pavim, A., Gatej, A.:
Self-optimizing approach for automated laser resonator alignment 
Opt. Lasers Eng. 50, 287-292, (2012)

Faidel, H., Gronloh, B., Winzen, M., Liermann, E., Esser, D., Morasch, V., Luttmann, J., Leers, M., Hoffmann, D.:
Passive alignment and soldering technique for optical components 
Proc. SPIE 8235, (10 S.) (2012)

Gatej, A., Pyschny, N., Loosen, P., Brecher, C.:
Robot-based Resistance Soldering of Optical Components
Soldering & Surface Mount Technology Vol. 24, no. 2, pp. 112-119, (2012)

Leers, M., Winzen, M., Liermann, E., Faidel, H., Westphalen, T., Miesner, J., Luttmann, J., Hoffmann, D.:
Highly precise and robust packaging of optical components
Proc. SPIE 8244, (6 S.) (2012)

Leers, M., Winzen, M., Liermann, E., Faidel, H., Westphalen, T., Miesner, J., Luttmann, J., Hoffmann, D.:
Pick and align - high precision active alignment of optical components
IEEE Electronic Components & Technology Conference, San Diego,
pp. 208-212 (2012)

Funck, M. C., Dolkemeyer, J., Morasch, V., Loosen, P.:
Design of a miniaturized solid state laser for automated assembly
Proc. SPIE 7721, 77210X, (10 S.) (2010)

Funck, M. C., Loosen, P.:
The effect of selective assembly on tolerance desensitization
Proc. SPIE 7652, 76521M, (9 S.) (2010)

Leers, M., Westphalen, T., Liermann, E.:
Both sides cooled packages for high-power diode laser bars
60th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), Las Vegas, IEEE, pp. 708-712, (2010)

Leers, M., Liermann, E., Imgrund, P., Kramer, L., Volkert, J.:
Expansion matched heat sinks made by mu-metal injection molding
Proc. SPIE 7583, 75830H, (11 S.) (2010)

Miesner, J., Timmermann, A., Meinschien, J., Neumann, B., Wright, S., Tekin, T., Schröder, H., Westphalen, T., Frischkorn, F.:
Automated assembly of Fast Axis Collimation (FAC) lenses for diode laser bar modules
Proc. SPIE
7198, 71980G, (10 S.) (2009)

Leers, M., Westphalen, T., Pathak, R., Scholz, C.:
Investigation of n-side cooling in regards to bar geometry and packaging style of diode laser
Proc. SPIE 7198, 71980H, (9 S.) (2009)

Schmidt, H., Rota, A. C., Imgrund, P., Leers, M.:
Micro metal injection moulding for thermal management applications using ultrafine powders
Powder Injection Moulding Int. 3, Nr. 2, 55-59, (2009)

Westphalen, T., Leers, M., Werner, M., Traub, M., Hoffmann, H.-D., Ostendorf, R.:
Packaging influence on laser bars of different dimensions
Proc. SPIE 7198, 71980K, (8 S.) (2009)

Brecher, C., Pyschny, N., Loosen, P., Funck, M., Morasch, V., Schmitt, R., Pavim, A.:
Self-optimising flexible assembly systems
Self-x in Engineering. Benjamin Klöpper, Wilhelm Dangelmaier (Eds.)
Münster: MV-Wissenschaft, pp. 23-38, (2009)

Unsere Leistungsangebote decken ein weites Themenspektrum ab. Verwandte Themen zum Packaging und weitere Schwerpunkte aus Forschung und Entwicklung finden Sie unter den folgenden Links.