Trage en dus dure assemblage staat de opmars van fotonica in de weg. Maar het startschot voor automatisering heeft geklonken: de Twentse Fraunhofer-dependance en fotonicafoundry Phix ontwikkelden gezamenlijk ’s werelds eerste machine om glasvezels aan lichtchips te lijmen.
Het is een priegelklus om de ragfijne glasvezels aan lichtchips te bevestigen. Niet alleen moeten ze tot op de micrometer nauwkeurig worden geplaatst, maar ook in de juiste oriëntatie worden gebracht voordat ze worden gefixeerd met speciale lijm. Zelfs een ervaren kracht kan er zo een uur mee bezig zijn. En aangezien op sommige chips meer dan tien fibers moeten worden aangesloten, kost deze stap in de fabricage van fotonicamodules al gauw enkele uren.
Nu is er een machine die er minutenwerk van maakt. Het Twentse Fraunhofer Project Center ontwikkelde samen met fotonicafoundry Phix Photonic Assembly een proces om de glasvezel op te pakken, in de juiste positie te draaien, te plaatsen en te verlijmen. Fraunhofer-spinoff Aixemtec uit Aken bouwde de machine die erop is gebaseerd.
Het is een belangrijke stap in Phix’ ambitie om het fotonica-assemblageproces volledig te automatiseren. Alleen door grote(re) volumes te produceren kan de fotonica doorgroeien van niche- naar mainstreammarkt. ‘We mikken op een miljard euro omzet in 2025’, vertelde Phix-initiatiefnemer Hans van den Vlekkert bij de presentatie van de machine op de campus van de Universiteit Twente.
Wereldprimeur
Phix is gelieerd aan fotonicabedrijf Lionix, waar Van den Vlekkert ook aan de wieg van stond. De laatste jaren ontwierp en produceerde Lionix zowel fotonicachips als -modules, wat ongeveer het equivalent is van een chipfabrikant die zijn chips zelf verpakt. Net zoals in de halfgeleiderwereld dies (naakte chips) pootjes en een omhulling krijgen, zo moeten lichtchips worden geassembleerd tot modules – subsystemen, in feite. Pas als input-output, perifere elektronica, voeding en omhulling zijn geregeld, is de fotonicachip klaar om in systemen te worden geïntegreerd.
Device lifecycle management for fleets of IoT devices
Microchip gives insight on device management, what exactly is it, how to implement it and how to roll over the device management during the roll out phase when the products are in the field. Read more. .
Nu Lionix de vraag naar fotonica snel ziet groeien, onder meer vanuit de telecom- en datasector, dreigt de grotendeels handmatige afmontage echter een bottleneck te worden. Om het toenemende enthousiasme voor de technologie de ruimte te geven, heeft Lionix vorig jaar daarom samen met enkele investeerders uit de Twentse regio Phix opgericht, ’s werelds eerste grootschalige foundry voor fotonica-assemblage.
Phix neemt de jarenlange ervaring van Lionix in de assemblage mee, maar had voor de productietechnologie een partner nodig. Deze zat niet geheel toevallig om de hoek: het Fraunhofer Institute for Production Technology opende begin 2017 samen met de Universiteit Twente en Saxion een dependance op de campus waar Lionix en Phix zijn gevestigd. Fraunhofer IPT heeft uitgebreide ervaring met de fijnmechanische assemblage van optische componenten.
De machine die de partners ontwikkelden, grijpt – nu nog handmatig aan te voeren – glasvezels en lijmt die een voor een vast in minuscule groefjes op de chip. Daarbij moeten zij correct zijn georiënteerd, wat betekent dat zij moeten worden gedraaid. ‘Dat gaat het nauwkeurigst als dat aan het uiteinde gebeurt, maar daar is weinig plaats voor vanwege naburige glasvezels die al zijn geplaatst. Wij hebben een grijper ontwikkeld en gepatenteerd waarmee we in de beperkte ruimte die beschikbaar is toch de glasvezels kunnen draaien’, legt managing director Maurice Herben van het Fraunhofer Project Centre uit. De juiste positie en oriëntatie wordt met een visionsysteem bepaald.
Puzzelstukjes
Nu deze hindernis is genomen, leggen Phix en Fraunhofer zich toe op een ander belangrijk element in fotonica-assemblage: het rechtstreeks verbinden van twee optische chips. Er zijn namelijk verschillende smaakjes fotonica, elk met hun eigen voor- en nadelen, zodat het kan voorkomen dat voor optimale werking twee functies door aparte chips worden verzorgd. Niet altijd is het een optie om die via glasvezel te verbinden. Het is nog niet duidelijk wie deze machine gaat bouwen.
Phix begint in juli met de inrichting van zijn assemblagefaciliteit in de cleanrooms van de High Tech Factory op de UT-campus, maar het zal nog wel even duren voordat alle puzzelstukjes op hun plaats vallen en de productie daadwerkelijk kan beginnen.