WO2000028362A1 - Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe - Google Patents

Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe Download PDF

Info

Publication number
WO2000028362A1
WO2000028362A1 PCT/EP1999/008485 EP9908485W WO0028362A1 WO 2000028362 A1 WO2000028362 A1 WO 2000028362A1 EP 9908485 W EP9908485 W EP 9908485W WO 0028362 A1 WO0028362 A1 WO 0028362A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical component
circuit board
electro
printed circuit
optical
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/008485
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Kragl
Original Assignee
Harting Elektro-Optische Bauteile Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1998151265 external-priority patent/DE19851265C2/de
Application filed by Harting Elektro-Optische Bauteile Gmbh & Co. Kg filed Critical Harting Elektro-Optische Bauteile Gmbh & Co. Kg
Priority to JP2000581487A priority Critical patent/JP2002529787A/ja
Priority to US09/831,286 priority patent/US6504107B1/en
Priority to EP99971928A priority patent/EP1127285A1/de
Priority to KR1020017005685A priority patent/KR20010086003A/ko
Publication of WO2000028362A1 publication Critical patent/WO2000028362A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/04—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching
    • H05K3/045—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching by making a conductive layer having a relief pattern, followed by abrading of the raised portions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment

Definitions

  • the invention relates to an assembly consisting of a printed circuit board with an electro-optical component and an optical component.
  • the invention further relates to an approach for the manufacture of such an assembly.
  • Electro-optical components for example laser diodes, LEDs and
  • Photodetectors are coupled to an optical component, for example an optical fiber or a waveguide.
  • the electro-optical components are arranged on a substrate on which the optical component is also arranged.
  • An example of such an assembly is from the German publication
  • a photo detector gate is coupled to an optical fiber.
  • the pholodetector and the optical fiber are accommodated in a two-part substrate, a waveguide trench being provided in one substrate part, which trench separates the optically transparent one used when the two substrate parts are glued together
  • Adhesive is filled so that a waveguide coupling the photodetector and the optical fiber is formed.
  • the electro-optical component can only be precisely positioned relative to the optical component with great effort, for example using guide bevels which are intended to ensure the optimal alignment. Examples of such designs can be found in German Offenlegungsschriflcn 44 01 219 and 42 32 608 known.
  • the optical element which is coupled to the electro-optical component that is to say the waveguide in the example mentioned, is only formed when the two substrate parts are bonded together. If the waveguide is faulty, this means that the photodetector is also part of the committee because it is inseparable from the assembly.
  • Waveguides which can have dimensions down to 1 ⁇ m, are not sufficient.
  • the invention creates an assembly in which an optical component is arranged with the desired accuracy relative to an electro-optical component.
  • the invention also provides a method for producing such an assembly, which is characterized by a high bulge.
  • An assembly according to the invention consists of a printed circuit board and an optical component, the printed circuit board being provided with at least one electro-optical component, at least one conductor track for the connection of the electro-optical component and a three-dimensional, microstructured adjustment configuration, relative to which the electronic optical component is precisely arranged, and wherein a three-dimensional positional arrangement is provided on the optical component, which interacts with the Justicrgcstallung the circuit board such that the optical component is precisely coupled to the electro-optical component of the circuit board.
  • the assembly consists of two sub-assemblies, namely the printed circuit board with the electro-optical component and the optical component itself. These are individually functional so that they can be tested separately. So it can be checked with regard to the circuit board whether the
  • Conductor tracks for the connection of the electro-optical component, the connection of the electro-optical component with the conductor tracks and finally the electro-optical component itself are fully functional.
  • the optical component it can be checked whether the optical component, for example a waveguide or a
  • the electro-optical component is only coupled to the optical component when the circuit board and the optical component are joined, passively via the adjustment and the positional configuration.
  • the circuit board is an injection molded part which is partially provided with a metallization.
  • a heat sink is arranged at the bottom of the depression in which the electro-optical component is accommodated. This heatsink is used to
  • the heat sink can consist, for example, of a melamine layer which is formed at the same time as the metallization of the printed circuit board.
  • the heat sink can be used as one of the connections for the electro-optical component if it is connected to the heat sink in an electrically conductive manner, for example by means of adhesive.
  • the press fit ensures the precise arrangement of the electro-optical component in the recess without additional measures for securing the electro-optical component being required.
  • the electro-optical component has a rectangular base area and the depression is formed by a circular receiving milling hole, the dimensions of which are smaller than the diagonals of the base area, and that four adjustment holes are provided, which are assigned to the corners of the component are and their cut edges with the wall of the receiving milling hole serve for precise alignment of the component.
  • the recess of the electro-optical component can be formed in a very precise manner with a flat base surface by means of the receiving milling hole.
  • the adjustment holes then make it possible to hold the electro-optical component in a precise alignment in the receiving milling hole.
  • Parabolic reflector that forms the emitted light to the optical
  • Electro-optical components that In particular, LED chips emit light without a preferred direction. The light emitted by the LED chip, which is emitted outside the acceptance angle of the associated optical component, would be lost if, for example, the parabolic reflector is not used for beam shaping. Such a parabolic reflector replaces a converging lens, which could be used as an alternative, but which means a much higher expenditure on the lens.
  • the reflective layer of the parabolic reflector can be formed in a particularly simple manner from the metallization that is applied to the circuit board in order to also form the conductor tracks.
  • an optical fiber can be used as the optical component, the outer contour of which forms the positional configuration, and the adjustment design of the printed circuit board which interacts with the positional configuration can be achieved by a guide groove for the
  • Optical fiber can be formed in which it is received.
  • the optical component is thus directly aligned with the adjustment design, and thus relative to the electro-optical component of the printed circuit board, so that the desired coupling between the electro-optical and the optical component is obtained.
  • the guide groove is preferably formed with a V-shaped cross section.
  • the optical component can be arranged on a substrate on which the positional configuration is formed, which is microstructured.
  • the optical component is thus aligned indirectly with the interposition of the substrate relative to the electro-optical component.
  • the optical component is a waveguide or a mirror.
  • the optical components quasi need the substrate as a support structure. This is because the waveguide is usually formed in a well channel in the substrate, and the mirror can be formed by a reflectively designed surface with a suitable geometric structure, so that, for example, a concave mirror is provided, which is similar to a parabolic reflector from the electro-optical one Bautcil bundles provided light to another optical component, for example the end face of an optical fiber.
  • a method for producing an assembly from a printed circuit board, on which at least one electro-optical component is arranged, and an optical component, which is coupled to the electro-optical component contains the following steps: wherein a recess for receiving the electro-optical component and a three-dimensional adjustment design are formed. Then the circuit board blank. Completed by partially metallizing it to form a circuit board. The electro-optical component is then arranged in the depression and connected to the conductor track. Furthermore, an optical component is provided separately from the printed circuit board, on which a three-dimensional positioning design is provided. Finally, the printed circuit board and the optical component are joined together, the adjustment and the positioning design intermeshing and leading to a precise alignment of the printed circuit board and the optical component relative to one another.
  • circuit board and optical component are attached to each other.
  • This method enables the assembly to be manufactured particularly economically since, as is preferably provided, both the electro-optical component of the circuit board and the optical component can be tested separately for their correct function before the circuit board and optical component are connected. If correct functioning cannot be determined, only the corresponding subassembly belongs to the committee, so that the overall committee rate of the process is considerably improved.
  • the precise alignment of the components relative to one another required for the coupling between the electro-optical component and the optical component is quasi automatically obtained passively by the interlocking of the adjustment design and the positioning configuration.
  • the depression for receiving the electro-optical component and the three-dimensional adjustment design are molded from the injection mold so that it can be processed with the required precision without further processing steps be received.
  • the printed circuit board is heated in order to arrange the electro-optical component in the recess.
  • the thermal expansion that occurs during heating makes it possible to insert the component freely into the recess.
  • the shrinkage that occurs during cooling then leads to the electro-optical component being held securely and reliably in the recess with a suitable press fit, without further steps being necessary.
  • circuit board and optical component are glued directly to one another. In this way, the circuit board and the optical component are glued directly to one another.
  • the adhesive can also be used to fill any space between the mutually assigned surfaces of the electro-optical component and the optical component. This is not absolutely necessary, but increases the quality of the coupling between the two components if the adhesive is made of highly transparent material and completely fills the space in the siren path between the electro-optical and the optical component.
  • the optical component is attached to a substrate. where the positioning design is formed and which is connected to the circuit board. This gives more freedom in terms of the type of connection between the circuit board and the optical component.
  • the adhesive bonding mentioned above it can also be provided that the printed circuit board and the substrate are soldered to one another.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an assembly according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a plan view of a printed circuit board used in the assembly of Figure 1 before assembly with the electro-optical component;
  • FIG. 4 shows a top view of a silicon master part which is used for producing the printed circuit board blank from FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a sectional view corresponding to the plane V-V of FIG. 4, a nickel workpiece which was obtained by molding the silicon master part from FIG. 5:
  • FIG. 7 shows, in a schematic plan view, a depression which can be used to hold an electro-optical component in a printed circuit board
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII of Figure 12;
  • - Figure 9 is a schematic sectional view of an assembly according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of an assembly according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 13a shows a schematic sectional view of an assembly according to a sixth embodiment of the invention.
  • FIG. 14 shows, in a schematic sectional view, a first step for arranging the electro-optical component in a recess in the printed circuit board
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of a second step for arranging the electro-optical component in the depression of the printed circuit board
  • FIG. 16 is a schematic sectional view of an alternative second step for arranging the electro-optical component in a recess of the circuit board;
  • FIG. 18 is a perspective schematic view of the assembly of the seventh embodiment of the invention.
  • Figure 19 is a perspective exploded view of an assembly according to an eighth embodiment of the invention. and - Figure 20 in a rope view a part of the assembly of the eighth embodiment of the invention.
  • FIG. This consists of a circuit board 10 and two optical signals
  • Components here a mirror 54 and a waveguide 56, which are formed on a substrate 50.
  • the printed circuit board 10 (see also FIGS. 2 and 3) is preferably produced in an impression process, in particular in injection molding technology.
  • a Justicrgcstaltung 12 is formed on the surface of the circuit board, which here consists of a raised adjustment cross.
  • a depression 14 is formed in its surface, which is used to hold an electro-optical component 16.
  • the electro-optical component can be, in particular, a cyclo-optical chip, for example a laser diode, an LED, a VCSEL chip or a Pholodctektor.
  • Both the alignment cross 12 and the recess 14 are precisely microstructured with regard to their geometric shape and their arrangement relative to one another. This means that a desired geometry with a very high
  • two grooves 18 are further molded, which will later be used to form conductor tracks. At one end of the grooves 18 there are bores 20 for receiving contact pins 22.
  • the surface of the printed circuit board blank 10' must be covered with a
  • Metallization can be provided.
  • the blank is first plasma-cleaned, and then the surface is metallized by a chemical process or a vacuum evaporation process.
  • the metallization formed on the surface in this way is very thin, so that it can be polished or ground off without problems on all raised areas, that is to say all areas apart from the tying 14 and the trenches 18.
  • a metal layer 26 can be formed on the bottom of the depression 14, which serves as a heat sink for the electro-optical component that is later inserted into the depression 14.
  • the heat sink extends into an extension 14a of the depression, so that a larger area is available for the cooling effect.
  • different voltages can be applied to the metallizations in the grooves 18 or at the bottom of the depression 14 in order to use different amounts of material to deposit there.
  • the electro-optical component 16 is inserted into the depression 14 and connected to the two conductor tracks 24 by a bonding wire 28 each. It is also possible to get the electrical connection by gluing.
  • the heat sink 26 can also be used as an electrical connection of the electro-optical component 16.
  • the underside of the component 16 is connected to the heat sink 26 in an electrically conductive manner by soldering or conductive adhesive. Then only one bonding wire 18 is required to form the second connection of the electro-optical component via one of the conductor tracks 18. Regardless of the type of electrical connection of the electro-optical component, a good heat-conducting connection to the heat sink 26 must be ensured.
  • the electro-optical component 16 is now precisely arranged relative to the adjustment cross 12.
  • a positioning configuration 52 is formed on the substrate 50, which consists of a geometric structure that is inverse to the adjustment configuration 12 of the printed circuit board, in this case, therefore, of a recessed adjustment cross.
  • the substrate 50 is further provided with the two optical components mirror 54 and waveguide 56 mentioned briefly above.
  • the waveguide can be formed by known methods
  • Microstructure technology can be formed, and the mirror 54 can be formed by a metallization applied to an inclined surface of the substrate.
  • the positioning design 52 is the same as that
  • Adjustment design 12 mikroslrukturicrl, and the two optical components 54 and 56 of the substrate are precisely arranged relative to the positioning design.
  • the assembly is then obtained by joining the circuit board 10 and the substrate 50 together.
  • the printed circuit board and the substrate and thus the components attached to them are precisely aligned relative to one another.
  • the electro-optical component 16 of the circuit board is thus in the position which is required for optical coupling with the mirror 54 and the waveguide 56. This is indicated by a schematically illustrated beam path 60.
  • circuit board 10 and the substrate 50 are connected to one another. This can be done, for example, by soldering, for which purpose metallized areas on the printed circuit board 10 and the substrate 50 are advantageously used.
  • the circuit board and the substrate are preferably bonded to one another, with a suitable choice of the adhesive completely filling the space between the electro-optical component of the circuit board and the optical component of the substrate in the region of the beam path between the two components with a highly transparent adhesive can to improve the optical coupling.
  • the printed circuit board blank 10 'shown in FIG. 2 carries raised and recessed structures at the same time, the tool for its manufacture cannot be produced by the microstructure technology which is widespread in the field of integrated optics, since this generally does not allow material application. It is therefore necessary to use the technique of galvanic copying, with which raised and deepened structures can be formed. In addition, there is the problem of the depression 14 in the printed circuit board being vertical
  • FIG. 4 shows a silicon master part 10 ′′, the surface of which is inverse to the circuit board blank 10 ′ was formed using silicon micromechanics.
  • the adjustment cross 12 raised on the circuit board blank 10 ′ is designed as a recessed adjustment cross 12 ′′ (by KOH Etching), and the grooves 18 for the conductor tracks, which are formed in a recessed manner on the printed circuit board blank 10 ', are locally raised by removing the outer edge regions of the recessed structures by RIE ablation.
  • the outer edge areas of the depression 14 to be formed on the printed circuit board blank 10 ' have been etched away, so that the areas 14 "which later correspond to the depression 14 appear raised, to be precise with respect to that local environment.
  • the silicon master part 10 is now copied simply (or an odd number of times) so that the tool 10 '" shown in FIG. 6 is made of nickel, which is the first, third, ... generation.
  • This tool can now be structured in the desired manner using an NC drilling and milling machine.
  • Figures 7 and 8 is a
  • Example of the tying 14 shown for receiving the electro-optical component The recess 14 is formed by a large receiving hole, which is a milling hole with a straight bottom surface up to one Diameter of approx. 300 ⁇ m is currently technically feasible.
  • the cylindrical wall 14 ′ formed in this way has a diameter that is smaller than a diagonal of the electro-optical component that is later to be received in the depression 14.
  • an adjustment bore is formed with a diameter that is smaller than the diameter of the receiving bore and in particular can have a value of less than 100 ⁇ m.
  • the adjustment bores and the receiving bore overlap, so that the walls 14 "of the adjustment bores also intersect with the wall 14 'of the receiving bores.
  • the resulting eight cutting edges serve for the precise alignment of the electro-optical component in the recess 14, in each case by attack two cut edges on one and the other side of each corner of the electro-optical component.
  • FIG. 8 shows very well the flat base surface which is formed in this way and which later serves for the precise arrangement of the electro-optical component in the recess.
  • the edges of the component accommodated in the depression 14 are indicated in FIG.
  • a component with a square base in the same way, a component with a generally rectangular base area could also be used. In this case, only the receiving bore would have to be formed with an elongated hole-like shape.
  • FIG. 9 shows a second embodiment of an assembly according to the invention.
  • two substrates 50 are used, one carrying a mirror 54 and the other carrying a waveguide 56.
  • Each substrate is provided with a positional arrangement 52, so that the two optical components 54, 56 are optimally aligned and the electro-optical component 16 is connected to the waveguide 56 by end face coupling via the mirror 54.
  • FIG. 10 shows a third embodiment of an assembly according to the invention.
  • a mirror 54 is used as the optical component, which is formed by a metallized surface of the substrate 50. Since this the substrate 50 is not an integrated optical substrate, the substrate 50 can be produced, for example, as an injection molded part with the required precision.
  • an optical fiber 58 is used as the optical component, which is coupled via the mirror 54 to the electro-optical component 16 by end face coupling.
  • the optical fiber 58 is received in a guide groove in the circuit board.
  • the guide groove serves as a slurry of glass and the outer contour of the optical fiber 58 serves as a positional arrangement which, in cooperation with the juslier design, precisely aligns the optical fiber relative to the mirror 54 and the electro-optical component 16.
  • FIG. 11 shows a fourth embodiment of an assembly according to the invention.
  • the mirror In this embodiment, the mirror
  • the substrate 50 formed on the substrate 50 as a concave mirror so that it can be used for beam shaping.
  • the electro-optical component 16 used emits light without a preferred direction perpendicular to the surface, as is the case, for example, with an LED chip.
  • the curved surface on the substrate 50 required to produce the mirror 54 can be achieved, for example, by molding in an injection molding process.
  • FIG. 12 shows a circuit board for an assembly according to a fifth embodiment of the invention.
  • the parabolic surface can easily be achieved by using a correspondingly ground cutter for reworking the milling bore, as is known in principle from FIGS. 7 and 8.
  • the reflective coating of the reflector 32 can be achieved by means of the metallization used to produce the
  • Conductor tracks 24 is applied. It should be noted here that the bonding wires used to connect the electro-optical component 26
  • This embodiment is also electro-optical
  • Component 16 glued to a heat sink 26 on the bottom of the Well 14 is formed.
  • FIGS. 13a and 13b show an assembly according to a sixth embodiment.
  • a channel medium is inserted into the recess 14 as a cllro-optical component.
  • Lascrdiodc 16 used. This is coupled directly, that is to say without an interposed mirror, etc., to the optical component, which is designed here as an optical fiber 58.
  • a guide groove 12 with a V-shaped cross section serves as the adjustment mechanism.
  • the outer contour 52 of the optical fiber 58 which is shaped with the required precision in order to obtain the required alignment relative to the edge emitter LD, serves as the positional design.
  • FIGS. 14 to 16 show method steps such as the electro-optical component 16 safely and reliably in the recess
  • FIG. 14 shows the printed circuit board 10 and the electro-optical component 16 in the initial state.
  • the dimensions of the depression 14 are slightly smaller than the dimensions of the electro-optical component 16.
  • the printed circuit board 10 is heated from its initial temperature, which may be 20 ° C., for example, to a temperature of 100 ° C., for example.
  • the thermal expansion that occurs ensures that the dimensions of the depression 14 increase, so that the electro-optical component can now be inserted into the depression without problems.
  • the circuit board 10 has cooled back to its initial temperature, the walls of the depression 14 have come into contact with the electro-optical component 16 due to the painterly shrinkage that occurs, so that the latter is held reliably in the depression 14 with a press fit. No further measures are therefore required to attach the electro-optical component to the printed circuit board 10.
  • the electro-optical component 16 is replaced by a Press fit held in the recess 14.
  • this type of attachment is only suitable if the printed circuit board 10 has sufficient elasticity.
  • FIGS. 17 and 18 show an assembly according to a seventh
  • the printed circuit board 10 is provided with large contact areas 70 which have been produced by a suitable metallization.
  • the circuit board can be inserted into a SIMM connector with the contact areas in a manner comparable to howling
  • FIGS. 19 and 20 show an assembly according to an eighth embodiment of the invention.
  • the groove 18 in the substrate 50 serves as a positioning design 52 for the circuit board 10 to be used.
  • This is provided with adjustment structures 12 which are formed by the outer edges of an extension.
  • the parabolic mirror 54 is arranged in this continuous salt, in the interior of which a transmitting chip 16 is arranged.
  • This embodiment is characterized in that no separate positional circuits are required, but that the walls of the groove 18, which are already structured with high accuracy, ensure the alignment of the circuit board.
  • the substrate as a plug, which carries the optical components, for example in the form of optical fibers, and can be plugged onto the suitably structured printed circuit board.
  • Another advantage is that in addition to the Justiergcstaltung on the surface of the circuit board
  • Locking structures can be provided for different components, for example V-shaped grooves, so that the precise construction of lock-coupled integrated optical components, of fiber and fiber ribbon connectors or of fiber and fiber ribbon is possible on the circuit board.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

Eine Baugruppe enthält eine Leiterplatte (10) und ein optisches Bauteil (54, 56, 58), wobei die Leiterplatte (10) mit mindestens einem elektro-optischen Bauteil (16), mindestens einer Leiterbahn (24) für den Anschluss des elektro-optischen Bauteils (16) sowie einer dreidimensionalen, mikrostrukturierten Justiergestaltung (12) versehen ist, relativ zu der das elektro-optische Bauteil (16) präzise angeordnet ist, und wobei eine dreidimensionale Positioniergestaltung (52) an dem optischen Bauteil (54, 56, 58) vorgesehen ist, die mit der Justiergestaltung (12) der Leiterplatte (10) derart zusammenwirkt, dass das optische Bauteil (54, 56, 58) mit dem elektro-optischen Bauteil (16) der Leiterplatte (10) präzise gekoppelt ist. Das elektro-optische Bauteil (16) ist in einer Vertiefung (14) in der Leiterplatte aufgenommen. Gemäss einer Ausführungsform ist das optische Bauteil eine Lichtleitfaser (58).

Description

Elektro-optische Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe, die aus einer Leiterplatte mit elektro-optischem Bauteil und aus einem optischen Bauteil besteht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Ncrfahrcn zur Herstellung einer solchen Baugruppe.
Aus dem Gebiet der integrierten Optik sind Baugruppen bekannt, bei denen elektro-optische Bauteile, beispielsweise Laserdioden, LEDs und
Photodetektoren, mit einem optischen Bauteil gekoppelt werden, beispielsweise einer Lichtleitfaser oder einem Wellenleiter. Zu diesem Zweck werden die elektro-optischen Bauteile an einem Substrat angeordnet, an dem auch das optische Bauteil angeordnet ist. Ein Beispiel für eine solche Baugruppe ist aus der deutschen Offenlcgungsschrift
44 10 740 bekannt, bei der ein Photodetcktor mit einer Lichtleitfaser gekoppelt ist. Der Pholodetektor und die Lichtleitfaser sind in einem zweiteiligen Substrat aufgenommen, wobei in einem Substratleil ein Wellenleitergraben vorgesehen ist, der beim Verkleben der beiden Substratteile miteinander von dem verwendeten, optisch transparenten
Klebstoff ausgefüllt wird, so daß ein den Photodetcktor und die Lichtleitfaser koppelnder Wellenleiter gebildet ist.
Bei der Herstellung einer solchen Baugruppe treten insbesondere zwei Probleme auf. Zum einen läßt sich das elektro-optische Bauteil relativ zum optischen Bauteil nur mit großem Aufwand präzise positionieren, beispielsweise unter Verwendung von Führungsschrägen, die für die optimale Ausrichtung sorgen sollen. Beispiele für solche Gestaltungen sind aus den deutschen Offenlegungsschriflcn 44 01 219 und 42 32 608 bekannt. Zum anderen ergibt sich eine vergleichsweise hohe Ausschußrate, da das optische Element, das mit dem elektro-optischen Bauteil gekoppelt wird, im genannten Beispiel also der Wellenleiter, erst beim abschließenden Schritt des Vcrklcbens der beiden Substrat- teile miteinander ausgebildet wird. Sollte der Wellenleiter fehlerhaft sein, bedeutet dies, daß auch der Photodetcktor zum Ausschuß gehört, da er untrennbar mit der Baugruppe verbunden ist. Das Problem der hohen Ausschußrate wird dabei umso größer, je mehr Bauelemente miteinander verbunden werden müssen. Falls beispielsweise ein Prozeß, der aus 200 Einzelschritten besteht, zu einer Ausbeute von 80 % führen soll, bedeutet dies, daß jeder Einzelschritt mit einer Ausbeute von 99,9 % ausführbar sein muß. Aus diesem Grunde dürfte die als alternatives Herstellungsverfahren diskutierte monolithische Integration, also die Herstellung von Elektronik, Opto-Elektronik und Optik mit Wellenleitern in einem einzigen Matcrialsystcm, zum Beispiel InP, die theoretisch eine sehr gute Kopplung der verwendeten Bauteile verspricht, noch für einige Zeit nicht nutzbar sein.
Ein zusätzliches Problem besteht in der Notwendigkeit, die er- forderlichen elektrischen Anschlüsse des elektro-optischen Bauteils zu erzielen. Wenn das elektro-optische Bauteil in ein Substrat eingebettet ist, müssen Leiter oder ähnliches für eine Zuleitung vorgesehen werden.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, elektro-optische
Bauteile, insbesondere elektro-optische Halbleiter, an Leiterplatten anzuordnen. Hierzu wird vorzugsweise die Lcad-Framc-Technologie verwendet, mittels der ein elektro-optischer Chip mit einer Genauigkeit von etwa 50 μm auf der Leiterplatte angeordnet werden kann. Diese Genauigkeit ist jedoch für die Juslage relativ zu einem optischen
Wellenleiter, der Abmessungen in der Größenordnung bis herunter zu 1 μm haben kann, nicht ausreichend.
Die Erfindung schafft eine Baugruppe, bei der ein optisches Bauteil mit der gewünschten Genauigkeit relativ zu einem elektro- optischen Bauteil angeordnet ist. Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe, das sich durch eine hohe Ausbeule auszeichnet. Einc erfindungsgemäßc Baugruppe besteht aus einer Leiterplatte und einem optischen Bauteil, wobei die Leiterplatte mit mindestens einem elektro-optischen Bauteil, mindestens einer Leiterbahn für den Anschluß des elektro-optischen Bauteils sowie einer dreidimensionalen, mikroslrukturicrten Justiergestal lung versehen ist, relativ zu der das elektro-optische Bauteil präzise angeordnet ist, und wobei eine dreidimensionale Positionicrgcstaltung an dem optischen Bauteil vorgesehen ist, die mit der Justicrgcstallung der Leiterplatte derart zusammenwirkt, daß das optische Bauteil mit dem elektro-optischen Bauteil der Leiterplatte präzise gekoppelt ist. Die erfindungsgemäße
Baugruppe besteht also aus zwei Unterbaugruppen, nämlich zum einen der Leiterplatte mit dem elekto-optischcn Bauteil und zum anderen dem optischen Bauteil selbst. Diese sind für sich genommen einzeln funktionsfähig, so daß sie separat voneinander getestet werden können. Es kann also hinsichtlich der Leiterplatte überprüft werden, ob die
Leiterbahnen für den Anschluß des elektro-optischen Bauteils, die Verbindung des elektro-optischen Bauteils mit den Leiterbahnen und schließlich das elektro-optische Bauteil selbst voll funktionsfähig sind. Hinsichtlich des optischen Bauteils kann überprüft werden, ob das optische Bauteil, beispielsweise ein Wellenleiter oder eine
Lichtleitfaser, ordnungsgemäß funktioniert. Erst beim Zusammenfügen von Leiterplatte und optischem Bauteil wird das elektro-optische Bauteil mit dem optischen Bauteil gekoppelt, und zwar passiv über die Jusliergcstaltung und die Positionicrgcstaltung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Leiterplatte ein Spritzgußteil ist, das partiell mit einer Metallisierung versehen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine rationelle Fertigung der Leiterplatte, da sämtliche Gestaltungen, die zur präzisen Positionierung des elektro-optischen Bauteils erforderlich sind, beispielsweise eine mikrostruklurierte Vertiefung, sowie die Jusliergcstaltung, beispielsweise ein erhabenes Justierkreuz, in einfacher Weise von einer geeignet ausgestalteten Form abgeformt werden können. Bei diesem Veriahrcn muß der erhöhte Aufwand für die präzise Fertigung nur ein einziges Mal betrieben werden, nämlich für die Herstellung der Sprilzgußform; die dort mit der erforderlichen Präzision ausgebildeten Gestallungen werden dann in einfacher Weise mit derselben Präzision auf das Spritzgußteil abgeformt.
Gemäß einer bevorzugten Aus ührungsform ist vorgesehen, daß am Boden der Vertiefung, in der das elektro-optische Bauteil aufgenommen ist, ein Kühlkörper angeordnet ist. Dieser Kühlkörper dient dazu, die
Verlustwärme von insbesondere elektro-optischen Scndcelcmcnten abzuführen. Der Kühlkörper kann beispielsweise aus einer Melallschicht bestehen, die gleichzeitig mit der Metallisierung der Leiterplatte ausgebildet wird. In diesem Fall kann der Kühlkörper als einer der Anschlüsse für das elektro-optische Bauteil verwendet werden, wenn diese mit dem Kühlkörper elektrisch leitend verbunden wird, beispielsweise durch Leilklebcn.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin vorgesehen, daß eine Preßpassung zwischen dem elektro-optischen Bauteil und der
Vertiefung der Leiterplatte vorliegt. Die Preßpassung gewährleistet das präzise Anordnen des elektro-optischen Bauteils in der Vertiefung, ohne daß zusätzliche Maßnahmen zur Sicherung des elektro-optischen Bauteils erforderlich sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das elektro-optische Bauteil eine rechteckige Grundfläche hat und die Vertiefung durch eine kreisförmige Aufnahmefräsbohrung gebildet ist, deren Abmessungen kleiner sind als die Diagonalen der Grundfläche, und daß vier Juslierbohrungen vorgesehen sind, die den Ecken des Bauteils zugeordnet sind und deren Schnittkanten mit der Wandung der Aufnahmefräsbohrung zur präzisen Ausrichtung des Bauteils dienen. Mittels der Aufnahmefräsbohrung kann die Vertiefung des elektro- optischen Bauteils in sehr präziser Weise mit einer ebenen Grundfläche ausgebildet werden. Die Justierbohrungen ermöglichen es dann, das elektro-optische Bauteil in einer präzisen Ausrichtung in der Aufnahmefräsbohrung zu halten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das elektro-optische Bauteil ein Licht ohne Vorzugsrichtung senkrecht zur
Oberfläche abgebendes Bauteil ist und die Wandung der Vertiefung einen
Parabolrcflektor bildet, der das abgegebene Licht zum optischen
Bauteil des Substrats hin bündelt. Elektro-optische Bauteile, die das Licht ohne eine Vorzugsrichlung abstrahlen, sind insbesondere LED- Chips. Das von dem LED-Chip abgegebene Licht, das außerhalb des Akzeptanzwinkels des zugeordneten optischen Bauteils abgestrahlt wird, ginge verloren, wenn nicht beispielsweise der Parabolrcflektor zur Strahlformung verwendet wird. Ein solcher Parabolrcflektor ersetzt eine Sammellinse, die alternativ eingesetzt werden könnte, jedoch einen sehr viel höheren Hcrslcllungsaufwand bedeutet. Die reflektierende Schicht des Parabolreflektors kann auf besonders einfache Weise von der Metallisierung gebildet werden, die auf die Leiterplatte aufgebracht wird, um auch die Leiterbahnen auszubilden.
Als optisches Bauteil kann beispielsweise eine Lichtleitfaser verwendet werden, deren Außenkontur die Positionicrgcstaltung bildet, und die mit der Positionicrgcstaltung zusammenwirkende Justier- gestaltung der Leiterplatte kann durch eine Führungsnut für die
Lichtleitfaser gebildet sein, in der diese aufgenommen ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird also das optische Bauteil unmittelbar durch seine nach Art einer MikroStruktur mit der erforderlichen Präzision ausgebildete Außcngcometric an der Justiergestaltung und damit relativ zu dem elektro-optischen Bauteil der Leiterplatte ausgerichtet, so daß die gewünschte Kopplung zwischen dem elektro-optischen und dem optischen Bauteil erhalten wird. Die Führungsnut ist vorzugsweise mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet.
Alternativ kann das optische Bauteil an einem Substrat angeordnet sein, an dem die Positionicrgcstaltung ausgebildet ist, die mikrostrukturiert ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das optische Bauteil also mittelbar unter Zwischenschaltung des Substrates relativ zu dem elektro-optischen Bauteil ausgerichtet. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn das optische Bauteil ein Wellenleiter oder ein Spiegel ist. In diesen Fällen benötigen die optischen Bauteile das Substrat quasi als Trägcrslruktur. Der Wellenleiter wird nämlich üblicherweise in einem Wellcnleilergraben im Substrat ausgebildet, und der Spiegel kann durch eine reflektierend gestaltete Fläche mit geeigneter geometrischer Struktur gebildet sein, so daß beispielsweise ein Hohlspiegel bereitgestellt ist, der in ähnlicher Weise wie ein Parabolrcflektor das von dem elektro-optischen Bautcil bereitgestellte Licht zu einem weiteren optischen Bauteil hin bündelt, beispielsweise die Stirnfläche einer Lichtleitfaser.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe aus einer Leiterplatte, an der mindestens ein clektro-optisches Bauteil angeordnet ist, und einem optischen Bauteil, das mit dem elektro- optischen Bauteil gekoppelt ist, enthält die folgenden Schritte: Es wird ein Leiterplatten-Rohling bereitgestellt, wobei eine Vertiefung zur Aufnahme des elektro-optischen Bauteils und eine dreidimensionale Justiergestaltung gebildet werden. Dann wird der Leiterplatten-Rohling . fertiggestellt, indem er partiell metallisiert wird, so daß eine Leiterplatte gebildet ist. Anschließend wird das elektro-optische Bauteil in der Vertiefung angeordnet und an die Leiterbahn angeschlossen. Ferner wird separat von der Leiterplatte ein optisches Bauteil bereitgestellt, an dem eine dreidimensionale Positioniergestaltung vorgesehen ist. Schließlich werden die Leiterplatte und das optische Bauteil zusammengefügt, wobei die Justier- und die Positioniergestaltung ineinander eingreifen und zu einer präzisen Ausrichtung von Leiterplatte und optischem Bauteil relativ zueinander führen. Abschließend werden die Leiterplatte und optische Bauteil aneinander befestigt. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Baugruppe besonders wirtschaftlich zu fertigen, da, wie dies vorzugsweise vorgesehen ist, sowohl das elektro-optische Bauteil der Leiterplatte als auch das optische Bauteil vor dem Verbinden von Leiterplatte und optischem Bauteil separat auf ihre korrekte Funktion getestet werden können. Falls eine korrekte Funktion nicht feststellbar ist, gehört nur die entsprechende Unterbaugruppe zum Ausschuß, so daß die Gesamtausschußratc des Verfahrens erheblich verbessert wird. Die zur Kopplung zwischen dem elektro-optischen Bauteil und dem optischen Bauteil erforderliche genaue Ausrichtung der Bauteile relativ zueinander wird quasi automatisch passiv durch das Eingreifen von Jusliergcstaltung und Positionicrgcstaltung ineinander erhalten.
Wenn der Leiterplatten-Rohling sprilzgcgossen wird, wie dies gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, werden die Vertiefung zur Aufnahme des elektro-optischen Bauteils und die dreidimensionale Justiergestaltung von der Spritzgußform abgeformt, so daß sie ohne weitere Bearbeilungsschritle mit der erforderlichen Präzision erhaltcn werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Leiterplatte zum Anordnen des elektro-optischen Bauteils in der Vcr- tiefung erwärmt wird. Die beim Erwärmen auftretende Wärmeausdehnung ermöglicht es, das Bauteil frei in die Vertiefung einzusetzen. Die beim Abkühlen auftretende Schrumpfung führt dann dazu, daß das elektro-optische Bauteil mit einer geeigneten Preßpassung sicher und zuverlässig in der Vertiefung gehalten ist, ohne daß weitere Schritte erforderlich sind. Alternativ ist auch möglich, die Leiterplatte zum
Anordnen des elektro-optischen Bauteils in der Vertiefung derart zu biegen, daß sich die Vertiefung nach außen erweitert. Wenn die Leiterplatte dann mit eingesetztem elektro-optischen Bauteil wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, legen sich die Wände der Vertiefung fest an das elektro-optische Bauteil an, das dann auf diese Weise fest in der Vertiefung gehalten wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Leiterplatte und optische Bauteil unmittelbar miteinander verklebt werden. Auf diese Weise werden die Leiterplatte und das optische
Bauteil zuverlässig miteinander verbunden, wobei der Klebstoff zusätzlich dazu benutzt werden kann, einen eventuellen Freiraum zwischen den einander zugeordneten Flächen des elektro-optischen Bauteils und des optischen Bauteils auszufüllen. Dies ist nicht unbedingt erforderlich, erhöht jedoch die Qualität der Kopplung zwischen beiden Bauteilen, wenn der Klebstoff aus hochtransparentem Material besteht und den Freiraum im Sirahlengang zwischen dem elektro-optischen und dem optischen Bauteil vollständig ausfüllt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, daß das optische Bauteil an einem Substrat angebracht ist. an dem die Positioniergestaltung ausgebildet wird und das mit der Leiterplatte verbunden wird. Hierbei ergeben sich mehr Freiheiten hinsichtlich der Art der Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem optischen Bauteil. Alternativ zur oben angesprochenen Vcrklebung kann auch vorgesehen sein, daß die Leiterplatte und das Substrat miteinander verlötet werden. Hierzu kann insbesondere die Metallisierung verwendet werden, die auf die Leiterplatte aufgebracht wird, sowie eine gcgcbencnfalls auf das Substrat aufgebrachte Metallisierung, die dort beispielsweise als reflektierende Fläche nach Art eines Spiegels wirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dar- gestellt sind. In diesen zeigen:
- Figur 1 in einer schematischen Schnitlansicht eine Baugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 2 in einer Draufsicht eine bei der Baugruppe von Figur 1 verwendete Leiterplatte vor dem Bestücken mit dem elektro-optischen Bauteil;
- Figur 3 in einer Schniltansicht entlang der Linie III-III von Figur 2 die Leiterplatte von Figur 2 nach dem Bestücken mit einem elektro-optischen Bauteil;
- Figur 4 in einer Draufsicht ein Siliziummasterteil, das zur Herstellung des Leiterplatten-Rohlings von Figur 2 verwendet wird;
- Figur 5 in einer Schnittansicht entlang der Linie V-V von Figur 4 das Siliziummasterleil von Figur 4;
- Figur 6 in einer Schnitlansicht entsprechend der Ebene V-V von Figur 4 ein Nickel- Werkstück, das durch Abformen des Siliziummasterteils von Figur 5 erhalten wurde:
- Figur 7 in einer schcmatischcn Draufsicht eine Vertiefung, die zur Aufnahme eines elektro-optischen Bauteils in einer Leiterplatte verwendet werden kann;
- Figur 8 eine Schniltansicht entlang der Linie VIII-VIII von Figur 12; - Figur 9 in einer schematischen Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 10 in einer schcmatischcn Schnittansicht eine Baugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 11 in einer schematischen Schniltansicht eine Baugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 12 in einer schcmatischcn Schnittansicht eine Leiterplatte für eine Baugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 13a in einer schcmatischcn Schniltansicht eine Baugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 13b in einer Draufsicht die Baugrupe von Figur 13a;
- Figur 14 in einer schcmatischcn Schnittansicht einen ersten Schritt zum Anordnen des elektro-optischen Bauteils in einer Ver- tiefung der Leiterplatte;
- Figur 15 in einer schcmatischcn Schnitlansicht einen zweiten Schritt zum Anordnen des elektro-optischen Bauteils in der Vertiefung der Leiterplatte;
- Figur 16 in einer schematischen Schnitlansicht einen alternativen zweiten Schritt zum Anordnen des elektro-optischen Bauteils in einer Vertiefung der Leiterplatte;
- Figur 17 in einer perspektivischen Explosionsansicht eine
Baugruppe gemäß einer siebten Ausführungform der Erfindung;
- Figur 18 in einer perspektivischen schcmatischcn Ansicht die Baugruppe der siebten Ausführungform der Erfindung;
Figur 19 in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Baugruppe gemäß einer achten Ausführungform der Erfindung; und - Figur 20 in einer Seilenansicht einen Teil der Baugruppe der achten Ausführungform der Erfindung.
In Figur 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Baugruppe gezeigt. Diese besteht aus einer Leiterplatte 10 und zwei optischen
Bauteilen, hier einem Spiegel 54 und einem Wellenleiter 56, die an einem Substrat 50 ausgebildet sind.
Die Leiterplatte 10 (siehe auch die Figuren 2 und 3) wird bevor- zugt in einem Abformverfahren, insbesondere in Sprilzgußlechnik, hergestellt. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche der Leiterplatte eine Justicrgcstaltung 12 abgeformt, die hier aus einem erhabenen Justierkreuz besteht. Ferner wird in ihrer Oberfläche eine Vertiefung 14 abgeformt, die zur Aufnahme eines elektro-optischen Bauteils 16 dient. Das elektro-optische Bauteil kann insbesondere ein cleklro- optischer Chip sein, beispielsweise eine Laserdiode, eine LED, ein VCSEL-Chip oder ein Pholodctektor. Sowohl das Justierkreuz 12 als auch die Vertiefung 14 sind hinsichtlich ihrer geometrischen Form als auch ihrer Anordnung relativ zueinander präzise mikrostrukturiert. Dies bedeutet, daß eine gewünschte Geometrie mit einer sehr hohen
Genauigkeit in der Größenordnung von 1 μm eingehalten wird.
Auf der Oberfläche der Leiterplatte 10 werden weiterhin zwei Nuten 18 abgeformt, die später zur Ausbildung von Leiterbahnen dienen. An einem Ende der Nuten 18 sind Bohrungen 20 zur Aufnahme von Kontakl- stiften 22 vorgesehen.
Um ausgehend von dem in Figur 2 gezeigten Leiterplatten-Rohling 10' eine fertige Leiterplatte zu erhalten, muß die Oberfläche des Leiterplatten-Rohlings 10' in den gewünschten Bereichen mit einer
Metallisierung versehen werden. Zu diesem Zweck wird der Rohling zuerst plasmagcrcinigt, und anschließend wird die Oberfläche durch ein chemisches Verfahren oder ein Vakuumaufdamp verfahren metallisiert. Die auf diese Weise auf der Oberfläche ausgebildete Metallisierung ist sehr dünn, so daß sie problemlos auf allen hochstehenden Bereichen, also allen Bereichen abgesehen von der Verliefung 14 und den Gräben 18, abpolierl oder abgeschliffen werden kann. Anschließend wird die dünne Metallschicht durch ein chemisches oder ein galvanisches Verfahren verstärkt, wobei vorher die Kontaktstifte 22 in den Bohrungen 20 angeordnet wurden. Auf diese Weise wird in jeder Nut 18 eine Leiterbahn 24 ausgebildet, die mit dem entsprechenden Kontaktstifl 22 in elektrischer Verbindung steht. Zusätzlich kann am Boden der Vertiefung 14 eine Metallschicht 26 ausgebildet werden, die als Kühlkörper für das später in die Vertiefung 14 eingesetzte elektro- optische Bauteil dient. Der Kühlkörper erstreckt sich in einen Ansatz 14a der Vertiefung hinein, so daß eine größere Fläche für die Kühlwirkung zur Verfügung steht. Für die Wirkung als Kühlkörper ist es erforderlich, die Metallschicht mit einer größeren Dicke auszuführen als für die Bildung der Leiterbahnen 24. Zu diesem Zweck können unterschiedliche Spannungen an die Metallisierungen in den Nuten 18 bzw. am Boden der Vertiefung 14 angelegt werden, um unterschiedliche Materialmengen dort abzuscheiden.
Abschließend wird das elektro-optische Bauteil 16 in die Vertiefung 14 eingesetzt und durch je einen Bonddraht 28 mit den beiden Leiterbahnen 24 verbunden. Es ist auch möglich, den elektrischen Anschluß durch Lcilkleben zu erhalten.
Alternativ kann auch der Kühlkörper 26 als ein elektrischer Anschluß des elektro-optischen Bauteils 16 verwendet werden. In diesem Fall wird die Unterseite des Bauteils 16 mit dem Kühlkörper 26 durch Verlöten oder Leitklebcn elektrisch leitend verbunden. Dann ist nur ein Bonddraht 18 erforderlich, um den zweiten Anschluß des elektro- optischen Bauteils über eine der Leiterbahnen 18 auszubilden. Unabhängig von der Art des elektrischen Anschlusses des elektro- optischen Bauteils muß eine gut wärmeleitende Verbindung mit dem Kühlkörper 26 gewährleistet werden.
Das elektro-optische Bauteil 16 ist nun präzise relativ zum Justierkreuz 12 angeordnet.
Soll auf der Leiterplatte auch eine elektrische Signalvcrarbcitung vorgenommen werden, können in gleicher Weise zusätzlich Halbleiterchips mit rein elektronischer Funktion wie Treiber oder Vorverstärker und andere Elcktronikkomponenten eingesetzt und angeschlossen werden. Für rein elektronische Chips ist es allerdings nicht erforderlich, diese mit der Genauigkeit relativ zum Juslierelement anzuordnen, mit der der elektro-optische Chip angeordnet wurde.
Am Substrat 50 ist eine Positioniergestaltung 52 ausgebildet, die aus einer zur Justiergcstaltung 12 der Leiterplatte inversen geometrischen Struktur besteht, hier also aus einem vertieft ausgebildeten Justierkreuz. Das Substrat 50 ist ferner mit den beiden oben kurz angesprochenen optischen Bauteilen Spiegel 54 und Wellenleiter 56 versehen. Der Wellenleiter kann durch bekannte Verfahren der
Mikrostrukturtechnik ausgebildet werden, und der Spiegel 54 kann von einer auf eine geneigte Fläche des Substrates aufgebrachten Metallisierung gebildet sein.
Die Positioniergestaltung 52 ist in gleicher Weise wie die
Justiergestaltung 12 mikroslrukturicrl, und die beiden optischen Bauteile 54 und 56 des Substrats sind relativ zur Positioniergcstaltung präzise angeordnet.
Die Baugruppe wird dann erhalten, indem die Leiterplatte 10 und das Substrat 50 zusammengefügt werden. Dabei kommt es aufgrund eines Eingreifens von Justiergcstaltung 12 und Positionicrgcstaltung 52 ineinander zu einer präzisen Ausrichtung von Leiterplatte und Substrat und somit der an diesen angebrachten Bauteile relativ zueinander. Das elektro-optische Bauteil 16 der Leiterplatte befindet sich somit in der Stellung, die für eine optische Kopplung mit dem Spiegel 54 und dem Wellenleiter 56 erforderlich ist. Dies ist durch einen schemalisch dargestellten Strahlengang 60 angedeutet.
Abschließend werden die Leiterplatte 10 und das Substrat 50 miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch Verlöten erfolgen, wobei dazu vorteilhafterweise metallisierte Bereiche an der Leiterplatte 10 und dem Substrat 50 verwendet werden. Vorzugsweise werden die Leiterplatte und das Substrat miteinander verklebt, wobei bei geeigneter Wahl des Klebstoffs der Freiraum zwischen dem elektro- optischen Bauteil der Leiterplatte und dem optischen Bauteil des Substrates im Bereich des Strahlengangs zwischen den beiden Bauteilen vollständig mit einem hochlransparenlen Klebstoff ausgefüllt werden kann, um die optische Kopplung zu verbessern.
Da der in Figur 2 gezeigte Leiterplatten-Rohling 10' gleichzeitig erhabene und vertiefte Strukturen trägt, kann das Werkzeug zu seiner Herstellung nicht durch die auf dem Gebiet der integrierten Optik weit verbreitete Mikrostrukturtechnik hergestellt werden, da diese in der Regel keinen Matcrialauftrag ermöglicht. Es muß daher auf die Technik des galvanischen Umkopierens zurückgegriffen werden, mit der erhabene und vertiefte Strukturen ausgebildet werden können. Zusätzlich besieht das Problem, die Vertiefung 14 in der Leiterplatte mit senkrechten
Wänden ausbilden zu müssen. Dies ist mit den meisten verfügbaren Technologien nicht machbar, abgesehen vom LIGA- Verfahren, was jedoch sehr teuer ist.
In den Figuren 4 bis 6 ist dargestellt, wie das Werkzeug zum
Abformen des Leiterplatten-Rohlings erhallen werden kann. In Figur 4 ist ein Siliziummasterteil 10" gezeigt, dessen zum Leiterplatten- Rohling 10' inverse Oberfläche mit Mitteln der Silizium-Mikromechanik ausgebildet wurde. Das auf dem Leiterplatten-Rohling 10' erhaben ausgebildete Justierkreuz 12 wird als vertieftes Justierkreuz 12" ausgebildet (durch KOH-Ätzung), und die am Leiterplatten-Rohling 10' vertieft ausgebildeten Nuten 18 für die Leiterbahnen werden lokal erhaben ausgebildet, indem die außenlicgenden Randbereiche der vertieften Strukturen durch RIE-Abälzung entfernt werden. In der Schnittansicht entlang der Ebene V-V von Figur 4 ist daher zu sehen, daß die außenlicgenden Randberciche der am Leiterplatten-Rohling 10' auszubildenden Vertiefung 14 weggeätzt wurden, so daß die später der Vertiefung 14 entsprechenden Bereiche 14" erhaben erscheinen, und zwar gegenüber der lokalen Umgebung.
Das Siliziummasterteil 10" wird nun galvanisch einfach (oder ungeradzahlig oft) umkopiert, so daß das in Figur 6 gezeigte Werkzeug 10' " aus Nickel entsteht, das erster, dritter, ... Generation ist. Dieses Werkzeug kann nun mit einer NC-Bohr- und Fräsmaschine in der gewünschten Weise strukturiert werden. In den Figuren 7 und 8 ist ein
Beispiel für die Verliefung 14 zur Aufnahme des elektro-optischen Bauteils gezeigt. Die Vertiefung 14 wird durch eine große Aufnahmebohrung gebildet, die als Fräsbohrung mit gerader Bodenfläche bis zu einem Durchmcsscr von ca. 300 μm derzeit technisch realisierbar ist. Die auf diese Weise gebildete zylindrische Wandung 14' hat einen Durchmesser, der kleiner ist als eine Diagonale des elektro-optischen Bauteils, das später in der Vertiefung 14 aufgenommen werden soll. An den Stellen, an denen später die Ecken des elektro-optischen Bauteils zu liegen kommen, wird jeweils eine Justierbohrung mit einem Durchmesser ausgebildet, der kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung und insbesondere Wert von unter 100 μm haben kann. Die Justierbohrungen und die Aufnahmebohrung überlappen sich, so daß sich auch die Wandungen 14" der Justierbohrungen mit der Wandung 14' der Aufnahmebohrungen schneiden. Die dabei entstehenden, insgesamt acht Schnittkanten dienen zur präzisen Ausrichtung des elektro-optischen Bauteils in der Vertiefung 14, indem jeweils zwei Schnittkanten auf der einen und der anderen Seite jeder Ecke des elektro-optischen Bauteils angreifen.
In Figur 8 ist sehr gut die ebene Grundfläche zu sehen, die auf diese Weise ausgebildet wird und später zur präzisen Anordnung des elektro-optischen Bauteils in der Vertiefung dient. In Figur 7 sind mit dem Bezugszeichen 16' die Ränder des in der Vertiefung 14 aufgenommenen Bauteils angedeutet. Hier ist beispielhaft ein Bauteil mit quadratischer Grundfläche gezeigt; in gleiche Weise könnte auch ein Bauteil mit allgemein rechteckiger Grundfläche verwendet werden. In diesem Fall müßte nur die Aufnahmebohrung mit einer langloch- ähnlichen Form ausgebildet werden.
In Figur 9 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe gezeigt. Hier werden zwei Substrate 50 verwendet, wobei eines einen Spiegel 54 und das andere einen Wellenleiter 56 trägt. Jedes Substrat ist mit einer Positionicrgcstaltung 52 versehen, so daß die beiden optischen Bauteile 54, 56 optimal ausgerichtet werden und das elektro-optische Bauteil 16 durch Stirnflächcnkopplung über den Spiegel 54 mit dem Wellenleiter 56 verbunden wird.
In Figur 10 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Baugruppe gezeigt. Hier wird als optisches Bauteil zum einen ein Spiegel 54 eingesetzt, der durch eine metallisierte Fläche des Substrates 50 gebildet ist. Da es sich bei dieser Aus- führungsform beim Substrat 50 um kein integriert-optisches Substrat handelt, kann das Substrat 50 beispielsweise als Spritzgußteil mit der erforderlichen Präzision hergestellt werden.
Zum anderen wird als optisches Bauteil eine Lichtleitfaser 58 eingesetzt, die über den Spiegel 54 mit dem elektro-optischen Bauteil 16 durch Stirnflächenkopplung gekoppelt ist. Die Lichtleitfaser 58 ist in einer Führungsnut in der Leiterplatte aufgenommen. Dabei dient die Führungsnut als Juslicrgeslallung, und die Außenkontur der Lichtleitfaser 58 dient als Positionicrgcstaltung, die im Zusammenwirken mit der Jusliergestaltung die Lichtleitfaser relativ zum Spiegel 54 und dem elektro-optischen Bauteil 16 präzise ausrichtet.
In Figur 11 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Baugruppe gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Spiegel
54 am Substrat 50 als Hohlspiegel ausgebildet, so daß er zur Strahlformung verwendet werden kann. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das verwendete elektro-optische Bauteil 16 Licht ohne Vorzugsrichtung senkrecht zur Oberfläche abstrahlt, wie dies beispielsweise bei einem LED-Chip der Fall ist. Die zur Herstellung des Spiegels 54 erforderliche gekrümmte Fläche am Substrat 50 kann beispielsweise durch Abformen in einem Spritzgußverfahren erzielt werden.
In Figur 12 ist eine Leiterplatte für eine Baugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser
Ausführungsform wird zur Strahlformung ein parabolfϋrmiger Reflektor
32 verwendet, der durch die geeignet geformte Wandung der Vertiefung
14 gebildet ist, in die das elektro-optische Bauteil 16 eingesetzt ist. Die parabolförmige Oberfläche kann leicht durch Verwendung eines entsprechend geschliffenen Fräsers zur Nachbearbeitung der Fräsbohrung erzielt werden, wie sie grundsätzlich aus den Figuren 7 und 8 bekannt ist. Die reflektierende Beschichtung des Reflektors 32 kann mittels der Metallisierung erzielt werden, die zur Herstellung der
Leiterbahnen 24 aufgebracht wird. Zu beachten ist hierbei, daß die zum Anschließen des elektro-optischen Bauteils 26 verwendeten Bonddrähte
28 sorgfältig angeordnet werden müssen, um einen Kurzschluß zu verhindern. Auch bei dieser Ausführungsform ist das elektro-optische
Bauteil 16 mit einem Kühlkörper 26 verklebt, der am Boden der Vertiefung 14 ausgebildet ist.
In den Figuren 13a und 13b ist eine Baugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist in die Vertiefung 14 als clcklro-optische.s Bauteil eine Kanlcncmittcr-
Lascrdiodc 16 eingesetzt. Diese ist unmittelbar, also ohne dazwischen- geschaltete Spiegel, etc. mit dem optischen Bauteil gekoppelt, das hier als Lichtleitfaser 58 ausgestaltet ist. Als Justiergcstaltung dient eine Führungsnut 12 mit V-förmigem Querschnitt. Als Positionicr- gestaltung dient die Außenkontur 52 der Lichtleitfaser 58, die mit der erforderlichen Präzision geformt ist, um die erforderliche Ausrichtung relativ zur Kantenemitter-LD zu erhalten.
In den Figuren 14 bis 16 sind Verfahrensschritte gezeigt, wie das elektro-optische Bauteil 16 sicher und zuverlässig in der Vertiefung
14 der Leiterplatte 10 aufgenommen werden kann. In Figur 14 sind die Leiterplatte 10 und das elektro-optische Bauteil 16 im Ausgangszustand gezeigt. Die Abmessungen der Vertiefung 14 sind geringfügig kleiner als die Abmessungen des elektro-optischen Bauteils 16.
In Figur 15 ist die Leiterplatte 10 von ihrer Ausgangstemperatur, die beispielsweise 20°C betragen kann, auf eine Temperatur von beispielsweise 100° C erwärmt. Die dabei auftretende Wärmeausdehnung sorgt dafür, daß die Abmessungen der Vertiefung 14 zunehmen, so daß das elektro-optische Bauteil nunmehr problemlos in die Vertiefung eingesetzt werden kann. Wenn die Leiterplatte 10 wieder auf ihre Ausgangstempcralur abgekühlt ist, haben sich aufgrund der dabei auftretenden Malerialschrumpfung die Wände der Vertiefung 14 an das elektro-optische Bauteil 16 angelegt, so daß dieses mit einer Preßpassung zuverlässig in der Vertiefung 14 gehalten ist. Es sind somit keine weiteren Maßnahmen erforderlich, um das elektro-optische Bauteil an der Leiterplatte 10 zu befestigen.
In Figur 16 ist die Leiterplatte in einem geringfügig gebogenen Zustand gezeigt. Dabei weilet sich die Vertiefung 14 auf, so daß das elektro-optische Bauteil 16 numehr in diese eingesetzt werden kann.
Nachdem die Leiterplatte 10 elastisch in ihren Ausgangszusland zurückgekehrt ist, ist das elektro-optische Bauteil 16 durch eine Preßpassung in der Vertiefung 14 gehalten. Diese Art der Anbringung ist jedoch nur dann geeignet, wenn die Leiterplatte 10 eine ausreichende Elastizität aufweist.
In den Figuren 17 und 18 ist eine Baugruppe gemäß einer siebten
Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Leiterplatte 10 mit großflächigen Kontaktbcrcichen 70 versehen, die durch eine geeignete Metallisierung erzeugt wurden. Die Leiterplatte kann mit den Kontaktbcreichen in einen SIMM-Stecker eingesteckt werden in einer Weise, die vergleichbar ist mit heuligen
Computer-Mainboards.
In den Figuren 19 und 20 ist eine Baugruppe gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform dient die Nut 18 im Substrat 50, in der der Wellenleiter ausgebildet wird, als Positioniergestaltung 52 für die einzusetzende Leiterplatte 10. Diese ist mit Justiergestallungen 12 versehen, die durch die Außenkanten eines Fortsatzes gebildet sind. In diesem Fortsalz ist der Parabolspiegel 54 angeordnet, in dessen Innenraum ein Sendechip 16 angeordnet ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß keine separaten Positionicrgeslaltungen erforderliche sind, sondern daß die Wändes der Nut 18, die bereits mit hoher Genauigkeit strukturiert sind, die Ausrichtung der Leiterplatte gewährleisten.
Ein wichtiges Merkmal, das allen gezeigten Ausführungsformen gemeinsam ist, liegt darin, daß sowohl die Leiterplatte 10 mit den an ihr angeordneten Bauteilen, insbesondere dem elektro-optischen Bauteil 16, als auch das optische Bauteil gegebenenfalls mit dem Substrat 50, an dem es angebracht ist, separate Unierbaugruppen bilden, die unabhängig voneinander auf korrekte Funktion getestet werden können.
Dies bedeutet, daß im Falle einer Fehlfunktion einzelner Teile nur die entsprechende Unterbaugruppe zum Ausschuß gehört und nicht die gesamte Baugruppe.
Gemäß einer nicht gezeigten Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, das Substrat als Stecker auszubilden, der die optischen Bauteile beispielsweise in der Form von Lichtleitfasern trägt und auf die geeignet strukturierte Leiterplatte aufgesteckt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auf der Fläche der Leiterplatte zusätzlich zu den Justiergcstaltung weitere
Raststrukturen für unterschiedliche Bauteile vorgesehen sein können, beispielsweise V-förmige Nuten, so daß auf der Leiterplatte der präzise Aufbau von sloßgekoppcllen integriert-optischen Bauteilen, von Faser- und Faserbändchcnstcckern oder von Faser- und Faserbändchen möglich ist.

Claims

Patcntansprüchc
1. Baugruppe aus einer Leiterplatte (10) und einem optischen Bauteil (54, 56, 58), wobei die Leiterplatte (10) mit mindestens einem elektro-optischen Bauteil (16), mindestens einer Leiterbahn (24) für den Anschluß des elektro-optischen Bauteils (16) sowie einer dreidimensionalen, mikrostrukturicrlcn Justiergcstaltung (12) verschen ist, relativ zu der das elektro-optische Bauteil (16) präzise angeordnet ist, und wobei eine dreidimensionale Posilioniergeslaltung (52) an dem optischen Bauteil (54, 56, 58) vorgesehen ist, die mit der
Justiergestaltung (12) der Leiterplatte (10) derart zusammenwirkt, daß das optische Bauteil (54, 56, 58) mit dem elektro-optischen Bauteil (16) der Leiterplatte (10) präzise gekoppelt ist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiterplatte (10) ein Spritzgußteil ist, das partiell mit einer Metallisierung versehen ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiergcstaltung aus einem erhabenen Justierkreuz (12) besteht.
4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro-optische Bauteil (16) in einer mikrostrukturierten Vertiefung (14) in der Leiterplatte (10) aufgenommen ist.
5. Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Verliefung (14) ein Kühlkörper (26) angeordnet ist.
6. Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörpcr (26) elektrisch leitend ist und mit dem elektro-optischen Bauteil (16) in elektrisch leitender Verbindung steht, so daß er als Anschluß für das elektro-optische Bauteil (16) dient.
7. Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Preßpassung zwischen dem elektro-optischen Bauteil (16) und der Vertiefung (14) der Leiterplatte vorliegt.
8. Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß das elektro-optische Bauteil (16) eine rechteckige
Grundfläche hat und die Vertiefung durch eine kreisförmige Aufnahmefräsbohrung (14') gebildet ist, deren Abmessungen kleiner sind als die Diagonalen der Grundfläche, und daß vier Justierbohrungen (14") vorgesehen sind, die den Ecken des elektro-optischen Bauteils (16) zugeordnet sind und deren Schnittkanten mit der Wandung der
Aufnahmefräsbohrung zur präzisen Ausrichtung des elektro-optischen Bauteils (16) dienen.
9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß das elektro-optische Bauteil (16) ein Licht ohne Vorzugsrichtung senkrecht zur Oberfläche abgebendes Bauteil ist und die Wandung der Verliefung einen Parabolrcflektor (32) bildet, der das abgegebene Licht zum optischen Bauteil (54, 56, 58) hin bündelt.
10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil eine Lichtleitfaser (58) ist, deren Außenkontur die Positionicrgcstaltung (52) bildet, und daß die mit der Positioniergcstaltung (52) zusammenwirkende Justiergcstaltung (12) der Leiterplatte (10) durch eine Führungsnut (12) für die Lichtleitfaser (58) gebildet ist, in der diese aufgenommen ist.
11. Baugruppe nach einem Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das optischen Bauteil (54, 56) an einem Substrat (50) angeordnet ist, an dem die Positionicrgcstaltung (52) ausgebildet ist, die mikroslrukturicrl ist.
12. Baugruppe nach Anpruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil des Substrats (50) ein Wellenleiter (56) ist.
13. Baugruppe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil des Substrats (50) ein Spiegel (54) ist.
14. Baugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel ein Hohlspiegel (54) ist.
15. Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) mit großflächigen Konlaktbcrcichcn (70) versehen ist, auf die ein Stecker aufgesteckt werden kann.
16. Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe aus einer
Leiterplatte (10), an der mindestens ein clcktro-optischcs Bauteil
(16) angeordnet ist, und einem optischen Bauteil (54, 56, 58), das mit dem elektro-optischen Bauteil (16) gekoppelt ist, enthaltend die folgenden Schritte:
- es wird ein Leiterplatten-Rohling (10') bereitgestellt, wobei eine Verliefung (14) zur Aufnahme des elektro-optischen Bauteils (16) und eine dreidimensionale, mikrostrukturierlc Jusliergcstaltung (12) ausgebildet werden; - der Leiterplatten-Rohling (10') wird fertiggestellt, indem er partiell metallisiert wird, so daß eine Leiterbahn (24) gebildet ist:
- das elektro-optische Bauteil (16) wird in der Verliefung (14) angeordnet und an die Leiterbahn (24) angeschlossen;
- es wird separat von der Leiterplatte (10) ein optisches Bauteil (54, 56, 58) bereitgestellt, an dem eine dreidimensionale Positioniergestaltung (52) vorgesehen ist;
- die Leiterplatte (10) und das optische Bauteil (54, 56, 58) werden zusammengefügt, wobei die Justier- und die Positionicrgcstaltung (12, 52) ineinander eingreifen und zu einer präzisen Ausrichtung von Leiterplatte (10) und optischem Bauteil (54, 56, 58) relativ zueinander führen;
- die Leiterplatte (10) und das optische Bauteil (54, 56, 58) werden aneinander befestigt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der
Leiterplatten-Rohling (10') sprilzgegossen wird, wobei die Vertiefung (14) zur Aufnahme des elektro-optischen Bauteils (16) und die drei- dimensionalc Justiergestaltung (12) abgeformt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) zum Anordnen des clektro- optischen Bauteils (16) in der Vertiefung erwärmt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) zum Anordnen des elektro-optischen Bauteils (16) in der Vertiefung (14) derart gebogen wird, daß sich die Vertiefung (14) nach außen erweitert.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) und das optische Bauteil (58) unmittelbar miteinander verklebt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil (54, 56) an einem Substrat (50) angebracht ist, an dem die Positionicrgcstaltung (52) ausgebildet wird und das mit der Leiterplatte (10) verbunden wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (50) und die Leiterplatte (10) miteinander verklebt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 21. dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (50) und die Leiterplatte (10) miteinander verlötet werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das elektro-optische Bauteil (16) der Leiterplatte (10) vor dem Verbinden von Leiterplatte (10) und optischem Bauteil (54, 56, 58) auf seine korrekte Funktion getestet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil (54, 56, 58) vor dem Verbinden von Leiterplatte (10) und optischem Bauteil (54, 56, 58) auf seine korrekte Funktion getestet wird.
PCT/EP1999/008485 1998-11-06 1999-11-05 Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe WO2000028362A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000581487A JP2002529787A (ja) 1998-11-06 1999-11-05 電気・光学的な構成ユニット及び該構成ユニットの製造法
US09/831,286 US6504107B1 (en) 1998-11-06 1999-11-05 Electro-optic module and method for the production thereof
EP99971928A EP1127285A1 (de) 1998-11-06 1999-11-05 Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe
KR1020017005685A KR20010086003A (ko) 1998-11-06 1999-11-05 전자-광학 어셈블리 유닛 및 이 어셈블리 유닛의 생산 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19851265.1 1998-11-06
DE1998151265 DE19851265C2 (de) 1998-11-06 1998-11-06 Elektro-optische Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000028362A1 true WO2000028362A1 (de) 2000-05-18

Family

ID=7886951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1999/008485 WO2000028362A1 (de) 1998-11-06 1999-11-05 Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6504107B1 (de)
EP (1) EP1127285A1 (de)
JP (1) JP2002529787A (de)
KR (1) KR20010086003A (de)
DE (1) DE19861162A1 (de)
WO (1) WO2000028362A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054129A1 (de) * 2000-12-29 2002-07-11 Diemount Gmbh Kopplungsanordnung zum optischen koppeln eines lichtwellenleiters mit einem elektro-optischen element
EP1256830A2 (de) * 2001-05-02 2002-11-13 Oki Electric Industry Company, Limited Optisches Bauteil mit Handhabungseinrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und Befestigung und Optischer Modul
US7235150B2 (en) * 2001-02-14 2007-06-26 Gemfire Corporation Multi-channel laser pump source for optical amplifiers
EP1882964A2 (de) * 2006-07-26 2008-01-30 Tomoegawa Co., Ltd. Optische Verbindungsteile und optische Verbindungsstruktur
DE102018009292A1 (de) 2018-11-26 2020-05-28 Harting Ag Elektrooptische Baugruppe mit Wärmeabführung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
EP3893035A1 (de) * 2017-12-05 2021-10-13 Lipac Co., Ltd. Verbinderstecker und aktive optische kabelanordnung damit

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6670208B2 (en) * 2000-06-23 2003-12-30 Nec Corporation Optical circuit in which fabrication is easy
DE20013088U1 (de) 2000-07-28 2000-11-16 Harting Elektro-optische Bauteile GmbH & Co. KG, 31162 Bad Salzdetfurth Optischer Transceiver
JP4635328B2 (ja) * 2000-11-28 2011-02-23 双葉電子工業株式会社 蛍光表示管
WO2002079812A2 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Iljin Corporation Small-formed optical module
EP1298969A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-02 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Basiskörper zur Montierung von Hochfrequenzbauteilen
US6628000B1 (en) * 2001-11-19 2003-09-30 National Semiconductor Corporation Techniques for maintaining parallelism between optical and chip sub-assemblies
JP3974480B2 (ja) * 2002-08-27 2007-09-12 沖電気工業株式会社 光学部材の実装方法および光モジュール
JP3947481B2 (ja) * 2003-02-19 2007-07-18 浜松ホトニクス株式会社 光モジュール及びその製造方法
TWI223870B (en) * 2003-06-27 2004-11-11 Nanya Technology Corp Method of forming capacitors having geometric deep trench
US6959134B2 (en) * 2003-06-30 2005-10-25 Intel Corporation Measuring the position of passively aligned optical components
US20050009239A1 (en) * 2003-07-07 2005-01-13 Wolff Larry Lee Optoelectronic packaging with embedded window
US6953990B2 (en) * 2003-09-19 2005-10-11 Agilent Technologies, Inc. Wafer-level packaging of optoelectronic devices
KR100825732B1 (ko) * 2006-09-29 2008-04-29 한국전자통신연구원 광전배선 커넥터 모듈 및 그 모듈을 포함한 광전 통신 모듈
JP4865600B2 (ja) * 2007-03-06 2012-02-01 古河電気工業株式会社 光結合器
JP2009122197A (ja) * 2007-11-12 2009-06-04 Fujikura Ltd 光コネクタの位置決め構造
US20100098374A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Avago Technologies Fiber Ip (Signgapore) Pte. Ltd. Optoelectronic component based on premold technology
US20100165620A1 (en) * 2008-12-29 2010-07-01 Phoseon Technology, Inc. Reflector channel
JP5292184B2 (ja) * 2009-05-26 2013-09-18 株式会社東芝 光モジュール及びその製造方法
JP5102815B2 (ja) * 2009-08-31 2012-12-19 日立電線株式会社 光電気複合配線モジュールおよびその製造方法
US8611716B2 (en) * 2009-09-30 2013-12-17 Corning Incorporated Channeled substrates for integrated optical devices employing optical fibers
US20110075976A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 James Scott Sutherland Substrates and grippers for optical fiber alignment with optical element(s) and related methods
US8477298B2 (en) * 2009-09-30 2013-07-02 Corning Incorporated Angle-cleaved optical fibers and methods of making and using same
US8295671B2 (en) * 2009-10-15 2012-10-23 Corning Incorporated Coated optical fibers and related apparatuses, links, and methods for providing optical attenuation
US8530818B2 (en) 2010-06-28 2013-09-10 Intel Corporation Apparatus, method and system for providing reflection of an optical signal
US9151918B2 (en) * 2010-08-26 2015-10-06 Vi Systems Gmbh Opto-electronic assembly for parallel high speed transmission
JP5664905B2 (ja) * 2011-01-18 2015-02-04 日立金属株式会社 光電変換モジュール
WO2013099415A1 (ja) * 2011-12-26 2013-07-04 株式会社フジクラ 光モジュール
US9323014B2 (en) * 2012-05-28 2016-04-26 Mellanox Technologies Ltd. High-speed optical module with flexible printed circuit board
US20130330033A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-12 Futurewei Technologies, Inc. Tsv substrate with mirror and its application in high-speed optoelectronic packaging
TWI578043B (zh) * 2012-10-24 2017-04-11 鴻海精密工業股份有限公司 光電轉換模組
US9243784B2 (en) * 2012-12-20 2016-01-26 International Business Machines Corporation Semiconductor photonic package
US9400356B2 (en) 2013-03-14 2016-07-26 International Business Machines Corporation Fiber pigtail with integrated lid
TW201441705A (zh) * 2013-04-19 2014-11-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 光學通訊模組
JP6138574B2 (ja) 2013-05-15 2017-05-31 ローム株式会社 Ｌｅｄモジュール
EP2865310A1 (de) 2013-10-10 2015-04-29 Thomas Schiefer Vorrichtung zum Reinigen
US10830951B2 (en) * 2016-11-02 2020-11-10 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Optical circuit and optical device
TWI647501B (zh) * 2016-12-13 2019-01-11 峰川光電股份有限公司 主動光纜之製造方法
JP6920823B2 (ja) * 2017-01-20 2021-08-18 シチズンファインデバイス株式会社 反射部材付基板及びその製造方法
CN208569108U (zh) * 2018-06-27 2019-03-01 东莞市蓝光塑胶模具有限公司 一种易于固定的光纤连接器

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4611884A (en) * 1982-11-24 1986-09-16 Magnetic Controls Company Bi-directional optical fiber coupler
JPS61287264A (ja) * 1985-06-14 1986-12-17 Toshiba Corp 光半導体装置
DE3737251A1 (de) * 1987-11-03 1989-05-18 Standard Elektrik Lorenz Ag Halbleiter-traegerelement fuer ein elektro-optisches modul
EP0320722A2 (de) * 1987-12-18 1989-06-21 Gte Laboratories Incorporated Einbauverfahren für optische Fasern und Laser
JPH05113526A (ja) * 1991-10-21 1993-05-07 Omron Corp 光結合ユニツトおよびそれを用いたフアイバ光電センサ
EP0550973A1 (de) * 1992-01-10 1993-07-14 AT&T Corp. Selbstausrichtende optische Baugruppe
DE4313487A1 (de) * 1992-11-25 1994-05-26 Ant Nachrichtentech Anordnung zur Verbindung mindestens eines lichtaussendenden Elementes mit mindestens einem lichtempfangenden Element
EP0611975A1 (de) * 1988-03-03 1994-08-24 AT&T Corp. Unterbaugruppe für optoelektronische Bauelemente
EP0723171A2 (de) * 1995-01-23 1996-07-24 Hitachi, Ltd. Optisches Modul
DE19547941A1 (de) * 1995-01-18 1996-07-25 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Umsetzung von optischen in elektrische Signale und Verfahren zur Herstellung
JPH08192532A (ja) * 1995-01-17 1996-07-30 Kyocera Corp 画像装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2603522Y2 (ja) * 1991-03-29 2000-03-15 日本電気株式会社 イメージセンサ
US5179609A (en) 1991-08-30 1993-01-12 At&T Bell Laboratories Optical assembly including fiber attachment
DE4232608C2 (de) * 1992-09-29 1994-10-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung
DE4401219A1 (de) * 1994-01-18 1995-07-20 Bosch Gmbh Robert Integriert optisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines integriert optischen Bauelements
US5432878A (en) * 1994-03-03 1995-07-11 Cts Corporation Silicon carrier for testing and alignment of optoelectronic devices and method of assembling same
DE4410740A1 (de) * 1994-03-28 1995-10-05 Bosch Gmbh Robert Integriert optische Schaltung
US5479540A (en) * 1994-06-30 1995-12-26 The Whitaker Corporation Passively aligned bi-directional optoelectronic transceiver module assembly
WO1996022177A1 (de) 1995-01-18 1996-07-25 Robert Bosch Gmbh Anordnung zur umsetzung von optischen in elektrische signale und verfahren zur herstellung
US5739800A (en) * 1996-03-04 1998-04-14 Motorola Integrated electro-optical package with LED display chip and substrate with drivers and central opening

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4611884A (en) * 1982-11-24 1986-09-16 Magnetic Controls Company Bi-directional optical fiber coupler
JPS61287264A (ja) * 1985-06-14 1986-12-17 Toshiba Corp 光半導体装置
DE3737251A1 (de) * 1987-11-03 1989-05-18 Standard Elektrik Lorenz Ag Halbleiter-traegerelement fuer ein elektro-optisches modul
EP0320722A2 (de) * 1987-12-18 1989-06-21 Gte Laboratories Incorporated Einbauverfahren für optische Fasern und Laser
EP0611975A1 (de) * 1988-03-03 1994-08-24 AT&T Corp. Unterbaugruppe für optoelektronische Bauelemente
JPH05113526A (ja) * 1991-10-21 1993-05-07 Omron Corp 光結合ユニツトおよびそれを用いたフアイバ光電センサ
EP0550973A1 (de) * 1992-01-10 1993-07-14 AT&T Corp. Selbstausrichtende optische Baugruppe
DE4313487A1 (de) * 1992-11-25 1994-05-26 Ant Nachrichtentech Anordnung zur Verbindung mindestens eines lichtaussendenden Elementes mit mindestens einem lichtempfangenden Element
JPH08192532A (ja) * 1995-01-17 1996-07-30 Kyocera Corp 画像装置
DE19547941A1 (de) * 1995-01-18 1996-07-25 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Umsetzung von optischen in elektrische Signale und Verfahren zur Herstellung
EP0723171A2 (de) * 1995-01-23 1996-07-24 Hitachi, Ltd. Optisches Modul

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"MULTI-WAVEGUIDE/LASER COUPLING", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN,US,IBM CORP. NEW YORK, vol. 31, no. 10, 1 March 1989 (1989-03-01), pages 384 - 387, XP000112799, ISSN: 0018-8689 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 148 (E - 506) 14 May 1987 (1987-05-14) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 474 (P - 1602) 27 August 1993 (1993-08-27) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 11 29 November 1996 (1996-11-29) *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6832861B2 (en) 2000-12-29 2004-12-21 Diemount Gmbh Coupling device for optically coupling an optical waveguide to an electro-optical element
WO2002054129A1 (de) * 2000-12-29 2002-07-11 Diemount Gmbh Kopplungsanordnung zum optischen koppeln eines lichtwellenleiters mit einem elektro-optischen element
US7653109B2 (en) 2001-02-14 2010-01-26 Gemfire Corporation Multi-channel laser pump source for optical amplifiers
US7235150B2 (en) * 2001-02-14 2007-06-26 Gemfire Corporation Multi-channel laser pump source for optical amplifiers
EP1256830A2 (de) * 2001-05-02 2002-11-13 Oki Electric Industry Company, Limited Optisches Bauteil mit Handhabungseinrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und Befestigung und Optischer Modul
EP1256830A3 (de) * 2001-05-02 2005-02-09 Oki Electric Industry Company, Limited Optisches Bauteil mit Handhabungseinrichtung, Verfahren zu dessen Herstellung und Befestigung sowie optisches Modul
US7016127B2 (en) 2001-05-02 2006-03-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
EP1686399A1 (de) 2001-05-02 2006-08-02 Oki Electric Industry Co., Ltd. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements
US7102835B2 (en) 2001-05-02 2006-09-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
EP1882964A2 (de) * 2006-07-26 2008-01-30 Tomoegawa Co., Ltd. Optische Verbindungsteile und optische Verbindungsstruktur
EP1882964A3 (de) * 2006-07-26 2008-04-02 Tomoegawa Co., Ltd. Optische Verbindungsteile und optische Verbindungsstruktur
EP3893035A1 (de) * 2017-12-05 2021-10-13 Lipac Co., Ltd. Verbinderstecker und aktive optische kabelanordnung damit
EP3893035A4 (de) * 2017-12-05 2022-09-07 Lipac Co., Ltd. Verbinderstecker und aktive optische kabelanordnung damit
DE102018009292A1 (de) 2018-11-26 2020-05-28 Harting Ag Elektrooptische Baugruppe mit Wärmeabführung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
WO2020109086A1 (de) 2018-11-26 2020-06-04 Harting Ag Elektrooptische baugruppe mit wärmeabführung sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe
RU2770597C1 (ru) * 2018-11-26 2022-04-18 Хартинг Аг Электрооптический конструктивный узел с отводом тепла, а также способ изготовления такого конструктивного узла
US11942588B2 (en) 2018-11-26 2024-03-26 Harting Ag Electro-optical assembly having heat dissipation, and method for producing such an assembly

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010086003A (ko) 2001-09-07
JP2002529787A (ja) 2002-09-10
DE19861162A1 (de) 2000-06-29
US6504107B1 (en) 2003-01-07
EP1127285A1 (de) 2001-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1127285A1 (de) Elektro-optische baugruppe sowie verfahren zur herstellung einer solchen baugruppe
DE10065624C2 (de) Kopplungsanordnung zum optischen Koppeln eines Lichtwellenleiters mit einem elektro-optischen oder opto-elektrischen Halbleiterwandler
DE19932430C2 (de) Opto-elektronische Baugruppe sowie Bauteil für diese Baugruppe
DE69132202T2 (de) Methode zum passiven Ausrichten von Diodenlaser-Arrays und optischen Fasern
DE112008003784B4 (de) Flexible, optische Zwischenverbindung
DE69907351T2 (de) Photodiodenmodul
DE10238741A1 (de) Planare optische Komponente und Kopplungsvorrichtung zur Kopplung von Licht zwischen einer planaren optischen Komponente und einem optischen Bauteil
DE19819164C1 (de) Baugruppe
DE10023736A1 (de) Leiterplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte
EP0335104A2 (de) Vorrichtung zum optischen Verbinden eines oder mehrerer optischer Sender mit einem oder mehreren optischen Detektoren eines oder mehrerer integrierter Schaltkreise
DE10004411A1 (de) Elektrooptisches Sende-/Empfangsmodul und Verfahren zu seiner Herstellung
DE60303140T2 (de) Optische verbindungsanordnung
DE202010016958U1 (de) Leuchtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit auf einem Silizium-Substrat angeordneten Halbleiterlichtquellen
DE60132214T2 (de) Verfahren zur herstellung einer optischen montageplatte
EP3625599B1 (de) Photonisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE19851265C2 (de) Elektro-optische Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
EP0440087B1 (de) Optische Signalverbindungsvorrichtung für Einschübe eines Einschubgestells
EP3577506B1 (de) Elektrooptische schaltung mit einer optischen übertragungsstrecke, elektrooptische baugruppe zum einbau in eine solche elektrooptische schaltung und verfahren zum erzeugen einer optischen schnittstelle einer elektrooptischen schaltung
DE10310616B3 (de) Modul mit Schaltungsträger und elektrooptischem Wandler sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE10319900A1 (de) Optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnung
EP1447696B1 (de) Modulares optoelektronisches Bauelement
WO2005096682A2 (de) Vollintegrierte hybride optisch-elektrische leiterplatte
DE102005002874B3 (de) Optoelektronisches Bauelement mit integrierter Wellenleiter-Ankopplung für passive Justage
DE10321257A1 (de) Metallträger (Leadframe) zur Aufnahme und Kontaktierung elektrischer und/oder optoelektronischer Bauelemente
DE10160508B4 (de) Anordnung zur Detektion von optischen Signalen mindestens eines optischen Kanals eines planaren optischen Schaltkreises und/oder zur Einkopplung optischer Signale in mindestens einen optischen Kanal eines planaren optischen Schaltkreises

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020017005685

Country of ref document: KR

ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 2000 581487

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999971928

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09831286

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999971928

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020017005685

Country of ref document: KR

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1999971928

Country of ref document: EP

WWR Wipo information: refused in national office

Ref document number: 1020017005685

Country of ref document: KR