Laser Bar Bonden

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Im Gegensatz zu Single-Lasern bestehen Laser-Barren aus mehreren Single Lasern, die in einem Siliziumbarren (Bar) zusammengefasst sind. Dadurch, dass ihr Licht gebündelt wird, kann die Output-Leistung deutlich gesteigert werden, wie es für zahlreiche Anwendungen erforderlich ist.

Laser-Barren sind Hochleistungsprodukte, die dort eingesetzt werden, wo kleine und effiziente Licht emittierende Einheiten benötigt werden. Hauptsächlich dienen sie als Pumpquelle für optische Resonatoren von Hochleistungslasern. Ein weiteres Anwendungsfeld sind z.B. zahlreiche Geräte in der Medizintechnik.

Was sind die Herausforderungen?

Handling:

  • Empfindliche Kanten und Facetten mit optisch aktiven Flächen
  • Optik: höchste Vergrößerung entlang des kompletten Laser Bars/Submount

Prozess:

  • Parallelität für optimales Wärmemanagement zu gewährleisten
  • Höchste Platziergenauigkeit für einen definierten Überstand
  • Oxidierende Lotmaterialien (Indium)-Prozessgasatmosphäre nötig
  • Stapelmontage (Laser auf Submount) erfordert Lotmaterialien mit jeweils geeigneten Profilen

Ergebnis:

  • Kühlungsprobleme durch Lunkereinschlüsse 
  • Verringerte Strahlqualität durch Deformierung (SMILE)
  • Verkürzte Lebensdauer durch mechanische Spannung
  • Laser-Bar-Bonden auf einem Heatsink
  • Querschnitt eines gebondeten Laserbarrens

Fehlerfälle

  • Verformung (SMILE)
    ein höherer SMILE-Wert reduziert die Strahlqualität in optischen Systemen
  • Temperaturverteilung (HOTSPOT)
    Defekte oder inhomogene Lotschichten führen zu lokal begrenzten Temperaturschwankungen, die zum Ausfall einzelner Emitter führen kann
  • Verspannung (STRESS)
    mechanische Druck- oder Zugverspannung führen zu verkürzter Lebensdauer
  • Deforming (SMILE)
    Verformung (SMILE) - ein höherer SMILE-Wert reduziert die Strahlqualität in optischen Systemen
  • Thermo-mechanical Warpage (Stress)
    Verspannung (STRESS) - mechanischer Druck- oder Zugverspannung führen zu verkürzter Lebensdauer
  • Inhomogenous Cooling (Hot Spots)
    Temperaturverteilung (HOTSPOT) - Defekte oder inhomogene Lotschichten führen zu lokal begrenzten Temperaturschwankungen, die zum Ausfall einzelner Emitter führen kann

Die Finetech Lösung

Prozess-Schritte: Montage von Laserbarren

  1. Pick-up - Laserbarren von Präsentation aufnehmen
  2. Alignment - Laserbarren zum Submount ausrichten
  3. Bonding - Laserbarren auf Submount platzieren und löten (z.B. AuSn)
  4. Pick-up - Subassembly
  5. Alignment - Subassembly zum Heatsink (z.B. CS-Mount) ausrichten
  6. Bonding - Subassembly auf Heatsink platzieren und löten (z.B. Indium)
  7. N-Kontaktblech auf Oberseite von Laserbarren montieren (z.B. InSn)

Tools & Module

  • Tool für Laser Bars
  • Automatisches Bondkraftmodul für genaue Kraftkontrolle und sicheres Handling
  • Ausgleichstool (aktiv/passiv) garantiert Parallelität und verhindert SMILE-Effekt
  • FINEPLACER® Optik mit festem Strahlteiler sichert sehr hohe Genauigkeit
  • Beweglicher Optikschlitten ermöglicht das Abfahren der Kanten von Laser und Submount
  • Ausrichtung erfolgt mit höchstmöglicher optischer Auflösung
  • Prozessgasintegration reduziert/verhindert Oxidation und verbessert entscheidend die Verbindungsqualität
  • IPM ermöglicht umfangreiche Prozesskontrolle und reproduzierbare Prozesse
  • Vollautomatischer Prozess inklusive Bauteil- und Substrathandling*

 

* nur automatische FINEPLACER® Systeme

Prozessgas einbinden

  • Prozessgas-Modul
  • Unterstützung von Gold/Zinn und Indium Verbindungen in definierter Atmosphäre
  • Ameisensäure als Prozessgas dient der Abschirmung und Reduktion von Oxidschichten
  • Autarke Generierung des Reduziergases
  • Sicherer Umgang mit flüssiger Ameisensäure
  • Standardgemäße und kundenspezifische Prozessgaseinbindung mit gesteuertem Gaszufluss und -absaugung
  • Automatische Steuerung der Aktivierungszeit und Säurekonzentration für reproduzierbare Ergebnisse

Integriertes Prozessmanagement (IPM)

Das Integrierte Prozessmanagement (IPM) ist das Herzstück eines FINEPLACER® Bondsystems - dort, wo alles ineinandergreift. IPM ist dabei mehr als bloßes Wärmemanagement. Es überwacht und synchronisiert alle Prozessmodule und daran gekoppelte Parameter:

  • Gesteuerte und präzise ausbalancierte Interaktion von Ober- und Unter(vor)heizsystemen und Kühlung
  • Steuerung von Temperatur, Zeit, Kraft, Leistung, Energie, Fluss
  • Kontrollierte Einbindung von Prozessgasen

IPM ist hochkomplex, gleichzeitig ganz einfach zu bedienen. Über die grafische Benutzeroberfläche der Betriebssoftware hat der Anwender die perfekte Kontrolle über alle benötigten Einstellungen. Per Drag 'n Drop können ganz einfach Temperaturrampen gezogen oder Prozessmodule (de-)aktiviert werden. Alle Einstellungen werden im selben Profil hinterlegt, was eine besonders intuitive Arbeit gewährleistet.
 
Die Betriebssoftware bietet eine mitwachsende Profilbibliothek für jede Art von Prozessen. Darüber hinaus ermöglicht sie umfangreiche Data-Logging-Funktionen zur statistischen Prozesskontrolle.

In Verbindung mit der Fähigkeit zum systemübergreifenden Prozesstransfer ist das Prozessentwicklung, wie sie einfacher nicht sein kann.

  • Integriertes Prozessmanagement (IPM)
  • Software für Bonding
  • Prinzip der Prozessgas-Einbindung

Empfohlene Bondsysteme

FINEPLACER® Bondsysteme unterscheiden sich hauptsächlich in ihrem 

  • Automatisierungsgrad
  • der optische Auflösung und der
  • Platziergenauigkeit

Informieren Sie sich hier über unsere Produktpalette oder wenden Sie sich direkt an Ihren Finetech Ansprechpartner, um gemeinsam das für Sie optimale Equipment zu finden.

  • FINEPLACER® femto
    Automatischer Sub-Micron Die Bonder
  • FINEPLACER® lambda
    Flexibler Sub-Micron Die Bonder
  • FINEPLACER® pico ama
    Automatischer Flip Chip Bonder
  • FINEPLACER® matrix ma
    Halbautomatischer Die Bonder
  • FINEPLACER® pico ma
    Vielseitiges Die Bonding System