Fraunhofer-Gesellschaft

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Stressarmes Kleben in der Elektro-Optik. Teil 1

 
: Gesang, T.; Friedsam, G.

Adhäsion. Kleben und Dichten 50 (2006), Nr.9, S.46-52
ISSN: 0001-8198
ISSN: 0943-1454
ISSN: 1619-1919
ISSN: 2192-8681
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IFAM ()
Verkleben; Diode; SMD=oberflächenmontiertes-Bauelement; Glasfaser; Mikromontage; Automatisierung; Strahlungshärten; Ultraviolettbestrahlung; mechanische Spannung; Minimierung; Verschiebung; VCSEL-Laser; Klebverbindung; Spannungsrelaxation; elektrooptisches Bauelement

Abstract
Internet-Verbindungen und E-Mail-Verkehr nutzen zur Datenfernübertragung vielfach Glasfasern. Die Wandlung von elektrischen Signalen der PCs in optische und umgekehrt geschieht mittels spezieller Baugruppen. Aus solch einer Baugruppe wurde das Einkleben einer VCSEL-Diode (vertical cavity surface emitting laser diode) in ein SMD-Gehäuse (surface mount device) bei aktiver Rück-Kopplung untersucht. Entscheidend ist bei dieser Anwendung die langzeitstabile Klebung bei spezifikationsgemäßer Einfügedämpfung. Die emittierte Wellenlänge betragt 850 nm. Zur Herstellung der Klebung wird die VCSEL-Diode in das SMD-Gehäuse eingeführt, Klebstoff durch die Öffnungen im SMD-Gehäuse dispenst, die von der VCSEL-Diode in die Glasfaser eingestrahlte Lichtintensität maximiert (durch Bewegen der Diode in x-, y- und z-Richtung) und der Klebstoff gehärtet. Zur teilautomatisierten Herstellung der Klebungen der VCSEL-Diode in SMDGehäuse wurde ein Montageprozess entwickelt, der eine programmierbare Mikromontage-Anlage nutzt. Nach der automatisierten Justage (Maximierung der mit die Faser eingekoppelten Lichintensität) erfolgt die UV-Härtung des Klebstoffs in der Anlage und später eine thermische Nachhärtung. Die Plateaubreite des 0 g Maximums wurde zu 10 Mikrometer bestimmt und legt die bei den nachfolgenden Fertigungsschritten und die im Einsatz langzeitstabil erforderliche Positionsstabilitat fest. Es wurde deutlich, dass die größten Positionsverschiebungen während der UV-Härtung, der thermischen Nachhärtung und bei den ersten 300 Stunden der 85 Grad C Alterung auftreten. Diese Verschiebungen können bei nicht stressoptimierten, Klebungen (stark inhomogene Klebschichtdicken) jeweils 10 bis 20 Mikrometer betragen und fast gleich gerichtet sein. In Summe ergibt sich eine Verschiebung von über 40 Mikrometer, wobei nur 10 Mikrometer zulassig sind. Bei stressoptimierten Klebungen sind diese Verschiebungen < 3,0 Mikrometer mit einer Gesamtverschiebung von 4,9 Mikrometer gegenüber der anfänglichen Justage. Somit bleiben nur die stressoptimierten Klebungen sicher im erlaubten Bereich. Mit den entwickelten Verfahren und Parametersätzen wurden stressoptimierte Demonstrator-Klebungen der VCSEL-Diode im SMD-Gehäuse aufgebaut. Dies demonstriert die industrielle Umsetzbarkeit des entwickelten Montageprozesses in einer teilautomatisierten Fertigung. Können diese Ergebnisse rechnerisch mittels der Finite Elemente Methode bestätigt werden? Der zweite Teil dieses Beitrags in der nächsten Ausgabe beantwortet diese Frage.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-60632.html