DE4423842A1 - Steckverbinder für Lichtwellenleiter und Formeinsatz zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für mehrere Lichtwellenleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Formeinsatz für die Herstellung von Steckverbindern für Lichtwellenlei­ ter.

Steckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind beispielsweise aus der US 5 037 179 oder der EP 61 772 A1 bekannt. Diese Steckverbinder weisen Führungsteile für die Lichtwellenleiter auf, um diese parallel zueinander im Steckverbinder zu haltern. Diese Halterungen, die als Nuten ausgebildet sind, reichen jedoch nicht aus, die Lichtwellenleiter zu zentrieren. Dasselbe gilt für Steck­ verbinder, die in der EP 514 722 A1 und in Laser Focus World, Jan. 1991, S. 165 ff. beschrieben sind. Mit den bekannten Einrichtungen ist eine exakte Positionierung der jeweiligen Lichtwellenleiterenden und damit ein mög­ lichst verlustfreier Lichtübergang nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Steckverbin­ der der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine exaktere Positionierung der Lichtwellenleiterenden erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß die Lichtwellenleiter in dem Unterteil der Steckverbin­ dungen derart eingelagert werden, daß sie bei Zusammenfü­ gung von Unterteil und Oberteil von dem Oberteil automa­ tisch exakt in einer als Sollposition vorgegebenen Stel­ lung fest fixiert werden.

Vorzugsweise besteht die Zentrierungseinrichtung zum Zen­ trieren der Lichtwellenleiter aus Klemmstrukturen, die aus einem unteren und einem oberen Teil zusammengesetzt sind. Dadurch wird erreicht, daß die Lichtwellenleiter von dem oberen Teil der Klemmstrukturen gegen den unteren Teil der Klemmstrukturen gedrückt und dadurch entspre­ chend einer vorgegebenen Sollposition, die durch die in­ dividuelle Ausformung der Klemmstrukturen bedingt ist, festgehalten werden. Vorteilhaft sind die Klemmstrukturen elastisch ausgebildet, wobei die Elastizität des oberen Teils gleich der Elastizität des unteren Teils der Klemm­ strukturen ist. Dadurch wird erreicht, daß die Lichtwel­ lenleiter über die durch die individuelle Ausbildung der Klemmstrukturen erreichte horizontale Positionierung und Fixierung ebenfalls vertikal positioniert und fixiert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der untere Teil der Klemmstrukturen mit dem Unterteil der Steckverbindung und der obere Teil der Klemmstrukturen mit dem Oberteil der Steckverbindung verbunden. Dadurch wird erreicht, daß die Lichtwellenleiter bei Einlagerung in den Unterteil der Steckverbindung auf dem unteren Teil der Klemmstrukturen zu liegen kommen, und bei Zusammenfü­ gung des Unterteils der Steckverbindung mit dem Oberteil der Steckverbindung automatisch von dem oberen Teil der Klemmstrukturen in Verbindung mit dem unteren Teil der Klemmstrukturen positioniert und fixiert werden.

Bei einer Ausführungsform, bei der der untere und/oder obere Zentrierteil als Stirnteil ausgebildet ist, ist die Herstellung der Zentriereinrichtung besonders einfach, weil dieser Stirnteil unabhängig von den übrigen Steck­ verbinderteilen mit den Klemmstrukturen ausgebildet wer­ den kann. Dieser Stirnteil bzw. diese miteinander zusam­ menarbeitenden Stirnteile werden dann als getrennte Teile am Unterteil bzw. am Oberteil des Steckverbinders ange­ bracht. Die Herstellung der Klemmstrukturen der übrigen Teile des Steckverbinders ist daher voneinander getrennt möglich und damit einfacher.

Die Klemmstrukturen sind vorzugsweise vertikal elastisch ausgebildet.

Vorzugsweise werden die Klemmstrukturen unter Verwendung bekannter mikrotechnischer Verfahren, insbesondere unter Verwendung des unter dem Begriff LIGA bekannten und in "W. Ehrfeld und D. Münchmeyer, Nucl. Instrum. Meth. A303, pp. 523-531, 1991" beschriebenen Verfahrens und/oder mit Hilfe eines Excimerlasers hergestellt (vgl. z. B. H.K. Tönshoff et al., Laser und Optoelektronik 24, pp. 64-67, 1992, oder R. Srinivasan, Science, vol. 234, pp 559-565, 1986).

Die Klemmstrukturen sind auch mittels Sputterns mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls herstellbar (vgl. z. B. R.K. DeFreez et al., SPIE Vol. 1043, Laser Diode Techno­ logy and Applications, 1989).

Vorzugsweise wird eine Resistschicht durch eine Arbeits­ maske bestrahlt, und die Klemmstrukturen werden anschlie­ ßend galvanisch aufgewachsen.

Im Wesentlichen wird dabei auf eine elektrisch leitfähige Grundplatte eine Resistschicht aufgebracht, durch eine Röntgentiefenlithographiemaske hindurch bestrahlt und an­ schließend werden die Klemmstrukturen galvanisch aufge­ wachsen.

Die so erzeugten metallischen Klemmstrukturen können vor­ zugsweise als Formeinsatz zur Abformung von Kunststoff- Klemmstrukturen verwendet werden.

Vorzugsweise werden die Zentrierungsvorrichtungen für Steckverbindungen für Lichtwellenleiter verwendet, wie sie in der im Prioritätszeitraum angemeldeten deutschen Patentanmeldung P 43 22 660.4 beschrieben sind.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Faserenden sind vorzugsweise sowohl in lateraler als auch in vertikaler Richtung zentriert. Die laterale Zen­ trierung wird dabei durch die Einlagerung der Lichtwel­ lenleiter in die V-förmigen Nuten erreicht, wobei die Lichtwellenleiter mit elastischem Druck in die V-Nuten gedrückt werden, und die Zentrierung der Lichtwellenlei­ ter in der dazu senkrechten lateralen Richtung wird da­ durch erreicht, daß jeweils zwei sich gegenüberstehende elastisch gelagerte V-Nuten gegen die Lichtwellenleiter drücken, wobei der Druck der sich gegenüberstehenden ela­ stisch gelagerten V-Nuten auf die Lichtwellenleiter je­ weils gleich groß ist, so daß die Lichtwellenleiter in der Mitte zwischen den beiden sich gegenüberstehenden elastisch gelagerten V-Nuten fixiert werden.

Vorzugsweise sind die Klemmstrukturen der Zentrierungs­ vorrichtung M-förmig ausgebildet. Dadurch wird auf beson­ ders einfache Weise eine elastische Lagerung der V-förmi­ gen Nuten erreicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung sind die Klemmstrukturen als vonein­ ander spreizbare Doppelbalken ausgebildet, deren Enden nach innen abgeschrägt sind. Bei dieser Ausführungsform wird die vertikal elastische Lagerung der Lichtwellenlei­ ter dadurch erreicht, daß die einzelnen Balken auf Grund der Schrägstellung ihrer Enden nach innen bei Druck des Lichtwellenleiters auf die Enden der Balken elastisch auseinandergespreizt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung sind die Klemmstrukturen als V-för­ mige Tellerfedern ausgebildet. Diese Ausführungsform der Klemmstrukturen ermöglicht insbesondere die Herstellung von Klemmstrukturen, die in einem linearen Array zusam­ mengesetzt sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung sind die Klemmstrukturen als durch­ gehende Gitterstäbe ausgebildet, die in der Mitte mit nach außen weisenden Ausbuchtungen versehen sind. Diese erfindungsgemäßen Zentrierungsvorrichtungen haben den Vorteil, daß nicht ein Paar sich gegenüber stehender Klemmstrukturen zum Zentrieren der Lichtwellenleiter not­ wendig ist, sondern daß die Zentrierung mit einer einzi­ gen Klemmstruktur erreicht wird.

Derartige Klemmstrukturen können so ausgebildet sein, daß sie vor Einbringen der Lichtwellenleiter mittels externer Kräfte elastisch verformt werden, um das Einbringen der Lichtwellenleiter zu ermöglichen, wobei die Lichtwellen­ leiter bei Zurücknahme der externen Kraft in der Klemm­ struktur elastisch gelagert sind. Eine weitere Möglich­ keit des Einbringens der Lichtwellenleiter in die Klemm­ strukturen besteht darin, die elastische Verformung der Klemmstrukturen durch das Einbringen der Lichtwellenlei­ ter selbst zu bewirken. Zur permanenten Fixierung unab­ hängig von den Federkräften werden die Lichtwellenleiter entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung nach Einbringen zwischen die Gitterstäbe mit diesen mittels eines Klebers verklebt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung sind die Klemm­ strukturen als Doppelstäbe ausgebildet, die an den Enden jeweils mit nach außen weisenden Ausbuchtungen versehen sind. Auch diese erfindungsgemäßen Klemmstrukturen weisen den Vorteil auf, daß eine einzige Klemmstruktur zur ela­ stisch vertikalen und horizontal zentrierten Lagerung ausreicht. Auch entsprechend dieser Ausführungsform wer­ den die Lichtwellenleiter bevorzugt mit Hilfe eines Kleb­ stoffes mit den Doppelstäben, in die sie eingelagert sind, verklebt.

Der erfindungsgemäße Steckverbinder nutzt den Vorteil aus, daß die für die Ausformung der erfindungsgemäßen Klemmstrukturen notwendigen Arbeitsgänge sehr präzise ausgeführt werden können, so daß Klemmstrukturen gebildet werden, die nur sehr geringe Abweichungen in den äußeren Abmessungen und bezüglich ihrer vertikalen Elastizität aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Steckverbinders wird die Resistschicht hergestellt, indem ein planparalleles Plättchen eines Positiv-Röntgen­ resists (zum Beispiel PMMA) auf einem Metallwafer aufge­ bracht wird.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Steckverbinders wird die Resistschicht her­ gestellt, indem eine entsprechend dicke Schicht Gießharz auf den Metallwafer aufgebracht und anschließend polyme­ risiert wird.

Bei beiden Ausführungsformen kann die Dicke der Resist­ schicht mit geeigneten feinmechanischen Werkzeugen nach­ gearbeitet werden. Die Dicke der Resistschicht und die Parallelität des Metallwafers spielen dann eine entschei­ dende Rolle, wenn die gleichmäßige Höhe aller Klemmstruk­ turen erreicht werden muß. Eine chemische Behandlung der Waferoberfläche vor Auftragen des Resists kann je nach Metall und Resist als Haftvermittlung notwendig sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens wird die Arbeitsmaske er­ stellt, indem eine dünne Membran eines Materials mit kleiner Massenzahl, auf die die Absorberstrukturen aus einem Metall hoher Massenzahl aufgebracht werden, durch eine Zwischenmaske mit Röntgenstrahlung bestrahlt wird, worauf der Resist entwickelt wird, und die entwickelten Bereiche mit einem Metall galvanisch gefüllt werden, wor­ auf die verbliebenen Resistbereiche entfernt werden, in­ dem sie belichtet und anschließend entwickelt werden (Strippen).

Als vorteilhafte Materialien mit kleiner Massenzahl für die Herstellung einer dünnen Membran eignet sich zum Bei­ spiel Beryllium in einer Dicke von etwa 200 µm, oder Dia­ mant in entsprechender Dicke. Als Metall mit hoher Mas­ senzahl, das zum Ausbilden der Absorberstrukturen geeig­ net ist, eignet sich insbesondere Gold in einer Dicke von etwa 10 µm. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die für die Herstellung der Arbeitsmaske notwendige Zwischenmaske hergestellt, indem zuerst eine Standardchrommaske mittels Elektronenstrahlschreiber erstellt wird, anschließend ei­ ne mittels Temperprozeß vorbehandelte Kaptonfolie be­ strahlt wird, die mit einer Haftvermittlerschicht, einer Galvanikstartschicht und einer dicken Resistschicht ver­ sehen ist, worauf das Entwickeln der Maske und das galva­ nische Füllen der entwickelten Bereiche mit einem Metall durchgeführt wird, woraufhin die verbliebenen Bereiche der Resistschicht gestrippt werden.

Als Haftvermittlerschicht eignet sich zum Beispiel eine 50 nm dicke Schicht aus Titan. Als Galvanikstartschicht eignet sich zum Beispiel eine 50 bis 100 nm dicke Schicht aus Kupfer, und die Resistschicht hat vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 2 µm. Das galvanische Füllen der entwic­ kelten Maske wird vorzugsweise mittels einer 1 µm dicken Beschichtung aus Gold durchgeführt.

Alternativ kann die Arbeitsmaske auch durch Kontaktphoto­ lithographie erstellt werden. Dabei wird eine dicke Resi­ stschicht zum Beispiel auf Kaptonfolie aufgebracht und die Chrommaske in Kontakt mit der Resistschicht gebracht. Die Chrommaske muß hier im Gegensatz zu dem oben be­ schriebenen Verfahren zur Herstellung der Arbeitsmaske eine inverse Tönung aufweisen.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders wird das galvani­ sche Aufwachsen derart durchgeführt, daß der Wafer als Elektrode geschaltet wird, so daß in den herausgeätzten Bereichen Metall aufwächst. Die Aufwachshöhe ist hierbei durch die Dauer des Galvanikprozesses steuerbar. Im Ge­ gensatz zur Maskengalvanik wird hierbei ein Überwachsen der Strukturen angestrebt. Durch Nachbearbeitung, wie et­ wa Fräsen, Schleifen, und/oder Läppen kann die aufgewach­ sene Metallstruktur auf die gewünschte Höhe gebracht wer­ den. Für den Fall, daß die Mikrostruktur auf dem Wafer verbleiben soll, ist die gewünschte Höhe der Strukturen kleiner als die benutzte Resistschicht. Hierzu eignet sich Nickelgalvanik auf Kupferwafer. Soll das übergalva­ nisierte Metall als Träger der Mikrostrukturen benutzt werden, so muß stark übergalvanisiert werden und die Gal­ vanik nach einer Planbearbeitung vom Wafer getrennt wer­ den. Dazu eignet sich Nickelgalvanik auf Titanwafer. Der verbleibende Resist kann durch nochmalige Bestrahlung mit harter Röntgenstrahlung und nachfolgender Entwicklung entfernt werden (Strippen).

Die entstandene Metallstruktur kann als Einsatz in ein Abformwerkzeug einer Spritzgußmaschine oder auch als Prä­ gestempel in einer Presse verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Steckverbinders sind die Klemmstrukturen röntgenli­ thographisch erstellt. Dadurch wird eine sehr genaue mi­ krotechnische Ausbildung der Klemmstrukturen ermöglicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Steckverbindung werden die Klemmstruktu­ ren von mikrotechnisch hergestellten Formeinsätzen abge­ formt. Dadurch wird eine genaue Formgebung der Klemm­ strukturen erreicht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Steckverbindung ist das Führungsteil für die Lichtwellenleiter in dem Unterteil der Steckverbin­ dung positioniert. Dadurch wird erreicht, daß die Licht­ wellenleiter bei Einlagerung in das Unterteil des Steck­ verbinders proportioniert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Steckverbinders ist das Führungsteil für Lichtwellenleiter als zueinander parallel angeordnete Führungsgräben mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt. Dadurch wird erreicht, daß für jeden einzelnen Lichtwel­ lenleiter ein Führungsbett vorgesehen ist, in dem ein je­ der Lichtwellenleiter derart vorpositioniert wird, daß er in eine mikromechanisch erstellte Klemmstruktur einge­ bracht werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Steckverbinders ist im Oberteil der Steckverbindung eine Öffnung für die Aufnahme von Kleb­ stoff vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß nach Zusam­ menfügung von Oberteil und Unterteil der Steckverbindung bei Einbringung einer entsprechenden Menge von Klebstoff in die Öffnung im Oberteil der Steckverbindung der Unter­ teil der Steckverbindung mit dem Oberteil der Steckver­ bindung irreversibel untrennbar voneinander verbunden werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Steckverbinders ist im Unterteil der Steckverbindung parallel zu jeder Seitenfläche je eine Nut ausgebildet, in die bei Zusammenfügung des Unterteils mit dem Oberteil je ein entsprechender, parallel zu jeder Seitenfläche des Oberteils ausgebildeter Vorsprung ein­ greift. Dadurch wird erreicht, daß bei dem Verkleben des Unterteils -der Steckverbindung mit dem Oberteil der Steckverbindung kein Klebstoff von der Öffnung in dem Oberteil der Steckverbindung über die Nut hinaus auslau­ fen kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Steckverbinders sind das Unterteil und das Oberteil der Steckverbindung mit einem flexiblen Scharnier verbunden. Dadurch wird erreicht, daß jedes Un­ terteil mit dem jeweils dazugehörigen, bei dem gleichen Herstellungsvorgang erstellten Oberteil verbunden bleibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Formeinsatz für die Herstellung von Steckverbinders für Lichtwellenleiter wird erreicht, daß die Ausbildung einer Steckverbindung ermöglicht wird, die aus einem Unterteil und einem Oberteil zusammenge­ setzt ist, wobei Unterteil und Oberteil an ihren Enden mit dem unteren Teil bzw. dem oberen Teil einer mikrome­ chanisch erstellten Klemmstruktur versehen sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Formeinsatzes enthält das Oberteil eine Feinvertei­ lerplatte. Die Feinverteilerplatte ist dazu bestimmt, der Steckverbindung derartige äußere Konturen zu geben, wie sie zur externen Klemmung mit Hilfe einer dünnen Klammer oder einer ähnlichen Vorrichtung benötigt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Formeinsatz es enthält dessen Unterteil Teile, die in jeweils abschnittsweiser Zusammenstellung die Negativkonturen des Unterteils bzw. des Oberteils der Steckverbindung darstellen. Ein weiteres Teil enthält den Negativabdruck des Scharniers, mit dem das Unterteil und das Oberteil der erfindungsgemäßen Steckverbindung mit­ einander verbunden sind. Diese Teile enthalten im unteren Bereich mikrotechnisch gefertigte Anschlagstrukturen, die zur genauen Justierung der Teile untereinander vorgesehen sind. Nach Justierung der Teile untereinander können diese dann mit Hilfe von Klemmteilen oder anderen bekann­ ten Vorrichtungen gegeneinander fixiert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Formeinsatzes sind mikrotechnisch gefer­ tigte Plättchen zum Abformen von Positionierstrukturen vorgesehen. Diese Plättchen sind zur Anbringung an den jeweiligen Enden des Formeinsatzes vorgesehen und enthal­ ten wie die übrigen Teile des Formeinsatz es im unteren Bereich mikrotechnisch gefertigte Anschlagteile, um sie untereinander und bezüglich der anderen Teile des Form­ einsatzes justiert zu fixieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Formeinsatzes sind die mikrotechnisch ge­ fertigten Teile zum Abformen von Klemmstrukturen als Oberflächenrelief von Metallblöcken ausgebildet. Diese Oberflächenreliefs entsprechen Negativabdrücken des unte­ ren Teils bzw. des oberen Teils der Klemmstrukturen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Formeinsatz es sind die mit den Strukturen versehenen Metallblöcke mit Hilfe eines Kernzuges oder mechanischen Schiebers rechtwinklig zur Haupttrennrich­ tung entformbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand vorteilhafter Aus­ führungsformen erläutert, die in den Figuren der Zeich­ nung dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung aus einer Blickrichtung von schräg oben,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung aus einem ande­ ren Blickwinkel von schräg oben,

Fig. 3 die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Steckverbindung in Draufsicht,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Formeinsatz aus einem Blickwinkel von schräg oben, in Entformungsstel­ lung,

Fig. 5 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des in Fig. 4 dargestellten Formeinsatzes,

Fig. 6 den in Fig. 4 dargestellten Formeinsatz in Drauf­ sicht.

Fig. 7 eine bevorzugte Ausführungsform einer Zentrie­ rungsvorrichtung im Querschnitt;

Fig. 8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Zentrierungsvorrichtung im Querschnitt;

Fig. 9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung im Querschnitt;

Fig. 10 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung im Querschnitt,

Fig. 11 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Zen­ trierungsvorrichtung im Querschnitt.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Steckverbindung ist aus einem Unterteil 1 und einem Ober­ teil 2 zusammengesetzt, die über ein Scharnier 3 mitein­ ander verbunden sind. Das Unterteil 1 weist einen Ab­ schnitt 6 auf, in dem der noch ummantelte Bereich eines Faserbändchens von Lichtwellenleitern eingelagert wird.

Ebenfalls im Unterteil 1 angeordnet ist ein Abschnitt 7, in den die von der Isolation befreiten einzelnen Licht­ wellenleiter eingelagert werden. In der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung besteht der Abschnitt 7 aus zwölf Einzel­ gräben mit den Abmessungen 130 µm×130 µm, wobei die Einzelgräben zur Aufnahme von Lichtwellenleitern mit Durchmesser 125 µm ± 3 µm dienen. An den Enden des Unter­ teils und des Oberteils sind Abschnitte 8a, b bzw. 9a, b vorgesehen, die zur Positionierung von Ober- und Unter­ teil aufeinander dienen. Diese Abschnitte sind von mikro­ technisch gefertigten Plättchen des Formeinsatzes abge­ formt. Vor den Abschnitten 8a und 9a des Unterteils 1 ist ein Stirnteil 5 vorgesehen, welches den unteren Teil der Klemmstrukturen 15 für das Zentrieren der Lichtwellenlei­ ter aufweist. Vor den Abschnitten 9b und 8b des Oberteils bei der Steckverbindung ist ein Stirnteil 4 vorgesehen, welches den oberen Teil 15′ der Klemmstrukturen enthält. Die Stirnteile 4 und 5 sind mikromechanisch hergestellt. Die Abschnitte 6 und 7 des Unterteils der dargestellten Steckverbindung weisen die unteren Teile 10a und 10a′ von Führungsrinnen auf. Entsprechende Führungsrinnen 10b und 10b′ sind in den Teilen 16 bis 19 des Oberteils 2 der Steckverbindung ausgebildet. Bei Zusammenfügung des Un­ terteils 1 mit dem Oberteil 2 entstehen so hohle Zylin­ der, die durch entsprechende Aussparungen 11a, b in dem Stirnteil 5 abgeschlossen werden. Die derart gebildeten Hohlzylinder dienen der Aufnahme von Führungsstiften, mit denen die Positionierung zweier Steckverbindungen zuein­ ander, die miteinander verbunden sein sollen, erreicht wird. Zwischen den Führungsrinnen 10a, 10b und den Ab­ schnitten 6 und 7 sind Nuten 14a, 14b ausgebildet, in die entsprechende Vorsprünge 13a, 13b des Oberteils 2 bei Zu­ sammenfügung von Unterteil 1 und Oberteil 2 eingreifen. Teil 18 des Oberteils 2 ist mit einer rechteckigen Öff­ nung 12 versehen, die der Aufnahme von Klebstoff dient. Teil 16 des Oberteils ist das dem Abschnitt 6 des Unter­ teils gegenüberliegende Teil. Die Teile 17, 18 und 19 des Oberteils 2 sind die dem Abschnitt 7 des Unterteils 1 ge­ genüberliegenden Teile. Werden nach Einfügung von Kleb­ stoffin die rechteckige Öffnung 12 Oberteil 2 und Unter­ teil 1 zusammengefügt, so verhindern die Vorsprünge 13a, 13b in Verbindung mit den Nuten 14a, 14b, daß Klebstoff, der zum Verkleben der Lichtwellenleiter in den Führungs­ rinnen des Abschnittes 7 des Unterteils 1 dient, nicht über den Bereich der Nute 14a, 14b hinausgelangen kann. Dadurch wird erreicht, daß die Führungsrinnen 10a, 10a′ und 10b, 10b′ nicht mit Klebstoff verstopft werden kön­ nen.

Der in den Fig. 4 bis 6 dargestellte erfindungsgemäße Formeinsatz weist eine sein Oberteil darstellende Fein­ verteilerplatte 34 und die sein Unterteil darstellenden Teile 18b bis 28 auf, wobei zwischen den Teilen 19b und 20 ein Teil 24 angeordnet ist. Die Teile 18b und 19b bil­ den die Negativabdrücke der Abschnitte 7 und 6 des Unter­ teils 1 der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh­ rungsformen der erfindungsgemäßen Steckverbindung und die Teile 20 bis 23 sind die Negativabdrücke der Abschnitte 16 bis 19 des oberen Teils 2 der in den Fig. 1 bis 3 dar­ gestellten erfindungsgemäßen Steckverbindung. Teil 24 des Formeinsatz es ist der Negativabdruck des Scharniers 3 der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Steckverbindung. An den Enden des unteren Teils sind Plättchen 25, 26 bzw. 27 und 28 angebracht, die die Negativabdrücke der Teile 8a, 9a bzw. 8b, 9b der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Steckverbindung dar­ stellen. Bis auf das Teil 24 sind alle Teile 18b bis 28 mit mikrotechnisch gefertigten Anschlagstrukturen 31 ver­ sehen, die zur Positionierung dieser Teile zueinander dienen. Vor den Teilen 25 bzw. 28 sind Metallblock 32 bzw. 33 vorgesehen, auf deren Oberfläche 29 bzw. 30 die Negativabdrücke des unteren Teils bzw. des oberen Teils der Klemmstukturen 15 bzw. 15′ der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung ausgebildet sind. Metallblock 32 ist in den Fig. 4 und 5 aufgebrochen dargestellt, wobei seine Oberfläche 29 in einer Sicht von schräg hinten darge­ stellt ist. Für die Metallblöcke 32 bzw. 33 ist ein Kern­ zug oder eine vergleichbare mechanische Entformungsein­ richtung vorgesehen, da sie nicht parallel zur Hauptent­ formungsrichtung entformt werden können.

In Fig. 7 zeigt die linke Abbildung einer erfindungsgemä­ ßen Zentrierungsvorrichtung 111, 111′ im Querschnitt, wo­ bei der untere Teil 111 der Zentrierungsvorrichtung mit dem unteren Teil 113 eines Bauteils einer Steckverbindung verbunden ist und der obere Teil 111′ der Zentrierungs­ vorrichtung mit dem oberen Bauteil 113′ einer Steckver­ bindung verbunden ist. Der jeweils untere und obere Teil 111, 111′ der Zentrierungsvorrichtung ist M-förmig ausge­ bildet und jeweils mit einer V-förmigen Klemmstruktur 112, 112′ versehen. Der untere Teil 111 und obere Teil 111′ Teil der Zentrierungsvorrichtung weisen gleiche ela­ stische Eigenschaften sowohl in vertikale als auch in ho­ rizontale Richtung auf.

In der rechten Abbildung der Fig. 7 ist die in der linken Abbildung dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Zentrierungsvorrichtung in einem Zustand gezeigt, in dem ein im Querschnitt dargestellter Lichtwellenleiter 110 zwischen dem unteren Teil 111 und dem oberen Teil 111′ der Zentrierungsvorrichtung eingelagert ist. Auf Grund der V-förmigen Ausbildung der Klemmstruktur 112 wird der Lichtwellenleiter in horizontaler Richtung mit­ tig zwischen dem unteren Teil 111 und dem oberen Teil 111′ der Zentrierungsvorrichtung fixiert. Auf Grund der gleichen Elastizität des unteren Teils 111 und des oberen Teils 111′ der jeweils M-förmig ausgebildeten unteren und oberen Teile der Zentrierungsvorrichtung wird der Licht­ wellenleiter 110 auch in vertikaler Richtung mittig zwi­ schen dem unteren Bauteil 113 und dem oberen Bauteil 113′ einer Steckverbindung fixiert. Die Anordnung mehrerer der gezeigten Zentrierungsvorrichtungen parallel nebeneinan­ der ermöglicht die Positionierung und Fixierung einer Mehrzahl parallel geführter Lichtwellenleiter.

In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung ist der jeweils obere Teil der Zentrierungsvorrichtung nicht dargestellt, da er entsprechend der in Fig. 7 dargestellten Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung lediglich achsensymmetrisch zu dem unteren Teil ausge­ führt ist. In der linken Abbildung der Figur ist eine als Doppelbalken 125, 127 ausgeführte Ausbildungsform der er­ findungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung dargestellt. Die oberen Enden 124, 126 der einzelnen Balken 125, 127 sind jeweils zur Mitte der Doppelbalkenstruktur hin abge­ schrägt und bilden so eine nach unten offene V-förmige Struktur. Der in der Figur dargestellte Doppelbalken 125, 127 ist mit seinem unteren Ende mit dem unteren Bauteil einer Steckverbindung verbunden. Die rechte Abbildung der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Zentrierungsvorrichtung zeigt den Doppelbalken 125, 127 im Zustand der Einlagerung eines im Querschnitt dar­ gestellten Lichtwellenleiters 110. Auf Grund des Druckes, der von dem nicht dargestellten oberen Teil der Zentrie­ rungsvorrichtung auf den Lichtwellenleiter ausgeübt wird, wird der Lichtwellenleiter 110 in vertikaler Richtung ge­ gen die nach innen abgeschrägten Enden 124, 126 der Dop­ pelbalkenstruktur 125, 127 gedrückt, wodurch die Balken 125, 127 auf Grund der V-förmigen Ausbildung der Enden 124, 127 auseinander gespreizt werden. Eine Zentrierung des Lichtwellenleiters in horizontaler Richtung wird da­ bei dadurch erreicht, daß der Lichtwellenleiter im unte­ ren Bereich auf den abgeschrägten Enden 124, 126 der Dop­ pelbalkenstruktur 125, 127 zu liegen kommt. Eine Zentrie­ rung in vertikaler Richtung wird dadurch erreicht, daß auf Grund der gleichen Bauform und somit der gleichen Elastizität des unteren Teils 125, 127 und des nicht dar­ gestellten oberen Teils der Zentrierungsvorrichtung der Lichtwellenleiter 110 mittig zwischen dem unteren Bauteil 123 und dem nicht dargestellten oberen Bauteil einer Steckverbindung zu liegen kommt.

In der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung ist ebenfalls nur der untere Teil dieser Zentrierungsvorrichtung darge­ stellt. Der untere Teil der Zentrierungsvorrichtung be­ steht im oberen Bereich aus V-förmigen Klemmstrukturen 132, in denen, wie in der Figur dargestellt, ein Licht­ wellenleiter 110 so eingelagert wird, daß er bei entspre­ chendem Druck von oben, der von dem nicht dargestellten oberen Teil der Zentrierungsvorrichtung ausgeübt wird, fixiert ist. Der nicht dargestellte obere Teil dieser Ausführungsform der Zentrierungsvorrichtung ist spiegel­ symmetrisch zu dem dargestellten unteren Teil ausgeführt. Der untere Teil 131, 132 der Zentrierungsvorrichtung ist als M-förmige elastische Tellerfeder ausgebildet, deren unterer Teil zur Erhöhung der Elastizität mit Strukturen 133, 134 verbunden ist, in denen mauersteinartig ver­ setzte, kubische Hohlräume ausgearbeitet sind. Diese Hohlräume können in einer oder mehreren Schichten ange­ ordnet sein.

In der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung sind das untere Bauteil 147 und das obere Bauteil 147′ einer Steckverbin­ dung über ein Paar von Gitterstäben 141, 142 miteinander verbunden. Die Gitterstäbe 141, 142 haben im mittleren Bereich zwischen dem unteren und oberen Bauteil der Steckverbindung eine Ausbuchtung 143, 144, die zur Auf­ nahme eines Lichtwellenleiters dient. Zum Zweck der Auf­ nahme eines Lichtwellenleiters werden die Gitterstäbe 141, 142 elastisch verformt derart, daß sich der Zwi­ schenraum im Bereich der Ausbuchtungen 143, 144 vergrö­ ßert, so daß ein Lichtwellenleiter eingeschoben werden kann. Auf Grund der Elastizität der Gitterstäbe 141, 142 wird ein so eingeführter Lichtwellenleiter elastisch im Bereich der Ausbuchtungen 143, 144 gehalten und auf Grund der Form der Ausbuchtungen 143, 144, die in vertikaler Richtung einem abgerundeten V ähneln, in sowohl horizon­ taler als auch vertikaler Richtung fixiert gelagert. Die horizontale Fixierung wird dabei durch die jeweils glei­ che Elastizität der Gitterstäbe 141 und 142 erreicht und die vertikale Fixierung wird durch die Form der Ausbuch­ tungen 143, 144 erreicht, die in vertikaler Richtung die Form eines abgerundeten V′s aufweisen. Vorzugsweise wird ein Lichtwellenleiter 110 nach Einbringen in die Ausbuch­ tungen 143, 144 mit Hilfe eines Klebstoffs im Bereich der Ausbuchtungen 143, 144 mit den Gitterstäben 141, 142 ver­ klebt, um so eine permanente Fixierung der Lichtwellen­ leiter zwischen den Gitterstäben zu erreichen.

Die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Zentrierungsvorrichtung ist ebenfalls so ausgeführt, daß ein einziges Paar 151, 152 von Gitterstä­ ben zu sowohl horizontalen als auch vertikalen Zentrie­ rung eines Lichtwellenleiters ausreicht. Bei der in die­ ser Figur dargestellten Ausführungsform ist im Gegensatz zu der in der Fig. 10 beschriebenen Ausführungsform je­ doch nur das untere Ende der Gitterstäbe 151, 152 mit ei­ nem Bauteil 157 einer Steckverbindung verbunden. Die Git­ terstäbe 151, 152 weisen Ausbuchtungen 153, 154 auf, in die ein Lichtwellenleiter 110 aufgenommen werden kann. Die oberen Enden 155, 156 der Gitterstäbe 151, 152 weisen jeweils nach außen, um das elastische Einfügen eines Lichtwellenleiters in den Bereich der Ausbuchtungen 153, 154 von oben zu ermöglichen. Die Gitterstäbe 151, 152 sind derart angeordnet, daß der Raumbereich, der durch die Ausbuchtungen 153, 154 geformt wird, kleiner ist als der Raumbereich, der von einem querverlaufenden Lichtwel­ lenleiter eingenommen wird, wie dies in der linken Abbil­ dung der Figur dargestellt ist. Wird ein Lichtwellenlei­ ter 110 von oben in den Bereich der Ausbuchtungen 153, 154 eingebracht, so werden die Gitterstäbe 151, 152 ela­ stisch verformt. Mit dem aus dieser elastischen Verformung resultierenden Druck wird ein so eingeführter Lichtwel­ lenleiter 110 dann im Bereich der Ausbuchtungen 153, 154 fixiert positioniert, wobei eine horizontale Zentrierung des Lichtwellenleiters mittig zwischen den Gitterstäben 151, 152 dadurch erreicht wird, daß die Gitterstäbe 151, 152 gleiche Elastizität aufweisen.

Claims (30)

1. Steckverbinder für mehrere Lichtwellenleiter, mit ei­ nem Führungsteil für die Lichtwellenleiter, wobei der Steckverbinder aus einem Unterteil (1) und einem Oberteil (2) zusammengesetzt ist, gekennzeichnet durch eine Zentriereinrichtung (15, 15′) zum Zentrieren der Lichtwellenleiter mit Klemmstrukturen (112, 112′, 124, 126, 132, 143, 144).

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentriereinrichtung (15, 15′) aus einem unteren Zentrierteil (15) und einem oberen Zentrierteil (15′) zusammengesetzt ist.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der untere Zentrierteil (15) mit dem Unterteil (1) des Steckverbinders und der obere Zentrierteil (15′) mit dem Oberteil (2) des Steckverbinders verbunden ist.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der untere und/oder obere Zentrierteil als Stirnteil (4, 5) ausgebildet ist, der am Unterteil (1) bzw. am Oberteil (2) des Steck­ verbinders angebracht ist.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen (112, 112′) vertikal elastisch gelagert sind.

6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen (112, 112′) M-förmig ausgebildet sind.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen als voneinander spreizbare Doppelbalken (125, 127) aus­ gebildet sind, deren Enden (124, 126) nach innen ab­ geschrägt sind.

8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen als V- förmige Tellerfedern (132) ausgebildet sind.

9. Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die V-förmigen Tellerfedern (132) zu einem Array zusammengesetzt sind.

10. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klemmstrukturen als durchgehende Git­ terstäbe (141, 142) ausgebildet sind, die in der Mitte mit nach außen weisenden Ausbuchtungen (143, 144) versehen sind.

11. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen als Doppelstäbe (151, 152) ausgebildet sind, die im Be­ reich der Enden (155, 156) jeweils mit nach außen weisenden Ausbuchtungen (153, 154) versehen sind.

12. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die in die jeweiligen Aus­ buchtungen eingelagerten Lichtleitfasern mit den Klemmstrukturen verklebt werden.

13. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch den Lichtwellenleiter in einer ersten Richtung zentrierenden und bezüglich einer ersten Ebene symmetrischen Klemmstrukturen (112, 112′; 124, 126; 132; 143, 144), die in einer zwei­ ten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung zu ei­ ner zweiten, zur ersten Ebene senkrechten Ebene sym­ metrisch ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen (112, 112′) in der zweiten Richtung elastisch gelagert sind.

15. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, das der Führungsteil (7) für die Lichtwellenleiter in dem Unterteil (1) der Steckverbindung ausgebildet ist.

16. Steckverbinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Führungsteil (7) für Lichtwellenleiter als zueinander parallel angeordnete Führungsgräben mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt ist.

17. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß im Oberteil (2) der Steck­ verbindung eine Öffnung (12) für die Aufnahme von Klebstoff vorgesehen ist.

18. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß im Unterteil (1) der Steckverbindung parallel zu jeder Seitenfläche je eine Nut (14a, 14b) ausgebildet ist, in die bei Zu­ sammenfügung des Unterteils (1) mit dem Oberteil (2) je ein entsprechender, parallel zu jeder Seitenflä­ che des Oberteils ausgebildeter Vorsprung (13a, 13b) eingreift.

19. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterteil (1) und der Oberteil (2) der Steckverbindung über ein flexi­ bles Scharnier (3) verbunden sind.

20. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen un­ ter Verwendung röntgenlithografischer Verfahren her­ gestellt sind.

21. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen mit­ tels Ablation mit Hilfe eines Excimerlasers herge­ stellt sind.

22. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen mit­ tels Sputterns mit Hilfe eines fokussierten Ionen­ strahls hergestellt sind.

23. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstrukturen von mikrotechnisch hergestellten Formeinsätzen abgeformt sind.

24. Formeinsatz für die Herstellung von Steckverbindern für Lichtwellenleiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, mit einem feinmechanisch gefertigten Ober- und Unterteil, dadurch gekennzeichnet, daß mikrome­ chanisch gefertigte Teile (25, 26, 27, 28, 29, 30) zur Ausbildung von Klemmstrukturen vorgesehen sind.

25. Formeinsatz nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberteil als Feinverteilerplatte (34) ausge­ bildet ist.

26. Formeinsatz nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterteil ein Teil (18), von dem ein Grabenteil (7) ausgebildet wird, ein Teil (19), von dem ein Einlegeteil (6) ausgebildet wird, Teile (20, 21, 22, 23), die der Abformung des Oberteils (2) dienen sowie ein Mittelteil (24) zur Ausformung des flexiblen Scharniers (3) umfaßt.

27. Formeinsatz nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Teilen (18 bis 23) mit einem mikrotechnisch gefertigten Anschlagteil für die Werkzeugplatte versehen sind.

28. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 26 bis 27, da­ durch gekennzeichnet, daß mikrotechnisch gefertigten Plättchen (25, 26, 27, 28) zum Abformen von Positio­ nierstrukturen vorgesehen sind.

29. Formeinsatz nach einem der Ansprüche 24 bis 28, da­ durch gekennzeichnet, daß die mikrotechnisch gefer­ tigten Teile (29, 30) zum Abformen von Klemmstruktu­ ren als Oberflächenrelief von Metallblöcken (32, 33) ausgebildet sind.

30. Formeinsatz nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Strukturen (29, 30) versehenen Metall­ blöcke (32, 33) mit Hilfe eines Kernzugs oder mecha­ nischen Schiebers rechtwinklig zur Haupttrennrich­ tung entformbar sind.