DE102010002264A1

DE102010002264A1 - Spritzgegossener Schaltungsträger (MID) optischer Stecker mit Metallhalteclip

Info

Publication number: DE102010002264A1
Application number: DE102010002264A
Authority: DE
Inventors: Tobias Staeber; Thomas Lichtenegger
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: DE102010002264B4; US20100215320A1; US7963705B2

Abstract

Ein spritzgegossener Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischer Stecker weist einen spritzgegossenen Kunststoffkörper und einen Metallhalteclip auf. Der Körper weist einen aufnehmenden Teil auf, der ausgebildet ist zur Aufnahme und Führung einer passenden Lichtleitfaserhülse in eine Verbindungsposition. In der Verbindungsposition ist das in der Hülse verbleibende Faserende in optischer Ausrichtung mit einem optoelektronischen Bauteil in dem MID optischen Stecker. Der Halteclip weist einen oder mehr Kontaktbereiche auf, welche sich in den aufnehmenden Teil des Körpers erstrecken und auf die Hülse eine Federkraft ausüben, um sie in der Verbindungsposition zu halten und zu stabilisieren.

Description

HINTERGRUND
In einem optischen Kommunikationssystem ist es typischerweise notwendig, einen Lichtleiter an eine Überträger-, Empfänger- oder Transceivervorrichtung zu koppeln. Eine derartige Vorrichtung weist zu diesem Zweck typischerweise einen optischen Stecker auf. Ein Lichtleitkabel, das eine Faser aufweist, die in einer Hülse endet, kann durch Einstecken der Hülse in den Stecker an den optischen Stecker gekoppelt werden. Der Stecker weist üblicherweise ein opto-elektronisches Bauteil auf, wie zum Beispiel eine Lichtquelle oder einen Lichtsensor, einen aufnehmenden Teil, der die Hülse in eine Position führt, in der diese optisch ausgerichtet mit dem opto-elektronischen Bauteil ist, und einen Haltemechanismus, der ein versehentliches Entfernen, d. h. ein Ausstecken, der Hülse aus dem aufnehmenden Bereich verhindert.
Der Begriff ”spritzgegossener Schaltungsträger” oder ”MID” (molded interconnect device) Technologie bezeichnet die Integration von mechanischen und elektronischen Verbindungsmerkmalen in einer einheitlichen Vorrichtung. Eine Vorrichtung oder ein Bauteil, das MID Technologie verwendet, wir üblicherweise als MID Vorrichtung oder MID Bauteil bezeichnet. Eine MID Vorrichtung kombiniert typischerweise elektronische Merkmale mit einem Gehäuse, Rahmen oder einem anderen Körper, der aus einem spritzgegossenen Kunststoffmaterial hergestellt ist. Die elektronischen Merkmale umfassen typischerweise metallisierte Bereiche auf oder in dem Körper, die rationell ausgebildet werden können, zum Beispiel durch chemische Abscheidungsverfahren. Eine MID Vorrichtung kann zum Beispiel einen spritzgegossenen Kunststoffkörper, (Metall) Schaltungsbahnen oder andere elektronische Verbindungsträger, Lötunterlagen (Pads) zur Befestigung von Chips mit integrierten Schaltungen, und andere elektronische Merkmale, die auf oder in dem Körper ausgebildet sind. Die Anwendung der MID Technologie fördert die Miniaturisierung der Vorrichtung durch Verwendung metallisierter Bereiche auf oder in dem Gehäuse der Vorrichtung anstelle von gedruckten Leiterplatten oder anderen Verbindungsträgern, die gemäß früherer Technologien typischerweise in dem Gehäuse der Vorrichtung zusammen mit anderen Bauelementen befestigt sein würden.
ZUSAMMENFASUNG
Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen spritzgegossenen Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischen Stecker, der einen Körper aus Kunststoff und einen Halteclip aus Metall aufweist. Als ein MID weist der optische Stecker charakteristischerweise elektronische Bauelemente auf, die integral mit mechanischen Bauelementen ausgebildet sind. In beispielhaften Ausführungsformen weisen die elektronischen Bauelemente Schaltungsbahnen und andere elektronische Verbindungsträger auf, die auf oder in dem Körper ausgebildet sind. Der Körper weist einen aufnehmenden Teil auf, der ausgebildet ist zur Aufnahme und Führung einer passenden Lichtleitfaserhülse in Richtung einer Achse in eine Verbindungsposition. In der Verbindungsposition ist das in der Hülse verbleibende Faserende in optischer Ausrichtung mit dem opto-elektronischen Bauteil entlang der Achse.
Der Halteclip ist an dem Körper befestigt ist und weist einen oder mehr Kontaktbereiche auf, welche sich in den aufnehmenden Teil des Körpers erstrecken. In dieser Position übt der Halteclip auf einen Teil der Hülse eine Federkraft aus, wenn sich die Hülse in der Verbindungsposition befindet.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile sind oder werden für einen Fachmann nach Betrachtung der nachfolgenden Figuren und der genauen Beschreibung ersichtlich. Alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile sollen von der Beschreibung eingeschlossen sein, im Schutzumfang der Spezifikation liegen und von den beigefügten Ansprüchen geschützt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen besser verstanden werden. Die Einzelheiten der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Der Schwerpunkt liegt stattdessen auf der klaren Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines MID optischen Steckers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wobei der Metallclip getrennt vom Körper des optischen Steckers dargestellt ist.
2 ist ähnlich zu 1 und zeigt den Metallclip an seinem Ort im Körper des optischen Steckers.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die den MID optischen Stecker aus 1 mit einem passenden Lichtleitkabel zeigt.
4 ist ähnlich zu 3 und zeigt den MID optischen Stecker und das Lichtleitkabel in einer eingepassten oder Verbindungsposition.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Unterseite und die Rückseite des MID optischen Steckers aus 1 zeigt.
6 ist ähnlich zu 5 und zeigt den opto-elektronischen Chip befestigt auf der Rückseite des optischen Steckers.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Oberseite eines MID optischen Steckers gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Wie in den 1–4 gezeigt, weist in einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung ein spritzgegossener Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischer Stecker 10 einen im Allgemeinen L-förmigen Körper 12 und einen im Allgemeinen U-förmigen Halteclip 14 auf. Aus Gründen, die nachfolgend beschrieben werden, ist der Körper 12 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, während der Halteclip 14 aus Metall hergestellt ist. Entsprechend der MID Technology ist der MID optische Stecker 10 durch das Vorhandensein von sowohl elektronischen als auch mechanischen Merkmalen gekennzeichnet, die zusammen in einer singulären Vorrichtung integriert sind. Bezug nehmend auf die 5–6 weisen in einer exemplarischen Ausführungsform solche elektronischen Merkmale metallisierte Verbindungsträgerbereiche 16 und elektronische Kontakte 18 auf einer Unterseite des Körpers 12 auf, die einen Abschnitt der ”L”-Form des Körpers definiert, sowie zusätzliche metallisierte Verbindungsträgerbereiche 16, Lötunterlagen (Pads) 20 und ein opto-elektronisches Bauteil 22, wie zum Beispiel ein Fotodetektor oder ein Laserchip, auf einer Rückseite des Körpers 12, die den anderen Abschnitt der ”L”-Form des Körpers definiert.
Obwohl in der exemplarischen Ausführungsform der Körper 12 L-förmig ist und elektronische Bauteile aufweist, die auf der Unterseite und der Rückseite befestigt sind, kann ein solcher Köper in anderen Ausführungsformen jegliche andere Gestalt haben und elektronische Bauteile aufweisen, die auf oder in dem Körper in jeglicher anderer Weise angeordnet sind. Wie in dieser Patentspezifikation (”hierin”) verwendet, werden die Begriffe ”in”, ”auf” und Varianten davon, wie zum Beispiel ”darin” und ”darauf”, untereinander synonym verwendet, und ein Bezug auf ein erstes Bauelement, das sich ”auf” einem zweiten Bauelement befindet, umfasst in seiner Bedeutung auch das erste Element, das sich ”in” einem zweiten Bauelement befindet, und umgekehrt,
Wieder Bezug nehmend auf die 1–2 ist der Halteclip 14 an dem Körper 10 über einen Basisteil (Fußbereich) des Halteclips 14 befestigt, der in einem Kanal 23 des Körpers 10 sitzt. Der Halteclip 14 kann in dem Kanal 23 mittels Reibungspassung (friction fit) fixiert werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein derartiger Halteclip in jeder anderen geeigneten Weise an solch einem Körper angebracht oder fixiert werden, zum Beispiel durch Formpressen des Halteclips in den Körper, (Zusammen) Fixieren der zwei Bauteile mit Kunststoffnieten oder anderen Befestigungselementen, Biegen des Halteclips in eine nachgiebige, d. h. Federpassung mit einem Teil des Körpers, Eingreifen von Zähnen oder anderen Ausstülpungen, die in dem Halteclip ausgebildet sind, in eine Wandung oder einen anderen Teil des Körpers etc.
Die ”U” Form des Halteclips 14 ist durch zwei fingerförmige Bauteile 24 und 26 in Kombination mit dem Basisteil 28 definiert, welcher die fingerförmige Bauteile 24 und 26 verbindet. Jeder der fingerförmigen Bauteile 24 und 26 weist eine entsprechende Öffnung 30 bzw. 32 auf, um jeweils eine Ausnehmung in der nach innen gerichteten Wand der fingerförmigen Bauteile 24 und 26 bereitzustellen. Die Funktion dieser Ausnehmungen wird im Folgenden beschrieben. Obwohl in dieser exemplarischen Ausführungsform der Erfindung der Halteclip 14 U-förmig ist, kann ein solcher Halteclip in anderen Ausführungsformen jede andere geeignete Gestalt haben, welche die nachfolgend beschriebenen festhaltenden und stabilisierenden Funktionen bereitstellt.
Der Körper 12 weist einen aufnehmenden Teil 34 mit einer semizylindrischen Wandung auf, welche die Aufnahme und Führung einer entsprechend zylindrischen Hülse 36 in eine verbundene Position (Verbindungsposition) begünstigt, wie in den 3–4 dargestellt. Ein Lichtleitkabel 38, das eine Lichtleitfaser 40 in einer Hülse 36 aufweist, kann mit dem MID optischen Stecker 10 verbunden werden durch Einstecken der Hülse 36 in den aufnehmenden Teil 34, bis die Hülse 36 einen Verbindungsposition erreicht, in der die Lichtleitfaser 40 axial (und damit optisch) mit einer optischen Achse des opto-elektonischen Bauteils 22 ausgerichtet ist (vgl. die 5–6). Wenn die Hülse 36 in den aufnehmenden Teil 34 gesteckt ist (in einer Richtung, die im Wesentlich entlang der optischen Achse des opto-elektronischen Bauteils 22 verläuft), unterstützt die semizylindrische Wandung des aufnehmenden Teils 34 die Führung der Hülse 36. Wenn die Hülse 36 weiter in den aufnehmenden Teil 34 bewegt wird, biegen die Ausstülpungen (Protuberanzen) 42 und 44 auf der Hülse 36 die fingerförmigen Bauteile 24 und 26 des Halteclips 14 nachgiebig, d. h. spreizen sie auseinander. Wenn die Hülse 36 soweit bewegt wird, dass die Ausstülpungen 42 und 44 in die durch die Öffnungen 30 und 32 definierten Ausnehmungen eingreifen, kehren die fingerförmigen Bauteile 24 und 26 nachgiebig in Wesentlichen in ihren ungebogenen Zustand zurück. In diesem Zustand unterstützt die durch die fingerförmigen Bauteile 24 und 26 auf die Hülse 36 ausgeübte Federkraft das Festhalten und die Stabilisierung der Hülse 36 in Bezug auf den Körper 12. Auf diese Weise festgehalten und stabilisiert, widerstehen die Hülse 36 und der MID optische Stecker 10 einer versehentlichen Trennung voneinander sowie einer Bewegung untereinander aufgrund von, zum Beispiel, Vibration, Biegung des Lichtleitkabels 38 etc. Die Stabilität in der Verbindungsposition, in der das in der Hülse 36 verbleibende Ende der Lichtleitfaser 40 axial mit dem opto-elektronischen Bauteil 22 ausgerichtet ist, fördert eine gute optische Kopplung zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem opto-elektronischen Bauteil 22. Anzumerken ist, dass eine Öffnung 46 in der Rückseite des Körpers 12 und eine Öffnung 48 im Basisbereich 28 des Halteclips 14 axial mit dem opto-elektronischen Bauteil 22 ausgerichtet sind, und dadurch ein ungehinderter Weg für die optische Kopplung zwischen dem Ende der Lichtleitfaser und dem opto-elektronischen Bauteil 22 bereitgestellt wird.
Zusätzlich unterstützt der Basisbereich 28 des Halteclips 14, der in einer Orientierung senkrecht zur optischen Achse des opto-elektronischen Bauteils 22 angeordnet ist, die Abschirmung des opto-elektronischen Bauteils 22 und aller anderen elektronischen Bauelemente auf der Rückseite oder dem rückwärtigen Bereich des Körpers 12 gegen den Eintritt elektromagnetischer Interferenz (EMI) von der aufnehmenden Seite oder Bereich des Körpers 12.
Das Lichtleitkabel 38 kann vom MID optischen Stecker 10 durch Ausstecken oder Abziehen der Hülse 36 aus dem aufnehmenden Bereich 34 getrennt werden. Das Abziehen der Hülse 36 aus dem aufnehmenden Bereich 34 mit einer Anfangskraft, die zur Überwindung der oben beschriebenen Federkraft ausreicht, entkoppelt die Ausstülpungen 42 und 44 von den Ausnehmungen in den fingerförmigen Bauteilen 24 und 26. Einmal auf diese Weise entkoppelt, kann die Hülse 36 einfach aus der Aufnahme 34 herausgezogen werden.
Es sollte verstanden werden, dass Bauelemente, die nicht direkt die Struktur und die Verwendung des MID optischen Steckers 10 betreffen aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt werden. Es sollte für Fachleute, welche die Erfindung betrifft, offensichtlich sein, dass der MID optische Stecker 10 mit anderen Bauelementen kombiniert werden kann oder als Teil in einer anderen Vorrichtung enthalten sein kann. Zum Beispiel kann der MID optische Stecker 10 von einem Gehäuse umschlossen sein oder kann einen Teil eines Gehäuses bilden, wenn er an anderen Gehäusebauteilen angebracht ist.
Wie in 7 dargestellt, weist in einer anderen exemplarischen Ausführungsform ein spritzgegossener Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischer Stecker 50 einen im Allgemeinen L-förmigen Körper 52, der aus einem spritzgegossenen Kunststoff hergestellt ist, und einen Metallhalteclip 54 auf. Der Halteclip 54 ist an dem Körper 52 in ähnlicher Weise befestigt, wie sie oben mit Bezug auf die in den 1–6 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurde. Der Körper 52 weist einen aufnehmenden Teil 56 auf, der den Anschluss- oder Hülsenteil eines Lichtleitkabels (nicht gezeigt) in ähnlicher Weise wie oben beschrieben aufnehmen und führen kann. Obwohl in der perspektivischen Ansicht von 7 nicht sichtbar, weist der Halteclip 54 angrenzend an den aufnehmenden Teil 56 fingerförmige Bauteile auf, die sich nachgiebig in der oben beschriebenen Weise biegen, um die oben beschriebenen haltenden und stabilisierenden Funktionen bereitzustellen. In dieser Ausführungsform bilden die beiden oberen Teile 58 und 60 des Halteclips 54 in Kombination der unteren Seite oder Abschnitt 62 des Körpers 52 eine gehäuseähnliche Struktur aus, die einen Lichtleitkabelanschluss aufnehmen und festhalten kann. Zum Beispiel können die rippenartigen Merkmale 64, die auf den distalen Enden der oberen Teile 58 und 60 und auf Abschnitt 62 ausgebildet werden, in einem Schnappeingriff in passende Merkmale eingreifen, die auf dem Lichtleitkabelanschluss ausgebildet werden.
Da die oberen Bauteile 58 und 60 und dazugehörige Bereiche des Halteclips 54 einen substantiellen Bereich des MID optischen Steckers 50 bedecken, der eine Fläche der gehäuseähnlichen Struktur definiert, können die die EMI Abschirmung von Bauelementen innerhalb des Gehäuses (nicht gezeigt) unterstützen. Zusätzlich kann der rückwärtige Teil 66 des Halteclips 54 ein opto-elektronisches Bauteil in ähnlicher Weise abdecken, wie es oben mit Bezug auf 6 beschrieben wurde, um das opto-elektronische Bauteil gegen EMI abzuschirmen.
Eine oder mehr illustrative Ausführungsformen der Erfindung wurden oben beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche definiert und durch die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen nicht beschränkt ist.

Claims

Spritzgegossener Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischer Stecker, der aufweist: eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente einschließlich eines opto-elektronischen Bauteils und leitender Verbindungselemente; einen Körper aus Kunststoffmaterial, wobei der Körper ferner einen Teil der darin geformten elektronischer Bauelemente aufweist, der Körper einen aufnehmenden Teil aufweist, welcher ausgebildet ist zur Aufnahme und Führung einer passenden Lichtleitfaserhülse in Richtung einer Achse in eine Verbindungsposition, in der ein in der Hülse verbleibendes Faserende in optischer Ausrichtung mit dem opto-elektronischen Bauteil entlang der Achse ist; und einen Halteclip aus Metall, wobei der Halteclip am Körper befestigt ist und einen oder mehr Kontaktbereiche aufweist, welche sich in die Aufnahme erstrecken, um auf einen Teil der Hülse in der Verbindungsposition eine Federkraft auszuüben.
MID optischer Stecker gemäß Anspruch 1, wobei entweder die Lichtleitfaserhülse oder der Kontaktbereich des Halteclips eine Ausnehmung aufweist, und das jeweils andere der Lichtleitfaserhülse oder des Kontaktbereich des Halteclips eine Ausstülpung aufweist, welche in der Verbindungsposition der Ausnehmung entspricht.
MID optischer Stecker gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Halteclip im Allgemeinen U-förmig ist, wobei die Fingerbereiche des ”U” die Kontaktbereiche definieren.
MID optischer Stecker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Körper im Allgemeinen L-förmig ist, wobei das ”L” durch zwei Abschnitte definiert ist; der Körper elektronischer Bauelemente aufweist, die auf den beiden Abschnitten angeordnet sind; ein erster der Abschnitte eine mit der Achse ausgerichtete Wandung aufweist, um die Lichtleitfaserhülse aufzunehmen und in die Verbindungsposition zu führen; und ein zweiter der Abschnitte eine mit der Achse ausgerichtete Öffnung aufweist.
MID optischer Stecker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper eine Führung aufweist und der Halteclip am Körper befestigt ist, indem er zumindest teilweise in der Führung angeordnet ist.
MID optischer Stecker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Teil des Halteclips die Achse kreuzt und einen Bereich, in dem das opto-elektronische Bauteil angeordnet ist, gegen elektromagnetische Interferenz (EMI) abschirmt.
MID optischer Stecker gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Teil des Halteclips eine Oberfläche bedeckt, die einen Teil einer Gehäusestruktur definiert, um einen Bereich innerhalb der Gehäusestruktur gegen EMI abzuschirmen.
Verfahren zur Bedienung eines spritzgegossenen Schaltungsträger (MID; molded interconnect device) optischen Steckers, wobei der MID optische Stecker einen spritzgegossenen Kunststoffkörper und einen Metallhalteclip aufweist, und wobei der Körper eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente einschließlich eines opto-elektronischen Bauteils und leitender Verbindungselemente aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Aufnehmen einer Hülse, in der ein Faserende fixiert ist, indem die Hülse in den aufnehmenden Teil und in eine Verbindungsposition geführt wird, in der das Faserende in optischer Ausrichtung mit dem opto-elektronischen Bauteil ist; und wobei der Halteclip einen oder mehr Kontaktbereiche aufweist, welche sich in die Aufnahme erstrecken, und die auf einen Teil der Hülse in der Verbindungsposition eine Federkraft ausüben.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Aufnehmen einer Hülse ferner aufweist, dass die Hülse die Kontaktbereiche biegt, wenn die Hülse in den aufnehmenden Teil eintritt, und die Kontaktbereiche nachgiebig in einen ungebogenen Zustand zurückkehren, wenn die Hülse die Verbindungsposition erreicht.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei ein Teil des Halteclips einen Bereich des MID optischen Steckers gegen elektromagnetische Interferenz (EMI) abschirmt.