Hauptaufgabe: Aufbau von RGB-Lichtquellen

Die Aufgabe des eigens entwickelten Präzisions-Bestückers ist vorrangig der Aufbau von RGB-Lichtquellen, um einen weiteren Schritt in Richtung Optoelektronik zu gehen. Nach einer sehr anspruchsvollen und langwierigeren Entwicklung der einzelnen Funktionen und des Zusammenspiels der einzelnen Komponenten wurde die Anlage im Oktober 2020 ins ISIT geliefert und erfolgreich installiert.

Da die gewünschten Funktionen, die die Anlage beherrschen sollte, zu umfangreich für ein Maschinengehäuse sind, wurden zwei Gehäuse gleicher Größe verwendet und beide Maschinenelementen mit Transportschlitten verbunden.

Maschinenteile mit klar geteilten Aufgabenbereichen

Der linke Teil (Maschine A) ist mit einem Roboterarm ausgestattet. Er kann sowohl aus mehreren Waffle- oder Gelpaks als auch von gesägten Wafern verschiedene Bauteile entstücken und diese in ein auf dem Transportschlitten bereitstehendes Waffle- oder Gelpak einlegen. Somit können die gerade benötigten Bauteile bereitgestellt werden, ohne dass ein Operator ein Wafflepak wechseln muss. Am Roboterkopf können verschiedene Werkzeuge angebracht werden, mit denen die unterschiedlichsten Bauteile entstückt werden können. Es stehen sowohl Vakuumtools als auch Greifer zur Verfügung. Eine Kamera überprüft jeweils die Lage und die Rotation des Bauteils, das auf die Transportschiene gelegt wird.

Das Schlittensystem ist mit zwei 2“ Wafflepaks ausgestattet, d.h. eines kann im Assemblierungsprozess Bauteile bereithalten, während das andere parallel mit neuen Elementen für den nächsten Montageschritt bestückt werden kann.

Der rechte Maschinenteil (Maschine B) übernimmt die Aufgabe der Aufbau- und Verbindungstechnik. Ein Bestückkopf mit wechselbaren Aufnahmewerkzeugen ist mittig angeordnet. Er kann die bereitgestellten Bauteile, die aus dem linken Maschinenteil auf eines der Transportschlitten bestückt wurden, entnehmen. Auf einem 8“ Arbeitstisch können Substratwafer, Einzelsubstrate oder Nutzen in speziellen Halterungen aufgelegt werden. Für das Auftragen von verschiedenen Klebstoffen ist ein Dispenser verbaut und für das Löten der Bauteile auf den Substraten ist ein spezieller Laser mittig unter dem Arbeitstisch angebracht. Für den Aufbau von RGB-Lichtquellen wurde eine Probecardhalterung entwickelt, die die Lichtquellen während des Assemblierungsprozesses ansteuert und somit ein- und ausschalten kann. Eine Vermessungseinheit (BCT), die die korrekte Überlagerung der Lichtstrahlen überprüft, wurde ebenfalls eingesetzt. Diese hilft, die Aufbauten im aktiven Zustand auszurichten und so optimal zu befestigen.

Konkrete Arbeitsschritte

Folgende Arbeitsschritte sind für den Aufbau einer RGB-Quelle vorgesehen: Im ersten Schritt wird ein Bauteil aus einem Wafflepak oder von einem Wafer entnommen und in ein Transport-Wafflepak umgesetzt. Dieses wird per Transportschlitten von Maschinenteil A in Maschinenteil B überführt und dort, nachdem Klebstoff an der entsprechenden Stelle dispenst wurde, mit dem Präzisionsbestückkopf auf einem Substrat platziert oder mit dem Laser angelötet. Diese Abläufe werden wiederholt bis alle Bauteile auf dem Substrat vorhanden sind (z.B. Lichtquellen, Prisma, Dioden, etc). Anschließend wird die Probecard an die Anschlüsse des Substrats gefahren und so die Lichtquellen aktiviert. Jetzt werden die notwendigen Linsen zwischen die Lichtquelle und das schon aufgebrachte Prisma mit dem Bestückwerkzeug gehalten und ihre finale Position mit Hilfe des BCTs ermittelt. Dies erfolgt, indem die Lichtstrahlen vermessen werden und die Linsenposition immer wieder korrigiert wird, bis ein optimales Ergebnis vorliegt (aktives Alignement). Erst dann wird der Klebstoff auf das Substrat für die Linse aufgetragen, diese in das Depot abgesetzt und per UV-Licht fixiert. Im Anschluss wird das komplette Bauteil vermessen und die Daten in einer Datenbank gespeichert. Mehrere Kamerasysteme überwachen die Prozesse und führen die verschiedenen Justageschritte durch.

Zur Auslieferung der Anlage gehört ein vollständig geschriebenes und getestetes Programm, um die beschriebenen Prozessschritte abarbeiten zu können. An diesem Programm wird zurzeit gemeinsam mit ficonTec gearbeitet, um möglichst bald Lichtquellen und andere Präzisionsbauteile fertigen zu können.