Laserreflexive Positionierung: Projektionsauswertung ermöglicht hochgenaue Montage beweglicher Mikrospiegel

Die automatisierte Produktion hybrider, optischer Mikrosysteme stellt seit jeher die Montageautomatisierung vor große Herausforderungen. Steigende Integrationsdichten und zunehmend komplexerer geometrischer Aufbau führen zu drei Kernproblemen bei der Montage:

1. Abnehmende sensortechnische Erfassbarkeit funktionsrelevanter optischer Strukturen
2. Referenzierung von Bauteilpositionen auf fügefernen Funktionsstrukturen
3. Mikrometergenaue Montage in sechs räumlichen Freiheitsgraden

Am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München wird deshalb im Zuge des von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projektes ForPhoton eine laserbasierte Sensorik entwickelt, die diese drei Probleme aufgreift. Als Demonstrator wird eine vom Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration und dem iwb entwickelte Strahlumlenkeinheit für Laservibrometer montiert. Kernelemente dieses Systems sind zwei einachsig bewegliche, elektrostatisch gesteuerte Mikrospiegel, die in eine Kunststoffträgerstruktur eingeklebt werden. Dabei ist besonders die hochgenaue Ausrichtung der Spiegel gegenüber dem Laserstrahl ausschlaggebend für eine korrekte Funktion. Bei der laserreflexiven Positionierung wird das Projektionsmuster eines, über den mit dem Montagesystem gekoppelten Mikrospiegel ausgelenkten Messlasers erfasst und ausgewertet. Ein mathematischer Optimierungsalgorithmus ermöglicht dann die genaue Positionierung der Mikrospiegel noch während der Montage. Abschließend können die Spiegel über eine Klebstoffkehlnaht in der Trägerstruktur fixiert werden. Damit wurde eine grundlegende Methode zur Positionierung und Justage von Spiegeln in Mikrosystemen erarbeitet und in ihrer Funktion nachgewiesen.

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften
Technische Universität München
Prof.-Dr. Gunther Reinhart
Dipl.-Ing. Tobias Zeilinger
Tobias.Zeilinger@iwb.tum.de
www.iwb.de