Laser Bar Bonden

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Finetechs Bonder für F&E und Produktionsumgebungen sind ideal für die hochgenaue Montage von Laserbarren geeignet. Dazu zählen sowohl das Platzieren und Bonden auf den Submount als auch die Montage der Baugruppe auf einen Heatsink.

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:

  • Vollautomatische Prozesse
  • Empfindliche Bauteile mit brüchigen Materialien und optisch aktiven Flächen
  • Sensible Kanten und Facetten
  • Optik: höchste Vergrößerung entlang des kompletten Laser Bars/Submount

Prozess:

  • Parallelität für optimales Wärmemanagement
  • Höchste Platziergenauigkeit für einen definierten Überstand
  • Automatische 2-Punkt-Ausrichtung langer Bauteile für perfekte Winkelgenauigkeit
  • Kurze Temperaturzyklen mit ultraschneller Heizung
  • Oxidierende Lotmaterialien (Indium)-Prozessgasatmosphäre nötig
  • Stapelmontage (Laser auf Submount) erfordert Lotmaterialien mit jeweils geeigneten Profilen

  • 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. Load – Submount auf Substratheizmodul legen
  2. Pick-up - Laserbarren von Präsentation aufnehmen
  3. Alignment - Laserbarren zum Submount ausrichten
  4. Bonding - Laserbarren auf Submount platzieren und löten (z.B. AuSn)
  5. Pick-up - Subassembly
  6. Load – Heatsink auf Diodenhalter platzieren (z.B. CS-Mount)
  7. Alignment - Baugruppe zum Heatsink ausrichten
  8. Bonding - Subassembly auf Heatsink platzieren und löten (z.B. Indium)
  9. 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
  • Einzigartiges Vision-System in Kombination mit abschwenkenden Platzierarm minimiert Ausricht- und Platzierfehler
  • Prozessgasintegration reduziert/verhindert Oxidation und verbessert entscheidend die Verbindungsqualität
  • IPM ermöglicht umfangreiche Prozesskontrolle und reproduzierbare Prozesse

 * 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
  • Prozessintegrierte Licht- und Kamerasteuerung
  • 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 intelligente, mitwachsende Prozessverwaltung. 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

FINEPLACER® Bondsysteme für die Produktion

  • FINEPLACER® femto
    Automatischer Sub Micron Bonder für Produktentwicklung und Produktion

FINEPLACER® Systeme für Produktionsumgebungen stehen für besonders stabile Montage-Prozesse mit dem Fokus auf maximaler Ausbeute. Sie bieten vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten für ein breites Technologie- und Anwendungsspektrum.

Unser Team unterstützt Sie gern bei der Auwahl der besten Lösung für Ihre Produktionsanforderungen.

FINEPLACER® Bonder für Forschung & Entwicklung

Aufgrund ihrer modularen Architektur lassen sich FINEPLACER® Systeme für Laborumgebungen auf nahezu jede Anwendung anpassen.

Im Kern ergeben sich Abgrenzungsmerkmale zwischen den Maschinen z.B. aus:

  • Grad der Automatisierung
  • Optische Auflösung
  • Platziergenauigkeit
  • Arbeitsfläche

Unser Team unterstützt Sie gern bei der Auwahl der besten Lösung für Ihre Applikationsherausforderung.

  • FINEPLACER® matrix ma
    Halbautomatischer Die Bonder
  • FINEPLACER® lambda
    Flexibler Sub-Micron Die Bonder
  • FINEPLACER® sigma
    Halbautomatischer Sub-Micron Bonder
  • FINEPLACER® pico ma
    Vielseitiges Die Bonding System