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Title:
PROCESS FOR INSERTING AN OPTICAL COMPONENT IN A RECEIVING BORE OF A SUPPORT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1988/009948
Kind Code:
A1
Abstract:
In a process for inserting an optical component (7) in a receiving bore of a support (1) without soldering, component (7) and support (1) are hermetically joined. The optical component (7) is provided with a conical collar (12) made of solder and is inserted in a receiving bore (2) of the support (1) provided with a solder layer (10) in such a way that both parts are joined by cold pressure welding. This process can be implemented in optical couplings and in beam waveguides.

Inventors:
EYRING KURT (DE)
Application Number:
PCT/DE1988/000338
Publication Date:
December 15, 1988
Filing Date:
June 03, 1988
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G02B6/36; G02B6/42; G02B7/02; (IPC1-7): G02B27/62; G02B6/42; G02B7/00
Foreign References:
DE3138296A11983-04-28
DE2744065A11979-04-12
Other References:
Patent Abstracts of Japan, Band 9, Nr. 33 (P-334)(1756), 13. Februar 1985; & JP-A-59176710 (KONISHIROKU SHASHIN KOGYO K.K.) 6. Oktober 1984
Patent Abstracts of Japan, Band 9, Nr. 190 (P-378)(1913), 7. August 1985; & JP-A-6059308 (NIPPON DENSHIN DENWA KOSHA) 5. April 1985
Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 241 (P-488)(2297), 20. August 1986; & JP-A-6172210 (OKI ELECTRIC IND. CO. LTD) 14. April 1986
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Claims:
Patεπtansprüche
1. Verfahrεπ zum Einsetzen eines optischen Bauelements in eine Aufnahmebohrung einεs Tragkörpεrs unter Zuhilfenahmε εinεs Lötmittels, d a d u r c h g e k ε n n z ε i c h n e t , daß auf das optische Bauelement (7, 31) ein Kragen (12, 12') aus dem Lötmittel dεrart aufgεbracht wird, daß εr sich in einer Richtung des optischen Bauelεments unter Verdickung kegel för ig erweitεrt, diε Aufnahmεbohruπg (2, 21) in ihrεm Eingaπgsbereich (9) mit einεr Lotschicht (10) vεrsεhen wird und daß das optische Bauelεment (7, 31) mit der eπgεπ Sεitε (14, 141) dεs Kragεns (12, 12') voran vom Eingangsbεreich (9) her in die Aufnahmebohrung (2, 21) derart eiπgεsetzt wird, daß infolge Kaltpreßvεrschwεißung zwischεn dεm Kragεn (12, 12') und dεr Lotschicht (10) εinε Vεrbindung zwischεn dem optischen Bauelεmεnt (7, 31) und dεm Tragkörper (1, l1) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß bεi εiner Kugellinsε (7) als optischε Bauεlement der Kragεn (12) in einer Äquatorzone (19) aufgebracht wird, so daß er sich zu einε dεr εntsprεchεndεπ Pole (20) der Kugellinsε (7) hin unter Vεrdickung kegelförmig erweitert.
3. Verfahrεn nach Anspruch 1, d a d u r c h g ε k ε n n z e i c h n e t , daß bei einem Lichtwellεnlεiter (31) als optischem Bauelemεnt der Kragεn (121) in einem Endberεich (34) derart aufgebracht wird, daß er sich vom Endbereich (34) des Lichtwεllen leiters (12') weg unter Verdickung kegelförmig erweitert.
4. 4» Vεrfahrεn nach εinεm dεr vorangeheπdεn Ansprüchε, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß zur Aufbringung dεs Kragens (12, 121) das optische Bauεlεment (7, 31) in seinem für den Kragen (12, 12') vorgεsεhεnen Bereich mit einer Metallschicht (21) versehen wird, das optische Bauelement (7, 31) außerhalb der Mεtallschicht (21) mit εinεm Haltεwεrkzεug (11, 33) gεhaltεn wird, wobεi das Haltεwerkzeug (11, 33) aus der Richtung angesetzt wird, in die sich der Kragen (12, 12') erwεitεrn soll, und daß das optischε Bauelement (7, 31) kurzzeitig mit der Metall¬ schicht (21) in ein Lotbad (24) getaucht wird, welches eiπε Tε pεratur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß die Kugellinse (7) als optisches Bauelemεnt zum Tauchen in das Lotbad (24) mit einer Saugpipette (11) gehalten wird.
6. Verfahrεn nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Lichtwellεnleiter (31) als optisches Bauelement zum Tauchen in das Lotbad (24) mit einεr Grεifzange (33) gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorangεhεndεn Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t , daß zum Einsεtzεn dεs optischen Bauelεmεnts (7, 31) in diε Aufnahmebohrung (2, 21) das optische Bauelement (7, 31) oberhalb der wεitεn Sεitε (17, 17') dεs Kragεns (12, 12') gεhaltεn und in diε Aufnahmεbohrung (2, 2') εingεpreßt wird und daß danach auf die weite Seite (17, 17') des Kragεns (12, 12') dεs εingεprεßten optischen Bauεlεmεnts (7, 31) εin zusätz lichεr Druck ausgeübt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k ε π n z ε i c h n ε t , daß bei einer Kugεllinsε (7) als optischεm Bauεlεmeπt diese mit einε Saugwεrkzεug (Saugpipεttε (11)) eingesεtzt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n ε t , daß dεr zusätzlichε Druck auf dεn Kragεn (12) mittels des Saugwerkzεugεs (Saugpipεtte (11)) ausgeübt wird, indem das Saugwerkzεug (Saugpipette (11)) mit Taumelbewegungεn (15) umlaufεnd auf dεn Kragen (12) gεdrückt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n ε t , daß bei einem Lichtwelleπleiter .(31) als optischem Bauelεmεnt dieser mit einεm Grεifwεrkzeug (Greifzangε (33)) eingesetzt wird.
11. Verfahrεn nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z ε i c h n e t , daß die Aufnahmebohrung (2, 2') in ihrem Eingangsbereich (9) mit der Lotschicht (10) in einem Tauchverfahren versehen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüchε 1 bis 10, d a d u r c h g ε k e n n z e i c h n e t , daß die Aufnahmebohrung (2, 21) in ihrem Eingangsbereich (9) mit der Lotschicht (10) in einem Galvanisierungsvεrfahrεn versehen wird.
13. Verfahrεn nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k ε n n z ε i c h n e t , daß in die Aufnahmebohrung (2, 2') in ihrem Eingangsberεich (9) ein Lotring eingebracht wird, der zur Aufschmelzung erwärmt wird.
14. I.
15. Vεrfahren nach einεm dεr vorangεhεndεn Ansprüchε, d a d u r c h g e'k e n n z ε i c h n e t , "daß der Tragkörper (1, lr) mit dem eingesetztεn optischεn Bauεle ent (7, 31) einer Wärmebehandlung unterzogen wird. 5.
16. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k ε n n z e i c h n e t , daß untεr εinεr lεicht lösbar εiπgεspannten Saugpipettε (11) ein Lotbad (24) angeordnεt ist, das tempεraturgeregelt (29) 0 beheizt und über einεn Hubmεchanismus (25) senkrecht ver¬ schiebbar ist, wobei die Verschiεbung übεr εinen beheiztεn ortsfesten Lagefühlεr (27) bεgrenzt ist.
Description:
4

Verfahren zum Einsetzen eines optischen Bauelements in eine 5 Aufπah ebohrung eines Tragkörpers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einsetzen eines optischen Bauelements in eine Aufnahmebohrung eines Tragkörpers unter Zuhilfenahme eines Lötmittels.

10

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung 0 111 264 bekannt. Hierbei wird eine Gläsfaser als optisches Bauelement hermetisch dicht durch eine Aufnahmebohrung eines uffenförmigen Verbindungsstückes

15 als Teil eines Metallgehäuses geführt, welches eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung zur elektrooptischen Nachrichten¬ übertragung enthält. Zur Herstellung der Durchführung wird die Glasfaser zunächst auf einer bestimmten Länge mit einer Metall¬ schicht versehen und dann im Bereich dieser Metallisierung in

2.0 die Aufnahmebohrung des Verbindungsstückes eingefädelt und verlötet, so daß eine hermetisch dichte Lötverbindung zwischen Glasfaser und Verbindungsstück entsteht. Die hermetisch dichte Durchführung der Glasfaser ist erforderlich, um die im Gehäuse- inneren liegenden empfindlichen optischen Bauteile, z. B. 5 Fotodioden, vor Umwelteinflüssen, wie Staub, Wasser oder Gas, zu schützen.

Die Erfindung geht von diesem bekannten Verfahren aus und sieht erfindungsgemäß vor, daß 0 - auf das optische Bauelement ein Kragen " aus dem Lötmittel derart aufgebracht wird, daß er sich in einer Richtung des optischen Bauelements unter Verdickung kegelförmig erweitert,

- die Aufnahmebohrung in ihrem Eiπgangsbereich mit einer Lotschicht versehen wird und 5

- das optische Bauelement mit der engen Seite des Kragens voran vom Eingangsbereich her in die Aufnahmebohrung derartig eingesetzt wird, daß infolge Kaltpreß- verschweißung zwischen dem Kragen und der Lotschicht eine Verbindung zwischen dem optischen Bauelement und dem Tragkδrper entsteht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zwischen dem optischen Bauelement und dem Tragkδrper unter Zuhilfenahme eines Lötmittels eine hermetisch dichte Verbindung hoher

Festigkeit in Form einer Kaltpreßschweißverbindung zwischen dem Kragen aus dem Lötmittel und der Lotschicht in der Aufnahme¬ bohrung hergestellt. Das Lötmittel wird dabei durch den aufgebrachten Druck quasi aufgeschmolzen und verbindet sich zu einer einzigen Lötmasse. Dadurch ist die Schockbeständigkeit, d. h. die Beständigkeit der Verbindung gegenüber extremen Temperaturschwankungen, außerordentlich hoch. Weiterhin bildet der Kragen die Hauptkrafteinleitungsfläche, so daß das optische Bauelement selber nicht übermäßig druckbeansprucht wird. Darüber hinaus können innere Wärmespannungen im optischen Bauelement, die zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften führen, nicht entstehen, da die Verbindung ohne Wärmezufuhr vorgenommen wird. Da außerdem das Einsetzen des optischen Bauelements ohne Flußmittel erfolgt, können keine Verunreinigungen des optischen Bauelements und gegebenenfalls weiterer benachbarter optischer Bauteile entstehen; derartige Verunreinigungen ließen sich nur schwer entfernen. Durch das Aufbringen eines kegelförmigen Kragens aus dem Lötmittel auf das optische Bauelement wird dieses darüber hinaus zum einen besser handhabbar, d. h. es läßt sich beispielsweise besser halten zum Einsetzen, zum anderen läßt es sich auch in besonders einfacher Weise in die Aufnahmebohrung einsetzen, da der Kragen aus dem Lötmittel gleichzeitig als Führung wirkt. Das Beloten der Aufnahmebohrung in ihrem Eingangsbereich erzeugt eine tragfähige, lötbare Oberfläche mit der erforder¬ lichen Lotschicht, die eine sichere Kaltpreßschweißverbindung

gewährleistet. Weiterhin kann dadurch jedes geeignete Material, auch an sich nicht lötbares, zur Herstellung des Tragkörpers verwendet werden. Durch die Summe dieser Vorteile ist das erfiπdungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig.

Es ist zwar aus der DE-OS 34 40 437 eine hermetisch dichte Lichtleitfaser-Durchführung bekannt, bei der die Lichtleitfaser mit einer in einer Gehäusewandung fixierten Metallkapillare verbunden wird, indem die Metallkapillare unter Wärmezufuhr örtlich begrenzt aufgeschmolzen wird. Bei diesem bekannten

Verfahren ergeben sich jedoch infolge der Wärmezufuhr die oben bereits genannten Nachteile. Weiterhin ist die so gewonnene Preßdichtung mit relativ großen mechanischen Belastungen der Faser verbunden und für verschiedene Aπwendungsfälle gegebenen- falls nicht ausreichend schockbeständig.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Arten optischer Bauelemente zur Lichtübertragung in Aufnahme¬ bohrungen von Tragkörpern eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kugellinsεn oder Lichtwellenleiter bzw. Zylinderlinsen eingesetzt werden.

Soll als optisches Bauelement eine Kugellinse in eine Aufnahme- bohrung eines Tragkörpers eingesetzt werden, so wird nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Kragen in einer Äquatorzone auf die Kugellinse aufgebracht, so daß er sich zu einem der entsprechenden Pole der Kugellinse hin unter Verdickung kegelförmig erweitert. Es wird so eine optimale Positionierung der Kugellinse in der Aufnahmebohrung bei einem großen optischen Durchlaßquerschnitt erreicht.

Bei einem Lichtwellenleiter als einzusetzendem optischen Bauelement wird der Kragen nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Endbereich aufgebracht, so daß er sich von dem Eπdbereich des Lichtwellenleiters weg

unter Verdickung kegelförmig erweitert. Dabei läßt sich der Lichtwellenleiter gut in axialer und radialer Richtung in der Aufnahmebohrung justieren.

Weiterhin ist nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens zur Aufbringung des Kragens auf das optische Bauelement vorgesehen, daß

- das optische Bauelement in seinem frei für den Kragen vorgesehenen Bereich mit einer Metallschicht versehen wird, - das optische Bauelement mit der Metallschicht knapp außerhalb der Metallschicht mit einem Haltewerkzeug gehalten wird, wobei das Haltewerkzeug aus der Richtung angesetzt wird, in die sich der Kragen erweitern soll, und daß

- das optische Bauelement kurzzeitig in ein Lotbad getaucht wird, welches eine Temperatur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat.

Das Aufbringen einer Metallschicht auf ein optisches Bauelement aus Glas ist an sich beispielsweise aus der oben bereits angeführten europäischen Patentanmeldung 0 111 264 bekannt und kann z. B. durch Bedampfen erfolgen. Die Metallschicht kann mehrschichtig, beispielsweise aus einer Schicht Chrom, einer darüberliegenden Schicht Platin und darauf einer Schicht Gold bestehen. Sie dient zur Erzeugung einer lötbaren Oberfläche des optischen Bauelements, d. h. sie sorgt im vorliegenden Fall für eine sichere Halterung des Kragens auf dem Bauelement. Durch die Halterung des optischen Bauelements außerhalb der Metall¬ schicht bleibt diese frei zugänglich. Wird das derart gehaltene optische Bauelement in ein Lotbad getaucht, welches eine Temperatur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat, so erstarrt das Lot beim Herausziehen des optischen Bauelements zwischen der Stirnseite des Haltewerkzeugs und der Metall¬ schicht des optischen Bauelements als Kragen, der sich zu der Stirnseite des Haltewerkzeugs hin unter Verdickung kegel- förmig erweitert. Das Ansetzen des Haltewerkzeugs bestimmt also die Richtung, in die sich der Kragen erweitert, wobei

die Richtung von dem späteren Einbauzustand des optischen Bauelements abhängt. Ein derartiges Belotungsverfahren optischer Bauelemente kann automatisiert durchgeführt werden und mit einer Vorratshaltung der beloteten Bauelemente verbunden sein.

Beim Einsetzen einer Kugellinse als optischem Bauelement mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese zum Tauchen in das Lotbad mit einer Saugpipette gehalten. Eine derartige Saugpipette ist ein einfaches Werkzeug, welches einen guten Zugriff auf die Kugelliπse ermöglicht.

Bei einem Lichtwelleπleiter als einzusetzendem optischen Bauelement wird erfindungsgemäß der Lichtwellenleiter zum Tauchen in das Lotbad mit einer Greifzangε gehalten. Eine solche Greifzange ist derart gestaltet, daß sie den Licht¬ wellenleiter unter leichtem Druck klemmend halten kann. Als Ausführungsform ist beispielsweise eine geschlitzte, piπzetten- ähnliche Zange denkbar.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Einsetzen des optischen Bauelements in die Aufnahmebohrung

- das optische Bauelement oberhalb der weiten Seite des Kragens gehalten und in die Aufnahmebohrung eingepreßt und

- danach auf die weite Seite des Kragens des eingepreßten optischen Bauelements ein zusätzlicher Druck ausgeübt.

Bei dem Verfahrensschritt des Einpressens wird eine Relativbewegung zwischen dem optischen Bauelement und der

Aufnahmebohrung ausgeführt, welche bewirkt, daß eventuell auf dem Kragen des optischen Bauelements oder der Oberfläche der mit der Lotschicht versehenen Aufnahmebohrung vorhandene Oxidhäute aufgerissen werden. Bei diesem Vorgang wird also eine Kaltschweißverbindung zwischen dem optischen Bauelement und der Aufnahmebohruπg durch Verschweißung der entsprechenden Lot-

auftrage bewirkt. Durch den nachfolgenden Verfahrensschritt wird die schon erzielte Kaltschweißverbindung in ihrer Festigkeit noch verstärkt, indem ihr eine Preßschweißverbindung bei noch stärkerer Verbindung der Lotaufträge quasi überlagert wird. Diese wird durch den zusätzlichen Druck ausschließlich auf den Kragen bewirkt. Ein zusätzlicher Druck auf das optische Bauelement, der zu inneren Spannungen führen könnte, ist vermieden.

Soll eine Kugellinse als optisches Bauelement in eine

Aufnahmebohrung eingesetzt werden, kann diese für den im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrensschritt des Einpressens nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Saugwerkzeug, insbesondere der Saug- pipette, eingesetzt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, bei Verwendung eines derartigen Werkzeugs den zusätzlichen Druck auf den Kragen ebenfalls mittels der Saugpipette auszu¬ üben, indem die Saugpipette mit Taumelbewegungen umlaufend auf den Kragen gedrückt wird. Eine solche Taumelbewegung kann mit der Saugpipette von Hand ausgeführt werden. Sie bewirkt, daß punktuell ein sehr hoher Druck entsteht, der die Pre߬ schweißverbindung bewirkt. Überschüssiges Lot wird bei diesem Vorgang abgeschert. Bei einem derartigen Vorgehen kann eine besonders rationelle Verfahrensführung aufgebaut werden, wenn zum Eintauchen der Kugellinse- in das Lotbad und zum Einsetzen ein und dieselbe Saugpipette verwendet wird.

Beim Einsetzen eines Lichtwellenleitεrs als optisches Bauelement kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser vorteilhaft mit einem Greifwerkzeug eingesetzt werden. Bei entsprechender Ausgestaltung des Greifwerkzeugs können mit diesem ebenfalls Taumelbewegungen ausgeführt werden, wobei darauf zu achten ist, daß der Lichtwellenleiter dabei nicht abgeschert wird. Günstiger ist es daher, ein weiteres Werkzeug zu verwenden, beispielsweise einen Stößel, mit dem der zusätzliche Druck auf den Kragen ausgeübt wird, so daß die Preßschweißverbindung entsteht und überschüssiges Lot abge¬ schert wird, ohne daß eine Gefahr für den Lichtwellenleiter entsteht.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es günstig, wenn die Aufnahmebohrung in ihrem Eingangs¬ bereich mit einer Lotschicht im Tauchverfahren oder im Galvanisierungsverfahren versehen wird. Es ist aber auch möglich, daß in die Aufπahmebohrung in ihrem Eingangsbereich ein Lotring eingebracht wird, der zu seiner Aufschmelzung erwärmt wird. Mit jeder dieser Methoden kann eine gleichmäßig dünne, aber gut haftende und tragfähige Lotschicht erzielt werden.

Zur Verbesserung der Festigkeit der Kaltpreßschweißverbindung kann gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgem ßen Verfahrens der Tragkörper mit dem eingesetzten optischen Bauelement einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Es findet hierbei eine zusätzliche Diffusionsverschweißung zwischen den Lotschichten von optischem Bauelement und Tragkörper statt, so daß die Verbindung schließlich quasi "dreifachverschweißt" ist. Für die optische Güte des Bauelements ist eine solche Wärme¬ behandlung unkritisch, da sie in einem Temperaturbereich stattfinden kann, der auf das optische Bauelement keinen störenden Einfluß hat.

Das Aufbringen des Kragens aus dem Lötmittel auf das optische Bauelement kann in oben beschriebener Weise durchgeführt werden. Speziell aber im Hinblick auf ein automatisiertes Aufbringen des Kragens in einer Massenfertigung ist eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgem ßen Verfahrens zum Aufbringen des Kragens auf eine Kugellinse besonders vorteil¬ haft, bei der unter einer leicht lösbar eingespannten Saug- pipεtte ein Lotbad angeordnet ist, das temperaturgeregelt beheizt und über einen Hubmechanismus senkrecht verschiebbar ist, wobei die Verschiebung über einεn bεheiztεn ortsfesten Lagefühler begrenzt ist. Eine ähnliche Anordnung ist ebenfalls für das Aufbringen des Kragens auf Lichtwellenleiter denkbar. Statt der Kugellinse wird der Lichtwεllenleiter mit der

Grεifzange eingεspannt und in das Lotbad εingεtaucht, wobεi darauf zu achten ist, daß dieses ausreichεndε Tiεfe zur Aufnahme des Lichtwellenleiterendberεichεs aufwεist.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einεr bεispielhaften Anordnung zu dessεn Durchführung diεnen die Figurεn 1 bis 5, wobεi in

- Fig. 1 der Beginn des Einsetzvorgangεs einer Kugellinse in einen Tragkörper, in

- Fig. 2 die in den Tragkörper eingesetzte Kugellinsε, in

- Fig. 3 eine mit einem Kragen aus einem Lötmittel vεrsεhεnε Kugellinse, in

- Fig. 4 eine Anordnung zur automatisierten Herstεllung einer Kugellinse nach Fig. 3 und in

- Fig. 5 das Einsetzen eines Lichtwellεnlεiters in einen Tragkörper dargestellt ist.

Es handelt sich bei allen Figuren um Prinzipdarstellungεn. Die Figuren 1, 2 sowie 5 sind im Halbschnitt und die Figuren 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In ihrer

Funktion gleiche Teilε sind jeweils mit gleichεn Bezugszeichen versεhεn.

In der Figur 1 ist ein Tragkörper 1 dargestellt, welcher insbesondere von einem Teil eines Gehäuses einer nicht weiter dargestelltεn optoεlεktronischεn Baueinheit gebildet ist. In diesε Tragkörper 1 ist eine Aufπahmebohrung 2 angeordnεt, diε εinε Einlaufschräge 3 und einen sich daran anschließenden ersten zylindrischen Bereich 4 aufweist. Außεrde enthält die Aufnahmebohrung 2 einen zweitεn zylindrischεn Bereich 5 geringerer Weitε; dεn Übergang zwischen den beiden Bereichen 4 und 5 bildet ein Kegεlsitz 6, der zur Justierung einer einzusetzendεn Kugellinse 7 in axialer und radialer Richtung dient. An die Aufnahmebohrung 2 schließt sich ein erweitεrtεr Raum 8 an, in dεm sich ein nicht dargestεlltes optoelektro¬ nisches Koppelelement befindet, welchεs optischε Signale aussenden oder empfangεn*und entsprechend umwandeln kann, beispiεlswεise eine Fotodiode.

Ein Eingangsberεich 9 dεr Aufnahmεbohrung 2 ist gebildet vom unteren Teil der Einlaufschräge 3 und dem oberεn Tεil dεs

ersten zylindrischen Bereichs 4. Diesεr Eingangsbereich 9 ist mit einer beispielsweise im Tauchverfahren aufgebrachten Lotschicht 10 versehen. Die Lotschicht 10 ist insbesondere einε tragfähigε Zinπlotschicht. Zur besseren Haftung der Lotschicht 10 in dεm Eingangsbereich 9 kann dieser beispielswεise mit einεr nicht dargestellten Goldschicht vorbeschichtet werden.

Oberhalb des Tragkörpers 1 ist in Fig. 1 εinε Saugpipεttε 11 schematisch dargestellt, die die Kugellinsε 7 saugend hält. Die Kugellinse 7 ist mit einε Kragεn 12 aus εiπem Lötmittel, insbesondere wiederum einem Zinnlot, versehεn, der sich in der Figur nach oben hin unter Vεrdickung kεgelförmig erweitert. Die Darstellung in Fig. 1 ist kurz vor dem Einsetzen der Kugellinsε 7 in die Aufnahmebohrung 2 des Tragkörpers 1 gewählt.

In Fig. 2 ist die Kugellinse 7 in eingεsetztem Zustand darge- stellt. Zum Einsetzen der Kugεlliπsε 7 wird diεsε - ausgehend von ihrer Position vor dem Einsetzen gemäß der Figur 1 - mit dεr Saugpipεttε 11 in Pfeilrichtung 13 mit einer außen engεn Seite 14 des Kragens 12 voran solange abgesenkt, bis der Kragen 12 auf die Einlaufschräge 3 aufsetzt. Beim weiteren Abseπkεn dεr Kugεlliπse 7 in Pfεilrichtuπg 13 wird nun diε Absεnkkraft über die Saugpipette 11 derart erhöht, daß die Kugellinsε 7 in die Aufnahmebohrung 2 eingepreßt wird. Dabei werden der Kragεn 12 und diε Lotschicht 10, diε bεi diesem Einpreßvorgang ge εinsam als Führung für diε Kugellinse 7 dienεn, in einer Relativbewegung aneinander vorbeigeprεßt, so daß gεgebeneπfalls vorhandene Oxidhäute auf ihren Oberflächεn aufgerissen werden und der Kragen 12 und die Lotschicht 10 beginnεn, sich durch Kaltschwεißεn mitεinandεr zu verbinden. Der Einprεßvorgang ist beendet und die Kaltschweißverbindung hergεstεllt, wεnn diε Kugellinse 7 auf dem Kεgεlsitz 6 der Aufnahmebohrung 2 auf¬ liegt. Die von der Saugpipette 11 ausgeübtε Druckkraft zum Einprεssen der Kugellinse 7 wird in der Hauptsache über den Kragen 12 geleitεt. Nach diεsεm Einpressεn dεr Kugelliπse 7 in die Aufnah ebohrung 2 wird diε Saugpipette 11 in einer Taumel-

bewegung gemäß Pfeilrichtung 15 um eine gedachte Mittelachse 16 der eingesεtztεn Kugellinse 7 auf einer außen weitεn Seite 17 des Kragens 12 bewεgt. Dadurch wird - nεbεn εiner Abscherung überflüssigen Lötmittels - auf den Kragen 12 partiell ein sehr hoher Druck ausgεübt, dεr das Lötmittel weiter in eiπεn Spalt zwischen der Kugellinse 7 und dem Tragkörpεr 1 hinεindrückt und so εine Verstärkung der Kaltschweißverbindung durch eine zusätzliche Preßschweißvεrbindung bεwirkt. Es wird insgesamt durch Ausführen beider Verfahrensschritte eine Kaltprεßschwεiß- Verbindung zwischen der Kugellinse 7 und dem Tragkörper 1 εrzielt, ohne die Kugεllinsε 7 übermäßig durch Druck zu beanspruchεn; beim Einpreßvorgang gεgεbεnεnfalls auftrεtεnde Druckspannungεπ wεrdεπ über die Lotverbiπdung wiεdεr abgεbaut.

In Fig. 3 ist diε mit dem Kragen 12 versεhene Kugellinse 7 stark vergrößεrt dargεstεllt. Auf dεr Obεrflächε der Kugellinsε 7 ist εin Äquator 18 eingezεichnet. Auf dem Umfang der Kugεl- linse 7 beiderseits dieses Äquators 18 befindet sich in einεr Äquatorzonε 19, wεlchε im dargεstellten Fall nicht ganz symmetrisch zum Äquator 18 liεgt, dεr Kragen 12. Dieser er¬ weitert sich außen zu εinεm Pol 20 dεr Kugεllinsε 7 hin unter Verdickung kεgεlförmig, so daß dεr Kragεn 12 an seiner außen weiten Seite 17 um einε Strεckε x übεr die Kugellinsε 7 hin¬ ausragt. Auf der dem Pol 20 abgewandtεn außεn εngen Seitε 14 schmiεgt εr sich an die Oberfläche der Kugellinsε 7 an. Dεr Kragεn 12 ist in sεinεr Mitte aufgebrochεn dargestellt. Darunter wird eine Metallschicht 21 sichtbar, wεlchε diε fεstε Vεrbindung zwischen dem Kragen 12 und der Kugellinse 7 gewähr¬ leistet.

Zur Herstellung des Kragens 12 wird zunächst die mit der Metall¬ schicht 21 vεrsεhene Kugεllinse 7 von der Saugpipettε 11 (in dεr Figur 3 gεstrichεlt angεdeutet) an ihrε εinεn Pol 20 außεr- halb dεr Metallschicht 21 saugend gehaltεn. Dann wird diε Kugεl- linsε 7 mit der Metallschicht, vorzugsweisε mindestεns bis zu dεrεn obεrεn Kantε, kurzzeitig in ein Lotbad, insbesondεrε in ein Zinnlotbad getaucht, dessεn Temperatur auf dicht oberhalb des

Erstarrungspunktes gehalten wird. Beim Hεrausziehen der ge¬ haltenen Kugellinsε 7 aus dεm Lotbad bildεt sich zwischεn der Stirnfläche 22 der Saugpipette 11 und der Mεtallschicht 21 dεr Kragen 12 unter Erstarrung kegεlförmig aus. Dεr Überstand x des Kragens 12 wird von der Breite der Stirnfläche 22 der Saugpipette 11 bestimmt. Das Zinnlot erstarrt schnell, da es kurz oberhalb seines Erstarrungspunktes temperiεrt ist,- also gεradε noch flüssig ist. Nach dεm Tauchvorgang wird diε Kugεllinsε 7 gεrεiπigt.

In Fig. 4 ist nun eine Anordnung zur Durchführung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen des Kragens 12 auf die Kugellinsε 7 dargεstellt. Die Anordnung bestεht im wεsεnt- lichεn aus einem Ständer 23, an dem die Saugpipettε 11 und ein Lotbad 24 befεstigt sind. Diε Saugpipettε 11 ist ortsfεst, abεr leicht lösbar, gehalten. Das Lotbad 24 ist mittels eines nicht weitεr dargεstellten Hub εchanismus 25 in einer Pfeilrichtung 26 senkrεcht verschiebbar. Die obere Grenzposition des Lotbades 24, in welcher die gehaltene Kugellinsε 7 in das Lotbad 24 eintaucht, wird festgelegt durch einen entsprechend ange¬ ordneten, beheizten ortsfestεπ Lagefühler 27, welchεr insbε- soπdere εin Lötkolbεn ist. Die Beheizung ist erfordεrlich, damit sich bεim Absεnken des Lotbades 24 kεinε Lötmittelf den zwischen dem Lagefühler 27 und der Lotbadoberfläche bilden. Die Hubbewεgung dεs Lotbades 24 erfolgt in Abhängigkeit des

Lagefühlεrs 27 über eine nicht weitεr ausgεführt dargestellte Regelung 28. Das Lotbad 24 wird in seinεr Tεmperatur mit einer nicht weiter ausgeführt dargestεlltεn Regelung 29 dicht über sεiπem Erstarrungspunkt gehaltεn.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein von seiner Schutzummantelung 30 teilwεise befreiter Lichtwellεnlεiter 31 einzig mit seiner Glasfaser 32 gerade von einεr Grεifzangε 33 in εine Aufnahme¬ bohrung 2 1 eines Tragkörpers l 1 eingesεtzt wird, wεlcher Tεil εinεs Gehäuses, insbesonderε εines optoelektronischεn Bausteins ist. Der Kragen 12' wurde vorher im Endberεich 34 dεs Licht-

wellenleitεrs 31 nach den im Zusammenhang mit dem vorangehenden Figuren beschriebenen Verfahren derart aufgebracht, daß er sich vom Endbεreich 34 weg aufweitet. Nach Durchführen des End- bεrεichs 34 durch die Aufnahmebohrung 2' wird dεr Kragεn 12' mit sεiner außεn εngen Seite 14 1 voran in die vorher belotete Aufnahmebohrung 2 1 eingesetzt, wobei sich eine Kaltpreßschwei߬ verbindung wie beim oben ausführlich behandelten Einsetzen einεr Kugellinse ergibt.

Die Greifzange 33 ist pinzettenartig ausgebildet. Sie weist in ihrem unteren Bereich vier Greifbackεn 35 auf, diε durch Schlitzε 36 voneinander getrennt sind. Aufgrund diesεr Aus- gεstaltung kann auf dεn Lichtwellenlεitεr 31 εinε Druckkraft ausgεübt wεrden, um ihn zum Einsetzen klemmεnd zu haltεn. Ansonstεn kann die Greifzange 33 ebεnso wiε diε Saugpipεtte 11 zur Herstellung des Kragens 12' auf dem Lichtwellεnleiter 31 verwendet werden.

15 Ansprüche 5 Figuren