Das Fraunhofer-Institut IZM hat eine automatisierte Anlage entwickelt, die die Ausbreitungsverluste integrierter Lichtwellenleiter charakterisiert. Glas als Baugruppenträger in der Elektronikfertigung ermöglicht eine höhere Datenübertragung in Bereichen wie Automobil- und Telekommunikation sowie KI-Anwendungen durch die Übertragung optischer Signale.
Um die Anzahl der Transistoren pro Package weiterhin in einer wirtschaftlichen Weise entsprechend des Mooreschen Gesetzes zu erhöhen und damit eine weiter steigende Leistungsdichte zu erreichen, wird zunehmend versucht, nicht alle Transistoren auf einem Chip zu platzieren, sondern diese auf mehrere sogenannte Chiplets zu verteilen. Dazu müssen die Chiplets effektiv miteinander verbunden sein, was hohe Anforderungen an das Substrat stellt, auf dem sie platziert sind. Aktuell wird das Ziel verfolgt, die Verbindungen der Chiplets auf 3 μm (line/space) zu reduzieren, was auf organischen Substraten nicht mehr zuverlässig prozessiert werden kann. Verschiedene Unternehmen setzen daher auf Glas als Substratmaterial, so auch das IZM. Denn in Glas lassen sich auch optische Lichtwellenleiter integrieren. So kann eine elektro-optische Leiterplatte neben elektrischen Signalen auch optische Signale leiten und damit die Datenübertragung maßgeblich erhöhen. Das Institut hat einen Prozess entwickelt, der dämpfungsarme single- und multi-mode Wellenleiter mittels Ionenaustauschverfahren in großformatigen (> 450 mm x 300 mm) Dünngläsern erzeugt. Da in einem Glas viele hundert Wellenleiter fabriziert werden können, ist die Inspektion dieser Glaspanels sehr herausfordernd. Das liegt auch daran, dass Glaspanels im Gegensatz zu elektrischen Leitungen Kreuzungen erlauben und somit komplexe Layouts in eine einzige Lage integriert werden können. Die vom IZM im Rahmen des Forschungsprojektes ‚Integrierte Elektro-Photonische Panelsysteme' entwickelte Anlage kann automatisiert die Ausbreitungsverluste integrierter Lichtwellenleiter charakterisieren. Dies umfasst auch mittels Femtosekundenlaser geschriebene Wellenleiter oder Wellenleiter in anderen Substratmaterialen. Der Messablauf ist dabei immer gleich:
- Eine Probe wird in die Anlage eingelegt
- Das Layout wird hochgeladen, es werden die Wellenleiter ausgewählt, die gemessen werden sollen und die Messung wird gestartet
- Die Anlage erkennt automatisiert die Kanten des Substrats, eventuell vorhandene Marken, die genaue Position der Messfaser, nimmt eine Referenzmessung auf und nutzt all diese Informationen, um im Anschluss die Einfügeverluste aller ausgewählten Wellenleiter automatisiert zu messen.
Die Anlage lässt eine umfangreiche Prozesskontrolle zur Herstellung von Lichtwellenleitern zu. Auch können zur Ermittlung neuer Parameter bei der Entwicklung von Prozessen zur Lichtwellenleiterherstellung viele tausend Parametersets untersucht werden.
