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Mikromontage mit 6 Freiheitsgraden


Laserdioden und Bildsensoren haben eines gemeinsam: Ohne eine initiale Optik vor der funktionalen Fläche sind sie in der Regel unbrauchbar. Die Qualität der Baugruppe und aller folgenden Funktionalitäten hängt deshalb vom ersten Montageschritt mit bis zu sechs Freiheitsgraden ab.

Bild 1. Miniaturgreifer beim Aufnehmen einer FAC-Linse aus einem Werkstückträger
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Bild 2. Eine aktive Justage verlangt mitunter komplexe und innovative Strahlführungssysteme
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Bild 3. Mikromontagezelle ›AL500‹ zum automatischen Montieren von mikrooptischen Baugruppen
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Die Miniaturisierung von optischen Baugruppen bei gleichbleibenden oder sogar verbesserten optischen Eigenschaften stellt höchste Anforderungen an deren Montage (Bild 1). Passive Montagetechniken reichen hier in der Regel nicht mehr aus. Im Gegensatz zu passiven Justageverfahren wird bei aktiven Ansätzen ein sich durch das Bewegen des justierten Bauteils änderndes Signal erfasst. Die Auswertung der Änderung wird dem Bewegungssystem als Rückführgröße wieder zugeführt (Bild 2). Diese Ansätze stellen damit jedoch weitaus aufwendigere Anforderungen an die Messtechnik und im gleichen Maße an die Bewegungssysteme. So kommen in der Regel spezielle Bewegungssysteme zum Einsatz. Auf Standardantriebe zurückzugreifen, wie sie aus üblichen Pick-and-Place-Anlagen bekannt sind, hat sich oft als nicht zielführend herausgestellt.

 

Aktives Justieren

 

Bei aktiven Montageverfahren wird das zu montierende Bauteil, etwa eine Laserdiode oder ein CCD-Chip, wie im späteren Einsatz betrieben. Die rückzuführende Stellgröße wird also direkt aus dem Signal des Montagepartners selbst generiert. FiconTEC verwendet als Mess- oder Projektionstechnik dafür modernste Ausrüstung. Objektive von Kameramodulen werden zum Beispiel über gleichzeitige MTF-Messungen an bis zu neun Regionen auf dem Bildsensor zu ihm ausgerichtet und montiert. Beim Kleben einer FAC-Linse an eine Laserdiode oder einen Laserdiodenbarren wird das Fernfeld mit komplexen und dennoch vom Anwender einstellbaren Bildverarbeitungsalgorithmen zweidimensional ausgewertet und werden Stellgrößen berechnet sowie dem Bewegungssystem zum Ausführen zugeführt. Die präzise und aufwendige Technik zum Erzeugen von Rückführgrößen liefert viele und genaue Daten für Verstellwege. Eine weitere Herausforderung ergibt sich aus der Tatsache, dass sich Licht in allen drei Raumrichtungen ausbreitet. Nicht dass dies nicht schon hohe Anforderungen an die Maschinensoftware stellt, die optischen Komponenten reagieren zudem sehr empfindlich auf alle sechs Freiheitsgrade. Entsprechend den Anforderungen der Montageaufgabe stehen die Bewegungssysteme von ficonTEC in unterschiedlichen Genauigkeitsklassen zur Verfügung. Nicht selten kommt es zum Einsatz der eigenen, aber auch Dritten zur Verfügung stehenden 6-Achsen-Bewegungssysteme mit Auflösungen von bis zu 5 nm beziehungsweise zwei Winkelsekunden. Zusammen mit einer ausgeklügelten Greifertechnik findet der Fügepartner so seine optimale Position für den besten Strahlengang.

 

Die Betriebssoftware wird bei der Automatisierung von Mikromontageaufgaben oft unterbewertet, von vielen Anwendern erfreulicherweise aber als immer bedeutender angesehen. Sie muss einerseits die erhöhten Anforderungen, die das aktive Justieren mit sich bringt, erfüllen. Doch trotz aller Komplexität, Leistungsfähigkeit und Vielseitigkeit muss sie andererseits für den Anwender auch bedienbar bleiben. Eine standardmäßige Datenbankanbindung, vielseitige Schnittstellen und eine Bauteilverfolgung gehören dabei genauso zu einem Industrieprodukt wie eine Benutzergruppenverwaltung und eine Zugangskontrolle. Seit seinem Bestehen widmet sich ficonTEC mit seinen Lösungen der Aufbau- und Verbindungstechnik von optischen und elektrooptischen Baugruppen und bringt den lasertechnischen Hintergrund seines Ingenieurstabs zum Vorteil seiner Kunden in die Problemlösungen mit ein (Bild 3), so zum Beispiel auch die Laserschutzklasse 1 und die Reinraumtauglichkeit. Bei der aktiven Montage von optoelektronischen Baugruppen ist das Abstimmen, das gleichzeitige Beherrschen sowie das Zusammenführen von Sensorik und Aktuatorik über eine leistungsstarke Maschinensoftware der Schlüssel zum Erfolg.

 

Hersteller
ficonTEC Service GmbH
28832 Achim
Tel. +49 4202 51160-0
Fax +49 4202 51160-90
www.ficontec.com