Design und technologische Realisierung eines Mikrospiegelmoduls für Anwendungen in der Telekommunikation

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In dieser Arbeit wurde ein Mikrospiegelmodul mit einem elektromagnetischen Aktuator als kompakter optischer Schalter entwickelt. Das Modul besteht aus drei Chips: Spiegel-, Spulen- und Spacer-Chip, die im Waferverbund mit BCB (Benzocyclobutene) verbunden sind. Die Mikrospiegelstruktur ist an zwei Torsionsfedern aufgehängt und wird durch ein Doppelspulensystem auf dem Spulen-Chip und einem Ni-Ring auf der Rückseite der Spiegelstruktur ausgelenkt. Das Design basiert auf umfangreichen Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM), und die technologische Realisierung wird diskutiert. Die messtechnische Charakterisierung des Mikrospiegelmoduls sowie Vorschläge für zukünftige Designs werden vorgestellt. FE-Simulationen analysierten das Verhalten verschiedener Mikrospiegelmodelle bei unterschiedlichen Kräften und untersuchten verschiedene Spiegelgeometrien hinsichtlich Auslenkung, Überlastfestigkeit und Verformung. Die 500µm große Spiegelstruktur wird aus LPCVD-Polysilizium gefertigt, das mit Phosphor dotiert und bei 1050°C getempert wird. Die Struktur ist 2µm dick und spannungsfrei, ideal für MOEMS-Anwendungen. Die mechanische Stabilität der BCB-Schicht wurde durch Zugversuche untersucht. Bei 250°C ausgehärtete BCB-Proben zeigen hohe Festigkeit, während bei 150°C ausgehärtete Proben eine ausreichende Stabilität aufweisen. Das System ist für den Einsatz als optischer Schalter in Telekommunikationssystemen sowie als Frame-Scanner