DE19602636B4

DE19602636B4 - Vorrichtung zum Aufnehmen und Halten eines Teils, insbesondere eines eine Mikrolinse halternden Trägerkörpers

Info

Publication number: DE19602636B4
Application number: DE1996102636
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Auracher; Julius Dipl.-Ing. Wittmann; Martin Dr. Honsberg
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: DE19602636A1

Abstract

Vorrichtung zum Aufnehmen und Halten eines Teils (1), insbesondere eines eine zu justierende Mikrolinse (10) halternden Trägerkörpers, mit
– einem eine Anbringungseinrichtung (20) zum Anbringen des Teils (1) aufweisenden Halterungskörper (2),
– einem Aufnahmekörper (3) mit einem Sitz (30) zur drehbaren Aufnahme des Halterungskörpers (2) und
– einer Einrichtung (4) zum drehbaren Halten des Halterungskörpers (2) auf dem Sitz (30), wobei die Einrichtung (4) eine gegen den Sitz (30) drückende Kraft (F) erzeugt
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung (4) zum drehbaren Halten des Halterungskörpers (2) eine pneumatische Saugeinrichtung (40) zum Ansaugen des Halterungskörpers (2) an den Sitz (30) des Aufnahmekörpers (3) aufweist.

Description

Eine Klemmhalterung zum Halten und Ausrichten von Gegenständen ist z. B. aus der DE 38 41 744 A1 bekannt. Hierbei ist eine Arbeitsplatte zur Aufnahme der auszurichtenden Gegenstände mit einer Kugel verbunden, die in einem Klemmkäfig drehbar gelagert ist. Dabei weist der Klemmkäfig ein Oberteil sowie einen Klemmkolben auf, wobei der Klemmkolben zur Arretierung der Kugel – und damit der Arbeitsplatte – durch Einwirkung einer Feder oder eines weiteren Druckmittels gegen das Oberteil gedrückt wird.

Häufig besteht die Aufgabe, kleine Teile aufzunehmen und zu halten und beispielsweise bezüglich einer Referenzfläche parallel auszurichten. Ein Anwendungsbeispiel ist das Aufnehmen und Halten eines eine Mikrolinse halternden Trägerkörpers und Ausrichten des Trägerkörpers bezüglich einer Referenzfläche eines Montageklötzchens in einem Halbleiterlasermodul, um die Linse bezüglich des Lasers justieren und danach die Teile beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben verbinden zu können.

Typische Abmessungen eines derartigen, eine Mikrolinse halternden Trägerkörpers sind beispielsweise 1 × 2 × 0,5 mm³ und die des Montageklötzchens 1 ×1 × 1 mm³.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Halten eines kleinen Teils zu insbesondere Justierzwecken bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise für kleine Teile mit Abmessungen in der Größenordnung der vorstehend angegebenen Abmessungen für Mikrolinsen halternde Trägerkörper und Montageklötzchen geeignet, kann aber auch bei größeren Teilen verwendet werden. Sie erfüllt vorteilhafterweise in Kombination die Funktion eines Haltens eines kleinen Teils und die Funktion eines Ausrichtens des Teils an einer Referenzfläche.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft zum Aufnehmen und Halten eines eine Mikrolinse halternden Trägerkörpers geeignet, der zum Justieren der Mikrolinse an einer Referenzfläche auszurichten ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine für ein Verbinden des aufgenommenen und gehaltenen Teils mit einem anderen Körper erforderliche Energiezufuhr ermöglicht ist. Eine solche Energiezufuhr ist beispielsweise erforderlich beim Verbinden durch Schweißen und/oder Löten und/oder zum Aushärten eines Klebers.

Eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine derartige Energiezufuhr ermöglicht, ist im Anspruch 13 angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein für Mikromontagen hervorragend geeignetes Werkzeug geschaffen.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 einen ausschnitthaften Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen ausschnitthaften Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 eine Draufsicht auf das Beispiel nach 2,
4 eine Draufsicht auf eine Substratoberfläche, auf der eine Laserdiode und ein Montageklötzchen mit einer Referenzfläche angeordnet sind, an der ein eine zu justierende Mikrolinse halternder Trägerkörper mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auszurichten ist, und
5 eine Seitenansicht der Anordnung nach 4, die einer Draufsicht auf die untere Kante A der Substratoberfläche in 4 entspricht.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufnehmen und Halten eines Teils 1 besteht im wesentlichen aus einem eine Anbringungseinrichtung 20 zum Anbringen des Teils 1 aufweisenden Halterungskörper 2, einem Aufnahmekörper 3 mit einem Sitz 30 zur drehbaren Aufnahme des Halterungskörpers 2 und einer Einrichtung 4 zum drehbaren Halten des Halterungskörpers 2 auf dem Sitz 30.
Der Halterungskörper 2 ist auf dem Sitz 30 vorzugsweise nach allen Richtungen verdrehbar, insbesondere auch im gehaltenen Zustand. Um eine solche Verdrehung zu ermöglichen, weist der Halterungskörper 2 einen konvexen, vorzugsweise spährischen Oberflächenabschnitt 21 auf, der eine konkave, vorzugsweise konische und/oder sphärische Sitzfläche 31 des Sitzes 30 des Aufnahmekörpers 3 kontaktiert.
Die Anbringungseinrichtung 20 muß bei dem auf dem Sitz 30 sitzenden Halterungskörper 2 frei zugänglich sein, so daß das jeweilige Teil 1 von der Anbringungseinrichtung 20 aufgenommen werden kann. Dies kann gewährleistet werden, wenn die Anbringungseinrichtung 20 auf der vom Sitz 30 abgekehrten Seite des auf diesem Sitz 30 sitzenden Halterungskörpers 2 angeordnet ist, so, wie es in der 1 dargestellt ist.
Die Einrichtung 4 zum drehbaren Halten des Halterungskörpers 2 auf dem Sitz 30 hat dafür zu sorgen, daß der Halterungskörper 2 während einer Manipulation mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf dem Sitz 30 bleibt und sich nicht von diesem löst und entfernt, beispielsweise abfällt. Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Einrichtung 4 ist so ausgebildet, daß sie eine gegen den Sitz 30 drückende Kraft F erzeugt.
Eine Ausführungsform der Einrichtung 4 zum Erzeugen der den Halterungskörper 2 gegen den Sitz 30 drückenden Kraft F weist eine pneumatische Saugeinrichtung 40 zum Ansaugen des Halterungskörpers 2 an den Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 auf, wobei zusätzlich zur pneumatischen Einrichtung eine magnetische Einrichtung verwendet werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen zusätzlichen Einrichtung zum magnetischen Anhaftenlassen des Halterungskörpers 2 am Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 kann darin bestehen, daß der Halterungskörper 2 und der Aufnahmekörper 3 jeweils aus magnetisierbarem Material bestehen und daß zur Bildung der Einrichtung zum magnetischen Anhaftenlassen des Halterungskörpers 2 am Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 der Halterungskörper 2 und/oder der Aufnahmekörper 3 magnetisiert sind/ist.
Zum Aufnehmen und Halten des jeweiligen Teils 1 ist es zweckmäßig, wenn die Anbringungseinrichtung 20 eine Einrichtung zum Erzeugen einer das Teil 1 gegen den Halterungskörper 2 drückenden Kraft F1 aufweist. Bevorzugterweise weist in diesem Fall die Anbringungseinrichtung 20 einen ebenen Oberflächenabschnitt 23 des Halterungskörpers 2 auf, gegen den das Teil 1 von der erzeugten Kraft F1 gedrückt ist.
Die Einrichtung zum Erzeugen der das Teil 1 gegen den Halterungskörper 2 drückenden Kraft F1 weist vorzugsweise ein pneumatische Saugeinrichtung zum Ansaugen des Teils 1 an den Halterungskörper 2 auf, die vorteilhafterweise zugleich die pneumatische Saugeinrichtung 40 zum Ansaugen des Halterungskörpers 2 an den Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 sein kann.
Die Einrichtung zum Erzeugen der das Teil 1 gegen den Halterungskörper 2 drückenden Kraft F1 kann in dem Fall, daß das Teil 1 aus magnetischem Material besteht, auch eine magnetische Einrichtung sein. Die pneumatische Einrichtung hat gegenüber der magnetischen Einrichtung den Vorteil, daß sie unabhängig von dem Material wirksam ist, aus dem das Teil 1 besteht.
Die Saugeinrichtung 40 weist vorzugsweise eine im Halterungskörper 2 im Bereich der Anbringungseinrichtung 20 ausgebildete Öffnung 22 auf, durch die das an der Anbringungseinrichtung 20 anzubringende Teil 1 an die Anbringungseinrichtung 20 ansaugbar ist. Das mit der Saugkraft F1 an die Anbringungseinrichtung 20 angesaugte Teil 1 drückt in diesem Fall mit der gleichen Kraft den Halterungskörper 2 gegen den Sitz 30, so daß F1 = F gilt.
Die im Bereich der Anbringungseinrichtung 20 ausgebildete Öffnung 22 ist vorteilhafterweise eine Öffnung eines im Halterungskörper 2 ausgebildeten und neben dieser Öffnung 22 mindestens eine weitere Öffnung 24 aufweisenden Hohlraums 25.
In mehrfacher Hinsicht ist es zweckmäßig, wenn ein sich von der Anbringungseinrichtung 20 des auf dem Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 sitzenden Halterungskörpers 2 durch diesen Halterungskörper 2 und den Aufnahmekörper 3 erstreckender lichtdurchlässiger Kanal 6 vorgesehen ist. Dieser lichtdurchlässige Kanal 6 ist beispielsweise vorteilhaft beim Justieren einer Mikrolinse, ermöglicht aber auch vorteilhafterweise die oben erwähnte Energiezufuhr zum Verbinden des Teils 1 mit einem anderen Körper, beispielsweise mit einer Laserdiode. Zu letztgenanntem Zweck ist der lichtdurchlässige Kanal 6 vorzugsweise für Laserlicht einer Leistung von mindestens 1 W durchlässig. Der im Halterungskörper 2 ausgebildete Hohlraum 25 ist vorzugsweise Teil des lichtdurchlässigen Kanals 6.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 besteht der Lichtdurchlässige Kanal 6 lediglich aus einem sich von der im Bereich der Anbringungseinrichtung 20 ausgebildeten Öffnung 22 des Halterungskörpers 2 bis zu einer Öffnung 35 in einem vom Halterungskörper 2 abgekehrten Oberflächenabschnitt 34 des Aufnahmekörpers 3 erstreckenden Hohlraum, von dem der Hohlraum 25 des Halterungskörpers 2 ein Teil ist.
Damit die Saugeinrichtung 40 wirksam werden kann, ist die Öffnung 35 durch einen lichtdurchlässigen Körper 36 abgedichtet, der auch gegen ein Eindringen von Schmutz durch diese Öffnung 35 in den Kanal 6 schützt. Der Körper 36 kann beispielsweise eine Platte aus lichtdurchlässigem Material, beispielsweise Quarzglas oder Saphir, oder eine Linse aus einem solchen Material sein.
Das Ansaugen des Teils 1 an den Halterungskörper 2, des Halterungskörpers 2 an den Sitz 30 des Aufnahmekörpers 3 und ggf. des Körpers 36 an den Aufnahmekörpers 3 erfolgt beispielsweise durch einen im Aufnahmekörper 3 ausgebildeten und seitlich in den Hohlraum 6 bei einer Öffnung 26 mündenden Saugkanal 27, der an eine nicht dargestellte Saugpumpe, beispielsweise eine Vakuumpumpe anschließbar ist.
Das Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 unterscheidet sich vom Beispiel nach 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der lichtdurchlässige Kanal 6 einen optischen Wellenleiter 60 aufweist, der vorzugsweise aus einer Dickkernfaser mit beispielsweise einem Durchmesser des lichtführenden Kerns von 200 μm besteht, und daß eine Sperreinrichtung 5 zum Sperren des Halterungskörpers 2 gegen eine Entfernung vom Aufnahmekörper 3 vorgesehen ist. Alle übrigen Teile des Ausführungsbeispiels nach 2, die mit denen des Ausführungsbeispiels nach 1 übereinstimmen, sind in den 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.
Insbesondere bei der pneumatischen Einrichtung 4 zum drehbaren Halten des Halterungskörpers 2 auf dem Sitz 30 ist es zweckmäßig, wenn die Sperreinrichtung 5 zum Sperren des Halterungskörpers 2 gegen eine Entfernung vom Aufnahmekörper 3 vorgesehen ist, die gewährleistet, daß der Halterungskörper 2 stets mit dem Aufnahmekörper 3 verbunden bleibt und sich nicht von diesem trennen kann. Es reicht dabei aus, wenn die Sperreinrichtung 5 den Halterungskörper 2 lose am Aufnahmekörper 3 festhält.
Im Hinblick auf diese Sperreinrichtung 5 ist es zweckmäßig, wenn der Wellenleiter 60 im lichtdurchlässigen Kanal 6 befestigt ist und eine im Inneren des Hohlraums 25 des Halterungskörpers 2 befindliche Stirnfläche 61 aufweist, und wenn die Sperreinrichtung 5 aus einer in das Innere des Hohlraums 25 ragenden Schulter 27 des Halterungskörpers 2 und einem seitlich über die Stirnfläche 61 des im Aufnahmekörper 3 befestigten Wellenleiters 60 hinausragenden und der Schulter 27 des Halterungskörpers 2 gegenüberliegenden Flächenabschnitt 71 eines fest auf der Stirnfläche 61 befestigten Abschlußkörpers 7 aus lichtdurchlässigem Material besteht.
Wird der Halterungskörper 2 vom Aufnahmekörper 3 fortbewegt, kommen der Flächenabschnitt 71 des Abschlußkörpers 7 und die Schulter 27 des Halterungskörpers 2 in Kontakt miteinander, wodurch eine weitere Bewegung des Halterungskörpers 2 vom Aufnahmekörper 3 fort gehemmt wird.
Beispielsweise besteht der Abschlußkörper 7 aus einem quadratischen Plättchen, das mit seinen vier Ecken die beispielsweise kreisringförmige Schulter 27 des Hohlraums 25 mit z.B. kreisförmigem Querschnitt übergreift. Beim dargestellten Beispiel ist die Schulter 27 eine nach oben gekehrte konische Fläche und jeder an ein übergreifendes Eck grenzende Flächenabschnitt der nach unten gekehrten und auf der Stirnfläche 61 des Wellenleiters 60 aufliegenden Fläche 70 des Abschlußkör pers 7 bildet einen mit der Schulter 27 in Kontakt kommenden Flächenabschnitt 71 des Abschlußkörpers 7.
Die Befestigung des Wellenleiters 60 im Hohlraum des lichtdurchlässigen Kanals 6 kann beispielweise mittels eines Klebers 63 bewerkstelligt sein, der eine äußere Umfangsfläche 601 des Wellenleiters 60 mit einer inneren Umfangsfläche 600 des Hohlraums des lichtdurchlässigen Kanals 6 verbindet.
Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Beispiel weist der Wellenleiter 60 einen Schutzmantel 65, auf der den verklebten und sich bis zur Stirnfläche 61 sich erstreckenden Abschnitt des Wellenleiters 60 freiläßt und beispielsweise mit einem Endabschnitt in einer Erweiterung 66 des Hohlraums des lichtdurchlässigen Kanals 6 aufgenommen ist, in welchem dieser Endabschnitt beispielsweise mittels einer Vergußmasse 67 fixiert ist.
Bei einer konkreten Ausführung des Beispiels nach 1 oder den 2 und 3 besteht der Halterungskörper 2 aus einem eben angeschliffenen und mit einem Hohlraum 25 in Form einer Bohrung versehenen Kugelteil. Derartige Kugelteile können selbst mit Durchmessern unter 1 mm sehr präzise gefertigt werden, so daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch für sehr kleine Teile, welche die oben angegebenen Abmessungen unterbieten, herstellbar und geeignet ist. Gängige Materialien für kommerziell erhältlich Präzisionskugeln sind beispielsweise Hartmetall (z.B. Wolframkarbid, Stahl, rostfreier Stahl , Saphir, keramische Werkstoffe oder auch verschiedene Gläser.
Zur Aufnahme und zum Halten des Teils 1, beispielsweise des die Mikrolinse halternden Trägerkörpers, wird dieses Teil 1 bei eingeschalteter Saugeinrichtung 40 mit einer planen Fläche 11 gegen die durch einen ebenen Oberflächenabschnitt 23 des Halterungskörpers 2 realisierte Anbringungseinrichtung 20 gedrückt. Dabei wird die im ebenen Oberflächenabschnitt 23 ausgebildete Öffnung 22 des Hohlraums 25 im Halterungskörper 2 abgedichtet und der Halterungskörper 2 samt auszurichtendem Teil 1 an den Sitz 30 angesaugt und in dieser Position gehalten.
Beim Anlegen des Teils 1 an eine Referenzfläche, beispielsweise an eine ebene Anlagefläche eines Montageklötzchens, erfolgt eine selbsttätige Ausrichtung des Teils 1 und diese Lage wird auch gehalten.
Besteht die Einrichtung 4 zum Erzeugen der den Halterungskörper 2 gegen den Sitz 3 drückenden Kraft F aus einer magnetischen Einrichtung oder einer Kombination aus einer magnetischen und pneumatischen Einrichtung, kann das Ausrichtmoment vergrößert werden, so daß auch schwerere Teile aufgenommen werden können, ohne dabei die Funktion der Selbstausrichtung beim Andrücken des aufgenommenen und gehaltenen Teils 1 an eine Referenzfläche zu beeinträchtigen.
Ein auf der Stirnfläche 61 des Wellenleiters 60 befestigter Abschlußkörper 7 besteht vorzugsweise aus einem dünnen Plättchen aus lichtdurchlässigem Material, das beispielsweise durch Kleben auf der Stirnfläche 61 befestigt ist. Das Material des Plättchens muß für die zum Justieren und/oder Befestigen des Teils 1 an einem Körper verwendete Lichtwellenlänge transparent sein und kann beispielsweise aus Quarzglas oder Saphir bestehen.
Für eine einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die richtige Dimensionierung dieses Halterungskörpers 2 wesentlich. Dies sei am Beispiel eines Halterungskörpers 2 erläutert, der einen an einer kreisförmigen konischen Sitzfläche 31 des Sitzes 30 anliegenden sphärischen konvexen Oberflächenabschnitt 21 und einen ebenen Oberflächenabschnitt 23 aufweist, der die Anbringungseinrichtung 20 bildet und in dem eine beispielsweise kreisförmige Öffnung 22 eines beispielsweise zylindrischen Hohlraums 25 dieses Halte rungskörpers 2 ausgebildet ist, so daß der ebene Oberflächenabschnitt 23 ringförmig ist.
Bei den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen liegen diese Verhältnisse vor und in der 1 sind die für eine Dimensionierung wesentlichen Bestimmungsstücke kenntlich gemacht.
In der 1 ist eine zentrale Achse oder Symmetrieachse der kreisförmigen konischen Sitzfläche 31 mit B bezeichnet. Auf der Achse B liegt der mit M bezeichnete Mittelpunkt des längs einer Kreislinie K mit der konischen Sitzfläche 31 in Kontakt stehenden sphärischen konvexen Oberflächenabschnitts 21 des Halterungskörpers 2. Der Radius des sphärischen konvexen Oberflächenabschnitts 21 ist mit R bezeichnet. Mit r ist der Radius der Kreislinie K bezeichnet, deren zentrale Achse die Achse B der konischen Sitzfläche 31 ist.
Der Halterungskörper 2 ist beispielsweise so dargestellt, daß eine durch den Mittelpunkt M des sphärischen konvexen Oberflächenabschnitts 21 und durch ein Zentrum Z der kreisförmigen Öffnung 22 gehende und senkrecht zum ebenen Oberflächenabschnitt stehende zentrale Achse des Halterungskörpers 2, mit der Achse B der konischen Sitzfläche 31 zusammenfällt. In der Regel ist jedoch der Halterungskörper 2 aus dieser Lage um den Mittelpunkt M verdreht und die beispielsweise zugleich eine zentrale Längsachse des zylindrischen Hohlraums 25 bildende zentrale Achse des Halterungskörpers 2 ist gegen die Achse B verkippt.
Damit unter diesen Verhältnissen eine Selbstausrichtung des Halterungskörpers 2 beim Anlegen an eine Referenzfläche stattfindet, muß das Ausrichtmoment größer als das Reibungsmoment des Halterungskörpers 2 auf dem Sitz 30 sein. Für einen gegebenen Reibungskoeffizienten μ gilt deshalb die Bedingung
wobei der ungünstige Fall angenommen ist, daß die zur Selbstausrichtung wirkende Kraft P im kleinsten möglichen Abstand ρ von der durch M und Z gehenden zentralen Achse Halterungskörpers 2 angreift. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist ρ gleichbedeutend mit dem Durchmesser der im ebenen Oberflächenabschnitt 23 ausgebildeten kreisförmigen Öffnung 22 des Hohlraums 25, denn diese Öffnung 22 muß zum Ansaugen des Teils 1 vollständig mit diesem Teil 1 abgedeckt werden. Dies ist nur möglich, wenn jede Kante des Teils 1, beispielsweise die Kante 13 in 1, mindestens den Abstand ρ von der durch M^– und Z gehenden zentralen Achse des Halterungskörpers 2 hat.
Mit der Beziehung r/R = cos ε ergibt sich der maximal erlaubte Reibungskoeffizient μ für Selbstausrichtung des Halterungskörpers 2 zu
wobei ε den Winkel der konischen konkaven Sitzfläche 31 zur zentralen Achse B dieser Fläche 31 bedeutet. Praktische Werte für ε sind beispielsweise 30° ≤ ε ≤ 50°.
Ein hoher zulässiger Reibungskoeffizient wird durch Wahl eines hohen Wertes für ρ/R, beispielsweise eines Wertes nahe 1, und eines möglichst großen Winkels ε erreicht. Das erforderliche Ausrichtmoment und damit das Haltemoment läßt sich durch die Größen ρ/R, ε, μ und/oder durch die Stärke der magnetischen Kräfte beeinflussen. Günstig für die Ausrichtung ist zusätzlich ein möglichst kleiner Wert für den Abstand d einer vom ebenen Oberflächenabschnitt 23 des Halterungskörpers 2 abgekehrten und der Referenzfläche zugekehrten Fläche 12 des aufgenommenen und am ebenen Oberflächenabschnitt 23 gehaltenen Teils 1 vom Mittelpunkt M des sphärisch konvexen Oberflächenabschnitts 21 des Halterungskörpers 2. Ideal wäre d = 0.
Ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der 4 und 5 näher erläutert. Bei diesem Anwendungsbeispiel wird eine Mikrolinse 10 in Bezug auf eine auf der Oberfläche 101 eines Substrats 100 ausgebildeten Laserdiode 110 justiert. Die Linse 10 hat die Aufgabe, den von der Laserdiode 110 ausgehenden, stark divergenten Laserstrahl 111 zu kollimieren, wobei die optische Achse des kollimierten Strahls üblicherweise mit einer Genauigkeit von typisch besser als 1° bezüglich einer vorgegebenen Richtung, beispielsweise in Richtung senkrecht zu der Referenzfläche eingehalten eingehalten werden muß. Dazu muß die Linse 10 in Richtung z einer zentralen Achse 112 des divergenten Laserstrahls 111 mit einer Genauigkeit von ± 2 μm und in zwei Richtungen x und y senkrecht zu dieser Achse 112 mit einer Genauigkeit von ± 0,5 μm justiert und fixiert werden.
Die Linse 10 ist auf einem Trägerkörper gehaltert, der das Teil 1 bildet, das von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufzunehmen und zu halten ist. Das Teil 1 besteht beispielsweise aus einem Plättchen mit zwei voneinander abgekehrten ebenen Flächen 11 und 12.
Zum Aufnehmen wird das Teil 1 beispielsweise an seiner Fläche 11 von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommen und gehalten. Dazu wird beispielsweise die Fläche 11 gegen die Anbringungseinrichtung 20 des Halterungskörpers 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gedrückt und an die Anbringungseinrichtung 20 angesaugt.
Zum Justieren wird auf die Oberfläche 101 des Substrats 100 ein Montageklötzchen 130 mit einer zur Oberfläche 101 des Substrats 100 und zur zentralen Achse 112 des divergenten Laserstrahls 111 senkrechten Anlagefläche 131, die eine Refe renzfläche bildet, auf der Oberfläche 101 des Substrats 100 aufgesetzt und niedergehalten.
An die Anlagefläche 131 des Montageklötzchens 130 wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung das daran gehaltene Teil 1 so herangebracht, daß dessen Fläche 12 der Anlagefläche 131 gegenüberliegt. Aufgrund der günstigen Ausrichtungseigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Fläche 12 parallel zur Anlagefläche 131 ausgerichtet werden.
Nach dem Ausrichten wird das Montageklötzchen 130 freigegeben und die Linse 10 unter Beibehaltung der Ausrichtung der Fläche 12 des Teils 1 in Richtung z der Achse 112 des divergenten Laserstrahls 111 optimal justiert.
Nach Vollendung dieser Justage wird das beispielsweise aus Glas bestehende Montageklötzchen 130 mit seiner Anlagefläche 131 wieder an die Fläche 12 herangeschoben und auf der Oberfläche 101 des Substrats 100, z.B. durch Löten, Schweißen oder Kleben fixiert. Damit ist die Position der Linse 10 in der Richtung 112 des Laserstrahls 111 festgelegt.
Das an der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehaltene Teil 1 wird nunmehr noch einmal mit seiner Fläche 12 parallel zur Anlagefläche 131 des fixierten Montageklötzchens 130 ausgerichtet und die Linse 10 optimal in den beiden in der Ebene der Anlagefläche 131 und damit zur Achse 112 senkrechten Richtungen x und y optimal justiert.
Nach dieser Justage wird das Teil 1 in dieser justierten Position mit seiner Fläche 12 an die Anlagefläche 131 angedrückt und beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Kleben an dieser Anlagefläche 131 fixiert. Diese Fixierung kann vorteilhafterweise von der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus mit Hilfe eines Laserstrahls erfolgen.
Typische Abmessungen des Teils 1 sind beispielsweise 1 × 2 × 0,5 mm³ und die des Montageklötzchens 131 gleich 1 × 1 × 1 mm³.
Das beschriebene Anwendungsbeispiel ist nur eines von vielen denkbaren Anwendungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Claims

Vorrichtung zum Aufnehmen und Halten eines Teils (1), insbesondere eines eine zu justierende Mikrolinse (10) halternden Trägerkörpers, mit – einem eine Anbringungseinrichtung (20) zum Anbringen des Teils (1) aufweisenden Halterungskörper (2), – einem Aufnahmekörper (3) mit einem Sitz (30) zur drehbaren Aufnahme des Halterungskörpers (2) und – einer Einrichtung (4) zum drehbaren Halten des Halterungskörpers (2) auf dem Sitz (30), wobei die Einrichtung (4) eine gegen den Sitz (30) drückende Kraft (F) erzeugt dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) zum drehbaren Halten des Halterungskörpers (2) eine pneumatische Saugeinrichtung (40) zum Ansaugen des Halterungskörpers (2) an den Sitz (30) des Aufnahmekörpers (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungskörper (2) einen konvexen Oberflächenabschnitt (21) aufweist, der eine konkave Sitzfläche (31) des Sitzes (30) des Aufnahmekörpers (3) kontaktiert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, durch gekennzeichnet durch, einen sphärischen konvexen Oberflächenabschnitt (21) des Halterungskörpers (2) und eine konische und/oder sphärische konkave Sitzfläche (31) des Aufnahmekörpers (3).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) zum Erzeugen der den Halterungskörper (2) gegen den Sitz (3) drückenden Kraft (F) zusätzlich eine Einrichtung zum magnetischen Anhaftenlassen des Halterungskörpers (2) am Sitz (30) des Aufnahmekörpers (3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterungskörper (2) und der Aufnahmekörper (3) jeweils aus magnetisierbarem Material bestehen und daß zur Bildung der Einrichtung zum magnetischen Anhaftenlassen des Halterungskörpers (2) am Sitz (30) des Aufnahmekörpers (3) der Halterungskörper (2) und/oder der Aufnahmekörper (3) magnetisiert sind/ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperreinrichtung (5) zum Sperren des Halterungskörpers (2) gegen eine Entfernung vom Aufnahmekörper (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringungseinrichtung (20) eine Einrichtung zum Erzeugen einer das Teil (1) gegen den Halterungskörper (2) drückenden Kraft (F1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringungseinrichtung (20) einen ebenen Oberflächenabschnitt (23) des Halterungskörpers (2) aufweist, gegen den das Teil (1) von der erzeugten Kraft (F1) gedrückt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der das Teil (1) gegen den Halterungskörper (2) drückenden Kraft (F1) eine pneumatische Saugeinrichtung (40) zum Ansaugen des Teils (1) an den Halterungskörper (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet; daß die Saugeinrichtung (40) eine im Halterungskörper (2) ausgebildete Öffnung (22) aufweist, durch die das an der Anbringungseinrichtung (20) anzubringende Teil (1) an die Anbringungseinrichtung (20) ansaugbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im Halterungskörper (2) ausgebildete Öffnung (22) eine Öffnung eines im Halterungskörper (2) ausgebildeten Hohlraums (25) ist, wobei der Hohlraum (25) mindestens eine weitere Öffnung (24) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterungskörper (2) einen ersten lichtdurchlässigen Kanal aufweist, der sich von der Anbringungseinrichtung (20) durch den Halterungskörper (2) erstreckt und der Aufnahmekörpers (3) einen zweiten lichtdurchlässigen Kanal (6) aufweist, der sich vom an dem Aufnahmekörper (3) angeordneten Sitz (30) durch den Aufnahmekörper (3) erstreckt, wobei der Halterungskörper (2) so auf dem Sitz (30) platzierbar ist, dass der erste und der zweite lichtdurchlässigen Kanal aneinandergrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Kanal (6) für Laserlicht einer Leistung von mindestens 1W durchlässig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Kanal (6) einen optischen Wellenleiter (60) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Wellenleiter (60) aus einer Dickkernfaser besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (60) eine im Innern des Hohlraums (25) des Halterungskörpers (2) befindliche Stirnfläche (61) aufweist und daß die Sperreinrichtung (5) aus einer in das Innere des Hohlraums (25) ragenden Schulter (26) des Halterungskörpers (2) und einer seitlich über die Stirnfläche (61) des im Anschlußkörper (3) befestigten Wellenleiters (60) hinausragenden und der Schulter (26) des Halterungskörpers (2) gegenüberliegenden Fläche (71) eines fest auf der Stirnfläche (61) befestigten Abschlußkörpers (7) aus lichtdurchlässigem Material besteht.