DE3307669C2

DE3307669C2 -

Info

Publication number: DE3307669C2
Application number: DE3307669A
Authority: DE
Inventors: Manfred 7900 Ulm De Rode
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH; Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1992-05-21
Also published as: DE3307669A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kop pelanordnung zwischen einem elektro-optischen und/oder opto-elek trischen Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.

Eine derartige Koppelanordnung ist insbesondere anwendbar bei An ordnungen zur optischen Nachrichtenübertragung über optische Glasfasern. Aus der DE 26 20 158 A1 ist beispielsweise bekannt, die für eine derartige Koppelanordnung benötigten Bauteile zeitlich nacheinander auf einem Träger, z. B. einer Metallplatte zu befe stigen, z. B. durch Kleben und/oder Löten, und die Bauteile dabei zu justieren. Eine solche Vorgehensweise ist allenfalls zur Her stellung weniger einzelner Koppelanordnungen, nicht jedoch für eine industrielle Fertigung geeignet.

In der DE 28 29 548 A1 ist ein Träger für eine lichtemittierende Vorrichtung beschrieben, der aus einem Siliziumsubstrat aufgebaut ist und sowohl ein lichtemittierendes Element, z. B. einen Halb leiterlaser als auch eine oder mehrere Lichtleitfasern trägt. Hierfür werden in einem ersten lithographischen Ätzprozeß Hal tenuten für die Lichtleitfasern und in einem zweiten solchen Ätz prozeß eine Positioniernut für den Laser eingeätzt. Diese Vorge hensweise ist durch die mehreren Ätzprozesse mit hochgenauer Aus richtung der Ätzmasken und definierter Einstellung der Ätztiefen der verschiedenen Nuten aufwendig und kostspielig. Darüber hinaus setzt diese Vorgehensweise eine vorausgehende exakte Abstimmung der Geometrie von Laser und Positioniernut voraus.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sieht die EP 00 06 042 A1 die Anord nung eines Lasers und einer Lichtleitfaser auf einem Trägerblock aus kalt schmiedbarem Metall vor. Durch einen einzigen Prägevor gang mit einem einstückigen Werkzeug werden in der Oberfläche des Metallblocks eine Auflagefläche für den Laser und eine V-förmige Nut für die Lichtleitfaser erzeugt. Der Laser kann durch laterale Verschiebung auf der Auflagefläche noch genau positioniert wer den. Senkrecht zu dieser Fläche ist eine genaue gegenseitige Po sitionierung von Laser und Faser durch den einheitlichen Präge vorgang bei der Erzeugung der Nut und der Auflagefläche gewähr leistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an zugeben, die kostengünstig ist und unempfindlich ist gegenüber äußeren Einflüssen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebe nen Merkmale. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß Baugruppen herstellbar sind, die durch Zwischenkontrollen prüfbar sind. Es ist daher möglich, lediglich fehlerlose Baugruppen zu der Koppelanordnung zusammen zufügen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung

Fig. 3+4 ein beispielhaftes Herstellungsverfahren für ein Bauteil der Koppelanordnung.

Fig. 1 zeigt einen Träger 1, z. B. eine Metallplatte, in dessen Oberfläche 3 eine grabenförmige Vertiefung 4 mit einem V-förmigen Querschnitt eingeprägt ist. Die Form des Querschnitts ist an den Außendurchmesser des Lichtwellen leiters 2 angepaßt, so daß dieser sich selbst justiert beim Einlegen in die Vertiefung 4. In dieser Lage wird der Lichtwellenleiter 4 am Träger 1 befestigt, z. B. durch ein nicht dargestelltes federndes Element und/oder durch Klebstoff. In der Vertiefung 4 ist eine beispielsweise ebenfalls V-förmige Ausnehmung 5 angebracht, z. B. einge prägt mit Hilfe eines Prägestempels. In die Ausnehmung 5 ist eine sich selbstjustierende Senke 6, z. B. ein dreisei tiges Prisma, einsetzbar, deren beispielhafte Herstellung anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wird.

Fig. 3 zeigt ein Formstück 30, in das, mit dem der Aus nehmung 5 (Fig. 1) entsprechenden Prägestempel, eine weitere Ausnehmung 31 eingeprägt wird. In die weitere Ausnehmung 31 wird ein Metallstück 32 gelegt, z. B. ein Abschnitt eines Kupferdrahtes. Durch einen in Pfeilrich tung 33 bewegten Preßstempel 34 ist die prismenförmige Senke 6 herstellbar (Fig. 4) .

Gemäß Fig. 1 ist auf einer derartigen Senke 6 ein Halb leiterbauelement 7, z. B. eine Halbleiter-Laserdiode, befestigt, z. B. gelötet, so daß die Senke 6 einen elektri schen Kontakt bildet und gleichzeitig die Ableitung von Verlustwärme ermöglicht. Auf der Senke 6 ist weiterhin ein elektrisch isolierter Kontakt 8 befestigt, z. B. geklebt oder gelötet, der z. B. aus einem metallisierten Keramik plättchen besteht. Der isolierte Kontakt 8 kann auch eine beidseitig abgeflachte Kugellinse sein, deren Planflächen metallisiert sind. Dadurch läßt sich der rückwärtige Ausgang des Lasers auf eine hinter der Senke 6 angeordnete Fotodiode fokussieren. Die Fotodiode liefert das Signal zur Regelung der Laserleistung. Dieser isolierte Kontakt 8 dient zur Befestigung eines Golddrahtes 12, der mit dem Halbleiterbauelement 7 verbunden ist und dessen zweite elektrische Zuleitung bildet. Auf der Senke 6 ist außerdem ein optisches Bauteil 9 befestigt, z. B. eine optische Faser, die optisch an das Halbleiterbauelement 7 gekoppelt ist und als sogenannte Regelfaser bezeichnet wird. Damit ist eine Regelung des Halbleiterbauelements 7 möglich. Eine derartig bestückte Senke 6 bildet eine Baugruppe, die in vorteilhafter Weise kontrollierbar ist, z. B. mit Hilfe einer speziellen Meßanordnung. Diese Baugruppe wird so auf dem Träger 1 angebracht, daß sich die Senke 6 formschlüssig in die Ausnehmung 5 einfügt und daß von dem Halbleiterbau element 7 ausgesandtes Licht in den Lichtwellenleiter 2 eingekoppelt wird. Diese optische Kopplung ist verbessert durch ein abbildendes Ende 11, z. B. ein sogenanntes geta pertes und anschließend rundgeschmolzenes Ende, des Licht wellenleiters 2 und/oder durch eine zusätzlich in der Ausnehmung 5 angebrachten optischen Linse 10 (Fig. 2).

Eine derartige Koppelanordnung ist durch Lötung oder Klebstoff so fixierbar, daß eine mechanisch unempfindliche Anordnung entsteht. Diese Anordnung ist außerdem in einem Metall- bzw. Kunststoffgehäuse hermetisch verschließbar oder mit Kunststoff so vergießbar, daß störende äußere Einflüsse, z. B. Korrosion der elektrischen Kontakte, vermieden werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf andere Halb leiterbauelemente, z. B. auf Lichtempfänger (Fotodioden) anwendbar. Weiterhin ist es möglich, auf der Senke ein elektrisches Bauelement, z. B. einen Transistorverstärker anzubringen, der mit dem Halbleiterbauelement 7 gekoppelt ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Koppelanordnung zwischen ei nem elektro-optischen oder opto-elektrischen Halbleiterelement und einem Lichtwellenleiter mit den folgenden Verfahrensschritten:

a) in der Oberfläche (3) eines Trägers (1) werden eine graben förmige Vertiefung (4) zum selbstjustierenden Einlegen eines Lichtwellenleiters (2) und eine Ausnehmung (5) zum selbstjustie renden Einfügen einer Senke (6) erzeugt;
b) auf der Senke (6) wird das Halbleiterbauelement (7) so befe stigt, daß im justierten Zustand der Senke (6) eine optische Kopplung zwischen dem Halbleiterbauelement (7) und dem Lichtwel lenleiter (2) gegeben ist;
c) die zumindest die Senke (6) und das darauf befestigte Halb leiterbauelement (7) umfassende Baugruppe werden einer Zwischen kontrolle unterzogen;
d) eine fehlerlose Baugruppe wird so auf dem Träger angebracht, daß sich die Senke (6) formschlüssig in die Ausnehmung (5) ein fügt;
e) der Lichtwellenleiter wird in die Vertiefung eingelegt und befestigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die grabenförmige Vertiefung (4) mit einem im wesentlichen V-förmigen Querschnitt erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Senke als dreiseitiges Prisma ausgeführt wird, dessen Form im wesentlichen an die Ausnehmung angepaßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Senke (6) aus einem elektrischen und/oder wärmeleitenden Material hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senke (6) mindestens ein elektrisch isolierter Kontakt (8) und/oder mindestens ein elektrisches Bau element angeordnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Senke (6) ein elektrisches Bauelement mit einem elektrischen Verstärker angeordnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement (7) verwandt wird und daß auf der Senke (6) mindestens ein elek trisches und/oder optisches und/oder opto-elektrisches Bauteil (9) befestigt wird zur Regelung und/oder Steuerung des Halblei terbauelementes (7).

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Halbleiterbauelementen (7) und dem Lichtwellenleiter (2) eine optisch abbildende Anordnung eingefügt wird, die mindestens eine optische Linse (10) enthält und/oder daß das Ende (11) des Lichtwellenleiters (2) optisch abbildend ausgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelanordnung mittels Lot und/oder Klebstoff stabilisiert und/oder geschützt wird.