專利名稱：穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種陣列波導光柵芯片的封裝結構。特別是涉及一種穩(wěn)定曲線陣 列波導光柵芯片中心波長的封裝結構。
背景技術：
陣列波導光柵(AWG)器件為光通信市場上需求量很大的一種光器件，為密集波分 復用/解復用器的一種。目前，各光器件廠家為了降低芯片成本，將原來的芯片外型由方形 改為如圖1所示的曲線型芯片。由于芯片材料為硅基二氧化硅，材料本身對溫度、應力都非常敏感。對于芯片的溫度敏感性，通常通過加熱模塊對芯片進行加溫和溫度控制，降低器 件對外接環(huán)境溫度的敏感性。這里所述的加熱模塊包含加熱器、用于溫度反饋的熱敏電阻 或RTD、用于改善加熱器熱場和提高導熱性的熱沉。對于芯片的應力敏感性，由于芯片由原來的方形變成曲線型后，輕微受力后外型 極易發(fā)生形變，從而導致器件的中心波長的變化，因此，相對于方形的AWG芯片，解決芯片 由于外界應力作用導致芯片的形變變得至關重要，通常采用兩種方案來解決，方案一如圖 2所示，將整個芯片緊密貼接在一個平整的方形加強板上。該方案可以解決出方形加強板以 外的其它外力帶來的芯片形變，如帶狀光纖的推力或拉力，但是不能解決粘結過程產(chǎn)生的 應力導致的芯片光學指標的變化，對粘接工藝要求很高；方案二 如圖3所示，將芯片的輸 入和輸出波動兩端粘結在橫梁上，再將粘了橫梁的芯片用導熱硅脂和硅橡膠緊密貼在加熱 片上。該方案也可以解決出方形加強板以外的其它外力帶來的芯片形變，同時由于芯片最 敏感的陣列波導部分用的是導熱硅脂和硅橡膠粘接，因此，粘接所帶來的應力較小，對粘接 工藝的要求也相應降低。但這種方法工藝復雜，成本也有所提高。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種可以克服曲線形陣列波導光柵芯片 的波長敏感性，解決芯片和加熱片粘接力帶來的光學指標的變化，同時提高陣列波導光柵 芯片與光纖陣列耦合端面的長期穩(wěn)定性的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結 構。本實用新型所采用的技術方案是一種穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封 裝結構，包括有固定在加熱模塊上的曲線型AWG芯片，與曲線型AWG芯片的一端耦合對準并 連接的單芯光纖陣列，與曲線型AWG芯片的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列，所述 的多芯光纖陣列的另一端連接有帶狀光纖，所述加熱模塊位于多芯光纖陣列那一側的下表 面連接石英玻璃片一端的上表面，所述石英玻璃片另一端的上表面上設置有帶狀纖墊塊， 所述的帶狀纖墊塊位于所述的帶狀光纖的下方。所述的曲線型AWG芯片與加熱模塊通過導熱硅脂固定連接。所述的帶狀光纖通過硅橡膠固定在所述的帶狀纖墊塊的上表面上。[0010]所述的加熱模塊包括有由上至下依次設置的使熱場均勻的低熱阻襯底、加熱器 和高熱阻墊塊，以及嵌入在低熱阻襯底中部的中間位置內的熱敏電阻。所述的帶狀纖墊塊與加熱模塊之間的間距為15 30mm。所述的石英玻璃片的厚度與高熱阻墊快的厚度保持一致。所述的帶狀纖墊塊為金屬材料，且表面平整。所述的帶狀纖墊塊為玻璃材料，且表面平整。還設置有封裝盒，所述的連接有曲線型AWG芯片、石英玻璃片和帶狀纖墊塊的加 熱模塊，以及與曲線型AWG芯片的一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列，與曲線型AWG芯片 的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列均安裝在封裝盒內，所述的帶狀光纖從封裝盒帶 狀光纖輸出端口輸出。本實用新型的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，結構簡單，成本 低廉，便于使用，可以減少封裝過程中，加熱模塊和芯片粘接的應力，降低對芯片光學指標 的影響；可以避免帶狀光纖和封裝盒熱膨脹系數(shù)不一樣帶來的芯片形變，以及高低溫循環(huán) 過程中的波長漂移，提高器件的波長穩(wěn)定性；由于帶狀光纖被固定在熱膨脹系數(shù)相當?shù)氖?英玻璃片上，所以在外界環(huán)境溫度變化時，芯片和光纖陣列端面的粘接面受力較小，提高了 器件耦合端面的長期可靠性。

[0017]圖1是曲線型芯片外觀示意圖；[0018]圖2是目前常用的采用方形加強板粘接后的芯片外型圖；[0019]圖3是目前常用的采用橫梁粘接后的芯片外型圖；[0020]圖4是本使用新型的器件封裝外觀示意圖；[0021]圖5是圖4的縱剖面結構示意圖。[0022]其中[0023]1 曲線型AWG芯片2 帶狀光纖[0024]3 帶狀光纖粘接處4 單芯光纖陣列[0025]5 多芯光纖陣列6 加熱模塊[0026]6-1 加熱器6-2 熱敏電阻[0027]6-3 低熱阻襯底6-4 高熱阻墊塊[0028]7 封裝盒8 石英玻璃片[0029]9 帶狀纖墊塊
具體實施方式
以下結合附圖給出具體實施例，進一步說明本實用新型的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵 芯片中心波長的封裝結構是如何實現(xiàn)的。如圖4、圖5所示，本實用新型的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結 構，包括有通過導熱硅脂固定在加熱模塊6上的曲線型AWG芯片1，與曲線型AWG芯片1的 一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列4，與曲線型AWG芯片1的一另端耦合對準并連接的 多芯光纖陣列5，所述的多芯光纖陣列5的另一端連接有帶狀光纖2，所述加熱模塊6位于多芯光纖陣列5那一側的下表面連接石英玻璃片8 —端的上表面，所述石英玻璃片8另一 端的上表面上設置有帶狀纖墊塊9，并且所述的帶狀纖墊塊9與加熱模塊6之間的間距為 15 30mm。所述的帶狀纖墊塊9還位于所述的帶狀光纖2的下方，且所述的帶狀光纖2通 過硅橡膠固定在所述的帶狀纖墊塊9的上表面上。所述的帶狀纖墊塊9可采用金屬材料，且表面平整。所述的帶狀纖墊塊9還可以 采用玻璃材料，且表面平整。還設置有封裝盒7，所述的連接有曲線型AWG芯片1、石英玻璃片8和帶狀纖墊塊9 的加熱模塊6，以及與曲線型AWG芯片1的一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列4，與曲線 型AWG芯片1的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列5均安裝在封裝盒7內，所述的帶 狀光纖2從封裝盒帶狀光纖輸出端口輸出。如圖5所示，所述的加熱模塊6包括有由上至下依次設置的使熱場均勻的低熱阻 襯底6-3、加熱器6-1和高熱阻墊塊6-4，以及嵌入在低熱阻襯底6-3中部的中間位置內的 熱敏電阻6-2。所述的石英玻璃片8的厚度與高熱阻墊快6-4的厚度保持一致。下面結合圖5說明本實用新型的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結 構的制作過程，包括有如下步驟1)將石英玻璃片8的一端粘接在加熱模塊6的下表面，石英玻璃片8的另一端伸 出加熱模塊6。石英玻璃片8的厚度與高熱阻墊快6-4的厚度一致。2)在石英玻璃片8伸出加熱模塊6部分的正上方距離加熱模塊邊緣15 30mm的 位置粘接有一個帶狀纖墊塊9，該帶狀纖墊塊9的表面應平整，從而使帶狀光纖平整輸出。 帶狀纖墊塊9材料可為金屬或玻璃材料。距離15 30mm的距離目的是使帶狀纖墊塊9位 置位于帶狀光纖2下方，而非光纖陣列5下方。3)將單芯光纖陣列4和多芯光纖陣列5分別與曲線型AWG芯片1兩端耦合對準 后，用紫外固化膠將耦合端面粘接；4)在曲線型AWG芯片1底部均勻的涂上導熱硅脂，并通過夾具將該曲線型AWG芯 片1固定在加熱模塊6上，同時保證帶狀光纖2在帶狀纖墊塊9的正上方；5)在曲線型AWG芯片1與加熱模塊6接觸的芯片周邊區(qū)域，除去和耦合端面區(qū)域 外，均采用硅橡膠粘接；6)帶狀光纖2和帶狀纖墊塊9之間采用硅橡膠固定。7)將粘接好AWG芯片1、石英玻璃片8和帶狀纖墊塊9的加熱模塊6安裝到封裝 盒7內，安裝時使帶狀光纖從封裝盒帶狀光纖輸出端口輸出。在上述結構中，所述的曲線型AWG芯片1采用導熱硅脂和彈性系數(shù)大的硅橡膠粘 接，曲線型AWG芯片可以相對加熱片表面輕微移動。粘接應力較小，對芯片的光學指標影響 很小。上述結構中的曲線型AWG芯片1同所述加熱模塊6大小一致。如圖4所示，所述 的加熱模塊6是由低熱阻襯底6-3、加熱器6-1、高熱阻墊塊6-4從上至下依次設置構成，在 所述的熱沉6-3中部的中空位置內還設置有熱敏電阻6-2。加熱器6-1在通電后發(fā)熱，將曲 線型AWG芯片加熱到工作溫度。熱敏電阻6-2用于反饋曲線型AWG芯片的實際溫度，通過 外圍溫度控制電路，可以將曲線型AWG芯片工作在固定的溫度下。低熱阻襯底6-3用于改 善加熱器本身的熱場均勻性，通常使用熱阻率較低的材料，如金屬等。高熱阻墊塊6-4位于加熱器下方，熱阻高。根據(jù)熱導原理，熱量朝熱阻低的方向傳輸，從而降低器件的功耗要求。在上述結構中，帶狀光纖被固定在熱膨脹系數(shù)非常接近的石英玻璃片上。目前常 用的AWG的封裝盒有主要有兩種，一種為金屬，以鋁合金居多，鋁合金的熱膨脹系數(shù)約為 23ppm ；另一種常用的AWG封裝盒為塑料封裝盒，熱膨脹系數(shù)相差較大，在10 lOOppm之 間。而光纖的材料為熔融石英，熔融石英的熱膨脹系數(shù)通常為0.5ppm。在AWG的通常工作 環(huán)境溫度范圍為-15 65攝氏度，由于環(huán)境溫度帶來的位移為初步計算可到毫米量級，芯 片的形變會由于芯片形狀和粘接強度不同，帶來的形變不一，但只要有形變就會導致器件 的中心波長的變化。采用本實用新型的結構后，帶狀光纖帶來的外力引起的芯片形變很小， 對中心波長的影響可以忽略，同時芯片和光纖陣列的耦合端面受力很小，可提高耦合端面 長期可靠性。本實用新型的本實用新型的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構基 本原理在于1、曲線型AWG芯片1和加熱模塊6的接觸面使用導熱硅脂，由于導熱脂為乳狀物， 曲線型AWG芯片可以在加熱模塊上自由滑動，基本上不會產(chǎn)生應力。曲線型AWG芯片四周 全部采用硅橡膠粘接，由于硅橡膠柔軟，曲線型AWG芯片和加熱模塊之間粘接應力很小。2、由于光纖的原材料為石英材料，熱膨脹系數(shù)非常小，在外界環(huán)境溫度變化時，封 裝盒由于熱膨脹系數(shù)較大，會對帶狀光纖產(chǎn)生的外力作用。此外力通過帶狀光纖傳到光纖 陣列和曲線型AWG芯片的耦合粘接端面上，對端面的長期可靠性有一定影響，另外，此外力 還會傳到曲線型AWG芯片上，使曲線型AWG芯片產(chǎn)生形變，導致器件的中心波長發(fā)生變化。 而在本結構中，帶狀光纖通過帶狀纖墊塊9固定在石英玻璃片8上，外力在帶狀光纖粘接處 得到釋放，同時由于光纖的熱膨脹系數(shù)與石英玻璃片的熱膨脹系數(shù)相當，因此，石英玻璃片 8對光纖的外力很小，芯片產(chǎn)生的形變也很小，從而改善的器件的高低溫波長特性和耦合斷 面的長期可靠性。
權利要求一種穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，包括有固定在加熱模塊(6)上的曲線型AWG芯片(1)，與曲線型AWG芯片(1)的一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列(4)，與曲線型AWG芯片(1)的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列(5)，所述的多芯光纖陣列(5)的另一端連接有帶狀光纖(2)，其特征在于，所述加熱模塊(6)位于多芯光纖陣列(5)那一側的下表面連接石英玻璃片(8)一端的上表面，所述石英玻璃片(8)另一端的上表面上設置有帶狀纖墊塊(9)，所述的帶狀纖墊塊(9)位于所述的帶狀光纖(2)的下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的曲線型AWG芯片⑴與加熱模塊(6)通過導熱硅脂固定連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的帶狀光纖(2)通過硅橡膠固定在所述的帶狀纖墊塊(9)的上表面上。
4.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的加熱模塊(6)包括有由上至下依次設置的使熱場均勻的低熱阻襯底(6-3)、加 熱器(6-1)和高熱阻墊塊(6-4)，以及嵌入在低熱阻襯底(6-3)中部的中間位置內的熱敏電 阻(6-2)。
5.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的帶狀纖墊塊(9)與加熱模塊(6)之間的間距為15 30mm。
6.根據(jù)權利要求4所 述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的石英玻璃片(8)的厚度與高熱阻墊快(6-4)的厚度保持一致。
7.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的帶狀纖墊塊(9)為金屬材料，且表面平整。
8.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，所述的帶狀纖墊塊(9)為玻璃材料，且表面平整。
9.根據(jù)權利要求1所述的穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，其特征在 于，還設置有封裝盒(7)，所述的連接有曲線型AWG芯片(1)、石英玻璃片(8)和帶狀纖墊塊 (9)的加熱模塊(6)，以及與曲線型AWG芯片⑴的一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列 (4)，與曲線型AWG芯片(1)的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列(5)均安裝在封裝盒 (7)內，所述的帶狀光纖(2)從封裝盒帶狀光纖輸出端口輸出。
專利摘要本實用新型公開一種穩(wěn)定曲線陣列波導光柵芯片中心波長的封裝結構，包括有固定在加熱模塊上的曲線型AWG芯片，與曲線型AWG芯片的一端耦合對準并連接的單芯光纖陣列，與曲線型AWG芯片的一另端耦合對準并連接的多芯光纖陣列，所述的多芯光纖陣列的另一端連接有帶狀光纖，所述加熱模塊位于多芯光纖陣列那一側的下表面連接石英玻璃片一端的上表面，所述石英玻璃片另一端的上表面上設置有帶狀纖墊塊，所述的帶狀纖墊塊位于所述的帶狀光纖的下方。所述的加熱模塊包括有由上至下依次設置的使熱場均勻的低熱阻襯底、加熱器和高熱阻墊塊，以及嵌入在低熱阻襯底中部的中間位置內的熱敏電阻。本實用新型結構簡單，成本低廉，便于使用，提高器件的波長穩(wěn)定性。
文檔編號G02B6/34GK201607540SQ201020128158
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權日2010年3月11日
發(fā)明者宋瓊輝, 王文敏 申請人:武漢光迅科技股份有限公司