Startseite » Allgemein »

Miniaturisierung als Wettbewerbsvorteil

UV härtende optische Materialien zur Herstellung von Mikrooptiken
Miniaturisierung als Wettbewerbsvorteil

Miniaturisierung ist aus dem Bereich Consumer Electronic heute nicht mehr wegzudenken. Die Funktionen in den Geräten steigen während die Kosten in der Produktion sinken. Für optische Sensoren und Minikameras werden hierfür spezielle Mikrooptiken mit Linsen aus einem innovativen, UV-härtenden optischen Material eingesetzt.

Delo Industrie Klebstoffe, Windach

Mini-3D-Kameras (z.B. Array-Kameras) für Mobiltelefone, LED-Blitzlichter und 3D-Bildschirme: Hightech-Produkte erobern immer mehr unseren Alltag und die Nachfrage nach innovativen, mobilen Endgeräten steigt kontinuierlich. Mehr Funktionen in immer kleineren und dünneren Produkten sind heutzutage für Elektronikhersteller der Schlüssel zum Erfolg und ein klarer Wettbewerbsvorteil. Bei der Produktion ist einfach, schnell und günstig die Devise. Deshalb werden Mikrooptiken bei vielen Funktionen immer wichtiger, weil sie sowohl hochleistungsfähig als auch klein und leicht sind und damit den Anforderungen der Hightech-Hersteller gerecht werden.
Wafer-Level Technologien als Basis für Mikrooptik
In den letzten zehn Jahren haben sich Wafer-Level Technologien (WLT) für die Herstellung von Mikrooptiken etabliert, weil sie die umfangreichen Anforderungen von Hightech-Geräten umfassend erfüllen. Zum einen werden so bis zu 4000 Objektive gleichzeitig und kostengünstig produziert. Zum anderen können die Optiken direkt in automatischen Bestückungsmaschinen (SMT Maschinen) eingesetzt und danach gelötet werden, was den Gesamtherstellungsprozess eines Mobiltelefons vereinfacht und beschleunigt. Zusätzlich ist diese Technologie skalierbar und unterstützt somit den Trend zu immer kleineren und vor allem dünneren Optiken.
Delo hat für diese Anwendungen eine breite Palette neuer, lichthärtender Materialien entwickelt, die herausragende optische Eigenschaften besitzen und bei der Linsenherstellung in LED- und Kamera-Anwendungen ihren Einsatz finden. Die Katiobond-Produktfamilie des Unternehmens zeichnet sich vor allem durch den geringen Schrumpf bei der Aushärtung, die optische Qualität und ihre Formstabilität bei thermischer Belastung aus.
Die Herausforderungen für Materiallieferanten liegen dabei in der Optimierung und Anpassung der Klebstoffrezepturen an die hohen optischen Eigenschaften wie eine Oberflächenrauhigkeit < λ/10, eine sehr hohe Transparenz im sichtbaren Bereich sowie an thermische Anforderungen (Lötprozess bei 260°C).
Hohe Transparenz und thermische Formstabilität
Eine wesentliche Vorraussetzung für eine funktionierende Linse aus UV-härtendem Epoxidharz oder Acrylat ist eine konstant hohe Transparenz bei thermischer- und UV-Belastung. Diese wurde durch intensive Forschung und engen Austausch mit Kunden erreicht. Thermische- und UV-Belastungstests belegen, dass die Transmission bei 400nm und einer Schichtdicke von 100µm immer über 92% bleibt. Auch in einem thermischen Belastungstest von 1000h bei 120°C verlieren die neuen optischen Materialien maximal 2% ihrer ursprünglichen Transmission.
Eine sehr hohe optische Qualität des Klebstoffs ist eine weitere Anforderung an die Materialhersteller. Anhand der Oberflächenrauhigkeit der geprägten Linse im Vergleich zur Masterlinse konnte mittels eines Profilometers nachgewiesen werden, dass eine hohe optische Qualität von < λ/10 erreicht wird. Die duroplastischen Imprint-Materialien haben im Vergleich zu thermoplastischen Materialien, wie PC oder PMMA, den Vorteil einer sehr guten thermischen Formstabilität bis 260°C bei Reflowlötprozessen – ein wichtiges Plus für den Klebstoff, um ihn in Standard Bestückungsautomaten bei der Optikherstellung verwenden zu können.
Automatisierung im Blickfeld
Um hohe Stückzahlen mit geringen Kosten zu ermöglichen, muss zusätzlich die automatisierte Verarbeitung möglich sein. Linsen aus optischen Materialien wurden für verschiedenste Prozesse entwickelt und individuell optimiert, wie zum Beispiel Wafer Level Lens Imprint mit einem Stempel aus Silikon oder LED-Linsenreplikation über Hartformen. Dabei sind eine blasenfreie Herstellung, eine mehrfach Verwendung der Stempel, sowie eine schnelle Aushärtung für einen hohen Maschinendurchsatz von großer Bedeutung. Grundsätzlich können aus einer Muster-Linse, dem Master, durch mehrere Stempel-Abformungen tausende Linsen nachgefertigt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen sind ein seltener Austausch bzw. die Langlebigkeit des Stempels in der Produktion notwendig. Deshalb ist die Verträglichkeit des Stempelmaterials mit dem optischen Material wichtig – es sollte nicht bzw. sehr wenig mit dem Stempel reagieren. Die neuen OM Katiobonds wurden so optimiert, dass die Wechselwirkung mit einem Silikon-Stempel (PDMS) minimal ist. Um chromatische Aberrationen, also Abbildungsfehler der Linse, zu verringern und die Herausforderungen zum Beispiel bei der Herstellung von Hochleistungs-Fresnel-Linsen zu reduzieren, deckt die Produktpalette des Unternehmens einen weiten Bereich vom Brechungsindex (n=1,51–1,60) und Abbe-Zahl (Abbe=27–54) ab.
Ausrichtung Mikrooptik zur optischen Achse
Bei der Herstellung von Minikameras, LED Blitzlichtern oder Näherungssensoren ist nach dem Trennen und Sägen der Mikrooptiken die Ausrichtung der Optiken zur optischen Achse besonders wichtig. Für höchste Präzision, einen hohen Durchsatz und damit eine kostengünstige Produktion ist eine sekundenschnelle Fixierung nach der Positionierung der Optiken auf einem Substrat mithilfe eines dualhärtenden Klebstoffs entscheidend. Die Ausrichtung erfolgt, solange der Klebstoff noch flüssig ist. Sobald die Optik die korrekte Position erreicht hat, ist eine sekundenschnelle Fixierung notwendig. Im Nachgang erfolgt die vollständige Aushärtung, vor allem in Schattenzonen in einem Temperaturschritt, der aufgrund von temperaturempfindlichen Antireflexschichten 85°C nicht überschreiten darf. Der Klebstoff darf in der Endaushärtung nur einen geringen Schrumpf zeigen, um Fokuseffekte möglichst klein zu halten.
Angaben von Maschinenbauern zeigen eine Justiergenauigkeit von 3s <±5um (XYZ) und eine Neigung von ±0,1 Grad. Typische Anwendungen sind beispielsweise „Active Alignment“ Prozesse bei Kompaktkameramodulen. Die Dualbond-Klebstoffe wurden für eben solche Anwendungen optimiert und zeichnen sich durch eine geringe Wasseraufnahme und einen geringen Schrumpf aus. Auch über Temperaturbelastungen hinweg behalten die Klebstoffe ihre Eigenschaften.
Um die optimale Auswahl eines Materials für eine bestimmte Anwendung zu treffen, ist eine enge Abstimmung zwischen dem Endbenutzer und Anwendungsexperten notwendig, damit der Klebstoff ideal auf seine Anforderungen, wie Viskosität, Fließverhalten sowie Dosierbarkeit, angepasst werden kann. Dies ermöglicht den Kunden, mit verschiedensten Prozessen ihre Innovationen schnell, unkompliziert und dazu kostengünstig herzustellen sowie Neuentwicklungen weiter voran zu treiben.
Unsere Webinar-Empfehlung
INLINE – Der Podcast für Elektronikfertigung

Doris Jetter, Redaktion EPP und Sophie Siegmund Redaktion EPP Europe sprechen einmal monatlich mit namhaften Persönlichkeiten der Elektronikfertigung über aktuelle und spannende Themen, die die Branche umtreiben.

Hören Sie hier die aktuelle Episode:

Aktuelle Ausgabe
Titelbild EPP Elektronik Produktion und Prüftechnik 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Videos

Hier finden Sie alle aktuellen Videos


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de