Wafer Level Optics – Glasumformung auf Wafermaßstab

Die starke Nachfrage nach Produkten mit immer kleineren optischen Systemen stellt die Optikfertigung vor die schwierige Aufgabe, dass Fertigungstechnologien wie das Schleifen und Polieren nicht länger mit den Anforderungen an Losgrößen und Stückzahlen Schritt halten. Eine Alternative zu den konventionellen Fertigungstechnologien ist das Präzisionsblankpressen auf Wafer-Level.

Bei dem Verfahren wird ein polierter Glaswafer erwärmt und unter Einsatz keramischer oder metallischer Formwerkzeuge in die gewünschte Form gepresst. Auf diese Weise lassen sich in einem einzigen Schritt große Mengen unterschiedlicher, hochpräziser Elemente herstellen.

Beim Herstellen von Kunststoffoptiken ist die waferbasierte Fertigung bereits heute ein etabliertes Verfahren, mit dem sich vielfältige Mikrooptiken auf bis zu 200 mm großen Wafern fertigen lassen. Bei der Herstellung von Glasoptiken sind die Technologien deutlich komplexer, da Glas und Werkzeugmaterial durch die höheren Temperaturen während des Fertigungsprozesses stärker chemisch interagieren und die Werkzeuge schneller verschleißen.

Das Fraunhofer IPT analysiert und optimiert die komplette Prozesskette, von der simulativen Auslegung der Werkzeuggeometrie bis zur Montage des optischen Systems, um die waferbasierte Fertigung weiterzuentwickeln.

Neben der waferbasierten Herstellung von Mikrolinsen formen wir monolithische Optiken wie Linsenarrays zur Strahlhomogenisierung auf Wafermaßstab ab. Außerdem eignet sich die Wafer-Level-Glasumformung für die dreidimensionale Verbindung von Glas und Silizium. Durch die elektrische Isolationswirkung des Glases lassen sich beispielsweise kompaktere Leistungselektroniken entwickeln.

Leistungsangebot

• Prozessoptimierung entlang der kompletten Fertigungskette
• Prädiktive Prozessauslegung über Simulation
• Auslegung und Design der Formwerkzeuge
• Herstellung großflächiger, hochpräziser Formwerkzeuge
• Durchführung systematischer Versuchsreihen und Prototyping
• Automatisierte Optikmontage