DE3742893A1 - Verfahren zur partiellen metallisierung von faserfoermigen festkoerpern, insbesondere lichtwellenleitern, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zur partiellen Metallisierung von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Lichtwellenleitern, und Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur partiellen Metalli­ sierung von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Licht­ wellenleitern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen, beispielsweise Laser-Sende- und Empfangsmodulen, mit einer Anschlußfaser (pigtail) wird gegenwärtig bei der Faserfixierung und Reali­ sierung einer hermetisch dichten Faserdurchführung am Modul­ gehäuse das Löten bevorzugt angewendet.

Um diese Verbindungstechnik anwenden zu können, muß die Faser mit einer lötfähigen Metallschicht versehen sein, wofür meh­ rere technologische Verfahren, wie z. B. Aufdampfen, Sputtern oder Siebdruck in Frage kommen.

Bei der Dünnschichttechnologie wird die Metallisierung durch Aufdampfen oder Sputtern von lötfähigen Metallen, wie z. B. Silber oder Gold vorgenommen. Hierzu wird allerdings eine aufwendige und teure Vakuumtechnik benötigt. Zudem ist, wenn die Faser nur partiell metallisiert werden soll, eine umfang­ reiche Maskierungstechnologie notwendig.

Bei der Dickschichttechnologie geschieht die Metallisierung z. B. einer Glasfaser durch Auftragung von metallhaltigen Rasten, die nach einem entsprechenden Einbrennprozeß eine haft­ feste Verbindung mit der Glasfaser bilden. Die Metallpaste­ beschichtung wird dabei z. B. mit Hilfe einer Stempel- oder Pinselvorrichtung vorgenommen oder erfolgt durch eine hori­ zontale Faserbewegung über einen Metallpasteauftragsstreifen.

Die bisher verwendeten Beschichtungstechnologien haben einen entscheidenden Nachteil. Die auf die Faser aufgebrachte Me­ tallpaste wird nämlich ungleichmäßig aufgetragen. Hieraus resultiert eine ungleichmäßige Schichtdicke. Diese ungleich­ mäßige Materialauftragung führt nach dem Löten der beschich­ teten Faser in eine Metallkapillare zu zusätzlichen Problemen hinsichtlich des veränderten Schrumpfungs- und Langzeitver­ haltens der beispielsweise in einem Lasermodul befestigten Faser. Die ungleichmäßige Metallpastendicke erfordert mehr Raum zwischen den Fasern und den Metallkapillaren und muß mit dem Lotmaterial ausgefüllt werden. Das größere Lotvolumen kann zu erhöhter Schrumpfung führen, wodurch Dejustierungen zustande kommen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, und ein Verfahren zum partiellen Metallisieren von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Lichtwellenleitern, sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mittels derer beim Auftragen der metallhaltigen Paste ört­ lich definierte, gleichmäßige und damit reproduzierbare Schichtdicken mit geringem Aufwand erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß aufgrund des Metallisierungsauftragens durch Rotieren des faserförmigen Festkörpers, insbesondere Licht­ wellenleiters, eine gleichmäßige Auftragung und Durchmischung der Metallpaste erfolgt, und dadurch gleichmäßige und repro­ duzierbare Schichtdicken erzielt werden.

Zum Auftragen der Metallpaste wird der faserförmige Festkörper, insbesondere Lichtwellenleiter, in ein Führungsrohr durch eine Klemmvorrichtung eingeführt. Das Führungsrohr ist dabei beidseitig gelagert und wird von einem Motor angetrieben. Nach Einspannen des Festkörpers wird die Metallpastenauftra­ gung durchgeführt. Mit Hilfe einer Justiervorrichtung, die in X-, Y- und Z-Achsenrichtung verstellbar ist, wird die ge­ wünschte bzw. geforderte Metallisierungsdicke und -breite eingestellt. Der Metallisierungsauftrag erfolgt durch Ro­ tieren des Führungsrohres um die eigene Achse, wobei sich der faserförmige Festkörper auch mitdreht. Bei der Faserrotation erfolgt die gleichmäßige Auftragung Durchmischung der Metallpaste.

Nach Durchführung der Pastenauftragung, und zwar vorteilhaft ohne den faserförmigen Festkörper aus dem Führungsrohr zu nehmen, läßt sich die Metallpaste vorzugsweise durch eine einschwenkbare Heizwendel antrocknen und ansintern. Nach dem Ansintern und Lösen der Festkörper-Klemmvorrichtung läßt sich der beschichtete faserförmige Festkörper, insbesondere Licht­ wellenleiter, aus der Vorrichtung entnehmen.

Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten bevor­ zugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläu­ tert.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durch­ führen des Verfahrens zum partiellen Metallisieren von faser­ förmigen Festkörpern in perspektivischer Darstellung. Der faserförmige Festkörper ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Lichtwellenleiter.

Zum partiellen Aufbringen der Metallpaste wird der Lichtwellen­ leiter 1 mit seinem Aderteil 7 in ein Führungsrohr 3, das eine Klemmvorrichtung 4 für den Lichtwellenleiter 1 auf­ weist, eingeschoben. Das Führungsrohr 3 ist beidseitig ge­ lagert und mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung, z. B. einem Motor, verbunden und wird durch diese in Rotation um die eigene Achse versetzt. Nach dem Einspannen des Licht­ wellenleiters 1 wird die Metallpasteauftragung im Bereich dessen vom Aderteil 7 befreiten Endes durchgeführt. Mit Hilfe der Justiervorrichtung 5, die in X-,Y- und Z-Richtung ver­ stellbar ist, wird die gewünschte bzw. geforderte Breite und Dicke der Metallisierungsschicht eingestellt. Der Metalli­ sierungsauftrag erfolgt durch Rotieren des Führungsrohres 3, wobei sich der Lichtwellenleiter 1 auch mitdreht und mit seinem zu metallisierendem Teilbereich mit dem Metallpaste- Vorrat 2 in Berührung gebracht wird. Der Metallpaste-Vorrat 2 ist auf der Oberseite einer schmalen als Unterlage dienenden Platte 6 aufgebracht. Zweckmäßig weist die Oberseite der Platte 6 im Berührungsbereich mit dem Lichtwellenleiter 1 zur Aufnahme des Metallpaste-Vorrats 2 eine flache Einwölbung auf. Die als Unterlage bzw. Träger für den Metallpaste-Vor­ rat 2 verwendete flache, vorzugsweise aus Metall bestehende Platte 6 ist auf einem Aufnahmetisch 8 der Justiervorrichtung 5 zweckmäßig so angeordnet, daß ihre mit dem Metallpaste- Vorrat 2 versehene schmale Oberseite in horizontaler Richtung quer zum Lichtwellenleiter 1, d.h. rechtwinklig zu dessen Rotationsachse verläuft. Nachdem die Paste partiell auf­ getragen worden ist, wird diese angetrocknet und angesintert. Dies geschieht mittels einer nicht dargestellten Heizvorrich­ tung, vorzugsweise einer Heizwendel. Die Heizwendel ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschwenkbar angeordnet, so daß der Lichtwellenleiter 1, ohne aus dem Führungsrohr 3 ent­ fernt werden zu müssen, in einem Arbeitsgang partiell metalli­ siert werden kann. Nach dem Ansintern und Lösen der Licht­ wellenleiter-Klemmvorrichtung 4 läßt sich der so beschich­ tete Lichtwellenleiter 1 aus der Vorrichtung entnehmen.

Claims (5)

1. Verfahren zur partiellen Metallisierung von faserförmigen Festkörpern, insbesondere Lichtwellenleitern, aus Kunststoff, Quarz, Glas, glasartigen, keramischen oder metallischen Materialien durch Aufbringen und Ansintern einer lötfähigen Metallpaste, dadurch gekennzeichnet, daß der faserförmige Festkörper (1) in Rotation um die eigene Achse versetzt und in einem vorgegebenen Teilbereich mit einem Metallpaste-Vorrat (2) in Berührung gebracht wird, daß die geforderte Metallisierungsdicke und -breite durch Ver­ stellen des Metallpaste-Vorrats (2) und/oder des faserför­ migen Festkörpers (1) in X-, Y- bzw. Z-Achsrichtung in dem Berührungsbereich eingestellt wird, und daß die aufgebrachte Metallpaste anschließend in einem Arbeitsgang angetrocknet und angesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Metallpaste-Vorrat (2) in Form eines schmalen, auf einer horizontalen Unterlage entsprechen­ der Breite aufgebrachten Streifens quer zur Rotationsachse des faserförmigen Festkörpers (1) mit diesem in dem vorge­ gebenen Teilbereich in definierte Berührung gebracht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsrohr (3) vorgesehen ist, in das der faser­ förmige Festkörper (1) durch eine Klemmvorrichtung (4) ein­ führbar ist, daß das Führungsrohr (3) beidseitig gelagert und mittels einer Antriebsvorrichtung in Rotation versetzbar ist, daß die geforderte Metallisierungsdicke und -breite mit Hilfe einer in X-, Y- und Z-Achsenrichtung verstellbaren Justier­ vorrichtung (5) einstellbar ist, die den Metallpaste-Vorrat (2) auf der Oberseite einer schmalen, als Unterlage dienenden Platte (6) trägt, und daß eine einschwenkbare Heizvorrichtung vorgesehen ist, die zum Antrocknen und Ansintern der auf dem noch im Führungsrohr (3) befindlichen faserförmigen Festkörper (1) aufgebrachten Metallpaste dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Unterlage dienende Platte (6) auf ihrer schmalen Oberseite zur Aufnahme des Metallpaste- Vorrats (2) eine flache Einwölbung aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die als Unterlage für den Me­ tallpaste-Vorrat (2) dienende Platte (6) mit ihrer schmalen Oberseite quer zur Rotationsachse des faserförmigen Fest­ körpers (1) auf einem Aufnahmetisch (8) angeordnet ist.