Prozess zur exakten passiven Zuordnung von optischem Wellenleiterkern und optischem Submount

Einleitung / Abstract

Lichtwellenleiter sind Strukturen zur geleiteten Übertragung von Licht. Das Licht wird dabei in Mehrschichtsystemen aus Quarzglas oder Kunststoff geführt. Im Zentrum liegt der lichtführende Kern, der von einem Mantel aus einem anderen Material mit einem niedrigeren Brechungsindex umgeben ist. Vor allem in der Nachrichtentechnik werden Lichtwellenleiter als Übertragungsmedium für EMV-resistente Kommunikationssysteme verwendet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer optischen Leiterplattenanordnung mit Lichtwellenleitern weiter zu verbessern, um die Herstellung einfacher, schneller und kostengünstiger zu gestalten.

Hintergrund

Aktuell ist es technisch nicht möglich, ökonomisch einen flexographischen Singlemodewellenleiter in eine Leiterplatte zu integrieren. Die Hauptprobleme dafür sind:
1. Flexographische Wellenleiter müssen aus deutlich mehr als zehn Schichten aufgebaut werden. Die Kosten steigen linear mit jeder Lage.
2. Flexographisch gedruckte Wellenleiter weisen eine minimale Basiskantenlänge von deutlich über 100 µm auf. Daher sind sie nicht singlemodig. Für Singlemodewellenleiter muss diese Kantenlänge auf unter 10 µm sinken.
3. Im Stand der Technik wurde das Substrat als Mantelmaterial verwendet. Kommerziell gängige Leiterplattenmaterialien eignen sich allerdings aufgrund ihrer optischen Eigenschaften nicht als Trägermaterial von optischen Leitern.
4. Die optischen Sender und Empfänger müssen sowohl räumlich als auch in ihrer Orientierung exakt zum Wellenleiter ausgerichtet werden, weswegen konventionell aktive Justage durchgeführt wird. Aktive Justage bedeutet, dass die Sender- und Empfängereinheit während der Positionierung betrieben werden und durch Iteration die ideale Kontaktierung bei höchster Signalstärke vorgenommen wird. Da es sich um einen komplexen Prozess mit vielen Einflussgrößen handelt, ist eine sehr aufwendige Mess- und Justagetechnik notwendig. Daher ist diese Form der Montage kostenintensiv und langsam.

Lösung

Erfindungsgemäß wird ein Prozess zur exakten passiven Zuordnung von optischem Wellenleiterkern und optischem Submount vorgeschlagen. Erreicht wird dies durch Ausnutzung von Oberflächenspannungen und Benetzungssteuerung mittels entnetzender gedruckter Flächen. Diese Strukturen weisen zwei unterschiedliche Bereiche auf: 1. Es werden entnetzende Begrenzungslinien für den gedruckten Wellenleiterkern gedruckt. Dies führt zu einer Durchmesserreduktion und ermöglicht unter anderem die Fertigung von gedruckten Singlemodewellenleitern mit einem Aspektverhältnis von über 10 %. 2. Strukturen für eine passive Selbstausrichtung des auf dem Klebstoff schwimmenden Submounts in sechs Freiheitsgraden. Die Kontaktfläche des optischen Submounts wird genau von der entnetzenden Fläche umschlossen.

Vorteile

Anwendungsbereiche

Nachrichtentechnik, Materialbearbeitung, Medizintechnik, Geräte- und Gebäudebeleuchtung