High-Speed-Durchkontaktierungen in glasbasierten Schaltungsträgern

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CONTAG AG

Der Prozess von ionenausgetauschten ein- sowie mehrmodigen Wellenleitern in Dünnglas wurde in den vergangenen Jahren, beginnend auf Wafern mit einem Durchmesser von Ø 100 mm, dann auf Ø 200 mm und zuletzt auf großformatige Glas-Panels im Format 228 x 305 mm², erfolgreich hochskaliert.

Licht wird ein- und ausgekoppelt

Über Koppelstellen (sogenannte optische Vias) mit speziellen Umlenkelementen und Linsen kann Licht von opto-elektronischen Bauelementen ein- und ausgekoppelt werden.

Die optischen Koppelstellen basieren auf einem aus Polymer gefertigten Umlenkelement, das von der TU Berlin entwickelt wurde. Zur Herstellung des Koppelelementes an der TU Berlin wurde eine Heißprägeeinrichtung verwendet, mit der eine mittlere Oberflächenrauigkeit unterhalb Ra = 10 nm erreicht wird.

Das so erzeugte hybride Board (innen Glas, außen FR4) besteht neben der optisch aktiven Glaslage, dem Koppelelement und den notwendigen elektrischen Durchkontaktierungen aus einem konventionellen elektrischen Layout auf den FR4-Lagen. Die Durchkontaktierungen steigen durch das vollflächige Glaslaminat hindurch. Dies ist eine wesentliche Neuheit im Vergleich zu anderen bisher erforschten Techniken, bei denen Glas nur teilweise laminiert wurde oder Umverdrahtungen und spezielle Glasdurchkontaktierungen notwendig waren.

Mit den dargestellten neuen Entwickungen ordnet sich das abgeschlossene Vorhaben sowohl in den Bereich der Mikrosystemtechnik als auch der Photonik ein und stellt eine komplett neue Generation der Schaltungsträgertechnologie dar.

Vielfältige technische Herausforderungen

Mit dem im Laufe des Projekts gewonnenen Know-How können sowohl CONTAG als auch die TU Berlin die Entwicklung im Bereich der EOCB mit integrierten, planaren optischen Wellenleitern vorantreiben. Die zu lösenden technischen Herausforderungen waren extrem vielfältig und betrafen insbesondere Laminier-, Bohr- und Durchkontaktierungsprozesse. Neben der Produktion von kleinformatigen elektro-optischen Leiterplatten können die Bedürfnisse der Informationstechnik nun auch auf einem Panel-Format von 184 x 270 mm² mit elektrischen und optischen Durchkontaktierungen bedient werden.

Mit der fortlaufenden Entwicklung an ähnlichen Demonstratoren möchten die beiden Projektpartner CONTAG und TU Berlin auch in Zukunft zeigen, dass das verfolgte technische Konzept ein vielversprechender Weg ist, sich den zukünftigen Herausforderungen in der digitalen Schaltungs- und Verbindungstechnik zu stellen.

* Christian Ranzinger ist Leiter Entwicklung und Technologie beim Berliner Leiterplattenhersteller CONTAG.

* Christian Herbst ist an der Technischen Universität Berlin im Bereich der optischen Wellenleiterintegration in Glas tätig.

* Marco Queisser ist an der Technischen Universität Berlin im Bereich der Laserbearbeitung von Glas tätig.

* Marcel Neitz ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der TU Berlin.

* Henning Schröder ist Leiter der Arbeitsgruppe Optical Interconnection Technologies an der Technischen Universität Berlin.

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