DE10351704A1

DE10351704A1 - Adapter zur Verbindung eines opto-elektronischen Wandlermoduls mit einer Leiterplatte, Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem solchen Adapter, opto-elektronisches Wandlermodul und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10351704A1
Application number: DE2003151704
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Dr.-Ing. Schunk
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2003-11-03
Filing date: 2003-11-03
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US20050124224A1; DE10351704B4

Abstract

Die Erfindung betrifft in einem ersten Erfindungsaspekt einen Adapter (100) und eine optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem optoelektronischen Wandlermodul (1) und einem entsprechenden Adapter (100). Der Adapter weist einen Adapterkörper (120) mit mindestens einer planen Seite (121) und mit einer Mehrzahl von ersten elektrischen Kontakten (111, 111') und einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontakten (112, 112', 112'', 112''') auf, wobei die ersten elektrischen Kontakte (111, 111') an einer planen Seite (121) des Adapterkörpers (120) angeordnet sind, die zweiten elektrischen Kontakte (112, 112', 112'', 112''') an einer anderen Seite des Adapterkörpers (120) angeordnet sind und jeweils ein erster elektrischer Kontakt (111, 111') und ein zweiter elektrischer Kontakt (112, 112', 112'', 112''') über einen im Inneren des Adapterkörpers (120) verlaufenden Leiter (110) elektrisch miteinader verbunden sind. In einem zweiten Erfindungsaspekt werden ein optoelektronisches Wandlermodul und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. Dabei wird zur Erzeugung eines optischen Fensters ein optisches Funktionselement über einen Kleber auf der Oberseite eines Wandlerbauelements angeordnet.

Description

Bezeichnung der Erfindung: Adapter zur Verbindung eines opto-elektronischen Wandlermoduls mit einer Leiterplatte, Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem solchen Adapter, opto-elektronisches Wandlermodul und Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Erfindung betrifft einen Adapter zur Verbindung eines opto-elektronischen Wandlermoduls mit einer Leiterplatte und eine Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem solchen Adapter. Des weiteren betrifft die Erfindung ein opto-elektronisches Wandlermodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen opto-elektronischen Wandlermoduls, wobei das opto-elektronische Wandlermodul mit dem Adapter verbindbar und zur Verwendung in der Sende- und/oder Empfangsanordnung geeignet ist.

Es sind sogenannte Small-Form-Factor-(SFF)-Transceiver und Small-Form-Factor-Pluggable (SFP)-Transceiver kleiner Bauart bekannt, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Transceiver können dabei steckbar ausgebildet (SFP-Transceiver) oder fest mit einem Gehäuse verbunden sein (SFF-Transceiver). Die bekannten Transceiver weisen neben einem optoelektronischen Wandlerbaustein eine interne, parallel zur optischen Achse des Transceivers verlaufende Leiterplatte auf, die elektronische Schaltungen für den Wandlerbaustein enthält wie einen Treiberbaustein und/oder einen Vorverstärker-Baustein. Der Transceiver ist auf einer Hauptschaltungsplatine angeordnet, die beispielsweise über einen Stecker elektrisch mit der internen Leiterplatte verbunden ist. Ein SFP-Transceiver ist beispielsweise in der DE 101 14 143 A1 beschrieben.

Nachteilig müssen die bekannten Transceiver aufgrund der vorhandenen internen Leiterplatte relativ lang ausgebildet sein. Eine zu der Verwendung einer internen Leiterplatte alternative Integration der elektronischen Schaltungen direkt in die opto-elektronischen Wandlerbausteine ist bei bekannten Wandlerbausteinen jedoch nur möglich, wenn gleichzeitig dass Small-Form-Faktor Kriterium, das eine maximale Breite von 13,5 mm vorsieht, aufgegeben wird.

Die WO 03/076998 A1 beschreibt ein opto-elektronisches Wandlermodul mit einem Wandlerbauelement, einem Träger, auf dem das Wandlerbauelement angeordnet ist, einem Aufnahme- und Koppelteil, das das Wandlerbauelement aufnimmt und einen Ankoppelbereich zum Ankoppeln eines Lichtwellenleiters ausbildet, und mit einer elektrischen Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung für das Wandlerbauelement. Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung außerhalb des Aufnahme- und/oder Koppelteils auf einem Subträger angeordnet ist, der in einer Ebene liegt, die parallel zur Längsachse des Ankoppelbereichs verläuft. Als Träger dient ein Leadframe, das senkrecht zur Längsachse des Ankoppelbereichs ausgerichtet und an seinem unteren Ende um 90° umgebogenen und mittels eines SMD-Kontakts an dem Subträger angelötet ist.

Bei dem bekannten opto-elektronisches Modul ist ein gesonderter Subträger für die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung erforderlich, was zu einem erhöhten Platzbedarf führt. Auch ist eine gesonderte Gestaltung des Leadframes erforderlich (Umbiegen um 90°). Eine solche Ausbildung ist nicht immer möglich, insbesondere wenn auf in Standardgehäusen angeordnete opto-elektronische Module zurückgegriffen wird.

Es besteht somit ein Bedarf nach kompakten opto-elektronischen Anordnungen, die insbesondere in SFP- und SFF-Transceivern einsetzbar sind und dabei bevorzugt elektrische Schaltungen in das Wandlerbauelement integrieren, so dass in den Transceivern auf eine gesonderte interne Leiterplatte verzichtet werden kann.

Es sind des weiteren beispielsweise aus DE 101 50 986 A1 opto-elektronische Module bekannt, bei denen ein Wandlerbaustein auf einem Leadframe angeordnet ist und durch den Leadframe hindurch, also in Richtung des Bodens des Bausteins, Licht aussendet bzw. empfängt. Das Modulgehäuse ist dabei mit einem nichttransparenten Kunststoff gefüllt, wobei die Trägeröffnung ein optisches Fenster bereitstellt. Nachteilig an derartigen opto-elektronischen Modulen ist, dass das Leadframe mit einer Öffnung versehen werden muss. Auch ist es erforderlich, den Wandlerbaustein mit der Oberseite nach unten auf dem Leadframe bzw. einem transparenten Submount, der dann auf dem Leadframe befestigt wird, anzuordnen.

Die US-A-5,897,338 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronisches Wandlermoduls, bei dem ein auf einem Leadframe angeordneter optoelektronischer Sende- oder Empfangschip verkapselt wird. Das Leadframe mit dem Sende- oder Empfangschip wird dabei in einer Spritzgussform angeordnet und bis auf ein optisches Fenster mit einem nicht transparenten Kunststoffmaterial vergossen, dass ein Plastikgehäuse ausbildet. Eine Lichten- bzw. Auskopplung erfolgt von der Oberseite des Gehäuses her, also nicht durch das Leadframe hindurch. Zur Bereitstellung eines optischen Fensters weist die Spritzgussform eine Aussparung auf, in die vor dem Verkapseln ein entfernbares Einsetzteil eingesetzt wird. Das entfernbare Einsetzteil reicht bis an den Sende- oder Empfangschip heran, wobei zwischen diesen Teilen ein hitzebeständiges deformierbares Material etwa aus Silikongel angeordnet wird. Nach dem Verkapseln wird das Einsetzteil mit dem deformierbaren Material entfernt. Das deformierbare Material schützt den optisch aktiven Bereich des Sende- oder Empfangschips beim Verkapseln. Nachteilig wird bei dem bekannten Verfahren eine aufwendig gestaltete Spritzgußform mit einer Aussparung benötigt.

Es besteht ein Bedarf nach einfachen und effektiven Aufbauten sowie Herstellungsverfahren für opto-elektronische Wandlermodule, bei denen das Licht eines Wandlerbausteins nicht durch den Träger bzw. das Leadframe, sondern durch die Oberseite ein- oder austritt, das optische Fenster sich also an der Oberseite befindet (top window).

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine opto-elektronischen Sende- und/oder Empfangsanordnung sowie Komponenten hierfür zur Verfügung zu stellen, die wenig Platz in Anspruch nimmt und bevorzugt in opto-elektronische Transceivern kleiner Bauart einsetzbar ist. Des weiteren sollen ein opto-elektronisches Wandlermodul mit einem optischen Fenster an der Oberseite und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt werden, wobei das Wandlermodul als Komponente der Sende- und/oder Empfangsanordnung einsetzbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Adapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Sende- und/oder Empfangsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14, ein opto-elektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Danach zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung in einem ersten Erfindungsaspekt durch die Bereitstellung eines Adapters mit einer Mehrzahl erster und mit einer Mehrzahl zweiter Kontakte an unterschiedlichen Seiten eines nichtleitenden Adapterkörpers aus, die jeweils durch einen Leiter miteinander verbunden sind. Dabei bildet der Adapter ein zweidimensionales Muster von ersten Kontakten auf einer planen, einem opto-elektronischen Modul zugewandten Seite auf ein zwei- oder dreidimensionales Muster von zweiten Kontakten auf einer anderen Seite des Moduls ab. Die zweiten Kontakte sind direkt oder über ein weiteres Steckelement mit einer Schaltungsplatine bzw. Leiterplatte verbindbar. Die Leiter des Adapters erfahren innerhalb des Adapterkörpers eine dreidimensionale Führung.

Die räumliche Anordnung der Komponenten ist bevorzugt derart, dass die optische Achse eines durch den Adapter elektrisch mit einer Schaltungsplatine verbundenen Wandlermoduls in einer Ebene parallel zur Ebene der Schaltungsplatine liegt.

Durch die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Adapters ist es möglich, ein Wandlermodul platzsparend in einem Transceiver anzuordnen. Der Adapter wird dabei direkt oder über ein weiteres Element mit einer Schaltungsplatine verbunden, so dass die Verwendung einer internen Leiterplatte im Transceiver nicht mehr erforderlich ist, wenn die erforderlichen elektrischen Beschaltungsbausteine für die Wandlerbausteine in das Wandlermodul integriert sind. Durch den Verzicht auf eine interne Leiterplatte ist es möglich, dass Transceivergehäuse besonders kompakt und kurz auszubilden.

Unter einer Leadframe im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jeder Systemträger aus Metall verstanden, der Kontaktbeine bzw. Kontaktpins und eine Montagefläche zur Befestigung eines Wandlerbauelements oder anderen elektronischen Bauteils besitzt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die Leiter eine Leiterstruktur auf Leadframebasis, wobei ein Leiter jeweils durch eine längliche Metallstruktur gebildet ist, deren Enden jeweils einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakt bereitstellen. Die Leadframestruktur ist mit einem Kunststoff vergossen, der das Adaptergehäuse bildet.

Die Anordnung der zweiten Kontakte kann auf verschiedene Weise erfolgen. In einer ersten Variante können die zweiten Kontakte an einer Unterseite des Adapterkörpers angeordnet sein, die senkrecht zu der mit den ersten Kontakten versehenen Seite verläuft. Es liegt dann ein senkrecht steckbarer Adapter vor.

In einer zweiten Variante kann vorgesehen sein, dass die zweiten Kontakte an einer Rückseite des Adapters angeordnet sind, die gegenüberliegend der mit den ersten Kontakten versehenen Seite ist. Es liegt dann ein horizontal steckbarer Adapter vor.

Grundsätzlich kann die Anordnung der ersten Kontakte des Adapters in beliebiger Weise auf eine erforderliche oder zweckmäßige Anordnung der zweiten Kontakte abgebildet werden. In einer einfachen Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die zweiten Kontakte in mindestens zwei zueinander beabstandeten Reihen angeordnet sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Leiter ausgehend von den ersten Kontakten an der planen Vorderseite des Adapterkörpers sich in Richtung der Rückseite des Adapterkörpers derart erstrecken, dass sie in einem rückwärtigen, vorstehenden Ankoppelbereich des Adapterkörpers zueinander beabstandete obere und untere Kontakte ausbilden. Dabei entsteht wiederum ein horizontal steckbarer Adapter.

Die opto-elektronische Sende- und/oder Empfangsvorrichtung weist ein Wandlermodul und einen Adapter auf, die derart miteinander verbunden sind, dass das Modulgehäuse mit seiner Unterseite (d.h. derjenigen Seite, durch die kein Licht tritt) an der planen Seite mit den ersten elektrischen Kontakten des Adapterkörpers angeordnet ist und die ersten elektrischen Kontakte des Adapters elektrisch mit Kontaktbeinen des Leadframes des Wandlermoduls verbunden sind.

In einem zweiten Erfindungsaspekt stellt die erfindungsgemäße Lösung ein opto-elektronisches Modul bereit, das in seiner Oberseite ein optisches Fenster ausbildet, so dass von einem Sendebauelement ausgesandtes oder von einem Empfangsbauelement empfangenes Licht durch die Oberseite des Moduls aus- bzw. eingekoppelt wird („Top Optical Window Package"). Dabei ist vorgesehen, dass die der Oberseite des Modulgehäuses zugewandte Oberseite des Wandlerbauelements über einen optisch transparenten Kleber mit einem transparenten optischen Funktionskörper verbunden ist, der ein optisches Fenster in der Oberseite des Gehäuses bereitstellt, und der optische Funktionskörper von der Vergussmasse des Modulgehäuses seitlich umgeben ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der optische Funktionskörper ein optisch transparenter Körper mit einer strahlformenden Fläche, über die Licht in das Modul aus- bzw. eingekoppelt wird. Alternativ wird der optische Funktionskörper durch einen Modentrichter gebildet, dessen Durchmesser in Richtung der Moduloberfläche zunimmt. Der Modentrichter besitzt dabei durch eine metallische Bedampfung der Seitenwand oder durch eine Kern-Mantelstruktur lichtführende Eigenschaften.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der optische Funktionskörper Überschneidungen auf, über die ein Formschluss mit dem Vergussmaterial des Modulgehäuses bereitgestellt wird, so dass der Funktionskörper sicher im Gehäuse verankert ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der optische Funktionskörper mindestens eine seitliche Aussparung auf, in der ein auf der Oberfläche des Wandlerbauelementes befestigter Bonddraht angeordnet werden kann. Hierdurch wird vermieden, dass der optische Funktionskörper einen oder mehrere vorhandenen Bonddrähte zur Oberfläche des Wandlerbauelementes beschädigt.

Es kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial des Gehäuses Strukturen zur passiven Ankopplung eines Lichtwellenleiters oder eines Steckers eines Lichtwellenleiters ausbildet. Hierdurch werden auf einfache Weise und ohne zusätzliche Teile die zur Ankopplung einer Lichtleitfaser benötigten Strukturen bereitgestelt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Moduls ist vorgesehen, dass das Vergussmaterial aus einem optisch transparenten Material besteht, dessen thermische Eigenschaften durch Zugabe von Füllstoffen an die thermischen Eigenschaften anderer Komponenten des Wandlermoduls, insbesondere die thermischen Eigenschaften des Leadframes und des Wandlerbauelements angepasst sind. Dies ist möglich, da das optische Fenster durch ein gesondertes Teil, nämlich das optische Funktionselement bereitgestellt wird. Die Körnung der Füllstoffe ist bevorzugt so groß gewählt, dass ein Eindringen der Füllkörper in den Bereich des optischen Fensters (aufgrund von Fertigungstoleranzen) nicht möglich ist.

Die Erfindung stellt des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronischen Wandlermoduls zur Verfügung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein transparenter optischer Funktionskörper an dem Spritzgussdeckel einer Spritzgussvorrichtung angeordnet wird. Des weiteren wird ein optisch transparenter Kleber auf der Oberseite eines Wandlerbauelementes angebracht, das auf dem Leadframe montiert ist. Nach Einführen des auf dem Leadframe angeordneten Wandlerbauelements in die Spritzgussvorrichtung und deren Schließen tritt der optische Funktionskörper in Kontakt mit dem optisch transparenten Kleber. Erst anschließend wird eine Vergussmasse in das Spritzgusswerkzeug eingebracht. Hierdurch wird ein optisches Fenster im Gehäuse des Wandlermoduls definiert, dass aus einem anderen Material besteht als das Gehäuse des Wandlers. Somit kann letzteres durch ein Vergussmaterial gebildet werden, dass in seinen thermischen Eigenschaften den thermischen Eigenschaften des Moduls angepasst ist. Darüberhinaus kann durch den optischen Funktionskörper unmittelbar eine strahlformende Fläche bereitgestellt werden, so dass die Anbringung einer gesonderten Linse an dem Modulgehäuse nicht erforderlich ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch den transparenten Kleber Fertigungstoleranzen in der Kette Leadframe, Wandlerbauelement (evtl. mit Submount), Kleber und Gehäuseoberfläche bzw. optische Funktionsfläche aufgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird das optische Funktionselement in eine in den Spritzgussdeckel eingebrachte Linsenstruktur eingepasst. Dies erfolgt bei der Applikation des optischen Funktionselements durch Heissprägen und ermöglicht eine besonders gute Formgebung der Linse. Dabei ist durch Trennmittel sicherzustellen, dass der geprägte Funktionskörper sich von einer Unterlage, auf der er herantransportiert wird, leicht löst und am Spritzgussdeckel haften bleibt (bis später ein Aufsetzen auf den Kleber erfolgt). Auch ist die Unterlage so zu formen, dass in demjenigen Bereich, in dem später ein mit der Oberfläche des Wandlerbauelements verbundener Bonddraht verläuft, kein Materialfluss beim Heissprägen stattfindet. Der optische Funktionskörper soll in diesem Bereich vielmehr eine seitliche Aussparung besitzen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Vefahrens wird zwischen das optische Funktionselement und den Spritzgussdeckel ein gesonderter Formkörper gesetzt, der an seiner mit dem Funktionselement verbundenen Seite eine zum Funktionselement korrespondierende Struktur besitzt und an seiner mit dem Stritzgussdeckel verbundenen Seite eben ausgebildet ist. Es braucht dann in den Spritzugussdeckel keine Linsenform oder andere strahlformende Form eingearbeitet werden.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass vor dem Einfüllen eines Vergussmaterials in die Spritzgussvorichtung der optisch transparente Kleber durch Erhitzen ausgehärtet wird. Der Kleber hält dann dem Druck der Spritzgussvorrichtung sicher stand. Es wird also sichergestellt, dass beim Spritzgießen kein Spritzgussmaterial zwischen die Oberfläche des Wandlerbauelements und den optischen Funktionskörper und damit in den optischen Strahlengang gelangt.

Die Herstellung des opto-elektronischen Wandlermoduls erfolgt bevorzugt im Nutzen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1a–1c in teilweise geschnittener Seitenansicht drei Verfahrensstufen bei der Herstellung eines opto-elektronischen Wandlerbauelementes mit einem optischen Fenster an der Oberseite in einer Spritzgussvorrichtung;
1d eine Detailansicht der Anordnung beim Verfahrensschritt der 1c, wobei ein über einen Kleber mit der Oberfläche des Wandlerbauelements verbundenen optisches Funktionselement dargestellt ist;
2 ein fertig hergestelltes opto-elektronische Wandlerbauelement in einer Spritzgussvorrichtung in teilweise geschnittener Seitenansicht;
3 ein fertig hergestelltes Wandlerbauelement gemäß 2, wobei ein zusätzlicher Formkörper vorgesehen ist, der eine ebene Fläche zum Deckel der Spritzgussvorrichtung ausbildet;
4 in teilweise geschnittener Seitenansicht eine weitere Ausgestaltung eines Wandlerbauelements, wobei der optische Funktionskörper durch einen Modentrichter gebildet ist;
5 eine Draufsicht auf die Vorderseite eines aus der Spritzgussvorrichtung entfernten Wandlermoduls gemäß der 2;
6a–6d mehrere Anordnungen eines Leadframe-Adapters in Verbindung mit verschiedenen Bauformen von opto-elektronischen Wandlermodulen;
7 in Schnittansicht eine Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem opto-elektronischen Wandler und einem Leadframe-Adapter, montiert in einem Umgehäuse und angeordnet auf einer Schaltungsplatine;
8a, 8b einen Leadframe-Adapter in Vorderansicht und in Seitenansicht;
9a–9c Beispiele für die räumliche Anordnung von zweiten Kontakten eines Leadframe-Adapters in einer Ebene parallel zu einer Leiterplatte;
10 in Vorderansicht einen Leadframe-Adapter mit einem Sendemodul und einen Leadframe-Adapter mit einem Empfangsmodul in Anordnung nebeneinander;
11 eine alternative Ausgestaltung einer Sende- und/oder Empfangsanordnung in einem Umgehäuse, bei der der Leadframe-Adapter Einraststrukturen ausbildet und rückseitige Kontakte besitzt;
12 die Anordnung der 11 nach Einbringen in einen Gehäuseschacht und mit rückseitiger Kontaktierung der rückseitigen Kontakte des Leadframe-Adapters mittels eines Steckadapters;
13 die Anordnung der 12 mit eingestecktem Faserstecker;
14a–14c ein Ausführungsbeispiel eines Leadframe-Adapters in perspektivischer Absicht von hinten sowie ohne und mit opto-elektronischem Modul;
15a–15b einen Leadframe-Adapter mit einem opto-elektronischen Wandlermodul, das zur Kopplung mit einer Single-Mode-Faser geeignet ist in Vorderansicht und in Seitenansicht;
16a die Anordnung der 15a, 15b, bei der eine Faserferrule mit dem opto-elektronischen Wandlermodul gekoppelt ist;
16b eine Anordnung entsprechend der 16a, wobei der Leadframe-Adapter steckbar ausgebildet ist;
17a, 17b einen Leadframe-Adapter mit einem Sendemodul und einen Leadframe-Adapter mit einem Empfangsmodul in Anordnung nebeneinander sowohl in Vorderansicht als auch in Seitenansicht, wobei die mit einer Leiterplatte verbindbaren Kontakte des Leadframe-Adapters als Klemmkontaktstifte ausgebildet sind;
18 die Anordnung der 17a, 17b nach Einbringung in ein Umgehäuse und Anordnung auf einem Hauptschaltungsträger;
19a–19c ein Leadframe-Adapter mit Sendemodul und ein Leadframe-Adapter mit Empfangsmodul in Anordnung nebeneinander in Vorderansicht, in Seitenansicht und in Rückansicht, wobei die vom Leadframe-Adapter abstehenden Kontakte parallel zur optischen Achse des zugehörigen Moduls verlaufen;
20 die Sende- und/oder Empfangsanordnung der 19a, 19b, 19c nach Einbringung in ein Umgehäuse, Anordnung in einem Gehäuseschacht und Verbindung mit einer Hauptschaltungsplatine über einen Steckadapter.
Die 1a bis 1c zeigen eine mögliche Herstellungsabfolge bei der Herstellung eines opto-elektronischen Wandlermoduls. Es ist ein Spritzgusswerkzeug mit einem Spritzgussdeckel 10 dargestellt, in den eine Linsenstruktur 10a eingebracht ist. Die Linsenstruktur 10a dient der Aufnahme eines optischen Funktionselements, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als transparente Linse 5 ausgebildet ist. Die Linse 5 wird in einem ersten Verfahrensschritt gemäß 1a in den Spritzgussdeckel 10 eingebracht. Hierzu ist die Linse 5 in einer Halterung 13a, 13b auf einem Substrat 13 angeordnet, das auf einem Heizträgerstempel 12 befestigt ist. Wahlweise kann dabei vorgesehen sein, durch Erhitzen des Heizträgerstempels 12 die Linse 5 „nachzuprägen", indem das Material der Linse 5 in die Linsenstruktur 10a des Spritzgussdeckels 10 eingepasst wird.
Gemäß 1b ist auf einem Bodenteil 11 der Spritzgussvorrichtung ein Schaltungsträger in Form eines Leadframes 3 angeordnet, auf dem ein opto-elektronisches Wandlerbauelement 2 und ein zugehöriges Schaltungsbauelement angeordnet 4 sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt über Bonddrähte 7. Es wird nun auf der Oberfläche des Wandlerbauelementes 2 ein optisch transparenter Kleber 6 angebracht. Dies erfolgt bevorzugt, bevor die Anordnung in die Spritzgussform 10, 11 eingebracht wird. Nach Schließen der Spritzgussform gemäß 1c tritt die Linse 6 mit dem Kleber 6 in Kontakt. Dabei wird dieser bis auf die Toleranz in der Höhe der Bauteile zusammengepresst, d.h. es verbleibt lediglich eine Kleberschicht geringer Dicke. Durch Aufheizen der Spritzgussform 10, 11 wird der Kleber 6 so weit ausgehärtet, dass kein Eintrag der Spritzgussmasse in den Bereich des durch die Linse 5 gebildeten optischen Fensters mehr möglich ist.
Durch Einspritzen von luminanter Spritzgussmasse 8 wird die optische Komponente gehäust. Die luminante Spritzgussmasse 8 ist dabei transparent, weist jedoch zusätzliche Füllstoffe auf, durch die die thermischen Eigenschaften des Spritzgussmaterials in geeigneter Weise einstellbar sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass durch eine Aussparungen 10b im Deckel 10 des Spritzgusswerkzeugs eine Struktur 81 am Gehäuse 8 zur passiven Ankopplung an eine Faserferrulenführung bereitgestellt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Koppelstruktur 81 kreisförmig ausgebildet.
Der Detailansicht der 1d ist zu entnehmen, dass die Linse 5 aus einem im Schnitt trapezförmigen Grundelement 52 und einem darauf angeordneten Linsenkörper 51 besteht. Das im Schnitt trapezförmige Grundelement 52 weist Überschneidungen 53 in die Spritzgussmasse 8 auf, die zu einer mechanischen Verhakung und Verrastung der Linse 5 im Spritzgussmaterial 8 führt, so dass auch nach einer Entfernung des Spritzgussdeckels 10 die Linse 5 mechanisch zuverlässig am Gehäuse 8 angeordnet ist.
Der Kleber 6 ist bis auf die Höhentoleranz ausgedünnt und durch Erhitzen ausgehärtet. Er nimmt also die Fertigungstoleranz in der Höhe der übereinander angeordneten Bauteile 3, 2, 5 auf. Durch Aufheizen der Spritzgussform wird der Kleber so weit angehärtet, dass er dem Druck der Spritzgussmasse standhält, so dass kein Eintrag in den optischen Strahlengang eingebracht wird. Die Linse 5 befindet sich ebenso wie der Kleber 6 oberhalb der optisch aktiven Fläche 21 des Wandlerbauelements 2.
Die 2 zeigt das fertige opto-elektronische Wandlermodul, noch angeordnet in dem Spritzgusswerkzeug 10, 11. Es bestehen Unterschiede zu der Ausgestaltung der 1 insofern, als das Wandlerbauelement 2 bei dieser Ausgestaltung auf einem isolierenden, wärmeleitenden Submount 14 angeordnet ist. Ein Submount 14 wird dann verwendet, wenn der Anodenkontakt und der Kathodenkontakt des Wandlerbauelements 2 auf unterschiedlichen Seiten liegen. Eine Kontaktierung des Wandlerbauelementes 2 erfolgt dabei teilweise über Metallisierungen 15 auf dem Submount 14. Sofern der Anodenkontakt und der Kathodenkontakt des Wandlerbauelements 2 auf der gleichen Seite liegen, kann das Wandlerbauelement 2 auch direkt auf dem Leadframe 3 montiert werden.
Das Leadframe 3 weist eine Montagefläche 31 zur Befestigung des opto-elektronischen Wandlerbauelements 2 bzw. Submounts 14 sowie des elektischen Bauelements 4 auf. Des weiteren besitzt das Leadframe 3 Kontaktbeine 32, an die gebondet wird und die aus dem Gehäuse 8 herausragen. Die Strukturierung des Leadframes 3 erfolgt in an sich bekannter Weise durch Ausstanzen oder chemisches Ätzen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 ist zusätzlich ein Formkörper 16 vorgesehen, der beispielsweise aus Teflon oder LCP besteht und an seiner der Linse 5 zugewandten Seite eine der Linse entsprechende Funktionsfläche aufweist. Die der Linse 5 abgewandte Seite des Formkörpers 16 ist dagegen glatt und verläuft parallel zum Spritzgussdeckel 10. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass keine dreidimensionalen Strukturen im Spritzgussdeckel 10 ausgebildet werden müssen, sondern dieser planar ausbildbar ist. Nachteilig ist das Erfordernis eines gesonderten Teils 16. Der Formkörper 16 wird nach dem Einspritzen der Spritzgussmasse und deren Aushärten wieder entfernt. Zum einfachen Entfernen weist er bevorzugt eine konische Form auf.
Es wird darauf hingewiesen, dass in einem ersten Verfahrensschritt auch bei Verwendung eines zusätzlichen Formkörpers 16 die Linse 5 zusammen mit dem Formkörper 16 entsprechend 1a zunächst am Spritzgussdeckel angeordnet wird. Dazu sind geeignete Haftmittel vorgesehen.
Weiter ist zu merken, dass der Formkörper 16 aus einem Material besteht, an dem die Spritzgussmasse 8 nicht anbindet. Gegebenenfalls kann zusätzlich durch ein Haftmittel zwischen dem Formkörper 16 und der Linse 5 verhindert werden, dass Spritzgussmasse 8 eindringt.
Beim Ausführungsbeispiel der 4 wird das optische Funktionselement durch einen Modentrichter (Taper) 5' gebildet. Dieser kann an seiner Seitenwand eine metallische Bedampfung aufweisen oder alternativ durch eine Kern-Mantelstruktur gekennzeichnet sein. Auch hier kann der Spritzgussdeckel 10 planar ausgebildet sein. Der Modentrichter 5' wird zunächst am Spritzgussdeckel 10 befestigt. Das Verfahren ist vergleichbar mit dem Verfahren der 1a–c.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Modentrichter 5' sich nach unten verjüngt.
An der Oberseite des Gehäuses 8 ist ebenso wie in den 2 und 3 eine Ankoppelstruktur 81 ausgebildet, die einer passiven Ankopplung an eine Faserferrulenführung dient.
Die 5 zeigt eine Draufsicht auf das der Spritzgussvorrichtung entnommene Wandlerbauelement 1. Die Kontaktbeine 32 des Leadframes sind im dargestellten Ausführungsbeispiel vierseitig ausgeführt. Die Zahl der Leadframe-Kontake 32 und deren Gestaltung ist grundsätzlich jedoch frei wählbar. Die in den 1 bis 4 dargestellte passive Ankoppelsstruktur 81 am Gehäuse 8 ist als zylinderförmige Erhebung zu erkennen. Sie dient einer Fixierung in einem passenden Innenzylinder einer Faserferrulen-Führung durch eine passive Ausrichtung. Ein optisches Fenster zur Ein- und/oder Auskopplung von Licht wird an der Oberseite des Wandlermoduls durch den optischen Funktionskörper 5 bereitgestellt.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als Besonderheit anzusehen, dass eine Lichtein- bzw. Lichtauskopplung nicht durch das Leadframe 3 erfolgt, sondern in Richtung der Oberfläche des Gehäuses 8 (Top-Window). Es bestand bei einer solchen Modulanordnung bisher das Problem, dass sich das Vergussmaterial oberhalb des Wandlerbauelementes 2 befindet und dementsprechend vom empfangenen bzw. ausgesandten Licht durchstrahlt wird. Dies führt dazu, dass das Vergussmaterial transparent ausgebildet sein muss. Insbesondere ist die Zugabe von Füllstoffen nur in äußerst geringem Maße möglich, da bei einem hohen Füllgrad aufgrund von Streuung Intransparenz auftritt. Nachteilig bei einem hoch transparenten Vergussmaterial ist jedoch, dass keine Anpassung in der thermischen Ausdehnung zu den weiteren Komponenten des Moduls vorliegt.
Die beschriebene Lösung löst dieses Problem insofern, als der von Licht durchstrahlte Fensterbereich durch ein optischen Funktionselement 5, 5' gebildet ist, das als gesondertes, transparentes Teil oberhalb des Wandlerbauelements 2 und dabei innerhalb des Vergussmaterials 8 angeordnet ist. Das Vergussmaterial 8 kann dann problemlos etwa durch Beigabe von Füllstoffen ausdehnungsmäßig angepasst werden. Auch kann grundsätzlich eine nicht transparente, schwarze Vergussmasse, die gut in ihrem Ausdehnungskoeffizienten an das Leadframe und die Einbauteile angepasst ist, verwendet werden.
Die 6a bis 6d zeigen einen Adapter 100, an dessen einen Seite ein Wandlermodul 1, 1', 1'', 1''' angeordnet ist. Der Adapter 100 weist wie noch erläutert wird eine Leadframestruktur auf, weswegen der Adapter 100 im folgenden auch als Leadframe-Adapter 100 bezeichnet wird. Der Leadframe-Adapter 100 ist mit Wandermodulen 1, 1', 1'', 1''' unterschiedlicher Bauweise einsetzbar, die in den 6a bis 6d beispielhaft dargestellt sind.
Im Ausführungsbeispiel der 6a handelt es sich bei dem Wandlermodul 1 um ein „top" emittierendes bzw. empfangendes optoelektronisches Wandlermodul gemäß den 1 bis 5. Bei dem Modul 1' der 6b handelt es sich um ein sogenanntes „balanced" Modul, dessen Gehäuse durch ein klares Vergussmaterial gebildet ist. Das Modul 1' wird als „balanced" bezeichnet, da das Volumen der Modulmasse vor und hinter dem Leadframe 31 des Moduls gleich ist. Es ist dementsprechend kein Bimetall-Effekt vorhanden. Beim Ausführungsbeispiel der 6c liegt ebenfalls ein klar gespritztes bzw. vergossenes „balanced" Modul 1'' vor, wobei die Kontaktbeine 32 des Leadframes hier gerade ausgebildet sind, während sie bei dem Modul 1' der 1b gebogen sind. Dementsprechend weist der Leadframe-Adapter 100 eine zugehörige Wanne 101 auf, in der das Modul 1'' teilweise aufgenommen ist.
Die 6d zeigt ein Wandlermodul 1''' in Leadframe-Bauweise, das ein nichttransparentes Vergussmaterial 8' aufweist. Eine Lichtein- bzw. -auskopplung erfolgt durch eine Öffnung in der Trägerplatte 31 des Leadframes. Das Wandlerbauelement 2 ist mit der Oberseite nach unten auf einem transparenten Substrat 14 angeordnet, der auf dem Leadframe 31 befestigt ist. Die Leadframe-Kontaktbeine 32 sind in Richtung des Leadframe-Adapters 100 gebogen.
In der 6a ist zusätzlich die optische Achse A des Wandlerbauelements 2 bzw. des Wandlermoduls 1 eingezeichnet.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen der 6a–6d ist ein Leadframe-Adapter 100 vorgesehen, der einen aus einem nicht leitenden Material bestehenden Adapterkörper 120 mit einer Vorderseite 121, einer Rückseite 123, einer Unterseite 122 und einer Oberseite 124 aufweist. Der Adapterkörper 120 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Form auf. An der Oberseite 124 befindet sich eine Einkerbung 130, die eine Raststruktur bereitstellt.
An der dem Modul 1 zugewandten planen Vorderseite 121 befinden sich erste elektrische Kontakte 111. Aus der Unterseite 122 des Adaptermoduls stehen zweite elektrische Kontakte 112 hervor. Dabei sind jeweils ein erster elektrischer Kontakt 111 und ein zweiter elektrischer Kontakt 112 über einen im Inneren des Adapterkörpers 120 verlaufenden Leiter 110 elektrisch miteinander verbunden.
Insbesondere bilden die Leiter 110 eine Leiterstruktur auf einer Leadframe-Basis, wobei ein Leiter 110 jeweils durch eine längliche Metallstruktur gebildet ist, deren Enden jeweils einen ersten Kontakt 111 und einen zweiten Kontakt 112 bereitstellen.
Die ersten Kontakte 111 sind im Wesentlichen plan in der Vorderseite 121 des Adapterkörpers 120 ausgebildet. Sie sind verlötet oder verschweißt mit den Kontaktbeinen 32 des an der Vorderseite 121 angeordneten Wandlermoduls 1. Hierdurch entsteht zum einen eine elektrische Kontaktierung der Kontaktbeine 32 des Wandlermoduls 1 und zum anderen eine mechanische Befestigung des Wandlermoduls 1 an dem Adapter 100.
Der Leadframe-Adapter 100 ist in Draufsicht und in Seitenansicht ohne Wandermodul auch in den 8a, 8b dargestellt.
Es wird darauf hingewiesen, dass in sämtlichen Ausführungsbeispielen der 6a–6d das Wandlermodul 1, 1', 1'', 1''' auf der Montagefläche 31 des Leadframes sowohl den opto-elektronischen Wandlerbaustein 2 als auch einen zugehörigen Beschaltungsbaustein 4, beispielsweise einen Treiberbaustein oder einen Vorverstärker-Baustein enthält. Es ist somit nicht erforderlich, entsprechend elektrische Bausteine auf einer gesonderten, internen Leiterplatte anzuordnen. Vielmehr kann über den Leadframe-Adapter 100 unmittelbar eine Kontaktierung des Moduls 1, 1', 1'', 1''' mit einem Hauptschaltungsträger erfolgen.
Die 7 zeigt die Sende- und/oder Empfangsanordnung der 6a in einem Gehäuse 200, das zum einen der Aufnahme der aus Adapter 100 und Wandlerbaustein 1 bestehenden Anordnung und zum anderen der Ausbildung eines Ankoppelbereichs 201 zur Aufnahme einer Lichtleitfaser dient. Das den Leadframe-Adapter 100 aufnehmende Gehäuse 200 weist dabei eine Rastnase 202 auf, die in die entsprechende Aussparung 130 an der Oberseite des Leadframe-Adapters 100 eingreift, so dass eine gegenseitige Verrastung erfolgt.
Das Gehäuse 200 befindet sich wiederum in einem Umgehäuse 300 (auch als „Header" bezeichnet), das der Aufnahme eines optischen Steckers dient, wobei in das Umgehäuse 300 ein Rastelement 301 zur Verrastung eines solchen Steckers integriert ist. Über ein an der Unterseite des Umgehäuses 300 angeordnetes Rastelement 302 erfolgt eine mechanische Verbindung des Umgehäuses 300 und der darin angeordneten Komponenten auf einer Leiterplatte 400, bei der es sich beispielsweise um eine Hauptschaltungsplatine handelt, auf der die Gesamtanordnung angeordnet wird. Die aus dem Adapter 100 nach unten als Stifte herausragenden zweiten Kontakte 112 des Adapters 100 sind dabei in entsprechenden Durchkontaktierungen der Leiterplatte 400 angeordnet.
Mit dem Leadframe-Adapter 100 ist es somit möglich, die elektrischen Kontakte des opto-elektronischen Wandlermoduls 1 mit der Leiterplatte 400 zu verbinden. Die Steckrichtung ist senkrecht zur optischen Achse des Wandlermoduls 1.
In den 9a, 9b, 9c sind Beispiele für das sogenannte „footprint" des Leadframe-Adapters 100 dargestellt. Es handelt sich um die räumliche Anordnung der zweiten Kontakte 112 des Leadframe-Adapters in einer Ebene parallel zur Unterseite 122 des Adapters bzw. parallel zu einer Leiterplatte, in die die Kontakte 112 eingesteckt werden.
Es ist zu erkennen, dass der „pitch", d.h, der Abstand einzelner Kontakte 112 auf verschiedene Weise gewählt werden kann, beispielsweise einen Abstand von 1,778 mm (9a), einen Abstand von 1,778 bzw. 1,27 mm (9) oder einen Abstand von 2,54 mm (9c) aufweisen kann.
Die 10 zeigt ein gemäß den 1 bis 5 hergestelltes Sende-Wandlermodul 1a und ein entsprechend den 1 bis 5 hergestelltes Empfangs-Wandlermodul 1b in Anordnung nebeneinander und jeweils montiert auf einem Leadframe-Adapter 100. Es ist in der dargestellten Vorderansicht gut zu erkennen, dass die Kontaktbeine 32 der Leadframes der Module 1a, 1b jeweils mit einem ersten Kontakt 111 des Leadframe-Adapters 100 mechanisch und elektrisch verbunden sind. Die zweiten Kontakte 112 ragen dagegen aus der Unterseite des Leadframe-Adapters 100 hervor.
Der Abstand X zwischen den beiden optischen Achsen der Module 1a, 1b liegt beispielsweise bei 5 mm. Die Gesamtbreite der nebeneinander angeordneten Module 1a, 1b liegt bvorzugt unterhalb der Breite Y von 13,5 mm, die für SFF-Transceiver einzuhalten ist. Die Module können somit in einem SFF-Transceiver eingesetzt werden. Wie in der 7 dargestellt, kontaktieren die zweiten Kontakte 112 des Adapters 100 dabei unmittelbar eine Hauptschaltungsplatine, auf der der Transceiver angeordnet wird.
Die 11 zeigt eine opto-elektronische Sende- und/oder Empfangseinrichtung, die von ihrem grundsätzlichen Aufbau her dem der 7 vergleichbar ist, auf die insofern verwiesen wird. Das Umgehäuse 300' und ein Leadframe-Adapter 100' sind bei dieser Ausgestaltung jedoch in horizontaler Richtung (d.h. in Richtung der optischen Achse des Wandlermoduls 1) steckbar ausgeführt. Hierzu weist das Umgehäuse 300' an der Unterseite eine zungenartige Wippe 304' mit einer Rastnase 303' auf. Des Weiteren befindet sich an dem Leadframe-Adapter 100' Einraststrukturen 140'. Die Ausgestaltung ist für einen SFP-Transceiver geeignet. Wie anhand der 14a–14c noch näher erläutert werden wird, befinden sich die zweiten Kontakte des Leadframe-Adapters 100' nicht wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen an der Unterseite des Adapters 100', sondern an einem rückwärtigen, vorstehenden Ankoppelbereich 150' des Adapterkörpers.
Die 12 zeigt den SFP-Transceiver der 11 eingesteckt in einen Gehäuseschacht 500 und angeordnet auf einer Leiterplatte 400. Die Rastnase 303' des Umgehäuses 300' ist dabei in einer Aussparung 501 des Gehäuseschachtes 500 eingerastet. Durch Anheben der zungenartigen Wippe 304' lässt sich der steckbare Transceiver wieder aus dem Gehäuseschacht 500 herausziehen. In der 12 ist des Weiteren ein Steckabdapter 600 erkennbar, der elektrische Kontaktfedern 601, 602 aufweist. Die elektrischen Kontaktfedern 601, 602 sind an ihrer der Leiterplatte bzw. Hauptschaltungsplatine 400 zugewandten Seite zur Herstellung eines SMD-Kontaktes umgebogen. An ihrer der Leiterplatte 400 abgewandten Seite kontaktieren die Kontaktfedern 601, 602 den rückwärtigen Ankoppelbereich 150' des Adapters 100', an dem die zweiten Kontaktfedern des Adapters angeordnet sind.
Die 13 zeigt die Verbindungsanordnung der 12 nach Einstecken eines optischen Steckers 700 in die Aufnahmeöffnung des Gehäuseschachts 500. Dabei wird eine im im optischen Stecker 700 angeordnete Lichtleitfaser in den Ankoppelbereich 201 des Gehäuses 2 eingeführt. Die Lichtleitfaser wird dabei so weit in den Ankoppelbereich 201 eingeführt, bis sie an die Ankoppelstruktur 81 des Moduls 1 anstößt, vergleiche auch 6a.
Zur Verrastung des optischen Steckers 700 im Gehäuseschacht 500 dient das Rastelement 301' des Umgehäuses 300'. Es wird des Weiteren darauf hingewiesen, dass nach einem Einführen des Steckers 700 in den Gehäuseschacht 500 das Umgehäuse 300' nicht mehr aus dem Gehäuseschacht 500 entfernt werden kann, da die zungenartige Wippe 304' nicht mehr auslenkbar ist. Ein Lösen bei gestecktem Stecker 700 ist somit auch bei Vibrationen nicht mehr möglich.
Die 14a–14c zeigen den gegenüber den 6a–6d, 8a, 8b abgewandelten Leadframe-Adapter 100'. Bei dem Leadframe-Adapter 100' erstrecken sich die Leiter 110' ausgehend von den ersten Kontakten 111' an der planen Vorderseite des Adapters in Richtung der Rückseite des Adapters derart, dass sie in dem rückwärtigen, nach hinten vorstehenden Ankoppelbereich 150' zueinander beabstandete obere und untere Kontakte 112' ausbilden. Die Kontakte 112' sind dementsprechend an der Oberseite und an der Unterseite des Ankoppelbereichs 150' ausgebildet. Die 14b zeigt die Vorderseite des Adapters 100' ohne Wandlermodul, die 14c die Vorderseite mit Wandlermodul 1. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Vorderseite ergeben sich keine Unterschiede zur Ausgestaltung der 8a, 8b.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kontakte 112', die gemäß den 12, 13 mit dem auf der Leiterplatte 400 angeordneten Steckadapter 600 in Kontakt treten, galvanisch modifiziert sein können, so dass eine hohe Steckzahl erreicht wird. Hierzu wird beispielsweise nach Herstellung des Adapters im Bereich der Steckkontaktfläche chemisch Nickel und/oder chemisch Gold aufgebracht. Die äußere Schicht mit chemisch Gold unterdrückt die Korrosionsbildung.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass natürlich sämtliche Module gemäß den 6a–6d und auch andere in entsprechender Weise aufgebaute Module auch mit einem steckbaren Leadframe-Adapter gemäß den 14a–14c kombinierbar sind.
In den 15a, 15b ist ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines Moduls 1 dargestellt, das die Möglichkeit bereitstellt, eine Ferrule einer Single-Mode-Faser an das Modul 1 anzukoppeln. Hierfür sind eine Mehrzahl, beispielsweise drei der Kontaktbeine 32' des Leadframes des Wandlermoduls 1 in Richtung der Oberfläche des Moduls 1 gebogen. Andere Kontaktbeine 32 sind wie zuvor beschrieben mit dem Adapter 100 gekoppelt. Wie in 16a dargestellt ist, lässt sich über die zusätzlichen, in Richtung der Oberfläche des Moduls 1 gebogenen Kontaktbeine 32' ein Ferrulen-Faserstecker 200' für eine Single-Mode- oder Multi-Mode-Glasfaser unmittelbar an dem Modul 1 befestigen. Die Befestigung erfolgt durch aktive Justage und Laserschweißen einer Flanschfläche 202' des Fasersteckers 200' direkt mit den gebogenen Kontaktbeinen 32'. Eine zylindrische Hülse 201' des Ferrulen-Fasersteckers 200' dient der Aufnahme einer Faser.
Sofern die Ferrule 200' nicht aus metallischem Material besteht, so werden die Kontaktbeine 32' bevorzugt so ausgestaltet, dass sie durch Materialtransport unter Lasereinwirkung mit der Ferrule 200' verbunden werden.
Die 16b zeigt eine entsprechende Ausgestaltung für den Fall, dass der Leadframe-Adapter 100' steckbar mit Rastelementen 140' und einem rückwärtigen Ankoppelbereich 150' ausgebildet ist, entsprechend der 14a. Ansonsten ergeben sich keine Unterschiede zur Ausgestaltung der 16a.
Die Anordnung der 16a, 16b lässt sich entsprechend den 7 und 12, 13 in einen SSF- und oder SFP-Transceiver für Single-Mode- bzw. Multi-Mode-Glasfaserübertragungssysteme einbauen.
Die 17a, 17b zeigen eine Ausführung des Leadframe-Adapters mit Klemmkontakt-Stiften 112'' insbesondere für den Einsatz in Automotiv-Anwendungen. Dort werden wegen der hohen Vibrationsbelastungen erhöhte Anforderungen an die Kontaktstabilität gestellt. Die Klemmkontakte sind beispielsweise für 2,54 mm Raster ausgeführt. Vom grundsätzlichen Aufbau her ergeben sich keine Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsbeispielen, so dass insofern auf diese verwiesen wird. Angemerkt sei allerdings, dass in 17a, 17b beispielhaft ein „balanced" Wandlermodul 1' 'a, 1''b dargestellt ist, das gerade Kontaktbeine 32 aufweist und teilweise in einer Wanne 101 des Leadframe-Adapters 100 angeordnet ist. Eine Koppellinse 5'a, 5'b ist entsprechend dem Package der 6a („Top Optical Window Package") ausgeführt oder bei transparentem Gehäuse 1''a, 1''b im Harz integriert ausgeführt.
Die Führung der elektrischen Leiter 110 innerhalb des Adaptergehäuses 120 ist insofern unterschiedlich zu den bisherigen Ausführungsbeispielen, als das 2-dimensionale Kontaktprint zum Wandlermodul 1''a, b (bestehend aus den in zwei horizontalen Reihen angeordneten ersten Kontakten 111) in ein 2-dimensionales Footprint zur Hauptschaltungsplatine(bestehend aus den zweiten Kontakten 112'' an der Unterseite 122 des Moduls) transformiert bzw. abgebildet wird, bei dem die zweiten Kontakte 112'' in zwei Reihen verlaufen, die senkrecht zu den Kontaktreihen auf der Vorderseite 121 verlaufen. Dies zeigt beispielhaft, dass durch geeignetes Biegen und Formen der Leiter 110 eine beliebige Abbildung zwischen den ersten und den zweiten Kontakten 111, 112 vorgenommen werden kann.
Die 18 zeigt den Adapter 100 der 17 und das zugehörige Wandlermodul 1'' in einem Gehäuse 200 mit einem Ankoppelbereich 201 zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters und einem Umgehäuse 300, das auf einer Hauptschaltungsplatine 400 angeordnet ist. Es liegt eine vertikal steckbare Ausführung vor. Die Klemmkontaktstifte 112'' treten in Kontakt mit Durchkontaktierungen 401 der Hauptschaltungsplatine 400. Es liegt ein der Ausgestaltung der 7 vergleichbarer Aufbau vor.
In dem Ausführungsbeispiel der 19a, 19b, 19c weist der Leadframe-Adapter 100 horizontal steckbare zweite Kontakte 112''' auf, die wiederum als Klemmkontaktstifte ausgebildet sind. Bis auf den Umstand, dass die Klemmkontaktstifte 112''' aus der Rückseite des Adapters 100 vorstehen, liegt ein der 17a, 17b vergleichbarer Aufbau vor, so dass insofern auf diese Figuren verwiesen wird. Die 19c zeigt das Kontaktraster auf der Rückseite des Adapters 100. Die an der Vorderseite des Adapters 100 befindlichen ersten Kontakte 111 sind gestrichelt dargestellt. Es sind jeweils zwei Reihen mit drei Klemmkontaktstiften vorgesehen.
Die 20 zeigt die Anordnung einer horizontal steckbaren Sende- und/oder Empfangsanordnung gemäß den 19a–19c in einem Gehäuse 200 und einem Umgehäuse 300', wobei die gesamte Anordnung in einem Gehäuseschacht 500 entsprechend dem Gehäuseschacht der 13 eingeführt ist. Eine elektrische Verbindung der Klemmkontaktstifte 112''' mit einer Hauptschaltungsplatine 400 erfolgt über einen Steckadapter 600', der (beispielsweise ebenfalls als Leadframe-Beinchen ausgebildete) Leitungen 602' aufweist, die sich zwischen einem doppelseitig ausgebildeten Kontakt 601' und weiteren Klemmkontaktstiften 603' erstrecken, wobei letztere mit der Schaltungsplatine 400 verbunden sind.
Der Steckadapter 600' ist auf der Schaltungsplatine 400 vormontiert, so dass der Transceiver horizontal steckbar auf der Hauptschaltungsplatine 400 bzw. in dem Gehäuseschacht 500 anortbar ist. Die Klemmkontaktstifte 112''' kontaktieren dabei die horizontal verlaufenden doppelseitig ausgeführten Kontakte 601' des Steckadapters 600'.
Der Steckadapter 600' ist so an den Hauptschaltungsträger 400 montiert, dass die beim Stecken auftretenden Druckkräfte nicht auf die Klemmkontaktstifte 603' einwirken können. Des weiteren überragt das Umgehäuse 300' die Klemmkontaktstifte 112''' des Leadframe-Adapters 100 so weit, dass keine mechanischen Verformungskräfte auf die Klemmstifte 112''' des Adapters 100 einwirken können. Dazu ist ein Überhang 305' des Umgehäuses 300' U-förmig an der Rückseite des Umgehäuses 300' ausgebildet, der einen dreiseitigen Kojiri-Schutz bezüglich auftretender Klemmkräfte bereitstellt.

Claims

Adapter (100, 100') zur Verbindung eines optoelektronischen Wandlermoduls (1, 1', 1'', 1''') mit einer Leiterplatte (400), gekennzeichnet durch einen aus nichtleitendem Material bestehenden Adapterkörper (120) mit mindestens einer planen Seite (121) und mit einer Mehrzahl von ersten elektrischen Kontakten (111, 111') und einer Mehrzahl von zweiten elektrischen Kontakten (112, 112', 112'', 112'''), wobei – die ersten elektrischen Kontakte (111, 111') an einer planen Seite (121) des Adapterkörpers (120) angeordnet sind, – die zweiten elektrischen Kontakte (112, 112', 112'', 112''') an einer anderen Seite des Adapterkörpers (120) angeordnet sind und – eweils ein erster elektrischer Kontakt (111, 111') und ein zweiter elektrischer Kontakt (112, 112', 112'', 112''') über einen im Inneren des Adapaterkörpers (120) verlaufenden Leiter (110) elektrisch miteinander verbunden sind.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (110) eine Leiterstruktur auf Leadframebasis bilden, wobei ein Leiter (110) jeweils durch eine längliche Metallstruktur gebildet ist, deren Enden jeweils einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakt bereitstellen.
Adapter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112, 112'') an einer Unterseite (122) des Adapterkörpers angeordnet sind, die senkrecht zu der mit den ersten Kontakten (111) versehenen Seite (121) verläuft.
Adapter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112', 112''') an einer Rückseite des Adapters angeordnet sind, die gegenüberliegend der mit den ersten Kontakten (111', 111) versehenen Seite (121) ist.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontakte (111, 111') im Wesentlichen plan in der entsprechenden Seite (121) des Adapterkörpers (120) ausgebildet sind.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112, 112'', 112''') als von dem Adapterkörper abstehende Stifte ausgebildet sind.
Adapter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte als vom Adapterkörper abstehende Klemmstifte (112'', 112''') ausgebildet sind.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Adapterkörper (120) im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapterkörper (120) Raststrukturen (130) für ein Verrasten mit einem Gehäuse oder anderen Strukturen aufweist.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kontakte (111, 111') ein zweidimensionales und die zweiten Kontakte (112, 112', 112'', 112''') ein zwei- oder dreidimensionales Muster bilden.
Adapter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112, 112', 112'', 112''') in mindestens zwei zueinander beabstandeten Reihen angeordnet sind.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10) ausgehend von den ersten Kontakten (111') an der planen Vorderseite des Adapterkörpers sich in Richtung der Rückseite des Adapterkörpers derart erstrecken, dass sie in einem rückwärtigen, vorstehenden Ankoppelbereich (150') des Adapterkörpers zueinander beabstandete obere und untere Kontakte (112') ausbilden.
Adapter nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapterkörper (100) an der mit den ersten Kontakten (111) versehenen planen Seite (121) eine Aussparung (101) zur teilweisen Aufnahme eines Wandlermoduls (1'') aufweist, wobei die Kontakte (111) außerhalb der Aussparung (101) angeordnet sind.
Optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnung mit einem opto-elektronischen Wandlermodul (1, 1', 1'', 1'''), das aufweist: – ein Wandlerbauelement (2); – ein Leadframe (3) mit einer Montagefläche (31) zur Befestigung und mit Kontaktbeinen (32) zur elektrischen Kontaktierung des Wandlerbauelements (2), und – ein das Wandlerbauelement (2) umgebendes Modulgehäuse (8) mit einer Oberseite und einer Unterseite, aus dem die Kontaktbeine (32) des Leadframes (3) herausragen, wobei – die optische Achse des Wandlermoduls (1) senkrecht zur Montagefläche (31) verläuft und eine Ein- bzw. Auskopplung von Licht durch die Oberseite des Modulgehäuses (8) erfolgt, gekennzeichnet durch einen Adapter (100, 100') gemäß Anspruch 1, wobei das Modulgehäuse (8) mit seiner Unterseite an der planen Seite (121) mit den ersten elektrischen Kontakten (111, 111') des Adapterkörpers (120) angeordnet ist und die ersten elektrischen Kontakte (111) des Adapters (100, 100') elektrisch mit Kontaktbeinen (32') des Leadframes (3) des Wandlermoduls (1, 1', 1'', 1''') verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112, 112'') des Adapters unmittelbar mit einer Schaltungsplatine (400) verbindbar sind, wobei die zweiten Kontakte (112, 112'') an einer Unterseite (122) des Adapterkörpers angeordnet sind, die senkrecht zu der mit dem Modulgehäuse (1, 1', 1'', 1''') verbundenen Seite (121) verläuft.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontakte (112', 112''') unter Zwischenschaltung eines Steckadapters (600) mit einer Schaltungsplatine (400) verbindbar sind, wobei die zweiten Kontakte (112', 112''') an der Rückseite des Adapterkörpers (120) angeordnet sind, die gegenüberliegend zu der mit dem Modulgehäuse verbundenen Seite (121) verläuft, und wobei der Steckadapter (600) mit einer Schaltungsplatine (400) verbindbar ist.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Kontaktbeine (32') des Leadframes des Wandlermoduls (1) von dem Adapterkörper (100) weggebogen sind und als mechanische Befestigungspunkte zum Ankoppeln einer Faserferrule (200') an der das Wandermodul (1) dienen.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (1, 1', 1'', 1''') mit einer elektrischen Schaltungsplatine (400) verbunden ist, die in einer Ebene liegt, die parallel zur optischen Achse des Wandlermodules (1, 1', 1'', 1''') verläuft.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten elektrischen Kontakte (111, 111') des Adapters mit Kontaktbeinen (32) des Leadframes des Wandlermoduls (1, 1', 1'', 1''') verlötet oder verschweißt sind.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet , dass das Wandlermodul (1, 1', 1'', 1''') neben dem Wandlerbauelement (2) mindestens ein elektrisches Bauelement (4) enthält, das mit dem Wandlerbauelement (2) zusammenwirkt.
Opto-elektronisches Wandlermodul mit: – einem Wandlerbauelement (2), – einem Leadframe (3) mit einer Montagefläche (31) zur Befestigung und mit Kontaktbeinen (32) zur elektrischen Kontaktierung des Wandlerbauelement (2), und – einem das Wandlerbauelement (2) umgebenden, aus einer Vergussmasse bestehenden Modulgehäuse (8) mit einer Oberseite und einer Unterseite, wobei die optische Achse des Wandlermoduls senkrecht zur Montagefläche (31) des Leadframes verläuft und eine Ein- bzw. Auskopplung von Licht durch die Oberseite des Modulgehäuses (8) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die der Oberseite des Modulgehäuses (8) zugewandte Oberseite des Wandlerbauelements (2) über einen optisch transparenten Kleber (6) mit einem transparenten optischen Funktionskörper (5, 5') verbunden ist, der ein optisches Fenster in der Oberseite des Modulgehäuses (8) bereitstellt, und der optische Funktionskörper (5, 5') von der Vergussmasse des Modulgehäuses (8) seitlich umgeben ist.
Modul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Funktionskörper (5) ein optisch transparenter Körper mit einer strahlformenden Fläche ist, über die Licht in das Modul aus- bzw. eingekoppelt wird.
Modul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Funktionskörper (5') ein Modentrichter ist, dessen Durchmesser in Richtung der Moduloberfläche zunimmt.
Modul nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet , dass der optische Funktionskörper (5) Überschneidungen (53) aufweist, über die ein Formschluss mit dem Modulgehäuse (8) bereitgestellt wird.
Modul nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Funktionskörper (5, 5') eine seitliche Aussparung aufweist, die der Aufnahme eines auf der Oberfläche des Wandlerbauelementes (2) befestigten Bonddrahts (7) dient.
Modul nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial des Gehäuses (8) Strukturen (81) zur passiven Ankopplung eines Lichtwellenleiters oder eines Steckers eines Lichtwellenleiters aufweist.
Modul nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial (8) aus einem optisch transparenten Material besteht, dessen thermische Eigenschaften durch Zugabe von Füllstoffen an die thermischen Eigenschaften von anderen Komponenten (2, 3, 5) des Wandlermoduls (1) angepasst sind.
Verfahren zur Herstellung eines opto-elektronischen Wandlermoduls gemäß Anspruch 21, gekennzeichnet dadurch die Schritte – Anordnen eines Wandlerbauelementes (2) auf einer Montagefläche (31) eines Leadframes (3), – Kontaktieren des Wandlerbauelementes (2) mit Kontaktbeinen (32) des Leadframes (3), – Bereitstellen einer Spritzgussvorrichtung mit einem Bodenteil (11) und einem Spritzgussdeckel (10), – Anbringen eines optischen Funktionskörpers (5, 5') an dem Spritzgussdeckel (11), – Anbringen eines optisch transparenten Klebers (6) auf der Oberseite des Wandlerbauelementes (2), – Einführen des auf dem Leadframe (3) angeordneten Wandlerbauelements (2) in die Spritzgussvorrichtung, – Schließen der Spritzgussvorrichtung, wobei der optische Funktionskörper (5, 5') in Kontakt mit dem optisch transparenten Kleber (6) tritt, – Einfüllen eines Vergussmaterials (8) in die Spritzgussvorichtung, – Öffnen der Spritzgussvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Funktionselement (5) in eine in den Spritzgussdeckel (10) eingebrachte Linsenstruktur (10a) eingepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das optische Funktionselement (5) und den Spritzgussdeckel (11) ein gesonderter Formkörper (16) gesetzt wird, der an seiner mit dem Funktionselement (5) verbundenen Seite eine zum Funktionselement (5) korrespondierende Struktur besitzt und an seiner mit dem Stritzgussdeckel (10) verbundenen Seite eben ausgebildet ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einfüllen eines Vergussmaterials (8) in die Spritzgussvorichtung der optisch transparente Kleber (6) durch Erhitzen ausgehärtet wird.