DE19804031B4

DE19804031B4 - Gehäuse zur Verbindung eines Lichtwellenleiters mit einem optoelektrischen Wandler

Info

Publication number: DE19804031B4
Application number: DE19804031A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Zissler
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: DE19804031A1

Abstract

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 Auflage 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 Wandlers (5) hat.

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 direkten Montage auf gebohrten Leiterplatten schlecht und zur Montage auf in SMD-Technik bestückten Leiterplatten überhaupt nicht geeignet.

Aus der US 4 534 616 A ist ein zur Montage auf einer Leiterplatte bestimmtes Gehäuse bekannt, dessen Steckachse parallel zur Oberfläche der Leiterplatte verläuft und das eine Klemmvorrichtung für einen LWL-Steckverbinder umfasst, welche mehrere Stifte zur Festlegung des Gehäuses in entsprechenden Bohrungen der Leiterplatte hat.

Des weiteren ist aus der DE 43 09 780 A1 ein Gehäuse be kannt, das zwar im Gegensatz zu dem zuvor genannten Gehäuse zur Einführung eines Lichtwellenleiters ohne gesonderten LWL-Steckverbinder ausgebildet ist, jedoch ebenfalls auf der Leiterplatte über Stifte befestigt wird, die an einer in das Gehäuse einschiebbaren Auszugsicherung für das LWL-Kabel ausgebildet sind.

Zwar gibt es auch SMD-gerechte Bauteile, die aus einem optoelektrischen Wandler und einer an diesen optisch angekoppelten LWL-Faser bestehen, jedoch ist die letztere mit dem Wandler dauerhaft verklebt. Dies hat nicht nur einbautechnische 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 Lichtwellenleitern als auch von Wandlern als Einzelkomponenten zu wählen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Schaltungsentwickler 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 Durchgangsbohrung, 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 Durchgangsbohrung nur so groß wählen, wie im Hinblick auf die Abmessungen 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 Planfläche im Bereich ihrer vier Ecken mit entsprechend kleinflächigen Metallisierungen der Platine zu verlöten. In diesem 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. prismatisch 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 Ferrule 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 ermöglichendes Spiel. Nach dem Ausrichten wird der Wandler fixiert, z.B. mittels eines UV-härtenden Klebers.

Bevorzugt bestehen die zum Auflöten auf die Platine bestimmten Randbereiche der Planfläche aus von dem Gehäuse abstehenden Lötfüßen (Anspruch 5). Die Lötfüße können mit dem Gehäuse einstöckig sein. Die Verbindung des Gehäuses mit der Platine über solche Lötfüße hat den Vorteil, daß der Lötstelle weniger Wärme entzogen wird als im Fall des direkten Auflötens des Gehäuses auf die Platine. Dieser Vorteil kann den in dieser Ausführungsform etwas größeren Fertigungsaufwand 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 Lötstellen 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 Durchgangsbohrung 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:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform,
2 eine Aufsicht auf die erste Ausführungsform,
3 ein geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform,
4 eine Stirnansicht der zweiten Ausführungsform,
5 eine Aufsicht auf die zweite Ausführungsform und
6 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform.
Das in den 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 Abschnitt einen Durchmesser d₂ hat. In dem Abschnitt mit dem Durchmesser d₁ sitzt die Ferrule 2 am Ende eines Lichtwellenleiters 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 Gewindebohrung, in die eine Stiftschraube 4 eingedreht ist. In dem Abschnitt mit dem größeren Durchmesser d, 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 2 dargestellten, metallisierten Flächen 7. Im Bereich dieser Metallisierungen 7 ist das Gehäuse 1 auf die Plantine 6 aufgelötet, wie schematisch bei 8 in den 1 und 2 angedeutet. Die so verwirklichte SMD-Steckverbindung für eine LWL bleibt gewünschtenfalls jederzeit trenn- und erneut steckbar.
Die in den 3 bis 5 dargestellte, zweite Ausführungsform des Gehäuses unterscheidet sich von derjenigen nach den 1 und 2 dadurch, daß an den vier Ecken des Gehäuses 1 Lötfüße 12 ausgebildet sind, über die das Gehäuse auf die Platine 6 aufgelötet ist. 4 zeigt, daß die Lötfüße 12 mit dem Gehäuse 1 über schmale Stege 13 verbunden sind, die durch Zurücksetzen der unterseitigen Fläche 14 des Gehäuses 1 gegenüber der Aufstandsfläche der Lötfüße 12 auf der Platine 6 erzeugt sind.
Die in 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 vorgegebene Abstand ist z.B. bei einem Wandler 5 mit intgrierter Frontlinse 51 notwendig, um die Signalübertragung zu optimieren.

Claims

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 Auflage 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 Wandlers (5) hat.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planfläche zum Auflöten auf metallisierte Bereiche (7) der Platine (6) ausgebildete Randbereiche hat.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchgangsbohrung im Bereich deren ersten Durchmessers (d₁ ) eine Gewindebohrung mit einer Klemmschraube (4) für die Ferrule (2) mündet.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Durchmesser (d₂ ) der Bohrung größer als der Durchmesser des Wandlers (5) ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auflöten auf die Platine (6) bestimmten Randbereiche des Gehäuses (1) aus abstehenden Lötfüßen (12) bestehen.
Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterseitige Fläche (14) gegenüber der Aufstandsfläche der Lötfüße (12) zurückgesetzt ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchgangsbohrung ein Ringbund (15) als Anschlag für die Ferrule (2) vorgesehen ist.