Optische Komponenten in Leiterplatten


Weltweit arbeiten Forscher seit Jahren daran, optische Leitungen in Leiterplatten zu integrieren. Die meisten Konzepte sind aufwändig, teuer und kaum für die Massenfertigung geeignet.

Dr. Ruth Houbertz-Krauß vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg fand eine praktikable Lösung. "Basis sind ORMOCERe, eine Stoffklasse, die wir hier am Institut entwickelt haben," erklätr Dr. Houbertz, „ORMOCERe können Licht hervorragend mit niedrigen Verlustwerten führen und lassen sich auch für Leiterplattenprozesse einsetzen".

Damit aus dem zähflüssigen Ausgangsmaterial optische Wellenleiter auf einer Leiterplatte entstehen, passte Dr. Houbertz die Zusammensetzung spezieller ORMOCERe an das TPA-Verfahren an, mit dem dreidimensionale Strukturen direkt in das Material geschrieben werden können.

"Auf die Leiterplatte, auf der bereits die opto-elektronischen Bauteile montiert sind, kommt eine 0,3 Millimeter dicke ORMORCER-Schicht. Um die optische Schicht zu strukturieren, wird sie mit einem Femtosekundenlaser bestrahlt", erklärt Dr. Houbertz. Indem die bestrahlte Struktur einen höheren Brechungsindex auf als das Umgebungsmaterial aufweist, fungiert sie als Kern des Wellenleiters und verbindet die beiden Bauteile miteinander.

Die restliche Schicht bleibt unbelichtet, wird aber durch thermische Nachbehandlung stabilisiert, sodass sie auch die weiteren Aufbauschritte der Leiterplattenproduktion übersteht.

Das neue Verfahren reduziert die Prozessschritte deutlich, der eigentliche Vorteil liegt aber in der vollständigen Integration der optischen Verbindung in der optischen Schicht. Auch die komplizierte Verbindungstechnik zwischen den optischen und elektrischen Teilen auf der Leiterplatte fällt weg, da sich die Wellenleiter direkt an die vormontierten Bauelemente "schreiben" lassen.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft