Submicron-Platzierung dank 3D-Druck
Neue Dimension der Photointegration
SAL setzt auf den Einsatz der Zwei-Photonen-Lithographie, die den 3D-Druck von mikroopti¬schen Komponenten mit hoher geometrischer Präzision und Oberflächenqualität mit Submikrometer-Auflösung ermöglicht.
Dazu hat SAL (Silicon Austria Labs) das 3D-Drucksystem »Quantum X align« von Nano¬scribe erworben, das auf der Zwei-Photonen-Polymerisation basiert, um optische Komponenten mit Submikron-Auflösung in Advanced Packages platzieren zu können. Dieses Gerät eröffnet SAL neue Dimensionen der Integration auf Chip- und Wafer-Ebene. Denn die Zwei-Photonen-Polymerisation ist im Gegensatz zu herkömmlichen Lithographie-Techniken nicht auf 2D- bis 2.5D-Strukturen auf ebenen Oberflächen beschränkt. Damit kann SAL die photonische Integration und die Montage miniaturisierter optischer Komponenten vorantreiben und das neue Verfahren mit anderen Packaging-Technologien kombinieren.
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Damit kommt SAL der steigenden Nachfrage nach der Integration von optoelektronischen und mikrooptischen Komponenten in einem System-in-Package entgegen, die in zahlreichen Branchen benötigt werden, von der Computertechnik über die Sensorik, die Biomedizin bis hin zu mikroelektromechanischen Systemen und der Kommunikation. Überall müssen miniaturisierte mikrooptische Komponenten mit hoher Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität platziert werden.
So funktioniert die Zwei-Photonen-Lithografie
Die Zwei-Photonen-Lithographie ist ein additives Fertigungsverfahren, das auf dem Prinzip der Photopolymerisation beruht, meist im nahen Infrarot (NIR-Spektrum) und mit ultrakurzen Laserpulsen, wobei zwei Photonen von dem flüssigen lichtempfindlichen Material (Photoresin) absorbiert werden, das Flüssigpolymer, Photoinitiator und Monomer enthält. Die meisten handelsüblichen Photoresines haben eine vernachlässigbare Absorption im NIR-Bereich, so dass der Brennpunkt tief in den Resist eindringen kann, was aufgrund verschiedener nichtlinearer Effekte nur im Brennpunktvolumen (Voxel) zur Photopolymerisation führt. Durch Justierung der Voxel-Parameter kann eine hohe geometrische Präzision und Oberflächenqualität von 3D-Strukturen erreicht werden.
In den letzten Jahren hat SAL sich in den Bereichen der photonischen Assemblierung und Integration stark weiterentwi-ckelt, weil es gelungen ist, verschiedene miniaturisierte optische Komponenten zu entwickeln und herzustellen, darunter Mikrolinsen, strahlteilende Komponenten, Wellenleiter und mehr. Dieses Fertigungsverfahren geht über die traditionellen Waferbasierten Methoden hinaus. Denn jetzt können optische Komponenten in den Gehäusen gedruckt werden, indem das Licht nach Bedarf angepasst wird.
Dazu müssen Komponenten relativ zueinander und zu anderen Strukturen sehr präzise ausgerichtet werden können. Das System nutzt das »A2PL«-Verfahren (Aligned 2-Photon Lithography) um auf optischen Faserspitzen, auf photonisch integrierten Schaltkreisen und auf den Kanten von photonischen Chips zu drucken.
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