WO2003076998A1 - Optoelektronisches modul und steckeranordnung - Google Patents

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WO2003076998A1
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Nikolaus Schunk
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Infineon Technologies Ag
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Definitions

  • the invention relates to an opto-electronic module according to the preamble of claim 1 and a connector arrangement according to the preamble of claim 19, which is preferably used in conjunction with an opto-electronic module according to claim 1.
  • a preferred area of application of the invention is inexpensive optoelectronic modules which are coupled to POF (Plastic Optical Fiber) optical waveguides.
  • the invention is particularly suitable for use in multimedia networks in the in-house area and in the automotive area.
  • an optoelectronic module in which a carrier with an optoelectronic converter is positioned in a module housing and cast with a translucent, moldable material.
  • Light is coupled in or out via an optical fiber, which is coupled to a socket on the module housing.
  • the driver module or receiver module for the optoelectronic converter is also located on the carrier.
  • the object of the present invention is to provide an optoelectronic module which enables the use of additional electrical circuits in a converter module cast into a casting body and which at the same time avoids undesired heating of the casting body. Furthermore, a connector arrangement for POF transmission systems is to be made available which enables optical fibers to be coupled to an optoelectronic module.
  • the electrical control and / or Receiving circuit is arranged outside the receiving and coupling part for the transmitting and / or receiving element, namely on a subcarrier, which lies in a plane that runs parallel to the longitudinal axis of the coupling area.
  • these components can be individually optimized. Only the transmitting and / or receiving element and possibly also a monitor diode are accommodated in the receiving and coupling part.
  • the arrangement of the subcarrier parallel to the longitudinal axis or optical axis of the coupling area enables the subcarrier to be arranged directly on a main circuit board.
  • the subcarrier with the electrical control and / or reception circuit represents a pre-testable unit. It is pointed out that the electrical control and / or reception circuit can, in addition to the actual converter module or reception module, also have the additional electrical circuit mentioned at the outset, by means of which a resonant behavior of the converter module, in particular an RCLED, can be reduced.
  • the receiving and coupling part forms a cylindrical recess, one end of which contains the transmitting and / or receiving element and the other end of which is the coupling area for one
  • the receiving and coupling part is accordingly essentially a cylinder, on one of which End in the potting material, the transmitting and / or receiving element is arranged and the other end is used to receive an optical fiber.
  • the optical axis of the transmitting and / or receiving element lies on the longitudinal axis of the cylinder or coupling area.
  • the inner wall of the cylinder serves for passive fiber guidance and fixing the fiber with respect to transverse deflections.
  • the carrier for the transmitting and / or receiving element is preferably a lead frame which provides the electrical connection of the transmitting and / or receiving element (in particular by means of bond wires between the individual contacts of the lead frame and the transmitting and / or receiving element).
  • the leadframe is electrically connected to the subcarrier and, for this purpose, has, for example, at one end an area which is angled by 90 ° and is fastened to the subcarrier.
  • the leadframe runs at least in the region of the receiving and coupling part, preferably perpendicular to the longitudinal axis of the coupling region or to the plane in which the
  • Subcarrier is arranged.
  • the potting material in the receiving and coupling part preferably forms an integrated lens on the side facing the coupling area.
  • a filler cap is introduced into the coupling area before the filling process, on the end face of which the coupling lens is formed in the negative. After filling the receiving and coupling part with the potting material and hardening of the material, the filler cap is removed again, the desired coupling lens being integrated in the
  • a fiber stop ring is also preferably provided in the potting material around the lens, which prevents the End face of an optical fiber inserted into the coupling area can touch the lens apex of the lens.
  • the fiber stop ring also leads to a positioning in the longitudinal direction of the coupling area, so that there is fiber guidance in all three spatial axes.
  • the optoelectronic module is mechanically coupled to a plug receptacle.
  • the coupling takes place via the outer wall of the receiving and coupling part.
  • Self-coupling structures can be provided, which enable simple and automatic coupling between the receiving and coupling part and the connector housing.
  • the corresponding optical fiber is introduced into the coupling area of the receptacle and coupling part.
  • the module is mechanically coupled to a naked fiber adapter.
  • the optical fiber is clamped, for example, with a clamp in a trough-shaped area of the naked fiber adapter.
  • the naked fiber adapter is formed in one piece with the receiving and coupling part and is formed by an extension of the cylindrical coupling area of the receiving and coupling part.
  • the arrangement of a naked fiber adapter represents a structurally simple and inexpensive variant for coupling the optical fiber to the optoelectronic module.
  • the subcarrier can be fastened to a main circuit board, in particular via an SMD assembly.
  • the main circuit board is preferably used as a heat sink for the subcarrier and the electrical components arranged thereon.
  • the subcarrier preferably has plated-through holes which, in addition to an electrical connection, also conduct heat between the electrical components of the subcarrier and the Prepare the main circuit board.
  • connection solder contacts on the underside of the subcarrier, via which the subcarrier is attached to the main circuit board by means of SMD mounting.
  • Lithographic techniques for circuit wiring make it possible to make the electrical subcarrier very compact, so that the entire transceiver structure is less than 13.5 mm wide and thus fulfills the industrial criterion "small form factor".
  • Coupling parts are arranged next to one another or also one above the other on the main circuit board, the receiving and coupling part possibly being held by other structures such as a connector housing.
  • the receiving and coupling part and / or the subcarrier preferably have self-coupling structures which enable automatic adjustment between these parts and / or with a main circuit board.
  • Corresponding structures can also be on a connector housing or
  • Naked fiber adapter can be provided.
  • the electrical contacts on the underside of the subcarrier are preferably designed such that they are as far apart as possible, for example by offset.
  • the underside of the subcarrier and the connector housing or a naked fiber adapter are thus designed such that plugging the module onto a main circuit board leads to a precise pre-adjustment and the module can be fixed in a subsequent soldering process without causing electrical faulty contacts.
  • a housing cover which surrounds the subcarrier and / or the one end of the receiving and coupling part.
  • the receiving and coupling part and / or the aforementioned housing cover is provided with an electrically conductive layer.
  • the receiving and coupling part and / or the housing cover consist of an electrically conductive plastic material, which is produced, for example, by adding electrically conductive beads to the plastic and is known per se.
  • the housing cover of the receiving and coupling part as well as the mass layer on the subcarrier form a cage that prevents or greatly reduces the penetration of interference radiation.
  • the receiving and coupling part is designed as a double chamber, which has a transmitting element and a receiving element in parallel, separate areas. Each of these parallel areas in turn has its own coupling area, over which one
  • Optical fiber is coupled.
  • two subcarriers are preferably provided, in each case one subcarrier for the transmitting element and one subcarrier for the receiving element.
  • a common housing cover provided with an electrically conductive layer preferably separates the two subcarriers and thus prevents electrical crosstalk.
  • this provides a connector arrangement with a connector housing and a housing assigned to the connector.
  • the connector arrangement is particularly suitable in connection with 02 00904
  • the opto-electronic module of claim 1 wherein the outer contour of the receiving and coupling part is coupled to the connector receptacle.
  • the plug has a protective bracket which is movable relative to the housing of the plug and has at least one opening for an optical fiber of the plug.
  • the protective bracket is arranged to protect against the light guide protruding from the housing of the plug.
  • the connector housing that can be coupled to the connector is designed in several stages, one stage of the connector housing serving as a stop for the protective bracket of the connector.
  • the protective bar comes to this stop and is then pulled back into the housing of the plug, the optical fiber or fibers emerging in the housing of the plug through the corresponding openings in the protective bar.
  • the arrangement of a protective bracket permits "blind” insertion, as is often required in automotive versions, and protects the end face of the fiber from dirt.
  • the fiber is protected in a kind of "heavy shank” (Japanese: Kuchiri) in such a way that the fiber can only emerge from the protective environment after the plug has been inserted into the connector housing and can protect itself from contamination without contamination corresponding transducer positioned.
  • the plug preferably has two optical fibers, the center axes of which are at a distance of 5 mm.
  • the plug preferably has a width of 13.5 mm, so that it meets the "Small Form Factor" industrial standard.
  • the protective bracket is preferably fastened to the housing of the plug by means of fastening arms, the fastening arms being resiliently and displaceably mounted on the plug housing.
  • fastening arms are provided, which protrude perpendicularly from the surface of the protective bracket arranged in front of the ends of the optical fibers.
  • the latching arms have latching elements, via which the plug can be latched in the connector housing.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an optoelectronic module in a sectional view
  • Figure 2 shows the embodiment of Figure 1, wherein the module is coupled to a connector housing
  • Figure 3 shows a second embodiment of an optoelectronic module which is coupled to a connector housing
  • Figure 4a shows a third embodiment of an optoelectronic module in which the module is coupled to a bare fiber adapter
  • Figure 4b shows a cross section through the module of Figure 4a
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of an optoelectronic module, the module forming a naked fiber adapter;
  • FIG. 6a shows a perspective view of the plug of a plug arrangement for POF transmission systems,
  • FIG. 6b shows a sectional view of the plug of FIG. 6a
  • Figure 6c is a plan view of the locking device between the connector and connector housing of Figure 6b;
  • Figure 7 is a sectional view of a connector housing of a connector assembly for a POF transmission system
  • FIG. 8 shows the connection between a plug according to FIG. 6a, 6b and a plug housing according to FIG. 7 in a position in which the plug has not yet been fully inserted into the plug housing;
  • FIG 9 shows a connector assembly according to Figure 8, wherein the
  • Connector is fully inserted into the connector housing
  • FIG. 10 shows an optoelectronic module according to FIG. 1 in
  • FIG. 11 shows an optoelectronic module according to FIG. 3 in conjunction with a plug arrangement according to FIGS. 6 to 9.
  • FIG. 1 shows an optoelectronic module 1 which, as the main components, has a receiving and coupling part 2, also known as a CAI (Caviaty-AS-Interface) housing, and a subcarrier 3 with electrical components.
  • a receiving and coupling part 2 also known as a CAI (Caviaty-AS-Interface) housing
  • subcarrier 3 with electrical components.
  • the arrangement of CAI housing 2 and subcarrier 3 is covered by a housing cover 4.
  • the housing cover is positively connected to the CAI housing 2 via a projection 41.
  • the CAI housing 2 serves on the one hand to accommodate and Introduction of a carrier 5 with a transmitting and / or receiving element, which is designed here as an opto-electronic converter 6, and secondly the formation of a coupling region 27 for receiving an optical fiber.
  • the CAI housing has one at one end
  • Casting body 21 made of transparent potting material, which envelops the carrier 5 with the opto-electronic converter 6, which can be designed as a transmitting or receiving element.
  • a lens 22 is integrated in one piece in the transparent casting body 21 in order to increase the light transmission power to be coupled into an optical fiber by means of a transmission element or the light reception power imaged on a photodiode.
  • the casting body 21 forms a fiber stop ring or protective ring 23, which protects the integrated lens 22 against mechanical impairment due to fiber contact.
  • the CAI housing 2 is essentially designed as a cylinder 24 which encloses a cylindrical recess 25.
  • the casting body 21 is located at one end of the cylindrical recess.
  • the adjoining area 27 of the cylindrical recess, together with the inner wall 28 of the cylinder 24, serves for passive guidance and fixing with respect to transverse deflections of an optical fiber which can be inserted into the cylindrical recess 25.
  • the transmitting and / or receiving element 6 is centered on the optical axis 29 of the CAI housing.
  • a leadframe is used as the carrier 5, which is oriented perpendicular to the optical axis 29 and is soldered to the subcarrier 3 at its lower end 51, which is bent through 90 °, by means of an SMD contact. Furthermore, self-alignment markings 61, 62 are provided on the CAI housing and on the subcarrier, which serve for the self-adjustment and coupling of the CAI housing 2 to the subcarrier 3 or a plug housing which is coupled to the outer wall of the CAI housing 2 ( see Figure 2).
  • the subcarrier 3 is an at least two-layer printed circuit board which contains an external circuit 31 and an IC driver module 32 or a receiving module 32.
  • the external circuit 31 is used to optimize performance and is used in particular when using RCLEDs as transmission elements.
  • the subcarrier 3 assigns several plated-through holes 33
  • the through-contacts 33 provide very good heat dissipation from the transmitter module or receiver module 32 to one
  • Main circuit carrier instead, which serves as a heat sink coupled to the subcarrier 3.
  • connection contacts 34 are designed on the underside of the subcarrier.
  • the contacts 34 are made very compact by offset from one another with the greatest possible distance. Additional adjustment pins, advantageously with ground potential, can optionally be provided, which ensure a precise fit of the subcarrier into a main circuit carrier.
  • the subcarrier 3 runs in a plane which is arranged parallel to the optical axis 29 of the CAI housing.
  • the CAI housing 2 and the housing cover 4 have a metallically conductive surface which, together with the ground layer of the subcarrier, provides EMC shielding. To it is conceivable to form the CAI housing 2 and the housing cover 4 from an electrically conductive plastic material.
  • FIG. 2 shows the optoelectronic module of FIG. 1 in connection with an SMI connector arrangement for
  • Plastic fiber links are made from plastic fiber links.
  • SMI Small Multimedia Interface
  • connection with the opto-electronic module 1 can be used, in particular that the plug-in system explained below with reference to FIGS. 6 to 9.
  • the SMI connector housing 71 is plugged onto the cylinder 24 of the CAI housing 2.
  • the plug 72 is shown in plan view. It can be seen that a fiber 73 guided in the plug 72 is inserted in the cylindrical receiving opening 25 of the CAI housing 2 and with its end face in mechanical contact with the
  • Fiber stop ring 23 of the casting body 21 stands.
  • the connector housing 71 is arranged on a main circuit carrier 8, on which the subcarrier 3 is also located.
  • the connector housing 71 snaps into the main circuit carrier 8 via latching elements 71a.
  • CAI housing 2 and the connector housing 71 is used.
  • the CAI housing 2 has a lateral opening 2a through which the carrier 5 with the transmitting and / or receiving element 6 can be inserted into the CAI housing 2.
  • a potting material is also poured into the CAI housing via this opening 2a.
  • a filler cap is inserted into the receiving opening 25 and is removed again after the potting material has hardened.
  • this filler cap has the lens 22 assigned to the transmitting and / or receiving element 6.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of an optoelectronic module 1 'in conjunction with a plug housing 71'.
  • the subcarrier 3 is placed below the CAI housing 2 and on the underside of the connector housing 71 '.
  • the height of the plug housing 71 had to be adjusted, i.e. the distance between the optical axis 29 and the main circuit carrier 8 is increased somewhat. Compared to the embodiment of Figures 1 and 2, however, is
  • the underside 71a 'of the plug housing 71' is made metallized, so that EMC shielding of the electronic components 32 and 31 is provided.
  • the CAI housing 2 is fixed to the connector housing 71 ', for example, by means of a clamp 71b' on the connector housing 71 'which engages around an edge of the CAI housing 2 in a form-fitting manner.
  • FIGS. 4a and 4b show an embodiment of an opto Electronic module shown, in which the connector housing of Figures 2 and 3 is replaced by a naked fiber adapter 9.
  • FIG. 4a shows a schematic longitudinal section corresponding to the illustration from FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 4b shows a cross section along the line IVb-IVb from FIG. 4a.
  • the CAI housing 2 is inserted into the naked fiber adapter 9.
  • the CAI housing 2 and the naked fiber adapter 9 can also be made in one piece.
  • An optical fiber 12 is inserted into the CAI housing 2 and clamped in a trough-shaped region 91 of the naked fiber adapter 9 by means of a clamp 11.
  • the inside of the clamping device 11, the formation of the trough shape and the fixing of the clamping device in the naked fiber adapter 9 are designed in such a way that the fiber 12 is prevented from being pulled back.
  • clamp 11 covers the cylindrical CAI housing 2 at its open end, so that contamination is prevented.
  • a clamping device (insulation displacement device) can alternatively be provided in the area of the fiber coupling in the CAI housing itself.
  • FIG. 5 shows a further embodiment with a bare fiber connection, the CAI housing and the
  • Bare fiber adapter form a one-piece molding 13.
  • the molded part 13 is coated with a metallically conductive layer, so that EMC shielding is provided for the transmitting and / or receiving element.
  • the optical waveguide 12 is fixed by a clamping device 14 which surrounds the jacket of the optical waveguide 12 used.
  • the molded part 13 is firmly connected to the main circuit board 8 by means of clamping elements 13a.
  • the underside 13b is in turn metallized for electro-magnetic shielding.
  • FIGS. 6a, 6b show a novel plug of a plug arrangement, which is preferably coupled to the CAI transceiver 2 of the optoelectronic module of FIGS. 1 to 5.
  • the plug 15 has a housing 151 with two plastic optical fibers 152 arranged at a distance of 5 mm from one another and a protective bracket 153.
  • the protective bracket 153 is positioned in front of the end faces of the optical fibers 152 when the plug 15 is not inserted, so that the optical fiber ends protruding from the housing 151 are protected by the protective bracket 153.
  • the protective bracket In the area of the optical fibers 152, the protective bracket each has a cutout 153a.
  • the protective bracket 153 has three fastening arms 153b, by means of which it is slidably attached to the housing 151 of the plug.
  • Fastening arms 153b are resiliently guided in the corresponding grooves or receptacles of the housing 151 due to their geometric configuration.
  • the plug 15 has a locking part 154 for releasably locking the fastening arms 153b.
  • Unlocking part 165 which is designed, for example, as a web on the plug housing 71, 71 ', 16, enables the locking to be released by lifting the fastening arm 153b.
  • FIG. 6c shows the locking device from FIG. 6b separately as a plan view along the direction of extent of the unlocking part 165. It can be seen that the fastening bracket 153b assigned to the unlocking part 165 has the unlocking part 165 with a
  • Latch 153c overlaps. To unlock the connector 15 and connector housing 16, the catch 153c interacts with the locking part 154.
  • FIG. 7 shows a connector housing 16 belonging to the connector 15 of FIGS. 6a and 6b.
  • the connector housing 16 is designed in three stages.
  • a first stage 161 serves to receive and hold a CAI housing 2 according to FIGS. 1 to 5.
  • a second step 162 serves to guide the protective bracket 153 of the plug 15.
  • the stop 163 formed between the first and the second step represents a stop for the protective bracket 153 of the plug 15.
  • the third step 164 serves to guide the actual plug 15 or the housing 151 of the plug 15.
  • the first stage is designed as a circular opening, the diameter of which corresponds to the outer diameter of the cylinder 24 of the CAI housing 2.
  • the second stage has a rectangular shape corresponding to the outer shape of the protective bracket 153.
  • the third stage is also rectangular in shape in accordance with the cuboid shape of the housing 151 associated with the plug 15.
  • FIG. 8 shows that assembled in the plug housing 16 CAI housing 2 according to FIGS. 1 to 5.
  • the plug 15 is inserted into the plug housing 16 just enough that the protective bracket 153 bears against the protective bracket stop 163.
  • Unlocking part 165 for unlocking the protective bracket 153. Also shown schematically is a connector lock 156, by means of which the fully inserted connector 15 is locked on the connector housing 16. Of course, the plug lock 156 may also be used for unlocking.
  • FIG. 9 shows the plug 15 after it has been completely inserted into the plug housing 16. It can be seen that the protective bracket 153 is opposite the one shown in FIG.
  • the protective bracket 153 withdraws into the housing 151 of the plug 15 as soon as it reaches the step stop 163 of the plug housing 16.
  • the path is dimensioned such that the fiber 152 is placed in front of the integrated lens 22 in the casting body 21 and the connector 15 engages at the same time.
  • the plug 15 can then only be removed from the plug housing 16 again by releasing the release.
  • FIGS. 10 and 11 show the previously described new plug arrangement in connection with an opto-electronic module 1 according to FIGS. 1 and 3, respectively. The end position is shown with the plug 15 completely inserted into the plug housing 16.
  • the outer dimensions of the plug housing 16 are such that the plug housing 16 is on the
  • the transparent casting body 21 in this exemplary embodiment represents a lateral wall of the cylindrical CAI housing 2.
  • the CAI housing 2 is a cylinder which is open on both sides, one side of the cylinder being closed off by the casting body 21.
  • the carrier 5 is bent S-shaped so that it is completely surrounded by the casting body 21.
  • a preferably metallized protective cap 17 is positively connected on the one hand to the plug housing 16 and on the other hand to the main circuit board 8.
  • the carrier 5 is straight in this embodiment.
  • an embodiment of the CAI housing 2 can be used in which one end of the cylindrical CAI housing 2 is closed by a housing cover 4, 2b, as shown in FIGS. 1 to 5 and 10 and 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Modul (1) mit einem Sende- und/oder Empfangselement (6), einem Träger (5), auf dem das Sende- und/oder Empfangselement (6) angeordnet ist, einem Aufnahme- und Koppelteil (2), das das Sende- und/oder Empfangselement (6) aufnimmt, zumindest teilweise mit einem Vergussmaterial (21) gefüllt ist und einen Ankoppelbereich (27) zum Ankoppeln eines Lichtwellenleiters aufweist, und einer elektrischen Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) für das Sende- und/oder Empfangselement (6). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) außerhalb des Aufnahme- und/oder Koppelteils (2) auf einem Subträger (3) angeordnet ist, der in einer Ebene liegt, die parallel zur Längsachse des Ankoppelbereichs (27) verläuft. Hierdurch ergibt sich ein sehr kleiner, transparenter Gießkörper des Vergussmaterials 21, der ein weitgehend homogenes Ausdehnungsverhalten aufweist. Über den maximalen Temperaturbereich von -40°C bis 85°C, wie er in Automotive-Anwendungen gefordert wird, ergeben sich daher nur kleine Spannungen im Gießkörper, so dass die Zyklusstabilität erheblich erhöht ist.

Description

Beschreibung
Opto-elektronisches Modul und Steckeranordnung
Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Modul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Steckeranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 19, die bevorzugt in Verbindung mit einem opto-elektronischen Modul gemäß Anspruch 1 eingesetzt wird. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind kostengünstige opto-elektronische Module, die mit POF (Plastic Optical Fibre) -Lichtwellenleitern gekoppelt werden. Innerhalb dieses bevorzugten Anwendungsgebietes eignet sich die Erfindung insbesondere für einen Einsatz in Multimedia-Netzwerken im Inhouse-Bereich und im Automotive- Bereich.
Aus der DE 199 09 242 AI ist ein opto-elektronisches Modul bekannt, bei dem ein Träger mit einem opto-elektronischen Wandler in einem Modulgehäuse positioniert und mit einem lichtdurchlässigen, formbaren Material vergossen wird. Eine
Lichtein- oder Auskopplung erfolgt über eine Lichtleitfaser, die an einem Stutzen des Modulgehäuses angekoppelt wird. Auf dem Träger befindet sich auch der Treiberbaustein bzw. Empfangsbaustein für den opto-elektronischen Wandler.
Die Datenraten bei POF-Übertragungssystemen steigen zunehmend an. Es kommen daher verstärkt sogenannte RCLED (Resonant Cavity-LED) mit Datenraten bis 500 Mbit/s zum Einsatz. Nachteilig an derartigen RCLED' s ist ein resonanzartiges Verhalten im Temperaturbereich von etwa -40°C bis 85°C.
Insbesondere kommt es an der oberen Temperaturgrenze zu einer erheblichen Leistungsreduktion. Durch schaltungstechnische Maßnahmen am Treiberbaustein gelingt es, diese Leistungseinbüße zu verkleinern.
Bei Transceiver-Ausführungen, bei denen der Treiberbaustein in den Gießkörper mit der RCLED eingegossen ist, können entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen jedoch nicht durchgeführt werden. Zum einen ist es schwierig, die externe Beschaltung im Gießkörper zusätzlich unterzubringen und die Verdrahtung durchzuführen. Zum anderen kommt es zu einer starken Wärmeentwicklung, die auf einen erhöhten
Stromverbrauch der Treiberstufe und der optischen Sendequelle bei hohen Datenraten und die zusätzliche externe Beschaltung zurückzuführen ist. Diese Erwärmung kann zu einer Eintrübung bzw. Einschwärzung des Gießkörpers und einer Zerstörung des Wandlerbausteins führen.
Zur Reduzierung einer unerwünschten Erwärmung ist es bisher lediglich bekannt, den Temperaturbereich auf 0°C bis ca. 60°C einzuschränken. Auch wird bei in einen Gießkörper eingegossenen Wandlerbausteinen auf eine externe Beschaltung, die Leistungseinbußen des Wandlerbausteins reduziert, verzichtet. Es liegt auf der Hand, dass dies unbefriedigend ist .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein opto-elektronisches Modul zur Verfügung zu stellen, das den Einsatz zusätzlicher elektrischer Schaltungen bei einem in einen Gießkörper eingegossenen Wandlerbaustein ermöglicht und dass gleichzeitig eine unerwünschte Erwärmung des Gießkörpers vermeidet. Des weiteren soll eine Steckeranordnung für POF- Übertragungssysteme zur Verfügung gestellt werden, die eine Ankopplung von Lichtleitfasern an ein opto-elektronisches Modul ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optoelektronisches Modul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Steckeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst . Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem optoelektronischen Modul die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung außerhalb des Aufnahme- und Koppelteils für das Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist, und zwar auf einem Subträger, der in einer Ebene liegt, die parallel zur Längsachse des Ankoppelbereichs verläuft. Durch die Trennung des optischen Wandlers (Sende- und/oder
Empfangselementes) von der elektrischen Beschaltung lassen sich diese Komponenten jeweils einzeln optimieren. In dem Aufnahme- und Koppelteil ist dabei ausschließlich das Sende- und/oder Empfangselement und ggf. zusätzlich eine Monitordiode untergebracht.
Hierdurch ergibt sich ein sehr kleiner, transparenter Gießkörper, der ein weitgehend homogenes Ausdehnungsverhalten aufweist. Über den maximalen Temperaturbereich von -40°C bis 85°C, wie er in Automotive-Anwendungen gefordert wird, ergeben sich nur kleine Spannungen im Gießkörper, so dass die Zyklusstabilität erheblich erhöht ist.
Die Anordnung des Subträgers parallel zur Längsachse bzw. optischen Achse des Ankoppelbereiches ermöglicht die unmittelbare Anordnung des Subträgers auf einer Hauptschaltungsplatine. Der Subträger mit der elektrischen Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung stellt dabei eine vorprüfbare Einheit dar. Es wird darauf hingewiesen, dass die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung neben dem eigentlichen Wandlerbaustein bzw. Empfangsbaustein auch die eingangs erwähnte elektrische Zusatzbeschaltung aufweisen kann, durch die ein resonanzartiges Verhalten des Wandlerbausteins, insbesondere einer RCLED reduziert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet das Aufnahme- und Koppelteil eine zylindrische Aussparung aus, deren eines Ende das Sende- und/oder Empfangselement enthält und deren anderes Ende den Ankoppelbereich für eine
Lichtleitfaser bildet. Das Aufnahme- und Koppelteil ist dementsprechend im wesentlichen ein Zylinder, an dessen einem Ende in dem Vergussmaterial das Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist und dessen anderes Ende der Aufnahme einer Lichtleitfaser dient. Die optische Achse des Sende- und/oder Empfangselementes liegt dabei auf der Längsachse des Zylinders bzw. Ankoppelbereichs. In einfacher Weise dient die Innenwand des Zylinders der passiven Faserführung und Fixierung der Faser bezüglich transversaler Aus1enkungen .
Bei dem Träger für das Sende- und/oder Empfangselement handelt es sich bevorzugt um ein Leadframe, der die elektrische Anbindung des Sende- und/oder Empfangselementes bereitstellt (insbesondere durch Bonddrähte zwischen den einzelnen Kontakten des Leadframe und dem Sende- und/oder Empfangselement) . Das Leadframe ist dabei elektrisch mit dem Subträger verbunden und weist hierzu beispielsweise an seinem einen Ende einen um 90° abgewinkelten Bereich auf, der auf dem Subträger befestigt ist. Das Leadframe verläuft zumindest im Bereich des Aufnahme- und Koppelteils bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Koppelbereichs bzw. zur Ebene, in dem der
Subträger angeordnet ist.
Das Vergussmaterial im Aufnahme- und Koppelteil bildet bevorzugt an der dem Koppelbereich zugewandten Seite eine integrierte Linse aus. Hierzu wird in den Koppelbereich vor dem Befüllvorgang ein Füllverschluss eingeführt, an dessen Stirnfläche die Koppellinse im Negativ ausgebildet ist. Nach Füllen des Aufnahme- und Koppelteils mit dem Vergussmaterial und Aushärten des Materials wird der Füllverschluss wieder entfernt, wobei die gewünschte Koppellinse integriert in dem
Vergussmaterial ausgebildet ist.
Durch die integrierte Ausbildung einer Linse in dem Gießkörper wird die eingekoppelte Sendeleistung bzw. die auf ein Empfangselement abgebildete Empfangsleistung erhöht. Um die Linse herum ist im Vergussmaterial des weiteren bevorzugt ein Faseranschlagring vorgesehen, der verhindert, dass die Stirnfläche einer in den Ankoppelbereich eingeführten Lichtleitfaser den Linsenscheitel der Linse berühren kann. Auch führt der Faseranschlagring zu einer Positionierung in Längsrichtung des Ankoppelbereichs, so dass eine Faserführung in allen drei Raumachsen gegeben ist .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das opto-elektronische Modul mechanisch mit einer Steckeraufnahme gekoppelt . Die Ankopplung erfolgt dabei über die Außenwandung des Aufnahme- und Koppelteils. Dabei können
Selbstkoppelstrukturen vorgesehen sein, die eine einfache und automatische Kopplung zwischen dem Aufnahme- und Koppelteil und dem Steckergehäuse ermöglichen. Bei Einführen eines Steckers in die Steckeraufnahme wird die entsprechende Lichtleitfaser in den Ankoppelbereich des Aufnahme- und Koppelteils eingeführt.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass das Modul mechanisch mit einem Nacktfaseradapter gekoppelt ist. Die Lichtleitfaser ist dabei beispielsweise mit einer Klemme in einem wannenförmigen Bereich des Nacktfaseradapters festgeklemmt . Auch kann vorgesehen sein, dass der Nacktfaseradapter einstückig mit dem Aufnahme- und Koppelteil ausgebildet ist und durch eine Verlängerung des zylindrischen Ankoppelbereichs des Aufnahme- und Koppelteils gebildet wird. Die Anordnung eines Nacktfaseradapters stellt eine baulich einfache und kostengünstige Variante zur Ankopplung der Lichtleitfaser an das opto-elektronische Modul dar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Subträger auf einer Hauptschaltungsplatine, insbesondere über eine SMD-Montage befestigbar. Die HauptSchaltungsplatine dient dabei bevorzugt als Wärmesenke für den Subträger und die auf diesem angeordneten elektrischen Bausteine. Hierzu weist der Subträger bevorzugt Durchkontaktierungen auf, die neben einer elektrischen Verbindung auch eine Wärmeleitung zwischen den elektrischen Komponenten des Subträgers und der Hauptschaltungsplatine bereitstellen. Insbesondere sind auf der Unterseite des Subträgers Anschlusslötkontakte vorhanden, über die der Subträger per SMD-Montage auf der Hauptschaltungsplatine befestigt wird.
Durch lithografische Techniken zur Schaltungsverdrahtung ist es möglich, den elektrischen Subträger sehr kompakt zu gestalten, so dass der gesamte Transceiveraufbau weniger als 13,5 mm breit wird und somit das Industriekriterium „Small Form Factor" erfüllt. Der Subträger und das Aufnahme- und
Koppelteil werden nebeneinander oder aber auch übereinander auf der Hauptschaltungsplatine angeordnet, wobei das Aufnahme- und Koppelteil ggf. von weiteren Strukturen wie einem Steckergehäuse gehalten wird.
Das Aufnahme- und Koppelteil und/oder der Subträger weisen bevorzugt Selbstkoppelstrukturen auf, die eine automatische Justage zwischen diesen Teilen und/oder mit einer Hauptschaltungsplatine ermöglichen. Entsprechende Strukturen können auch an einem Steckergehäuse oder einem
Nacktfaseradapter vorgesehen sein.
Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte auf der Unterseite des Subträgers so ausgeführt, dass sie einen möglichst großen Abstand zueinander haben, beispielsweise durch Versatz. Damit wird es möglich, ein Steckergehäuse bzw. einen Nacktfaseradapter, mit dem das Aufnahme- und Koppelteil verbunden ist, mit Klemmstrukturen auf der Unterseite derart auszuführen, dass durch Einrasten des opto-elektronischen Moduls auf einer Hauptschaltungsplatine das Modul derart fixiert wird, dass die Lötverbindungen zwischen dem Subträger und der Hauptschaltungsplatine bereits vorjustiert sind. In einem anschließenden Lötvorgang wird das Modul endgültig auf der Hauptschaltungsplatine fixiert.
Die Unterseite des Subträgers und des Steckergehäuses bzw. eines Nacktfaseradapters sind somit derart ausgeführt, dass eine Aufsteckung des Moduls auf eine Hauptschaltungsplatine zu einer präzisen Vorjustage führt und das Modul in einem anschließenden Lötvorgang fixiert werden kann, ohne dass es zu elektrischen Fehlkontakten kommt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Gehäusedeckel vorgesehen, der den Subträger und/oder das eine Ende des Aufnahme- und Koppelteils umschließt. Zur elektromagnetischen Abschirmung ist das Aufnahme- und Koppelteil und/oder der vorgenannte Gehäusedeckel mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen. Alternativ bestehen das Aufnahme- und Koppelteil und/oder der Gehäusedeckel aus einem elektrisch leitenden Kunststoffmaterial, das beispielsweise durch die Beimengung elektrisch leitender Kügelchen im Kunststoff hergestellt wird und an sich bekannt ist .
Der Gehäusedeckel des Aufnahme- und Koppelteils sowie das Masselayer auf dem Subträger bilden einen Käfig aus, der eine eindringende Störstrahlung verhindert bzw. stark reduziert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Aufnahme- und Koppelteil als Doppelkammer ausgebildet, das in parallelen, getrennten Bereichen ein Sendeelement und ein Empfangselement aufweist. Jeder dieser parallelen Bereiche weist wiederum einen eigenen Koppelbereich auf, über den eine
Lichtleitfaser angekoppelt wird. Es sind bei dieser Ausgestaltung bevorzugt zwei Subträger, jeweils ein Subträger für das Sendeelement und ein Subträger für das Empfangselement vorgesehen. Ein gemeinsamer, mit einer elektrisch leitenden Schicht versehener Gehäusedeckel trennt dabei bevorzugt die beiden Subträger und verhindert somit ein elektrisches Übersprechen.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung stellt diese eine Steckeranordnung mit einem Steckergehäuse und einem dem Stecker zugeordneten Gehäuse zur Verfügung. Die Steckeranordnung eignet sich insbesondere in Verbindung mit 02 00904
dem opto-elektronischen Modul des Anspruchs 1, wobei die Außenkontur des Aufnahme- und Koppelteils mit der Steckeraufnahme gekoppelt ist.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung weist der Stecker einen Schutzbügel auf, der relativ zu dem Gehäuse des Steckers bewegbar ist und mindestens eine Öffnung für eine Lichtleitfaser des Steckers besitzt. Im nicht eingesteckten Zustand ist der Schutzbügel schützend vor dem aus dem Gehäuse des Steckers hervorragenden Lichtleiter angeordnet.
Das mit dem Stecker koppelbare Steckergehäuse ist mehrstufig ausgebildet, wobei eine Stufe des Steckergehäuses als Anschlag für den Schutzbügel des Steckers dient. Beim Einführen des Steckers in das Steckergehäuse gelangt der Schutzbügel an diesen Anschlag und wird daraufhin in das Gehäuse des Steckers zurückgezogen, wobei der oder die Lichtleitfasern des im Gehäuse des Steckers durch die entsprechenden Öffnungen des Schutzbügels hervortreten.
Die Anordnung eines Schutzbügels erlaubt ein „blindes" Stecken, wie es in Automotive-Ausführungen häufig erforderlich ist und schützt dabei die Faserstirnfläche vor Verschmutzungen.
Hierzu ist das sogenannte „Kuchiri"-Kriterium bekannt: Die Faser wird in einer Art „Schwertschaft" (japanisch: Kuchiri) so geschützt, dass erst nach Einbringen des Steckers in das Steckergehäuse die Faser aus der Schutzumgebung hervortreten kann und sich ohne Verschmutzung vor dem entsprechenden Wandler positioniert.
Bevorzugt weist der Stecker zwei Lichtleitfasern auf, deren Mittenachsen einen Abstand von 5 mm aufweisen. Der Stecker weist dabei bevorzugt eine Breite von 13,5 mm auf, so dass er die Industrienorm „Small Form Factor" erfüllt. Der Schutzbügel ist bevorzugt mittels Befestigungsarmen an dem Gehäuse des Steckers befestigt, wobei die Befestigungsarme federnd und verschiebbar an dem Steckergehäuse gelagert sind. Beispielsweise sind zwei derartige Befestigungsarme vorgesehen, die senkrecht von der vor den Enden der Lichtleitfasern angeordneten Fläche des Schutzbügels abstehen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rastarme Rastelemente aufweisen, über die der Stecker in dem Steckergehäuse einrastbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme der Figuren der Zeichnung anhand mehrere Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls in Schnittdarstellung;
Figur 2 das Ausführungsbeispiel der Figur 1, wobei das Modul mit einem Steckergehäuse gekoppelt ist;
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls, das mit einem Steckergehäuse gekoppelt ist;
Figur 4a ein drittes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls, bei dem das Modul mit einem Nacktfaseradapter gekoppelt ist;
Figur 4b einen Querschnitt durch das Modul der Figur 4a;
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Moduls, wobei das Modul einen Nacktfaseradapter ausbildet; Figur 6a eine perspektivische Ansicht des Steckers einer Steckeranordnung für POF-Übertragungssysteme,-
Figur 6b eine Schnittansicht des Steckers der Figur 6a,-
Figur 6c eine Draufsicht auf die Arretierungsvorrichtung zwischen Stecker und Steckergehäuse aus Figur 6b;
Figur 7 eine Schnittansicht eines Steckergehäuses einer Steckeranordnung für ein POF-Übertragungssystem;
Figur 8 die Verbindung zwischen einem Stecker gemäß Figur 6a, 6b und einem Steckergehäuse gemäß Figur 7 in einer Position, in der der Stecker noch nicht vollständig in das Steckergehäuse eingeführt ist;
Figur 9 eine Steckeranordnung gemäß Figur 8 , wobei der
Stecker vollständig in das Steckergehäuse eingeführt ist;
Figur 10 ein opto-elektronisches Modul gemäß Figur 1 in
Verbindung mit einer Steckeranordnung gemäß den
Figuren 6 bis 9 und
Figur 11 ein opto-elektronisches Modul gemäß Figur 3 in Verbindung mit einer Steckeranordnung gemäß den Figuren 6 bis 9.
Figur 1 zeigt ein opto-elektronisches Modul 1, das als Hauptkomponenten ein auch als CAI (Caviaty-AS-Interface) - Gehäuse bezeichnetes Aufnahme- und Koppelteil 2 und einen Subträger 3 mit elektrischen Komponenten aufweist . Die Anordnung von CAI-Gehäuse 2 und Subträger 3 ist durch einen Gehäusedeckel 4 abgedeckt. Der Gehäusedeckel ist über einen Vorsprung 41 formschlüssig mit dem CAI-Gehäuse 2 verbunden.
Das CAI-Gehäuse 2 dient zum einen der Aufnahme und dem Einführen eines Trägers 5 mit einem Sende und/oder Empfangselement, das hier als opto-elektronischen Wandler 6 ausgebildet ist, und zum anderen der Ausbildung eines Ankopplungsbereiches 27 zur Aufnahme einer Lichtleitfaser. Hierzu weist das CAI-Gehäuse an seinem einem Ende einen
Gießkörper 21 aus transparentem Vergussmaterial auf, der den Träger 5 mit dem opto-elektronischen Wandler 6, der sich als Sende- oder ein Empfangselement ausbilden lässt, umhüllt.
In den transparenten Gießkörper 21 ist zum einen eine Linse 22 einstückig integriert, um die mittels eines Sendeelementes in eine Lichtleitfaser einzukoppelnde Lichtsendeleistung bzw. die auf eine Fotodiode abgebildete Lichtempfangsleistung zu erhöhen.
Des weiteren bildet der Gießkörper 21 einen Faseranschlagring bzw. Schutzring 23 aus, der die integrierte Linse 22 vor mechanischer Beeinträchtigung durch eine Faserberührung schützt .
Das CAI-Gehäuse 2 ist im wesentlichen als Zylinder 24 ausgebildet, der eine zylindrische Aussparung 25 umschließt. Der Gießkörper 21 befindet sich an dem einen Ende der zylindrischen Aussparung. Der sich daran anschließende Bereich 27 der zylindrischen Aussparung dient zusammen mit der Innenwand 28 des Zylinders 24 einer passiven Führung und Fixierung bezüglich transversaler Auslenkungen einer Lichtleitfaser, die sich in die zylindrische Aussparung 25 einstecken lässt.
Das Sende- und/oder Empfangselement 6 ist dabei zur optischen Achse 29 des CAI-Gehäuses zentriert.
Als Träger 5 dient ein Leadframe, das senkrecht zur optischen Achse 29 ausgerichtet ist und an seinem unteren, um 90° umgebogenen Ende 51 mittels eines SMD-Kontakts an dem Subträger 3 angelötet ist. Des weiteren sind am CAI-Gehäuse und am Subträger Selbstjustage-Markierungen 61, 62 vorgesehen, die der Selbstjustage und Kopplung des CAI-Gehäuses 2 mit dem Subträger 3 bzw. einem Steckergehäuse dienen, das mit der Außenwand des CAI-Gehäuses 2 gekoppelt ist (vgl. Figur 2) .
Der Subträger 3 ist eine mindestens zweilagige Leiterplatte, die eine externe Beschaltung 31 und einen IC-Treiberbaustein 32 bzw. einen Empfangsbaustein 32 enthält. Die externe Beschaltung 31 dient der Leistungsoptimierung und wird insbesondere bei der Verwendung von RCLED's als Sendeelementen verwendet .
Der Subträger 3 weist mehrere Durchkontaktierungen 33 zu
Anschlusslötkontakten 34 auf der Unterseite des Subträgers auf, über die der Subträger auf einer Hauptschaltungsplatine angeordnet werden kann (vgl. Fig. 2) . Mittels der Durchkontaktierungen 33 findet eine sehr gute Wärmeabfuhr von dem Sendebaustein bzw. Empfangsbaustein 32 auf einen
Hauptschaltungsträger statt, der als mit dem Subträger 3 gekoppelte Wärmesenke dient.
Sämtliche Anschlusskontakte 34 sind auf der Unterseite des Subträgers ausgeführt. Die Kontakte 34 sind durch Versatz zueinander sehr kompakt bei gleichzeitig größtmöglichem Abstand ausgeführt. Optional können zusätzliche Justagestifte, vorteilhafterweise mit Masse-Potential, vorgesehen sein, die eine präzise Einpassung des Subträgers in einen Hauptschaltungsträger gewährleisten.
Der Subträger 3 verläuft in einer Ebene, die parallel zur optischen Achse 29 des CAI-Gehäuses angeordnet ist.
Das CAI-Gehäuse 2 und der Gehäusedeckel 4 besitzen eine metallisch leitende Oberfläche, die zusammen mit dem Masse- Layer des Subträgers eine EMV-Schirmung bereitstellt. Dazu ist denkbar, das CAI-Gehäuse 2 und der Gehäusedeckel 4 aus einem elektrisch leitenden Kunststoffmaterial auszubilden.
Die Figur 2 zeigt das opto-elektronische Modul der Figur 1 in Verbindung mit einer SMI-Steckeranordnung für
Plastikfaserübertragungsstrecken. SMI steht für „Small Multimedia Interface" und ist ein üblicher Standard im Inhouse-Bereich.
Grundsätzlich können aber auch andere Stecksysteme in
Verbindung mit dem opto-elektronischen Modul 1 eingesetzt werden, insbesondere, dass nachfolgend anhand der Figuren 6 bis 9 erläuterte Stecksystem.
Das SMI-Steckergehäuse 71 ist auf den Zylinder 24 des CAI- Gehäuses 2 aufgesteckt. Der eingesteckte Stecker 72 ist in Draufsicht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass eine in dem Stecker 72 geführte Faser 73 in der zylindrischen Aufnahmeöffnung 25 des CAI-Gehäuses 2 eingeführt ist und mit ihrer Stirnfläche in mechanischen Kontakt mit dem
Faseranschlagring 23 des Gießkörpers 21 steht.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Steckergehäuse 71 auf einem Hauptschaltungsträger 8 angeordnet ist, auf dem sich auch der Subträger 3 befindet. Das Steckergehäuse 71 rastet dabei über Rastelemente 71a in dem Hauptschaltungsträger 8 ein .
Weiter ist zu erkennen, dass die Selbstjustage-Markierung 61 einer Verbindung und passiven Justage zwischen dem
CAI-Gehäuse 2 und dem Steckergehäuse 71 dient.
Es wird bei dieser Gelegenheit darauf hingewiesen, dass das CAI-Gehäuse 2 eine seitliche Öffnung 2a aufweist, durch die der Träger 5 mit dem Sende- und/oder Empfangselement 6 in das CAI-Gehäuse 2 einführbar ist. Auch wird über diese Öffnung 2a ein Vergussmaterial in das CAI-Gehäuse eingefüllt. Beim Einfüllen eines Vergussmaterials in das CAI-Gehäuse 2 ist in die Aufnahmeöffnung 25 ein Füllverschluss eingeführt, der nach Erhärten des Vergussmaterials wieder entfernt wird. Dieser Füllverschluss weist als Negativform die der Sende- und/oder Empfangselement 6 zugeordnete Linse 22 auf.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines opto-elektronischen Moduls 1' in Verbindung mit einem Steckergehäuse 71' . Bei dieser Ausgestaltung ist der Subträger 3 unterhalb des CAI-Gehäuses 2 und an der Unterseite des Steckergehäuses 71' platziert.
Um einen ausreichenden Platz an der Unterseite zu schaffen, musste die Höhe des Steckergehäuses 71 dabei angepasst werden, d.h. der Abstand zwischen der optischen Achse 29 und dem Hauptschaltungsträger 8 wird etwas vergrößert. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist jedoch die
Gesamtbaulänge des opto-elektronischen Moduls 1' erheblich reduziert .
Die Unterseite 71a' des Steckergehäuses 71' wird metallisiert ausgeführt, so dass eine EMV-Abschirmung der elektronischen Bauelemente 32 und 31 gegeben ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass das untere Ende 51 des Trägers 5 bei dieser Ausgestaltung in die andere Richtung umgebogen ist.
Eine Fixierung des CAI-Gehäuses 2 am Steckergehäuse 71' erfolgt beispielsweise mittels einer Klemme 71b' am Steckergehäuse 71' , die eine Kante des CAI-Gehäuses 2 formschlüssig umgreift.
In den Figuren 4a und 4b ist eine Ausführung eines opto- elektronischen Moduls dargestellt, bei der das Steckergehäuse der Figuren 2 und 3 durch einen Nacktfaseradapter 9 ersetzt ist.
Figur 4a zeigt einen schematischen Längsschnitt entsprechend der Darstellung aus den Figuren 1 bis 3. Figur 4b zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IVb—IVb aus Figur 4a.
Das CAI-Gehäuse 2 wird dabei in den Nacktfaseradapter 9 eingeschoben. Grundsätzlich können das CAI-Gehäuse 2 und der Nacktfaseradapter 9 auch einstückig ausgeführt sein. Eine optische Faser 12 wird in das CAI-Gehäuse 2 eingeführt und mittels einer Klemme 11 in einem wannenförmigen Bereich 91 des Nacktfaseradapters 9 festgeklemmt.
Die Innenseite der Klemmvorrichtung 11, die Ausbildung der Wannenform und die Fixierung der Klemmvorrichtung im Nacktfaseradapter 9 sind so ausgeführt, dass ein Zurückziehen der Faser 12 verhindert wird.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Klemme 11 das zylindrische CAI-Gehäuse 2 an seinem offenen Ende abdeckt, so dass eine Verschmutzung verhindert wird.
Anstelle einer Fixierung im Adapterbereich kann alternativ eine Klemmvorrichtung (Schneidklemme) im Bereich der Faserankopplung im CAI-Gehäuse selbst vorgesehen sein.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausbildungsvariante mit einem Nacktfaseranschluss, wobei das CAI-Gehäuse und der
Nacktfaseradapter ein einstückiges Formteil 13 ausbilden. Das Formteil 13 ist mit einer metallisch leitenden Schicht überzogen, so dass eine EMV-Schirmung für das Sende- und/oder Empfangselement gegeben ist. Durch eine Klemmvorrichtung 14, die den Mantel des eingesetzten Lichtwellenleiters 12 umgreift, wird der Lichtwellenleiter 12 fixiert. Das Formteil 13 ist mittels Klemmelementen 13a fest mit der Hauptschaltungsplatine 8 verbunden. Die Unterseite 13b ist für eine elektro-magnetische Abschirmung wiederum metallisiert ausgebildet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die dargestellte Ausführung des CAI-Gehäuses in Kombination mit einem Nacktfaseranschluß auch bei einer des Subträgers 3 nicht unter, sondern neben dem CAI-Gehäuse, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, möglich ist.
Die Figuren 6a, 6b zeigen einen neuartigen Stecker einer Steckeranordnung, die bevorzugt an den CAI-Transceiver 2 des opto-elektronischen Moduls der Figuren 1 bis 5 angekoppelt wird.
Der Stecker 15 weist ein Gehäuse 151 mit zwei in einem Abstand von 5 mm zueinander angeordneten Plastik- Lichtleitfasern 152 und einem Schutzbügel 153 auf.
Der Schutzbügel 153 ist im nicht eingesteckten Zustand des Steckers 15 vor den Stirnflächen der Lichtleitfasern 152 positioniert, so dass die aus dem Gehäuse 151 vorstehenden Lichtleitfaserenden durch den Schutzbügel 153 geschützt sind. Im Bereich der Lichtleitfasern 152 weist der Schutzbügel jeweils eine Aussparung 153a auf.
Des weiteren besitzt der Schutzbügel 153 drei Befestigungsarme 153b, mittels der er verschiebbar an dem Gehäuse 151 des Steckers befestigt ist. Die
Befestigungsarme 153b werden dabei durch ihre geometrische Ausgestaltung federnd in den entsprechenden Nuten bzw. Aufnahmen des Gehäuses 151 geführt.
Wie der Seitenansicht der Figur 6b entnommen werden kann, weist der Stecker 15 ein Verriegelungsteil 154 zur lösbaren Verriegelung der Befestigungsarme 153b auf. Ein Entriegelungsteil 165, das beispielsweise als Steg am Steckergehäuse 71, 71', 16 ausgebildet ist, ermöglicht ein Freigeben der Verriegelung durch Anheben des Befestigungsarms 153b.
In Figur 6c ist die Arretierungsvorrichtung aus Figur 6b als Draufsicht entlang der Erstreckungsrichtung des Entriegelungsteiles 165 separat dargestellt. Es ist erkennbar, dass der dem Entriegelungsteil 165 zugeordnete Befestigungsbügel 153b das Entriegelungsteil 165 mit einer
Rastnase 153c übergreift. Zur Entriegelung von Stecker 15 und Steckergehäuse 16 wirkt die Rastnase 153c mit dem Verriegelungsteil 154 zusammen.
Die Figur 7 zeigt ein Steckergehäuses 16 zugehörig zu dem Stecker 15 der Figuren 6a und 6b.
Das Steckergehäuse 16 ist dreistufig ausgebildet. Eine erste Stufe 161 dient der Aufnahme und Halterung eines CAI-Gehäuses 2 gemäß den Figuren 1 bis 5.
Eine zweite Stufe 162 dient der Führung des Schutzbügels 153 des Steckers 15. Der zwischen der ersten und der zweiten Stufe ausgebildete Anschlag 163 stellt einen Anschlag für den Schutzbügel 153 des Steckers 15 dar. Die dritte Stufe 164 dient der Führung des eigentlichen Steckers 15 bzw. des Gehäuses 151 des Steckers 15.
Die erste Stufe ist als kreisrunde Öffnung ausgebildet, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders 24 des CAI-Gehäuses 2 entspricht. Die zweite Stufe ist rechteckförmig entsprechend der Außenform des Schutzbügels 153 ausgebildet. Die dritte Stufe ist ebenfalls rechteckförmig entsprechend der Quaderform des dem Stecker 15 zugehörigen Gehäuses 151 ausgebildet.
Die Figur 8 zeigt das in das Steckergehäuse 16 montierte CAI-Gehäuse 2 gemäß den Figuren 1 bis 5. Der Stecker 15 ist gerade so weit in das Steckergehäuse 16 eingeschoben, dass der Schutzbügel 153 an dem Schutzbügelanschlag 163 anliegt.
Ebenfalls zu erkennen ist in den Figuren 7 und 8 ein
Entriegelungsteil 165 zur Entriegelung des Schutzbügels 153. Ebenfalls ist schematisch eine Steckerarretierung 156 dargestellt, mittels der der vollständig eingeschobene Stecker 15 am Steckergehäuse 16 verrastet ist. Natürlich dient die Steckerarretierung 156 ggf. auch einer Entriegelung .
Die Figur 9 zeigt den Stecker 15 nach vollständigem Einführen in das Steckergehäuse 16. Es ist zu erkennen, dass der Schutzbügel 153 gegenüber der in der Figur 8 gezeigten
Position in das Gehäuse 151 des Steckers 15 eingeschoben ist. Die Stirnfläche der Lichtwellenleiter 152 ragt dementsprechend aus der Öffnung 153a des Schutzbügels 153 vor und liegt unmittelbar an dem Vergussteil 21 des CAI- Gehäuses 2 an. Das „Kuchiri"-Kriterium wird dabei erfüllt.
Es ist somit vorgesehen, dass sich der Schutzbügel 153 in das Gehäuse 151 des Steckers 15 zurückzieht, sobald er an den Stufenanschlag 163 des Steckergehäuses 16 gelangt. Die Wegstrecke ist gerade so bemessen, dass sich die Faser 152 vor der integrierten Linse 22 im Gießkörper 21 platziert und der Stecker 15 gleichzeitig einrastet. Der Stecker 15 ist dann nur durch Freigabe der Entriegelung wieder aus dem Steckergehäuse 16 entfernbar.
Es ist möglich den unteren Befestigungsarm 153b und den Entriegelungsteil 165 in ihren Formen bzw. Zusatzstrukturen so zu gestalten, daß der untere Befestigungsarm 153b beim Herausziehen des Steckers 15 aus dem Steckergehäuse 16 mitgenommen wird. Der Schutzbügel 153 wird somit aus dem Gehäuse 151 des Steckers 15 herausgezogen bis der untere Befestigungsarm 153b an der Verriegelungseinrichtung 154 (siehe Fig. 6b) wieder arretiert wird. Dies kann federunterstützt geschehen bzw. durch Ineinandergreifen mechanischer Teile realisiert sein, die durch die mechanische Zugbewegung des unteren Befestigungsarms 153b mitbewegt werden.
Die Figuren 10 und 11 zeigen die zuvor beschriebene neue Steckeranordnung in Verbindung mit einem opto-elektronischen Modul 1 gemäß den Figuren 1 bzw. 3. Es ist jeweils die Endposition bei vollständig in das Steckergehäuse 16 eingeführtem Stecker 15 dargestellt.
Dabei wird zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 noch angemerkt, dass die Außenabmessungen des Steckergehäuses 16 derart sind, dass das Steckergehäuse 16 auf der
Hauptschaltungsplatine 8 zur Auflage kommt. Weiter wird darauf hingewiesen, dass der transparente Gießkörper 21 bei diesem Ausführungsbeispiel eine seitliche Wandung des zylindrischen CAI-Gehäuses 2 darstellt. Das CAI-Gehäuse 2 ist in diesem Fall ein an beiden Seiten offener Zylinder, wobei eine Seite des Zylinders durch den Gießkörper 21 abgeschlossen wird. Der Träger 5 ist dabei S-förmig gebogen, damit er vollständig vom Gießkörper 21 umgeben ist.
Zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 wird angemerkt, dass zusätzlich eine bevorzugt metallisierte Schutzkappe 17 formschlüssig zum einen mit dem Steckergehäuse 16 und zum anderen mit der Hauptschaltungsplatine 8 verbunden ist. Der Träger 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel gerade ausgebildet.
Aufgrund des geraden Trägers 5 kann eine Ausführung des CAI-Gehäuses 2 verwendet werden, bei der das eine Ende des zylindrischen CAI-Gehäuses 2 durch einen Gehäusedeckel 4, 2b verschlossen ist, wie in den Figuren 1 bis 5 und 10 und 11 dargestellt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Opto-elektronisches Modul (1) mit - einem Sende- und/oder Empfangselement (6) , einem Träger (5) , auf dem das Sende- und/oder Empfangselement (6) angeordnet ist, einem Aufnahme- und Koppelteil (2) , das das Sende- und/oder Empfangselement (6) aufnimmt, zumindest teilweise mit einem Vergussmaterial (21) gefüllt ist und einen Ankoppelbereich (27) zum Ankoppeln eines Lichtwellenleiters aufweist, und einer elektrischen Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) für das Sende- und/oder Empfangselement (6)
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) außerhalb des Aufnahme- und/oder
Koppelteils (2) auf einem Subträger (3) angeordnet ist, der in einer Ebene liegt, die parallel zur Längsachse des Ankoppelbereichs (27) verläuft.
2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und Koppeleinheit (2) eine zylindrische Aussparung (25) ausbildet, deren eines Ende das Sende- und/oder Empfangselement (6) enthält und deren anderes Ende den Ankoppelbereich (27) für einen Lichtwellenleiter bildet.
3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) ausschließlich das Sende- und/oder Empfangselement (6) oder das Sendeelement und eine Monitordiode trägt .
4. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) ein T DE02/00904
21 Leadframe ist, der eine elektrische Anbindung des Sende- und oder Empfangselementes (6) bereitstellt und der elektrisch mit dem Subträger (3) verbunden ist.
5. Modul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leadframe (5) zumindest im Bereich des Aufnahme- und Koppelteils (2) senkrecht zur Längsachse des Ankoppelbereichs (27) verläuft.
6. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Vergussmaterial (21) an der dem Ankoppelbereich zugewandten Seite eine integrierte Linse (22) ausbildet.
7. Modul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass um die Linse (22) herum im Vergussmaterial (21) ein Faseranschlagring (23) ausgebildet ist, der verhindert, dass die Stirnfläche einer in den Ankoppelbereich (27) eingeführten Lichtleitfaser den Linsenscheitel berührt .
8. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (1) mechanisch mit einem Steckergehäuse (71, 71' , 16) gekoppelt ist .
9. Modul nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (1) mechanisch mit einem Nacktfaseradapter (9) gekoppelt ist.
10. Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtleitfaser (12) mittels einer Klemme (11) in einem wannenförmigen Bereich des Nacktfaseradapters (9) festgeklemmt ist .
11. Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nacktfaseradapter (9) durch eine Verlängerung des zylindrisch ausgebildeten Ankoppelbereichs (27) gebildet ist. 02 00904
22
12. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Subträger (3) auf einer Hauptschaltungsplatine (8) , insbesondere über eine SMD-Montage befestigbar ist.
13. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptschaltungsplatine (8) als Wärmesenke für den Subträger (3) bzw. die auf dem Subträger (3) angeordnete elektrische Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) dient, wobei der Subträger (3) Durchkontaktierungen (33) aufweist, die auch einer Wärmeleitung dienen.
14. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- und Koppelteil (2) und/oder der Subträger (3) Selbstkoppelstrukturen (61, 62) aufweisen, die eine automatische Justage der Elemente untereinander und/oder mit einer HauptSchaltungsplatine (8) ermöglichen.
15. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäusedeckel (4) vorgesehen ist, der den Subträger (3) mit der elektrischen Ansteuer- und/oder Empfangsschaltung (32) und/oder das dem Ankoppelbereich (27) abgewandte Ende des Aufnahme- und Koppelteils (2) umschließt.
16. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- und
Koppelteil (2) und/oder der Gehäusedeckel (4) mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen sind und/oder aus einem leitenden Kunststoffmaterial bestehen.
17. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahme- und Koppelteil (2) als Doppelkammer ausgebildet ist und in parallelen, getrennten Bereichen zum einen ein Sendeelement und zum anderen ein Empfangselement aufweist, das jeweils über einen gesonderten Koppelbereich (27) mit einer Lichtleitfaser (152) koppelbar ist.
18. Modul nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Subträger (3) unterhalb des Ankoppelbereichs (27) des Aufnahme- und Koppelteils (2) angeordnet ist.
19.. Steckeranordnung mit einem Steckergehäuse (16) und einem Stecker (15) , insbesondere für ein opto-elektronisches Modul (1) nach Anspruch 1, wobei der Stecker (15) ein Gehäuse (151) und mindestens eine in dem Gehäuse (151) angeordnete und aus diesem herausragende Lichtleitfaser (152) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (15) einen mit Öffnungen (153a) für die mindestens eine Lichtleitfaser (152) versehenen Schutzbügel (153) aufweist, der relativ zu dem Gehäuse (151) bewegbar ist und im nicht eingesteckten Zustand in einer Arretierungsposition schützend vor der aus dem Gehäuse (151) hervorragenden Lichtleitfaser (152) angeordnet ist, und das Steckergehäuse (16) mehrstufig ausgebildet ist, wobei eine Stufe der Steckergehäuse (16) als Anschlag für den Schutzbügel (153) dient, so dass der Schutzbügel (153) aus der Arretierungsposition beim Einführen des Steckers in die Steckergehäuse (16) an den Anschlag gelangt und sich in das Gehäuse (151) zurückzieht, wobei die mindestens eine Lichtleitfaser (152) aus der entsprechenden Öffnung (153a) des Schutzbügels (153) hervortritt.
20. Steckeranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (15) zwei Lichtleitfasern (152) enthält, deren Mittenachsen bevorzugt einen Abstand von 5 mm aufweisen.
21. Steckeranordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzbügel (153) über Befestigungsarme (153b) mit dem Gehäuse (151) verbunden und in das Gehäuse (151) verschiebbar angeordnet ist und beim Herausziehen des Steckers (15) aus dem Steckergehäuse (16) wieder in die Arretierungsposition im nicht eingesteckten Zustand des Steckers (15) gelangt.
22. Steckeranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeic net, dass der Stecker (15)
Rastelemente (156) aufweisen, über die der Stecker (15) in das Steckergehäuse (16) einrastbar ist.
23. Steckeranordnung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das
Steckergehäuse (16) dreistufig ausgeführt ist, wobei die zweite Stufe als Anschlag für den Schutzbügel (153) des Steckers (15) dient.
24. Stecker für eine Steckeranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (15) einen Schutzbügel (153) aufweist, der relativ zu dem Gehäuse (151) bewegbar ist.
25. Steckergehäuse für eine Steckeranordnung nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (16) eine mehrstufig ausgebildete Steckeraufnahme ausbildet.
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