DE3638594A1

DE3638594A1 - Hermetically sealed optical fibre bushing

Info

Publication number: DE3638594A1
Application number: DE19863638594
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Phys Rossberg
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1988-05-26
Also published as: JPS63135906A; JPH0476446B2

Abstract

In order to avoid metallisation of the bare optical fibre (3) which has been required hitherto with hermetically sealed optical fibre bushings before soldering into the bore (2) of a metal part (1) takes place, a solder element (6) which is tightly shrunk onto the bare, non-metallised optical fibre (3) is provided outside the bore (2). As a result, the solder (4) has a fixed connection to the outside (5) of the metal element (1), which is constructed for example as a wall or sleeve, and the wall of the bore of the said metal element (1). The junction of this area of the soldered joint to that of the solder element (6) forms the hermetic seal. In order to produce a defined level of the soldered joint in the axial direction of the optical fibre (3), a second metal component which can be attached to the outside (5) of the first metal component (1) or can be held by the solder element (6) itself is arranged at a distance from the first metal component (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Glasfaser-Durchführung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Ausführung.The invention relates to a glass fiber implementation of the Preamble of claim 1 designated in more detail Execution.

Derartige Durchführungen werden beispielsweise in der optischen Nachrichten-Übermittlungstechnik verwendet, insbesondere für hermetisch dicht verschlossene Gehäuse von elektrooptischen oder optoelektrischen Bauelementen, die gegen Umwelteinflüsse geschützt sein müssen.Such implementations are for example in the optical communication technology used especially for hermetically sealed housings of electro-optical or opto-electrical components, that must be protected against environmental influences.

Zum Fixieren der blanken Glasfaser wird vorzugsweise Metallot verwendet, das eine höhere Temperaturbeständigkeit hat als Kleber. Außerdem verhindert es das bei Kleberfixierung manchmal auftretende Kriechen der Glasfaser und es ist feuchtigkeitsdicht. Wie der aus den Druckschriften DE-OS 27 21 991 und DE-OS 30 46 415 bekannte Stand der Technik lehrt, ist es jedoch erforderlich, die Glasfaser vor dem Einlöten zu metallisieren. An die Metallisierung werden dabei verschiedene Qualitätsansprüche gestellt. Einerseits muß sie auf der Glasfaser sehr gut haften. Andererseits muß die Metallisierung gut lötbar sein. Gute Haftung setzt voraus, daß die Faseroberfläche sehr sauber ist. Um dies zu erreichen, muß die Oberfläche sorgfältig gereinigt werden, was meist in mehreren alternativen Verfahrensschritten vorgenommen wird. Wie z.B. Tauchen der Glasfaser in heiße Schwefelsäure mit nachfolgendem Spülen in deionisiertem Wasser und anschließendem Trocknen. Oder chemisches Anätzen der Glasfaser in Flußsäure mit anschließendem Spül- und Trocknungsvorgang.To fix the bare glass fiber is preferred Metallot used the higher one Has temperature resistance as an adhesive. Furthermore it sometimes prevents this with adhesive fixation occurring creep of the fiber and it is moisture proof. Like the one from DE-OS 27 21 991 and DE-OS 30 46 415 known prior art teaches, however, it is necessary to opt the fiber before Solder to metallize. At the metallization different quality requirements. On the one hand, it has to adhere very well to the glass fiber. On the other hand, the metallization must be easy to solder. Quality Adhesion presupposes that the fiber surface is very clean is. To achieve this, the surface must be carefully to be cleaned, which is mostly in several alternatives Process steps are made. Such as. Diving the glass fiber in hot sulfuric acid with subsequent Rinse in deionized water and then Dry. Or chemical etching of the glass fiber in Hydrofluoric acid followed by rinsing and drying.

Da aber gut haftende Schichten meist nicht oder nur schlecht lötbar sind, müssen mehrere Metallschichten entweder nacheinander oder gleichzeitig als Mischung aufgebracht werden. Dies kann im Vakuum durch Aufdampfen oder Sputtern geschehen oder naßchemisch vorgenommen werden. Hierzu sind Geräte und Vorrichtungen sowie Mittel erforderlich, die zwar bei der Fertigung von Glasfaser-Durchführungen zur Verfügung stehen, jedoch nicht im Feld. Das bedeutet aber, daß Glasfasern an Montageorten von optischen Übermittlungseinrichtungen praktisch nicht metallisiert und demzufolge nicht gelötet werden können.However, layers that adhere well usually do not or only are difficult to solder, several layers of metal must be used either one after the other or simultaneously as a mixture be applied. This can be done by vacuum evaporation or sputtering done or carried out wet chemical will. For this purpose, devices and devices as well as means required, although in the manufacture of Fiber optic feedthroughs are available, however not in the field. But that means that glass fibers are on Installation locations of optical transmission devices practically not metallized and therefore not soldered can be.

Selbst in der Fertigung treten beim Metallisieren von Glasfasern noch Probleme auf, da die Faser insbesondere an der Grenze von unbehandelter zu behandelter Oberfläche oder am Übergang zur Metallisierung hin leicht brechen kann. Außerdem wurde festgestellt, daß die Metallisierung dazu neigt, sich beim Löten aufzulösen, wodurch die Haftung gemindert wird oder gänzlich verlorengeht. Daher kann es beim Erkalten des flüssigen Lotes in der Metallhülse dazu kommen, daß sich das Lot von der Glasfaser löst und feine Kapillaren hinterläßt. Die Verbindung ist dann nicht hermetisch dicht. Außerdem kann die Faser bei Zugbeanspruchung aus dem Lot herausgleiten.Even in manufacturing, when metallizing Glass fibers still pose problems because of the fiber in particular on the border from untreated to treated surface or break slightly at the transition to metallization can. It was also found that the metallization tends to dissolve when soldering, causing the Liability is reduced or completely lost. Therefore it can occur when the liquid solder cools down in the Metal sleeve come that the solder from the Glass fiber loosens and leaves fine capillaries. The The connection is then not hermetically sealed. Besides, can the fiber will slide out of the solder under tensile stress.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hermetisch dichte Glasfaser-Durchführung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die mit geringerem Aufwand gefertigt werden kann, eine hohe Dichtigkeit aufweist und notfalls im Feld herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes gemäß Patentanspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention is therefore based on the object hermetically sealed glass fiber feedthrough according to Preamble of claim 1 to create the less effort can be made, a high Has tightness and can be produced in the field if necessary is. This object is achieved by the im characteristic part of this claim constructive measures solved. Appropriate Embodiments of the subject matter according to claim 1 can be found in the subclaims.

Mit der Erfindung sind verschiedene Vorteile erzielbar. Bei der Glasfaser ist kein Metallisieren mehr notwendig. Die zuvor erforderlichen aufwendigen Reinigungsprozesse entfallen. Die Durchführung weist einen hohen und zuverlässigen Dichtigkeitsgrad auf, welcher selbst bei der Herstellung von Durchführungen im Feld erreicht wird. Weitere Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.Various advantages can be achieved with the invention. Metallizing is no longer necessary with glass fibers. The previously required complex cleaning processes omitted. The implementation has a high and reliable degree of tightness, which even at the production of bushings in the field. Further advantages are in the description below specified.

Die Erfindung wird nun anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be described in the drawings illustrated embodiments explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer hermetisch dichten Glasfaser-Durchführung, längsgeschnitten; Figure 1 shows a section of a hermetically sealed glass fiber bushing, cut longitudinally.

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Glasfaser-Durchführung mit an einer Außenseite der Durchführung befestigter Lasche, längsgeschnitten; Fig. 2 is a section of a glass fiber bushing with fastened on an outer side of the carrying flap, cut longitudinally;

Fig. 3 die Lasche der Fig. 2, in der Draufsicht; Fig. 3, the tab of Figure 2, in plan view.

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Glasfaser-Durchführung mit vor der Durchführung angeordneter Hülse, längsgeschnitten; FIG. 4 shows a detail of a fiber optic duct with arranged in front of the carrying sleeve, in longitudinal section;

Fig. 5 einen Ausschnitt einer Glasfaser-Durchführung mit vor der Durchführung angeordnetem Ring, längsgeschnitten; Fig. 5 is a detail of a fiber optic duct with arranged in front of the carrying ring, cut longitudinally;

Fig. 6 einen Ausschnitt einer aus zwei Hülsen bestehenden Glasfaser-Durchführung mit zwischen den Hülsen angeordnetem Lotkörper, längsgeschnitten. Fig. 6 shows a detail of a glass fiber bushing consisting of two sleeves with a solder body arranged between the sleeves, cut longitudinally.

In den Zeichnungen ist ein erstes Metallteil der hermetisch dichten Glasfaser-Durchführung mit 1 bezeichnet. Bei dem in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellten ersten Metallteil 1 handelt es sich vorzugsweise um die Wand eines hermetisch dicht gekapselten Gehäuses oder um eine Halteplatte, die beispielsweise innerhalb eines derartigen Gehäuses angeordnet sein kann. Das Metallteil 1 durchsetzt eine Bohrung 2, in der die hindurchgeführte Glasfaser 3 mittels Einlöten befestigt ist. Die Glasfaser 3 ist ein vom Primärcoating befreites blankes, nicht metallisiertes Ende eines Lichtwellenleiters. Beim Löten wird die Bohrung 2 entweder vollständig oder wenigstens auf einer Teillänge mit Lot 4 gefüllt und außerhalb der Bohrung 2 an wenigstens einer Außenseite 5 des Metallteiles 1 ein Lotkörper 6 z.B. in Form einer Lötperle ausgebildet. In the drawings, a first metal part of the hermetically sealed glass fiber bushing is designated by 1. The first metal part 1 shown in FIGS. 1, 2 and 4 is preferably the wall of a hermetically sealed housing or a holding plate which can be arranged, for example, within such a housing. The metal part 1 passes through a bore 2 , in which the glass fiber 3 is fastened by means of soldering. The glass fiber 3 is a bare, non-metallized end of an optical waveguide that has been freed from the primary coating. When soldering, the bore 2 is either completely or at least partially filled with solder 4 , and a solder body 6, for example in the form of a solder bead, is formed outside the bore 2 on at least one outside 5 of the metal part 1 .

Beim Erkalten des Lotes 4 schrumpft es außerhalb der Bohrung 2 auf die blanke Glasfaser 3 und umschließt diese hermetisch dicht. Innerhalb der Bohrung 2 löst es sich hingegen beim Schrumpfen von der Glasfaser 3 und geht eine hermetisch feste Verbindung mit der benetzten Bohrungswandung ein. Auf diese Weise bildet der Übergang zwischen dem innerhalb der Bohrung 2 und dem außerhalb dieser befindlichen Lot 4 eine hermetische Abdichtung zwischen Metallteil 1 und Glasfaser 3. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden Werkstoffe bewirken außerdem einen festen, torsionsfreien Sitz der Glasfaser 3 im Lot 4. Bei einer unzulässigen Zugbeanspruchung bricht sie nicht innerhalb oder an der Lötstelle, sondern davon entfernt.When the solder 4 cools, it shrinks outside of the bore 2 onto the bare glass fiber 3 and hermetically encloses it. In contrast, within the bore 2 , when it shrinks, it detaches from the glass fiber 3 and forms a hermetically sealed connection with the wetted bore wall. In this way, the transition between the inside of the bore 2 and the solder 4 located outside this forms a hermetic seal between the metal part 1 and the glass fiber 3 . The different coefficients of expansion of the two materials also result in a firm, torsion-free fit of the glass fiber 3 in the solder 4 . In the event of an impermissible tensile stress, it does not break inside or at the soldering point, but away from it.

In Fig. 2 ist der an der Außenseite 5 mit dem Metallteil 1 fest verbundene Lotkörper 6 mit einem die Lothöhe in Axialrichtung der Glasfaser 3 begrenzenden zweiten Metallteil 7 verbunden. Dadurch wird nicht nur die Höhe des Lotkörpers 6 bestimmt, sondern auch eine die Dichtigkeit sicherstellende Mindesthöhe des Lotkörpers 7 gewährleistet. Dieses zweite Metallteil 7 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine aus Blech gestanzte Lasche (Fig. 3) mit einem Haltelappen, dessen freies Ende 8 an der Außenseite 5 des ersten Metallteiles 1 befestigt ist. Anstelle der Lasche kann auch ein einfacher Drahtbügel die Höhenbegrenzung des Lotkörpers 6 bilden. Entscheidend ist, daß Vorkehrungen getroffen sind, die beim Erkalten des Lotes 4 ein weitgehend ungehindertes Schrumpfen um die Glasfaser 3 herum ermöglichen. In FIG. 2, the solder body 6 , which is firmly connected to the metal part 1 on the outside 5 , is connected to a second metal part 7 which limits the solder height in the axial direction of the glass fiber 3 . This not only determines the height of the solder body 6 , but also ensures a minimum height of the solder body 7 that ensures tightness. In the exemplary embodiment shown, this second metal part 7 is a tab stamped from sheet metal ( FIG. 3) with a holding tab, the free end 8 of which is fastened to the outside 5 of the first metal part 1 . Instead of the tab, a simple wire bracket can also form the height limit of the solder body 6 . The decisive factor is that precautions have been taken which, when the solder 4 cools, permit a largely unimpeded shrinking around the glass fiber 3 .

Bei den in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen von hermetisch dichten Glasfaser-Durchführungen werden die zweiten Metallteile 7 beim Löten mit einem einfachen Werkzeug im gewünschten Abstand zum ersten Metallteil gehalten. Nach dem Erstarren des Lotes 4 ist sowohl die Glasfaser 3 hermetisch dicht eingebettet als auch das zweite Metallteil 7 durch den Lotkörper 6 mechanisch am ersten Metallteil 1 befestigt. Die mit dem Lotkörper 6 verbundenen zweiten Metallteile 7 können als Faserendhülse, Ring, Lochscheibe, Halteplatte oder Wand eines zweiten Gehäuses ausgebildet sein. Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, bestehen hier die ersten Metallteile 1 ebenfalls aus Hülsen, zwischen deren Stirnseiten der Lotkörper 6 angeordnet ist.In the exemplary embodiments of hermetically sealed glass fiber bushings shown in FIGS. 4 to 6, the second metal parts 7 are held at the desired distance from the first metal part during soldering with a simple tool. After the solidification of the solder 4 , the glass fiber 3 is both hermetically sealed and the second metal part 7 is mechanically fastened to the first metal part 1 by the solder body 6 . The second metal parts 7 connected to the solder body 6 can be designed as a fiber end sleeve, ring, perforated disk, holding plate or wall of a second housing. As shown in FIGS. 5 and 6, here the first metal part 1 also consist of sleeves is arranged between the end faces of the solder body 6.

Claims

1. Hermetically sealed implementation of a glass fiber through a metal part in which the fiber is fastened in a hole by soldering, characterized in that the solder ( 4 ) outside the hole ( 2 ) is formed into a solder body ( 6 ) which the bare , hermetically sealed non-metallized glass fiber ( 3 ) and that the solder ( 4 ) is firmly connected both to the outside ( 5 ) of the metal part ( 1 ) and at least over part of the length of the bore wall.

2. Hermetically sealed bushing according to claim 1, characterized in that the solder body ( 6 ) which is firmly connected to the metal part ( 1 ) is connected to a second metal part ( 7 ) which limits the solder height in the axial direction of the glass fiber ( 3 ).

3. Hermetically sealed bushing according to claim 2, characterized in that the second metal part ( 7 ) is a tab attached to the first metal part.

4. Hermetically sealed bushing according to claim 2, characterized in that the second metal part ( 7 ) is a wire bracket attached to the first metal part ( 1 ).

5. Hermetically sealed bushing according to claim 2, characterized in that the solder height of the solder body ( 6 ) delimiting second metal part ( 7 ) is a ring.

6. Hermetically sealed bushing according to claim 2, characterized in that the solder height of the solder body ( 6 ) delimiting second metal part ( 7 ) is a sleeve.

7. Hermetically sealed bushing according to claim 2, characterized in that the solder height of the solder body ( 6 ) delimiting second metal part ( 7 ) is a wall.

8. Hermetically sealed bushing according to claim 1 and 2, characterized in that the first metal part ( 1 ) firmly connected to the solder body ( 6 ) is a wall.

9. Hermetically sealed bushing according to claim 1 and 2, characterized in that the first metal part ( 1 ) firmly connected to the solder body ( 6 ) is a sleeve.