Aufbau- und Verbindungstechnik

Die Gruppe montiert Halbleiter-Chips auf Wärmesenken und in Gehäuse. So können die Chips unter Betriebsbedingungen charakterisiert und Lebensdauertests durchgeführt werden. Dies lässt unmittelbare Rückschlüsse für das Chipdesign zu und die Technologie kann den daraus resultierenden Erfordernissen angepasst werden.

Die Aufbautechnik bildet eine wichtige Brücke zu den Kunden und Kooperationspartnern des Ferdinand-Braun-Instituts. Für diese ist es wichtig, nicht nur Chips sondern auch montierte Bauelemente zu erhalten, um sie in ihren Anwendungen einfacher untersuchen und testen zu können. Das vorhandene Equipment nutzen Laser- und Mikrowellentechnik gemeinsam für ihre spezifischen Bauelemente.

Die Herausforderung bei der Montage von Höchstleistungs-Laserchips ist, eine Montagetechnik mit besonders kleinen Wärmeableitwiderständen und minimalen mechanischen Spannungen durch optimale Anpassung an die thermische Ausdehnung der Chips zu finden. Bei der Montage ist insbesondere der Positionierung der Lichtaustrittsfläche Rechnung zu tragen. Es darf keine Abschattung des Ausgangsstrahls erfolgen. Andererseits ist eine gute Wärmeabführung gerade in diesem Bereich wichtig, um trotz der hohen Facettenbelastung (Energiedichten bis 20 MW/cm²) Defektbildung zu vermeiden.

Diodenlaser werden als Einzelemitter oder im Verbund mehrerer Emitter als Laserbarren aufgelötet und kontaktiert. Es werden Zwischenträger aus ausdehnungsangepassten Kompositmaterialien wie Cu/W und Cu/Diamant aber auch Zwischenträger aus AlN, Si und Diamant verwendet. Gegebenenfalls werden sie zusammen mit Treiberschaltkreisen oder Strahlformungsoptiken montiert.

• Diebonden von Einzellasern und Laserbarren
• Flussmittelfreies Löten in Wasserstoff
• TS-Golddraht- und Bändchenbonden
• Montage von optischen Komponenten und Diodenlasern mit aktiver Justage (aktiver Betrieb des Diodenlasers beim Justieren)
• Strahlkollimierung (Weitergehende Strahlformung, Diodenlaser mit externen Resonatoren und die Erzeugung kürzerer Wellenlängen mittels nichtlinearer Effekte werden in den Geschäftsbereichen Hybride Diodenlasersysteme bzw. Sensorik bearbeitet, welche die hier beschriebene Aufbautechnik zur Montage der Laserchips auf die entsprechenden mikrooptischen Bänke benutzen.)
• Entwicklung von strukturierten und AuSn-Lot-beschichteten Substraten für Zwischenträger und mikrooptische Bänke
• Laserdioden, gemeinsam aufgebaut mit HBT-Treiberschaltung zur Erzeugung von optischen ps-Impulsen – Kombination der Mikrowellen- und Laseraufbautechnik

• Diebonder mit pick-and-place-Funktion (Weld Equip, Cammax Precima): Reflowlöten von Laserchips auf Zwischenträger oder Wärmesenken bzw. in Gehäuse
• Flip-Chip-Bonder (Finetech) mit integrierter Lötkammer: Präzisionspositionierung, Lötarbeiten unter Vakuum, Stickstoff, Wasserstoff
  Reflow-Lötofen mit Wasserstoff-tauglicher Kammer (UniTemp GmbH): Löten von Laserbenches für Weltraumanwendungen und QCW-Laserstacks
• Flip-Chip-Bonder FC 150 Süss MicroTech: hybride Diodenlasersysteme, Mikrowellentechnik
• Automatischer Barrenbonder BL2000 (ficonTEC Service GmbH): Montage von Laserbarren und Einzelemittern vorzugsweise mit größeren Resonatorlängen.
• Wedge-Wedge manuelle Drahtbonder 30°, 90° (Marpet Enterprices Inc., Hybond): elektrische Kontaktierung der Laserchips
• Halbautomatischer Drahtbonder Delvotek: Diodenlaser > 5 W, Mikrowellenschaltungen
• Automatischer Drahtbonder Delvotek: Laserbarren, Mikrowellenschaltungen
• IR-Temperofen für Schutzgas und Vakuum (UniTemp GmbH): Löt-, Temper-, Ausgasprozesse, Hochtemperatur- und Kurzzeitprozesse (RTA)
• Temperöfen für Normalatmosphäre und Vakuum: Temper- und Ausgasprozesse
• UV-Laseranlage (Innolas): Präparation von Zwischenträgern, Lot-Preforms, Lasergravur
• Handschweißlaser StarWeld SELECT (Baasel LASERTECH): Mechanische und elektrische Verbindungen
• Optische Mikroskopie