Hochleistungs-Laserdioden von Quantel im Mars Rover Curiosity

An Bord des Mars-Rovers “Curiosity” erfüllen Hochleistungs-Laserdioden von Quantel Laser wichtige wissenschaftliche Aufgaben zur Erforschung des roten Planeten. Montiert wurden die Module auf Präzisionsbondern von Finetech.

Nicht erst seit der Mondlandung hat sich die Weltraumforschung rasant entwickelt. Für die NASA untersucht im Rahmen der MSL-Mission der „Curiosity” Rover Geologie und Klima des Mars. Ausgestattet ist der Rover mit einer Armada wissenschaftlicher Instrumente, die u.a. Leistungslaser für verschiedenste Aufgaben beinhalten. Vom “Chemistry and Camera complex (ChemCam)” bis hin zu durchstimmbaren Laser-Spektrometern – QCW Laserdioden kommen in vielen Tests und Untersuchungen zum Einsatz.

Diese Laserdioden-Arrays, eigens entwickelt für Anwendungen im Weltall, werden vom französischen Unternehmen Quantel gefertigt, einem der weltweit größten Produzenten für Leistungsfestkörperlaser und langjähriger Partner von Finetech.

Höhere Ausbeute, mehr Leistung

Zu Beginn der Kooperation arbeitete Finetech mit Nyvonix Europe zusammen, einem kleinen Hersteller für Laserdioden und Laserbarren für den Industriegebrauch. Bald darauf, im Jahr 2006, wurde das Unternehmen von der Quantel Group übernommen und bildete fortan dessen Quantel Laser Sparte. Heute ist Quantel Laser ein Unternehmensbereich innerhalb der Lumibird Group.

Nyvonix hatte sich vor dem Hintergrund an Finetech gewandt, ihr Produktionsvolumen für  Laserbarren mit extrem hohen Qualitätsanspruch und gleichzeitig höchster Platziergenauigkeit steigern zu wollen. Zwar hatten sie bereits zuvor Laserdiodenmodule in Kleinserie gefertigt, aber eine Umstellung auf Stückzahlenproduktion implizierte deutlich strengere Anforderungen. Teil des angedachten Transfers war, den bestehenden Produktionsprozess um eine neue Maschine zu erweitern, die eine höhere Ausbeute ermöglichen würde. An dieser Stelle kam Finetech mit seiner langjährigen Erfahrung im Präzisionsmaschinenbau für Advanced Packaging ins Spiel.

Das "SMILE" ist nicht zum Lachen

Nyvonix, später Quantel, war auf der Suche nach einem neuen manuellen Die-Bonder für die Produktion, der höchste Platziergenauigkeit garantieren würde. Die Aufgabe bestand in der Montage von Laserbarren auf ein Heatsink, mit exakter Ausrichtung der Seitenkanten und des benötigten Überhangs, um den gefürchteten „SMILE“ Effekt zu verhindern.

  • Genaue Platzierung der Laserbarren mit einer Fläche bis 2 x 10 mm2 und einer Höhe von 0,15 mm auf einem Heatsink mit einer Stärke von 0,3 mm bis 2 mm.
  • Ausrichtung beider Kanten des Laserbarrens zu den Kanten des Heatsinks mit definiertem Überhang, geforderte Platziergenauigkeit besser als 2 Mikrometer.
  • Eutektischer Gold/Zinn Lötprozess in kontrollierter Atmosphäre mit einer definierten und gleichmäßigen Lotschichtstärke.

Herausforderungen als Grundlage für Weiterentwicklung

Es ist einer der Grundsätze bei Finetech, neuen Herausforderungen offen, neugierig und mit einem lösungsorientierten Ansatz zu begegnen. Im Fall der Quantel-Applikation wurde z.B. eigens ein neuartiges Tool entsprechend der Kundenanforderungen entwickelt, das eine Vorschau der Vor-Positionierung des Heatsinks auf der Heizplatte ermöglichte. Zusammen mit anderen Maschinen-Features ergab dies die gewünschte Lösung:

  • Höchste Platziergenauigkeit dank FINEPLACER® Prinzip
  • Hochauflösendes optisches System
  • Zwei-Punkt-Ausrichtung
  • Bedienerunabhängiger Bondprozess mit automatischer Bondkraftregelung
  • Kundenspezifische Heizplatte mit schnellen Heiz- und Kühlrampen
  • Eigens entwickelte Lösung für Facetten- und Lotschichtinspektion nach dem Bonden
  • Lösung, um Höhentoleranzen unterschiedlicher Sub-Mounts zu kompensieren

Quantel besuchte Finetech einige Male und wurde die gesamte Zeit über vollständig in die Sample-Tests und gezielte Hardware-Entwicklung für die Anwendung einbezogen.

Gemeinsam haben wir es geschafft, den Leistungsabgabe der Laserbarren zu optimieren, indem wir einen Weg entwickelten, sie mit exakt definierten Überhängen reproduzierbar zu platzieren und zu bonden. Gleichzeitig konnten wir Produktionsvolumen und Ausbeute steigern. Eine gleichmäßigere Wärmeverteilung sorgte für mehr Stabilität.

In der Folge erwarb Quantel einen flexibel einsetzbaren Die-Bonder für den Sub-Mikron-Bereich, der inzwischen ein integraler Bestandteil ihres Produktionsprozesses ist. Exzellente Ergebnisse über fünf Jahre hinweg ermutigten Quantel zudem, ihre Produktionslinie noch um ein weiteres System von Finetech zu erweitern.

Ihr Sales Kontakt James Bishop

Finetech USA/East Coast
+1 603 627 8989
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