DE3719382A1 - Verfahren zum einsetzen eines optischen bauelements in eine aufnahmebohrung eines tragkoerpers - Google Patents

Verfahren zum einsetzen eines optischen bauelements in eine aufnahmebohrung eines tragkoerpers

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einsetzen eines optischen Bauelements in eine Aufnahmebohrung eines Tragkörpers unter Zuhilfenahme eines Lötmittels.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung 01 11 264 bekannt. Hierbei wird eine Glasfaser als optisches Bauelement hermetisch dicht durch eine Aufnahmebohrung eines muffenförmigen Verbindungsstückes als Teil eines Metallgehäuses geführt, welches eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung zur elektrooptischen Nachrichten­ übertragung enthält. Zur Herstellung der Durchführung wird die Glasfaser zunächst auf einer bestimmten Länge mit einer Metall­ schicht versehen und dann im Bereich dieser Metallisierung in die Aufnahmebohrung des Verbindungsstückes eingefädelt und verlötet, so daß eine hermetisch dichte Lötverbindung zwischen Glasfaser und Verbindungsstück entsteht. Die hermetisch dichte Durchführung der Glasfaser ist erforderlich, um die im Gehäuse­ inneren liegenden empfindlichen optischen Bauteile, z. B. Fotodioden, vor Umwelteinflüssen, wie Staub, Wasser oder Gas, zu schützen.

Die Erfindung geht von diesem bekannten Verfahren aus und sieht erfindungsgemäß vor, daß

  • - auf das optische Bauelement ein Kragen aus dem Lötmittel derart aufgebracht wird, daß er sich in einer Richtung des optischen Bauelements unter Verdickung kegelförmig erweitert,
  • - die Aufnahmebohrung in ihrem Eingangsbereich mit einer Lotschicht versehen wird und
  • - das optische Bauelement mit der engen Seite des Kragens voran vom Eingangsbereich her in die Aufnahmebohrung derartig eingesetzt wird, daß infolge Kaltpreß­ verschweißung zwischen dem Kragen und der Lotschicht eine Verbindung zwischen dem optischen Bauelement und dem Tragkörper entsteht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird zwischen dem optischen Bauelement und dem Tragkörper unter Zuhilfenahme eines Lötmittels eine hermetisch dichte Verbindung hoher Festigkeit in Form einer Kaltpreßschweißverbindung zwischen dem Kragen aus dem Lötmittel und der Lotschicht in der Aufnahme­ bohrung hergestellt. Das Lötmittel wird dabei durch den aufgebrachten Druck quasi aufgeschmolzen und verbindet sich zu einer einzigen Lötmasse. Dadurch ist die Schockbeständigkeit, d. h. die Beständigkeit der Verbindung gegenüber extremen Temperaturschwankungen, außerordentlich hoch. Weiterhin bildet der Kragen die Hauptkrafteinleitungsfläche, so daß das optische Bauelement selber nicht übermäßig druckbeansprucht wird. Darüber hinaus können innere Wärmespannungen im optischen Bauelement, die zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften führen, nicht entstehen, da die Verbindung ohne Wärmezufuhr vorgenommen wird. Da außerdem das Einsetzen des optischen Bauelements ohne Flußmittel erfolgt, können keine Verunreinigungen des optischen Bauelements und gegebenenfalls weiterer benachbarter optischer Bauteile entstehen; derartige Verunreinigungen ließen sich nur schwer entfernen. Durch das Aufbringen eines kegelförmigen Kragens aus dem Lötmittel auf das optische Bauelement wird dieses darüber hinaus zum einen besser handhabbar, d. h. es läßt sich beispielsweise besser halten zum Einsetzen, zum anderen läßt es sich auch in besonders einfacher Weise in die Aufnahmebohrung einsetzen, da der Kragen aus dem Lötmittel gleichzeitig als Führung wirkt. Das Beloten der Aufnahmebohrung in ihrem Eingangsbereich erzeugt eine tragfähige, lötbare Oberfläche mit der erforder­ lichen Lotschicht, die eine sichere Kaltpreßschweißverbindung gewährleistet. Weiterhin kann dadurch jedes geeignete Material, auch an sich nicht lötbares, zur Herstellung des Tragkörpers verwendet werden. Durch die Summe dieser Vorteile ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig.

Es ist zwar aus der DE-OS 34 40 437 eine hermetisch dichte Lichtleitfaser-Durchführung bekannt, bei der die Lichtleitfaser mit einer in einer Gehäusewandung fixierten Metallkapillare verbunden wird, indem die Metallkapillare unter Wärmezufuhr örtlich begrenzt aufgeschmolzen wird. Bei diesem bekannten Verfahren ergeben sich jedoch infolge der Wärmezufuhr die oben bereits genannten Nachteile. Weiterhin ist die so gewonnene Preßdichtung mit relativ großen mechanischen Belastungen der Faser verbunden und für verschiedene Anwendungsfälle gegebenen­ falls nicht ausreichend schockbeständig.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Arten optischer Bauelemente zur Lichtübertragung in Aufnahme­ bohrungen von Tragkörpern eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kugellinsen oder Lichtwellenleiter bzw. Zylinderlinsen eingesetzt werden.

Soll als optisches Bauelement eine Kugellinse in eine Aufnahme­ bohrung eines Tragkörpers eingesetzt werden, so wird nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Kragen in einer Aquatorzone auf die Kugellinse aufgebracht, so daß er sich zu einem der entsprechenden Pole der Kugellinse hin unter Verdickung kegelförmig erweitert. Es wird so eine optimale Positionierung der Kugellinse in der Aufnahmebohrung bei einem großen optischen Durchlaßquerschnitt erreicht.

Bei einem Lichtwellenleiter als einzusetzendem optischen Bauelement wird der Kragen nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Endbereich aufgebracht, so daß er sich von dem Endbereich des Lichtwellenleiters weg unter Verdickung kegelförmig erweitert. Dabei läßt sich der Lichtwellenleiter gut in axialer und radialer Richtung in der Aufnahmebohrung justieren.

Weiterhin ist nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zur Aufbringung des Kragens auf das optische Bauelement vorgesehen, daß

  • - das optische Bauelement in seinem frei für den Kragen vorgesehenen Bereich mit einer Metallschicht versehen wird,
  • - das optische Bauelement mit der Metallschicht knapp außerhalb der Metallschicht mit einem Haltewerkzeug gehalten wird, wobei das Haltewerkzeug aus der Richtung angesetzt wird, in die sich der Kragen erweitern soll, und daß
  • - das optische Bauelement kurzzeitig in ein Lotbad getaucht wird, welches eine Temperatur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat.

Das Aufbringen einer Metallschicht auf ein optisches Bauelement aus Glas ist an sich beispielsweise aus der oben bereits angeführten europäischen Patentanmeldung 01 11 264 bekannt und kann z. B. durch Bedampfen erfolgen. Die Metallschicht kann mehrschichtig, beispielsweise aus einer Schicht Chrom, einer darüberliegenden Schicht Platin und darauf einer Schicht Gold bestehen. Sie dient zur Erzeugung einer lötbaren Oberfläche des optischen Bauelements, d. h. sie sorgt im vorliegenden Fall für eine sichere Halterung des Kragens auf dem Bauelement. Durch die Halterung des optischen Bauelements außerhalb der Metall­ schicht bleibt diese frei zugänglich. Wird das derart gehaltene optische Bauelement in ein Lotbad getaucht, welches eine Temperatur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat, so erstarrt das Lot beim Herausziehen des optischen Bauelements zwischen der Stirnseite des Haltewerkzeugs und der Metall­ schicht des optischen Bauelements als Kragen, der sich zu der Stirnseite des Haltewerkzeugs hin unter Verdickung kegel­ förmig erweitert. Das Ansetzen des Haltewerkzeugs bestimmt also die Richtung, in die sich der Kragen erweitert, wobei die Richtung von dem späteren Einbauzustand des optischen Bauelements abhängt. Ein derartiges Belotungsverfahren optischer Bauelemente kann automatisiert durchgeführt werden und mit einer Vorratshaltung der beloteten Bauelemente verbunden sein.

Beim Einsetzen einer Kugellinse als optischem Bauelement mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese zum Tauchen in das Lotbad mit einer Saugpipette gehalten. Eine derartige Saugpipette ist ein einfaches Werkzeug, welches einen guten Zugriff auf die Kugellinse ermöglicht.

Bei einem Lichtwellenleiter als einzusetzendem optischen Bauelement wird erfindungsgemäß der Lichtwellenleiter zum Tauchen in das Lotbad mit einer Greifzange gehalten. Eine solche Greifzange ist derart gestaltet, daß sie den Licht­ wellenleiter unter leichtem Druck klemmend halten kann. Als Ausführungsform ist beispielsweise eine geschlitzte, pinzetten­ ähnliche Zange denkbar.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Einsetzen des optischen Bauelements in die Aufnahmebohrung

  • - das optische Bauelement oberhalb der weiten Seite des Kragens gehalten und in die Aufnahmebohrung eingepreßt und
  • - danach auf die weite Seite des Kragens des eingepreßten optischen Bauelements ein zusätzlicher Druck ausgeübt.

Bei dem Verfahrensschritt des Einpressens wird eine Relativbewegung zwischen dem optischen Bauelement und der Aufnahmebohrung ausgeführt, welche bewirkt, daß eventuell auf dem Kragen des optischen Bauelements oder der Oberfläche der mit der Lotschicht versehenen Aufnahmebohrung vorhandene Oxidhäute aufgerissen werden. Bei diesem Vorgang wird also eine Kaltschweißverbindung zwischen dem optischen Bauelement und der Aufnahmebohrung durch Verschweißung der entsprechenden Lot­ aufträge bewirkt. Durch den nachfolgenden Verfahrensschritt wird die schon erzielte Kaltschweißverbindung in ihrer Festigkeit noch verstärkt, indem ihr eine Preßschweißverbindung bei noch stärkerer Verbindung der Lotaufträge quasi überlagert wird. Diese wird durch den zusätzlichen Druck ausschließlich auf den Kragen bewirkt. Ein zusätzlicher Druck auf das optische Bauelement, der zu inneren Spannungen führen könnte, ist vermieden.

Soll eine Kugellinse als optisches Bauelement in eine Aufnahmebohrung eingesetzt werden, kann diese für den im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrensschritt des Einpressens nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Saugwerkzeug, insbesondere der Saug­ pipette, eingesetzt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, bei Verwendung eines derartigen Werkzeugs den zusätzlichen Druck auf den Kragen ebenfalls mittels der Saugpipette auszu­ üben, indem die Saugpipette mit Taumelbewegungen umlaufend auf den Kragen gedrückt wird. Eine solche Taumelbewegung kann mit der Saugpipette von Hand ausgeführt werden. Sie bewirkt, daß punktuell ein sehr hoher Druck entsteht, der die Preß­ schweißverbindung bewirkt. Überschüssiges Lot wird bei diesem Vorgang abgeschert. Bei einem derartigen Vorgehen kann eine besonders rationelle Verfahrensführung aufgebaut werden, wenn zum Eintauchen der Kugellinse in das Lotbad und zum Einsetzen ein und dieselbe Saugpipette verwendet wird.

Beim Einsetzen eines Lichtwellenleiters als optisches Bauelement kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser vorteilhaft mit einem Greifwerkzeug eingesetzt werden. Bei entsprechender Ausgestaltung des Greifwerkzeugs können mit diesem ebenfalls Taumelbewegungen ausgeführt werden, wobei darauf zu achten ist, daß der Lichtwellenleiter dabei nicht abgeschert wird. Günstiger ist es daher, ein weiteres Werkzeug zu verwenden, beispielsweise einen Stößel, mit dem der zusätzliche Druck auf den Kragen ausgeübt wird, so daß die Preßschweißverbindung entsteht und überschüssiges Lot abge­ schert wird, ohne daß eine Gefahr für den Lichtwellenleiter entsteht.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es günstig, wenn die Aufnahmebohrung in ihrem Eingangs­ bereich mit einer Lotschicht im Tauchverfahren oder im Galvanisierungsverfahren versehen wird. Es ist aber auch möglich, daß in die Aufnahmebohrung in ihrem Eingangsbereich ein Lotring eingebracht wird, der zu seiner Aufschmelzung erwärmt wird. Mit jeder dieser Methoden kann eine gleichmäßig dünne, aber gut haftende und tragfähige Lotschicht erzielt werden.

Zur Verbesserung der Festigkeit der Kaltpreßschweißverbindung kann gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Tragkörper mit dem eingesetzten optischen Bauelement einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Es findet hierbei eine zusätzliche Diffusionsverschweißung zwischen den Lotschichten von optischem Bauelement und Tragkörper statt, so daß die Verbindung schließlich quasi "dreifachverschweißt" ist. Für die optische Güte des Bauelements ist eine solche Wärme­ behandlung unkritisch, da sie in einem Temperaturbereich stattfinden kann, der auf das optische Bauelement keinen störenden Einfluß hat.

Das Aufbringen des Kragens aus dem Lötmittel auf das optische Bauelement kann in oben beschriebener Weise durchgeführt werden. Speziell aber im Hinblick auf ein automatisiertes Aufbringen des Kragens in einer Massenfertigung ist eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen des Kragens auf eine Kugellinse besonders vorteil­ haft, bei der unter einer leicht lösbar eingespannten Saug­ pipette ein Lotbad angeordnet ist, das temperaturgeregelt beheizt und über einen Hubmechanismus senkrecht verschiebbar ist, wobei die Verschiebung über einen beheizten ortsfesten Lagefühler begrenzt ist. Eine ähnliche Anordnung ist ebenfalls für das Aufbringen des Kragens auf Lichtwellenleiter denkbar. Statt der Kugellinse wird der Lichtwellenleiter mit der Greifzange eingespannt und in das Lotbad eingetaucht, wobei darauf zu achten ist, daß dieses ausreichende Tiefe zur Aufnahme des Lichtwellenleiterendbereiches aufweist.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer beispielhaften Anordnung zu dessen Durchführung dienen die Fig. 1 bis 5, wobei in

Fig. 1 der Beginn des Einsetzvorganges einer Kugellinse in einen Tragkörper, in

Fig. 2 die in den Tragkörper eingesetzte Kugellinse, in

Fig. 3 eine mit einem Kragen aus einem Lötmittel versehene Kugellinse, in

Fig. 4 eine Anordnung zur automatisierten Herstellung einer Kugellinse nach Fig. 3 und in

Fig. 5 das Einsetzen eines Lichtwellenleiters in einen Tragkörper dargestellt ist.

Es handelt sich bei allen Figuren um Prinzipdarstellungen. Die Fig. 1, 2 sowie 5 sind im Halbschnitt und die Fig. 3 und 4 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In ihrer Funktion gleiche Teile sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist ein Tragkörper 1 dargestellt, welcher insbesondere von einem Teil eines Gehäuses einer nicht weiter dargestellten optoelektronischen Baueinheit gebildet ist. In diesem Tragkörper 1 ist eine Aufnahmebohrung 2 angeordnet, die eine Einlaufschräge 3 und einen sich daran anschließenden ersten zylindrischen Bereich 4 aufweist. Außerdem enthält die Aufnahmebohrung 2 einen zweiten zylindrischen Bereich 5 geringerer Weite; den Übergang zwischen den beiden Bereichen 4 und 5 bildet ein Kegelsitz 6, der zur Justierung einer einzusetzenden Kugellinse 7 in axialer und radialer Richtung dient. An die Aufnahmebohrung 2 schließt sich ein erweiterter Raum 8 an, in dem sich ein nicht dargestelltes optoelektro­ nisches Koppelelement befindet, welches optische Signale aussenden oder empfangen und entsprechend umwandeln kann, beispielsweise eine Fotodiode.

Ein Eingangsbereich 9 der Aufnahmebohrung 2 ist gebildet vom unteren Teil der Einlaufschräge 3 und dem oberen Teil des ersten zylindrischen Bereichs 4. Dieser Eingangsbereich 9 ist mit einer beispielsweise im Tauchverfahren aufgebrachten Lotschicht 10 versehen. Die Lotschicht 10 ist insbesondere eine tragfähige Zinnlotschicht. Zur besseren Haftung der Lotschicht 10 in dem Eingangsbereich 9 kann dieser beispielsweise mit einer nicht dargestellten Goldschicht vorbeschichtet werden.

Oberhalb des Tragkörpers 1 ist in Fig. 1 eine Saugpipette 11 schematisch dargestellt, die die Kugellinse 7 saugend hält. Die Kugellinse 7 ist mit einem Kragen 12 aus einem Lötmittel, insbesondere wiederum einem Zinnlot, versehen, der sich in der Figur nach oben hin unter Verdickung kegelförmig erweitert. Die Darstellung in Fig. 1 ist kurz vor dem Einsetzen der Kugellinse 7 in die Aufnahmebohrung 2 des Tragkörpers 1 gewählt.

In Fig. 2 ist die Kugellinse 7 in eingesetztem Zustand darge­ stellt. Zum Einsetzen der Kugellinse 7 wird diese - ausgehend von ihrer Position vor dem Einsetzen gemäß der Fig. 1 - mit der Saugpipette 11 in Pfeilrichtung 13 mit einer außen engen Seite 14 des Kragens 12 voran solange abgesenkt, bis der Kragen 12 auf die Einlaufschräge 3 aufsetzt. Beim weiteren Absenken der Kugellinse 7 in Pfeilrichtung 13 wird nun die Absenkkraft über die Saugpipette 11 derart erhöht, daß die Kugellinse 7 in die Aufnahmebohrung 2 eingepreßt wird. Dabei werden der Kragen 12 und die Lotschicht 10, die bei diesem Einpreßvorgang gemeinsam als Führung für die Kugellinse 7 dienen, in einer Relativbewegung aneinander vorbeigepreßt, so daß gegebenenfalls vorhandene Oxidhäute auf ihren Oberflächen aufgerissen werden und der Kragen 12 und die Lotschicht 10 beginnen, sich durch Kaltschweißen miteinander zu verbinden. Der Einpreßvorgang ist beendet und die Kaltschweißverbindung hergestellt, wenn die Kugellinse 7 auf dem Kegelsitz 6 der Aufnahmebohrung 2 auf­ liegt. Die von der Saugpipette 11 ausgeübte Druckkraft zum Einpressen der Kugellinse 7 wird in der Hauptsache über den Kragen 12 geleitet. Nach diesem Einpressen der Kugellinse 7 in die Aufnahmebohrung 2 wird die Saugpipette 11 in einer Taumel­ bewegung gemäß Pfeilrichtung 15 um eine gedachte Mittelachse 16 der eingesetzten Kugellinse 7 auf einer außen weiten Seite 17 des Kragens 12 bewegt. Dadurch wird - neben einer Abscherung überflüssigen Lötmittels - auf den Kragen 12 partiell ein sehr hoher Druck ausgeübt, der das Lötmittel weiter in einen Spalt zwischen der Kugellinse 7 und dem Tragkörper 1 hineindrückt und so eine Verstärkung der Kaltschweißverbindung durch eine zusätzliche Preßschweißverbindung bewirkt. Es wird insgesamt durch Ausführen beider Verfahrensschritte eine Kaltpreßschweiß­ verbindung zwischen der Kugellinse 7 und dem Tragkörper 1 erzielt, ohne die Kugellinse 7 übermäßig durch Druck zu beanspruchen; beim Einpreßvorgang gegebenenfalls auftretende Druckspannungen werden über die Lotverbindung wieder abgebaut.

In Fig. 3 ist die mit dem Kragen 12 versehene Kugellinse 7 stark vergrößert dargestellt. Auf der Oberfläche der Kugellinse 7 ist ein Aquator 18 eingezeichnet. Auf dem Umfang der Kugel­ linse 7 beiderseits dieses Aquators 18 befindet sich in einer Äquatorzone 19, welche im dargestellten Fall nicht ganz symmetrisch zum Äquator 18 liegt, der Kragen 12. Dieser er­ weitert sich außen zu einem Pol 20 der Kugellinse 7 hin unter Verdickung kegelförmig, so daß der Kragen 12 an seiner außen weiten Seite 17 um eine Strecke x über die Kugellinse 7 hin­ ausragt. Auf der dem Pol 20 abgewandten außen engen Seite 14 schmiegt er sich an die Oberfläche der Kugellinse 7 an. Der Kragen 12 ist in seiner Mitte aufgebrochen dargestellt. Darunter wird eine Metallschicht 21 sichtbar, welche die feste Verbindung zwischen dem Kragen 12 und der Kugellinse 7 gewähr­ leistet.

Zur Herstellung des Kragens 12 wird zunächst die mit der Metall­ schicht 21 versehene Kugellinse 7 von der Saugpipette 11 (in der Fig. 3 gestrichelt angedeutet) an ihrem einen Pol 20 außer­ halb der Metallschicht 21 saugend gehalten. Dann wird die Kugel­ linse 7 mit der Metallschicht, vorzugsweise mindestens bis zu deren oberen Kante, kurzzeitig in ein Lotbad, insbesondere in ein Zinnlotbad getaucht, dessen Temperatur auf dicht oberhalb des Erstarrungspunktes gehalten wird. Beim Herausziehen der ge­ haltenen Kugellinse 7 aus dem Lotbad bildet sich zwischen der Stirnfläche 22 der Saugpipette 11 und der Metallschicht 21 der Kragen 12 unter Erstarrung kegelförmig aus. Der Überstand x des Kragens 12 wird von der Breite der Stirnfläche 22 der Saugpipette 11 bestimmt. Das Zinnlot erstarrt schnell, da es kurz oberhalb seines Erstarrungspunktes temperiert ist, also gerade noch flüssig ist. Nach dem Tauchvorgang wird die Kugellinse 7 gereinigt.

In Fig. 4 ist nun eine Anordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen des Kragens 12 auf die Kugellinse 7 dargestellt. Die Anordnung besteht im wesent­ lichen aus einem Ständer 23, an dem die Saugpipette 11 und ein Lotbad 24 befestigt sind. Die Saugpipette 11 ist ortsfest, aber leicht lösbar, gehalten. Das Lotbad 24 ist mittels eines nicht weiter dargestellten Hubmechanismus 25 in einer Pfeilrichtung 26 senkrecht verschiebbar. Die obere Grenzposition des Lotbades 24, in welcher die gehaltene Kugellinse 7 in das Lotbad 24 eintaucht, wird festgelegt durch einen entsprechend ange­ ordneten, beheizten ortsfesten Lagefühler 27, welcher insbe­ sondere ein Lötkolben ist. Die Beheizung ist erforderlich, damit sich beim Absenken des Lotbades 24 keine Lötmittelfäden zwischen dem Lagefühler 27 und der Lotbadoberfläche bilden. Die Hubbewegung des Lotbades 24 erfolgt in Abhängigkeit des Lagefühlers 27 über eine nicht weiter ausgeführt dargestellte Regelung 28. Das Lotbad 24 wird in seiner Temperatur mit einer nicht weiter ausgeführt dargestellten Regelung 29 dicht über seinem Erstarrungspunkt gehalten.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie ein von seiner Schutzummantelung 30 teilweise befreiter Lichtwellenleiter 31 einzig mit seiner Glasfaser 32 gerade von einer Greifzange 33 in eine Aufnahme­ bohrung 2′ eines Tragkörpers 1′ eingesetzt wird, welcher Teil eines Gehäuses, insbesondere eines optoelektronischen Bausteins ist. Der Kragen 12′ wurde vorher im Endbereich 34 des Licht­ wellenleiters 31 nach den im Zusammenhang mit dem vorangehenden Figuren beschriebenen Verfahren derart aufgebracht, daß er sich vom Endbereich 34 weg aufweitet. Nach Durchführen des End­ bereichs 34 durch die Aufnahmebohrung 2′ wird der Kragen 12′ mit seiner außen engen Seite 14′ voran in die vorher belotete Aufnahmebohrung 2′ eingesetzt, wobei sich eine Kaltpreßschweiß­ verbindung wie beim oben ausführlich behandelten Einsetzen einer Kugellinse ergibt.

Die Greifzange 33 ist pinzettenartig ausgebildet. Sie weist in ihrem unteren Bereich vier Greifbacken 35 auf, die durch Schlitze 36 voneinander getrennt sind. Aufgrund dieser Aus­ gestaltung kann auf den Lichtwellenleiter 31 eine Druckkraft ausgeübt werden, um ihn zum Einsetzen klemmend zu halten. Ansonsten kann die Greifzange 33 ebenso wie die Saugpipette 11 zur Herstellung des Kragens 12′ auf dem Lichtwellenleiter 31 verwendet werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Einsetzen eines optischen Bauelements in eine Aufnahmebohrung eines Tragkörpers unter Zuhilfenahme eines Lötmittels, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - auf das optische Bauelement (7, 31) ein Kragen (12, 12′) aus dem Lötmittel derart aufgebracht wird, daß er sich in einer Richtung des optischen Bauelements unter Verdickung kegel­ förmig erweitert,
  • - die Aufnahmebohrung (2, 2′) in ihrem Eingangsbereich (9) mit einer Lotschicht (10) versehen wird und daß
  • - das optische Bauelement (7, 31) mit der engen Seite (14, 14′) des Kragens (12, 12′) voran vom Eingangsbereich (9) her in die Aufnahmebohrung (2, 2′) derart eingesetzt wird, daß infolge Kaltpreßverschweißung zwischen dem Kragen (12, 12′) und der Lotschicht (10) eine Verbindung zwischen dem optischen Bauelement (7, 31) und dem Tragkörper (1, 1′) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - bei einer Kugellinse (7) als optischem Bauelement der Kragen (12) in einer Aquatorzone (19) aufgebracht wird, so daß er sich zu einem der entsprechenden Pole (20) der Kugellinse (7) hin unter Verdickung kegelförmig erweitert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - bei einem Lichtwellenleiter (31) als optischem Bauelement der Kragen (12′) in einem Endbereich (34) derart aufgebracht wird, daß er sich vom Endbereich (34) des Lichtwellen­ leiters (12′) weg unter Verdickung kegelförmig erweitert.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung des Kragens (12, 12′)
  • - das optische Bauelement (7, 31) in seinem für den Kragen (12, 12′) vorgesehenen Bereich mit einer Metallschicht (21) versehen wird,
  • - das optische Bauelement (7, 31) außerhalb der Metallschicht (21) mit einem Haltewerkzeug (11, 33) gehalten wird, wobei das Haltewerkzeug (11, 33) aus der Richtung angesetzt wird, in die sich der Kragen (12, 12′) erweitern soll, und daß
  • - das optische Bauelement (7, 31) kurzzeitig mit der Metall­ schicht (21) in ein Lotbad (24) getaucht wird, welches eine Temperatur dicht über dem Erstarrungspunkt des Lotes hat.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - die Kugellinse (7) als optisches Bauelement zum Tauchen in das Lotbad (24) mit einer Saugpipette (11) gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - der Lichtwellenleiter (31) als optisches Bauelement zum Tauchen in das Lotbad (24) mit einer Greifzange (33) gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einsetzen des optischen Bauelements (7, 31) in die Aufnahmebohrung (2, 2′)
  • - das optische Bauelement (7, 31) oberhalb der weiten Seite (17, 17′) des Kragens (12, 12′) gehalten und in die Aufnahmebohrung (2, 2′) eingepreßt wird und daß
  • - danach auf die weite Seite (17, 17′) des Kragens (12, 12′) des eingepreßten optischen Bauelements (7, 31) ein zusätz­ licher Druck ausgeübt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - bei einer Kugellinse (7) als optischem Bauelement diese mit einem Saugwerkzeug (Saugpipette (11)) eingesetzt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der zusätzliche Druck auf den Kragen (12) mittels des Saugwerkzeuges (Saugpipette (11)) ausgeübt wird, indem das Saugwerkzeug (Saugpipette (11)) mit Taumelbewegungen (15) umlaufend auf den Kragen (12) gedrückt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - bei einem Lichtwellenleiter (31) als optischem Bauelement dieser mit einem Greifwerkzeug (Greifzange (33)) eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Aufnahmebohrung (2, 2′) in ihrem Eingangsbereich (9) mit der Lotschicht (10) in einem Tauchverfahren versehen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Aufnahmebohrung (2, 2′) in ihrem Eingangsbereich (9) mit der Lotschicht (10) in einem Galvanisierungsverfahren versehen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß in die Aufnahmebohrung (2, 2′) in ihrem Eingangsbereich (9) ein Lotring eingebracht wird, der zur Aufschmelzung erwärmt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Tragkörper (1, 1′) mit dem eingesetzten optischen Bauelement (7, 31) einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
15. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter einer leicht lösbar eingespannten Saugpipette (11) ein Lotbad (24) angeordnet ist, das temperaturgeregelt (29) beheizt und über einen Hubmechanismus (25) senkrecht ver­ schiebbar ist, wobei die Verschiebung über einen beheizten ortsfesten Lagefühler (27) begrenzt ist.
DE19873719382 1987-06-05 1987-06-05 Verfahren zum einsetzen eines optischen bauelements in eine aufnahmebohrung eines tragkoerpers Withdrawn DE3719382A1 (de)

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