DE3307669C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kop­ pelanordnung zwischen einem elektro-optischen und/oder opto-elek­ trischen Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing a cop Pel arrangement between an electro-optical and / or opto-elec tric semiconductor device according to the preamble of Pa claim 1.

Eine derartige Koppelanordnung ist insbesondere anwendbar bei An­ ordnungen zur optischen Nachrichtenübertragung über optische Glasfasern. Aus der DE 26 20 158 A1 ist beispielsweise bekannt, die für eine derartige Koppelanordnung benötigten Bauteile zeitlich nacheinander auf einem Träger, z. B. einer Metallplatte zu befe­ stigen, z. B. durch Kleben und/oder Löten, und die Bauteile dabei zu justieren. Eine solche Vorgehensweise ist allenfalls zur Her­ stellung weniger einzelner Koppelanordnungen, nicht jedoch für eine industrielle Fertigung geeignet.Such a coupling arrangement is particularly applicable to An regulations for optical communication via optical Fiberglass. From DE 26 20 158 A1 it is known, for example, that components required in time for such a coupling arrangement successively on a support, e.g. B. to befe a metal plate increase, e.g. B. by gluing and / or soldering, and the components to adjust. Such an approach is at best position of fewer individual coupling arrangements, but not for suitable for industrial production.

In der DE 28 29 548 A1 ist ein Träger für eine lichtemittierende Vorrichtung beschrieben, der aus einem Siliziumsubstrat aufgebaut ist und sowohl ein lichtemittierendes Element, z. B. einen Halb­ leiterlaser als auch eine oder mehrere Lichtleitfasern trägt. Hierfür werden in einem ersten lithographischen Ätzprozeß Hal­ tenuten für die Lichtleitfasern und in einem zweiten solchen Ätz­ prozeß eine Positioniernut für den Laser eingeätzt. Diese Vorge­ hensweise ist durch die mehreren Ätzprozesse mit hochgenauer Aus­ richtung der Ätzmasken und definierter Einstellung der Ätztiefen der verschiedenen Nuten aufwendig und kostspielig. Darüber hinaus setzt diese Vorgehensweise eine vorausgehende exakte Abstimmung der Geometrie von Laser und Positioniernut voraus.DE 28 29 548 A1 describes a carrier for a light-emitting Device described, which is made up of a silicon substrate is and both a light emitting element, e.g. B. a half conductor laser as well as one or more optical fibers. In a first lithographic etching process, Hal tenuten for the optical fibers and in a second such etching process etched a positioning groove for the laser. This Vorge The multiple etching processes, however, are extremely precise direction of the etching masks and defined setting of the etching depths of the different grooves complex and costly. Furthermore this procedure presupposes a precise coordination ahead of the geometry of the laser and the positioning groove.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sieht die EP 00 06 042 A1 die Anord­ nung eines Lasers und einer Lichtleitfaser auf einem Trägerblock aus kalt schmiedbarem Metall vor. Durch einen einzigen Prägevor­ gang mit einem einstückigen Werkzeug werden in der Oberfläche des Metallblocks eine Auflagefläche für den Laser und eine V-förmige Nut für die Lichtleitfaser erzeugt. Der Laser kann durch laterale Verschiebung auf der Auflagefläche noch genau positioniert wer­ den. Senkrecht zu dieser Fläche ist eine genaue gegenseitige Po­ sitionierung von Laser und Faser durch den einheitlichen Präge­ vorgang bei der Erzeugung der Nut und der Auflagefläche gewähr­ leistet.To avoid these disadvantages, EP 00 06 042 A1 sees the arrangement a laser and an optical fiber on a carrier block made of cold forged metal. With a single embossing process  with a one-piece tool are in the surface of the Metal blocks have a support surface for the laser and a V-shaped one Groove created for the optical fiber. The laser can pass through lateral Displacement on the contact surface still positioned exactly who the. Perpendicular to this area is an exact mutual butt The laser and fiber are positioned using the uniform embossing ensure the process of creating the groove and the contact surface accomplishes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an­ zugeben, die kostengünstig ist und unempfindlich ist gegenüber äußeren Einflüssen.The object of the invention is a method for producing a Coupling arrangement according to the preamble of claim 1 admit that is inexpensive and insensitive to external influences.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmale. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by the specified in claim 1 characteristics. Refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß Baugruppen herstellbar sind, die durch Zwischenkontrollen prüfbar sind. Es ist daher möglich, lediglich fehlerlose Baugruppen zu der Koppelanordnung zusammen­ zufügen.The invention has the advantage that assemblies can be produced, which can be checked by means of intermediate checks. It is therefore possible only faultless assemblies to form the coupling arrangement inflict.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below using exemplary embodiments explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show it

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung Fig. 1 shows a first embodiment in an exploded view

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung Fig. 2 shows a second embodiment in an exploded view

Fig. 3+4 ein beispielhaftes Herstellungsverfahren für ein Bauteil der Koppelanordnung. Fig. 3 + 4, an exemplary manufacturing method for a component of the coupling arrangement.

Fig. 1 zeigt einen Träger 1, z. B. eine Metallplatte, in dessen Oberfläche 3 eine grabenförmige Vertiefung 4 mit einem V-förmigen Querschnitt eingeprägt ist. Die Form des Querschnitts ist an den Außendurchmesser des Lichtwellen­ leiters 2 angepaßt, so daß dieser sich selbst justiert beim Einlegen in die Vertiefung 4. In dieser Lage wird der Lichtwellenleiter 4 am Träger 1 befestigt, z. B. durch ein nicht dargestelltes federndes Element und/oder durch Klebstoff. In der Vertiefung 4 ist eine beispielsweise ebenfalls V-förmige Ausnehmung 5 angebracht, z. B. einge­ prägt mit Hilfe eines Prägestempels. In die Ausnehmung 5 ist eine sich selbstjustierende Senke 6, z. B. ein dreisei­ tiges Prisma, einsetzbar, deren beispielhafte Herstellung anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wird. Fig. 1 shows a carrier 1 , for. B. a metal plate, in the surface 3 a trench-shaped depression 4 is stamped with a V-shaped cross section. The shape of the cross section is adapted to the outer diameter of the optical waveguide 2 , so that it adjusts itself when inserted into the recess 4th In this position, the optical fiber 4 is attached to the carrier 1 , for. B. by a spring element, not shown, and / or by adhesive. In the recess 4 , for example, a V-shaped recess 5 is also made, for. B. is embossed with the help of an embossing stamp. In the recess 5 is a self-adjusting sink 6 , for. B. a three-sided prism can be used, the exemplary production of which is explained with reference to FIGS . 3 and 4.

Fig. 3 zeigt ein Formstück 30, in das, mit dem der Aus­ nehmung 5 (Fig. 1) entsprechenden Prägestempel, eine weitere Ausnehmung 31 eingeprägt wird. In die weitere Ausnehmung 31 wird ein Metallstück 32 gelegt, z. B. ein Abschnitt eines Kupferdrahtes. Durch einen in Pfeilrich­ tung 33 bewegten Preßstempel 34 ist die prismenförmige Senke 6 herstellbar (Fig. 4) . Fig. 3 shows a shaped piece 30 , in which, with the recess 5 ( Fig. 1) corresponding stamp, a further recess 31 is embossed. In the further recess 31 , a metal piece 32 is placed, for. B. a section of a copper wire. By moving in the direction of arrow 33 press ram 34 , the prism-shaped depression 6 can be produced ( FIG. 4).

Gemäß Fig. 1 ist auf einer derartigen Senke 6 ein Halb­ leiterbauelement 7, z. B. eine Halbleiter-Laserdiode, befestigt, z. B. gelötet, so daß die Senke 6 einen elektri­ schen Kontakt bildet und gleichzeitig die Ableitung von Verlustwärme ermöglicht. Auf der Senke 6 ist weiterhin ein elektrisch isolierter Kontakt 8 befestigt, z. B. geklebt oder gelötet, der z. B. aus einem metallisierten Keramik­ plättchen besteht. Der isolierte Kontakt 8 kann auch eine beidseitig abgeflachte Kugellinse sein, deren Planflächen metallisiert sind. Dadurch läßt sich der rückwärtige Ausgang des Lasers auf eine hinter der Senke 6 angeordnete Fotodiode fokussieren. Die Fotodiode liefert das Signal zur Regelung der Laserleistung. Dieser isolierte Kontakt 8 dient zur Befestigung eines Golddrahtes 12, der mit dem Halbleiterbauelement 7 verbunden ist und dessen zweite elektrische Zuleitung bildet. Auf der Senke 6 ist außerdem ein optisches Bauteil 9 befestigt, z. B. eine optische Faser, die optisch an das Halbleiterbauelement 7 gekoppelt ist und als sogenannte Regelfaser bezeichnet wird. Damit ist eine Regelung des Halbleiterbauelements 7 möglich. Eine derartig bestückte Senke 6 bildet eine Baugruppe, die in vorteilhafter Weise kontrollierbar ist, z. B. mit Hilfe einer speziellen Meßanordnung. Diese Baugruppe wird so auf dem Träger 1 angebracht, daß sich die Senke 6 formschlüssig in die Ausnehmung 5 einfügt und daß von dem Halbleiterbau­ element 7 ausgesandtes Licht in den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt wird. Diese optische Kopplung ist verbessert durch ein abbildendes Ende 11, z. B. ein sogenanntes geta­ pertes und anschließend rundgeschmolzenes Ende, des Licht­ wellenleiters 2 und/oder durch eine zusätzlich in der Ausnehmung 5 angebrachten optischen Linse 10 (Fig. 2). FIG. 1 is on such a sink 6, a semiconductor device 7, for example. B. a semiconductor laser diode attached, for. B. soldered so that the sink 6 forms an electrical contact and at the same time allows the dissipation of heat loss. On the sink 6 , an electrically insulated contact 8 is also attached, for. B. glued or soldered, the z. B. consists of a metallized ceramic plate. The insulated contact 8 can also be a spherical lens flattened on both sides, the flat surfaces of which are metallized. As a result, the rear output of the laser can be focused on a photodiode arranged behind the depression 6 . The photodiode supplies the signal for regulating the laser power. This insulated contact 8 is used to fasten a gold wire 12 which is connected to the semiconductor component 7 and forms the second electrical lead. On the valley 6 , an optical component 9 is also attached, for. B. an optical fiber which is optically coupled to the semiconductor device 7 and is referred to as a so-called control fiber. Regulation of the semiconductor component 7 is thus possible. Such a trough 6 forms an assembly that can be controlled in an advantageous manner, for. B. with the help of a special measuring arrangement. This assembly is mounted on the carrier 1 so that the depression 6 fits positively into the recess 5 and that element 7 emitted light is coupled into the optical waveguide 2 by the semiconductor device. This optical coupling is improved by an imaging end 11 , e.g. B. a so-called geta pertes and then melted end, the light waveguide 2 and / or by an additional lens 10 attached in the recess 5 ( Fig. 2).

Eine derartige Koppelanordnung ist durch Lötung oder Klebstoff so fixierbar, daß eine mechanisch unempfindliche Anordnung entsteht. Diese Anordnung ist außerdem in einem Metall- bzw. Kunststoffgehäuse hermetisch verschließbar oder mit Kunststoff so vergießbar, daß störende äußere Einflüsse, z. B. Korrosion der elektrischen Kontakte, vermieden werden.Such a coupling arrangement is by soldering or Adhesive so fixable that a mechanically insensitive Arrangement arises. This arrangement is also in one  Metal or plastic housing can be hermetically sealed or pourable with plastic so that disruptive outer Influences, e.g. B. corrosion of the electrical contacts, be avoided.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf andere Halb­ leiterbauelemente, z. B. auf Lichtempfänger (Fotodioden) anwendbar. Weiterhin ist es möglich, auf der Senke ein elektrisches Bauelement, z. B. einen Transistorverstärker anzubringen, der mit dem Halbleiterbauelement 7 gekoppelt ist.The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but analogously to other semiconductor components, for. B. applicable to light receivers (photodiodes). Furthermore, it is possible to use an electrical component, for. B. to install a transistor amplifier which is coupled to the semiconductor device 7 .

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung zwischen ei­ nem elektro-optischen oder opto-elektrischen Halbleiterelement und einem Lichtwellenleiter mit den folgenden Verfahrensschritten:
  • a) in der Oberfläche (3) eines Trägers (1) werden eine graben­ förmige Vertiefung (4) zum selbstjustierenden Einlegen eines Lichtwellenleiters (2) und eine Ausnehmung (5) zum selbstjustie­ renden Einfügen einer Senke (6) erzeugt;
  • b) auf der Senke (6) wird das Halbleiterbauelement (7) so befe­ stigt, daß im justierten Zustand der Senke (6) eine optische Kopplung zwischen dem Halbleiterbauelement (7) und dem Lichtwel­ lenleiter (2) gegeben ist;
  • c) die zumindest die Senke (6) und das darauf befestigte Halb­ leiterbauelement (7) umfassende Baugruppe werden einer Zwischen­ kontrolle unterzogen;
  • d) eine fehlerlose Baugruppe wird so auf dem Träger angebracht, daß sich die Senke (6) formschlüssig in die Ausnehmung (5) ein­ fügt;
  • e) der Lichtwellenleiter wird in die Vertiefung eingelegt und befestigt.
1. Method for producing a coupling arrangement between an electro-optical or opto-electrical semiconductor element and an optical waveguide with the following method steps:
  • a) in the surface ( 3 ) of a carrier ( 1 ) a trench-shaped recess ( 4 ) for self-adjusting insertion of an optical waveguide ( 2 ) and a recess ( 5 ) for self-adjusting insertion of a depression ( 6 ) are generated;
  • b) on the sink ( 6 ), the semiconductor component ( 7 ) is BEFE Stigt that in the adjusted state of the sink ( 6 ) an optical coupling between the semiconductor device ( 7 ) and the Lichtwel lenleiter ( 2 ) is given;
  • c) the assembly comprising at least the depression ( 6 ) and the semiconductor component ( 7 ) fastened thereon are subjected to an intermediate inspection;
  • d) a flawless assembly is attached to the carrier so that the depression ( 6 ) fits positively into the recess ( 5 );
  • e) the optical waveguide is inserted into the recess and fastened.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die grabenförmige Vertiefung (4) mit einem im wesentlichen V-förmigen Querschnitt erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the trench-shaped recess ( 4 ) is produced with a substantially V-shaped cross section. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Senke als dreiseitiges Prisma ausgeführt wird, dessen Form im wesentlichen an die Ausnehmung angepaßt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the depression is designed as a three-sided prism, the shape of which in is substantially adapted to the recess. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Senke (6) aus einem elektrischen und/oder wärmeleitenden Material hergestellt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sink ( 6 ) is made of an electrical and / or heat-conducting material. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senke (6) mindestens ein elektrisch isolierter Kontakt (8) und/oder mindestens ein elektrisches Bau­ element angeordnet wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the sink ( 6 ) at least one electrically insulated contact ( 8 ) and / or at least one electrical construction element is arranged. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senke (6) ein elektrisches Bauelement mit einem elektrischen Verstärker angeordnet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an electrical component with an electrical amplifier is arranged on the sink ( 6 ). 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement (7) verwandt wird und daß auf der Senke (6) mindestens ein elek­ trisches und/oder optisches und/oder opto-elektrisches Bauteil (9) befestigt wird zur Regelung und/oder Steuerung des Halblei­ terbauelementes (7).7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a light-emitting semiconductor component ( 7 ) is used and that on the sink ( 6 ) at least one elec trical and / or optical and / or opto-electrical component ( 9 ) is attached to Regulation and / or control of the semiconductor component ( 7 ). 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiterbauelementen (7) und dem Lichtwellenleiter (2) eine optisch abbildende Anordnung eingefügt wird, die mindestens eine optische Linse (10) enthält und/oder daß das Ende (11) des Lichtwellenleiters (2) optisch abbildend ausgeführt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an optical imaging arrangement is inserted between semiconductor components ( 7 ) and the optical waveguide ( 2 ), which contains at least one optical lens ( 10 ) and / or that the end ( 11 ) of the Optical waveguide ( 2 ) is performed optically imaging. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelanordnung mittels Lot und/oder Klebstoff stabilisiert und/oder geschützt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the coupling arrangement by means of solder and / or Glue is stabilized and / or protected.
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