Anwendungsfälle

Entwicklung einer 200-mm-Glas-Encoderscheibe für ein hochauflösendes Drehencodersystem

Ein europäischer Hersteller von Präzisionsdrehencodern kam mit einer Anforderung an Selba heran, die über die Fähigkeiten seiner bestehenden Lieferkette hinausging: eine Glas-Encoderscheibe mit einem Durchmesser von 200 mm, die die optische Graduierungsgenauigkeit eines Standard-photolithographischen Prozesses mit der mechanischen Steifigkeit verbindet, die nötig ist, um die Integration in eine grossformatige industrielle Encoderbaugruppe zu überstehen.

Bei 200 mm Durchmesser bargen herkömmliche flache Glassubstrate der für den Graduierungsprozess erforderlichen Dicke ein erhöhtes Bruchrisiko im Betrieb, was sowohl die Integrität als auch die Zuverlässigkeit des Encoders beeinträchtigte.

Die R&D- und Glasbearbeitungsteams von Selba entwickelten einen speziellen Bearbeitungsprozess mit einem gefasten Randprofil über den gesamten Umfang der Scheibe. Die Fasengeometrie wurde entworfen, um mechanische Spannungen am Scheibenrand umzuverteilen und die Widerstandsfähigkeit gegen Biegung und Stoss deutlich zu erhöhen, ohne Substratmasse hinzuzufügen oder die optische Graduierungsfläche zu verändern. Durch massgeschneiderte Bearbeitung konnten wir eine präzise Konzentrizität zwischen dem gefasten Profil und dem photolithographischen Muster erhalten, und die mechanische Bearbeitung führte keinen Positionsfehler in die Graduierung ein.

Die resultierende Scheibe erfüllte die Anforderungen des Kunden an Auflösung, Signalqualität und Dimensionen und lieferte zugleich die strukturelle Robustheit, die für einen zuverlässigen Betrieb in industrieller Umgebung erforderlich ist. Das für dieses Programm entwickelte Verfahren zur Kantenfasung von Glas wurde seither in das Standardangebot von Selba für grossformatige Encoderscheiben-Anwendungen aufgenommen.

Selba unterhält eine langjährige Lieferbeziehung mit einem bedeutenden europäischen Forschungsinstitut und unterstützt die Fertigung von Photomasken auf Film für Doktorandinnen und Doktoranden, die an einem breiten Spektrum fortgeschrittener wissenschaftlicher Disziplinen arbeiten. Die Zusammenarbeit erstreckt sich über mehrere Forschungsgruppen und Anwendungen – darunter Photonik, Mikrofluidik, Bioelektronik und Präzisionsoptik – und spiegelt die Vielseitigkeit der Filmphotomasken-Kompetenz von Selba und ihre Fähigkeit wider, auf die stark variierenden und oft rasch wechselnden Anforderungen akademischer Forschungsumgebungen zu reagieren.

Doktorandinnen und Doktoranden stellen besondere Anforderungen an die Lieferlogistik. Projektzeitpläne sind eng, Konstruktionsiterationen häufig, und das Spektrum der angeforderten Mustergeometrien, Strukturgrössen und Substratformate variiert erheblich von einer Forschungsgruppe zur anderen. Standardkatalogprodukte reichen selten aus – jeder Film entspricht in der Regel einem einzigartigen Versuchsdesign, in kleinen Mengen gefertigt und im Verlauf der Forschungsarbeit oft revidiert. Gleichzeitig hängt die wissenschaftliche Gültigkeit der Versuchsergebnisse direkt von der Exaktheit der Photomasken ab, die zur Fertigung der untersuchten Teststrukturen und Bauteile verwendet werden.

Das F&E-Team von Selba prüft jede eingereichte Vorlagedatei vor der Produktion, unabhängig von Menge und Anwendung – Strukturgeometrien und kritische Masse werden anhand des photolithographischen Prozesses bewertet, den der Forschende einzusetzen beabsichtigt. Diese Prüfung hat sich im akademischen Kontext als besonders wertvoll erwiesen, wo Forschende häufig an den Grenzen der Fähigkeiten ihrer Belichtungsgeräte arbeiten und von der Einschätzung eines erfahrenen Prozessingenieurteams profitieren, bevor sie ein Design auf Film festlegen. In mehreren Fällen hat die Prüfung vor der Produktion Strukturgeometrien identifiziert, die sich unter den Belichtungsbedingungen des Forschenden nicht korrekt aufgelöst hätten, sodass das Design vor der Produktion angepasst werden konnte – wodurch verlorene Versuchszyklen vermieden wurden.

Filme werden mit bis zu 50 800 dpi gefertigt und innerhalb von 24 Stunden nach Freigabe der Vorlage versandt – eine Durchlaufzeit, die der zeitkritischen Natur experimenteller Programme innerhalb akademischer Projektzeitpläne entspricht. Die Breite und Konstanz der Unterstützung von Selba über die verschiedenen Forschungsgruppen hinweg hat Selba zu einem vertrauenswürdigen Produktionspartner gemacht, eingebunden in den Forschungsablauf des Instituts – gefragt nicht nur für die Filmversorgung, sondern für die damit verbundene Prozesskompetenz.

Ein weltweit tätiges Photonik-Unternehmen, spezialisiert auf leistungsstarke Laser- und Beleuchtungslösungen, benötigte einen Bearbeitungspartner, der optische Glaswafer in dem von seinem Produktionsprogramm geforderten Tempo verarbeiten konnte. Standardanbieter konnten die kombinierten Anforderungen an geometrische Präzision, Kantenqualität und Lieferschnelligkeit nicht erfüllen – die Wafer mussten nach engen Masstoleranzen geschnitten und profiliert werden, während die für die nachfolgenden optischen Bearbeitungsschritte wesentliche Oberflächenintegrität erhalten blieb.

Selba fand die spezifischen Einstellungen für die Wafergeometrie und das Substrat des Kunden, mit besonderem Augenmerk auf Kantenzustand und Oberflächengüte während der gesamten Bearbeitungssequenz. Die Erstmusterprüfung wurde dank der integrierten Ingenieur- und Produktionsumgebung von Selba rasch abgeschlossen. Die bearbeiteten Wafer wurden vor jedem Versand dimensional kontrolliert, mit einer Durchlaufzeit, die durchgängig dem Produktionsplan des Kunden entsprach.

Selba liefert dem Kunden weiterhin bearbeitete Wafer als laufender Produktionspartner und gewährleistet die Präzision und Liefertreue, die die weltweit ausgelieferte Fertigung photonischer Komponenten erfordert.