Оптические узлы

Оптические узлы в большей степени состоят из оптических (линз, призм, апертур и т.д.) и электрических (лазерных / фотодиодов, усилителей, устройств управления и т.д.) компонентов. Их типичная область применения - коммуникационная технология: в тех случаях, когда необходимо преобразовать оптические сигналы в электрические или наоборот.

Для обеспечения корректной работы узла необходимо с высочайшей точностью выравнять оптические и электрические компоненты друг к другу. Кроме того, задачу усложняет тот факт, что эти узлы, как правило, активно поддерживаются на температуре выше, относительно термоэлектрического охладителя (TEC - Thermoelectric Cooler), что влечёт за собой необходимость их интеграции в узел.

Облегчить представление поможет описание приложения снизу, на котором представляется монтаж линзы в передатчик сигнала «TOSA» (Transmitter Optical Sub Assembly). При этом применяются разные технологии монтажа (склеивание, пайка, термокомпрессия) следующим образом: кремневая подложка устанавливается на «TEC», который в свою очередь интегрируется в «TOSA». В завершение, для замыкания электрической цепи, на вставку «TOSA» припаиваются гибкие контакты (керамическая контактная полоска).

  • Высокоточное позиционирование линзы в V-образную проточку

В чём сложность?

  • Многоэтапный процесс
  • Необходимая точность позиционирования: лучше чем 5 мкм
  • Высокие требования к инструментам
  • Разные параметры освещения и увеличения
  • Относительное позиционирование
  • Разные степени резкости
  • Разные методы монтажа (склеивание, безсвинцовая и безфлюсовая пайка, термокомпрессионная сварка)
  • Разные параметры процессов (температура, время, сила прижима)

Наше решение задачи

На примере передатчика и приемника оптического сигнала «TOSA/ROSA»

  • Чертёж и технические параметры «TOSA»
  • «TOSA» в разобранном виде

Типичный дизайн передатчика сигнала TOSA (Transmitter Optical Sub Assembly)

  • Hermetisch geschlossenes Gehäuse, ultrakompakt
    • Kovar-Gehäuse mit Boden aus CuW
    • Enthält LD, Monitor-PD, Elektronik, thermo-elektrischen Kühler (TEC), Filter, Linsen
    • Glasfaser-Verbinder und Linse auf der Vorderseite
    • Elektrische RF-Verbindung auf der Rückseite
  • Für Ethernet-Verbindungen bis 100 Gbit/s
    • TOSA: Transmitter Optical Subassembly
    • ROSA: Receiver Optical Subassembly

Типичные этапы процесса

  • Линза на кремневой подложке
  • Кремневая подложка на «TEC»
  • «TEC» на дне корпуса «TOSA»
  • Гибкий контакт на вставке «TOSA» (керамическая контактаная полоска)

I. Приклеивание линзы на кремниевую подложку

II: Безсвинцовое припаивание «TEC» ко дну корпуса

III. Безсвинцовое припаивание кремниевой подложки на «TEC»

IV. Термокомпрессионная сварка гибких контактов с проводящими площадками вставки 

I. Этап процесса: нанесение клея позиционирование линзы

  • Высокоточное нанесение клея в V-образную проточку
  • Специальные инструменты компании Finetech
  • Выравнивание выхода лазерного луча диода по вершине линзы
  • Позиционирующий столик на воздушной подушке позволяет выравнивание линзы относительно лазерному диоду
  • Позиционирование линзы в V-образнуйую проточку
  • Во время монтажа, линза фиксируется специальными инструментом
  • Линза непосредственно перед позиционированием
  • Выравнивание линзы по выходу лазерного луча

Нанесение клея в V-образную проточку (V-groove)

  1. Смешивание двухкомпонентного эпоксидного клея
  2. Наполнение клея в модуль макания
  3. Макание модуля дозирования в клей
  4. Выравнивание дозировочного инструмента по V-образной проточке (V-groove)
  5. Контролируемое опущение инструмента позиционирования для нанесения клея
  6. Поднятие инструмента позиционирования для последующего процесса

 

Позиционирование линзы в V-образную проточку

  1. Захват выставленной линзы с подноса
  2. Выравнивание лазерно-диодного луча по вершине линзы
  3. Смещение подложки по оси x относительно линзе
  4. Позиционирование линзы в V-образную проточку
  5. Затвердевание клея при помощи тепла

II. Этап процесса: пайка «TEC» дно корпуса «TOSA»

  1. Позиционирование преформы на дно корпуса
  2. Позиционирование «TEC» на преформу
  3. Паяльный процесс с участием формир-газа

III. Этап процесса: Пайка сборочного узла на «TEC»

  1. Позиционирование преформя на «TEC»
  2. Выравнивание линз упаковки «TOSA» друг к другу (по осям x и y)
  3. Позиционирование сборочного узла на преформу
  4. Паяльный процесс с участием формир-газа

IV. Этап процесса: Пайка гибких контактов на проводящие площадки вставки

  1. Выравнивание контактов друг к другу (по оси x и y)
  2. Пайка гибких контактов на вставку «TOSA» (Transmitter Optical Sub-Assembly)

Интегрированное управление процессами (IPM)

  • Интегрированное управление процессами (IPM)
  • Принцип внедрения инертных газов
  • Программное обеспечение для монтажных систем

Интегрированное управление процессами (IPM) – ядро  любого оборудования серии «FINEPLACER®»1: место, где всё переплетается. При этом IPM на много больше, чем менеджмент тепла. Оно контролирует и синхронизирует все процессные модули и с ними связанные параметры:

  • Управляемое и чётко сбалансированное взаимодействие верхней и нижней системы нагрева и охлаждения
  • Управление температурой, временем, мощью, производительностью, энергией, процессной средой
  • Контролируемое вовлечение газов в процесс

Высокая комплексность IPM не отражается на лёгкость обслуживания. Это достигается графическим изображением программного обеспечения, обеспечивающее пользователю полный контроль над всеми настойками. Таким образом, методом «Drag 'n Drop» упрощается, например, создание температурных порогов или активация /деактивация процессных модулей. При этом все настройки сохраняются в отдельный профиль, что делает работу очень наглядной..
 
Более того, в программное обеспечение входит постоянно растущая библиотека профилей, для любого типа процессов, и  перечень функций регистрации данных, позволяющая проводить статистический контроль над процессами.

Сочетание всего этого, с возможностью передачи процессов от одной системе к другой, делают развитие процесса легче, чем он когда–либо мог быть.

Рекомендуемые микромонтажные системы

  • FINEPLACER® femto
    Aвтоматическая субмикронная монтажная станция
  • FINEPLACER® matrix ma
    Полуавтоматическая микромонтажная станция
  • FINEPLACER® sigma
    Точная и гибкая установка микромонтажа
  • FINEPLACER® lambda
    Ручная субмикронная монтажная станция

Микромонтажные и ремонтные оборудования серии «Fineplacer®» отличаются прежде всего в:

  • степени автоматизации
  • чёткости изображения
  • точности позиционирования компонентов

Узнайте больше об ассортименте нашей продукции здесь или напрямую свяжитесь с представителем компании «Finetech». Вместе вы несомненно найдёте оптимальное оборудование для Вас.

Spinner