DE4317953A1 - Verfahren zur Herstellung von Führungselementen für Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Aus der DE-A-23 45 273 ist ein Verfahren zum Verbinden von Lichtwellenleitern bekannt, bei welchem die Lichtwellenleiter mit ihren Enden aufeinanderstoßend in die V-förmige Führungsnut eines Führungselementes eingelegt werden. Anschließend wird auf die Licht­ wellenleiter eine Deckplatte gelegt, die ebenfalls als Führungselement mit einer V-förmigen Führungsnut ausgebildet sein kann. Bei der Herstellung der Führungselemente wird von ei­ ner Siliziumplatte ausgegangen, in welche die Führungsnut mit hoher Maßgenauigkeit durch anisotropes Ätzen eingebracht wird.

Aus der DE-A-25 14 141 ist ein Mehrfach-Steckverbinder für Lichtwellenleiter bekannt, bei welchem als Steckerteile Führungselemente mit mehreren, zur Aufnahme von Lichtwellen­ leitern dienenden V-förmigen Führungsnuten vorgesehen sind. Die Stoßstelle zwischen den beiden Steckerteilen wird durch Führungsstifte überbrückt, die an einem Steckerteil befe­ stigt sind und beim Zusammenfügen in den zugeordneten Steckerteil eingeschoben werden. Bei der Herstellung der Führungselemente wird hier von einer Platte aus keramischen Werkstoff ausgegangen, aus welcher die V-förmigen Führungsnuten herausgearbeitet wer­ den.

Aus der DE-A-32 28 219 ist es auch bekannt, mit mehreren V-förmigen Führungsnuten ver­ sehene Führungselemente bei der Herstellung von faseroptischen Kopplern mit Kernan­ schliff einzusetzen. Bei der Herstellung dieser Führungselemente wird auch hier von einer Siliziumplatte ausgegangen, in welche die Führungsnuten mit hoher Maßgenauigkeit durch anisotropes Ätzen eingebracht werden. Außerdem wird in dieser Druckschrift darauf hin­ gewiesen, daß anstelle der Siliziumplatte für die Halterung und Führung der Lichtwellenlei­ ter auch Glaskörper oder plastisch verformbare Körper verwendet werden können, in wel­ che die Führungsnuten durch Sägen, Schlitzen oder Prägen eingebracht werden. Dabei wird die Herstellung von Führungselementen durch Präzisions-Heißpressen von Glas hervorge­ hoben.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein wirtschaftliches und für die Massenfertigung geeignetes Verfahren zur Herstellung von mit Führungsnuten versehenen Führungselementen für Lichtwellenleiter zu schaffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Urform eines Führungselementes mit hoher Präzision hergestellt, worauf diese hohe Präzision durch galvanoplastische Ab­ formung auf ein metallisches Formteil übertragen wird. Unter Verwendung dieses, durch galvanoplastische Abformung hergestellten Formteils in einem Spritzgießwerkzeug können dann die Führungselemente durch Spritzgießen von Kunststoff in hohen Stückzahlen als Präzisionsteile mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden. Hervorzuheben ist dabei noch, daß von einer Urform mehrere Formteile galvanoplastisch abgeformt werden können, und daß jedes Formteil für das Spritzgießen maßgenauer Führungselemente in äußerst hohen Stückzahlen geeignet ist. Beim Spritzgießen können mit einer Hohlform bis zu einer Million Spritzungen erreicht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht die Herstellung einer Urform höchster Prä­ zision in Silizium-Ätztechnik.

Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ermöglicht die galvanoplastische Abformung einer Urform aus einem elektrisch nicht leitenden Material. Gemäß Anspruch 4 wird die Oberflä­ che der Urform dabei vorzugsweise durch Bekeimung und nachfolgende stromlose Metall­ abscheidung elektrisch leitend gemacht. Diese wirtschaftliche Methode hat sich beispiels­ weise bei der Herstellung von Leiterplatten nach der sogenannten Additivtechnik bewährt.

Gemäß Anspruch 5 ist es besonders günstig, wenn die Oberfläche der Urform durch die stromlose Abscheidung einer Nickel-Phosphor-Legierung elektrisch leitend gemacht wird. Da die Nickel-Phosphor-Legierung eine besonders hohe Härte aufweist, trägt sie zu einer besonders hohen Standzeit des galvanoplastisch abgeformten Formteils bei.

Gemäß Anspruch 6 hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Oberfläche der Urform vor der Bekeimung zur Erhöhung der Haftfestigkeit anzuätzen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 bietet eine weitere Möglichkeit, die erreichbare Stand­ zeit des Formteils zu erhöhen, da es sich bei Nickel um einen besonders harten und ver­ schleißfesten Werkstoff handelt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Führungselemente, da thermoplastische Formmassen im Werkzeug durch Abkühlen er­ starren und keine Aushärtezeiten benötigen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 ermöglicht durch die Verwendung flüssigkristalliner Thermoplaste eine besonders hohe Präzision der spritzgegossenen Führungselemente.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im fol­ genden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 bis Fig. 7 verschiedene Stadien bei der Herstellung von Führungselementen für Lichtwellenleiter und

Fig. 8 eine stirnseitige Draufsicht auf einen unter Verwendung von erfindungsgemäß her­ gestellten Führungselementen aufgebauten Mehrfach-Steckverbinder für Lichtwellenleiter.

Fig. 1 zeigt eine mit SP bezeichnete Siliziumplatte, in welche durch anisotropes Ätzen V- förmige Führungsnuten FN und zwei ebenfalls V-förmige zusätzliche Nuten N eingebracht werden. Der durch dieses anisotrope Ätzen hergestellte Körper bildet die in Fig. 2 erkenn­ bare Urform U, die in Form und Größe einem herzustellenden Führungselement entspricht.

Für die Formgebung der parallel verlaufenden Führungsnuten FN und der zusätzlichen Nu­ ten N werden in bekannter Weise fotolithografische Methoden zur Erzeugung eines nicht näher dargestellten Ätzresists in Verbindung mit dem anisotropen Ätzen eingesetzt. Für das anisotrope Ätzen von Silizium kann beispielsweise eine KOH-Lösung verwendet wer­ den.

Die in Fig. 2 dargestellte Urform U wird angeätzt und bekeimt, worauf die Fig. 3 er­ kennbare elektrisch leitende Schicht ES durch stromlose Metallabscheidung auf die profi­ lierte Oberfläche der Urform U aufgebracht wird. Das Anätzen kann beispielsweise in einer Mischung aus Salpetersäure und Flußsäure erfolgen, während sich für das Bekeimen eine Mischung aus Palladiumchlorid und Flußsäure bewährt hat. Wegen ihrer Härte und Ver­ schleißfestigkeit wird als Material für die stromlos abgeschiedene elektrisch leitende Schicht ES eine Nickel-Phosphor-Legierung verwendet.

Fig. 4 zeigt die galvanoplastische Abformung der elektrisch leitend gemachten Urform U durch galvanische Metallabscheidung. Dabei entsteht ein Formteil FT, welches ein Negativ der herzustellenden Führungselemente darstellt. Wegen ihrer Härte und Verschleißfestigkeit wird für die galvanische Verstärkung der in Fig. 4 nicht mehr getrennt erkennbaren elek­ trisch leitenden Schicht ES Nickel bevorzugt.

Fig. 5 zeigt das durch die galvanische Abscheidung von Nickel hergestellte Formteil FT nach der Trennung von der Urform U. Da die Haftfestigkeit des Formteils FT auf der Ur­ form U relativ gering ist, kann das Trennen auf einfache Weise und ohne Beschädigung der Urform U durch Abheben vorgenommen werden.

Gemäß Fig. 6 wird das Formteil FT in ein Spritzgießwerkzeug SW eingebaut. Der in Fig. 6 mit H bezeichnete Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs SW wird dann durch Einspritzen mit einer thermoplastischen Formmasse gefüllt. Nach dem Abkühlen des Spritzlings wird das Spritzgießwerkzeug SW von der Einspritzdüse abgehoben, der Anguß getrennt und das Spritzgießwerkzeug SW geöffnet, so daß der Spritzling ausgeworfen werden kann. Ein fer­ tiges, durch Spritzgießen hergestelltes Führungselement FE ist in Fig. 7 dargestellt. Die Führungsnuten FN und die beiden äußeren zusätzlichen Nuten N entsprechen in Form und Größe den Führungsnuten FN und den zusätzlichen Nuten N der in Fig. 2 dargestellten Urform U.

Als Material für das Spritzgießen der Führungselemente FE wird LCP bevorzugt. Diese flüssigkristallinen Polymere lassen sich dünn spritzen, besitzen eine hohe Härte und haben sehr gute thermische Eigenschaften, wobei hier insbesondere die geringe thermische Aus­ dehnung hervorzuheben ist. Geeignete flüssigkristalline Polymere können beispielsweise unter dem Handelsnamen "VECTRA" von der Farbwerke Hoechst AG, Frankfurt/Main, DE bezogen werden.

Fig. 8 zeigt eine stirnseitige Draufsicht auf einen Mehrfach-Steckverbinder für Lichtwel­ lenleiter. Dabei werden zwei erfindungsgemäß durch Spritzgießen hergestellte, identische Führungselemente FE durch federnde Zwingen Z zusammengehalten, wobei die Führungs­ nuten FN und die zusätzlichen Nuten N im Querschnitt rautenförmige Führungskanäle bil­ den. Die durch die Führungsnuten FN gebildeten Führungskanäle sind zur Aufnahme von Lichtleitfasern bzw. von Lichtwellenleitern bestimmt, während die durch zusätzliche Nuten N gebildeten Führungskanäle Ausrichtstangen AS aufnehmen. Diese Ausrichtstangen AS ermöglichen ein lagerichtiges Zusammenfügen zweier Steckerteile.

Erfindungsgemäß durch Spritzgießen von Kunststoff hergestellte Führungselemente für Lichtwellenleiter sind neben dem Einsatz in Steckverbindern auch für viele andere Zwecke geeignet, beispielsweise für den Einsatz bei Spleißverbindungen von Lichtwellenleitern, bei Spleißgeräten für Lichtwellenleiter, bei Verzweigerelementen oder bei faseroptischen Kopplern.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von mit Führungsnuten (FN) versehenen Führungselementen (FE) für Lichtwellenleiter, insbesondere von Führungselementen (FE) für Lichtwellenlei­ terverbindungen, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Herstellung einer Urform (U) eines Führungselementes (FE);
• b) Galvanoplastische Abformung der Urform (U) zur Erzeugung eines metallischen Form­ teils (FT), welches ein Negativ der herzustellenden Führungselemente (FE) darstellt;
• c) Spritzgießen von Führungselementen (FE) aus Kunststoff unter Verwendung des im Schritt b) hergestellten Formteils (FT) im Spritzgießwerkzeug (SW).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Urform (U) aus einer Siliziumplatte (SP) hergestellt wird, in welche die Führungs­ nuten (FN) durch anisotropes Ätzen eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Urform (U) elektrisch leitend gemacht wird und daß dann das Formteil (FT) durch galvanische Metallabscheidung erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Urform (U) durch Bekeimung und nachfolgende stromlose Metall­ abscheidung elektrisch leitend gemacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Urform (U) durch die stromlose Abscheidung einer Nickel-Phos­ phor-Legierung (NiP) elektrisch leitend gemacht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Urform (U) vor der Bekeimung angeätzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (FT) durch die galvanische Abscheidung von Nickel erzeugt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Spritzgießen der Führungselemente (FE) Thermoplaste verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Spritzgießen der Führungselemente (FE) flüssigkristalline Thermoplaste ver­ wendet werden.