WaferLevelOptics

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R P ro d u k tionste c hno l o g ie I P T
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Wafer Level Optics –
Technologien für eine intelligente und skalierbare
Glasoptikproduktion
Fraunhofer-Institut für
Motivation
Produktionstechnologie IPT
überzeugenden Lösungsansatz lieferte die
Halbleiterindustrie: So wie tausende kleiner
Die starke Nachfrage nach Produkten mit
Computerchips aus einem Siliziumwafer
Steinbachstraße 17
immer kleineren optischen Systemen hat
gefertigt werden, lassen sich auch Mikro-
52074 Aachen
in der Optikfertigung in den vergangenen
optiken aus Glaswafern herstellen. So
Germany
Jahren zu einem Umdenken geführt:
lassen sich in der Fertigung sowohl die
Direkte Fertigungstechnologien wie das
Kosten als auch der Handhabungsaufwand
Schleifen und Polieren können nicht länger
deutlich senken.
Ansprechpartner/Contact
mit den Anforderungen Schritt halten. Das
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing.
Präzisionsblankpressen bietet sich stattdes-
Martin Hünten
sen als replikative Fertigungstechnologie
Telefon/Phone +49 241 8904-497
an. Hier wird ein vorgeformter und polierter
Fax +49 241 8904-6497
Glasrohling erwärmt und unter Einsatz
Ziel des Projekts »WaferLevelOptics« ist es,
[email protected]
keramischer Formwerkzeuge in die ge-
die Technologie des Präzisionsblankpressens
wünschte Form gepresst. Auf diese Weise
für die waferbasierte Optikfertigung zu
lassen sich unterschiedlichste, hochpräzise
qualifizieren. Dazu wird eine große Anzahl
optische Elemente aus Glas herstellen.
an Mikrooptiken auf einen Glaswafer ab-
www.ipt.fraunhofer.de
Unsere Lösung
geformt, zu optischen Systemen gestapelt,
Die Mikrooptiken aus Glas schließlich in
verbunden und anschließend auseinander
hochpräzise optische Systeme zu integrie-
geschnitten.
ren, verlangt nach neuen Lösungen: Eine
Stack of
diced lenses
Molded
glass wafers
Packed optical systems
In der Herstellung von Kunststoffoptiken ist
Aus diesem Grund hat sich ein europäi-
factured on wafers up to 150 mm long.
die waferbasierte Fertigung bereits heute
sches Konsortium von zehn internationalen
The technology needed to replicate glass
ein etabliertes Verfahren, mit dem sich
Partnern aus sechs europäischen Ländern
optics is far more complex than that used
tausende kleiner Mikrooptiken auf bis zu
zusammengefunden: Innerhalb von
for polymer optics, so there is currently no
150 mm großen Wafern fertigen lassen.
drei Jahren soll durch die intensive
process for the wafer-based production of
Die Technologien für die Replikation von
Zusammenarbeit der Partner im Projekt
glass micro optics.
Glasoptiken sind jedoch deutlich komple-
»WaferLevelOptics« eine vollständige
xer, daher existiert bis heute noch keine
Prozesskette zur erfolgreichen Fertigung
A European consortium was therefore
Prozesskette für waferbasierte Fertigung
von Glasmikrooptiken auf Waferbasis
established to implement the idea of wafer-
von Mikrooptiken aus Glas.
entstehen.
based glass molding. Ten partners from six
different European countries are working
Technologies for intelligent and scalable glass
optics manufacturing
Motivation
dustry is a leading example of how this can
be done: the manufacture of thousands of
Increasing demand for miniaturized
computer chips from a single silicon wafer
optical systems in ever-larger quantities
has considerably lowered manufacturing
are two issues that have led to a change
costs and reduced the handling complexity.
in glass optics manufacturing within the
last decade. While direct manufacturing
techniques such as grinding and polishing
Our Solution
no longer meet the requirements for microoptical components, the replicative process
The aim of the WaferLevelOptics project is
of precision glass molding has been devised
to develop precision glass molding tech-
to keep up with technical developments in
niques for the replication of micro-optics
optics design. Here, a glass blank is heated
from glass wafers. The idea is to mold a
and formed into a lens by ceramic molds.
large number of micro-optics from one
This technique can be used to produce a
glass wafer, stack and link these into optical
large variety of ultra precise glass optical
systems before cut them apart.
elements.
Wafer-based manufacturing is already an
The integration of micro optical lenses
established process for polymer optics –
into highly precise optical systems requires
thousands of micro optics can be manu-
innovative solutions. The semiconductor in-
together to accomplish all the necessary
developments to facilitate the efficient
wafer-based manufacture of micro glass
optics within three years.