DE19956464C1

DE19956464C1 - Verfahren zum Herstellen von Präzisionsgießformen

Info

Publication number: DE19956464C1
Application number: DE19956464A
Authority: DE
Inventors: Hsi-Harng Yang; Shih-Chou Chen; Chuan-Kang Mu; Jauh-Jung Yang
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: US6309488B1; JP2001150450A; JP3271707B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Präzisionsgießform umfaßt die folgenden Schritte: (a) Anordnen eines Kunststoffkörpers (10) auf einem Leitersubstrat (20); (b) Bilden mehrerer Perforationsöffnungen (11, 13) in dem Kunststoffkörper unter Verwendung einer Gießtechnik mit Röntgen-Tiefenätzung; (c) Bilden von Konoidrundungen (18) am vorderen Ende der Perforationsöffnungen unter Verwendung einer Ultraviolett-Lithographie und (d) Herstellen der Präzisionsgießform (30) durch Elektroformen unter Verwendung des Kunststoffkörpers mit Perforationsöffnungen als Modell. Ein Verfahren zum Herstellen einer Faserverbinderhülse (50) umfaßt die folgenden Schritte: (a) Gießen eines Faserausrichtelements (51) durch eine Präzisionsgießform, die wie oben erläutert hergestellt wird, (b) Gießen eines Faserhülsenkörpers (61) durch eine gewöhnliche Gießform und (c) Kombinieren des Faserausrichtelements und des Faserhülsenkörpers unter Verwendung von Ultraschall, um die Faserverbinderhülse zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Präzisionsgießformen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrfaser-Quetschhülse durch Kombinieren verschiedener Teile der Mehrfaser-Quetschhülse, die aus Gieß formen stammen.

Aufgrund des wissenschaftlichen Fortschritts muß zwischen Menschen über das Internet eine große Informationsmenge übertragen werden. Als geeignetes . Übertragungsmedium für diese große Informationsmenge können Lichtleitfa sern (Fasern) in Betracht gezogen werden. Aufgrund der Tatsache, daß die Fasern nur mit begrenzter Länge hergestellt werden können, umfaßt die ge samte Faser etwa zwischen zwei Netzknoten mehrere getrennte Abschnitte. Dann werden Faserverbinder (Quetschhülsen) verwendet, um diese getrennten Abschnitte miteinander zu verbinden. Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Mehr faser-Verbinder, der verwendet wird, um ein ununterbrochenes Mehrfasernetz des umflochtenen Typs herzustellen, wobei die Quetschhülse eine Verbinder hülse 1, die einteilig hergestellt ist, sowie ein Befestigungselement 2 umfaßt. Die Verbinderhülse 1 ist mit mehreren Faserausrichtöffnungen und zwei Stiftausrichtöffnungen zum Ausrichten von Stiften versehen. Die Fehlertole ranzen für den Durchmesser jeder Faserausrichtöffnung und für den Abstand zwischen den Faserausrichtöffnungen müssen kleiner als 1 µm sein.

Das Patent US 5 786 002 A ("Guide block assembly for aligning bore forming pins during molding of multi-fibre optical connector ferrules") offenbart eine Bau einheit, die aus als Gießform einer Guß-Faserhülse dienenden einteiligen, polierten, getrennten Führungselementen hergestellt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die aus diesem Patent bekannte Gießform mehrere dicht nebenein ander angeordnete Führungselemente 22, in denen Faserausrichtöffnungen vorgesehen sind, Stiftausricht-Führungselemente 24, in denen Stiftausricht öffungen ausgebildet und beiderseits der dicht nebeneinander angeordneten Führungselemente 22 angeordnet sind, sowie Elemente 26a, die an der oberen Oberfläche und an der unteren Oberfläche der dicht nebeneinander angeord neten Führungselemente 22 für Unterstützungszwecke gebildet sind.

Das obige Verfahren erfordert jedoch ein hochgenaues Polieren jedes Führungselements 22, der Stiftausricht-Führungselemente 24 und der Elemente 26a, 26b, bevor sie in der Gießform kombiniert werden. Dies ist nicht nur teuer, sondern im Hinblick auf die Massenproduktion auch unpraktisch.

In "Herstellen von Mikrostrukturkörpern aus Kunstoffen", F. Nöker, L. Keydel, Kunststoffe 82(1992)9, Seiten 798-801 werden bereits Fertigungsschritte zur Herstellung von Mikrostrukturkörpern aus Kunststoffen mittels der LIGA-Tech nik beschrieben. Es gibt einen Hinweis darauf, daß Gießharze auf Acrylatbasis für die Mikro-Abformung gut geeignet sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Präzisionsgießformen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer separaten Faserverbinderhülse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Präzisions gießformen nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zum Herstellen separater Faserverbinderhülsen nach Anspruch 5. Weiterbildungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Präzisionsgießform, das die folgenden Schritte umfaßt: Vorsehen eines Kunststoffkörpers auf einem Leitersubstrat; Bilden mehrerer Perforationsöffnungen in dem Kunststoffkörper unter Verwendung einer Gießtechnik mit Röntgen-Tiefenätzung (LIGA-Tech nik); Bilden einer Konoidrundung an den Perforationsöffnungen im Kunst stoffkörper unter Verwendung der Ultraviolett-Lithographie (UV-Lithographie); und Elektroformen der Präzisionsgießform unter Verwendung des Kunst stoffkörpers mit Perforationsöffnungen als Modell.

Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Faserver binderhülse, das die folgenden Schritte umfaßt: Bilden eines Faserausricht elements unter Verwendung einer Präzisionsgießform durch Einspritzen oder durch Wärmepressung; Bilden eines Faserhülsenkörpers unter Verwendung einer gewöhnlichen Gießform durch Einspritzen oder durch Wärmepressen; und Kombinieren des Faserausrichtelements mit dem Faserhülsenkörper unter Verwendung von Ultraschall, um die Faserverbinderhülse zu bilden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeich nung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 die bereits erwähnte perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Faserverbinders;

Fig. 2 die bereits erwähnte perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Gießform zum Gießen einer Faserverbinderhülse;

Fig. 3 eine Draufsicht des Photowiderstandsmusters, das im Prozeß der Herstellung einer erfindungsgemäßen Präzisionsgießform auf einem Kunststoffkörper gebildet wird;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Kunststoffkörpers nach dem Gießen mit Röntgen-Tiefenätzung im Prozeß des Herstellens einer erfin dungsgemäßen Präzisionsgießform;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Kunststoffkörpers nach der UV-Li thographie im Prozeß des Herstellens einer erfindungsgemäßen Prä zisionsgießform;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Kunststoffkörpers, auf dem im Pro zeß der Herstellung der erfindungsgemäßen Präzisionsgießform ein hochstarres Material durch Elektroformung gebildet worden ist;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Präzisionsgießform gemäß der Erfin dung; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer separaten Faserverbinderhülse, die mit einer erfindungsgemäßen Präzisionsgießform gebildet worden ist.

In den Fig. 3 bis 7 sind Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Her stellen einer Präzisionsgießform im einzelnen gezeigt. Die Präzisionsgießform 30 wird hergestellt, indem zunächst mehrere erforderliche Perforationsöffnun gen in einem Kunststoffkörper 10 unter Verwendung eines Gießtechnik mit Röntgen-Tiefenätzung (LIGA-Technik) gebildet werden und dann die Präzisi onsgießform 30 unter Verwendung des Kunststoffkörpers 10 als Modell mittels Elektroformung hergestellt wird. Da das Belichtungs- und Entwicklungsverfah ren ein präzises Photowiderstandsmuster auf dem Kunststoffkörper 10 bilden kann und da die Gießtechnik mit Röntgen-Tiefenätzung im wesentlichen verti kale Wände im Kunststoffmaterial (Acryl) bilden kann, werden präzise vertikale Perforationsöffnungen mit der erforderlichen Genauigkeit gebildet.

Das Verfahren zum Herstellen der Präzisionsgießform 30 umfaßt im einzelnen die folgenden Schritte:

Schritt 1: Anordnen des Kunststoffkörpers 10 auf einem Leitersubstrat 20, wobei der Kunststoffkörper 10 aus einem Acrylmaterial gebildet sein kann;

Schritt 2: Bilden eines Photowiderstandsmusters auf der oberen Oberfläche des Kunststoffkörpers, indem beispielsweise in dem von den Faser ausrichtöffnungen 13, den Stiftausrichtöffnungen 11 und den Form grenzen 15 verschiedenen Bereich ein Photowiderstand gebildet wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist;

Schritt 3: Ausführen einer Tiefenätzung von der Oberseite des Kunststoffkör pers 10 unter Verwendung von Röntgenstrahlen, um Faserausricht öffnungen 13' und Stiftausrichtöffnungen 11' zu bilden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wobei die Öffnungen durch den Kunststoffkörper 10 aus gebildet werden;

Schritt 4: Bilden einer Konoidrundung 18 am vorderen Ende der Faseraus richtöffnungen 13' und der Stiftausrichtöffnungen 11' unter Ver wendung des Ultraviolett-Überentwicklungsverfahrens, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die Konoidrundung 18 als Führungsöffnung oder als Konoidrundung zum Einführen der Faser in die gegossene Hülse dienen kann;

Schritt 5: Bilden einer Präzisionsgießform 30 mittels Elektroformung unter Verwendung des Kunststoffkörpers 10 als Modell, wie in Fig. 6 ge zeigt ist, wobei das Elektroformungsmaterial eine hochstarre Nickel- oder Kobaltlegierung oder eine mit Granulat angereicherte Legierung auf Nickelbasis sein kann, und Entnehmen des Leitersubstrats 20 und des Kunststoffkörpers 10 aus der Präzisionsgießform 30.

Daher kann unter Verwendung des obigen Verfahrens zum Herstellen einer Präzisionsgießform 30 die erforderliche Genauigkeit erhalten werden. Das heißt, daß Toleranzfehler des Durchmessers der Faserausrichtöffnung und des Öffnungsabstandes kleiner als 1 µm sind. Dies ist nicht nur für die Massen produktion günstig, sondern außerdem kosteneffektiv.

Nun wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Die Faserverbinderhülse 50 ist in zwei Teile unterteilt, d. h. einen Faserausrichtteil (vorderes Ende) 51 und einen Hülsenkörper (hinteres Ende) 61. Da der Faserausrichtteil 51 des Hauptteils ein Faserverbinder ist, können Fehler des Durchmessers der Faserausrichtöff nung und des Öffnungsabstandes auf 1 µm begrenzt werden, wenn der Faser ausrichtteil 51 unter Verwendung der Präzisionsgießform 30 gegossen wird. Andererseits kann der Hülsenkörper 61 auch unter Verwendung einer anderen Gießform gegossen werden, die durch das obenbeschriebene Verfahren (oder das gewöhnliche Verfahren) vorbereitet worden ist. Schließlich kann die Faser verbinderhülse 50 durch Kombinieren des Faserausrichtteils 51 mit dem Hül senkörper 61 unter Verwendung von Ultraschall hergestellt werden. Der Faser ausrichtteil 51 besitzt vier Faserausrichtöffnungen 52 und zwei Stiftausricht öffnungen 53, ferner besitzt der Hülsenkörper 61 ebenfalls zwei Stiftausricht öffnungen 63, die auf die Stiftausrichtöffnungen 53 bezogen sind. Die Oberflä che mit Konoid-Führungsrundungen des Faserausrichtteils 51 ist dem Hül senkörper 61 zugewandt und mit diesem verbunden, um als Führungsöffnung oder als Konoidrundung zum Führen einer Faser in die Faserverbinderhülse 50 zu dienen. Da die Kombination des Faserausrichtteils 51 mit dem Hülsen körper 61 unter Verwendung von Ultraschall die erforderliche Präzision für den Durchmesser der Faserausrichtöffnung und für den Faserabstand nicht beein flußt, kann die Faserverbinderhülse 50 die erforderliche Präzision beibehalten.

Die Präzisionsgießform, die beim Gießen der Faserverbinderhülse gemäß der Erfindung verwendet wird, wird durch Formen erforderlicher Ausrichtöffnun gen in einem Kunststoffkörper unter Verwendung der Gießtechnik mit Rönt gen-Tiefenätzung sowie durch Elektroformen der Gießform unter Verwendung des Kunststoffkörpers als Modell hergestellt. Weiterhin ist die Verwendung getrennter Gießformen für die Herstellung unterschiedlicher Teile einer Faser verbinderhülse wie etwa des Faserausrichtteils und des Hülsenkörpers für die Präzision, die bei der Gießform-Bildung durch Einspritzen (Gießen) erforderlich ist, günstig. Schließlich werden die verschiedenen Teile miteinander kombi niert. Durch dieses Verfahren können die benötigten Gießformen einfach her gestellt werden, außerdem ist die Herstellung des Faserausrichtteils und des Hülsenkörpers einfach. Die Erfolgsrate und der Produktionsausstoß können erhöht werden, so daß der Faserverbinderverlust zumindest abgesenkt wird.

Während die obige Ausführungsform der Erläuterung der Inhalte der Erfin dung dient, ist sie nicht als Einschränkung der Erfindung gedacht. An der Ausführungsform können viele verschiedene Änderungen oder Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom wesentlichen Gehalt der Erfindung abzuwei chen. Beispielsweise ist der Faserverbinder nicht auf das in der Zeichnung gezeigte Modell eingeschränkt, vielmehr kann das Verfahren auf viele verschie dene Typen von Mehrfaser-Verbinderhülsen angewendet werden.

Für den Fachmann ist offensichtlich, daß die Erfindung in vielen Weisen ver ändert werden kann. Solche Veränderungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung angesehen, vielmehr sollen alle derartigen Abwandlungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, im Umfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Präzisionsgießform, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Anordnen eines Kunststoffkörpers (10) auf einem Leitersubstrat (20),
Bilden mehrerer Perforationsöffnungen (11, 13) im Kunststoffkörper (10) unter Verwendung einer Gießtechnik mit Röntgen-Tiefenätzung,
Bilden von Konoidrundungen (18) am vorderen Ende der Perforationsöff nungen (11, 13) des Kunststoffkörpers (10) unter Verwendung einer Ultravio lett-Lithographie, und
Elektroformen der Präzisionsgießform (30) unter Verwendung des Kunst stoffkörpers (10) als Modell.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunst stoffkörper (10) aus Acryl hergestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Elek troformungsschritt verwendete Material eine hochstarre Nickel-Kobalt-Legie rung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Elek troformungsschritt verwendete Material eine mit Granulat angereicherte Nic kellegierung ist.

5. Verfahren zum Herstellen einer Mehrfaser-Verbinderhülse (50), gekenn zeichnet durch die folgenden Schritte:
Gießen eines Faserausrichtelements (51) unter Verwendung der Präzisi onsgießform nach Anspruch 1,
Gießen eines Faserhülsenkörpers (61) unter Verwendung einer gewöhnli chen Gießform, und
Kombinieren des Faserausrichtelements (51) mit dem Faserhülsenkörper (61) unter Verwendung von Ultraschall, um die Mehrfaser-Verbinderhülse zu bilden.