DE19804031A1

DE19804031A1 - Gehäuse zur Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einem optoelektrischen Wandler

Info

Publication number: DE19804031A1
Application number: DE19804031A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Zisler
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: DE19804031B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einem optoelektrischen Wandler.

Derartige Gehäuse werden benötigt, wenn Signale mit hoher Datenrate und/oder hoher Störsicherheit von Gerät zu Gerät oder innerhalb eines Gerätes zwischen einzelnen Baugruppen oder Leiterplatten übertragen werden sollen. Das Gehäuse dient als mechanische Halterung und zur optischen Kopplung des Steckverbinders am Ende eines Lichtwellenleiters (LWL) mit dem optoelektrischen Wandler, z. B. einer Laserdiode oder einer Fotodiode. Die bisher üblichen Gehäuse sind in der Regel von einem der üblichen LWL-Stecksysteme abgeleitet und nehmen statt des zweiten LWL-Steckers den optoelektrischen Wandler auf. Wegen ihrer Größe sind diese Gehäuse zur direk ten Montage auf Leiterplatten schlecht und zur Montage auf in SMD-Technik bestückten Leiterplatten überhaupt nicht geeignet. Zwar gibt es SMD-gerechte Bauteile, die aus einem optoelektrischen Wandler und einer an diesen optisch ange koppelten LWL-Faser bestehen, jedoch ist die letztere mit dem Wandler dauerhaft verklebt. Dies hat nicht nur einbau technische Nachteile sondern bindet den Schaltungsentwickler an die vorgegebene Kombination von LWL-Faser und Wandler, hindert ihn also, die anwendungsfallbezogen günstigste Kombination aus der großen Typenvielfalt sowohl von Licht wellenleitern als auch von Wandlern als Einzelkomponenten zu wählen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Schaltungs entwickler diese Auswahl auch ohne Aufgabe der Vorteile der SMD-Technik zu ermöglichen.

Die Erfindung schlägt hierzu ein Gehäuse zur Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einem optoelektrischen Wandler vor, bestehend aus einem massiven Körper, der in SMD-Technik auf eine Platine lötbar ist, mit einer zur Auflage auf der Platine bestimmten Planfläche und einer gestuften Durch gangsbohrung, deren Achse parallel zu der Planfläche ist und die einen ersten Durchmesser zur Aufnahme einer LWL-Ferrule und einen zweiten Durchmesser zur Aufnahme des Wandlers hat.

Dieses lötfähige Gehäuse, das z. B. aus Messing bestehen und gegebenenfalls versilbert sein kann, kann preiswert auf NC-Maschinen hergestellt werden. Um die Gehäusemasse und damit dessen Wärmekapazität beim Löten möglichst klein zu halten, wird man die Abmessungen des Gehäuses und insbesondere dessen Querschnitt rechtwinklig zur Achse der Durchgangs bohrung nur so groß wählen, wie im Hinblick auf die Abmes sungen der Ferrule und des Wandlers sowie zur sicheren Festlegung beider Elemente in dem Gehäuse notwendig. Die durch das Gehäuse bereitgestellte SMD-Steckverbindung für einen LWL bleibt gewünschtenfalls jederzeit trenn- und wieder steckbar.

Zweckmäßig hat die Planfläche zum Auflöten auf metallisierte Bereiche der Platine ausgebildete Randbereiche (Anspruch 2). In der Regel genügt es, die normalerweise rechteckige Plan fläche im Bereich ihrer vier Ecken mit entsprechend klein flächigen Metallisierungen der Platine zu verlöten. In die sem Fall brauchen nur die vier Eckbereiche in der durch die Planfläche definierten Ebene liegen. Im übrigen kann die äußere Form des Gehäuse beliebig gewählt, also z. B. prisma tisch oder zylindrisch sein.

Vorzugsweise mündet in die Durchgangsbohrung im Bereich deren ersten Durchmessers eine Gewindebohrung mit einer Klemmschraube für die Ferrule (Anspruch 3). Die Achse der Gewindebohrung verläuft am besten rechtwinklig zur Achse der Durchgangsbohrung. Zur Festlegung und Ausrichtung der Fer rule können weitere Klemm- oder Justierschrauben vorgesehen sein. Anstelle von Schrauben können auch andere Mittel zur Festlegung und gegebenenfalls zur Ausrichtung der Ferrule verwendet werden.

Wenn es notwendig ist, die optische Achse des Wandlers auf diejenige des LWL auszurichten, ist es zweckmäßig, den zweiten Durchmesser der Durchgangsbohrung größer als den Durchmesser des Wandlers zu machen (Anspruch 4). Der Wandler hat dann ein die Ausrichtung seiner optischen Achse ermögli chendes Spiel. Nach dem Ausrichten wird der Wandler fixiert, z. B. mittels eines UV-härtenden Klebers.

Bevorzugt bestehen die zum Auflöten auf die Platine bestimm ten Randbereiche der Planfläche aus von dem Gehäuse abste henden Lötfüßen (Anspruch 5). Die Lötfüße können mit dem Gehäuse einstückig sein. Die Verbindung des Gehäuses mit der Platine über solche Lötfüße hat den Vorteil, daß der Löt stelle weniger Wärme entzogen wird als im Fall des direkten Auflötens des Gehäuses auf die Platine. Dieser Vorteil kann den in dieser Ausführungsform etwas größeren Fertigungsauf wand für das Gehäuse rechtfertigen.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Unterfläche des Gehäuses gegenüber der Aufstandsfläche der Lötfüße zurückgesetzt (Anspruch 6). Da in diesem Fall die Lötfüße mit dem Gehäuse nur über dünne Stege verbunden sind, verringert sich hierdurch die Wärmeableitung von den Löt stellen zum Gehäuse noch weiter.

Wenn zwischen der Stirnfläche der Ferrule und derjenigen des Wandlers ein Abstand verbleiben soll, um die Übertragung des optischen Signals zu optimieren, ist in der Durchgangsboh rung ein Ringbund als Anschlag für die Ferrule vorgesehen (Anspruch 7).

In der Zeichnung ist ein Gehäuse nach der Erfindung in drei Ausführungsformen beispielhaft und schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Aus führungsform,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die erste Ausführungsform,

Fig. 3 ein geschnittene Seitenansicht einer zweiten Aus führungsform,

Fig. 4 eine Stirnansicht der zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die zweite Ausführungsform und

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Gehäuse 1 besteht aus einem massiven, versilberten Messingkörper mit quadratischem Querschnitt und einer Durchgangsbohrung, die in einem ersten Abschnitt einen Durchmesser d₁ und in einem zweiten Ab schnitt einen Durchmesser d₂ hat. In dem Abschnitt mit dem Durchmesser d₁ sitzt die Ferrule 2 am Ende eines Lichtwel lenleiters 3, dessen Faser in der Stirnfläche der Ferrule 2 endet. Die Ferrule besteht gewöhnlich aus Keramik oder Hartmetall und ist präzise zylindrisch geschliffen. Zur Festlegung der Ferrule 2 hat das Gehäuse 1 eine Gewindeboh rung, in die eine Stiftschraube 4 eingedreht ist. In dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser d₂ der Durchgangs bohrung sitzt ein optoelektrischer Wandler 5.

Das Gehäuse 1 hat unterseitig eine Planfläche, mit der es auf einer Platine 6 aufliegt. Im Bereich jeder der Ecken des Gehäuses 1 hat die Platine 6 die in Fig. 2 dargestellten, metallisierten Flächen 7. Im Bereich dieser Metallisierungen 7 ist das Gehäuse 1 auf die Plantine 6 aufgelötet, wie sche matisch bei 8 in den Fig. 1 und 2 angedeutet. Die so ver wirklichte SMD-Steckverbindung für eine LWL bleibt gewünsch tenfalls jederzeit trenn- und erneut steckbar.

Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte, zweite Ausführungsform des Gehäuses unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß an den vier Ecken des Gehäuses 1 Löt füße 12 ausgebildet sind, über die das Gehäuse auf die Platine 6 aufgelötet ist. Fig. 4 zeigt, daß die Lötfüße 12 mit dem Gehäuse 1 über schmale Stege 13 verbunden sind, die durch Zurücksetzen der unterseitigen Fläche 14 des Gehäu ses 1 gegenüber der Aufstandsfläche der Lötfüße 12 auf der Platine 6 erzeugt sind.

Die in Fig. 6 dargestellte, dritte Ausführungsform hat in der Durchgangsbohrung des Gehäuses einen Ringbund in Form einer kleinen Büchse 15 als Anschlag für die Stirnfläche der Ferrule 2, so daß zwischen ersterer und der Stirnfläche des Wandlers 5 ein definierter Abstand bleibt. Dieser vorgege bene Abstand ist z. B. bei einem Wandler 5 mit integrierter Frontlinse 51 notwendig, um die Signalübertragung zu opti mieren.

Claims

1. Gehäuse (1) zur Verbindung eines Lichtwellenleiters (3) mit einem optoelektrischen Wandler (5), bestehend aus einem massiven Körper, der in SMD-Technik auf eine Platine (6) lötbar ist, mit mindestens einer zur Auf lage auf der Platine (6) bestimmten Planfläche und einer gestuften Durchgangsbohrung (d₁, d₂), deren Achse parallel zu der Planfläche ist und die einen ersten Durchmesser (d₁) zur Aufnahme einer LWL-Ferrule (2) und einen zweiten Durchmesser (d₂) zur Aufnahme des Wand lers (5) hat.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planfläche zum Auflöten auf metallisierte Bereiche (7) der Platine (6) ausgebildete Randbereiche hat.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß in die Durchgangsbohrung im Bereich deren ersten Durchmessers (d₁) eine Gewindebohrung mit einer Klemmschraube (4) für die Ferrule (2) mündet.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der zweite Durchmesser (d₂) der Boh rung größer als der Durchmesser des Wandlers (5) ist.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die zum Auflöten auf die Platine (6) bestimmten Randbereiche des Gehäuses (1) aus abstehen den Lötfüßen (12) bestehen.

6. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterseitige Fläche (14) gegenüber der Aufstands fläche der Lötfüße (12) zurückgesetzt ist.

7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß in der Durchgangsbohrung ein Ring bund (15) als Anschlag für die Ferrule (2) vorgesehen ist.