DE10346376B4

DE10346376B4 - Substratbauteil mit optischer Schnittstelle, optischer Steckverbinder und Verfahren zum Erzeugen einer optischen Steckverbindung

Info

Publication number: DE10346376B4
Application number: DE2003146376
Authority: DE
Inventors: Martin Franke; Karl Dr. Gerdom; Johannes Haftmann; Ulrich Schricker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: DE10346376A1

Abstract

Zweiseitiges Substratbauteil (11) mit einer auf seiner einen Seite gelegenen optischen Schnittstelle (15), wobei
– in dem Substratbauteil (11) durchgehende Löcher vorgesehen sind,
– ein Versteifungsbauteil (22) mit von diesem getragenen, für ein Anschlussbauteil (27a, 27b) vorgesehenen Führungsstiften (23) von der anderen Seite des Substratbauteiles (11) her durch die Löcher hindurchragt und
– die freie Länge der Führungsstifte (23) größer ist als die Länge der Löcher
dadurch gekennzeichnet,
dass
– die Löcher im Substratbauteil (11) als Führungslöcher (17a) für die Führungsstifte zum Ausrichten der Anschlussbauteile (27a, 27b) gegenüber dem Substratbauteil (11) mit einer für die Übertragung von Signalen zwischen der Schnittstelle (15) und dem Anschlussbauteil (27a, 27b) hinreichenden Genauigkeit ausgebildet sind und
– das Versteifungsbauteil (22) in einem Halterahmen (21) in Richtung der Ausrichtung der Führungsstifte (23) geführt ist, wobei der Halterahmen Arretierungen (24a, 24b) für mehrere Positionen des Versteifungsbauteils (22) und...

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiseitiges Substratbauteil mit einer auf seiner einen Seite gelegenen optischen Schnittstelle, wobei in dem Substratbauteil durchgehende Führungslöcher zum Ausrichten von Anschlussteilen mit einer für die Übertragung von optischen Signalen zwischen der Schnittstelle und dem Anschlussbauteil hinreichenden Genauigkeit vorgesehen sind.

Ein derartiges zweiseitiges, plattenförmiges Substratbauteil wird beispielsweise durch E. Griese und andere in "Proceedings of SPIE", Vol. 4455, erschienen im Okt. 2001 beschrieben. Gemäß 10 dieses Dokuments kann in dem Substratbauteil eine Bohrung vorgesehen werden, in die mindestens ein Führungsstift ("alignment pin") eines optischen Koppelbauteils eingreifen kann. Mit Hilfe der Paarung, bestehend aus Führungsstift und Führungsbohrung lässt sich die Position des optischen Koppelelementes auf dem Substratbauteil so genau ausrichten, dass eine Übertragung von Signalen zwischen dem optischen Koppelbauteil und einer durch eine in dem Substratbauteil vorgesehenen optischen Lage annähernd verlustfrei gewährleistet werden kann. Über weitere Durchgangslöcher kann das optische Koppelbauteil dann mit dem Substratbauteil fest verbunden werden, wobei die Führungsstifte und die zugehörigen Führungsbohrungen im Substratbauteil dadurch entlastet werden.

Gemäß der DE 197 43 992 C1 ist ein optoelektrischer Steckverbinder beschrieben, der einerseits einen optischen Stecker mit Lichtwellenleitern und andererseits einen Montageblock aufweist. In dem Montageblock sind Ausrichtstifte befestigt, welche aus einer dem Stecker zugewandten Stirnseite des Montageblockes hervorstehen und daher unter Einführen der Ausrichtstifte in Ausrichtöffnungen in einer Kontaktseite des Steckers eine Ausrichtung von Stecker und Montageblock zueinander bewirken. Mit dem Montageblock kann weiterhin ein Bauteilträger verbunden werden, der im Bereich der Ausrichtstifte mit einer relativ großen Öffnung für die Ausrichtstifte versehen ist. Damit wird eine Ausrichtung des Bauteileträgers bezüglich des Steckers in der Weise möglich, dass bei elektrischer Ansteuerung der Wandlerelemente über die Leiterbahnen des Bauteileträgers und unter Beobachtung der optischen Signale an den äußeren Enden der Lichtwellenleiter eine maximale optische Kopplung erreicht wird. Die Ausrichtung erfolgt, nachdem der Stecker auf den Montageblock geschoben wurde, wobei diese beiden Bauteile den Bauteileträger mit seiner relativ großen spielbehafteten Öffnung aufnehmen.

Gemäß der DE 102 00 853 A1 ist ein Stecker beschrieben, der als Koppler bezeichnet wird. Dieser weist an einer Stirnseite optische Schnittstellen auf. Von der Stirnseite ragen weiterhin Führungsstifte ab mit denen sich der Stecker auf einem Substratbauteil positionieren lässt. Das Substratbauteil weist eine obere Leiterplattenlage mit einer Freistellung auf, die eine transparente Trägerfolie freigibt, so dass der mit seiner Stirnseite auf der Trägerfolie aufsitzende optische Stecker Signale an optische Führungselemente übertragen kann, welche sich unter der Trägerfolie befinden. Auf der der Trägerfolie abgewandten Seite der Führungselemente werden diese durch eine Deckschicht abgedeckt. Dieser Deckschicht folgt eine untere Leiterplattenlage, die das Substratbauteil komplettiert.

Gemäß der DE 198 46 733 C2 ist eine Steckverbindung mit Steckdose und Stecker zum Verbinden von Lichtleitfasern beschrieben. Die Lichtleitfasern sitzen in einem Stecker, der Passstifte aufweist. Die Steckdose weist weiterhin Führungskugeln auf. Zwischen dem Stecker und der Steckdose ist ein Zwischenteil mit durchgängigen Führungsbohrungen platziert, in die einerseits die Ausrichtstifte des Steckers und andererseits die Führungskugeln der Steckdose eingreifen. Auf diese Weise ist eine Ausrichtung beider Bauteile zueinander möglich.

Gemäß der US 6,394,664 B1 ist ein optisches Modul beschrieben, in dem optische Bauelemente aufweisende Leiterplatten zwischen zwei Blöcken positioniert werden. Hierzu sind die Leiterplatten mit Führungslöchern durchbohrt, wobei die zwei Blöcke korrespondierende Führungsstifte, die von einem Block abragen, und Führungslöcher, die sich in den anderen Block hinein erstrecken, aufweisen. Diese Führungsstifte werden gleichzeitig durch die Führungslöcher der Leiterplatten zur genauen Positionierung gesteckt.

Gemäß der US 2002/0181881 A1 ist ein ähnlicher Aufbau für ein optisches Modul beschrieben. Eine ein optisches Array aufweisende Leiterplatte mit Führungslöchern wird zwischen zwei Blöcken positioniert, wobei die Blöcke zu diesem Zweck in der beschriebenen Weise Führungsstifte und Führungsbohrungen aufweisen. Der Block mit den Führungsbohrungen weist weiterhin Lichtleiter auf, die derart verlaufen, dass sie zur Übertragung von Lichtsignalen aus dem optischen Array der Leiterplatte mit für die optische Übertragung ausreichender Genauigkeit positioniert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein zweiseitiges Substratbauteil mit einer optischen Schnittstelle anzugeben, das sich in herkömmlichen Fertigungslinien für die Elektronik-Montage mit einer zur Übertragung von Signalen über die Schnittstelle hinreichenden Genauigkeit montieren lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Versteifungsbauteil in einem Halterahmen in Richtung der Ausrichtung der Führungsstifte geführt ist, wobei der Halterahmen Arretierung für mehrere Positionen des Versteifungsbauteils und Anschlagflächen zur Montage auf dem Substratbauteil aufweist. Hierdurch lässt sich vorteilhafterweise erreichen, dass nach Montage des Halterahmens auf dem Substratbauteil (beispielsweise durch Verlöten der Anschlagflächen des Halterahmens mit zugehörigen Lötpads auf dem Substratbauteil) eine Führung des Versteifungsbauteils rechtwinkelig zur Substratbauteilfläche möglich wird. Die Arretierungen ermöglichen je nach Positionierung zur Substratfläche, dass das Versteifungsbauteil derart im Halterahmen arretierbar ist, dass die Führungsstifte nicht, teilweise oder vollständig in die Führungslöcher des Substratbauteils eintauchen bzw. sogar auf der gegenüberliegenden Seite des Substratbauteils herausragen. Hierdurch lassen sich vorteilhaft auch bei vormontiertem Versteifungsbauteil durch Unterbringung in der geeigneten Arretierung Fertigungsschritte für das Substratbauteil durchführen, bei denen die durchgesteckten Führungsstifte stören würden. Insbesondere kann die dem Versteifungsbauteil abgewandte Seite des Substrates im Bereich der Führungslöcher bis kurz vor dem Aufsetzen des Verbindungsbauteils geschützt werden.

Es ist vorgesehen, dass das Versteifungsbauteil mit von diesem getragenen Führungsstiften von der anderen Seite des Substratbauteiles her in die Führungslöcher eingreift, wobei die freie Länge der Führungsstifte größer ist als die Länge der Führungslöcher. Durch die Unterbringung der Führungsstifte in einem Versteifungsbauteil wird erreicht, dass die Führungsstifte einerseits untereinander und andererseits zum Versteifungsbauteil hin mit einer für optische Schnittstellen ausreichenden Lagegenauigkeit positioniert werden können. Das Versteifungsbauteil kann anschließend mit den Führungsstiften derart im Substratbauteil fixiert werden, dass die Führungsstifte aus der gegenüberliegenden Seite des Substratbauteils herausragen, da die Länge der Führungsstifte größer ist als die der Führungslöcher. Hierdurch gelingt einerseits eine genaue Justierung der im Versteifungsbauteil gehaltenen Führungsstifte in den Führungslöchern des Substratbauteiles. Andererseits kann mittels der aus den Führungslöchern des Substratbauteils herausragenden Enden der Führungsstifte eine genaue Justierung beispielsweise eines optischen Anschlusssteckers erfolgen, der seinerseits mit geeigneten Führungslöchern versehen ist. Hierdurch lassen sich das Substratbauteil und das optische Anschlussbauteil, also beispielsweise der optische Stecker, so genau gegeneinander positionieren, dass eine Übertragung von optischen Signalen über die Schnittstelle erfolgen kann. Dabei übernehmen die Führungsstifte die Funktion eines Koppelelementes zur Ausrichtung aller beteiligten Bauteile. Ins besondere können dabei Toleranzabweichungen eliminiert werden, wie sie standardmäßig bei der Elektronikmontage auftreten, da diese für eine optimale Übertragung von optischen Signalen an der Schnittstelle zu groß wären. Als Einführhilfe kann beispielsweise vorgesehen werden, dass die Führungsstifte an ihren Enden konisch auslaufen, so dass hierdurch eine Einführhilfe für die Führungsstifte in die zugehörigen Führungslöcher realisiert ist. Genauso können selbstverständlich die Eingänge der Führungslöcher konisch ausgebildet sein.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der einen Seite des Substratbauteils ein Verbindungsbauteil für das Anschlussbauteil fixiert ist, welches ebenfalls mit Führungslöchern versehen ist, in die die Führungsstifte eingreifen. Das Verbindungsbauteil kann insbesondere mit einer Steckvorrichtung für das Anschlussbauteil ausgestattet sein. Mit dem Verbindungsbauteil lässt sich damit vorteilhaft eine optische Steckverbindung realisieren, welche über die Führungsstifte und Führungslöcher mit für die erläuterten optischen Anforderungen genügender Genauigkeit auf dem Substratbauteil platziert werden kann. Eine optische Steckverbindung mit dem Anschlussbauteil lässt sich dann dadurch erzielen, dass das Verbindungsbauteil und das Anschlussbauteil mit einer geeigneten Geometrie ineinander greifen. Dabei auftretende Steckkräfte werden vorteilhaft über die Führungsstifte und Versteifungs-/Anschlussbauteil in die jeweiligen Deckschichten der Leiterplatte eingeleitet, wodurch die empfindliche optische Lage entlastet wird.

Eine weiterführende Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsbauteil mit einer Stirnfläche direkt auf einer als Zwischenlage ausgebildeten, die optische Schnittstelle enthaltenden, und im Bereich der Schnittstelle frei liegenden optischen Lage des Substratbauteils aufgesetzt ist, wobei das Verbindungsbauteil einen (insbesondere die Stirnfläche umlaufenden) Absatz aufweist, über den das Verbindungsbauteil auf der einen Seite des Substratbauteils befestigt ist. Hierbei kommt ein Verbindungsbauteil zum Einsatz, welches vorteilhaft auf Substratbauteile zugeschnitten ist, welche als optische Wellenleiter eine optische Lage aufweisen. Diese optische Lage des Substratbauteils ist dann als Zwischenlage ausgebildet und wird dadurch von den sie umgebenden Lagen geschützt. In die optische Lage wird eine optische Schnittstelle beispielsweise dadurch eingebracht, dass auf der einen Seite des Substratbauteils die Zwischenlage durch Entfernen der darüberliegenden Schicht oder Schichten freigelegt wird. Das Verbindungsbauteil kann mit dem Substratbauteil vorteilhaft dadurch verbunden werden, dass das Verbindungsbauteil mit der Stirnfläche direkt auf die optische Lage aufgesetzt wird, wobei ein umlaufender Absatz am Verbindungsbauteil zur Befestigung desselben auf dem Substratbauteil genutzt werden kann. Eine solche Verbindung kann beispielsweise mittels eines Klebstoffs erreicht werden.

Eine noch weiterführende Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Absatz in Richtung rechtwinklig zum Substratbauteil eine Höhe aufweist, die größer ist als die konstruktiv vorgesehene Dicke von das Substratbauteil bildenden, auf der optischen Lage in Richtung zur einen Seite hin befindlichen Schichten. Hierdurch kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass auch bei einer Toleranzabweichung der Dicke der auf der optischen Lage befindlichen Schichten eine zuverlässige Positionierung des Verbindungsbauteils zur optischen Lage gewährleistet ist, so dass das Verbindungsbauteil immer zuverlässig auf der optischen Lage anliegt bzw. in definiertem Abstand zur optischen Lage an einem geeigneten Anschlag gehal ten wird. Durch die Gestaltung des Absatzes ist also vorteilhaft ein Toleranzausgleich geschaffen, welcher die Anforderungen an das Substratbauteil hinsichtlich der Dickentoleranz der auf der optischen Lage befindlichen Schichten verringert.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Führungsstifte in das Versteifungsbauteil eingegossen ist. Durch das Eingießen lässt sich eine hochgenaue Fixierung der Führungsstifte in dem Versteifungsbauteil erreichen, indem die Führungsstifte in das Formwerkzeug für das Versteifungsbauteil eingelegt werden. Selbstverständlich lässt sich bei dem erfindungsgemäßen optischen Steckverbinder die hohe Genauigkeit vorteilhaft auch dadurch erreichen, dass die Führungsstifte in das Verbindungsbauteil eingegossen werden.

Eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsbauteil eine insbesondere hülsenförmige Führung für das Anschlussbauteil, z. B. einen optischen Stecker, aufweist. Hierdurch lässt sich vorteilhaft auf dem Substratbauteil eine lösbare Steckverbindung erzeugen, deren Verbindung mit einer für die Übertragung der optischen Signale hinreichenden Genauigkeit erzeugt werden kann. Diese Genauigkeit wird durch eine geeignete Wahl der Toleranzen der Führung bestimmt. Die Führungsstifte selbst dienen dabei lediglich zur Justierung des Verbindungsbauteils zum Substratbauteil und können durch geeignete Fixierung des Verbindungsbauteils auf dem Substratbauteil (beispielsweise durch Kleben) entlastet werden. Hierdurch werden die mechanischen Beanspruchungen, die durch den Betrieb, das Lösen und das Schließen der Steckverbindungen auf die optische Schnittstelle ausgeübt werden, vorteilhaft von dem an sich empfindlichen Verbund aus Führungslöchern und Führungsstiften ferngehalten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Führung ist ein Anschlag in dieser ausgebildet, der die Bewegung des Anschlussbauteils in Richtung zum Substratbauteil hin begrenzt. Hierdurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass das Anschlussbauteil einen unkontrollierten Druck auf die als Schnittstelle fungierende optische Lage ausübt, um diese vor Beschädigungen zu schützen.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Erzeugen einer optischen Steckverbindung auf der einen Seite eines zweiseitigen Substratbauteils. Ein solches Verfahren lässt sich dem eingangs erwähnten Stand der Technik entnehmen. Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zum Erzeugen einer optischen Steckverbindung auf einem Substratbauteil anzugeben, mit dem sich die Steckverbindung mit einer für die optische Übertragung von Signalen zwischen der Steckverbindung und dem Substratbauteil ausreichenden Genauigkeit, insbesondere durch Fertigungsverfahren der Elektronikmontage herstellen lässt.

Diese weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Erzeugen einer optischen Steckverbindung auf der einen Seite eines zweiseitigen Substratbauteils gelöst, bei dem das Substratbauteil mit durchgehenden Führungslöchern zum Ausrichten von optischen Anschlussteilen mit einer für die Über tragung von Signalen zwischen einer auf der einen Seite des Substratbauteils gelegenen optischen Schnittstelle und dem Anschlussbauteil hinreichenden Genauigkeit versehen wird, ein Versteifungsbauteil mit von diesem getragenen Führungsstiften von der anderen Seite des Substratbauteils her durch die Führungslöcher hindurchgesteckt wird, wobei die Führungsstifte auf der einen Seite des Substratbauteils aus den Führungslöchern herausragen, wobei das Versteifungsbauteil in einem Halterahmen geführt wird, in dem mehrere Arretierungen für mehrere Positionen des Versteifungsbauteils vorgesehen sind und das mit Anschlagflächen auf der anderen Seite des Substrates montiert wurde und danach auf die eine Seite des Substratbauteils das Anschlussbauteil oder ein zur Aufnahme eines Anschlussbauteils geeignetes Verbindungsbauteil mit in diesem Bauteil vorgesehenen Führungslöchern auf die Führungsstifte aufgesetzt und auf dem Substratbauteil fixiert wird.

Durch Verwendung eines Versteifungsbauteils, welches Führungsstifte zur Montage desselben und weiteren Bauteilen auf einem Substratbauteil aufweist, kann die Fügegenauigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft verbessert werden. Die Führungsstifte, die sich hochgenau fertigen lassen, bilden dabei zwecks Eliminierung von Fertigungs- und Montagetoleranzen ein eindeutiges geometrisches Bezugssystem. Die zu fügenden Bauteile werden zu deren Montage mit geeigneten Führungslöchern, wie z. B. Präzisionsbohrungen, versehen und nacheinander auf die Führungsstifte aufgefädelt. Durch die anschließende Fixierung der Bauteile werden die Führungsstifte nach dem Verbinden entlastet, wobei die Fixierung der Bauteile aneinander in der durch die Führungsstifte vorgegebenen, hochgenauen Positionierungen erfolgt.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Führungslöcher im Substratbauteil und die opti sche Schnittstelle nach deren Herstellung auf zumindest einer der beiden Seiten des Substratbauteils mit Schutzschichten versehen werden, die jeweils auf der anderen Seite des Sub stratbauteils vor dem Einführen der Führungsstifte in die Führungslöcher und/oder auf der einen Seite vor dem vollständigen Durchstecken der Führungsstifte durch die Führungslöcher entfernt werden. Die Schutzschichten dienen vorteilhaft zum Schutz der sehr empfindlichen optischen Schnittstelle im Substratbauteil sowie der sehr eng tolerierten Führungslöcher. Beispielsweise könnte ohne die Schutzschichten Lotmaterial in die Führungslöcher gelangen, wodurch deren Funktion als hochgenauer Toleranzausgleich verloren gehen würde. Die optische Schnittstelle muss vor der Erzeugung der optischen Verbindung geschützt werden, um später verschmutzungsbedingte Verluste bei der Übertragung der optischen Signale zu vermeiden. Die Schutzschichten führen daher vorteilhaft zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Versteifungsbauteil nach dem Fixieren des Anschlussbauteils oder Verbindungsbauteils wieder von dem Substratbauteil entfernt wird. Hierdurch kann vorteilhaft das Versteifungsbauteil mit den darin fixierten Führungsstiften für mehrere Substratbauteile verwendet werden, da die Funktion der Führungsstifte nach dem Fixieren der verschiedenen zusammenwirkenden Bauteile bereits erfüllt ist. Vorteilhaft könnte das Versteifungsbauteil auch in Fertigungsanlagen für das Substratbauteil mit der optischen Verbindung integriert sein, wobei eine Versteifung jeweils im am Substratbauteil anliegenden Zustand des Versteifungsbauteils erfolgen würde.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Hierbei zeigen

1a-c die verschiedenen Fertigungsschritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie

1d ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Substratbauteils jeweils im Schnitt.

In 1 ist ein als mehrlagige Leiterplatte ausgeführtes Substratbauteil 11 dargestellt, welches mit einer optischen Lage 12 ausgestattet ist. Die optische Lage weist eine durch eine erste Deckschicht 13a gebildete erste Seite 14a und eine durch eine zweite Deckschicht 13b gebildete zweite Seite 14b auf. Anstelle einer Leiterplatte könnte auch eine beliebige dreidimensionale Struktur mit einem analogen, mehrlagigen Aufbau, wie z. B. ein Gehäusebauteil mit in der Wandung verlaufenden Lichtleitern, zum Einsatz kommen (nicht dargestellt). Die erste Seite 14a wird im Folgenden als die eine Seite 14a des Substratbauteils und die zweite Seite 14b als die andere Seite 14b des Substratbauteils bezeichnet.
In dem Substratbauteil ist eine optische Schnittstelle 15 durch Freilegen der optischen Lage 12 auf der einen Seite 14a, also durch Entfernung der Decklage 13a gebildet. Die optische Schnittstelle besteht somit aus der Oberfläche der optischen Lage 12, die eine Ein- bzw. Auskopplung von Licht im rechten Winkel zu dieser Oberfläche beispielsweise durch Ausbildung von Mikroprismen 16 als Umlenkoptik in der optischen Lage 12 erlaubt. Weiterhin sind im Bereich der optischen Schnittstelle 15 Führungslöcher 17a als Präzisionsbohrungen in das Substratbauteil 11 eingebracht, die durchgehend sind, Führungslöcher können beispielsweise mittels eines Lasers in das Substratbauteil 11 eingebracht werden.
Nach Ausbildung der optischen Schnittstelle 15 sowie der Führungslöcher 17a werden diese auf der ersten Seite 14a mit einer Schutzschicht 18a und auf der zweiten Seite 14b mit einer Schutzschicht 18b versehen. Die Schutzschichten 18a und 18b schützen die empfindlichen Strukturen der optischen Schnittstelle 15 und der Führungslöcher 17a in dem weiteren Herstellungsverfahren, welches das Substratbauteil 11 durchläuft. Für die weitere Verarbeitung sind beispielsweise Kontaktstellen 19 auf beiden Seiten des Substrats verteilt vorgesehen. Selbstverständlich kann auch lediglich die Anbringung einer Schutzschicht 18a oder 18b auf einer Seite des Substratbauteils 11 sinnvoll sein. Beispielsweise könnte das Substratbauteil 11 nur einseitig Kontaktstellen 19 zur Bestückung aufweisen, so dass die gegenüberliegende Seite des Substratbauteils nicht gefährdet wäre.
In den folgenden Figuren sind gleichartige Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert.
In 1b ist das Substratbauteil 11 in bereits auf der anderen Seite 14b bestücktem Zustand dargestellt. Zunächst werden auf Kontaktflächen 19 der Unterseite 14b Lotdepots 20 erzeugt, wobei die Führungslöcher 17a noch durch die Folie 18b (vgl. 1a) geschützt sind. Anschließend wird die Folie 18b entfernt, so dass ein in einem Halterahmen 21 fixiertes Versteifungsbauteil 22 mit den freien Enden von Führungsstiften 23 in die Führungslöcher 17a eingesetzt werden kann. Mit den anderen Enden sind die Führungsstifte 23 in das Versteifungsbauteil 22 eingegossen, so dass sich die freie Länge der Führungsstifte durch die aus dem Versteifungsbauteil 22 her ausragenden freien Enden der Führungsstifte 23 ergibt. Für die vorgesehene Positionierung des Halterahmens 21 zum Substratbauteil 11 weist dieser eine Arretierung 24a auf, in der das Versteifungsbauteil 22 derart gehalten wird, dass die Führungsstifte 23 zwar in die Führungslöcher 17a eintauchen, jedoch auf der einen Seite 14a des Substratbauteils im Bereich der optischen Schnittstelle noch nicht herausragen, da diese noch mit der Schutzschicht 18a versehen ist.
Der Halterahmen 21 wird mit Anschlagflächen 25 auf den dafür vorgesehenen Lotdepots 20 platziert und in einem folgenden Reflow-Lötvorgang zusammen mit Bauelementen 26 auf der anderen Seite 14b des Substratbauteils fixiert. Dabei werden die Führungsstifte bereits zur engtolerierten Lagebestimmung des Halterahmens 21 einschließlich des Versteifungsbauteils 22 genutzt.
In der 1c kann nach einer Herstellung von Lotdepots 19 auf der einen Seite 14a des Substrates 11 die Schutzfolie 18a (vgl. 1b) entfernt werden. Anschließend können die Führungsstifte 23 durch die Führungslöcher 17a hindurchgesteckt werden, indem das Versteifungsbauteil 22 in dem Halterahmen 21 von der Arretierung 24a gelöst und in eine weitere Arretierung 24b hineingeschoben wird. Da die freie Länge der Führungsstifte 23 größer ist als die Länge der Führungslöcher 17a, ragen diese mit ihren freien Enden von der optischen Schnittstelle 15 ab. Die Führungsstifte können beispielsweise genutzt werden, um ein Anschlussbauteil 27a, beispielsweise eine Ferrule mit einem Bündel von Lichtleitern 28 über Führungslöcher 17b auf der optischen Schnittstelle 15 zu platzieren. Das Zusammenwirken der Führungslöcher 17b und der Führungsstifte 23 bewirkt dabei eine Positionierung des Anschlussbauteils 27a auf der optischen Schnittstelle 15 mit einer für die Übertragung von Lichtsignalen hinreichenden Genauigkeit.
Besonders vorteilhaft ist es, wie 1d zeigt, jedoch, das Anschlussbauteil nicht direkt mit der optischen Schnittstelle in Verbindung zu bringen, sondern für ein Anschlussbauteil 27b ein Verbindungsbauteil 29 vorzusehen, welches parallel mit weiteren Bauelementen 26 auf der einen Seite 14a des Substratbauteils 11 montiert wird. Das Verbindungsbauteil 29 wird auf dem Substratbauteil 11 mittels einer Klebeverbindung 30a fixiert. Ebenso kann dieses genauso wie die Bauelemente 26 verlötet werden (nicht dargestellt). Zur Einhaltung der für die Übertragung von Lichtsignalen erforderlichen Toleranzen ist auch das Verbindungsbauteil mit Führungslöchern 17c versehen. Mit einer Stirnfläche 31 liegt das Verbindungsbauteil direkt auf der optischen Lage 12 auf, wobei die optische Schnittstelle 15 innerhalb eines Fensters 32 in der Stirnfläche 31 freiliegt.
Die Montage des Verbindungsbauteils wird zusätzlich dadurch vereinfacht, dass die freien Enden der Führungsstifte 23 einen Konus 33 aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich die Einführung der Führungsstifte in die Führungslöcher 17c (wie auch in die Führungslöcher 17b gemäß 1c und 17a gemäß 1b). Außerdem ist die Stirnfläche 31 des Verbindungsbauteils von einem umlaufenden Absatz 34 umgeben, der die Funktion erfüllt, dass der äußere Umfang des Verbindungsbauteils 29 nicht auf der durch die Decklage 13a gebildeten einen Seite 14a des Substratbauteils aufliegt. Hierdurch ist ein Toleranzausgleich geschaffen, der eine zuverlässige Anlage der Stirnfläche 31 auf der optischen Lage 12 auch bei toleranzbedingten Schwankungen der Dicke der Decklage 13a gewährleistet. Der so entstehende Spalt zwischen dem Absatz 34 und der einen Seite 14a des Substratbauteils 11 wird mittels der Klebeverbindung 30a überbrückt.
Das Verbindungsbauteil 29 ist weiterhin mit einer Führungshülse 35 ausgestattet, die eine eng tolerierte Aufnahme des Anschlussbauteils 27b erlaubt. Die Führungshülse endet in einem Anschlag 36, auf dem das in die Führungshülse 35 eingeführte Anschlussbauteil 27b zu liegen kommt, wobei die Lichtleiter 28 in einem Vorsprung 37 des Anschlussbauteils enden, welcher in das Fenster 32 des Verbindungsbauteils 29 eingreift. Durch geeignete Wahl der Höhe des Vorsprunges 37 wird durch den Anschlag 36 im Verbindungsbauteils 29 eine Entlastung der optischen Lage 12 in Bereich der optischen Schnittstelle 15 erreicht, da sich das Verbindungsbauteil 27b mit den den Vorsprung 37 umgebenden Bereichen auf dem Anschlag 36 abstützt.

Claims

Zweiseitiges Substratbauteil (11) mit einer auf seiner einen Seite gelegenen optischen Schnittstelle (15), wobei – in dem Substratbauteil (11) durchgehende Löcher vorgesehen sind, – ein Versteifungsbauteil (22) mit von diesem getragenen, für ein Anschlussbauteil (27a, 27b) vorgesehenen Führungsstiften (23) von der anderen Seite des Substratbauteiles (11) her durch die Löcher hindurchragt und – die freie Länge der Führungsstifte (23) größer ist als die Länge der Löcher dadurch gekennzeichnet, dass – die Löcher im Substratbauteil (11) als Führungslöcher (17a) für die Führungsstifte zum Ausrichten der Anschlussbauteile (27a, 27b) gegenüber dem Substratbauteil (11) mit einer für die Übertragung von Signalen zwischen der Schnittstelle (15) und dem Anschlussbauteil (27a, 27b) hinreichenden Genauigkeit ausgebildet sind und – das Versteifungsbauteil (22) in einem Halterahmen (21) in Richtung der Ausrichtung der Führungsstifte (23) geführt ist, wobei der Halterahmen Arretierungen (24a, 24b) für mehrere Positionen des Versteifungsbauteils (22) und Anschlagflächen (25) aufweist, mit dem es auf der anderen Seite des Substratbauteils (11) montiert ist.
Substratbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Seite des Substratbauteils (11) ein Verbindungsbauteil (29) für das Anschlussbauteil (27a, 27b) fixiert ist, welches ebenfalls mit Führungslöchern (17b) versehen ist, in die die Führungsstifte (23) eingreifen.
Substratbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsbauteil (29) mit einer Stirnfläche (31) direkt auf einer als Zwischenlage ausgebildeten, die optische Schnittstelle (15) enthaltenden und im Bereich der Schnittstelle (15) freiliegenden optischen Lage (12) des Substratbauteils (11) aufgesetzt ist, wobei das Verbindungsbauteil (29) einen Absatz (34) aufweist, über den das Verbindungsbauteil (29) auf der einen Seite des Substratbauteils (11) befestigt ist.
Substratbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstifte (23) in das Versteifungsbauteil (22) eingegossen sind.
Substratbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsbauteil (29) eine Führung (35) für das Anschlussbauteil (27b) aufweist.
Substratbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Führung (35) ein Anschlag (36) ausgebildet ist, der die Bewegung des Anschlussbauteils (27b) in Richtung zum Substratbauteil (11) hin begrenzt.
Verfahren zum Erzeugen einer optischen Steckverbindung auf der einen Seite eines zweiseitigen Substratbauteils (11), bei dem – das Substratbauteil (11) mit durchgehenden Führungslöchern (17a) zum Ausrichten von optischen Anschlussbauteilen (27a, 27b) mit einer für die Übertragung von Signalen zwischen einer auf der einen Seite des Substratbauteils gelegenen optischen Schnittstelle (15) und dem Anschlussbauteil (27a, 27b) hinreichenden Genauigkeit versehen wird, – ein Versteifungsbauteil mit von diesem getragenen Führungsstiften (23) von der anderen Seite des Substratbauteils (11) her durch die Führungslöcher (17a) hindurch gesteckt wird, wobei die Führungsstifte (23) auf der einen Seite des Substratbauteils (11) aus den Führungslöchern (17a) herausragen, – wobei das Versteifungsteil (22) in einem Halterahmen (21) geführt wird, in dem mehrere Arretierungen (24a, 24b) für mehrere Positionen des Versteifungsbauteils vorgesehen sind und das mit Anschlagflächen (25) auf der anderen Seite des Substrates montiert wurde und – auf die eine Seite des Substratbauteils (11) das Anschlussbauteil (27a, 27b) oder ein zur Aufnahme eines Anschlussbauteils (27a, 27b) geeignetes Verbindungsbauteil (29) mit in diesem Bauteil vorgesehenen Führungslöchern (17b, 17c) auf die Führungsstifte (23) aufgesetzt und auf dem Substratbauteil fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungslöcher (17a) im Substratbauteil (11) und die optische Schnittstelle (15) nach deren Herstellung auf zumindest einer der beiden Seiten des Substratbauteils mit Schutzschichten (18a, 18b) versehen werden, die jeweils auf der an deren Seite des Substratbauteils (11) vor dem Einführen der Führungsstifte (23) in die Führungslöcher (17a) und/oder auf der einen Seite vor dem vollständigen Durchstecken der Führungsstifte (23) durch die Führungslöcher (17a) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsbauteil (22) nach dem Fixieren des Anschlussbauteils (27a, 27b) oder Verbindungsbauteils (29) wieder von dem Substratbauteil (11) entfernt wird.