NL8102050A

NL8102050A - FIBERGLASS TRANSIT IN A METAL HOUSING.

Info

Publication number: NL8102050A
Application number: NL8102050A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1982-11-16
Also published as: FR2504693B3; JPS6214711Y2; DE8211582U1; FR2504693A1; JPS5889954U

Description

« " » ΡΗΝ 10.038 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.«" »ΡΗΝ 10,038 1 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Glasvezeldoorvoer in een metalen behuizing.Glass fiber feedthrough in a metal housing.

De uitvinding heeft betrekking op een glasvezeldoorvoer in een metalen behuizing/ waarin een elektro-optisch element is opgesloten, waarbij de glasvezel in een gat in de behuizing tegenover het elektro-optisch element is bevestigd.The invention relates to a glass fiber feedthrough in a metal housing / in which an electro-optical element is enclosed, wherein the glass fiber is mounted in a hole in the housing opposite the electro-optical element.

5 Een dergelijke glasvezeldoorvoer kcmt veelvuldig voor in elektro-optische componenten, die worden gebruikt in optische (tele-) catmunicatiesystemen, waarin informatie in de vorm van lichtpulsen door lichtgeleidende glasvezels van de ene plaats naar de andere wordt overgedragen. De genoemde elektro-optische componenten bestaan vaak uit een 10 metalen behuizing, waarin een elektro-optisch element, zoals een laser, licht-emitterende of licht-detekterende halfgeleiderdiode, is gemonteerd.Such a glass fiber feedthrough is common in electro-optical components, which are used in optical (telecommunication) systems, in which information in the form of light pulses is transferred from one place to another by light-conducting glass fibers. The said electro-optical components often consist of a metal housing in which an electro-optical element, such as a laser, light-emitting or light-detecting semiconductor diode, is mounted.

Voor het behalen van een hoge levensduur van zulke elektro-optische elementen is het van belang, dat deze in een voor de omgeving hermetisch afgesloten ruimte kunnen functioneren. De genoemde ruimte wordt gevormd 15 door een metalen behuizing, die echter van een doorvoer voor de lichtgeleidende glasvezel moet zijn voorzien, omdat de glasvezel tot zeer dicht bij (bijvoorbeeld ongeveer 100 ^um) het actieve oppervlak van het halfgeleiderelement moet worden gebracht cm een voldoend hoog rendement van lichtoverdracht te krijgen tussen de glasvezel en het actieve oppervlak.In order to achieve a long service life of such electro-optical elements, it is important that they can function in a space hermetically sealed for the environment. The said space is formed by a metal housing, which, however, must be provided with a passage for the light-conducting glass fiber, because the glass fiber must be brought very close to (for example about 100 µm) the active surface of the semiconductor element in order to provide sufficient get high efficiency of light transfer between the glass fiber and the active surface.

20 In de IEEE Transactions on Electron Devices, July 1970, op pagina's 986 tot 994 is een opto-electronische component beschreven, waarbij de glasvezel met een epoxylijm. in de behuizing voor een fotodiode is bevestigd. Het is echter gebleken dat epoxy- en andere kunstharslijmen op zich geen hermetische afsluiting van een behuizing vormen. De in de 25 behuizing ondergehrachte fotodiode en ook de overgang van licht tussen glasvezel en fotodiode zijn daardoor aan omgevingsinvloeden onderhevig, hetgeen van nadeel is. In een artikel van R.W. Thomas: "Moisture, lYyths and Microcircuits", IEEE Transactions, Vol. PHP 12, pagina's 167-171,20 In the IEEE Transactions on Electron Devices, July 1970, on pages 986 to 994, an opto-electronic component is described, the glass fiber having an epoxy adhesive. is mounted in the photodiode housing. However, it has been found that epoxy and other synthetic resin adhesives do not in themselves form a hermetic seal of a housing. The photodiode housed in the housing and also the transition of light between glass fiber and photodiode are therefore subject to environmental influences, which is a drawback. In an article by R.W. Thomas: "Moisture, Lyths and Microcircuits", IEEE Transactions, Vol. PHP 12, pages 167-171,

September 1976, wordt een en ander over invloed van vocht en bijbehorende 30 problemen beschreven.September 1976, some information about the influence of moisture and associated problems is described.

Het is derhalve het doel van de uitvinding om in een glasvezeldoorvoer in een metalen behuizing te voorzien, die hermetisch gesloten is.It is therefore the object of the invention to provide a glass fiber feedthrough in a metal housing which is hermetically closed.

Een glasvezeldoorvoer volgens de uitvinding heeft daartoe tot 81 02 0 50 /+ _ e %To this end, a glass fiber feed-through according to the invention has up to 81 02 0 50 / +%

VV

* PHN 10.038 2 kenmerk, dat de glasvezel met een glasemail is bevestigd en een uit-zettingscoëfficiënt van de glasvezel kleiner is dan de uitzettingscoëffi-ciënt van het glasemail, die op zijn beurt weer kleiner is dan de uit-zettingscoëfficiënt van de metalen behuizing. Bij de glasvezeldoorvoer 5 volgens de uitvinding staat door het verschil in uitzettingscoëfficiënt van de verschillende materialen de verbindingsplaats onder een radiaal-gerichte druk, hetgeen in verband met de hermetische dichtheid en de mechanische sterkte van de doorvoer van voordeel is.* PHN 10.038 2 characterized in that the glass fiber is attached with a glass enamel and an expansion coefficient of the glass fiber is less than the expansion coefficient of the glass enamel, which in turn is less than the expansion coefficient of the metal housing. In the glass fiber lead-through 5 according to the invention, due to the difference in the expansion coefficient of the different materials, the connection point is under a radially directed pressure, which is advantageous in view of the hermetic density and the mechanical strength of the lead-through.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een glasvezeldoorvoer volgens 10 de uitvinding heeft tot kenmerk, dat een tegenover het elektro-optisch element bevestigd uiteinde van de glasvezel van diens primaire omhulling is ontdaan en aan de metalen behuizing is bevestigd, waarbij de primaire omhulling van de glasvezel tot in het glasemail steekt. De voorkeursuit-voeringsvorm van de glasvezeldoorvoer volgens de uitvinding heeft het 15 voordeel dat de primaire omhulling, die de glasvezel beschermt en verstevigt, tot in het glasemail van de glasvezelbevestiging steekt, waarmee een zwakke plek van de glasvezel (namelijk net boven de bevestiging) versterkt is.A preferred embodiment of a glass fiber feedthrough according to the invention is characterized in that an end of the glass fiber attached opposite the electro-optical element is stripped of its primary envelope and is attached to the metal housing, the primary envelope of the glass fiber being glass enamel sticks. The preferred embodiment of the glass fiber feedthrough according to the invention has the advantage that the primary envelope, which protects and strengthens the glass fiber, protrudes into the glass enamel of the glass fiber attachment, thereby reinforcing a weak spot of the glass fiber (namely just above the fixing). is.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een in de 20 tekening weergegeven voorbeeld van de behuizing van een fotodiode.The invention will be elucidated on the basis of an example of the housing of a photodiode shown in the drawing.

De in de figuur weergegeven behuizing _1_ omvat een drager 2, waarop een lichtgevoelige lawinedoorslagdiode (photo-avalanche diode) 3 is bevestigd. De diode 3 is elektrisch op twee geleiders 4 en 5 aangesloten, waarvan de geleider 4 via de drager 2 en de geleider 5 via een 25 aansluitdraad 6 met de diode 3 kontakt maken. De geleider 5 is ten opzichte van de drager 2 met behulp van een glasmassa 7 geïsoleerd, die tevens als bevestiging voor beide geleiders 4 en 5 fungeert.The housing _1_ shown in the figure comprises a carrier 2, on which a photosensitive avalanche breakdown diode (photo-avalanche diode) 3 is mounted. The diode 3 is electrically connected to two conductors 4 and 5, the conductor 4 of which contacts the diode 3 via the carrier 2 and the conductor 5 via a connecting wire 6. The conductor 5 is insulated from the carrier 2 by means of a glass mass 7, which also functions as a mounting for both conductors 4 and 5.

Een metalen huis 8 is met een flens 9 aan een flens TO van de drager 2 gelast. Het huis 8 is aan de bovenzijde voorzien van een gat V[, 30 waarin een glazen lichtgeleider 12 is bevestigd. Ter plaatse van het gat 11 wordt een ringvorm van glasemail om de glazen lichtgeleider 12 gelegd.A metal housing 8 is welded with a flange 9 to a flange TO of the carrier 2. The housing 8 is provided at the top with a hole V [30 in which a glass light guide 12 is mounted. At the location of the hole 11, a ring shape of glass enamel is placed around the glass light guide 12.

Het glasemail 13 wordt door middel van hoogfrequent verhitting gesmolten en hecht aan het huis 8 en aan de lichtgeleider 12. Na afkoeling van de glasemail 13 is de lichtgeleider 12 vast in het huis 8 bevestigd en is 35 een hermetisch gesloten glasvezeldoorvoer in het huis 8 gevormd.The glass enamel 13 is melted by means of high-frequency heating and adheres to the housing 8 and to the light guide 12. After cooling of the glass enamel 13, the light guide 12 is fixedly mounted in the housing 8 and a hermetically closed glass fiber lead-through is formed in the housing 8 .

Bij voorkeur steekt een primaire omhulling (coating) 12' van de lichtgeleidende vezel 12 tot in het gesmolten glasemail 13. De primaire coating 12' is vaak van kunststof en is derhalve van het uiteinde 8102050 * PHN 10.038 3 14 van de vezel 12 verwijderd cm een goede hechting (hermetisch afgesloten) tussen de vezel 12 en de kap 8 mogelijk te maken. De primaire omhulling 12' om de vezel 12 is een beschermende en verstevigde laag.Preferably, a primary envelope (coating) 12 'of the light-conducting fiber 12 extends into the molten glass enamel 13. The primary coating 12' is often made of plastic and is therefore removed from the end 8102050 * PHN 10.038 3 14 cm. allow good adhesion (hermetically sealed) between the fiber 12 and the cap 8. The primary sheath 12 'around the fiber 12 is a protective and reinforced layer.

Het is derhalve van voordeel gebleken dat de primaire cmhulling tot in 5 het glasemail 13 steekt, waardoor het ontstaan van een kwetsbare plaats op de vezel 12 (namelijk net boven de verbindingsplaats) is vermeden.It has therefore proved to be advantageous that the primary sleeve extends into the glass enamel 13, thereby avoiding the creation of a vulnerable place on the fiber 12 (namely just above the connection point).

Cm de vezel 12 en de verbindingsplaats (het glasemail. 13) te beschermen is op het huis 8 een beschermbus 15 geplaatst (vastgelijmd), die van een gat 16 en van een beschermpijp 17 is voorzien. In de bescherm-10 pijp 17 is de secundaire omhulling 18 van de glasvezel 12 bevestigd door verlijming of inknellen van de beschermpijp 17 met een krinptang.In order to protect the fiber 12 and the connection point (the glass enamel 13), a protective sleeve 15 is placed on the housing 8 (glued), which is provided with a hole 16 and with a protective pipe 17. The secondary casing 18 of the glass fiber 12 is secured in the protective pipe 17 by gluing or squeezing the protective pipe 17 with a crimping tool.

De ruimte 19 cm de glasvezel 12 (12', 18) en binnen de bescherm-bus 15 kan via het gat 16 worden opgevuld met een kunststof (bijvoorbeeld een epoxyhars), zodat de glasvezel 12 geheel ingebed en beschermd is.The space 19 cm the glass fiber 12 (12 ', 18) and inside the protective sleeve 15 can be filled via the hole 16 with a plastic (for example an epoxy resin), so that the glass fiber 12 is fully embedded and protected.

15 Tenslotte wordt een kap 20 over de beschermbus 15 en het huis 8 geschoven en aan de rand 9 van het huis 8 vastgelast. In de hals 21 van de kap 20 wordt met een insnoering 22 (gemaakt met een krinptang) de secondaire omhulling 18 nogmaals vastgezet, zodat de glasvezel 12 (en het glasemail 13) gedegen op trék ontlast is en de lijmbevestiging van de bus 20 15 op het huis 8 tegen losstoten is beschermd.Finally, a cap 20 is slid over the protective sleeve 15 and the housing 8 and welded to the edge 9 of the housing 8. In the neck 21 of the cap 20, the secondary casing 18 is fastened again with a constriction 22 (made with a crimping tool), so that the glass fiber 12 (and the glass enamel 13) are thoroughly relieved of tension and the glue fastening of the sleeve 20 15 the housing 8 is protected against impact.

Opgemerkt dient te worden dat glasemail op zichzelf bekend is (ook wel smeltglas of soldeerglas = solderglass genoemd). Het glasemail heeft een lagere smelttenperatuur dan de glasvezel en kan in de vorm van een suspensie van glaspoeder in een oplossing van nitrocellulose in 25 amylacetaat maar ook in de vorm van een ring van giaspoeder en h-rnrftniddpi worden aangebracht. Het glasemail wordt (bijvoorbeeld door hoogfreguent-verhitting) verhit tot ongeveer 440°C, waarbij het glaspoeder snelt en zicht aan de glasvezel en aan de metalen behuizing hecht.It should be noted that glass enamel is known per se (also called melt glass or solder glass = solder glass). The glass enamel has a lower melting temperature than the glass fiber and can be applied in the form of a suspension of glass powder in a solution of nitrocellulose in amyl acetate, but also in the form of a ring of gias powder and h-rnrftniddpi. The glass enamel is heated (for example by high-frequency heating) to about 440 ° C, whereby the glass powder accelerates and attaches sight to the glass fiber and the metal housing.

30 1 81 02 0 5 030 1 81 02 0 5 0

Claims

1. Glasvezeldoorvoer in een metalen behuizing, waarin een elektro-optisch element is opgesloten, waarbij de glasvezel in een gat van de behuizing tegenover het elektro-optisch element is bevestigd, met het ken- 5 merk, dat de glasvezel met een glasemail is bevestigd en een uitzettings-coëfficiënt van de glasvezel kleiner is dan de uitzettingscoëfficiënt van het glasemail, die op zijn beurt weer kleiner is dan de uitzettings-qoëfficiënt van de metalen behuizing.1. Glass fiber feedthrough in a metal housing, in which an electro-optical element is enclosed, the glass fiber being mounted in a hole of the housing opposite the electro-optical element, characterized in that the glass fiber is fixed with a glass enamel and an expansion coefficient of the glass fiber is less than the expansion coefficient of the glass enamel, which in turn is less than the expansion coefficient of the metal housing.

2. Glasvezeldoorvoer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een 10 tegenover het elektro-optisch element bevestigd uiteinde van de glasvezel van diens primaire omhulling is ontdaan en aan de metalen behuizing is bevestigd, waarbij de primaire omhulling van de glasvezel tot in het glasemail steekt.2. Fiber optic feed-through according to claim 1, characterized in that an end of the glass fiber attached opposite the electro-optical element is stripped of its primary casing and attached to the metal housing, the primary casing of the glass fiber into the glass enamel stabs.

3. Glasvezeldoorvoer volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 15 dat op de behuizing een beschermbus is bevestigd, waaraan een doorvoer is gevormd, waarin een secundaire omhulling van de glasvezel is vastgezet en waarbij een door de behuizing en beschermbus omsloten ruimte met een kunststof is qpgevuld. 20 25 30 1 81 0 2 0 5 0Glass fiber lead-through according to claim 1 or 2, characterized in that a protective sleeve is mounted on the housing, to which a lead-through is formed, in which a secondary envelope of the glass fiber is fixed and in which a space enclosed by the housing and protective sleeve plastic is filled qp. 20 25 30 1 81 0 2 0 5 0