Das in Enschede, Niederlande, ansässige Unternehmen PHIX Photonics Assembly ist führend in der innovativen Montage und Herstellung von photonischen integrierten Schaltungen (PIC). Das Ziel des Unternehmens ist einfach, aber ehrgeizig: neue Standards in der Photonik-Branche zu setzen.
Photonische integrierte Schaltkreise (PICs) sind Chips, bei denen Photonen als Träger von Daten und Energie fungieren. Im Vergleich zu elektronischen integrierten Schaltkreisen (ICs) ermöglichen sie eine weitere Miniaturisierung, höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und einen geringeren Stromverbrauch. Diese auch als ASPICs (anwendungsspezifische photonische integrierte Schaltkreise) bezeichneten photonischen Chips werden in Schlüsselmärkten wie LiDAR, drahtlosen Hochgeschwindigkeitsdatennetzwerken, medizinischen Geräten und Quantencomputern eingesetzt.
Damit ein PIC Teil eines funktionsfähigen photonischen Moduls werden kann, muss er mit Komponenten wie Lichtwellenleitern, anderen PICs, Kühllösungen und elektronischen Bauteilen verbunden werden. Die Entwicklung und Herstellung der Baugruppe, in der diese Verbindungen hergestellt werden, ist das Kerngeschäft von PHIX und macht das Unternehmen zum Photonik-Pendant eines OSAT-Unternehmens (Outsourced Semiconductor Assembly and Test).
PHIX bietet eine umfassende Palette von Dienstleistungen an, die von der Entwicklung bis zur Massenfertigung von PIC-gestützten Modulen reichen und verschiedene Materialplattformen abdecken. Das Unternehmen ist auf die Hybridintegration spezialisiert, einschließlich Chip-zu-Chip- und Faser-zu-Chip-Verbindungen, und bietet wichtige Dienstleistungen wie Chip-Bonding, Draht-Bonding und strenge Tests an.
Dank dieser umfassenden Fachkompetenz ist PHIX in der Lage, Kunden, die den Schritt von der Prototypen- zur Massenproduktion vollziehen möchten, eine umfassende Lösung anzubieten und dabei den Schutz des geistigen Eigentums zu gewährleisten.
Sub-Mikrometer-Genauigkeit bei der Montage von PIC- und MEMS-basierten Modulen
Die Herstellung von PIC- und MEMS-basierten Modulen ist ein komplexer Prozess, der in jedem einzelnen Schritt höchste Präzision erfordert. Die Fähigkeit von PHIX, PICs mit unübertroffener Genauigkeit zu verbinden, unterstreicht die führende Position des Unternehmens bei ausgelagerten und Auftragsfertigungsdienstleistungen im Bereich Photonic Packaging.
Der Übergang von einem PIC zu einem funktionalen Modul und von einem ersten Prototyp zu optimierten Designs, die für die Massenproduktion geeignet sind, erfordert einen multidisziplinären Designprozess, der das Produkt- und Montageprozessdesign sowie das Gerätemanagement umfasst.
Apropos Ausrüstung: Ein Schlüsselelement der Montage- und Fertigungskapazitäten von PHIX ist der FINEPLACER® femto 2, Finetechs hochmoderner automatisierter Submikron-Die-Bonder, den PHIX 2021 erworben hat.
Diese von äußeren Einflüssen abgeschirmte Mikromontagezelle gewährleistet stabile Montageprozesse, die für die schnelle Prototypenentwicklung und die Produktion mit hoher Ausbeute unerlässlich sind. Ihre Funktionen, darunter das innovative FPXvision™ Vision Alignment System und die IPM Command-Software, bieten eine beispiellose Flexibilität und Genauigkeit bei der PIC-Montage.
Das modulare Design des FINEPLACER® femto 2 ermöglicht eine individuelle Anpassung und einfache Nachrüstung für neue Anwendungen und Technologien und macht ihn so zu einem zuverlässigen Werkzeug für den Übergang von Entwicklungsprojekten in die Produktion.
Bei PHIX wird der FINEPLACER® femto 2 für eine Vielzahl von Flip-Chip- und Die-Packaging-Aufgaben eingesetzt. Dazu gehören das Montieren von Bare Dies auf einem Submount, das vertikale Integrieren von PICs aus verschiedenen Materialien und das Bonden von Komponenten wie VCSELs, TIAs, ASICs oder Photodioden auf dem PIC.
Zu den unterstützten Bonding-Technologien gehören Thermokompressionsbonden, Löten und Kleben.
Photo-SENS
Die Bedeutung des FINEPLACER® femto 2 lässt sich sehr gut am Beispiel des PHIX-Projekts Photo-SENS verdeutlichen.
Bei der Montage von PICs für hybride Biosensoren wird der fortschrittliche Flip-Chip-Die-Bonder für die Integration optoelektronischer Teile wie VCSELs, Fotodioden (PD) und NTC-Thermistoren auf dem PIC verwendet.
Der FINEPLACER® femto 2 nutzt maschinelles Sehen für die äußerst präzise und schnelle Platzierung und das Bonden von photonischen Komponenten auf dem Siliziumsubstrat. Diese Ausrichtung der elektrischen und optischen Schnittstellen mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich ist für die Funktionalität und Zuverlässigkeit dieser Sensoren von entscheidender Bedeutung.
Die lokale Wärme für die Gold-zu-Gold-Thermokompressionsverbindung wird mithilfe einer speziellen Laserquelle erzeugt, sodass nicht der gesamte Wafer für jede Komponente erneut erhitzt werden muss. Dies erhöht die Effizienz und Genauigkeit der Integration von PD-Arrays und verringert gleichzeitig unregelmäßige Verbindungen aufgrund von hohen Temperaturzyklen oder langen Ausheilungszeiten. PHIX kann so VCSELs, Photodioden-Arrays und Thermistoren auf einer Siliziumnitrid-Plattform auf Wafer-Ebene bonden.
Mit dem FINEPLACER® femto 2 kann PHIX skalierbare Fertigungsprozesse für photonische Biosensoren mit Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, der Agrar- und Ernährungswirtschaft und der Umweltüberwachung bereitstellen.
