EP2614396A2 - Optoelectronic coupling device, optoelectronic component and optoelectronic transceiver - Google Patents

Optoelectronic coupling device, optoelectronic component and optoelectronic transceiver

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EP2614396A2
EP2614396A2 EP11771006.1A EP11771006A EP2614396A2 EP 2614396 A2 EP2614396 A2 EP 2614396A2 EP 11771006 A EP11771006 A EP 11771006A EP 2614396 A2 EP2614396 A2 EP 2614396A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
housing part
transmitter
optoelectronic
signals
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11771006.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wojciech Piotr Giziewicz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Original Assignee
Amphenol Tuchel Electronics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Amphenol Tuchel Electronics GmbH filed Critical Amphenol Tuchel Electronics GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/40Transceivers
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Definitions

  • the present invention relates to an optical coupling device and an optoelectronic device (e.g., an electro / optical (E / O) converter (transmitter) and / or an optical / electrical (O / E) converter (receiver) and methods of manufacture.
  • an optoelectronic device e.g., an electro / optical (E / O) converter (transmitter) and / or an optical / electrical (O / E) converter (receiver) and methods of manufacture.
  • the invention preferably relates to an optoelectronic transceiver (in short: an optical transceiver) in which electrical-optical transmission devices (which, for example, have an optical transmitter element, a VCSEL) and optical / electrical reception devices (which, for example, act as an optical reception element) Photodiode have) can be used. While in the use of electrical transceivers, the transmission and reception information between two electric transceivers by using electric waves or signals, the transmission and reception information is transmitted by optical waves or signals when using two optical transceivers.
  • electrical-optical transmission devices which, for example, have an optical transmitter element, a VCSEL
  • optical / electrical reception devices which, for example, act as an optical reception element
  • a transceiver In the receive mode of a transceiver, it converts those received, for example, from an optical fiber, e.g. a fiber, supplied on an optical link transmitted optical input signals in electrical see signals, which are then further processed in the optical transceiver itself and / or in connected circuits.
  • an optical fiber e.g. a fiber
  • the transceiver converts electrical input signals into optical signals to be transmitted on the optical link.
  • the optical transceiver on an operating as an E / O converter optical element, for. B. a VCSEL laser.
  • an optoelectronic component for example a transceiver
  • an optical coupling arrangement uses a fiber optic prism 10 and comprises: a substrate 20 having at least one light element 24 and at least one waveguide 22 overlying a substrate 20, further comprising a fiber optic prism Prism 1 0 is provided.
  • the fiber optic prism 10 receives light through the first side surface 12, reflects the received light from a third side surface 16, and transmits the reflected light from the third side surface 16 through a second side surface 14.
  • the fiber optic prism 10 is disposed such that the first side surface 12 is arranged adjacent to the light element 24, and the second side surface 14 is adjacent to the waveguide 22.
  • the light element 24 may comprise a light-emitting device such as an LED or a VCSEL or a light-receiving device, such as a photodiode.
  • An alternative arrangement is shown in Figure 4 of the '385 patent.
  • the fiber optic prism is a separate component, which must be made separately and also needs to be adjusted when it is installed in the transceiver.
  • the present invention is in particular the object of providing an optoelectronic component, wherein coupling means are provided for an electro / optical transmitter and for an optical / electrical receiver and in particular for an optoelectronic transceiver such that the adjustment effort for the optical components, eg , B. the optical element and the light guide is low.
  • optical coupling means or a coupling device which has an integrated optical fiber alignment (preferably light fiber alignment) and integrated mirror structures or integrated mirror properties.
  • the optical coupling means comprise both optical and mechanical coupling means.
  • These may be in the form of an optoelectronic semiconductor package, i. E. an optoelectronic package (semiconductor package) is provided which combines the fiber optic alignment feature (physical or mechanical fiber alignment) with the feature of beam excursion which ensures nearly perpendicular radiation incidence into the input face of the fiber. This is preferably done by beam deflection by means of collimation.
  • an optoelectronic transceiver using such an optical coupling device is provided, which can be made small enough to be used in the USB 1.0, 2.0, 3.0 connector technology.
  • the critical functions of the fiber alignment as well as the beam deflection and collimation are achieved in a single manufacturing step by shaping the optoelectronic component or semiconductor housing part forming the optical coupling device, wherein no further active alignment step is required.
  • the optical coupling device designed according to the invention as a molded plastic body forms a first housing part of a component housing and forms an encapsulation with a second housing part or component carrier carrying an optical element.
  • the plastic body is preferably formed directly on the component carrier carrying the optical element.
  • an optical element is e.g. in the form of a VCSEL for the driver (optical transmitter) and / or an optical element in the form of a photodiode for the receiver (receiver), i.
  • the optoelectrical semiconductor housing if it contains an optical transmitter and / or an optical receiver, and possibly also other electrical circuits, forms an optoelectronic component according to the invention, for example, preferably a transceiver.
  • the optoelectronic component or semiconductor housing having the optical coupling device is achieved by an efficient coupling between an optical fiber (optical waveguide) and an optical element (transmitting and / or receiving element), preferably with a 90 ° beam deflection, in that the coupling device provides optical fiber alignment and beam deflection and focusing by providing or molding a molded, highly transparent plastic body forming the optical coupling device (coupling means) directly on a component carrier carrying the active element (s).
  • the plastic body forms the optical coupling means.
  • the so-called "overmold packaging technology” is used for production
  • other plastic molding processes such as transfer overmolding with light-curable plastic can be used.
  • the optoelectronic housing part is formed in such a way that the plastic or overmold material is highly transparent and forms a mechanical connection with a further material of a second housing part or component carrier when the housing part is formed.
  • the second housing part may be a component carrier and carries an optical element and optionally other components or electrical circuits.
  • the second component carrier is for example a substrate or a leadframe or a ceramic.
  • the plastic or the overmold plastic material which forms the housing part forms a reflector or reflecting mirror, which forms a reflection interface, preferably a total reflection interface for the light, between the optical element (s) positioned on the support the entrance end face of the light guide (and possibly vice versa) is to be transmitted.
  • the reflection mirror forming the reflection interface is an internal conical total reflection mirror.
  • the plastic forms the reflection mirror as a result of the transition from the plastic material with a higher refractive index to the air with the refractive index 1.
  • the first housing part formed by the plastic in particular by the overmolding process, forms an encapsulating optoelectronic component housing when forming it together with the component carrier, the optical coupling device acting as optical coupling means and mechanical coupling means the latter are preferably provided as alignment means for the light guide.
  • the alignment means are preferably formed by a V-groove in the housing part.
  • Figure 1 is a schematic side view of an optoelectronic device according to the invention with a first and a second housing part 10 having optoelectronic housing (or an optoelectronic semiconductor package) in which an optical element and coupling means are provided for light to and / or from a light guide.
  • FIG. 2 is a schematic view of two housing parts forming the housing of the optical component of FIG. 1;
  • FigiS is a schematic representation similar to FIG. 1, wherein it is assumed here that the electro-optical component as an embodiment of the invention is an optoelectronic transceiver, in which a formed by the first of a preferably highly transparent plastic internal conical Tollreflections mirror for the optical connection between optical receiver / optical transmitter and the light guide and also provided for alignment means for the light guide;
  • FIG. 4 schematically shows an electro-optical converter (transmitter) with its preferred dimensions, wherein in the transmit mode a light beam emanating from a VCSEL is reflected and collimated towards an input end face of the light guide through a reflection surface formed by the first housing part;
  • FIG. 5 shows a schematic cross section of the optical component, in particular of the optical transmitter of FIG. 4, from the right in FIG. 4 approximately along the line AA in FIG. 6, wherein the alignment means only indicated in FIG are clearly visible from the first housing part in the form of an alignment groove for the light guide;
  • Fig. 6 is a schematic plan view similar to Fig. 1 1 on a device according to FIG.
  • FIG. 8 schematically and analogously to FIG. 3 a transceiver with its schematically shown light transmission paths
  • Fig. 9 is similar to Fig. 8, but showing an electro-optical transmitter
  • Fig. 10 is similar to Fig. 8 but shows an electro-optical receiver
  • FIGS. 3 to 10 is a perspective top view of an inventively designed optoelectronic device, for example a transmitter, a receiver or a transceiver according to FIGS. 3 to 10; and
  • FigLOI 2 the device of Figure 1 1 from a different perspective.
  • FIGS. 13 and 14 schematically show the invention with two reflection surfaces formed by the optoelectronic component or its coupling means
  • FIG. 15 is a schematic view of the beam path for a receive beam and a transmit beam similar to FIGS. 13 and 14; FIG.
  • FigL5l 6 schematic views similar to FIGS. 1 1 and 12, but here in each case two reflection surfaces, formed by the component housing, are provided.
  • FIG. 1 generally shows an optoelectronic component 20 according to the invention (in short: component) 10 with an optoelectronic housing, which may also be referred to as a capsule, encapsulating the housing or the capsule 9 at least one optical element 17 and possibly others.
  • Coupling means 300 provide efficient connection or coupling between the optical element 17 and a cooperating optical fiber (eg, a fiberglass) 12.
  • the coupling means 300 are provided by a coupling structure, in particular by the shape or construction of the housing 9, such that at the same time an optical coupling by optical coupling means 301 and a mechanical coupling and alignment by mechanical coupling / alignment means 302 between the optical element 17 and the light guide 12 is reached.
  • the coupling means 300 cause a 90 ° change in the optical path and a passive alignment of all elements, in particular the optical element 17 and the light guide 12 of the device 10th
  • the housing 9 essentially consists of two housing parts, a first housing part 11 and a second housing part 14 carrying the optical element 17.
  • the first housing part 11 essentially forms the coupling means 300, which on the one hand form the optical connection (an optical transmission path) ) between the light guide 12 and the optical element 17 (by the optical coupling means 301) and the alignment (by the mechanical coupling / alignment means 302) for the light guide 12, in particular its entrance / exit surface 24, 25th
  • the second housing part 14 may be a carrier, preferably as shown, in the form of a leadframe (substrate) 14.
  • the optical element 17 is connected by a wire bonding 21 to the conductors of the second housing part 14 so as to be as shown in FIGS. 3-6, to produce an electrical connection, for example with an ASIC 13 likewise arranged on the second housing part 14.
  • the first housing part 11 consisting of a highly transparent plastic material 30 is formed according to the invention, and connected to another material, namely the material of the second housing part 14, by the overmolding spraying method ,
  • the first housing part 11 forms the optoelectronic component 10 with the second housing part 14 carrying the optical element 17.
  • the coupling means 300 and the mechanical coupling / alignment means 302 also form, as shown in Fig. 5 can be seen clearly, fiber optic or Faserausrichtnut 20 for receiving the light guide 12.
  • the groove is, in the illustrated exporting ⁇ approximately example by two sloping side walls 210, 220 and a bottom wall 230 formed.
  • the Faserausrichtnut 20 further includes a rear wall 240.
  • FIG. 1 generally shows an optical component 10 which, depending on how the optical element 17 is embodied as a transceiver 110, as illustrated in FIG. 8, as a transmitter 120 as illustrated in FIG. 9 or as a receiver 130 as in FIG. 10 illustrated, wherein with the optical elements 170, 171, 172 cooperating electrical circuits, such as an ASIC 13 may be provided.
  • the ASIC 13 is connected by wires or connecting wires 22, 23 with conductors in the second housing part 14.
  • the optical element 17 is connected to a conductor of the second housing part 14.
  • the optical element 170 comprises both a transmitter and a receiver and communicates with the optical fiber 12 via a transmit transmission path 1 and a receive transmission path 2
  • the optical device is a transmitter or transmitter 120 and has as optical element a transmitting optical element 171 (e.g., a VCSEL) connected to the optical fiber 12 via a transmitting beam 1.
  • the optical device 130 in FIG. 10 is a receiver or receiver 120, the optical element being, for example, a photodiode 172 receiving a receive beam 2 coming from the light guide 12.
  • the optical component is a transceiver 110 which can be advantageously used in a USB 3 ⁇ plug connector according to the invention, in particular in a socket of a transceiver which has a corresponding cable, which also has light conductors with a another device is in communication, which also has a corresponding socket.
  • the transceiver 1 10 is in principle constructed so that the optical component 10 shown in FIG. 1, here replaced by the optical element 170, which comprises a transmitting device and receiving device, which is not shown in detail in FIG 3 is shown.
  • the plastic material specifically the overmold material 30 forms the coupling means 300 between the optic element 170 and the light guide 12.
  • the coupling means 300 comprise, as mentioned, optical coupling means 301 and mechanical coupling means 302.
  • the optical coupling means 301 form, through the material 30 at the interface with the air, a reflector with a reflecting surface 321, preferably in the form of a conical mirror with total internal reflection.
  • the reflection surface 321 is formed such that both the transmitted optical beams and the received optical beams are efficiently deflected by the reflection surface 321.
  • the first housing part 1 1 and the second housing part 14 each have a longitudinal extent of the order of 2.5 mm and the width is about 2.1 mm. Due to these small dimensions, the use of a component 10 designed according to the invention as an optoelectronic transceiver 10 is advantageous, in particular when forming a socket for USB 3x connections, since the electronic-optical transceiver together with the existing USB 3.0 sockets and the USB 2.0 sockets can be used, which do not provide optical transmission (backward compatibility). As shown in FIG.
  • the radiation 1 emitted from the optical transmission receiving element 170 is reflected by the reflecting surface 321 of a reflector formed by the housing part 11 and formed by the first housing part 30 collimates and then impinges on the input end face 24 of the optical fiber 12 substantially perpendicularly to be forwarded therefrom.
  • the optical fiber or the optical fiber 12 may be a single-mode or a multi-mode optical fiber.
  • the optical component 10 is thus formed by the first housing part together with the second housing part carrying the optical element and circuits, and in the case of FIGS. 3-8 and 11 and 12, the entire optoelectronic transceiver 110.
  • the optical fiber alignment and the preferably 90 ° beam deflection and collimation is achieved in an integral manner by the first housing part 11, preferably the overmold housing part and the second housing part 14 of the transceiver 110.
  • the optoelectronic semiconductor package thus comprises the first housing part 11, and the second housing part, e.g. the leadframe 14, wherein then together with a driver and / or a receiver and an ASIC, the optical component 10, in the case of Fig. 3, the optical transceiver 1 10 is formed.
  • the leadframe 14 is typically a metallic stamped part on which
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of the arrangement according to FIG. 4.
  • two or more alignment openings or holes 50, 51, 52 are punched out near the attachment area of the optical element 170.
  • the optical element 170 is disposed at a predetermined position with respect to the alignment openings 50-52 with high accuracy.
  • the component carrier embodied as a leadframe 14 is in particular overmolded, ie overmolded with the overmold material 30 of the housing part 1, whereby the overmold material 30 or the overmold housing part 11 is connected to the component carrier 14, preferably in the form of the leadframe
  • overmolding technologies, eg stamping / embossing, UV methods (eg similar to Thin Fusion), but with emphasis on “transfer overmolding”.
  • the tolerance chain for the course of the optical radiation between the optical element 170 and the light guide or the optical fiber 12 is therefore the following:
  • the placement accuracy of the placement of the optical element 17 or 170, or 171 or 171 172 forming chips) and the alignment accuracy of Overmoldgephinuseteils 1 1 + mold material quality is taken into account.
  • the fiber alignment feature is in the overmold housing part (or mold material) itself, only the mold tooling affects the overmold repeatability and alignment accuracy with the reflective surface 32 and 321, respectively, in the case of the transceiver 1 10th
  • step 70 the leadframe 14 is provided and in step 71, the corresponding conductor tracks are punched and the leadframe 14 is gegege If necessary, undergo a bending process.
  • step 72 the lead frame 14 is plated, for example, with gold, in which case the ASIC 75 is attached to the leadframe 14 by a conductive epoxy resin by means of die bonding 24 in step 73.
  • step 76 also using the conductive epoxy resin, the precise attachment of the optical element 170, such as a VCSEL as shown in FIG. 4, or a photodiode, not shown, is also performed.
  • step 77 the wire bonds z. B. 21, 22, 23, attached.
  • Step 81 is the overmold process step.
  • the overmold material (mold compound) held available in step 78 is injected over the leadframe 14 with optical elements 17 or 170 and ASIC 13 mounted thereon, forming an internal reflection mirror with the reflection surface 321, preferably one internal conical total reflection mirror with the reflection surface 32.
  • step 84 a punching / bending separation takes place during production of the transceivers 110 on a conveyor belt.
  • step 85 the functions of the optical transceiver 110 are tested.
  • step 86 the final assembly is made for the optical fiber 12 provided in step 79, optionally mounting an additional metal housing made available in steps 80 and 83 in step 86, like the metal also provided after steps 82 and 83 in the final assembly.
  • FIGS. 11 and 12 show external views of the transceiver 110 shown and described in FIGS. 3-7. It should be noted that instead of overmolding, one could also use the word "encapsulation" to express that other molding methods can be used. Also, a bidirectional version is possible. Based on the above explanations, the invention provides an optoelectronic component 100 which, in addition to a reflector D, has another conical reflector B also formed by the optical coupling means 30.
  • the left reflector A embodied in Figs. 13-17 is an additional feature of this invention.
  • the additional reflector A is, as shown in FIGS. 13-17, downstream of the reflector C. The combination of the two reflectors works as explained below.
  • the two reflectors A, C are formed by the above-described first housing part 11, which is shaped such that it forms the respective reflection surfaces x, y.
  • the receiver 172 receives the light entering through the optical fiber (optical fiber core) over the surface D.
  • the light is reflected away at the conical surface C and thereby turned by 90 ° and approximately collimated. It then falls on the photodiode or photodetector 672 below the reflector C, specifically within the first housing part 11, specifically the overmold connection or the overmold plastic.
  • the emitter 171 on the other hand, (VCSEL) emits the light incident on the conical reflector surface A.
  • the beam is turned (by less than 90 °) and partially collimated due to total internal reflection.
  • the beam exits the first housing part 1 1, especially the overmold plastic, through the surface B and re-enters the housing part 1 1 through the conical surface C.
  • C and D effectively form a spherical plane convex lens.
  • VCSEL photodiode crosstalk should be substantially zero, with potential contributions could only occur from scattering due to surface roughness.
  • the overmold offers a protective function in the sense of a housing, against mechanical forces and environmental influences, such. B. water.
  • the "die” and then "wire bond” of the ASIC and possibly also the OE components could be monotoped in a flip-chip process.
  • substrate materials such as FR-4 or ceramic instead of a "leadframe”.
  • the invention not only relates to a transmission direction, but, as explained, two optoelectronic components as well as one or two ASICs, furthermore two mirrors and two fiber trenches can be used.
  • the optical transceiver comprises an optical transmitter 171, an optical receiver 172 and coupling means 300, consisting of a first th and second optical lens, see. Fig.
  • the first lens in the coupling means 300 lying concave Reflecting surface for signals of the optical transmitter and the second lens forms an inner concave reflection surface for incoming signals via an outer convex transmission surface for outgoing signals of the optical transmitter.
  • the position of the lenses formed in this way is provided in such a way that an efficient transmission of both the transmitted and the received signals takes place.
  • the material forming the coupling agent preferably has a refractive index of> 1.3.
  • the inner surface of the second lens having a radius of curvature is formed so as to satisfy the condition of total reflection, with respect to optical paths of optical signals incident on the interface from the optical fiber 12.
  • material with a refractive index of> 1.3 may be used, wherein the inner surface of the first lens is formed with a radius of curvature such that the condition of total reflection is satisfied with respect to optical paths of optical signals coming from the transmitter 171 onto the Meet interface.
  • the alignment of the photoelements is already ensured in the production process, the deflection of the light being achieved by the encapsulation, ie the overmold material.
  • the mirror effect is enhanced or improved by the fact that the mirror curve, also referred to as "Conic Mirror", is designed so that one does not spot-like light rays, but rather a spot, a light spot, and thus safely coupled into the fiber optics.
  • the two reflectors operate as follows. Due to the total internal reflection, the light is reflected by the conical surface C and thereby deflected by 90 ° and approximately collimated. It then falls on a arranged below the reflector within the overmold material 30 photodiode. As far as the emitter is concerned, the light emitted by a VCSL will strike a conical reflector surface A. The beam is turned around (less than 90 °) and partially collimated, due to total internal reflection. The beam then exits the overmold material through the surface B and re-enters through the conical surface C, and finally exits through the surface D. As previously mentioned, C and D effectively form an eccentric aspheric plane convex Lens.
  • the present invention additionally provides another conical reflector in front of the reflector as described in the foregoing.
  • the left reflector A represents the additional feature of this invention.
  • the additional reflector A is, as shown in FIG. 15, arranged downstream of the reflector C. The combination of the two reflectors works as explained below.
  • the two reflectors are formed by the first housing part described above, which is shaped to form the respective reflection surfaces X and Y.
  • the receiver receives the light entering through the optical fiber core over the surface D.
  • the light is reflected away at the conical surface C and thereby turned by 90 ° and approximately collimated. It then falls on the photodiode or the photodetector below the reflector, specifically within the first housing part of the overmold connection or the over-mold plastic.
  • the emitter on the other hand (VCSEL) emits the light which impinges on the conical reflector surface A.
  • the beam is turned (by less than 90 °) and partially collimated due to total internal reflection.
  • the jet exits the first housing part, especially the overmold plastic, through the surface B and re-enters the conical surface C and finally exits through the surface D. Where C and D effectively form a spherical plane convex lens.
  • VCSEL photodiode crosstalk should be substantially zero, with potential contributions only from scattering due to surface roughness. This is not necessarily the case in other implementations where, for example, temperature stabilization may be required to avoid crosstalk. It should be noted that the geometry shown in FIG. 15 is only one possible
  • surface A could be formed in some cases as a flat tilted surface.
  • the surfaces B and D could be provided with outward orientations, either to facilitate release of the molded first housing part or to act as an optical prism.
  • the precise choice of geometry depends on the core diameter and the numerical aperture of the optical fiber. More specifically, the numerical aperture dictates the maximum angle of incidence of the beam on the fiber. Therefore, the smaller the numerical aperture, the more accurate is the control or control of the reflector geometry in the assembly.

Abstract

The invention relates to an optoelectronic transceiver comprising the following: an optical transmitter; an optical receiver; and coupling means consisting of a first and a second optical lens formed with optically active interfaces for varying/deflecting optical paths of, on the one hand, optical output signals A from the optical transmitter to an attachable optical waveguide and, on the other, of input signals E of the same optical waveguide to the receiver. The invention is characterized in that the first lens has, inside the coupling means, a concave reflection surface for signals from the optical transmitter and the second lens has an outer convex transmission surface for outgoing signals from the optical transmitter and an inner concave reflection surface for incoming signals.

Description

Optoelektronisches Bauelement  Optoelectronic component
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Kopplungsvorrichtung und ein optoelektronisches Bauelement (z.B. einen elektro/optischen (E/O) Wandler (Sender) und/oder einen optisch/elektrischen (O/E) Wandler (Empfänger) sowie Verfahren zur Herstellung. The present invention relates to an optical coupling device and an optoelectronic device (e.g., an electro / optical (E / O) converter (transmitter) and / or an optical / electrical (O / E) converter (receiver) and methods of manufacture.
Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf einen optoelektronischen Transceiver (kurz: ein optischer Transceiver), bei dem elektrisch-optische Sendeeinrichtungen (die z.B. als ein optisches Senderelement, ein VCSEL aufweisen) und optisch/elektrische Empfangseinrichtungen (die z. B. als optisches Empfangselement eine Fotodiode aufweisen) verwendet werden. Während bei der Verwendung von elektrischen Transceivern die Sende- und Empfangsinformation zwischen zwei elektrischen Transceivern durch Verwendung elektrischer Wellen bzw. Signale wird, wird bei Verwendung von zwei optischen Transceivern die Sende- und Empfangsinformation durch optische Wellen bzw. Signale übertragen. The invention preferably relates to an optoelectronic transceiver (in short: an optical transceiver) in which electrical-optical transmission devices (which, for example, have an optical transmitter element, a VCSEL) and optical / electrical reception devices (which, for example, act as an optical reception element) Photodiode have) can be used. While in the use of electrical transceivers, the transmission and reception information between two electric transceivers by using electric waves or signals, the transmission and reception information is transmitted by optical waves or signals when using two optical transceivers.
In der Empfangsbetriebsart eines Transceivers wandelt dieser die beispielsweise von einem Lichtleiter, z.B. einer Glasfaser, zugeführten auf einer optische Übertragungsstrecke übertragenen optischen Eingangssignale in elektri- sehe Signale um, die dann im optischen Transceiver selbst und/oder in angeschlossenen Schaltungen weiterverarbeitet werden. In the receive mode of a transceiver, it converts those received, for example, from an optical fiber, e.g. a fiber, supplied on an optical link transmitted optical input signals in electrical see signals, which are then further processed in the optical transceiver itself and / or in connected circuits.
In der Sendebetriebsart wandelt der Transceiver elektrische Eingangssignale in optische auf der optischen Übertragungsstrecke zu übertragende Signale um. Dazu weist der optische Transceiver ein als E/O-Wandler arbeitendes optisches Element auf, z. B. einen VCSEL-Laser. Bei einem optoelektronischen Bauelement, z.B. einem Transceiver besteht die Notwendigkeit, zwischen dem optischen Senderelement und dem Lichtleiter eine hinreichend effiziente optische Kopplung vorzusehen, und zwar speziell zum einen (im Sendefall) zwischen dem die optischen Signale erzeugenden E/O-Wandler und dem Lichtleiter, z.B. zwischen der Eingangsstirnfläche einer Glasfaser, und auch zum anderen (im Empfangsfall) zwischen den aus der Austrittsfläche des Lichtleiters austretenden optischen Signalen, die zu dem die elektrischen Signale erzeugenden optischen Empfangselement (O/E- Wandler) laufen. In the transmit mode, the transceiver converts electrical input signals into optical signals to be transmitted on the optical link. For this purpose, the optical transceiver on an operating as an E / O converter optical element, for. B. a VCSEL laser. In the case of an optoelectronic component, for example a transceiver, there is the need to provide a sufficiently efficient optical coupling between the optical transmitter element and the light guide, especially on the one hand (in the transmission case) between the optical signal generating E / O converter and the light guide, for example, between the input end face of a glass fiber, and also on the other (in the case of reception) between the emerging from the exit surface of the optical fiber optical signals to the electrical signals generating optical receiving element (O / E converter) run.
Beispielsweise aus dem US-Patent 6 560 385 ist eine optische Kopplungsanordnung bekannt, die ein faseroptisches Prisma 10 verwendet und folgendes aufweist: Ein Substrat 20 mit mindestens einem Lichtelement 24 und mindestens einem Wellenleiter 22, der über einem Substrat 20 liegt, wobei ferner ein faseroptisches Prisma 1 0 vorgesehen ist. Das faseroptische Prisma 10 empfängt Licht durch die erste Seitenoberfläche 12, reflektiert das empfangene Licht von einer dritten Seitenoberfläche 16 und überträgt das reflektierte Licht von der dritten Seitenoberfläche 16 durch eine zweite Seitenoberfläche 14. Dabei ist gemäß Fig. 3 das faseroptische Prisma 10 derart angeordnet, dass die erste Seitenoberfläche 12 benachbart zum Lichtelement 24 angeordnet ist, und die zweite Seitenoberfläche 14 befindet sich benachbart zu dem Wellenleiter 22. Das Lichtelement 24 kann dabei eine Licht emittierende Vorrichtung wie beispielsweise eine LED aufweisen oder aber einen VCSEL oder aber ei- ne Lichtempfangsvorrichtung, wie beispielsweise eine Fotodiode. Eine alternative Anordnung ist in Fig. 4 des '385-Patents gezeigt. For example, from US Pat. No. 6,560,385 an optical coupling arrangement is known that uses a fiber optic prism 10 and comprises: a substrate 20 having at least one light element 24 and at least one waveguide 22 overlying a substrate 20, further comprising a fiber optic prism Prism 1 0 is provided. The fiber optic prism 10 receives light through the first side surface 12, reflects the received light from a third side surface 16, and transmits the reflected light from the third side surface 16 through a second side surface 14. Referring to FIG. 3, the fiber optic prism 10 is disposed such that the first side surface 12 is arranged adjacent to the light element 24, and the second side surface 14 is adjacent to the waveguide 22. The light element 24 may comprise a light-emitting device such as an LED or a VCSEL or a light-receiving device, such as a photodiode. An alternative arrangement is shown in Figure 4 of the '385 patent.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass das faseroptische Prisma ein separates Bauteil ist, welches gesondert hergestellt werden muss und bei seinem Ein- bau in den Transceiver auch justiert werden muss. Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement vorzusehen, wobei Kopplungsmittel für einen elektro/optischen Sender und für einen optisch/elektrischen Empfänger sowie insbesondere für einen optoelektronischen Transceiver vorgesehen sind der- art, dass der Justierungsaufwand für die optischen Komponenten, z. B. das optische Element und den Lichtleiter gering ist. It should be noted that the fiber optic prism is a separate component, which must be made separately and also needs to be adjusted when it is installed in the transceiver. The present invention is in particular the object of providing an optoelectronic component, wherein coupling means are provided for an electro / optical transmitter and for an optical / electrical receiver and in particular for an optoelectronic transceiver such that the adjustment effort for the optical components, eg , B. the optical element and the light guide is low.
Erfindungsgemäß werden optische Kopplungsmittel bzw. eine Kopplungsvorrichtung vorgesehen, die eine integrierte Lichtleiterausrichtung (vorzugsweise Lichtfaserausrichtung) und integrierte Spiegelstrukturen oder integrierte Spiegeleigenschaften aufweist. According to the invention, optical coupling means or a coupling device are provided, which has an integrated optical fiber alignment (preferably light fiber alignment) and integrated mirror structures or integrated mirror properties.
Erfindungsgemäß weisen die optischen Kopplungsmittel sowohl optische als auch mechanische Kopplungsmittel auf. Diese können in der Form einer op- toelektronischen Halbleiterpackung (opto-electronic semiconductor package) ausgebildet sein, d.h. es wird ein optoelektronisches Bauelementgehäuse (Halbleitergehäuse bzw. Gehäuseteil) vorgesehen, das das Merkmal der optischen Faserausrichtung (körperliche oder mechanische Lichtleiterausrichtung) mit dem Merkmal einer Strahlauslenkung, die einen nahezu senkrechten Strahlungseinfall in die Eingangsstirnfläche des Lichtleiters sicherstellt, kombiniert. Vorzugsweise geschieht dies bei der Strahlauslenkung mittels Kolli- mierung. According to the invention, the optical coupling means comprise both optical and mechanical coupling means. These may be in the form of an optoelectronic semiconductor package, i. E. an optoelectronic package (semiconductor package) is provided which combines the fiber optic alignment feature (physical or mechanical fiber alignment) with the feature of beam excursion which ensures nearly perpendicular radiation incidence into the input face of the fiber. This is preferably done by beam deflection by means of collimation.
Erfindungsgemäß wird ein eine derartige optische Kopplungsvorrichtung ver- wendender optoelektronischer Transceiver vorgesehen, der klein genug gebaut werden kann, um in der USB 1.0, 2.0, 3.0 Steckerverbinder-Technik einsetzbar zu sein. According to the invention, an optoelectronic transceiver using such an optical coupling device is provided, which can be made small enough to be used in the USB 1.0, 2.0, 3.0 connector technology.
Erfindungsgemäß werden die kritischen Funktionen der Faserausrichtung so- wie der der Strahlablenkung und Kollimierung in einem einzigen Herstellungsschritt durch Formen des die optische Kopplungsvorrichtung bildenden optoelektronischen Bauelement- bzw. Halbleitergehäuseteils erreicht, wobei kein weiterer aktiver Ausrichtschritt erforderlich ist. Die erfindungsgemäß als geformter Kunststoffkörper ausgebildete optische Kopplungsvorrichtung bildet einen ersten Gehäuseteil eines Bauelementgehäuses und formt eine Kapselung mit einem ein optisches Element tragenden zweiten Gehäuseteil bzw. Bauteilträger. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise der Kunststoffkörper direkt auf dem das optische Element tragenden Bauteilträger geformt. According to the invention, the critical functions of the fiber alignment as well as the beam deflection and collimation are achieved in a single manufacturing step by shaping the optoelectronic component or semiconductor housing part forming the optical coupling device, wherein no further active alignment step is required. The optical coupling device designed according to the invention as a molded plastic body forms a first housing part of a component housing and forms an encapsulation with a second housing part or component carrier carrying an optical element. According to the invention, the plastic body is preferably formed directly on the component carrier carrying the optical element.
In dem Bauelementgehäuse bzw. optoelektronischen Halbleitergehäuse (auch Halbleiterpackung genannt) ist also ein optisches Element z.B. in der Form eines VCSEL für den Treiber (driver; optischer Sender) und/oder ein optisches Element in der Form einer Fotodiode für den Empfänger (receiver) untergebracht, d.h. das optoelektrische Halbleitergehäuse bildet, wenn es einen optischen Sender und/oder einen optischen Empfänger enthält und ggf. auch wei- tere elektrische Schaltungen, ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement, z.B., und zwar vorzugsweise, einen Transceiver. In the component housing or optoelectronic semiconductor housing (also called semiconductor package), therefore, an optical element is e.g. in the form of a VCSEL for the driver (optical transmitter) and / or an optical element in the form of a photodiode for the receiver (receiver), i. The optoelectrical semiconductor housing, if it contains an optical transmitter and / or an optical receiver, and possibly also other electrical circuits, forms an optoelectronic component according to the invention, for example, preferably a transceiver.
Erfindungsgemäß wird das die optische Kopplungsvorrichtung aufweisende optoelektronische Bauelement- bzw. Halbleitergehäuse durch eine effiziente Kopplung zwischen einer optischen Faser (Lichtleiter) und einem optischen Element (Sende- und/oder Empfangselement), vorzugsweise mit einer 90° Strahlablenkung, dadurch erreicht, dass die Kopplungsvorrichtung eine optische Faserausrichtung und Strahlablenkung sowie Fokussierung vorsieht, und zwar durch Vorsehen oder Formen eines geformten, die optische Kopplungs- Vorrichtung (Kopplungsmittel) bildenden hochtransparenten Kunststoff körpers direkt auf einem Bauteilträger, der das (bzw. die) aktive(n) Elemente trägt. Der Kunststoffkörper bildet die optischen Kopplungsmittel. Vorzugsweise wird die sogenannte„overmold packaging technology" zu Herstellung verwendet. Alternativ können auch andere Kunststoffformprozesse wie z.B. Transfer- Overmolding mit lichtaushärtbarem Kunststoff verwendet werden. Erfindungsgemäß wird der optoelektronische Gehäuseteil (Halbleitergehäuse) derart ausgebildet, dass der Kunststoff- bzw. das Overmold-Material hochtransparent ist und bei der Ausbildung des Gehäuseteils mit einem weiteren Material eines zweiten Gehäuseteils bzw. Bauteilträgers eine mechanische Verbindung eingeht. Der zweite Gehäuseteil kann, wie erwähnt, ein Bauteilträger sein und trägt ein optisches Element und gegebenenfalls andere Bauteile oder elektrische Schaltungen. Der zweite Bauteilträger ist beispielsweise ein Substrat oder ein Leadframe oder eine Keramik. Bei der Verwendung des die erfindungsgemäßen Kopplungsmittel aufweisenden Halbleitergehäuses bzw. des optischen Bauelementgehäuses, z.B. beim Einbau in einen Steckverbinder, ist dieses beständig. According to the invention, the optoelectronic component or semiconductor housing having the optical coupling device is achieved by an efficient coupling between an optical fiber (optical waveguide) and an optical element (transmitting and / or receiving element), preferably with a 90 ° beam deflection, in that the coupling device provides optical fiber alignment and beam deflection and focusing by providing or molding a molded, highly transparent plastic body forming the optical coupling device (coupling means) directly on a component carrier carrying the active element (s). The plastic body forms the optical coupling means. Preferably, the so-called "overmold packaging technology" is used for production Alternatively, other plastic molding processes such as transfer overmolding with light-curable plastic can be used. According to the invention, the optoelectronic housing part (semiconductor housing) is formed in such a way that the plastic or overmold material is highly transparent and forms a mechanical connection with a further material of a second housing part or component carrier when the housing part is formed. As mentioned, the second housing part may be a component carrier and carries an optical element and optionally other components or electrical circuits. The second component carrier is for example a substrate or a leadframe or a ceramic. When using the coupling device according to the invention having semiconductor housing or the optical component housing, for example, when installed in a connector, this is resistant.
Erfindungsgemäß bildet der Kunststoff bzw. das Overmold-Kunststoffmaterial, der bzw. das den Gehäuseteil bildet, einen Reflektor bzw. Reflexionsspiegel, der eine Reflexionsgrenzfläche, vorzugsweise eine Totalreflexionsgrenzfläche für das Licht bildet, das zwischen dem auf dem Träger positionierten optischen Element(en) und der Eintrittsstirnfläche des Lichtleiters (und gegebenenfalls umgekehrt) zu übertragenden ist. Vorzugsweise ist der die Reflexionsgrenzfläche bildende Reflexionsspiegel ein interner konischer Totalreflexi- onsspiegel. According to the invention, the plastic or the overmold plastic material which forms the housing part forms a reflector or reflecting mirror, which forms a reflection interface, preferably a total reflection interface for the light, between the optical element (s) positioned on the support the entrance end face of the light guide (and possibly vice versa) is to be transmitted. Preferably, the reflection mirror forming the reflection interface is an internal conical total reflection mirror.
Erfindungsgemäß bildet der Kunststoff an seiner Grenzfläche zur umgebenden Luft den Reflexionsspiegel infolge des Übergangs von dem Kunststoffmaterial mit einem höheren Brechungsindex zur Luft mit dem Brechungsindex 1 . According to the invention, at its interface with the surrounding air, the plastic forms the reflection mirror as a result of the transition from the plastic material with a higher refractive index to the air with the refractive index 1.
Zudem ist vorzugsweise vorgesehen, dass der durch den Kunststoff insbesondere durch Overmolding-Verfahren geformte erste Gehäuseteil bei seiner Formung zusammen mit dem Bauteilträger ein das optische Element umgebendes d.h. ein kapselndes optoelektronisches Bauelementgehäuse bildet, wobei die optische Kopplungsvorrichtung als optische Kopplungsmittel und mechanische Kopplungsmittel wirkt, wobei letztere vorzugsweise als Ausrichtmittel für den Lichtleiter vorgesehen sind. Die Ausrichtmittel werden vor- zugsweise durch eine V-Nut im Gehäuseteil gebildet. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus den Ansprüchen. In addition, it is preferably provided that the first housing part formed by the plastic, in particular by the overmolding process, forms an encapsulating optoelectronic component housing when forming it together with the component carrier, the optical coupling device acting as optical coupling means and mechanical coupling means the latter are preferably provided as alignment means for the light guide. The alignment means are preferably formed by a V-groove in the housing part. Preferred embodiments of the invention will become apparent from the claims.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der 5 Beschreibung Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt: Further advantages, objects and details of the invention will become apparent from the description 5 embodiments with reference to the drawing; in the drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements mit einem einen ersten und einen zweiten Gehäuseteil 10 aufweisenden optoelektronischen Gehäuse (bzw. einer optoelektronischen Halbleiterpackung) in dem ein optisches Element sowie Kopplungsmittel für Licht zu und/oder von einem Lichtleiter vorgesehen sind; Figure 1 is a schematic side view of an optoelectronic device according to the invention with a first and a second housing part 10 having optoelectronic housing (or an optoelectronic semiconductor package) in which an optical element and coupling means are provided for light to and / or from a light guide.
Fig. 2 schematisch, zwei das Gehäuse des optischen Bauelements der Fig. 1 bildende auseinandergezogen dargestellte Gehäuseteile;  FIG. 2 is a schematic view of two housing parts forming the housing of the optical component of FIG. 1; FIG.
FigiS eine schematische Darstellung ähnlich der Fig. 1 , wobei hier angenommen sei, dass das elektrooptische Bauelement als Ausgestaltung der Erfindung ein optoelektronischer Transceiver ist, bei dem ein durch den ersten aus einem vorzugsweise hochtransparenten Kunststoff gebildeter interner konischer To- talreflektionsspiegel für die optische Verbindung zwischen optischem Emp- 20 fänger/optischem Sender und dem Lichtleiter und ferner Ausrichtmittel für den Lichtleiter vorgesehen sind;  FigiS is a schematic representation similar to FIG. 1, wherein it is assumed here that the electro-optical component as an embodiment of the invention is an optoelectronic transceiver, in which a formed by the first of a preferably highly transparent plastic internal conical Tollreflections mirror for the optical connection between optical receiver / optical transmitter and the light guide and also provided for alignment means for the light guide;
Fig. 4 schematisch einen elektrooptischen Wandler (Sender) mit seinen bevorzugten Abmessungen, wobei in der Sendebetriebsart ein von einem VCSEL ausgehender Lichtstrahl zu einer Eingangsstirnfläche des Lichtleiters hin durch eine 25 Reflexionsfläche, gebildet durch den ersten Gehäuseteil, reflektiert und kolli- miert wird;  4 schematically shows an electro-optical converter (transmitter) with its preferred dimensions, wherein in the transmit mode a light beam emanating from a VCSEL is reflected and collimated towards an input end face of the light guide through a reflection surface formed by the first housing part;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt des optischen Bauelements, speziell des optischen Senders der Fig. 4 und zwar von rechts in Fig. 4 in etwa längs der Linie A-A in Fig. 6, wobei die in Fig. 4 nur angedeuteten Ausrichtmittel gebil- 30 det von dem ersten Gehäuseteil in der Form einer Ausrichtnut für den Lichtleiter gut zu sehen sind;  FIG. 5 shows a schematic cross section of the optical component, in particular of the optical transmitter of FIG. 4, from the right in FIG. 4 approximately along the line AA in FIG. 6, wherein the alignment means only indicated in FIG are clearly visible from the first housing part in the form of an alignment groove for the light guide;
Fig. 6 eine schematische Draufsicht ähnlich Fig. 1 1 auf ein Bauelement gemäß Fig.  Fig. 6 is a schematic plan view similar to Fig. 1 1 on a device according to FIG.
5 auf einem Anschlussblech; Fig. 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Senders oder Empfängers oder Transceivers; 5 on a connecting plate; 7 shows a flowchart of the method according to the invention for producing an optoelectronic transmitter or receiver or transceiver;
Fig. 8 schematisch und analog zu Fig. 3 einen Transceiver mit seinen schematisch gezeigten Lichtübertragungsstrecken; FIG. 8 schematically and analogously to FIG. 3 a transceiver with its schematically shown light transmission paths; FIG.
Fig. _9 ähnlich Fig. 8, aber einen elektrooptischen Sender; Fig. 9 is similar to Fig. 8, but showing an electro-optical transmitter;
Fig. 10 ähnlich Fig. 8, aber einen elektrooptischen Empfänger; Fig. 10 is similar to Fig. 8 but shows an electro-optical receiver;
Fig. 1 1 eine perspektivische Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes optoelektronisches Bauelement, beispielsweise ein Sender, ein Empfänger oder ein Transceiver gemäß den Fig. 3 bis 10; und 1 1 is a perspective top view of an inventively designed optoelectronic device, for example a transmitter, a receiver or a transceiver according to FIGS. 3 to 10; and
FigLOI 2 das Bauelement der Fig. 1 1 aus einer anderen Perspektive; FigLOI 2, the device of Figure 1 1 from a different perspective.
Fig. 13 und Fig. 14 schematisch die Erfindung mit zwei Reflexionsflächen, gebildet durch das optoelektronische Bauelement bzw. dessen Kopplungsmittel; FIGS. 13 and 14 schematically show the invention with two reflection surfaces formed by the optoelectronic component or its coupling means;
Fig. 15 eine schematische Ansicht des Strahlenverlaufs für einen Empfangsstrahl und einen Sendestrahl ähnlich den Fig. 13 und 14; FIG. 15 is a schematic view of the beam path for a receive beam and a transmit beam similar to FIGS. 13 and 14; FIG.
FigL5l 6 schematische Ansichten ähnlich den Fig. 1 1 und 12, wobei aber hier jeweils zwei Reflexionsflächen, gebildet durch das Bauelementegehäuse, vorgesehen sind. FigL5l 6 schematic views similar to FIGS. 1 1 and 12, but here in each case two reflection surfaces, formed by the component housing, are provided.
Fig. 1 zeigt allgemein ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement 20 (kurz: Bauelement) 10 mit einem optoelektronischen Gehäuse, welches auch als Kapsel bezeichnet werden kann, das Gehäuse bzw. die Kapsel 9 mindestens ein optisches Element 17 und ggf. andere einkapselt. Kopplungsmittel 300 sehen eine effiziente Verbindung oder Kopplung zwischen dem optischen Element 17 und einem damit zusammenarbeitenden Lichtleiter (z.B. einer 25 Glasfaser) 12 vor. Erfindungsgemäß werden die Kopplungsmittel 300 durch eine Kopplungsstruktur, insbesondere durch die Form oder Ausbildung des Gehäuses 9, derart vorgesehen, dass gleichzeitig eine optische Kopplung durch optische Kopplungsmittel 301 und eine mechanische Kopplung und Ausrichtung durch mechanische Kopplungs/Ausrichtmittel 302 zwischen dem 30 optischen Element 17 und dem Lichtleiter 12 erreicht wird. Die Kopplungsmittel 300 bewirken eine 90°-Änderung im optischen Pfad und eine passive Ausrichtung aller Elemente, insbesondere des optischen Elements 17 und des Lichtleiters 12 des Bauelements 10. Das Gehäuse 9 besteht im Wesentlichen aus zwei Gehäuseteilen, einem ersten Gehäuseteil 1 1 und einem das optische Element 17 tragenden zweiten Gehäuseteil 14. Der erste Gehäuseteil 1 1 bildet im Wesentlichen die Kopp- lungsmittel 300, welche zum einen die optische Verbindung (eine optische Übertragungsstrecke) herstellen zwischen dem Lichtleiter 12 und dem optischen Element 17 (durch die optischen Kopplungsmittel 301 ) und die Ausrichtung (durch die mechanischen Kopplungs/Ausrichtmittel 302) für den Lichtleiter 12, insbesondere dessen Eintritts/Austrittsoberfläche 24, 25. FIG. 1 generally shows an optoelectronic component 20 according to the invention (in short: component) 10 with an optoelectronic housing, which may also be referred to as a capsule, encapsulating the housing or the capsule 9 at least one optical element 17 and possibly others. Coupling means 300 provide efficient connection or coupling between the optical element 17 and a cooperating optical fiber (eg, a fiberglass) 12. According to the invention, the coupling means 300 are provided by a coupling structure, in particular by the shape or construction of the housing 9, such that at the same time an optical coupling by optical coupling means 301 and a mechanical coupling and alignment by mechanical coupling / alignment means 302 between the optical element 17 and the light guide 12 is reached. The coupling means 300 cause a 90 ° change in the optical path and a passive alignment of all elements, in particular the optical element 17 and the light guide 12 of the device 10th The housing 9 essentially consists of two housing parts, a first housing part 11 and a second housing part 14 carrying the optical element 17. The first housing part 11 essentially forms the coupling means 300, which on the one hand form the optical connection (an optical transmission path) ) between the light guide 12 and the optical element 17 (by the optical coupling means 301) and the alignment (by the mechanical coupling / alignment means 302) for the light guide 12, in particular its entrance / exit surface 24, 25th
Der zweite Gehäuseteil 14 kann ein Träger sein, und zwar vorzugsweise, wie gezeigt, in der Form eines Leadframes (Substrat) 14. Das optische Element 17 ist durch eine Drahtbrücke (wire bonding) 21 mit den Leitern des zweiten Gehäuseteils 14 verbunden, um so, wie in den Figuren 3-6 gezeigt, eine elekt- rische Verbindung beispielsweise mit einem ebenfalls auf dem zweiten Gehäuseteil 14 angeordneten ASIC 13 herzustellen. Man könnte auch den ASIC und eventuell das optische Element 17 mit einem Flip-Chip-Verfahren montieren. Durch ein Verfahren des Einkapseins, insbesondere des Overmoldings (oder ein anderes Verfahren) wird erfindungsgemäß der aus einem hochtransparenten Kunststoffmaterial 30 bestehende erste Gehäuseteil 1 1 gebildet, und durch das Overmolding-Spritzverfahren mit einem anderen Material, nämlich dem Material des zweiten Gehäuseteils 14, verbunden. Der erste Gehäuseteil 1 1 bildet mit dem das optische Element 17 tragenden zweiten Gehäuseteil 14 das optoelektronische Bauelement 10. The second housing part 14 may be a carrier, preferably as shown, in the form of a leadframe (substrate) 14. The optical element 17 is connected by a wire bonding 21 to the conductors of the second housing part 14 so as to be as shown in FIGS. 3-6, to produce an electrical connection, for example with an ASIC 13 likewise arranged on the second housing part 14. One could also mount the ASIC and possibly the optical element 17 with a flip-chip method. By a method of embedding, in particular overmolding (or another method), the first housing part 11 consisting of a highly transparent plastic material 30 is formed according to the invention, and connected to another material, namely the material of the second housing part 14, by the overmolding spraying method , The first housing part 11 forms the optoelectronic component 10 with the second housing part 14 carrying the optical element 17.
Der erste, insbesondere Overmold-Gehäuseteil 1 1 und der zweite Gehäuseteil 14, d.h. das Gehäuse bilden, wenn sie ein optisches Element 17 umfassen, eine Kapsel, d.h. ein optoelektronisches Halbleitergehäuse bzw. eine optoelektronische Halbleiterpackung. Die Kopplungsmittel 300 bzw. die mechanischen Kopplungs/Ausrichtmittel 302 bilden ferner, wie in Fig. 5 deutlich zu sehen, Lichtleiter- bzw. Faserausrichtnut 20 zur Aufnahme des Lichtleiters 12. Die Nut wird im gezeigten Ausfüh¬ rungsbeispiel durch zwei schräg verlaufende Seitenwände 210, 220 und einer unteren Wand 230 gebildet. Die Faserausrichtnut 20 weist ferner eine Rückwand 240 auf. The first, in particular overmold, housing part 11 and the second housing part 14, ie the housing, when they comprise an optical element 17, form a capsule, ie an optoelectronic semiconductor housing or an optoelectronic semiconductor package. The coupling means 300 and the mechanical coupling / alignment means 302 also form, as shown in Fig. 5 can be seen clearly, fiber optic or Faserausrichtnut 20 for receiving the light guide 12. The groove is, in the illustrated exporting ¬ approximately example by two sloping side walls 210, 220 and a bottom wall 230 formed. The Faserausrichtnut 20 further includes a rear wall 240.
Die Figur 1 zeigt also allgemein ein optisches Bauelement 10, welches je nachdem wie das optische Element 17 ausgebildet ist als Transceiver 1 10 wie in Fig. 8 veranschaulicht, als Sender 120 wie in Fig. 9 veranschaulicht oder als Empfänger 130 wie in Fig. 10 veranschaulicht arbeiten kann, wobei mit den optischen Elementen 170, 171 , 172 zusammenarbeitende elektrische Schaltungen, beispielsweise ein ASIC 13 vorgesehen sein kann. Das ASIC 13 ist durch Drahtbrücken bzw. Verbindungsdrähte 22, 23 mit Leitern in dem zweiten Gehäuseteils 14. verbunden, Auch das optische Element 17 ist mit einem Leiter des zweiten Gehäuseteils 14 verbunden. Thus, FIG. 1 generally shows an optical component 10 which, depending on how the optical element 17 is embodied as a transceiver 110, as illustrated in FIG. 8, as a transmitter 120 as illustrated in FIG. 9 or as a receiver 130 as in FIG. 10 illustrated, wherein with the optical elements 170, 171, 172 cooperating electrical circuits, such as an ASIC 13 may be provided. The ASIC 13 is connected by wires or connecting wires 22, 23 with conductors in the second housing part 14. Also, the optical element 17 is connected to a conductor of the second housing part 14.
Im Fall eines Transceivers 1 10 (vgl. Fig. 3 und 8) umfasst das optische Element 170 sowohl einen Sender als auch einen Empfänger und steht mit der optischen Faser 12 über eine Sendeübertragungsbahn bzw. Sendestrahlen 1 und eine Empfangsübertragungsbahn bzw. Empfangsstrahlen 2 in Verbindung. Im Fall der Fig. 9 ist das optische Bauelement ein Transmitter oder Sender 120 und weist als optisches Element ein optisches Sendeelement 171 (z.B. einen VCSEL) auf, das über einen Sendestrahl 1 mit dem Lichtleiter 12 verbunden ist. Das optische Bauelement 130 in Fig. 10 ist ein Receiver oder Empfänger 120, wobei das optische Element beispielsweise eine Fotodiode 172 ist, die einen Empfangsstrahl 2 empfängt, der vom Lichtleiter 12 kommt. In the case of a transceiver 110 (see Figures 3 and 8), the optical element 170 comprises both a transmitter and a receiver and communicates with the optical fiber 12 via a transmit transmission path 1 and a receive transmission path 2 , In the case of Fig. 9, the optical device is a transmitter or transmitter 120 and has as optical element a transmitting optical element 171 (e.g., a VCSEL) connected to the optical fiber 12 via a transmitting beam 1. The optical device 130 in FIG. 10 is a receiver or receiver 120, the optical element being, for example, a photodiode 172 receiving a receive beam 2 coming from the light guide 12.
Zur Fig. 2 ist noch zu bemerken, dass hier deutlich die beiden Gehäuseteile, d.h. der erste Gehäuseteil 1 1 und der zweite Gehäuseteil 14 dargestellt sind. 2, it should also be noted that here clearly the two housing parts, i. the first housing part 1 1 and the second housing part 14 are shown.
Im folgenden wird nun die Erfindung speziell unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 7 und 1 1 und 12 beschrieben, und zwar insbesondere im Hinblick darauf, dass das optische Bauelement ein Transceiver 1 10 ist, der vorteilhafterweise in einem erfindungsgemäßen USB 3x-Steckverbinder eingesetzt werden kann, und zwar insbesondere in einer Buchse eines Sende/Empfangsgeräts, der über ein entsprechendes Kabel, welches auch Licht- leiter aufweist mit einem weiteren Gerät in Verbindung steht, welches ebenfalls eine entsprechende Buchse aufweist. In the following the invention will now be described specifically with reference to Figures 3 to 7 and 11 and 12, in particular with regard to to the fact that the optical component is a transceiver 110 which can be advantageously used in a USB 3 × plug connector according to the invention, in particular in a socket of a transceiver which has a corresponding cable, which also has light conductors with a another device is in communication, which also has a corresponding socket.
In Fig. 3 erkennt man, dass der erfindungsgemäße Transceiver 1 10 prinzipiell so aufgebaut ist, dass das optische Bauelement 10 gemäß Fig. 1 , hier durch das optische Element 170 ersetzt ist, welches eine Sendeeinrichtung und Empfangeinrichtung umfasst, was nicht im Einzelnen in Figur 3 dargestellt ist. In Fig. 3 it can be seen that the transceiver 1 10 according to the invention is in principle constructed so that the optical component 10 shown in FIG. 1, here replaced by the optical element 170, which comprises a transmitting device and receiving device, which is not shown in detail in FIG 3 is shown.
Ferner bildet, wie im allgemeinen Fall der Fig. 1 , das Kunststoffmaterial speziell das Overmoldmaterial 30 die Kopplungsmittel 300 zwischen dem opti- sehen Element 170 und dem Lichtleiter 12. Die Kopplungsmittel 300 weisen, wie erwähnt, optische Kopplungsmittel 301 und mechanische Kopplungsmittel 302 auf. Die optischen Kopplungsmittel 301 bilden durch das Material 30 an der Grenzfläche zur Luft einen Reflektor mit einer Reflektionsfläche 321 , vorzugsweise in der Form eines konischen Spiegels mit interner Totalreflexion. Die Reflexionsfläche 321 ist derart ausgebildet, dass sowohl die optischen Sendestrahlen als auch die optischen Empfangsstrahlen effizient durch die Reflexionsfläche 321 umgelenkt werden. Further, as in the general case of FIG. 1, the plastic material specifically the overmold material 30 forms the coupling means 300 between the optic element 170 and the light guide 12. The coupling means 300 comprise, as mentioned, optical coupling means 301 and mechanical coupling means 302. The optical coupling means 301 form, through the material 30 at the interface with the air, a reflector with a reflecting surface 321, preferably in the form of a conical mirror with total internal reflection. The reflection surface 321 is formed such that both the transmitted optical beams and the received optical beams are efficiently deflected by the reflection surface 321.
Wie in den Figuren 4 und 5 angegeben, hat der erste Gehäuseteil 1 1 und der zweite Gehäuseteil 14 jeweils eine Längserstreckung in der Größenordnung von 2,5 mm und die Breite beträgt ungefähr 2,1 mm. Durch diese geringen Abmessungen ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen als optoelektronischer Transceiver 1 10 ausgebildeten Bauelements 10 insbesondere bei der Ausbildung einer Buchse für USB 3x-Verbindungen von Vorteil, da der elekt- rooptische Transceiver zusammen auch mit den bestehenden USB 3,0 Buchsen sowie den USB 2,0 Buchsen verwendet werden kann, die keine optische Übertragung vorsehen (Rückwärtskompatibilität). Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird die von dem optischen SendeVEmpfangs- Element 170, beispielweise in der Sendebetriebsart von einem VCSEL 170a ausgesandte Strahlung 1 von der durch den ersten Gehäuseteil 30 gebildeten Reflektionsfläche 321 eines durch den Gehäuseteil 1 1 gebildeten Reflektors reflektiert und dabei kollimiert und trifft sodann auf die Eingangsstirnfläche 24 der Lichtfaser 12 im Wesentlichen senkrecht auf, um von dieser weitergeleitet zu werden. Die Lichtfaser bzw. der Lichtleiter 12 kann ein Single-Mode oder ein Multi-Mode-Lichtleiter sein. Erfindungsgemäß wird also durch den ersten Gehäuseteil zusammen mit dem das optische Element und Schaltungen tragenden zweiten Gehäuseteil das optische Bauelement 10, und im Fall der Fig. 3 - 8 und 1 1 und 12 der gesamte optoelektronische Transceiver 1 10 gebildet. Dabei wird die optische Faserausrichtung und die vorzugsweise 90° Strahlablenkung und Kollimierung in integraler Weise durch den ersten Gehäuseteil 1 1 , vorzeugsweise dem Over- mold-Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil 14 des Transceivers 1 10, erreicht. As shown in Figures 4 and 5, the first housing part 1 1 and the second housing part 14 each have a longitudinal extent of the order of 2.5 mm and the width is about 2.1 mm. Due to these small dimensions, the use of a component 10 designed according to the invention as an optoelectronic transceiver 10 is advantageous, in particular when forming a socket for USB 3x connections, since the electronic-optical transceiver together with the existing USB 3.0 sockets and the USB 2.0 sockets can be used, which do not provide optical transmission (backward compatibility). As shown in FIG. 4, the radiation 1 emitted from the optical transmission receiving element 170, for example in the transmission mode by a VCSEL 170a, is reflected by the reflecting surface 321 of a reflector formed by the housing part 11 and formed by the first housing part 30 collimates and then impinges on the input end face 24 of the optical fiber 12 substantially perpendicularly to be forwarded therefrom. The optical fiber or the optical fiber 12 may be a single-mode or a multi-mode optical fiber. According to the invention, the optical component 10 is thus formed by the first housing part together with the second housing part carrying the optical element and circuits, and in the case of FIGS. 3-8 and 11 and 12, the entire optoelectronic transceiver 110. In this case, the optical fiber alignment and the preferably 90 ° beam deflection and collimation is achieved in an integral manner by the first housing part 11, preferably the overmold housing part and the second housing part 14 of the transceiver 110.
Die optoelektronische Halbleiterpackung umfasst also den ersten Gehäuseteil 1 1 , und den zweiten Gehäuseteil, z.B. den Leadframe 14, wobei dann zusammen mit einem Treiber und/oder einem Empfänger sowie einer ASIC das optische Bauelement 10, im Falle der Fig. 3 der optische Transceiver 1 10 gebildet wird. Der Leadframe 14 ist typischerweise ein metallisches Stanzteil auf dem dieThe optoelectronic semiconductor package thus comprises the first housing part 11, and the second housing part, e.g. the leadframe 14, wherein then together with a driver and / or a receiver and an ASIC, the optical component 10, in the case of Fig. 3, the optical transceiver 1 10 is formed. The leadframe 14 is typically a metallic stamped part on which
Chips, wie beispielsweise das optische Element 170; 170a und der ASIC 13 durch Die-Bonden 124 befestigt sind und durch Draht-Bonden 21 -23 kontaktiert werden. Nach dem Bonden wird der Leadframe 14 typischerweise noch mit einem Duroplast umspritzt und seine Anschlussbeinchen werden frei ge- stanzt und gegebenenfalls abgewinkelt. Das gesonderte Umspritzen mit einem Duroplast kann erfindungsgemäß entfallen. Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 4. Bei der anfänglichen Stanzung des Leadframes 14 werden erfindungsgemäß zwei oder mehr Ausrichtöffnungen oder Löcher 50, 51 , 52 nahe dem Befestigungsgebiet des optischen Elements 170 herausgestanzt. Unter Verwendung eines Die-Bonders wird das optische Element 170 mit hoher Genauigkeit an einer vorbestimmten Stelle bezüglich der Ausrichtöffnungen 50-52 angeordnet. Daraufhin wird der als Leadframe 14 ausgebildete Bauteilträger insbesondere„overmolded", d.h. mit dem Overmold-Material 30 des Gehäuseteils 1 1 umspritzt, wodurch das Overmold-Material 30 bzw. der Overmold- Gehäuseteil 1 1 mit dem Bauteilträger 14, vorzugsweise in Form des Leadframes 14, unter Verwendung der Ausrichtöffnungen 50-52 ausgerichtet ist. Es gibt auch mögliche alternative „overmolding" Technologien, z.B. Stam- ping/Embossing, UV Methoden (z.B. ähnlich wie Thin Fusion), aber mit Schwerpunkt auf „Transfer Overmolding". Chips, such as the optical element 170; 170a and ASIC 13 are secured by die pads 124 and contacted by wire bonding 21-23. After bonding, the leadframe 14 is typically further encapsulated with a thermosetting plastic and its connecting legs are punched free and optionally angled. The separate encapsulation with a thermoset can be omitted according to the invention. FIG. 6 shows a schematic plan view of the arrangement according to FIG. 4. In the initial punching of the leadframe 14, according to the invention, two or more alignment openings or holes 50, 51, 52 are punched out near the attachment area of the optical element 170. Using a die bonder, the optical element 170 is disposed at a predetermined position with respect to the alignment openings 50-52 with high accuracy. After that, the component carrier embodied as a leadframe 14 is in particular overmolded, ie overmolded with the overmold material 30 of the housing part 1, whereby the overmold material 30 or the overmold housing part 11 is connected to the component carrier 14, preferably in the form of the leadframe There are also possible alternative "overmolding" technologies, eg stamping / embossing, UV methods (eg similar to Thin Fusion), but with emphasis on "transfer overmolding".
Die Toleranzkette für den Verlauf der optischen Strahlung zwischen dem optischen Element 170 und dem Lichtleiter bzw. der Lichtfaser 12 ist daher die folgende: Die Platzierungsgenauigkeit (die placement accuracy; Genauigkeit der Platzierung des das optische Element 17 bzw. 170, bzw. 171 bzw. 172 bildenden Chips) und die Ausrichtungsgenauigkeit des Overmoldgehäuseteils 1 1 + Moldmaterialqualität ist zu berücksichtigen. The tolerance chain for the course of the optical radiation between the optical element 170 and the light guide or the optical fiber 12 is therefore the following: The placement accuracy of the placement of the optical element 17 or 170, or 171 or 171 172 forming chips) and the alignment accuracy of Overmoldgehäuseteils 1 1 + mold material quality is taken into account.
Da das Faserausrichtmerkmal in dem Overmold-Gehäuseteil (bzw. dem Mold- Material) selbst liegt, beeinflussen nur das Formwerkzeug (mold tooling) die Overmold-Wiederholbarkeit (mold repeatability) und die Ausrichtgenauigkeit mit der Reflexionsfläche 32 bzw. 321 im Falle des Transceivers 1 10. Since the fiber alignment feature is in the overmold housing part (or mold material) itself, only the mold tooling affects the overmold repeatability and alignment accuracy with the reflective surface 32 and 321, respectively, in the case of the transceiver 1 10th
Die erfindungsgemäßen Schritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrooptischen Transceivers 1 10 bzw. seiner Kopplungsmittel sind in Fig. 5 dargestellt. The steps according to the invention for producing the electrooptical transceiver 110 according to the invention or its coupling means are shown in FIG.
Im Schritt 70 wird der Leadframe 14 bereitgestellt und im Schritt 71 werden die entsprechenden Leiterbahnen gestanzt und der Leadframe 14 wird gege- benenfalls einem Biegeprozess unterworden. Im Schritt 72 wird der Leadfra- me 14 beispielsweise mit Gold plattiert, wobei dann im Schritt 73 das ASIC 75 durch ein leitendes Epoxyharz mittels Die-Bonding 24 am Leadframe 14 befestigt wird. Im Schritt 76 erfolgt ebenfalls unter Verwendung des leitenden Epoxyharzes die präzise Befestigung des optischen Elementes 170, beispielsweise einer VCSEL, wie in Fig. 4 gezeigt, oder einer nicht gezeigten Fotodiode. In step 70, the leadframe 14 is provided and in step 71, the corresponding conductor tracks are punched and the leadframe 14 is gegege If necessary, undergo a bending process. In step 72, the lead frame 14 is plated, for example, with gold, in which case the ASIC 75 is attached to the leadframe 14 by a conductive epoxy resin by means of die bonding 24 in step 73. In step 76, also using the conductive epoxy resin, the precise attachment of the optical element 170, such as a VCSEL as shown in FIG. 4, or a photodiode, not shown, is also performed.
Nach dem Schritt 76 des präzisen Ausrichtens werden im Schritt 77 die Drahtbrücken (wire bonds) z. B. 21 , 22, 23, angebracht. After the step 76 of precise alignment, in step 77 the wire bonds z. B. 21, 22, 23, attached.
Der Schritt 81 ist der Overmold-Verfahrensschritt. In diesem Schritt 81 wird das im Schritt 78 verfügbar gehaltene Overmold-Material (mold Compound) über den Leadframe 14 mit darauf angebrachten optischen Element 17 bzw. 170 und ASIC 13 gespritzt, und zwar unter Bildung eines internen Reflexionsspiegels mit der Reflexionsfläche 321 , vorzugsweise eines internen konischen Totalreflexionsspiegels mit der Reflexionsfläche 32. Step 81 is the overmold process step. In this step 81, the overmold material (mold compound) held available in step 78 is injected over the leadframe 14 with optical elements 17 or 170 and ASIC 13 mounted thereon, forming an internal reflection mirror with the reflection surface 321, preferably one internal conical total reflection mirror with the reflection surface 32.
Im Schritt 84 erfolgt eine Stanz/Biege-Vereinzelung bei Herstellung der Transceiver 1 10 an einem Transportband. In step 84, a punching / bending separation takes place during production of the transceivers 110 on a conveyor belt.
Im Schritt 85 werden die Funktionen des optischen Transceivers 1 10 getestet. Im Schritt 86 wird die Endmontage für den im Schritt 79 bereitgestellten Lichtleiter 12 vorgenommen, wobei optional ein zusätzliches im Schritt 80 und 83 verfügbar gemachtes Metallgehäuse im Schritt 86 angebracht wird, wie das ebenfalls bereitgestellte Metall nach den Schritten 82 und 83 bei der Endmontage. In step 85, the functions of the optical transceiver 110 are tested. In step 86, the final assembly is made for the optical fiber 12 provided in step 79, optionally mounting an additional metal housing made available in steps 80 and 83 in step 86, like the metal also provided after steps 82 and 83 in the final assembly.
Die Figuren 1 1 und 12 zeigen Außenansichten des in den Fig. 3 - 7 gezeigten und beschriebenen Transceivers 1 10. Es sei bemerkt, dass man statt„overmolding" auch das Wort„Kapselung" benutzen könnte, um auszudrücken, dass auch andere Moldingverfahren verwendet werden können. Auch ist eine bidirektionale Version möglich. Basierend auf den obigen Ausführungen sieht die Erfindung ein optoelektronisches Bauelement 100 vor, welches zusätzlich zu einem Reflektor D einen weiteren ebenfalls durch die optischen Kopplungsmittel 30 gebildeten konischen Reflektor B aufweist. Der in den Fig. 13-17 verkörperte linke Reflektor A ist ein zusätzliches Merkmal dieser Erfindung. Der zusätzliche Reflektor A ist, wie in den Fig. 13-17 gezeigt, dem Reflektor C nachgeordnet. Die Kombination der beiden Reflektoren arbeitet wie im Folgenden erläutert. FIGS. 11 and 12 show external views of the transceiver 110 shown and described in FIGS. 3-7. It should be noted that instead of overmolding, one could also use the word "encapsulation" to express that other molding methods can be used. Also, a bidirectional version is possible. Based on the above explanations, the invention provides an optoelectronic component 100 which, in addition to a reflector D, has another conical reflector B also formed by the optical coupling means 30. The left reflector A embodied in Figs. 13-17 is an additional feature of this invention. The additional reflector A is, as shown in FIGS. 13-17, downstream of the reflector C. The combination of the two reflectors works as explained below.
Die beiden Reflektoren A, C werden durch den oben beschriebenen ersten Gehäuseteil 1 1 gebildet, der derart geformt ist, dass er die jeweiligen Reflexi- onsflächen x, y bildet. The two reflectors A, C are formed by the above-described first housing part 11, which is shaped such that it forms the respective reflection surfaces x, y.
Man erkennt, dass der Empfänger 172 das durch die optische Faser (optical fiber core) eintretende Licht über die Oberfläche D empfängt. Infolge der internen Totalreflexion wird das Licht an der konischen Oberfläche C wegreflek- tiert und dadurch um 90° gewendet und annähernd kollimiert. Es fällt dann auf die Photodiode bzw. den Photodetektor 672 unterhalb des Reflektors C, und zwar innerhalb des ersten Gehäuseteils 1 1 speziell der Overmoldverbindung oder dem Overmoldkunststoff. Der Emitter 171 andererseits (VCSEL) emittiert das Licht, welches auf die konische Reflektoroberfläche A auftrifft. Der Strahl wird gewendet (um weniger als 90°) und teilweise infolge von interner Totalreflexion kollimiert. Der Strahl tritt aus dem ersten Gehäuseteil 1 1 , speziell dem Overmoldkunststoff, durch die Oberfläche B aus und tritt wieder in den Gehäuseteil 1 1 durch die konische Oberfläche C ein. C und D bilden effektiv eine sphärische plane konvexe Linse. It can be seen that the receiver 172 receives the light entering through the optical fiber (optical fiber core) over the surface D. As a result of the total internal reflection, the light is reflected away at the conical surface C and thereby turned by 90 ° and approximately collimated. It then falls on the photodiode or photodetector 672 below the reflector C, specifically within the first housing part 11, specifically the overmold connection or the overmold plastic. The emitter 171, on the other hand, (VCSEL) emits the light incident on the conical reflector surface A. The beam is turned (by less than 90 °) and partially collimated due to total internal reflection. The beam exits the first housing part 1 1, especially the overmold plastic, through the surface B and re-enters the housing part 1 1 through the conical surface C. C and D effectively form a spherical plane convex lens.
Eine bemerkenswerte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass das VCSEL-Photodioden-Nebensprechen im Wesentlichen Null sein sollte, wobei potentielle Beiträge nur vom Streuen infolge von Oberflächenrauheit auftreten könnten. A notable feature of the invention is that the VCSEL photodiode crosstalk should be substantially zero, with potential contributions could only occur from scattering due to surface roughness.
Auf die folgenden wichtigen Punkte sei hingewiesen. The following important points should be noted.
Im Stand der Technik ist das„Transparent Transfer Overmoldung" beispielsweise auf dem Gebiet des LED-Packaging bekannt. In the prior art, the "Transparent Transfer Overmoldung" is known for example in the field of LED packaging.
Bei der Erfindung ist es vorteilhaft, dass der Overmold eine Schutzfunktion im Sinne eines Gehäuses bietet, und zwar gegenüber mechanischen Kräften sowie Umgebungseinflüssen, wie z. B. Wasser. In the invention, it is advantageous that the overmold offers a protective function in the sense of a housing, against mechanical forces and environmental influences, such. B. water.
Was das Herstellungsverfahren anlangt, so sei bemerkt, dass das„Die Bond" und anschließend„Wire Bond" der ASIC und eventuell auch die OE Bauteile im Flip-Chip-Verfahren monotiert werden könnten. Ferner könnte man also statt eines„Leadframe" auch andere Substratmaterialien wie beispielsweise FR-4 oder Keramik verwenden. As regards the manufacturing process, it should be noted that the "die" and then "wire bond" of the ASIC and possibly also the OE components could be monotoped in a flip-chip process. Furthermore, one could therefore use other substrate materials such as FR-4 or ceramic instead of a "leadframe".
Es sei betont, dass die Erfindung sich nicht nur auf eine Übertragungsrichtung bezieht, sondern, wie erläutert, können auch zwei optoelektronische Bauteile sowie ein oder zwei ASIC's, ferner zwei Spiegel und zwei Fasergräben verwendet werden. It should be emphasized that the invention not only relates to a transmission direction, but, as explained, two optoelectronic components as well as one or two ASICs, furthermore two mirrors and two fiber trenches can be used.
Obwohl der Schwerpunkt auf dem„Transfer Overmolding" liegt, gibt es mögli- che alternative„Overmolding"-Technologien, z. B. Stamping/Embossing sowie UV-Methoden. Although the emphasis is on transfer overmolding, there are possible alternative overmolding technologies, such as: B. Stamping / Embossing and UV methods.
Insbesondere zur Erfindung speziell gemäß den Fig. 13 bis 17 sei noch bemerkt, dass durch die Erfindung die Miniaturisierung des optoelektronischen Transceivers erreicht wird und auch die Anzahl und die Größe der Bauelemente in einem optoelektronischen Transceiver reduziert wird. Im wesentlichen umfasst der optische Transceiver einen optischen Sender 171 , einen optischen Empfänger 172 und Kopplungsmittel 300, bestehend aus einer ers- ten und zweiten optischen Linse, vgl. Fig. 15, zur Veränderung/Umlenkung optischer Pfade von einerseits optischen Ausgangssignalen des optischen Senders 171 zu einem anschließbaren optischen Lichtleiter 12 und andererseits von Eingangssignalen des gleichen Lichtleiters 12 zu dem Empfänger 172, wobei insbesondere erfindungsgemäß die erste Linse eine im Kopplungsmittel 300 inne liegende konkave Reflexionsfläche für Signale des optischen Senders aufweist und die zweite Linse über eine außen liegende konvexe Transmissionsfläche für ausgehende Signale des optischen Senders eine innen liegende konkave Reflexionsfläche für eingehende Signale bildet. Die Position der so gebildeten Linsen zueinander ist derart vorgesehen, dass eine effiziente Übertragung sowohl der Sende- wie auch der Empfangssignale erfolgt. Das die Kopplungsmittel bildende Material besitzt vorzugsweise einen Brechungsindex von >1 ,3. Ferner ist die innere Fläche der zweiten Linse mit einem Krümmungsradius derart ausgebildet, dass die Bedingung der Totalre- flexion erfüllt ist, und zwar in Bezug auf optische Pfade optischer Signale, die aus dem Lichtleiter 12 auf die Grenzfläche treffen. Ferner kann Material mit einem Brechungsindex von >1 ,3 eingesetzt werden, wobei die innere Fläche der ersten Linse mit einem Krümmungsradius ausgebildet ist derart, dass die Bedingung der Totalreflexion erfüllt ist in Bezug auf optische Pfade optischer Signale, die aus dem Sender 171 auf die Grenzfläche treffen. In particular to the invention especially according to FIGS. 13 to 17 it should be noted that the miniaturization of the optoelectronic transceiver is achieved by the invention and also the number and the size of the components in an optoelectronic transceiver is reduced. Essentially, the optical transceiver comprises an optical transmitter 171, an optical receiver 172 and coupling means 300, consisting of a first th and second optical lens, see. Fig. 15, for changing / deflection of optical paths of one hand, optical output signals of the optical transmitter 171 to a connectable optical light guide 12 and the other part of input signals of the same light guide 12 to the receiver 172, in particular according to the invention, the first lens in the coupling means 300 lying concave Reflecting surface for signals of the optical transmitter and the second lens forms an inner concave reflection surface for incoming signals via an outer convex transmission surface for outgoing signals of the optical transmitter. The position of the lenses formed in this way is provided in such a way that an efficient transmission of both the transmitted and the received signals takes place. The material forming the coupling agent preferably has a refractive index of> 1.3. Further, the inner surface of the second lens having a radius of curvature is formed so as to satisfy the condition of total reflection, with respect to optical paths of optical signals incident on the interface from the optical fiber 12. Furthermore, material with a refractive index of> 1.3 may be used, wherein the inner surface of the first lens is formed with a radius of curvature such that the condition of total reflection is satisfied with respect to optical paths of optical signals coming from the transmitter 171 onto the Meet interface.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die Ausrichtung der Photoelemente bereits im Fertigungsprozess sichergestellt, wobei die Ablenkung des Lichts durch die Umspritzung, d.h. das Overmoldmaterial erreicht wird. Auf diese Weise wird eine fertige, in sich geschlossene Einheit erzeugt, bei der der Lichtausfallwinkel unabhängig von der Lage und Position der Leiterplatte immer senkrecht bzw. in Richtung der optischen Achse erfolgt. Darüber hinaus wird der Spiegeleffekt dadurch verstärkt bzw. verbessert, dass die Spiegelkurve, auch als„Conic Mirror" bezeichnet, so ausgebildet ist, dass man keine punktförmigen Lichtstrahlen, sondern eher einen Spot, einen Lichtfleck, erzielt und damit sicher in die Faseroptik einkoppelt. Zu der insbesondere in den Fig. 13 bis 17 gezeigten Erfindung sei noch bemerkt, dass die zwei Reflektoren wie folgt arbeiten. Zum Empfänger läuft das Licht, welches von einer optischen Faser in das Overmoldmaterial eintritt, durch die Oberfläche D. Infolge der internen Totalreflexion wird das Licht von der konischen Oberfläche C reflektiert und dadurch um 90° abgelenkt und annähernd kollimiert. Es fällt sodann auf eine unterhalb des Reflektors innerhalb des Overmoldmaterials 30 angeordnete Photodiode. Was den Emitter anlangt, so wird das von einem VCSL emittierte Licht auf eine konischen Reflektoroberfläche A auftreffen. Dabei wird der Strahl um (weniger als 90°) gewendet und teilweise kollimiert, und zwar infolge der internen Totalreflexion. Der Strahl tritt dann aus dem Overmoldmaterial durch die Oberfläche B aus und tritt wieder ein, und zwar durch die konische Oberfläche C, und tritt schließlich aus durch die Oberfläche D. Wie bereits erwähnt, bilden C und D in effektiver Weise eine exzentrische asphärische plane konvexe Linse. In the case of the production method according to the invention, the alignment of the photoelements is already ensured in the production process, the deflection of the light being achieved by the encapsulation, ie the overmold material. In this way, a finished, self-contained unit is produced, in which the light emission angle is always independent of the position and position of the circuit board perpendicular or in the direction of the optical axis. In addition, the mirror effect is enhanced or improved by the fact that the mirror curve, also referred to as "Conic Mirror", is designed so that one does not spot-like light rays, but rather a spot, a light spot, and thus safely coupled into the fiber optics. For the invention shown in particular in FIGS. 13 to 17, it should be noted that the two reflectors operate as follows. Due to the total internal reflection, the light is reflected by the conical surface C and thereby deflected by 90 ° and approximately collimated. It then falls on a arranged below the reflector within the overmold material 30 photodiode. As far as the emitter is concerned, the light emitted by a VCSL will strike a conical reflector surface A. The beam is turned around (less than 90 °) and partially collimated, due to total internal reflection. The beam then exits the overmold material through the surface B and re-enters through the conical surface C, and finally exits through the surface D. As previously mentioned, C and D effectively form an eccentric aspheric plane convex Lens.
Es sei bemerkt, dass man statt„Overmolding" auch das Wort„Kapselung" benutzen könnte, um auszudrücken, dass auch andere Moldingverfahren verwendet werden können. Auch ist eine bidirektionale Version möglich. Basierend auf den obigen Ausführungen sieht die vorliegende Erfindung zusätzlich einen weiteren konischen Reflektor vor neben dem Reflektor wie er in den vorstehenden Ausführungen beschrieben wurde. In den Fig. 13-17 verkörpert der linke Reflektor A das zusätzliche Merkmal dieser Erfindung. Der zusätzliche Reflektor A ist, wie in der Fig. 15 gezeigt, dem Reflektor C nach- geordnet. Die Kombination der beiden Reflektoren arbeitet wie im Folgenden erläutert. It should be noted that instead of "overmolding" one could also use the word "encapsulation" to express that other molding methods can be used. Also, a bidirectional version is possible. Based on the above embodiments, the present invention additionally provides another conical reflector in front of the reflector as described in the foregoing. In Figs. 13-17, the left reflector A represents the additional feature of this invention. The additional reflector A is, as shown in FIG. 15, arranged downstream of the reflector C. The combination of the two reflectors works as explained below.
Die beiden Reflektoren werden durch den oben beschriebenen ersten Gehäuseteil gebildet, der derart geformt ist, dass er die jeweiligen Reflexionsflächen X und Y bildet. The two reflectors are formed by the first housing part described above, which is shaped to form the respective reflection surfaces X and Y.
Man erkennt, dass der Empfänger das durch die optische Faser (optical fiber core) eintretende Licht über die Oberfläche D empfängt. Infolge der internen Totalreflexion wird das Licht an der konischen Oberfläche C wegreflektiert und dadurch um 90° gewendet und annähernd kollimiert. Es fällt dann auf die Photodiode bzw. den Photodetektor unterhalb des Reflektors, und zwar innerhalb des ersten Gehäuseteils speziell der Overmoldverbindung oder dem Over- moldkunststoff. Der Emitter andererseits (VCSEL) emittiert das Licht, welches auf die konische Reflektoroberfläche A auftrifft. Der Strahl wird gewendet (um weniger als 90°) und teilweise infolge von interner Totalreflexion kollimiert. Der Strahl tritt aus dem ersten Gehäuseteil, speziell dem Overmoldkunststoff, durch die Oberfläche B aus und tritt wieder ein durch die konische Oberfläche C und tritt schließlich durch die Oberfläche D aus. Wobei C und D effektiv eine sphärische plane konvexe Linse bilden. It can be seen that the receiver receives the light entering through the optical fiber core over the surface D. As a result of the internal Total reflection, the light is reflected away at the conical surface C and thereby turned by 90 ° and approximately collimated. It then falls on the photodiode or the photodetector below the reflector, specifically within the first housing part of the overmold connection or the over-mold plastic. The emitter on the other hand (VCSEL) emits the light which impinges on the conical reflector surface A. The beam is turned (by less than 90 °) and partially collimated due to total internal reflection. The jet exits the first housing part, especially the overmold plastic, through the surface B and re-enters the conical surface C and finally exits through the surface D. Where C and D effectively form a spherical plane convex lens.
Eine bemerkenswerte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass das VCSEL-Photodioden-Nebensprechen im wesentlichen Null sein sollte, wobei potentielle Beiträge nur vom Streuen infolge von Oberflächenrauheit auftreten könnten. Dies ist nicht notwendigerweise bei anderen Implementierungen der Fall, wo beispielsweise eine Temperaturstabilisierung erforderlich sein kann, um Nebensprechen zu vermeiden. Es sei bemerkt, dass die in der Fig. 15 gezeigte Geometrie nur eine möglicheA notable feature of the invention is that the VCSEL photodiode crosstalk should be substantially zero, with potential contributions only from scattering due to surface roughness. This is not necessarily the case in other implementations where, for example, temperature stabilization may be required to avoid crosstalk. It should be noted that the geometry shown in FIG. 15 is only one possible
Implementierung ist. Beispielsweise könnte die Oberfläche A in einigen Fällen als eine flache gekippte Oberfläche ausgebildet sein. Die Oberflächen B und D könnten mit nach außen gerichteten Orientierungen vorgesehen sein, entweder um die Freigabe des geformten ersten Gehäuseteils zu erleichtern oder um als ein optisches Prisma zu wirken. Implementation is. For example, surface A could be formed in some cases as a flat tilted surface. The surfaces B and D could be provided with outward orientations, either to facilitate release of the molded first housing part or to act as an optical prism.
Die präzise Wahl der Geometrie hängt von dem Kerndurchmesser ab und der numerischen Öffnung der optischen Faser. Genauer gesagt diktiert die numerische Apertur den maximalen Einfallswinkel des Strahls auf der Faser. Daher gilt Folgendes: Je kleiner die numerische Öffnung, umso genauer ist die Steuerung oder Kontrolle der Reflektorgeometrie bei dem Zusammenbau. The precise choice of geometry depends on the core diameter and the numerical aperture of the optical fiber. More specifically, the numerical aperture dictates the maximum angle of incidence of the beam on the fiber. Therefore, the smaller the numerical aperture, the more accurate is the control or control of the reflector geometry in the assembly.

Claims

Patentansprüche  claims
Optoelektronischer Transceiver (10), der Folgendes aufweist:  An optoelectronic transceiver (10) comprising
a) einen optischen Sender (171 ), a) an optical transmitter (171),
b) einen optischen Empfänger (172), b) an optical receiver (172),
c) Kopplungsmittel (300) bestehend aus einer ersten und c) coupling means (300) consisting of a first and
zweiten optischen Linse (400, 401) ausgebildet mit optisch aktiven Grenzflächen (410,411 ) zur Veränderung/Umlenkung optischer Pfade von einerseits optischen Ausgangssignalen A des optischen Senders (171 ) zu einem anschließbaren optischen Lichtleiter (12) und andererseits von Eingangssignalen E des gleichen Lichtleiters (12) zu dem Empfänger (172),  second optical lens (400, 401) formed with optically active interfaces (410.411) for changing / deflection optical paths of one hand, optical output signals A of the optical transmitter (171) to a connectable optical light guide (12) and on the other hand of input signals E of the same light guide ( 12) to the receiver (172),
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (400) eine im Kopplungsmittel (300) innen liegende konkave Reflexionsfläche (410) für Signale des optischen Senders aufweist und die zweite Linse über eine außen liegende konvexe Transmissionsfläche (41 1 ) für ausgehende Signale des optischen Senders und eine innen liegende konkave Reflexionsfläche (412) für eingehende Signale verfügt. characterized in that the first lens (400) has a concave reflection surface (410) for signals of the optical transmitter in the coupling means (300) and the second lens has an outer convex transmission surface (41 1) for outgoing signals of the optical transmitter and an inboard concave reflective surface (412) for incoming signals.
Transceiver nach Anspruch 1 , wobei das die Kopplungsmittel (300) bildende Material die Position der Linsen zueinander definiert oder festlegt. A transceiver according to claim 1, wherein the material forming the coupling means (300) defines or defines the position of the lenses relative to one another.
Transceiver nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material einen Brechungsindex von >1 ,3 aufweist und die innere Fläche der zweiten Linse mit einem Krümmungsradius ausgebildet ist derart, dass die Bedingung der Totalreflexion erfüllt ist in Bezug auf optische Pfade optischer Signale, die aus dem Lichtleiter (12) auf die Grenzfläche treffen. A transceiver according to claim 1 or 2, wherein the material has a refractive index of> 1.3, and the inner surface of the second lens is formed with a radius of curvature such that the condition of total reflection is satisfied with respect to optical paths of optical signals derived from the Pass the light guide (12) onto the interface.
Transceiver nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material, das einen Brechungsindex >1 ,3 aufweist, und die innere Fläche der ersten Linse mit einem Krümmungsradius ausgebildet ist derart, dass die Bedingung der Totalreflexion erfüllt ist in Bezug auf optische Pfade optischer Signale, die aus dem Sender auf die Grenzfläche treffen. Transceiver according to one of the preceding claims, wherein the material having a refractive index> 1, 3, and the inner surface of the first lens is formed with a radius of curvature such that the condition of total reflection is satisfied with respect to optical Paths of optical signals coming from the transmitter to the interface.
Optoelektronischer Transceiver (10), welcher Folgendes aufweist: An optoelectronic transceiver (10), comprising:
a) einen elektrisch-optischen Sender (171 ),  a) an electrical-optical transmitter (171),
der optische Signale zur einer Eingangs-/Ausgangsstirnfläche (24, 25) eines Lichtleiters (12) aussendet und/oder  the optical signals to an input / output end face (24, 25) of a light guide (12) emits and / or
b) einen optisch-elektrischer Empfänger (172) der optische Signale empfängt und in elektronische Signale umwandelt,  b) receiving an optical-electrical receiver (172) which converts optical signals into electronic signals,
c) einen Bauteilträger (14) auf dem der Sender und/oder Empfänger angeordnet ist bzw. sind, und  c) a component carrier (14) on which the transmitter and / or receiver is or are arranged, and
einen Gehäuseteil (1 1 ), der den Sender und/oder Empfänger umschließt, der Kopplungsmittel (300) aufweist, die optische Kopplungsmittel (303) und mechanische Kopplungsmittel (302) bilden, wobei die optischen Kopplungsmittel (301 ) die von dem elektrisch-optischen Sender (171 ) kommenden optischen Signale zu der Eingangstirnfläche (24) des Lichtleiters (12) leiten bzw. koppeln, und/oder die aus der EingangsVAusgangsstirnfläche (25) des Lichtleiters (12) austretenden optischen Strahlen zum optisch-elektrischen Empfänger (172) leiten bzw. koppeln, wobei die mechanischen Ausrichtmittel (302) den Lichtleiter (12) bezüglich des elektrisch-optischen Senders (171 ) und/oder dem optischelektrischen Empfänger (172) zur effizienten Signalübertragung ausrichten, wobei die optischen Kopplungsmittel (303) eine erste Reflexionsgrenzfläche (412) für die vom Sender kommenden optischen Signale bilden, eine zweite Reflexionsgrenzfläche (410) für die vom Lichtleiter austretenden optischen Signale und ferner eine erste und zweite Transmissionsfläche (415, 411 ) für die vom Sender kommenden optischen Signale.  a housing portion (11) enclosing the transmitter and / or receiver having coupling means (300) forming optical coupling means (303) and mechanical coupling means (302), the optical coupling means (301) being of electrical-optical Transmit transmitter (171) to the input end face (24) of the light guide (12) or couples and / or the out of the EingangsVAusgangsstirnfläche (25) of the light guide (12) exiting optical radiation to the optical-electrical receiver (172) direct The mechanical alignment means (302) align the light guide (12) with respect to the electro-optical transmitter (171) and / or the optical-electrical receiver (172) for efficient signal transmission, the optical coupling means (303) defining a first reflection interface (30). 412) for the optical signals coming from the transmitter, a second reflection interface (410) for the optical Si emerging from the optical fiber and a first and second transmission surface (415, 411) for the optical signals coming from the transmitter.
6. Optoelektronischer Transceiver (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (1 1 ) vorzugsweise durch ein Over- moldspritzverfahren gebildet ist und mit dem Bauteilträger (1 4) bzw. dessen Material durch das Spritzverfahren verbunden ist. 6. Optoelectronic transceiver (10) according to claim 5, characterized in that the housing part (1 1) preferably by an Over- mold injection method is formed and connected to the component carrier (1 4) or its material is connected by the injection molding process.
Optoelektronischer Transceiver (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehäuseteil (1 1 ) ein mechanisches Ausrichtmittel (302) bildet, das den einen Lichtleiter (12) und somit die Eingangs- /Ausgangsfläche (24) des Lichtleiters (12) mit den von den Reflexionsgrenzflächen (410, 41 2) reflektierten optischen Signalen ausrichtet. Optoelectronic transceiver (10) according to one of the preceding claims, wherein the housing part (1 1) forms a mechanical alignment means (302) comprising the one light guide (12) and thus the input / output surface (24) of the light guide (12) with the aligned by the reflection interfaces (410, 41 2) reflected optical signals.
Optoelektronischer Transceiver (10) nach einem oder mehren der vorhergehenden Ansprüche, dass das Kunststoffmaterial, insbesondere das Overmoldmaterial transparent ist und einen Brechungsindex n > 1 ,3, vorzugsweise n = 1 ,5 aufweist. Optoelectronic transceiver (10) according to one or more of the preceding claims, that the plastic material, in particular the overmold material is transparent and has a refractive index n> 1, 3, preferably n = 1, 5.
Optoelektronischer Transceiver (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dass das mechanische Kopplungsmittel (302) in der Form von Ausrichtmitteln für den Lichtleiter (12) im Gehäuseteil (1 1 ) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das Ausrichtmittel in der Form einer V-Nut (20) ausgebildet sind, die vorzugsweise schräg zueinander verlaufende Seitenflächen (210, 220) aufweist. Optoelectronic transceiver (10) according to one or more of the preceding claims, that the mechanical coupling means (302) in the form of alignment means for the light guide (12) in the housing part (1 1) is formed, preferably wherein the alignment means in the form of a V Groove (20) are formed, which preferably has obliquely mutually extending side surfaces (210, 220).
1 0. Optoelektronischer Transceiver (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Kunststoffmaterial eine Reflexionsgrenzfläche (321 ) an dem Übergang zwischen Kunststoffmaterial und Luft oberhalb des optischen Senders (1 71 ) derart bildet, dass das von dem optischen Sender (1 71 ) ausgehende Licht durch die erste und zweite Transmissionsfläche (41 1 , 415) auf die Eingangsstirnfläche des Lichtleiters (12) reflektiert wird, und zwar vorzugsweise kollimiert wird. 1 1 . Optoelektronischer Transceiver nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehäuseteil ausgebildet aus hochtransparentem Kunststoff besteht und bei der Ausbildung des ersten Gehäuseteils mit einem Material eines zweiten Gehäuseteils eine me- chanische Verbindung eingeht, wobei der zweite Gehäuseteil ein Träger für ein optisches Element und gegebenenfalls andere Bauteile oder elektrische Schaltungen ist. 1 0. Optoelectronic transceiver (10) according to any one of claims 6 to 9, wherein the plastic material forms a reflection interface (321) at the junction between plastic material and air above the optical transmitter (1 71) such that the of the optical transmitter (1 71) outgoing light through the first and second transmission surface (41 1, 415) on the input end face of the light guide (12) is reflected, and is preferably collimated. 1 1. Optoelectronic transceiver according to one or more of the preceding claims, wherein the housing part formed of highly transparent plastic and in the formation of the first housing part with a material of a second housing part a me- hanische connection is received, wherein the second housing part is a carrier for an optical element and optionally other components or electrical circuits.
12. Optoelektronischer Transceiver nach einem der mehreren der Ansprüche 5 bis 1 1 , wobei der Bauteilträger (14) ein gestanzter Bauteilträger, vorzugsweise ein Leadframe ist. 12. Optoelectronic transceiver according to one of the several claims 5 to 1 1, wherein the component carrier (14) is a stamped component carrier, preferably a leadframe.
13. Optoelektronischer Transceiver nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Overmold-Kunststoffmaterial, das den Gehäuseteil (11 ) bildet, zwei Reflektoren bzw. Reflexionsspiegel, die jeweils eine Reflexionsfläche für das Licht bilden, die jeweils zwischen den auf dem Bauteilträger (14) positionierten optischen Elementen und der Eintrittsstirnfläche des einen Lichtleiters (und gegebenenfalls umgekehrt) zu übertragenden ist, wobei vorzugsweise die die Reflexionsflächen bildenden Reflexionsspiegel jeweils ein interner konischer Totalreflexionsspiegel sind, wobei der Kunststoff an seiner Grenzfläche zur umgebenden Luft die Reflexionsspiegel bildet infolge des Übergangs von dem Kunststoffmaterial mit einem höheren Brechungsindex zur Luft mit dem Brechungsindex 1. 13. An optoelectronic transceiver according to one or more of the preceding claims, wherein the overmold plastic material, which forms the housing part (11), two reflectors or reflection mirrors, each forming a reflection surface for the light, each between the on the component carrier (14 ) and the entrance end face of the one light guide (and vice versa) is to be transmitted, wherein preferably the reflective surfaces forming the reflection surfaces are each an internal conical total reflection mirror, wherein the plastic forms the reflection mirror at its boundary to the surrounding air due to the transition of the Plastic material with a higher refractive index to the air with the refractive index 1.
14. Optoelektronisches Bauelement (10), welches Folgendes aufweist: 14. An optoelectronic device (10), comprising:
ein optisches Bauelement (17), das optische Signale zur einer Ein- gangs-/Ausgangsstirnfläche (24, 25) eines Lichtleiters (12) aussendet und/oder  an optical component (17) which emits optical signals to an input / output end face (24, 25) of a light guide (12) and / or
optische Signale empfängt und in elektronische Signale umwandelt, einen Bauteilträger (14) auf das optische Bauelement (17) angeordet, und  receives optical signals and converts them into electronic signals, arranges a component carrier (14) on the optical component (17), and
einen Gehäuseteil (1 1 ), der das optische Bauelement (17) umschließt und der Kopplungsmittel (300) aufweist, die optische Kopplungsmittel (301 ) und mechanische Kopplungsmittel (Ausrichtmittel) (302) bildet, wobei die optischen Kopplungsmittel (301) die von dem optischen Bauelement (17) kommenden optischen Signale zu der Eingangsstirnfläche (24) des Lichtleiters (12) leiten und/oder die aus der Eingangs- /Ausgangsstirnfläche (25) des Lichtleiters (1 2) austretenden optischen Strahlen zum optischen Bauelement (1 7) leiten, wobei die mechanischen Ausrichtmittel (302) den Lichtleiter ( 1 2) bezüglich des optischen Bauelements (1 7) zur effizienten Signalübertragung ausrichten. a housing part (11) enclosing the optical component (17) and having the coupling means (300) constituting optical coupling means (301) and mechanical coupling means (aligning means) (302), the optical coupling means (301) being of the optical component (17) coming optical signals to the input end face (24) of the optical waveguide (12) and / or guide the light emerging from the input / output end face (25) of the optical fiber (1 2) optical beam to the optical component (1 7), wherein the mechanical alignment means (302) the optical fiber ( 1 2) with respect to the optical component (1 7) for efficient signal transmission.
Optoelektronisches Bauelement (10), insbesondere nach Anspruch 14, welches Folgendes aufweist: An optoelectronic component (10), in particular according to claim 14, which has the following:
a) einen elektrisch-optischen Sender (171 ),  a) an electrical-optical transmitter (171),
der optische Signale zu einer EingangsVAusgangsstirnfläche (24, 25) eines Lichtleiters (12) aussendet und/oder  the optical signals to a EingangsVAusgangsstirnfläche (24, 25) of a light guide (12) emits and / or
b) einen optisch-elektrischen Empfänger (1 72), der optische Signale empfängt und in elektronische Signale umwandelt,  b) an optical-electrical receiver (1 72) which receives optical signals and converts them into electronic signals,
c) einen Bauteilträger (14), auf dem der Sender und/oder Empfänger an einen Gehäuseteil (1 1 ), der den Sender und/oder Empfänger umschließt und der Kopplungsmittel (300) aufweist, die optische Kopplungsmittel (301 ) und mechanische Kopplungsmittel (302) bilden, wobei die optischen Kopplungsmittel (301 ) die von dem elektrisch-optischen Sender (171 ) kommenden optischen Signale zu der Eingangsstirnfläche (24) des Lichtleiters (12) leiten bzw. koppeln, und/oder die aus der Eingangs- /Ausgangsstirnfläche (25) des Lichtleiters (12) austretenden optischen Strahlen zum optisch-elektrischen Empfänger (1 72) leiten bzw. koppeln, wobei die mechanischen Ausrichtmittel (302) den Lichtleiter (12) bezüglich des elektrisch-optischen Senders (171 ) und/oder dem optisch-elektrischen Empfänger (172) zur effizienten Signalübertragung ausrichten.  c) a component carrier (14) on which the transmitter and / or receiver to a housing part (1 1) enclosing the transmitter and / or receiver and the coupling means (300), the optical coupling means (301) and mechanical coupling means ( 302), the optical coupling means (301) coupling the optical signals coming from the electro-optical transmitter (171) to the input face (24) of the light pipe (12) and / or the input / output face (25) of the optical fiber (12) leaving the optical-electrical receiver (1 72) conduct or coupling, wherein the mechanical alignment means (302) the optical fiber (12) with respect to the electric-optical transmitter (171) and / or the Align optical-electrical receiver (172) for efficient signal transmission.
16. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 15, 16. Optoelectronic component (10) according to claim 15,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (1 1 ) vorzugsweise durch ein Overmoldspritzverfahren gebildet ist und mit dem Bauteilträger (14) bzw. dessen Material durch das Spritzverfahren verbunden ist. characterized in that the housing part (1 1) is preferably formed by an over-molding process and with the component carrier (14) or its material is connected by the injection molding process.
17. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 14 oder 15 wobei die optischen Kopplungsmittel (301 ) eine Reflexionsoberfläche (321 ) für die optischen Signale bilden. 17. The optoelectronic component (10) according to claim 14 or 15, wherein the optical coupling means (301) form a reflection surface (321) for the optical signals.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 14 oder 15, wobei der erste Gehäuseteil (1 1 ) ferner die mechanischen Ausrichtmittel (302) bildet, welche die EingangsVAusgangsfläche (24) des Lichtleiters mit den von der Reflexionsfläche (321 ) reflektierten optischen Signalen bzw. den zur Reflexionsfläche hingewendeten optische Signale ausrichtet. Optoelectronic component (10) according to claim 14 or 15, wherein the first housing part (1 1) further forms the mechanical alignment means (302), which the EingangsVAusgangsfläche (24) of the optical fiber with the of the reflection surface (321) reflected optical signals or the Aligned to the reflection surface oriented optical signals.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 14 oder 15, das auf das Kunststoffmaterial, insbesondere das Overmoldmaterial transparent ist und einen Brechungsindex n = 1 ,5 aufweist. Optoelectronic component (10) according to claim 14 or 15, which is transparent to the plastic material, in particular the overmold material and has a refractive index n = 1, 5.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 14 oder 15, das die mechanischen Kopplungsmittel (302) in der Form von Ausrichtmitteln im ersten Gehäuseteil (1 1 ) ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die Ausrichtmittel in der Form einer V-Nut (20) ausgebildet sind, die vorzugsweise schräg zueinander verlaufende Seitenflächen (210, 220) aufweist. An optoelectronic component (10) according to claim 14 or 15, wherein the mechanical coupling means (302) are in the form of alignment means in the first housing part (11), preferably wherein the alignment means are in the form of a V-groove (20). having preferably obliquely to each other extending side surfaces (210, 220).
21 . Optoelektronisches Bauelement (10), das Folgendes aufweist: 21. Optoelectronic component (10), comprising
eine elektrisch-optische Sendeeinrichtung (171 ),  an electrical-optical transmitting device (171),
einen Träger (14), auf dem die elektrisch-optische Sendeeinrichtung a carrier (14) on which the electrical-optical transmitting device
(171 ) angeordnet ist, (171) is arranged
Kopplungsmittel (300) gebildet durch einen ersten Gehäuseteil, der vorzugsweise durch ein Overmold-Spritzverfahren mit dem Material des zweiten Gehäuseteils (14) verbunden ist, wobei das Kunststoffmaterial eine Reflexionsfläche an dem Übergang zwischen Kunststoffmaterial und Luft oberhalb des optischen Senders (171 ) derart bildet, dass das von dem optischen Sender (171 ) ausgehende Licht etwa um 90° abge- winkelt auf die Eingangsstirnfläche des optischen Leiters (12) reflektiert wird, und zwar vorzugsweise kollimiert wird. Coupling means (300) formed by a first housing part, which is preferably connected by an overmold spray method with the material of the second housing part (14), wherein the plastic material forms a reflection surface at the transition between plastic material and air above the optical transmitter (171) in that the light emitted by the optical transmitter (171) is approximately 90 ° away. Angled at the input end face of the optical guide (12) is reflected, preferably is collimated.
22. Optische Kopplungsvorrichtung mit sowohl optischen als auch mecha- nischen Kopplungsmitteln in der Form eines Bauelementgehäuses, welches die optische Faserausrichtung (körperliche oder mechanische Lichtleiterausrichtung) und die Strahlauslenkung, die einen nahezu senkrechten Strahlungseinfall in die Eingangsstirnfläche des Lichtleiters sicherstellt, kombiniert, wobei dies vorzugsweise bei der Strahlauslen- kung mittels Kollimierung geschieht. 22. An optical coupling device with both optical and mechanical coupling means in the form of a component housing, which combines the optical fiber orientation (physical or mechanical optical fiber alignment) and the beam deflection, which ensures a nearly vertical radiation incidence in the input end face of the optical fiber, preferably in beam deflection by means of collimation.
23. Optische Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 22, einsetzbar in der USB 1 .0, 2.0, 3.0 Steckerverbinder-Technik, und zwar diese durch optische Verbindungsmittel erweiternd, wobei kritischen Funktionen der Fa- serausrichtung sowie der der Strahlablenkung und Kollimierung in einem einzigen Herstellungsschritt durch Formen des die optische Kopplungsvorrichtung bildenden optoelektronischen Gehäuses erreicht wird, wobei kein weiterer aktiver Ausrichtschritt erforderlich ist. 24. Als geformter Kunststoffkörper ausgebildete optische Kopplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 und 23, der mit einem ersten Gehäuseteil eine Kapselung mit einem ein optisches Element tragenden zweiten Gehäuseteil bildet, wobei vorzugsweise der Kunststoffkörper direkt auf dem zweiten das optische Element ragenden Gehäuseteil (Trä- ger) geformt ist. 23. An optical coupling device according to claim 22, which can be used in the USB 1 .0, 2.0, 3.0 plug connector technology, widening it by optical connection means, wherein critical functions of the fiber alignment as well as the beam deflection and collimation in a single manufacturing step by molding of the optical coupling device forming the optoelectronic housing is achieved, wherein no further active alignment step is required. 24. formed as a molded plastic body optical coupling device according to any one of claims 22 and 23, which forms with a first housing part encapsulation with an optical element supporting the second housing part, wherein preferably the plastic body directly on the second optical element protruding housing part (carrier ) is shaped.
25. Kopplungsvorrichtung mit einem Gehäuse für eine effiziente Kopplung zwischen einer optischen Faser und einem optischen Element (Sende- und/oder Empfangselement), vorzugsweise mit einer 90° Strahlablen- kung, wobei die Kopplung eine optische Faserausrichtung und Strahlablenkung sowie Fokussierung vorsieht, und zwar durch Vorsehen oder Formen eines geformten, die optische Kopplungsvorrichtung bildenden hochtransparenten Kunststoffkörpers direkt auf einem Träger, der das (bzw. die) aktive(n) Elemente trägt, wobei der Kunststoffkörper die optische Kopplungsvorrichtung bildet, d.h. den ersten Gehäuseteil des Gehäuses, dessen zweiter Gehäuseteil z.B. durch den Träger gebildet wird. 25. Coupling device comprising a housing for efficient coupling between an optical fiber and an optical element (transmitting and / or receiving element), preferably with a 90 ° beam deflection, the coupling providing optical fiber alignment and beam deflection and focusing by providing or molding a molded, highly transparent plastic body forming the optical coupling device directly on a support which supports the (or the) carries active (s) elements, wherein the plastic body forms the optical coupling device, ie, the first housing part of the housing, the second housing part is formed for example by the carrier.
26. Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass der hochtransparente Kunststoff- bzw. das Over- mold-Material hochtransparent ist und bei der Ausbildung des ersten Gehäuseteils mit einem weiteren Material eines zweiten Gehäuseteils eine (mechanische) Verbindung eingeht, wobei der zweite Gehäuseteil ein Träger für ein optisches Element und gegebenenfalls andere Bauteile oder elektrische Schaltungen ist. 26. Coupling device according to claim 25, wherein the housing is designed in such a way that the highly transparent plastic or the overmold material is highly transparent and a (mechanical) connection is formed when forming the first housing part with a further material of a second housing part, wherein the second housing part is a carrier for an optical element and optionally other components or electrical circuits.
Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei der Kunststoff bzw. das Overmold-Kunststoffmaterial, der bzw. das den ersten Gehäuseteil bildet, einen Reflektor bzw. Reflexionsspiegel, der eine Reflexionsfläche für das Licht bildet, das zwischen dem auf dem Träger positionierten optischen Element(en) und der Eintrittsstirnfläche des Lichtleiters (und gegebenenfalls umgekehrt) zu übertragenden ist, wobei vorzugsweise der die Reflexionsfläche bildende Reflexionsspiegel ein interner konischer Totalreflexionsspiegel ist, wobei der Kunststoff an seiner Grenzfläche zur umgebenden Luft den Reflexionsspiegel bildet infolge des Übergangs von dem Kunststoffmaterial mit einem höheren Brechungsindex zur Luft mit dem Brechungsindex 1. A coupling device according to claim 26, wherein the plastic or overmold plastic material forming the first housing part comprises a reflecting mirror which forms a reflection surface for the light which exists between the optical element (s) positioned on the support. and the entrance end face of the light guide (and vice versa) is preferably to be transferred, wherein preferably the reflective surface forming the reflection surface is an internal total conical reflection mirror, wherein the plastic forms the reflection mirror at its boundary to the surrounding air due to the transition from the plastic material with a higher refractive index Air with refractive index 1.
Optische Kopplungsvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 22, wobei ein weiterer konischer Reflektor (A) neben dem Reflektor (32) vorgesehen ist. 29. Optische Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die beiden Reflektoren durch den ersten Gehäuseteil (1 1 ) gebildet werden, der derart geformt ist, dass er die jeweiligen Reflexionsflächen bildet. Optical coupling device, in particular according to claim 22, wherein a further conical reflector (A) is provided adjacent to the reflector (32). 29. An optical coupling device according to claim 28, wherein the two reflectors are formed by the first housing part (11) shaped to form the respective reflecting surfaces.
30. Optische Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, wobei der Empfänger das durch die optische Faser (optical fiber core) eintretende Licht über eine Oberfläche empfängt, wobei infolge der internen Totalreflexion das Licht an der konischen Oberfläche wegreflektiert und da- durch um 90° gewendet wird und annähernd kollimiert, wobei es dann auf die Photodiode bzw. den Photodetektor unterhalb des Reflektors fällt, und zwar innerhalb des ersten Gehäuseteils (1 1 ) speziell der Overmoldverbindung oder dem Overmoldkunststoff, wobei der Emitter (VCSEL) andererseits das Licht emittiert, welches auf die konische Re- flektoroberfläche auftrifft, wobei der Strahl gewendet (um weniger als30. An optical coupling device according to claim 28 or 29, wherein the receiver receives the light entering through the optical fiber over a surface whereby, due to the total internal reflection, the light reflects off the conical surface and thereby turns 90 ° is and approximately collimated, wherein it then falls on the photodiode or the photodetector below the reflector, within the first housing part (1 1) especially the overmold or the overmold plastic, the emitter (VCSEL) on the other hand emits the light, which the conical reflector surface impinges, the beam turning (less than
90°) wird und teilweise infolge von interner Totalreflexion kollimiert, so dass der Strahl aus dem ersten Gehäuseteil, speziell dem Overmoldkunststoff, durch die Oberfläche B austritt und wieder durch die konische Oberfläche C eintritt und schließlich durch die Oberfläche D aus- tritt. 90 °) and partially collapsed as a result of total internal reflection so that the beam exits the first housing part, especially the overmold plastic, through the surface B and reenters the conical surface C and finally exits through the surface D.
31 . Optische Kopplungsvorrichtung nach Anspruch 30, wobei die Oberflächen effektiv eine sphärische plane konvexe Linse bilden. 31. An optical coupling device according to claim 30, wherein the surfaces effectively form a spherical plane convex lens.
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