Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »WaferLevelOptics«
Ziel des Projekts »WaferLevelOptics« war die Entwicklung von Fertigungstechnologien für mikrooptische Komponenten auf Waferbasis. Dabei soltel das Präzisionsblankpressen als replikatives Verfahren zur Fertigung hoch genauer Glasoptiken eingesetzt werden. Im Projekt sollten jedoch nicht nur der Replikationsprozess und die damit verbundenen Prozessschritte entwickelt werden, sondern auch die anschließende Montage und Ausrichtung der Glaswafer sowie die Integration der optischen Systeme auf einen Chip.
Der Trend zur Miniaturisierung und damit verbundene steigende Nachfrage nach mikrooptischen Komponenten aus Glas haben die Glasoptikfertigung in den vergangenen Jahren stark verändert: Durch Schleifen und Polieren, also direkte Fertigungsverfahren lassen sich die Glasoptiken nicht in den geforderten Stückzahlen herstellen. Aus diesem Grund etabliert sich nun das Präzisionsblankpressen als neuer, alternative Fertigungstechnologie. Dabei wird ein vorgeformter und polierter Glasrohling aufgeheizt und anhand von zwei zumeist keramischen Formhälften umgeformt. So lässt sich eine Vielzahl hochpräziser optischer Komponenten aus Glas effizient fertigen.
Um den Aufwand der immer kleineren Optiken bei der Handhabung und Montage möglichst gering zu halten, setzen die Hersteller immer öfter auf Entwicklungen der Halbleiterindustrie. Hier werden bereits seit Jahren tausende von Computerchips aus Siliziumwafern gefertigt. Dadurch, dass eine Vielzahl an Chips auf einem einzelnen Wafer Platz findet, können die Chips nicht nur kostengünstig gefertigt, sondern auch einfach verarbeitet und montiert werden. Für Kunststoffoptiken hat sich die waferbasierte Fertigung bereits als geeignet erwiesen. So ließenen sich bereits zum Zeitpunkt des Projekts hunderte kleiner Kunststoffoptiken auf bis zu 300 mm großen Wafern fertigen. Da die Replikation von Glasoptiken jedoch höhere technologische Herausforderungen birgt als die Fertigung von Kunststoffoptiken, existiert bislang kein adäquater Prozess für mikrooptische Komponenten aus Glas.
Diese technologische Lücke zu schließen hat sich ein Konsortium von zehn Partnern aus sechs europäischen Ländern vorgenommen: Ziel ist es, im Projekt »WaferLevelOptics« sämtliche technologischen Herausforderungen für die waferbasierte Glasoptikfertigung zu bewältigen und die neue Fertigungstechnologie zur Marktreife zu führen.