DE3742893A1

DE3742893A1 - Process for partially metallising fibre-shaped solid bodies, in particular optical waveguides, and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: DE3742893A1
Application number: DE19873742893
Authority: DE
Inventors: Laszlo Bacs; Hans Bachsleitner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-07-06

Abstract

A process and an apparatus for partially metallising fibre-shaped solid bodies (1), in particular optical waveguides, of plastic, quartz, glass, vitreous, ceramic or metallic materials by application and sintering of a solderable metal paste is to enable the achievement of uniform and thus reproducible layer thicknesses with little expense. For this purpose, the invention provides for the fibre-shaped solid body (1) to be rotationally displaced on its own axis and to be brought into contact in a prescribed sub-region with a metal paste supply (2), for the required metallisation thickness and width to be set by moving the metal past supply (2) and/or the fibre-shaped solid body (1) in the direction of the X-, Y- or Z-axis in the contact region, and for the applied metal paste to be subsequently dried and sintered in one process step. The process of the invention and the apparatus can be used, in particular, in metallising optical waveguides for optoelectronic systems. <IMAGE>

Description

Verfahren zur partiellen Metallisierung von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Lichtwellenleitern, und Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens.Process for the partial metallization of fibrous Solids, especially optical fibers, and Vorrich tion to carry out the procedure.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur partiellen Metalli sierung von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Licht wellenleitern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention relates to a method for partial metalli Sization of fibrous solids, especially light waveguides, according to the preamble of claim 1 and one Device for performing the method.

Bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen, beispielsweise Laser-Sende- und Empfangsmodulen, mit einer Anschlußfaser (pigtail) wird gegenwärtig bei der Faserfixierung und Reali sierung einer hermetisch dichten Faserdurchführung am Modul gehäuse das Löten bevorzugt angewendet.In the case of optoelectronic semiconductor components, for example Laser transmitter and receiver modules, with a connecting fiber (pigtail) is currently used in fiber fixation and Reali Installation of a hermetically sealed fiber feedthrough on the module housing preferentially applied soldering.

Um diese Verbindungstechnik anwenden zu können, muß die Faser mit einer lötfähigen Metallschicht versehen sein, wofür meh rere technologische Verfahren, wie z. B. Aufdampfen, Sputtern oder Siebdruck in Frage kommen.To be able to use this connection technique, the fiber be provided with a solderable metal layer, for which meh rere technological processes such. B. evaporation, sputtering or screen printing.

Bei der Dünnschichttechnologie wird die Metallisierung durch Aufdampfen oder Sputtern von lötfähigen Metallen, wie z. B. Silber oder Gold vorgenommen. Hierzu wird allerdings eine aufwendige und teure Vakuumtechnik benötigt. Zudem ist, wenn die Faser nur partiell metallisiert werden soll, eine umfang reiche Maskierungstechnologie notwendig.With thin-film technology, metallization is carried out Evaporation or sputtering of solderable metals, such as. B. Made of silver or gold. For this, however, a complex and expensive vacuum technology required. In addition, if the fiber should only be partially metallized, an extensive rich masking technology necessary.

Bei der Dickschichttechnologie geschieht die Metallisierung z. B. einer Glasfaser durch Auftragung von metallhaltigen Rasten, die nach einem entsprechenden Einbrennprozeß eine haft feste Verbindung mit der Glasfaser bilden. Die Metallpaste beschichtung wird dabei z. B. mit Hilfe einer Stempel- oder Pinselvorrichtung vorgenommen oder erfolgt durch eine hori zontale Faserbewegung über einen Metallpasteauftragsstreifen. Metallization occurs in thick-film technology e.g. B. a glass fiber by applying metal-containing Rest, which is liable after a corresponding stoving process form a firm connection with the glass fiber. The metal paste coating is z. B. with the help of a stamp or Brush device made or done by a hori zonal fiber movement over a metal paste application strip.

Die bisher verwendeten Beschichtungstechnologien haben einen entscheidenden Nachteil. Die auf die Faser aufgebrachte Me tallpaste wird nämlich ungleichmäßig aufgetragen. Hieraus resultiert eine ungleichmäßige Schichtdicke. Diese ungleich mäßige Materialauftragung führt nach dem Löten der beschich teten Faser in eine Metallkapillare zu zusätzlichen Problemen hinsichtlich des veränderten Schrumpfungs- und Langzeitver haltens der beispielsweise in einem Lasermodul befestigten Faser. Die ungleichmäßige Metallpastendicke erfordert mehr Raum zwischen den Fasern und den Metallkapillaren und muß mit dem Lotmaterial ausgefüllt werden. Das größere Lotvolumen kann zu erhöhter Schrumpfung führen, wodurch Dejustierungen zustande kommen können.The coating technologies used so far have one crucial disadvantage. The Me applied to the fiber Tall paste is applied unevenly. Out of this results in an uneven layer thickness. This unequal Moderate application of material leads after soldering tied fiber into a metal capillary for additional problems regarding the changed shrinkage and long-term ver holding the attached, for example, in a laser module Fiber. The uneven metal paste thickness requires more Space between the fibers and the metal capillaries and must be the solder material. The larger solder volume can lead to increased shrinkage, causing misalignments can come about.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, und ein Verfahren zum partiellen Metallisieren von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Lichtwellenleitern, sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mittels derer beim Auftragen der metallhaltigen Paste ört lich definierte, gleichmäßige und damit reproduzierbare Schichtdicken mit geringem Aufwand erzielt werden.The object of the invention is to overcome these disadvantages avoid, and a method of partially metallizing fibrous solid bodies, in particular optical fibers, and to provide a device for carrying it out, by means of which local when applying the metal-containing paste Lich defined, uniform and therefore reproducible Layer thicknesses can be achieved with little effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and a device with the Features of claim 3 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.Advantageous refinement and developments of the invention are subject to additional claims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß aufgrund des Metallisierungsauftragens durch Rotieren des faserförmigen Festkörpers, insbesondere Licht wellenleiters, eine gleichmäßige Auftragung und Durchmischung der Metallpaste erfolgt, und dadurch gleichmäßige und repro duzierbare Schichtdicken erzielt werden.The advantages achieved with the invention are in particular in that due to the metallization by Rotating the fibrous solid, in particular light waveguide, an even application and mixing the metal paste is made, and thereby uniform and repro ducible layer thicknesses can be achieved.

Zum Auftragen der Metallpaste wird der faserförmige Festkörper, insbesondere Lichtwellenleiter, in ein Führungsrohr durch eine Klemmvorrichtung eingeführt. Das Führungsrohr ist dabei beidseitig gelagert und wird von einem Motor angetrieben. Nach Einspannen des Festkörpers wird die Metallpastenauftra gung durchgeführt. Mit Hilfe einer Justiervorrichtung, die in X-, Y- und Z-Achsenrichtung verstellbar ist, wird die ge wünschte bzw. geforderte Metallisierungsdicke und -breite eingestellt. Der Metallisierungsauftrag erfolgt durch Ro tieren des Führungsrohres um die eigene Achse, wobei sich der faserförmige Festkörper auch mitdreht. Bei der Faserrotation erfolgt die gleichmäßige Auftragung Durchmischung der Metallpaste.To apply the metal paste, the fibrous solid, in particular optical fiber, in a guide tube introduced a clamping device. The guide tube is there supported on both sides and driven by a motor. After clamping the solid, the metal paste is applied carried out. With the help of an adjustment device, which in X, Y and Z axis direction is adjustable, the ge desired and required metallization thickness and width set. The metallization order is made by Ro animals of the guide tube about its own axis, the fibrous solid also rotates. With fiber rotation the mixture is evenly mixed Metal paste.

Nach Durchführung der Pastenauftragung, und zwar vorteilhaft ohne den faserförmigen Festkörper aus dem Führungsrohr zu nehmen, läßt sich die Metallpaste vorzugsweise durch eine einschwenkbare Heizwendel antrocknen und ansintern. Nach dem Ansintern und Lösen der Festkörper-Klemmvorrichtung läßt sich der beschichtete faserförmige Festkörper, insbesondere Licht wellenleiter, aus der Vorrichtung entnehmen.After the application of the paste, and advantageous without the fibrous solid from the guide tube take, the metal paste is preferably by a Dry the hinged heating coil and sinter on. After this Sintering and loosening of the solid-state clamping device can be done the coated fibrous solid, in particular light remove the waveguide from the device.

Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten bevor zugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläu tert.Using one before shown in the figure of the drawing drafted embodiment, the invention is explained in more detail tert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durch führen des Verfahrens zum partiellen Metallisieren von faser förmigen Festkörpern in perspektivischer Darstellung. Der faserförmige Festkörper ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Lichtwellenleiter.The figure shows an inventive device for through lead the process to partial metallization of fiber shaped solids in perspective. The fibrous solid is in this embodiment Optical fiber.

Zum partiellen Aufbringen der Metallpaste wird der Lichtwellen leiter 1 mit seinem Aderteil 7 in ein Führungsrohr 3, das eine Klemmvorrichtung 4 für den Lichtwellenleiter 1 auf weist, eingeschoben. Das Führungsrohr 3 ist beidseitig ge lagert und mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung, z. B. einem Motor, verbunden und wird durch diese in Rotation um die eigene Achse versetzt. Nach dem Einspannen des Licht wellenleiters 1 wird die Metallpasteauftragung im Bereich dessen vom Aderteil 7 befreiten Endes durchgeführt. Mit Hilfe der Justiervorrichtung 5, die in X-,Y- und Z-Richtung ver stellbar ist, wird die gewünschte bzw. geforderte Breite und Dicke der Metallisierungsschicht eingestellt. Der Metalli sierungsauftrag erfolgt durch Rotieren des Führungsrohres 3, wobei sich der Lichtwellenleiter 1 auch mitdreht und mit seinem zu metallisierendem Teilbereich mit dem Metallpaste- Vorrat 2 in Berührung gebracht wird. Der Metallpaste-Vorrat 2 ist auf der Oberseite einer schmalen als Unterlage dienenden Platte 6 aufgebracht. Zweckmäßig weist die Oberseite der Platte 6 im Berührungsbereich mit dem Lichtwellenleiter 1 zur Aufnahme des Metallpaste-Vorrats 2 eine flache Einwölbung auf. Die als Unterlage bzw. Träger für den Metallpaste-Vor rat 2 verwendete flache, vorzugsweise aus Metall bestehende Platte 6 ist auf einem Aufnahmetisch 8 der Justiervorrichtung 5 zweckmäßig so angeordnet, daß ihre mit dem Metallpaste- Vorrat 2 versehene schmale Oberseite in horizontaler Richtung quer zum Lichtwellenleiter 1, d.h. rechtwinklig zu dessen Rotationsachse verläuft. Nachdem die Paste partiell auf getragen worden ist, wird diese angetrocknet und angesintert. Dies geschieht mittels einer nicht dargestellten Heizvorrich tung, vorzugsweise einer Heizwendel. Die Heizwendel ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschwenkbar angeordnet, so daß der Lichtwellenleiter 1, ohne aus dem Führungsrohr 3 ent fernt werden zu müssen, in einem Arbeitsgang partiell metalli siert werden kann. Nach dem Ansintern und Lösen der Licht wellenleiter-Klemmvorrichtung 4 läßt sich der so beschich tete Lichtwellenleiter 1 aus der Vorrichtung entnehmen.For partial application of the metal paste, the optical waveguide 1 is inserted with its core part 7 into a guide tube 3 , which has a clamping device 4 for the optical waveguide 1 . The guide tube 3 is supported on both sides ge and with a drive device, not shown, for. B. a motor, and is rotated by this around its own axis. After clamping the light waveguide 1 , the metal paste application is carried out in the area of the end freed from the wire part 7 . With the help of the adjusting device 5 , which can be adjusted in the X, Y and Z directions, the desired or required width and thickness of the metallization layer is set. The metallization job is carried out by rotating the guide tube 3 , the optical waveguide 1 also rotating and being brought into contact with the metal paste supply 2 with its portion to be metallized. The metal paste supply 2 is applied to the top of a narrow plate 6 serving as a base. The top of the plate 6 expediently has a flat arch in the area of contact with the optical waveguide 1 for receiving the metal paste supply 2 . The used as a base or carrier for the metal paste before advice 2 flat, preferably made of metal plate 6 is suitably arranged on a receiving table 8 of the adjusting device 5 so that its narrow top provided with the metal paste supply 2 in the horizontal direction transverse to Optical waveguide 1 , ie perpendicular to its axis of rotation. After the paste has been partially applied, it is dried and sintered on. This is done by means of a Heizvorrich device, not shown, preferably a heating coil. The heating coil is pivotally arranged in the device according to the invention so that the optical waveguide 1 can be partially metallized in one operation without having to be removed from the guide tube 3 . After sintering and releasing the light waveguide clamping device 4 , the optical waveguide 1 coated in this way can be removed from the device.

Claims

1. A method for the partial metallization of fibrous solids, in particular optical fibers, made of plastic, quartz, glass, glass-like, ceramic or metallic materials by applying and sintering a solderable metal paste, characterized in that the fibrous solid ( 1 ) in rotation about its own axis is offset and brought into contact with a metal paste supply ( 2 ) in a predetermined partial area, that the required metallization thickness and width by adjusting the metal paste supply ( 2 ) and / or the fibrous solid body ( 1 ) in X-, Y or Z axis direction is set in the contact area, and that the applied metal paste is then dried and sintered in one operation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal paste stock ( 2 ) in the form of a narrow, on a horizontal base correspond to the width applied strip transversely to the axis of rotation of the fibrous solid ( 1 ) with this in the given area in defined touch is brought.

3. A device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that a guide tube ( 3 ) is provided, in which the fibrous solid body ( 1 ) by a clamping device ( 4 ) is a feasible that the guide tube ( 3 ) is supported on both sides and can be set in rotation by means of a drive device such that the required metallization thickness and width can be adjusted with the aid of an adjustable adjusting device ( 5 ) in the X, Y and Z axis directions, which is the metal paste supply ( 2 ) on the Top of a narrow, serving as a base plate ( 6 ), and that a pivoting heating device is provided, which serves to dry and sinter the metal paste applied to the fibrous solid ( 1 ) still located in the guide tube ( 3 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the plate ( 6 ) serving as a base on its narrow top for receiving the metal paste supply ( 2 ) has a flat arch.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the serving as a base for the Me tallpaste stock ( 2 ) plate ( 6 ) with its narrow top transverse to the axis of rotation of the fibrous solid body ( 1 ) on a recording table ( 8th ) is arranged.