Sensorik und Sensorsysteme

Dünnglas – Multifunktionssubstrat für Leiterplattentechnik, Sensorik und Quantentechnologie

11. November 2020

Mit der zunehmenden Verarbeitung immer höherer Datenraten muss auch die Qualität der Signalübertragung steigen. Während aktuell für lange Übertragungsstrecken die optische Signalübertragung dominiert, ist ein Großteil der Signalübertragung auf Leiterplattenebene nach wie vor elektrisch.

© Fraunhofer IZM
Schematische Darstellung einer elektro-optischen Leiterplatte (EOCB) aus Dünnglas

An diesem Punkt setzen elektro-optische Leiterplatten (EOCB – electro-optical circuit boards) an. Ein vielversprechendes Material für solche Leiterplatten ist Dünnglas. Dafür werden im Glas Lichtwellenleiter erzeugt und auf beiden Seiten des Glases elektrische Lagen aufgebracht.

Das Fraunhofer IZM hat einen Prozess entwickelt, der dämpfungsarme (< 0,1 dB/cm) single-mode Wellenleiter in großformatige (440 mm × 330 mm) Dünngläser integriert. Durch die Anforderungen der Displayindustrie wurden zudem die mechanischen Eigenschaften der Glassubstrate stark verbessert, wovon die Fertigung von EOCBs aus Glas profitiert. Mit diesen Gläsern sollen in Zukunft auch flexible EOCBs realisiert werden.

Aktuell arbeiten die Forschenden am Fraunhofer IZM an Steckverbindungskonzepten. Diese sollen eine breitbandige Kopplung mit geringen Koppelverlusten zwischen den Leiterplatten und Fasern sowie zwischen den Leiterplatten und den darauf befindlichen optischen Chips ermöglichen. Zudem erschließen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Forschungsfelder der Sensorik in Verbindung mit mikrofluidischen Strukturierungen des Glases und der photonischen Quantentechnologie. Letztere fordert kompaktere und kostengünstigere Technologien der Systemintegration, für die neuartige Ansätze erarbeitet werden. Die Kombination aus kostengünstiger Leiterplattentechnik, optischen Funktionalisierungen von dünnem Glas und Expertise in der Mikrosystemtechnik eröffnet innovative und designorientierte Ansätze.