DE69937627T2

DE69937627T2 - Integriertes Verpackungssystem für optische Übertragungseinrichtungen, das die automatische Ausrichtung mit optischen Fasern erlaubt

Info

Publication number: DE69937627T2
Application number: DE69937627T
Authority: DE
Inventors: Kirk S. Mountain View Giboney; Paul K. Sunnyvale Rosenberg; Albert T. Los Altos Yuen
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2019-09-23
Also published as: US7380994B2; EP1028341B1; US20020021874A1; DE69937627D1; JP4634562B2; EP1028341A3; EP1028341A2; US6318909B1; JP2000249883A; US6835003B2; US20060008214A1

Description

Die Erfindung wurde mit Unterstützung der Regierung der Vereinigten Staaten gemäß der Übereinkunft Nr. MDA972-97-3-0008, gewährt durch die DARPA, gemacht. Die Regierung der Vereinigten Staaten hat Rechte an der Erfindung.
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Häusungssysteme für optische Kommunikationsvorrichtungen und insbesondere auf ein integriertes Häusungssystem zum Häusen einer optischen Kommunikationsvorrichtung, das eine automatische Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und einer optischen Faser, die in einem faseroptischen Verbinder befestigt ist, schafft.
Hintergrund der Erfindung
In typischen optischen Kommunikationssystemen auf Basis einer optischen Faser sendet eine optische Kommunikationsvorrichtung optische Signale an eine oder mehrere optische Fasern oder empfängt optische Signale von der/denselben. Die optischen Fasern sind in einem faseroptischen Verbinder befestigt, der die Enden der optischen Fasern in enger Nähe zu der optischen Kommunikationsvorrichtung positioniert. Beim Senden wandelt die optische Kommunikationsvorrichtung elektrische Signale in optische Signale um und sendet die optischen Signale in die optischen Fasern. Beim Empfangen empfängt die optische Kommunikationsvorrichtung die optischen Signale von den optischen Fasern und wandelt die optischen Signale in elektrische Signale um.
Zum Senden eines optischen Signals an oder Empfangen eines optischen Signals von einer optischen Faser muss die opti sche Kommunikationsvorrichtung präzise in drei Dimensionen relativ zu dem Ende der optischen Faser positioniert sein. Wenn das Element der optischen Kommunikationsvorrichtung, das das optische Signal sendet oder empfängt, nicht präzise mit dem Kern der optischen Faser ausgerichtet ist, kann die Qualität der optischen Kommunikation wesentlich herabgesetzt werden. Der Kern der optischen Faser jedoch weist Querschnittsabmessungen in der Größenordnung von einigen Mikrometern bis zu einigen hundert Mikrometern auf, so dass ein präzises Ausrichten des Kerns der optischen Faser in Bezug auf die optische Kommunikationsvorrichtung schwierig sein kann.
Obwohl es Gehäuse für optische Kommunikationsvorrichtungen gibt, die in der Lage sind, die optische Kommunikationsvorrichtung mit optischen Fasern auszurichten, leiden diese Häusungen an Mängeln: Typischerweise sind herkömmliche Häusungen komplex und es ist schwierig, dieselben zur Ausrichtung der optischen Fasern mit der optischen Kommunikationsvorrichtung mit der Präzision, die für eine optimale Optiksignalübertragung zwischen den optischen Fasern und der optischen Kommunikationsvorrichtung benötigt wird, zu verwenden. Viele herkömmliche Häusungen einer optischen Kommunikationsvorrichtung z. B. richten die optischen Fasern nicht automatisch mit der erforderlichen Präzision mit der optischen Kommunikationsvorrichtung aus. Deshalb sind zusätzliche Schritte erforderlich, um die erforderliche Präzision zu schaffen. Die herkömmlichen Vorrichtungshäusungen könnten z. B. die optischen Fasern in enge Nähe zu der optischen Kommunikationsvorrichtung bringen. Dann müssen die optischen Fasern leicht neu positioniert werden, um die erforderliche Präzision zu schaffen. Ein derartiges Neupositionieren kann in der Durchführung schwierig und teuer sein. Zusätzlich sind viele herkömmliche Optikvorrichtungshäusungen komplex und umfassen eine große Anzahl von Komponenten. Die Komplexität herkömmlicher Häusungen optischer Kommunikationsvorrichtungen und deren Schwierig keit bei der Verwendung erhöhen die Kosten derartiger Häusungen wesentlich.
So besteht in der Industrie ein bisher nicht angegangener Bedarf nach einem einfachen billigen Häusungssystem für eine optische Kommunikationsvorrichtung, das eine automatische Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und optischen Fasern, die in einem faseroptischen Verbinder befestigt sind, schafft.
Das U.S.-Patent 5,768,456 offenbart eine optoelektronische Häusung, die ein Zwischenverbindungssubstrat mit Elektronikkomponenten umfasst und eine Halterung einer optischen Faser trägt. Die Halterung beinhaltet ein Ende einer optischen Faser und umfasst eine Endoberfläche, in der Ausrichtungsöffnungen gebildet sind. Ein flexibles Substrat mit Leiterbahnen, einem ersten Ende, einem zweiten Ende und Ausrichtungsöffnungen, die nahe an dem ersten Ende gebildet sind, stellt eine Verbindung zu der Halterung und den elektronischen Komponenten des Zwischenverbindungssubstrats her. Eine optoelektronische Einheit ist mechanisch und elektrisch mit dem flexiblen Substrat nahe an dem ersten Ende und in präziser Beziehung zu den Ausrichtungsöffnungen gekoppelt, um so mit der optischen Faser ausgerichtet zu sein, indem Ausrichtungsstifte, die sich gleichzeitig durch die Ausrichtungsöffnungen des flexiblen Substrats und die Ausrichtungsöffnungen der Halterung der optischen Faser erstrecken, eingeführt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung überwindet die Mängel herkömmlicher Häusungssysteme für optische Kommunikationsvorrichtungen, wie unten beschrieben werden wird. Allgemein stellt die Erfindung ein einfaches und effizientes integriertes Häusungssystem für eine optische Kommunikationsvorrichtung bereit, das eine automatische Ausrichtung der optischen Kommunikationsvor richtung und optischer Fasern, die in einem optischen Faserverbinder befestigt sind, bereitstellt.
Die Erfindung stellt ein integriertes Häusungssystem zum Häusen einer optischen Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit.
Das integrierte Häusungssystem ist in der Lage, eine automatische Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und einem oder beiden Elementen eines optischen Elements und einer optischen Faser bereitzustellen. Zu diesem Zweck umfasst das erste Trägerelement ein Vorrichtungsausrichtungsmerkmal. Das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal und die optische Kommunikationsvorrichtung weisen eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf.
Zur Bereitstellung der automatischen Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem optischen Element weist das Häusungssystem zusätzlich eine Abdeckanordnung auf, die eine Abdeckung und das optische Element, das mit der Abdeckung gekoppelt ist, umfasst. Die Abdeckung weist ein erstes Abdeckungsausrichtungsmerkmal auf, das geformt ist, um das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal in Eingriff zu nehmen. Das optische Element und das erste Abdeckungsausrichtungsmerkmal weisen eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entspricht.
Das Häusungssystem könnte zusätzlich einen faseroptischen Verbinder aufweisen, der einen Verbinderkörper und die optische Faser, die mit dem Verbinderkörper gekoppelt ist, umfasst. Der Verbinderkörper weist ein Verbinderausrichtungsmerkmal auf, das geformt ist, um ein zweites Abdeckungsausrichtungsmerkmal in Eingriff zu nehmen. Die optische Faser und das Verbinderausrichtungsmerkmal weisen eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entspricht.
Das integrierte Häusungssystem ist strukturiert, um eine automatische Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und einem oder beiden Elementen eines optischen Elements und einer optischen Faser bereitzustellen, indem es zusätzlich eine Abdeckanordnung aufweist, die eine Abdeckung umfasst, die ein erstes und ein zweites Abdeckungsausrichtungsmerkmal aufweist. Die Abdeckung ist mechanisch mit dem ersten Trägerelement an einer Position gekoppelt, an der das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal und die optische Kommunikationsvorrichtung eine vorbestimmte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen.
Bei Strukturierung zur Bereitstellung einer automatischen Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem optischen Element umfasst die Abdeckanordnung dieser alternativen Struktur zusätzlich das optische Element, das mit der Abdeckung gekoppelt ist. Das optische Element und das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal weisen eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entspricht.
Bei Strukturierung zur Bereitstellung der automatischen Ausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und der optischen Faser weist die alternative Struktur des Häusungssystem zusätzlich einen faseroptischen Verbinder auf, der einen Verbinderkörper und die optische Faser, die mit dem Verbinderkörper gekoppelt ist, umfasst. Der Verbinderkörper weist ein Verbinderausrichtungsmerkmal auf, das geformt ist, um das zweite Abdeckungsausrichtungsmerkmal in Eingriff zu nehmen. Die optische Faser und das Verbinderausrichtungsmerkmal weisen eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entspricht.
Die Erfindung liefert viele Vorteile, von denen einige unten als Beispiele beschrieben sind.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Häusungssystem eine optische Faser automatisch und präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung, die in dem Häusungssystem befestigt ist, ausrichtet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein integriertes Häusungssystem, das eine optische Faser präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung ausrichtet, die in dem Häusungssystem befestigt ist, ohne weiteres mit relativ geringen Kosten hergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie ein einzelnes mechanisches Element verwendet, um mechanische Unterstützung, Wärmeableitung und/oder einen niederohmigen Strompfad für die optischen Kommunikationsvorrichtung und/oder elektrische Schaltungen, die in dem Häusungssystem beinhaltet sind, bereitzustellen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das integrierte Häusungssystem unter Verwendung von relativ wenigen Komponenten hergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie eine gedruckte Schaltungsplatine verwendet, um elektrische Signale mit der optischen Kommunikationsvorrichtung zu verbinden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für einen Fachmann auf dem Gebiet nach Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Merkmale und Vorteile hierin innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, beinhaltet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen besser zu verstehen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeichnet. Stattdessen liegt die Betonung auf einer klaren Darstellung der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Ansichten entsprechende Teile.
1A ist eine auseinandergezogene isometrische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines integrierten Häusungssystems für eine optische Kommunikationsvorrichtung gemäß der Erfindung.
1B ist eine isometrische Seitenansicht des Vorrichtungsgehäuses des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung.
1C ist eine Draufsicht der in 1B dargestellten Vorrichtungshäusung.
1D ist eine Frontansicht der in 1B dargestellten Vorrichtungshäusung.
1E ist eine Rückansicht der in 1B dargestellten Vorrichtungshäusung.
1F ist eine Seitenansicht der in 1B dargestellten Vorrichtungshäusung, die auf einer Gedruckte-Schaltung-Hauptplatine installiert ist.
2A ist eine isometrische Seitenansicht der Abdeckanordnung des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung.
2B ist eine isometrische Seitenansicht der Abdeckanordnung und zeigt optische Elemente, die in dem Fenster der Abdeckung befestigt sind.
2C ist eine isometrische Seitenansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels der Abdeckanordnung, das nicht in dem Schutzbereich der Ansprüche liegt.
3A ist eine isometrische Seitenansicht der in 1B dargestellten Vorrichtungshäusung, die mit der in 2B dargestellten Abdeckanordnung ausgestattet ist.
3B ist eine Draufsicht der in 3A dargestellten Anordnung.
3C ist eine Querschnittsansicht der in 3B dargestellten Anordnung.
4A ist eine isometrische Seitenansicht des faseroptischen Verbinders des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung.
4B ist eine isometrische Seitenansicht des faseroptischen Verbinders, der in 4A dargestellt ist, mit einem faseroptischen Band, das in den Verbinderkörper installiert ist.
5 ist eine isometrische Seitenansicht des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung, wobei die in 2A gezeigte Abdeckanordnung an der Vorrichtungsbefestigung installiert ist und der in 4B gezeigte faseroptische Verbinder mit der Abdeckanordnung in Eingriff gebracht ist.
6A ist eine isometrische Seitenansicht eines Gehäuses, in dem das in 5 gezeigte integrierte Häusungssystem installiert sein kann.
6B ist eine isometrische Seitenansicht des in 6A dargestellten Gehäuses, wobei das integrierte Häusungssystem, das in 5 gezeigt ist, in das Gehäuse installiert ist.
7 ist eine isometrische Seitenansicht des mechanischen Trägers, der einen Teil der in den 1B–1F gezeigten Vorrichtungshäusung bildet.
8A ist eine Frontansicht eines Teils des mechanischen Trägers, bei dem ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel der gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist.
8B ist eine Frontansicht eines Teils des mechanischen Trägers, an dem ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist.
9 ist eine isometrische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Vorrichtungshäusung, bei dem die flexible gedruckte Schaltung flächenmäßig größer ist als die kombinierten Flächen der Oberflächen der Trägerelemente, die den mechanischen Träger bilden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein integriertes Häusungssystem für eine optische Kommunikationsvorrichtung bereit. Das integ rierte Häusungssystem schafft automatisch eine Präzisionsausrichtung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und einer optischen Faser, die in einem faseroptischen Verbinder befestigt ist. Die optische Faser ist typischerweise Teil eines faseroptischen Bandkabels oder einer bestimmten anderen geordneten Anordnung optischer Fasern, die in dem faseroptischen Verbinder befestigt ist. 1A ist eine auseinandergezogene isometrische Seitenansicht, die ein Beispiel des integrierten Häusungssystems 10 gemäß der Erfindung zeigt. Die Hauptkomponenten des integrierten Häusungssystems sind die Vorrichtungshäusung 20 und der faseroptische Verbinder 64. Die Vorrichtungshäusung ist als die Vorrichtungsbefestigung 22 und die Abdeckanordnung 52 umfassend gezeigt.
Die Vorrichtungsbefestigung 22 liefert mechanische Unterstützung für und elektrische Verbindungen zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32. Die Vorrichtungsbefestigung könnte zusätzlich als eine Wärmesenke für die optische Kommunikationsvorrichtung wirken. Die optische Kommunikationsvorrichtung umfasst ein Array elektrooptischer Elemente, wie z. B. Laser, LEDs und Photodioden, die in der Lage sind, optische Signale zu senden oder zu empfangen. In ihrer einfachsten Form umfasst die optische Kommunikationsvorrichtung ein einzelnes elektrooptisches Element. Die Vorrichtungsbefestigung könnte außerdem zusätzliche elektronische Schaltungen unterbringen, die direkt oder indirekt elektrisch mit der optischen Kommunikationsvorrichtung verbunden sind. Derartige elektronische Schaltungen könnten z. B. einen Laser treiben, der eines der elektrooptischen Elemente der optischen Kommunikationsvorrichtung bildet, oder könnten das elektrische Signal, das durch eine Photodiode erzeugt wird, die eines der elektrooptischen Elemente der optischen Kommunikationsvorrichtung bildet, verstärken. Eine exemplarische elektronische Schaltung ist bei 36 gezeigt.
Die Vorrichtungsbefestigung könnte außerdem den elektrischen Verbinder 44 umfassen, der elektrische Verbindungen zu dem integrierten Häusungssystem 10 bereitstellt. Der elektrische Verbinder könnte außerdem mechanisch das integrierte Häusungssystem 10 an einer gedruckten Schaltungsplatine, wie z. B. der in 1F gezeigten Hauptplatine 47, befestigen.
Die Vorrichtungshäusung 20 umfasst außerdem die Abdeckanordnung 52, die die optische Kommunikationsvorrichtung 32 abdeckt, um die optische Kommunikationsvorrichtung zu schützen. Die Abdeckanordnung ist aus der Abdeckung 55 und den Ausrichtungsbauteilen 61 zusammengesetzt. Das Fenster 58, das in der Abdeckung definiert ist, ermöglicht einen Durchgang von Licht zu und von der optischen Kommunikationsvorrichtung. Weiterer Schutz für die optische Kommunikationsvorrichtung wird durch das Lichtübertragungselement 59 bereitgestellt, das in oder über dem Fenster befestigt ist. Das Lichtübertragungselement könnte eine Lage aus transparentem Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff, sein oder könnte ein Array optischer Elemente, wie z. B. ein Mikrolinsenarray oder ein Array optischer Fasern, umfassen. In seiner einfachsten Form ist das Array optischer Elemente aus einem einzelnen optischen Element zusammengesetzt. Das Fenster 58, das Lichtübertragungselement 59 und die Abdeckung 55 könnten in ein einzelnes Element integriert sein, indem die Abdeckung aus einem Lichtübertragungsmaterial hergestellt wird. Ein Herstellen der Abdeckung aus einem Lichtübertragungsmaterial ermöglicht es, dass die Abdeckung die optische Kommunikationsvorrichtung schützen kann, während ein Durchgang von Licht zu und von der optischen Kommunikationsvorrichtung ermöglicht wird.
Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 sendet optische Signale an oder empfängt optische Signale von dem faseroptischen Band 71, das in dem faseroptischen Verbinder 64 befestigt ist. In seiner einfachsten Form könnte das faseroptische Band aus einer einzelnen optischen Faser bestehen.
Das faseroptische Band 71 muss präzise relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 ausgerichtet sein, um die optimale Übertragung optischer Signale zwischen dem faseroptischen Band und der optischen Kommunikationsvorrichtung sicherzustellen. Das integrierte Häusungssystem 10 richtet automatisch das faseroptische Band relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung mit der erforderlichen Präzision aus. Um diese Ausrichtung zu bewirken, umfassen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Vorrichtungsbefestigung 22 und der Teil der Abdeckanordnung 52, der der Vorrichtungshäusung zugewandt ist, komplementäre Ausrichtungsmerkmale und der faseroptische Verbinder 64 und der Teil der Abdeckanordnung 52, der dem faseroptischen Verbinder zugewandt ist, umfassen komplementäre Ausrichtungsmerkmale. Zusätzlich weisen die optische Kommunikationsvorrichtung und das Ausrichtungsmerkmal der Vorrichtungsbefestigung eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf, das faseroptische Band und das Ausrichtungsmerkmal des faseroptischen Verbinders weisen eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf und die Ausrichtungsmerkmale der Abdeckanordnung weisen eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf. Ferner weisen die Abdeckungsausrichtungsmerkmale und ein mögliches optisches Element, das in der Abdeckung 55 befestigt ist, eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander auf.
Wenn die Abdeckanordnung 52 während des Zusammenbaus der Vorrichtungshäusung 20 an der Vorrichtungsbefestigung 22 installiert wird, greifen die komplementären Ausrichtungsmerkmale der Abdeckanordnung und der Vorrichtungsbefestigung ineinander und definieren präzise die Position der Abdeckanordnung relativ zu der Vorrichtungsbefestigung. Wenn der faseroptische Verbinder 64 später in die Vorrichtungshäusung gesteckt wird, greifen die komplementären Ausrichtungsmerkmale des faseroptischen Verbinders und der Abdeckanordnung ineinander und definieren präzise die Position des faseroptischen Verbinders relativ zu der Abdeckanordnung. Da die optische Kommunikationsvorrichtung 32 und das faseroptische Band 71 präzise definierte Positionsbeziehungen in Bezug auf ihre jeweiligen Ausrichtungsmerkmale aufweisen, definieren die Ausrichtungsmerkmale zusammen präzise die Position des faseroptischen Bandes relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung.
Bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Ausrichtungsmerkmal der Vorrichtungsbefestigung, das als Vorrichtungsausrichtungsmerkmal bezeichnet wird, die Ausrichtungslöcher 43, die in dem mechanischen Träger definiert sind, der einen Teil der Vorrichtungsbefestigung bildet; das Ausrichtungsmerkmal des faseroptischen Verbinders, das als Verbinderausrichtungsmerkmal bezeichnet wird, umfasst die Ausrichtungslöcher 66, die in dem faseroptischen Verbinder definiert sind; und die Ausrichtungsmerkmale der Abdeckung, die als Abdeckungsausrichtungsmerkmale bezeichnet sind, umfassen die Ausrichtungsbauteile 61, die sich durch die Abdeckung 55 erstrecken. Jedes Ausrichtungsbauteil umfasst einen ersten Ausrichtungsbauteilabschnitt 62 und einen zweiten Ausrichtungsbauteilabschnitt 63. Der erste Ausrichtungsbauteilabschnitt 62 nimmt eines der Ausrichtungslöcher 43 in der Vorrichtungsbefestigung in Eingriff und der zweite Ausrichtungsbauteilabschnitt 63 nimmt eines der Ausrichtungslöcher 66 in dem faseroptischen Verbinder in Eingriff.
Die oben beschriebenen Ausrichtungsmerkmale können auch verwendet werden, um ein Array optischer Elemente, die in dem Fenster 58 der Abdeckung 55 befestigt sind, mit der erwünschten Präzision relativ zu entweder der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 oder dem faseroptischen Band 71 oder beidem auszurichten. Dies wird durch Positionieren des Array des optischen Elements in einer präzise definierten Positionsbeziehung in Bezug auf die Abdeckungsausrichtungsmerkmale 61 durchgeführt.
Die Vorrichtungsbefestigung 22 des integrierten Häusungssystems 10 wird nun unter Bezugnahme auf die 1B–1F und unter zusätzlicher Bezugnahme auf 1A beschrieben. Die Vorrichtungsbefestigung basiert auf dem mechanischen Träger 29. Der mechanische Träger umfasst zwei Hauptelemente, das Trägerelement 30 und das Trägerelement 31. Das Trägerelement 31 erstreckt sich von dem Trägerelement 30 in einem Winkel ungleich Null zu demselben und vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal zu demselben. Der mechanische Träger könnte durch Formen eines geeigneten Materials gebildet sein, um die Trägerelemente 30 und 31 zu definieren,. oder durch Biegen eines einzelnen Materialstücks, um die Trägerelemente 30 und 31 zu bilden. Der mechanische Träger könnte alternativ durch Verbinden der Trägerelemente 30 und 31 miteinander, um eine einstückige Einheit zu bilden, hergestellt sein. Obwohl der mechanische Träger Formen aufweisen könnte, die sich von der gezeigten unterscheiden, ist der mechanische Träger bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel L-förmig, wie gezeigt ist. Die Vorteile dieser Form sind unten beschrieben.
Der mechanische Träger 29 trägt die gedruckte Schaltungsplatine 25. Die gedruckte Schaltungsplatine ist vorzugsweise mit dem mechanischen Träger verbunden. Der mechanische Träger verleiht der gedruckten Schaltungsplatine mechanische Stabilität, so dass die Position der gedruckten Schaltungsplatine relativ zu den Positionen anderer Komponenten, die mechanisch mit dem mechanischen Träger gekoppelt sind, akkurat definiert werden kann. Dies ist unten detaillierter erläutert. Die gedruckte Schaltungsplatine umfasst Leiterbahnen (nicht gezeigt, um die Zeichnungen zu vereinfachen), die elektrische Signale zu, von und zwischen elektronischen Komponenten, die elektrisch mit denselben verbunden sind, übertragen. Obwohl starre Schaltungsplatinen oder andere Schaltungsplatinen als gedruckte Schaltungsplatinen verwendet werden können, ist die gedruckte Schaltungsplatine 25 vorzugsweise eine flexible gedruckte Schaltungsplatine. Das Verwenden einer flexiblen gedruckten Schaltungsplatine als gedruckte Schaltungsplatine 25 verbessert die Leichtigkeit einer Herstellung, wie unten detaillierter beschrieben werden wird. Die Flexibilität der flexiblen gedruckten Schaltung ermöglicht außerdem ein Wickeln der gedruckten Schaltungsplatine um die nach außen zeigenden Oberflächen 33 und 34 der Trägerelemente 30 und 31, die den mechanischen Träger bilden. Die Oberflächen 33 und 34 sind in 7 gezeigt. Die flexible gedruckte Schaltung, die sich von dem Trägerelement 30 zu dem Trägerelement 31 erstreckt, leitet elektrische Signale zwischen dem elektrischen Verbinder 44, der an dem Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine befestigt ist, der die Oberfläche 34 des Trägerelements 31 bedeckt, zu den elektronischen Komponenten, die elektrisch mit dem Abschnitt 26 der gedruckten Schaltungsplatine verbunden sind, der die Oberfläche 33 des Trägerelements 30 bedeckt. Eine ähnliche Leitung elektrischer Signale kann unter Verwendung nicht flexibler gedruckter Schaltungsplatinen bereitgestellt werden.
Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 ist mechanisch mit dem mechanischen Träger 29 gekoppelt und ist elektrisch mit einer oder mehreren Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden. Die optische Kommunikationsvorrichtung könnte eines oder mehrere optische Signale ansprechend auf jeweilige elektrische Signale, die über die gedruckte Schaltungsplatine empfangen werden, senden oder könnte eines oder mehrere elektrische Signale ansprechend auf entsprechende elektrische Signale an die gedruckte Schaltungsplatine senden oder könnte optische Signale, die jeweiligen elektrischen Signalen entsprechen, sowohl senden als auch empfangen. Beim Senden empfängt die optische Kommunikationsvorrichtung elektrische Signale von der gedruckten Schaltungsplatine 25, wandelt die elektrischen Signale in jeweilige optische Signale um und sendet die optischen Signale an die optischen Fasern, die das faseroptische Band 71 bilden. Beim Empfangen empfängt die optische Kommunikationsvorrichtung optische Signale von den optischen Fasern, die das faseroptische Band 71 bilden, wandelt die optischen Signale in elektrische Signale um und sendet die elektrischen Signale an die gedruckte Schaltungsplatine 25.
Zur Vereinfachung ist das integrierte Häusungssystem 10 unten im Detail unter Verwendung eines Beispiels beschrieben, bei dem die optische Kommunikationsvorrichtung 32 optische Signale von dem faseroptischen Band 71 empfängt. Das integrierte Häusungssystem 10 jedoch ist nicht auf ein Häusen einer optischen Kommunikationsvorrichtung eingeschränkt, die optische Signale empfängt. Das integrierte Häusungssystem kann verwendet werden, um eine optische Kommunikationsvorrichtung zu häusen, die optische Signale an das faseroptische Band sendet, oder die optische Signale an einige der optischen Fasern sendet, die das faseroptische Band bilden, und optische Signale von anderen der optischen Fasern empfängt.
Verschiedene elektronische Komponenten, wie z. B. Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Transistoren, integrierte Schaltungen und Teilanordnungen, die Widerstände, Kondensatoren, Induktoren, Transistoren und integrierte Schaltungen umfassen, können an der gedruckten Schaltungsplatine 25 befestigt sein, um die elektrischen Signale, die an die optische Kommunikationsvorrichtung 32 gesendet und von derselben empfangen werden, zu verarbeiten. Die tatsächliche Verarbeitung, die auf die elektrischen Signale angewendet wird, kann von der Anwendung abhängen, in der das integrierte Häusungssystem 10 verwendet wird. Es ist z. B. allgemein wünschenswert, die elektrischen Signale, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung 32 erzeugt werden, ansprechend auf die optischen Signale, die von dem faseroptischen Band 71 empfangen werden, zu verstärken. Das in den 1A–1F gezeigte Ausführungsbeispiel ist als die elektronische Schaltung 36 umfassend gezeigt, die eine integrierte Schaltung sein kann, die die elektrischen Signale, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung erzeugt werden, verstärkt. Die elektronische Schaltung könnte außerdem eine Verarbeitung an den elektrischen Signalen zusätzlich zu einer Verstärkung durchführen. Die elektronische Schaltung ist elektrisch mit der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden, durch die sie direkt oder indirekt die elektrischen Signale von der optischen Kommunikationsvorrichtung als Eingangssignale empfängt. Die elektronische Schaltung könnte außerdem Ausgangssignale direkt oder über andere Schaltungen an den elektrischen Verbinder 44 weiterleiten, so dass diese Signale durch das integrierte Häusungssystem 10 ausgegeben werden können.
Zusätzlich zu der elektrischen Verbindung zu der gedruckten Schaltungsplatine 25 ist die elektronische Schaltung 36 vorzugsweise außerdem mechanisch und elektrisch mit dem mechanischen Träger 29 gekoppelt. Der mechanische Träger 29 ist vorzugsweise aus einem Material, wie z. B. Kupfer, hergestellt, das eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzt. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem mechanischen Träger, sowohl als eine Wärmesenke für die elektronische Schaltung als auch als Niederimpedanz-Strompfad zwischen der elektronischen Schaltung und einer Spannungsquelle zu arbeiten. Der mechanische Träger könnte alternativ aus anderen Materialien mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit hergestellt sein.
1D zeigt ein Beispiel einer Weise eines Bereitstellens eines Kontakts zwischen der elektronischen Schaltung 36 und dem mechanischen Träger 29. Hier definiert die gedruckte Schaltungsplatine das Zugangsloch 38, durch das sich zumindest ein Teil der elektronischen Schaltung in einen Kontakt zu dem mechanischen Träger erstreckt.
Ein Herstellen des mechanischen Trägers 29 aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und ein mechanisches Koppeln der elektronischen Schaltung 36 mit dem mechanischen Träger ermöglichen es, dass der mechanische Träger als eine Wärmesenke für die elektronische Schaltung arbeiten kann. Das Verhalten der elektronischen Schaltung wird dadurch, dass der mechanische Träger Wärme, die in der elektronischen Schaltung erzeugt wird, ableitet, verbessert.
Ein Herstellen des mechanischen Trägers 29 aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, ein elektrisches Verbinden der elektronischen Schaltung 36 mit dem mechanischen Träger und ein elektrisches Verbinden des mechanischen Trägers mit einer Quelle einer Spannung, die von der elektronischen Schaltung benötigt wird, ermöglichen es, dass der mechanische Träger einen Niederimpedanzpfad für Strom bereitstellen kann, der zwischen der elektronischen Schaltung und der Spannungsquelle fließt. Die Spannungsquelle könnte eine Masseverbindung, eine Spannungsquelle, wie z. B. eine Leistungsversorgung, eine Signalquelle oder eine beliebige andere Quelle einer Spannung, die einen Niederimpedanzpfad zwischen sich und der elektronischen Schaltung benötigt, sein. Eine oder mehrere der Bahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 könnten über den mechanischen Träger mit der gleichen Spannungsquelle wie derjenigen verbunden sein, die mit der elektronischen Schaltung verbunden ist.
Weitere elektronische Komponenten, die elektrisch mit der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden sind, können auch mechanisch mit dem mechanischen Träger 29 gekoppelt sein, um den mechanischen Träger als eine Wärmesenke zu verwenden, oder als einen Niederimpedanz-Strompfad zu einer Spannungsquelle, oder beides, wie oben beschrieben wurde. Geeignete elektrische Isolatoren mit hoher thermischer Leitfähigkeit könnten verwendet werden, um eine Komponente elektrisch von dem mechanischen Träger zu isolieren, während dennoch der Vorteil der Wärmeableitfähigkeit des mechanischen Trägers genutzt wird. Ein Verwenden des mechanischen Trägers als eine Wärmesenke, als ein Niederimpedanz-Strompfad zu einer Spannungsquelle, oder als beides reduziert die Komplexität des integrierten Häusungssystems 10, da zusätzliche separate Teilsysteme oder Komponenten zum Bereitstellen einer Wärmeableitung oder von Niederimpedanz-Strompfaden nicht erforderlich sind. Deshalb vereinfacht ein Verwenden des mechanischen Trägers als eine Wärmesenke und als ein Niederimpedanz-Strompfad das integrierte Häusungssystem 10 und macht dies in der Herstellung einfacher.
Zusätzlich stellt ein Verwenden des mechanischen Trägers 29 zur Bereitstellung eines Niederimpedanz-Strompfads zu der elektronischen Schaltung 36 einen Strompfad mit niedrigerer Impedanz bereit, als durch die Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 bereitgestellt werden kann. Die leitfähige Fläche des mechanischen Trägers ist um Größenordnungen größer als diejenige einer typischen Leiterbahn auf der gedruckten Schaltungsplatine. Deshalb ist die Impedanz des Strompfads, der durch den mechanischen Träger bereitgestellt wird, um Größenordnungen kleiner als diejenige der typischen Leiterbahn.
Wie oben angemerkt wurde, ist die optische Kommunikationsvorrichtung 32 mechanisch mit dem mechanischen Träger 29 gekoppelt. Ein mechanische Koppeln der optischen Kommunikationsvorrichtung mit dem mechanischen Träger ermöglicht, wie auch die Bereitstellung einer Wärmeableitung und eines Niederimpedanz-Strompfads für die optische Kommunikationsvorrichtung, dass die optische Kommunikationsvorrichtung akkurat relativ zu den Ausrichtungslöchern 43, die in dem mechanischen Träger angeordnet sind, positioniert sein kann, wie unten detaillierter beschrieben werden wird.
1E zeigt ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Trägers 29, bei dem die Einkerbungen 41 gebildet sind, um jeweilige Abschnitte der Oberfläche 28 der gedruckten Schaltungsplatine 25, die der Oberfläche 33 (7) des mechanischen Trägers zugewandt sind, freizulegen. Zusätzliche elektronische Komponenten (nicht gezeigt) können an den Abschnitten der Oberfläche 28 befestigt sein, die durch die Einkerbungen 41 freigelegt sind. Ein Befestigen elektroni scher Komponenten an beiden Seiten der gedruckten Schaltungsplatine 25 maximiert eine Nutzung der Fläche der gedruckten Schaltungsplatine. Ein Weg zum weiteren Erhöhen der effektiven Fläche der gedruckten Schaltungsplatine innerhalb der Begrenzungen der Abmessungen des mechanischen Trägers ist unten unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Wie oben angemerkt wurde, erstrecken sich die beiden Ausrichtungslöcher 43 vorzugsweise in oder durch den mechanischen Träger 29, wie in den 1B–1E gezeigt ist. Die Ausrichtungslöcher dienen als das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal bei diesem Ausführungsbeispiel. 1C zeigt die Zugangslöcher 42, die sich durch die gedruckte Schaltungsplatine 25 erstrecken, um Zugang zu den Ausrichtungslöchern 43 durch die gedruckte Schaltungsplatine zu schaffen. Die Zugangslöcher weisen vorzugsweise Abmessungen in der Ebene parallel zu der Hauptoberfläche des Abschnitts 26 der gedruckten Schaltungsplatine auf, die so groß sind oder größer als die Abmessungen der Ausrichtungslöcher 43 in der gleichen Ebene. Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 ist mit dem mechanischen Träger gekoppelt und weist eine präzise definierte Positionsbeziehung relativ zu den Ausrichtungslöchern 43 auf, um ein Verbinderausrichtungsmerkmal zu ermöglichen, das die Ausrichtungslöcher 43 indirekt in Eingriff nimmt, um eine Präzisionsausrichtung des faseroptischen Bandes 71 relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 bereitzustellen, wie unten detaillierter beschrieben werden wird.
Der Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine, der an dem Trägerelement 31 befestigt ist, das einen Teil des mechanischen Trägers 29 bildet, umfasst vorzugsweise den elektrischen Verbinder 44, wie in 1B gezeigt ist. Der elektrische Verbinder ist vorzugsweise elektrisch mit einer Anzahl von Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden, so dass elektrische Signale zwischen der gedruckten Schaltungsplatine 25 und dem elektrischen Verbinder laufen können. Elektrische Verbindungen außerhalb der Vorrichtungshäusung, wie z. B. die Anschlussflächen 46 auf der exemplarischen Hauptplatine 47, die in 1F gezeigt ist, können den elektrischen Verbinder 44 in Eingriff nehmen, um elektrische Signale und Leistungsverbindungen zu dem elektrischen Verbinder zu übertragen. Dies ermöglicht es, dass elektrische Signale, die ansprechend auf die optischen Signale erzeugt werden, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung 32 empfangen werden, über die gedruckte Schaltungsplatine 25 und den elektrischen Verbinder 44 zu anderen Systemen laufen können. Alternativ können elektrische Signale, die von anderen Systemen empfangen werden, über den elektrischen Verbinder 44 und die gedruckte Schaltungsplatine 25 zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 laufen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Verbinder 44 ein Array von Lötmittelkugeln, wie in 1B gezeigt ist. Exemplarische Lötmittelkugeln sind bei 45 gezeigt.
1F ist eine Seitenansicht der Vorrichtungshäusung 20, die mittels des elektrischen Verbinders 44 auf der Hauptplatine 47 befestigt ist. Jede der Lötmittelkugeln 45, die den elektrischen Verbinder bilden, befindet sich an einer Anschlussfläche in dem Abschnitte 27 der gedruckten Schaltung 25. Eine exemplarische Anschlussfläche ist bei 48 gezeigt. Ein entsprechendes Array von Anschlussflächen befindet sich auf der Hauptplatine, auf der die Vorrichtungshäusung befestigt ist. Eine exemplarische Anschlussfläche ist bei 46 gezeigt. Wenn die Vorrichtungshäusung auf der Hauptplatine befestigt ist, richtet der elektrische Verbinder eine starke mechanische Verbindung und elektrische Niederimpedanz-Verbindungen zwischen der Vorrichtungshäusung und der Hauptplatine ein. Die Vorrichtungshäusung ist durch Platzieren der Lötmittelkugeln in Kontakt mit den jeweiligen Anschlussflächen auf der Hauptplatine und durch Anlegen von Wärme zum Schmelzen der Lötmittelkugeln an der Hauptplatine befestigt. Die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lötmittels zieht die Vorrichtungshäusung in Ausrichtung zu der Hauptplatine, so dass der Ort der Vor richtungshäusung auf der Hauptplatine akkurat definiert ist, dann kühlt das Lötmittel ab und verfestigt sich. 1F zeigt die Vorrichtungshäusung, nachdem die Lötmittelkugeln geschmolzen wurden. Die Wärme könnte alternativ eine Lötmittelpaste schmelzen, die auf die Anschlussflächen auf der Hauptplatine aufgetragen ist. Wenn das geschmolzene Lötmittel abkühlt und sich verfestigt, fixiert es die Lötmittelkugeln an den Anschlussflächen.
Obwohl der elektrische Verbinder 44 auf Lötmittelkugelbasis, der in 1B und 1F gezeigt ist, bevorzugt wird, sind viele andere geeignete Typen elektrischer Verbindungen, die zum elektrischen Verbinden mit der gedruckten Schaltungsplatine 25 geeignet sind, bekannt und könnten verwendet werden, falls dies erwünscht wird.
Die Abdeckanordnung 52, die die Vorrichtungsbefestigung 22 in Eingriff nimmt, um die optische Kommunikationsvorrichtung 32 zu schützen, wird nun unter Bezugnahme auf die 1A, 2A und 2B beschrieben. Wahlweise könnte die Abdeckanordnung so dimensioniert sein, dass sie zusätzlich eine oder mehrere der elektrischen Komponenten, die an dem Abschnitt 26 der gedruckten Schaltungsplatine 25 befestigt sind, schützt. Die Abdeckanordnung ist als zusätzlich die elektronische Schaltung 36 in 3A schützend gezeigt. Die Abdeckanordnung 52 umfasst die Abdeckung 55 und die Ausrichtungsbauteile 61. Die Ausrichtungsbauteile erstrecken sich vorzugsweise durch die Dicke der Abdeckung, so dass die Ausrichtungsbauteilabschnitte 62 sich von der Abdeckung in Richtung der Vorrichtungsbefestigung als erstes Abdeckungsausrichtungsmerkmal erstrecken und sich die Ausrichtungsbauteilabschnitte 63 von der Abdeckung in Richtung des faseroptischen Verbinders 64 als zweites Abdeckungsausrichtungsmerkmal erstrecken.
Das Fenster 58 ist in der Abdeckung 55 definiert, um zu verhindern, dass die Abdeckung den Durchgang von Licht zu oder von der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 blo ckiert. Das Lichtübertragungselement 59 ist in dem Fenster befestigt, wie in 2B gezeigt ist, um es zu ermöglichen, dass die Abdeckung die optische Kommunikationsvorrichtung trotz des Fensters in der Abdeckung schützt. Das Lichtübertragungselement könnte alternativ das Fenster bedecken. Das Lichtübertragungselement könnte eine Schicht aus einem Material, wie z. B. Glas, umfassen, das Licht bei den Wellenlängen der optischen Signale durchlässt, die zu oder von der optischen Kommunikationsvorrichtung gelangen sollen. Bei Ausführungsbeispielen, in denen die optische Kommunikationsvorrichtung weniger Schutz als den erfordert, der durch das Ausführungsbeispiel der gezeigten Abdeckanordnung bereitgestellt wird, könnte das Lichtübertragungselement aus dem Fenster weggelassen werden.
Das Lichtübertragungselement 59 könnte alternativ ein Array optischer Elemente, wie z. B. ein Linsenarray oder ein Array optischer Beugungselemente, umfassen. Die optischen Elemente könnten das Licht, das zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 und dem faseroptischen Band 71 durchläuft, verarbeiten. Wenn das Lichtübertragungselement ein Array optischer Elemente umfasst, ist die akkurate Ausrichtung in der y-z-Ebene der Abdeckung 55 relativ zu entweder der Vorrichtungsbefestigung 22 oder dem faseroptischen Verbinder 64 oder zu beiden wesentlich, um sicherzustellen, dass das Array optischer Elemente korrekt relativ zu entweder der optischen Kommunikationsvorrichtung oder dem faseroptischen Band oder zu beiden positioniert ist. Diese akkurate Ausrichtung wird durch Befestigen des Arrays optischer Elemente in der Abdeckung in einer präzise definierten Positionsbeziehung relativ zu den Ausrichtungsbauteilen 61 erhalten.
Wie oben angemerkt wurde, umfasst die Abdeckanordnung 52 die Ausrichtungsbauteile 61, die sich in der x-Richtung durch die Abdeckung 55 erstrecken. Die Querschnittsform und Größe des Abschnitts 62 jedes Ausrichtungsbauteils 61 ist im Wesentlichen gleich der Querschnittsform und Größe der entsprechenden Ausrichtungsausnehmung, die durch den mechanischen Träger 29 definiert ist. In dem gezeigten Beispiel stellt das Ausrichtungsloch 43, das sich in oder durch den mechanischen Träger erstreckt, die Ausrichtungsausnehmung bereit. Folglich definiert ein präzises Einführen der Ausrichtungsbauteilabschnitte 62 in die Ausrichtungslöcher 43 die Position der Abdeckung 55 relativ zu dem mechanischen Träger in sowohl der y- als auch z-Richtung, wie in 3A gezeigt ist. Wenn z. B. die Ausrichtungslöcher 43 eine kreisförmige Form in der Ebene parallel zu der Oberfläche 33 (7) des mechanischen Trägers besitzen, ist jeder Ausrichtungsbauteilabschnitt 62 vorzugsweise ein Zylinder mit einem Durchmesser von einigen Mikrometern weniger als dem Durchmesser des entsprechenden Ausrichtungslochs 43. Diese Dimensionsbeziehung ermöglicht es, dass die Ausrichtungsbauteile ohne weiteres in die Ausrichtungslöcher 43 passen, während die Abdeckung 55 relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 innerhalb der erforderlichen Toleranz in sowohl der y- als auch z-Richtung positioniert ist. Die 3A–3C sind verschiedene Ansichten, die die Abdeckanordnung 52 zeigen, die mit der Vorrichtungsbefestigung 22 in Eingriff gebracht ist und die optische Kommunikationsvorrichtung 32 und die elektrische Schaltung 36, die elektrisch mit dem Abschnitt 26 der gedruckten Schaltungsplatine verbunden ist, schützt.
4A zeigt den faseroptischen Verbinder 64, der mit der Abdeckanordnung 52 in Eingriff gebracht ist. Der faseroptische Verbinder umfasst den Verbinderkörper 67, in dem Ausrichtungsausnehmungen als das Verbinderausrichtungsmerkmal definiert sind. In dem gezeigten Beispiel stellen die Ausrichtungslöcher 66 die Ausrichtungsausnehmungen bereit. Die Ausrichtungslöcher sind geformt und dimensioniert, um die zweiten Abdeckungsausrichtungsmerkmale in Eingriff zu nehmen, d. h. die Abschnitte 63 der Ausrichtungsbauteile 61, die sich von der Oberfläche der Abdeckung 55 erstrecken, die dem faseroptischen Verbinder zugewandt ist. Die Form jedes Ausrichtungslochs 66 in der Ebene parallel zu der Hauptoberfläche 65 des Verbinderkörpers ist gleich der Form der Abschnitte 63 der Ausrichtungsbauteile 61 in der gleichen Ebene. Die Abmessungen jedes Ausrichtungslochs in der Ebene der Oberfläche 65 sind einige Mikrometer größer als die Abmessungen des Abschnitts 63 des entsprechenden Ausrichtungsbauteils 61 in der gleichen Ebene. Diese Abmessungsbeziehung ermöglicht es, dass der Abschnitt 63 jedes Ausrichtungsbauteils ohne weiteres in das entsprechende Ausrichtungsloch 66 passt, während der faseroptische Verbinder relativ zu der Abdeckung innerhalb der erforderlichen Toleranz in sowohl der y- als auch z-Richtung positioniert ist, wenn die Ausrichtungsbauteilabschnitte 63 in die Ausrichtungslöcher 66 eingeführt werden.
Der Verbinderkörper 67 definiert außerdem das Fenster 68, durch das sich das faseroptische Band 71 erstreckt, wie in 4B gezeigt ist. Der Verbinderkörper umfasst ein Element (nicht gezeigt), das das faseroptische Band in einer präzise definierten Positionsbeziehung in Bezug auf die Ausrichtungslöcher 66 befestigt. Befestigungselemente, die geeignet für faseroptische Verbinder sind, die dem faseroptischen Verbinder 64 ähneln, sind in der Technik bekannt.
5 zeigt das vollständige integrierte Häusungssystem 10 gemäß der Erfindung, bei dem der optische Verbinder 64 mit der Vorrichtungshäusung in Eingriff gebracht ist, die die Vorrichtungsbefestigung 22 und die Abdeckanordnung 52 umfasst. Die Abschnitte 62 und 63 der Ausrichtungsbauteile erstrecken sich in entgegengesetzten Richtungen von der Abdeckung 55 und nehmen die jeweiligen Ausrichtungslöcher 43 und 66 in dem mechanischen Träger 29 bzw. in dem Verbinderkörper 67 in Eingriff, um die Kerne der optischen Fasern, die das faseroptische Band 71 bilden, präzise und automatisch mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 (1A) auszurichten, die an dem mechanischen Träger befestigt ist. Als ein Ergebnis dieser Ausrichtung laufen optische Signale zwischen dem faseroptischen Band 71 und der optischen Kommunikationsvorrichtung (1A) durch die Fenster 68 und 58 in dem Verbinderkörper (4A) bzw. der Abdeckung 52 (2A) durch. Da das faseroptische Band präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung ausgerichtet ist, beeinträchtigt eine mögliche restliche Fehlausrichtung das Signal-Rausch-Verhältnis der elektrischen Signale, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung ansprechend auf optische Signale erzeugt werden, die durch das faseroptische Band übertragen werden, minimal, oder der optischen Signale in dem faseroptischen Band, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung zu dem faseroptischen Band übertragen werden.
Die Ausrichtungsbauteile 61, die die Ausrichtungslöcher 43 (1A) und 66 (4A) in Eingriff nehmen, richten das faseroptische Band 71 präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 aus. Die Ausrichtungsbauteile 61, die die Ausrichtungslöcher 43 und 66 in Eingriff nehmen, richten die Ausrichtungslöcher 43 und 66 in Bezug aufeinander aus. Da die optische Kommunikationsvorrichtung 32 und die Ausrichtungslöcher 43 eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen und da das faseroptische Band und die Ausrichtungslöcher 66 eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen, die der Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und den Ausrichtungslöchern 43 entsprechen, richtet ein präzises Ausrichten der Ausrichtungslöcher 43 und 66 relativ zueinander automatisch das faseroptische Band relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung aus.
Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 und die elektronische Schaltung 36 sind vorzugsweise elektrisch mit dem Abschnitt 26 der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden, wie in 1B gezeigt ist. Obwohl entweder die optische Kommunikationsvorrichtung 32 oder die elektronische Schaltung 36 oder beide herkömmlicherweise an der gedruckten Schaltungsplatine 25 befestigt sein können, sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die optische Kommunikati onsvorrichtung 32 und die elektronische Schaltung 36 mechanisch mit dem mechanischen Träger 29 gekoppelt und sind elektrisch mit der gedruckten Schaltungsplatine 25 verbunden, wie oben angemerkt wurde.
Die L-förmige Struktur des mechanischen Trägers 29 ordnet den Abschnitt 26 der gedruckten Schaltungsplatine im Wesentlichen senkrecht zu dem Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine an, auf dem sich der elektrische Verbinder 44 befindet. Diese Konfiguration des mechanischen Trägers ermöglicht es, dass der elektrische Verbinder 44 die Vorrichtungshäusung 20 mit der Hauptplatine 47 (1F) verbinden kann, während es ermöglicht wird, dass das faseroptische Band 71 im Wesentlichen parallel zu der Hauptplatine laufen kann, und eine in Ineingriffnahme des faseroptischen Verbinders 64 mit der Abdeckanordnung 52 der Vorrichtungshäusung 20 ermöglicht wird, ohne das faseroptische Band nahe an dem faseroptischen Verbinder biegen zu müssen. Ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Trägers 29, bei dem der Winkel zwischen den Trägerelementen 30 und 31 sich von 90° unterscheidet, kann in Anwendungen, in denen das faseroptische Band nicht parallel zu der Ebene der Hauptplatine läuft, verwendet werden.
6A zeigt das Gehäuse 81, das auch einen Teil des integrierten Häusungssystems 10 bilden kann. Das Gehäuse 81 definiert eine Öffnung 83, in die die Vorrichtungshäusung 20 eingeführt wird, bis die Zinken 86 den Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine 25 in Eingriff nehmen, wie in 6B gezeigt ist. Die Zinken 86 behalten das integrierte Häusungssystem an seinem Ort in dem Gehäuse 81. Das Gehäuse definiert außerdem die Öffnung 93, die Zugang zur Ineingriffnahme des faseroptischen Verbinders 64 mit der Abdeckanordnung 52 der Vorrichtungshäusung schafft. Der faseroptische Verbinder 64 ist in die Öffnung 93 in dem Gehäuse eingeführt und durch die Wände des Gehäuses geführt, bis die Abschnitte 63 der Ausrichtungsbauteile 61 in die Ausrichtungslöcher 66 in dem Verbinderkörper 67 eintre ten. Der faseroptische Verbinder wird dann weiterbewegt, bis der Verbinderkörper auf der Abdeckung 55 sitzt.
Außerhalb des Schutzbereichs können verschiedene Aspekte der Erfindung unabhängig von den automatischen Ausrichtungsmerkmalen, die oben beschrieben wurden, verwendet werden. Zum Beispiel könnte eine Vorrichtungshäusung auf dem mechanischen Träger 29 basieren, um eine Wärmeableitung und einen Niederimpedanz-Strompfad für die optische Kommunikationsvorrichtung 32 und andere elektronische Schaltungen, die der optischen Kommunikationsvorrichtung zugeordnet sind, denen jedoch die oben beschriebenen automatischen Ausrichtungsmerkmale fehlen, bereitzustellen. In diesem Fall müssen andere Strukturen zum Ausrichten des faseroptischen Bandes mit der optischen Kommunikationsvorrichtung bereitgestellt werden oder das faseroptische Band muss anderweitig mit der optischen Kommunikationsvorrichtung ausgerichtet werden. Die automatischen Ausrichtungsmerkmale des bevorzugten Ausführungsbeispiels jedoch schaffen üblicherweise eine leichtere und billigere Ausrichtung als alternative Ausrichtungsstrukturen oder -verfahren.
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel außerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche können die ersten und die zweiten Abdeckungsausrichtungsmerkmale aus dem integrierten Häusungssystem weggelassen werden. Eine derartige Anordnung kann trotzdem automatisch das faseroptische Band 71 mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 ausrichten. Bei einer derartigen Anordnung fehlen dem mechanischen Träger die Ausrichtungslöcher 43 und das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal ist in der modifizierten Abdeckanordnung 152 beinhaltet, wie in 2C gezeigt ist. In der Abdeckanordnung 152 fungieren die Ausrichtungsbauteile 161 als das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal und erstrecken sich nur von der Oberfläche der Abdeckung 55, die dem faseroptischen Verbinder 64 zugewandt ist. Die Ausrichtungsbauteile sind geformt, um die Ausrichtungslöcher 66 in dem Verbinderkörper 67 in Eingriff zu nehmen.
Während eines Zusammenbaus der Vorrichtungshäusung 20 wird ein aktives Ausrichtungssystem verwendet, um die Abdeckanordnung 152 mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 vor einem Befestigen der Abdeckanordnung an der Vorrichtungsbefestigung 22 auszurichten. Zum Beispiel könnten eine Strukturerkennung oder andere bekannte Techniken auf die optische Kommunikationsvorrichtung und die Ausrichtungsbauteile 161 angewendet werden, um die Abdeckanordnung an der Vorrichtungsbefestigung an einem Ort zu positionieren, an dem die Ausrichtungsbauteile und die optische Kommunikationsvorrichtung 32 eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen. Löcher oder Schlitze könnten in der gedruckten Schaltungsplatine 25 vorgesehen sein oder die gedruckte Schaltungsplatine könnte geeignet geformt sein, um es zu ermöglichen, dass die Abdeckanordnung direkt mit dem mechanischen Träger 29 verbunden werden kann.
Alternativ können, wenn die optische Kommunikationsvorrichtung 32 Übertragungselemente umfasst, elektrische Signale über den elektrischen Verbinder 44 an die Übertragungselemente angelegt werden, um zu bewirken, dass die Übertragungselemente optische Signale erzeugen. Ein Ausrichtungsverbinder ist mit den Ausrichtungsbauteilen 161 in Eingriff gebracht, die sich von der Abdeckung 55 der Abdeckanordnung 152 erstrecken. Die optischen Signale an dem Ende des faseroptischen Bandes 71 entfernt von dem Ausrichtungsverbinder werden überwacht und die Position der Abdeckanordnung relativ zu der Vorrichtungshäusung 20 wird manipuliert, bis die optischen Signale ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis oder eine bestimmte andere Anzeige dessen, dass eine optische Ausrichtung der Abdeckanordnung erhalten wurde, aufweisen. Eine ähnliche aktive Ausrichtungstechnik könnte angewendet werden, wenn die optische Kommunikationsvorrichtung nur Empfangselemente umfasst. In diesem Fall werden optische Signale an das Ende des faseroptischen Bandes entfernt von dem Ausrichtungsverbinder angelegt und das Signal-Rausch-Verhältnis der elektrischen Signale, die durch die optische Kommunikationsvorrichtung erzeugt werden, wird überwacht, während die Position der modifizierten Abdeckanordnung optimiert wird.
Nachdem die Abdeckanordnung 152 optimal positioniert wurde, wird diese an der Vorrichtungsbefestigung 22 angebracht, vorzugsweise an dem mechanischen Träger 29, und der Ausrichtungsverbinder wird außer Eingriff von der Abdeckanordnung gebracht. Dann wird das faseroptische Band eines beliebigen faseroptischen Verbinders, der die gleiche Positionsbeziehung des faseroptischen Bandes in Bezug auf die Ausrichtungslöcher 66 aufweist wie diejenige des faseroptischen Bandes in Bezug auf die Ausrichtungslöcher 66 des Ausrichtungsverbinders, akkurat relativ zu der optischen Kommunikationsvorrichtung ausgerichtet, wenn dieser faseroptische Verbinder in Eingriff mit der Abdeckanordnung 152 gebracht ist.
Die Ausführungsbeispiele der Ausrichtungsmerkmale, die exemplarisch durch die Ausrichtungsbauteile 61 und die Ausrichtungslöcher 43 und 66 dargestellt sind, die in den Figuren gezeigt sind, sind nicht wesentlich für die Erfindung und andere Ausrichtungsmerkmale könnten eingesetzt werden. Die Ausrichtungsausnehmungen z. B., die exemplarisch durch die Ausrichtungslöcher 43 dargestellt sind, müssen nicht vollständig durch den mechanischen Träger 29 laufen, sondern könnten jeweils stattdessen nur eine Öffnung aufweisen, die das entsprechende Ausrichtungsbauteil 61 aufnimmt. Eine unterschiedliche Anzahl von Ausrichtungsbauteilen 61 als diejenige, die gezeigt ist, kann verwendet werden und die Ausrichtungsbauteile und Ausrichtungsausnehmungen können unterschiedliche Formen und Strukturen als die gezeigten aufweisen. Zum Beispiel können die Abschnitte 62 und 63 der Ausrichtungsbauteile als Kugeln, als Kegel oder als eine beliebige andere geeignete Form geformt sein, die einen kreisförmigen oder nicht kreisförmigen Quer schnitt aufweist, und die Ausrichtungsausnehmungen können entsprechend geformt sein.
Die Ausrichtungsbauteilabschnitte 63 können auch geformt sein, um andere Ausrichtungsmerkmale an dem Verbinderkörper 67 in Eingriff zu nehmen als die Ausrichtungsausnehmungen, die exemplarisch durch die Ausrichtungslöcher 66 dargestellt sind. Jeder Ausrichtungsbauteilabschnitt kann z. B. eine L-förmige Querschnittsform in einer Ebene parallel zu der Hauptoberfläche der Abdeckung 55 aufweisen und kann positioniert sein, um zumindest die diagonal gegenüberliegenden Ecken des Verbinderkörpers in Eingriff zu nehmen. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel dienen die diagonal gegenüberliegenden Ecken des Verbinderkörpers als das Verbinderausrichtungsmerkmal. Die L-förmigen Ausrichtungsbauteilabschnitte, die die diagonal gegenüberliegenden Ecken des Verbinderkörpers in Eingriff nehmen, definieren die Position des faseroptischen Verbinders 64 in der y- und der z-Richtung. Eine ähnliche Anordnung kann verwendet werden, um die Abdeckung relativ zu dem Trägerbauteil 29 auszurichten.
Bei weiteren Variationen könnten sich Ausrichtungsbauteile, die in ihrer Konfiguration den Ausrichtungsbauteilen 61 ähneln, von dem faseroptischen Verbinder 64 als dem Verbinderausrichtungsmerkmal erstrecken oder könnten sich von dem mechanischen Träger 29 als dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal erstrecken. Als eine weitere Variation könnten Ausrichtungslöcher durch die Abdeckung definiert sein und Ausrichtungsbauteile könnten sich von der Abdeckung erstrecken. Ausrichtungsbauteile, die sich von einem des faseroptischen Verbinders und des mechanischen Trägers erstrecken, könnten in den Ausrichtungslöchern, die durch die Abdeckung definiert sind, in Eingriff genommen werden und die Ausrichtungsbauteile, die sich von der Abdeckung erstrecken, könnten in Ausrichtungslöchern in Eingriff genommen werden, die durch den anderen des faseroptischen Verbinders und des mechanischen Trägers definiert sind. Viele andere Variatio nen der Ausrichtungsmerkmale sind innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung möglich.
Ausrichtungsbauteile, die in ihrer Konfiguration den Ausrichtungsbauteilen 61 ähneln, können ebenso an der Oberfläche 33 (7) des mechanischen Trägers 29 oder an der Oberfläche der Abdeckung 55 als Vorrichtungsausrichtungsmerkmal bzw. das erste Abdeckungsausrichtungsmerkmal angebracht sein. Die Ausrichtungsbauteile könnten unter Verwendung eines Haftmittels, wie z. B. Epoxyd, durch Löten oder Schweißen oder durch ein bestimmtes geeignetes Bereichselement, wie z. B. eine Schraube oder eine Niete, angebracht sein. Wenn die Ausrichtungsbauteile so befestigt sind, sind die Ausrichtungslöcher 43 unnötig. In diesem Fall ist während eines Zusammenbaus der Vorrichtungshäusung 20 die optische Kommunikationsvorrichtung 32 präzise relativ zu den Ausrichtungsbauteilen 61 selbst oder relativ zu dem Punkt auf der Oberfläche 33 ausgerichtet, an dem die Ausrichtungsbauteile später angebracht werden, um die Positionsbeziehung zwischen dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal und der optischen Kommunikationsvorrichtung zu definieren.
Der Aufbau, die bevorzugte Verwendung und die Funktionsweise des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung werden nun beschrieben.
Zuerst Bezug nehmend auf die 1A–1F wird der mechanische Träger 29 durch Biegen eines Stücks eines Lagenmaterials mit den geeigneten Abmessungen um etwa einen rechten Winkel bei in etwa halber Strecke entlang seiner Länge gebildet, um das Trägerelement 30 zu definieren, das sich in in etwa rechten Winkeln von dem Trägerelement 31 erstreckt. Techniken zum Durchführen dieser Operation sind gut bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben. Das Material des mechanischen Trägers ist vorzugsweise Kupfer mit einer Dicke von etwa 1 mm, obwohl andere Materialien und Dicken verwendet werden könnten. Der mechanische Träger könnte z. B. in Aluminium spritzgegossen sein, was den Bedarf nach dem gerade beschriebenen Biegevorgang beseitigt. Als weiteres Beispiel könnten die Trägerelemente 30 und 31 separat hergestellt und dann miteinander verbunden werden, um den mechanischen Träger zu bilden. Bei Ausführungsbeispielen, in denen der mechanische Träger nicht elektrisch und thermisch leitfähig sein muss, könnte der mechanische Träger auch aus einem geeigneten Kunststoff, wie z. B. Polycarbonat, gebildet sein.
Bohren, Feinstanzen oder ein weiterer geeigneter Bearbeitungsvorgang wird verwendet, um die Ausrichtungslöcher 43 in dem mechanischen Träger 29 zu bilden und die Einkerbungen 41 in dem Trägerelement 30 zu bilden, das einen Teil des mechanischen Trägers bildet. Die Ausrichtungslöcher 43 erstrecken sich von der Oberfläche 33 des mechanischen Trägers in den mechanischen Träger. Der vollständige mechanische Träger ist in 7 gezeigt.
Als Nächstes wird die flexible gedruckte Schaltungsplatine 25 unter Verwendung herkömmlicher Herstellungstechniken gedruckter Schaltungsplatinen hergestellt. Die gedruckte Schaltungsplatine umfasst die Zugangslöcher 42 (1D), die Zugang durch die gedruckte Schaltungsplatine zu den Ausrichtungslöchern 43 in dem mechanischen. Träger 29 schaffen. Die Zugangslöcher 42 können eine beliebige Größe und Form aufweisen, solange sie die Ausrichtungslöcher 43 in dem mechanischen Träger freilegen und eine Einführung der Ausrichtungsbauteile 61 in die Ausrichtungslöcher 43 nicht verstellen, wenn die gedruckte Schaltungsplatine an dem mechanischen Träger befestigt wird. Zu diesem Zweck sollten die Zugangslöcher 42 etwas größer sein als die Ausrichtungslöcher 43.
Alternativ kann die gedruckte Schaltungsplatine 25 ohne die Zugangslöcher 42 hergestellt sein, wenn sie anderweitig konfiguriert ist, um die Ausrichtungslöcher 43 in dem mechanischen Träger 29 freizulegen. Die 8A und 8B zeigen zwei alternative Ausführungsbeispiele der gedruckten Schaltungsplatine, denen die Zugangslöcher 42 fehlen und die die Ausrichtungslöcher 43 in dem mechanischen Träger freilegen, indem die Breite der gedruckten Schaltungsplatine kleiner gemacht wird als die Entfernung zwischen den Ausrichtungslöchern (8A), und durch Definieren von Schlitzen in der gedruckten Schaltungsplatine (8B).
Eine Herstellung der gedruckten Schaltungsplatine 25 umfasst ein Befestigen verschiedener elektronischer Komponenten auf der gedruckten Schaltungsplatine und ein elektrisches Verbinden der Komponenten, wie z. B. der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 und der elektronischen Schaltung 36, die später mechanisch an dem mechanischen Träger 29 angebracht werden, mit der gedruckten Schaltungsplatine. Eine Herstellung der gedruckten Schaltungsplatine umfasst außerdem ein elektrisches Verbinden des elektrischen Verbinders 44 mit dem Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Verbinder auf der gedruckten Schaltungsplatine durch Bilden von Lötmittelkugeln, wie z. B. der Lötmittelkugel 45, auf einem Array von Anschlussflächen (die exemplarische Anschlussfläche 48 ist in 1F gezeigt) auf dem Abschnitt 27 der gedruckten Schaltungsplatine (1B) gebildet.
Die gedruckte Schaltungsplatine 25 wird dann an dem mechanischen Träger 29 so, dass die Zugangslöcher 42 in der gedruckten Schaltungsplatine konzentrisch zu den Ausrichtungslöchern 43 in dem mechanischen Träger sind, angebracht. Techniken, wie z. B. Laminieren, die geeignet zum Befestigen oder Fixieren der gedruckten Schaltungsplatine 25 an dem mechanischen Träger 29 sind, sind in der Technik bekannt und werden hier deshalb nicht beschrieben. Ein Anbringen der gedruckten Schaltungsplatine an dem mechani schen Träger beinhaltet außerdem ein mechanisches Koppeln der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 und der elektronischen Schaltung 36, die elektrisch mit der gedruckten Schaltungsplatine verbunden ist, mit dem mechanischen Träger. Die fertig gestellte Vorrichtungsbefestigung 22 ist in 1B gezeigt. Der Vorgang des Anbringens der gedruckten Schaltungsplatine an dem mechanischen Träger positioniert die optische Kommunikationsvorrichtung in einer präzise definierten Positionsbeziehung in Bezug auf die Ausrichtungslöcher 33 in dem mechanischen Träger. Ein präzises Positionieren der optischen Kommunikationsvorrichtung relativ zu den Ausrichtungslöchern 43 führt dazu, dass die optische Kommunikationsvorrichtung präzise relativ zu den Ausrichtungsbauteilen 61 positioniert ist, wenn letztere in die Ausrichtungslöcher 43 eingeführt werden.
Eine Anzahl von sichtunterstützten Ausrichtungsvorgängen sind bekannt, die eingesetzt werden können, um die optische Kommunikationsvorrichtung 32 relativ zu den Ausrichtungslöchern 43 in dem mechanischen Träger 29 mit der erforderlichen Präzision auszurichten. In Ausführungsbeispielen, in denen optische Mehrmodenfasern das faseroptische Band 71 bilden, sollte der Ausrichtungsvorgang die optische Kommunikationsvorrichtung relativ zu den Ausrichtungslöchern 43 innerhalb einer Toleranz von etwa ±15 μm positionieren, um eine effektive optische Kommunikation zwischen dem faseroptischen Band und der optischen Kommunikationsvorrichtung zu ermöglichen. Bessere Ergebnisse jedoch werden durch Reduzieren der Toleranz auf weniger als etwa ±10 μm erhalten. In Ausführungsbeispielen, in denen optische Einmodenfasern das faseroptische Band bilden, sollte die Toleranz kleiner als etwa ±2 μm sein und sollte vorzugsweise kleiner als etwa ±1 μm sein.
Der gerade beschriebene Vorgang richtet eine präzise definierte Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 und den Ausrichtungslöchern 43 in dem mechanischen Träger 29 ein. Ferner ist der Verbinderkörper 67 des faseroptischen Verbinders 64 aufgebaut, um eine Positionsbeziehung zwischen dem faseroptischen Band 71 und zu den Ausrichtungslöchern 66 in dem Verbinderkörper einzurichten, die der Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung und den Ausrichtungslöchern 43 entspricht. Die Ausrichtungsbauteile 61, die einen Teil der Abdeckanordnung 52 bilden, richten die Ausrichtungslöcher 43 in dem mechanischen Träger mit den Ausrichtungslöchern 66 in dem Verbinderkörper aus. Deshalb sind, wenn die Ausrichtungsbauteile 61 die Ausrichtungslöcher 43 und 66 in dem mechanischen Träger bzw. dem Verbinderkörper in Eingriff nehmen, die optischen Fasern, die das faseroptische Band 71 bilden, präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 ausgerichtet.
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung befindet sich die Mitte des Kerns einer der optischen Fasern, die das faseroptische Band 71 bilden, 1 mm von der Mitte eines der Ausrichtungslöcher 43 in der x-Richtung und 0 mm von der Mitte des Ausrichtungslochs 43 in der y-Richtung, wenn der faseroptische Verbinder 64 mit der Abdeckanordnung 52 in Eingriff gebracht ist, wie in 5 gezeigt ist. Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 ist so positioniert, dass die Entfernung der Mitte des entsprechenden Sendeelements oder Empfangselements derselben von dem Ausrichtungsloch 43 sich innerhalb etwa ±15 μm von einem Punkt 1 mm von der Mitte des Ausrichtungslochs 43 in der x-Richtung und innerhalb ±15 μm von einem Punkt 0 mm von der Mitte des Ausrichtungslochs 43 in der y-Richtung befindet. Wenn der faseroptische Verbinder mit der Abdeckanordnung in Eingriff gebracht ist, ist die oben erwähnte optische Faser akkurat mit dem entsprechenden Sendeelement oder Empfangselement der optischen Kommunikationsvorrichtung ausgerichtet und eine effektive optische Kommunikation findet zwischen der optischen Faser und dem Element der optischen Kommunikationsvorrichtung statt. Die oben erwähnten Entfernungen sind lediglich zu Darstellungszwecken angegeben und die Erfindung kann unter Verwendung anderer Entfernungen zwischen einem Element der optischen Kommunikationsvorrichtung und dem Ausrichtungsloch 43 implementiert sein.
Sobald die Vorrichtungsbefestigung 22, die in 1B gezeigt ist, hergestellt wurde, wird die Abdeckanordnung 52 installiert, um die Vorrichtungshäusung 20 zu bilden. Die Abschnitte 62 der Ausrichtungsbauteile 61, die sich von der Abdeckung 55 (1A) erstrecken, werden durch die Zugangslöcher 42 in die Ausrichtungslöcher 43 eingeführt und die Abdeckanordnung wird weiterbewegt, bis die Abdeckung auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 sitzt. Sobald die Abdeckung auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 sitzt, werden die Abschnitte 62 der Ausrichtungsbauteile 61 an dem mechanischen Träger angebracht, um eine Bewegung der Abdeckanordnung in der x-Richtung zu verhindern. Die Ausrichtungsbauteile könnten unter Verwendung von Epoxyd oder einem bestimmten anderen geeigneten Haftmittel an dem mechanischen Träger befestigt werden. Muttern, die an mit Gewinde versehenen Abschnitten (nicht gezeigt) der Ausrichtungsbauteile angebracht sind, Klemmen, die an den Ausrichtungsbauteile angebracht sind, Stifte, die radial durch die Ausrichtungsbauteile eingeführt sind, oder andere geeignete Fixierungsvorrichtungen könnten alternativ verwendet werden.
Wenn das integrierte Häusungssystem das Gehäuse 81 umfasst, wird die Vorrichtungshäusung 20 in das Gehäuse eingeführt und dort befestigt.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtungshäusung 20 an der Hauptplatine 47 (1F) befestigt, die ein Array von Anschlussflächen 46 aufweist, das dem Array der Lötmittelkugeln 45 entspricht, die den elektrischen Verbinder 44 bilden. Die Vorrichtungshäusung ist so auf der Hauptplatine platziert, dass die Lötmittelkugeln in Kontakt mit den Anschlussflächen sind. Die Lötmittelkugeln werden dann erwärmt, um diese zu schmelzen. Wenn das Lötmittel abkühlt und sich verfestigt, bringt das Lötmittel die Vorrichtungshäusung an den Anschlussflächen auf der Hauptplatine an und verbindet diese elektrisch. Zusätzliche mechanische Anbringung könnte durch die Zinken 86 an dem Gehäuse 81 bereitgestellt werden, die Schlitze, die in der Hauptplatine gebildet sind, in Eingriff nehmen.
Eine Herstellung des integrierten Häusungssystems 10 wird durch ein Verbinden des faseroptischen Verbinders 64 mit der Vorrichtungshäusung 20 abgeschlossen. Ein Ende des faseroptischen Bands 71 wird in dem Verbinderkörper 67 des faseroptischen Verbinders eingebaut. Der faseroptische Verbinder wird in die Öffnung 93 in dem Gehäuse 81 eingeführt und wird durch die Wände des Gehäuses geführt, bis die Abschnitte 63 der Ausrichtungsbauteile 61 die Ausrichtungslöcher 66 in dem Verbinderkörper in Eingriff nehmen. Der faseroptische Verbinder wird in das Gehäuse weiterbewegt, bis er auf der Abdeckung 55 sitzt. Sobald der faseroptische Verbinder auf der Abdeckung sitzt, wird der faseroptische Verbinder an den Abschnitten 63 der Ausrichtungsbauteile 61 angebracht, um eine Bewegung des faseroptischen Verbinders in der x-Richtung zu verhindern. Ein geeigneter Federverriegelungsmechanismus könnte verwendet werden, um den faseroptischen Verbinder anzubringen. Ein derartiger Mechanismus kann später entriegelt werden, um eine Trennung des faseroptischen Verbinders von der Vorrichtungshäusung zu ermöglichen.
Da das faseroptische Band 71 in einer präzise bestimmten Position relativ zu den Ausrichtungslöchern 66 in dem Verbinderkörper 67 des faseroptischen Verbinders 64 angeordnet ist, sind die optischen Fasern, die das faseroptische Band bilden, direkt den entsprechenden Elementen der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 zugewandt und präzise mit denselben ausgerichtet, wenn der faseroptische Verbinder auf der Abdeckung 55 sitzt. Folglich können optische Signale zwischen dem faseroptischen Band und der optischen Kommunikationsvorrichtung laufen.
Wenn optische Signale, die durch das faseroptische Band 71 übertragen werden, durch die optische Kommunikationsvorrichtung 32 empfangen werden, wandelt die optische Kommuni kationsvorrichtung die optischen Signale in elektrische Signale um. Die elektrischen Signale laufen dann durch die Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 zu der elektronischen Schaltung 36, die die elektrischen Signale verstärkt. Die verstärkten elektrischen Signale laufen dann durch zusätzliche Leiterbahnen und zusätzliche elektronische Komponenten auf der gedruckten Schaltungsplatine zu dem elektrischen Verbinder 44, durch den die verstärkten elektrischen Signale zu Leiterbahnen auf der Hauptplatine laufen.
Alternativ empfängt das integrierte Häusungssystem 10, wenn die optische Kommunikationsvorrichtung 32 optische Signale sendet, elektrische Signale durch den elektrischen Verbinder 44. Die elektrischen Signale laufen über die Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine 25 zu der elektronischen Schaltung 36. Die elektronische Schaltung verarbeitet die elektrischen Signale. Zum Beispiel könnte die elektronische Schaltung Treibersignale erzeugen, die geeignet zum Treiben der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 sind. Die Treibersignale laufen dann durch zusätzliche Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatine zu der optischen Kommunikationsvorrichtung 32. Die optische Kommunikationsvorrichtung 32 wandelt die Treibersignale in optische Signale um und überträgt die optischen Signale an das faseroptische Band 71. Die optischen Signale laufen durch die transparente Schicht 59, die in dem Fenster 58 in der Abdeckung 55 befestigt ist, zu dem faseroptischen Band und durch das Fenster 68 in dem Verbinderkörper 67.
So richtet in dem integrierten Häusungssystem 10 ein einfaches Einstecken des faseroptischen Verbinders 64, der das faseroptische Band 71 trägt, in die Vorrichtungshäusung 20 präzise das faseroptische Band mit der optischen Kommunikationsvorrichtung 32 aus, die in der Vorrichtungshäusung beinhaltet ist, und ermöglicht ein Durchlaufen optischer Signale zwischen dem faseroptischen Band und der optischen Kommunikationsvorrichtung. Verglichen mit herkömmlichen Häusungssystemen für optische Kommunikationsvorrichtungen reduzieren die Einfachheit und Wirksamkeit des integrierten Häusungssystems gemäß der Erfindung die Kosten eines präzisen Ausrichtens des faseroptischen Bandes mit der optischen Kommunikationsvorrichtung wesentlich. Das integrierte Häusungssystem gemäß der Erfindung richtet das faseroptische Band automatisch und präzise mit der optischen Kommunikationsvorrichtung durch die Ausrichtungsbauteile 61 aus, die die Ausrichtungslöcher 43 und 66 in Eingriff nehmen.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die gedruckte Schaltungsplatine 25 mit im Wesentlichen flächenmäßig dem gleichen Umfang wie die Oberflächen 33 und 34 des mechanischen Trägers 29 dargestellt. Dies ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich. Die flexible gedruckte Schaltung kann eine Fläche aufweisen, die kleiner ist als die kombinierten Flächen der Oberflächen 33 und 34 des mechanischen Trägers. Alternativ kann die flexible gedruckte Schaltung eine Fläche aufweisen, die größer ist als die kombinierten Flächen der Oberflächen des mechanischen Trägers. 9 zeigt ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtungshäusung 120, bei dem die flexible gedruckte Schaltung flächenmäßig größer ist als die kombinierten Flächen der Oberflächen des mechanischen Trägers. Elemente der Vorrichtungshäusung, die in 9 gezeigt sind, die Elementen der Vorrichtungsbefestigung entsprechen, die in den 1A–1F gezeigt sind, und der Vorrichtungshäusung, die in den 3A–3C gezeigt sind, sind unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen angegeben und werden hier nicht nochmals beschrieben.
Bei der in 9 gezeigten Vorrichtungshäusung weist die gedruckte Schaltungsplatine 125 im Wesentlichen die gleiche Breite auf wie der mechanische Träger 129, besitzt jedoch eine Länge, die wesentlich größer ist als die kombinierten Längen der Oberflächen 33 und 34 des mechanischen Trägers. Der Endabschnitt 91 des Trägerelements 131, das einen Teil des mechanischen Trägers bildet, ist abgerundet und der Abschnitt 92 der gedruckten Schaltungsplatine, der sich über den Endabschnitt 91 des Trägerelements 131 hinaus erstreckt, ist um den Endabschnitt gewickelt und mit der Innenoberfläche 94 des Trägerelements 131 verbunden. Vor einem Anbringen der gedruckten Schaltungsplatine an dem mechanischen Träger können zusätzliche aktive und passive elektronische Komponenten an dem Abschnitt 92 der gedruckten Schaltungsplatine befestigt werden. Beispiele derartiger zusätzlicher elektronischer Komponenten sind bei 95 gezeigt.
Die zusätzlichen elektronischen Komponenten können elektrisch mit dem Abschnitt 92 der gedruckten Schaltungsplatine 125 verbunden werden und können auch mechanisch mit dem mechanischen Träger 129 gekoppelt sein, um zu ermöglichen, dass der mechanische Träger als eine Wärmesenke arbeiten kann, um einen Niederimpedanz-Strompfad bereitzustellen, oder beides. Ein Falten der gedruckten Schaltungsplatine um das Ende des mechanischen Trägers, wie gezeigt, erhöht die Fläche der gedruckten Schaltungsplatine, ohne die Gesamtgröße der Häusung der optischen Vorrichtung zu erhöhen. Eine gedruckte Schaltungsplatine mit einer Fläche, die noch größer als die gezeigte ist, kann durch Rollen der gedruckten Schaltungsplatine in dem Raum zwischen den Trägerelementen 130 und 131 untergebracht werden. Als weitere Alternative kann eine separate starre oder gedruckte Schaltungsplatinenanordnung (nicht gezeigt) durch geeignete Leiter an Verbindungen angebracht sein, die auf den freiliegenden Flächen des Abschnitts 92 der gedruckten Schaltungsplatine verfügbar sind.
Obwohl diese Offenbarung darstellende Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschreibt, wird darauf verwiesen, dass die Erfindung nicht auf die präzise beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein soll, und dass verschiedene Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, ausgeführt werden können.

Claims

Ein integriertes Häusungssystem (10) zum Häusen einer optischen Kommunikationsvorrichtung (32), wobei das Häusungssystem (10) folgende Merkmale aufweist: einen integrierten mechanischen Träger (29), der ein erstes Trägerelement (30) und ein zweites Trägerelement (31) umfasst, wobei sich das erste Trägerelement (30) in einem Winkel ungleich Null von dem zweiten Trägerelement (31) erstreckt und ein Vorrichtungsausrichtungsmerkmal (43) umfasst, wobei das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal (43) und die optische Kommunikationsvorrichtung (32) eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen; und eine gedruckte Schaltungsplatine (25), die einen ersten Abschnitt (26) und einen zweiten Abschnitt (27) umfasst, die in Kontakt mit dem ersten Trägerelement (30) bzw. dem zweiten Trägerelement (31) stehen; die optische Kommunikationsvorrichtung (32), die mechanisch mit dem ersten Trägerelement (30) des mechanischen Trägers (29) gekoppelt ist und elektrisch mit dem ersten Abschnitt (26) der gedruckten Schaltungsplatine (25) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Häusungssystem (10) zusätzlich eine Abdeckanordnung (52) aufweist, die eine Abdeckung (55) umfasst, die ein erstes Abdeckungsausrichtungsmerkmal (62), das geformt ist, um das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal in Eingriff zu nehmen, und ein zweites Abdeckungsausrichtungsmerkmal (63), das geformt ist, um ein komplemen täres Ausrichtungsmerkmal (66) eines Verbinders (64) in Eingriff zu nehmen, aufweist, wobei das erste und das zweite Ausrichtungsmerkmal (62, 63) der Abdeckanordnung (52) eine präzise definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 1, wobei: das Häusungssystem (10) zusätzlich zum Bereitstellen einer automatisch ausgerichteten Schnittstelle zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung (32) und einem optischen Element dient; und das optische Element mit der Abdeckung (52) gekoppelt ist, wobei das optische Element und das erste Abdeckungsausrichtungsmerkmal (62) eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung (32) und dem Vorrichtungsausrichtungsmerkmal (43) entspricht.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 2, bei dem: das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entweder (a) ein Ausrichtungsbauteil, das sich von dem ersten Trägerelement (30) erstreckt, oder (b) eine Ausrichtungsausnehmung (43), die durch das erste Trägerelement (30) definiert ist, umfasst; und das erste Abdeckungsausrichtungsmerkmal entweder (a) eine Ausrichtungsausnehmung, die durch die Abdeckung (52) definiert ist, wobei die Ausrichtungsausnehmung geformt und dimensioniert ist, um das Ausrichtungsbauteil in Eingriff zu nehmen, das sich von dem ersten Trägerelement (30) erstreckt, oder (b) ein Ausrichtungsbauteil (61), das sich von der Abdeckung (52) erstreckt, wobei das Ausrichtungsbauteil (61) geformt und abgemessen ist, um die Ausrichtungsausnehmung (43), die durch das erste Trägerelement (30) definiert ist, in Eingriff zu nehmen, umfasst.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 2, wobei: das Häusungssystem (10) zusätzlich zum Bereitstellen einer automatisch ausgerichteten Schnittstelle zwischen der optischen Kommunikationsvorrichtung (32), dem optischen Element und einer optischen Faser (71) dient; und das Häusungssystem (10) zusätzlich einen faseroptischen Verbinder (64) aufweist, der folgende Merkmale umfasst: einen Verbinderkörper (67), der ein Verbinderausrichtungsmerkmal (66) aufweist, das geformt ist, um das zweite Abdeckungsausrichtungsmerkmal (63) in Eingriff zu nehmen, und die optische Faser (71), die mit dem Verbinderkörper (67) gekoppelt ist, wobei die optische Faser (71) und das Verbinderausrichtungsmerkmal (66) eine definierte Positionsbeziehung in Bezug aufeinander aufweisen, die der definierten Positionsbeziehung zwischen der zweiten Abdeckausrichtung (63) und dem optischen Element entspricht.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 4, bei dem: das Vorrichtungsausrichtungsmerkmal entweder (a) ein erstes Ausrichtungsbauteil, das sich von dem ersten Trägerelement (30) erstreckt, oder (b) eine Ausrichtungsausnehmung (43), die durch das erste Trägerelement (30) definiert ist, umfasst; das erste Abdeckungsausrichtungsmerkmal entweder (a) eine Ausrichtungsausnehmung, die durch die Abdeckung (52) definiert ist, wobei die Ausrichtungsausnehmung geformt und dimensioniert ist, um das erste Ausrichtungsbauteil in Eingriff zu nehmen, oder (b) ein erstes Ausrichtungsbauteil (61), das sich von der Abdeckung (52) erstreckt, wobei das erste Ausrichtungsbauteil (61) geformt und dimensioniert ist, um die Ausrichtungsausnehmung (43), die durch das erste Trägerelement (30) definiert ist, in Eingriff zu nehmen, umfasst; das Verbinderausrichtungsmerkmal entweder (c) ein zweites Ausrichtungsbauteil, das sich von dem Verbinderkdrper (67) erstreckt, oder (d) eine Ausrichtungsausnehmung (66), die durch den Verbinderkörper (67) definiert ist, umfasst; und das zweite Abdeckungsausrichtungsmerkmal entweder (c) eine Ausrichtungsausnehmung, die durch die Abdeckung (52) definiert ist, wobei die Ausrichtungsausnehmung geformt und dimensioniert ist, um das zweite Ausrichtungsbauteil in Eingriff zu nehmen, oder (d) ein zweites Ausrichtungsbauteil (63), das sich von der Abdeckung (52) erstreckt, wobei das zweite Ausrichtungsbauteil (63) geformt und dimensioniert ist, um die Ausrichtungsausnehmung (66), die durch den Verbinderkörper (67) definiert ist, in Eingriff zu nehmen, umfasst.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 5, bei dem das erste Ausrichtungsbauteil (62) mit dem zweiten Ausrichtungsbauteil (63) integriert ist und sich in entgegengesetzten Richtungen von der Abdeckung (52) erstreckt.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 1, bei dem die Abdeckanordnung (52) zusätzlich ein ausrichtungsunempfindliches optisches Element umfasst.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mechanische Träger (29) elektrisch leitfähig ist.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mechanische Träger (29) wärmeleitfähig ist und als eine Wärmesenke für die optische Kommunikationsvorrichtung (32) wirkt.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß Anspruch 9, bei dem die optische Kommunikationsvorrichtung (32) elektrisch von dem mechanischen Träger (29) isoliert ist.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gedruckte Schaltungsplatine eine flexible gedruckte Schaltungsplatine (25) umfasst.
Das integrierte Häusungssystem (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Abschnitt (27) der gedruckten Schaltungsplatine (25) einen elektrischen Verbinder (44) umfasst.