專利名稱：光學(xué)元件的組裝與封裝方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件組裝或封裝方法及系統(tǒng)，更具體地，但非排除性地，涉及需要精確對準(zhǔn)的半導(dǎo)體激光器。在半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域內(nèi)放置組件所需的精度取決于所涉及激光的波長。波長越短，放置組件所需的精度越高。短激光波長需要用于各種實際應(yīng)用中。因此，激 光器可以用于通信或者用于在硅片上繪制結(jié)構(gòu)。對于1. 5 μ m的特征，足以較容易地處理436nm的激光。然而，隨著降至I μ m以下，光罩邊緣周圍衍射會形成模糊線以及無效的晶片組件。該問題可以通過使用短波激光器加以解決，但是當(dāng)制作激光器時，部件必須更精確地對準(zhǔn)。同樣，對通信而言，短波激光器可以形成更大的帶寬。已知用于制作激光組件的技術(shù)是，在印刷電路板(PCB)上放置組件，但是必須使用昂貴的專用器械以非常精確地放置，這些工具是昂貴的。所采用的通用技術(shù)是，將激光器放置在PCB上，打開激光器，找到最大的激光束、然后在光束最大時精確地放置光纖。本實施例致力于解決上述問題并提供一種更簡單的替代方案來放置光纖，假定放置的是激光二極管。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種將光纖與微光學(xué)子組件內(nèi)的光學(xué)元件對準(zhǔn)的方法，包括在所述微子組件內(nèi)設(shè)置與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽；以及將所述光纖放置在所述凹槽內(nèi)，從而使所述光纖與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)。在實施例中，凹槽是V形槽。在實施例中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述方法包括將所述光纖牢固地壓入所述頂端。在實施例中，其中，所述凹槽是切入一段長度的硅內(nèi)的V形槽。在實施例中，光學(xué)元件是激光二極管。在實施例中，所述光學(xué)元件的波長小于或等于365nm。在實施例中，光學(xué)元件是光電探測器。在實施例中，光學(xué)元件是激光二極管和光電探測器的組合。在實施例中，所述凹槽和所述光學(xué)元件相對于彼此放置，從而所述光纖牢固地壓入所述頂端使得所述光纖與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)，達(dá)到基本上為I微米的精度。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種設(shè)置微光學(xué)子組件的方法，包括在所述光學(xué)子組件的表面上設(shè)置凹槽以及與所述凹槽對準(zhǔn)的光學(xué)元件；以及將光纖放置在所述凹槽內(nèi)，從而使所述光纖與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)。在實施例中，凹槽是V形槽。在實施例中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述方法包括將所述光纖牢固地壓入所述頂端。該方法可以包括將所述微光學(xué)子組件安裝在印刷電路板上以形成光學(xué)子組件。該方法可以包括將所述光纖延伸入設(shè)置在所述印刷電路板上的套管，以向前連接至外部元件。在實施例中，光學(xué)元件是激光二極管。在實施例中，所述光學(xué)元件的波長小于或等于365nm。在實施例中，光學(xué)元件是光電探測器。在實施例中，光學(xué)元件是激光二極管和光電探測器的組合。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種微光學(xué)子組件，包括光學(xué)元件；與光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽；以及光纖，通過放置在所述凹槽內(nèi)而與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)。在實施例中，凹槽是V形槽。在實施例中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述光纖凹入所述頂端中。一個實施例可以放置在印刷電路板上，并且所述光纖延伸進(jìn)入套管以向前連接至外部元件。在實施例中，所述光學(xué)元件是包括激光二極管、光電探測器以及激光二極管和光電探測器的組合的組中的一個。在實施例中，所述凹槽切入硅基部。除非另有定義，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的意義相同。本文所述的材料、方法和實例僅僅是示例性的，不具備限制性。本文所用的詞“示例性的”表示“用作示例、例證或說明”。描述為“示例性的”任意實施例不一定理解成比其他實施例更好或有利，和/或不一定排除與其他實施例的特征的組合。本文所用的詞“可選地”表示“設(shè)置在某些實施例中而未設(shè)置在其他實施例中”。本發(fā)明的任意具體實施例中可以包括多個“可選擇的”特征，除非這些特征互相沖突。實施本發(fā)明實施例的方法和/或系統(tǒng)可以涉及到手動、自動或者將二者相結(jié)合來執(zhí)行或完成選擇的任務(wù)。此外，根據(jù)本發(fā)明方法和/或系統(tǒng)實施例的實際裝置和設(shè)備，幾個選定任務(wù)可以由硬件、軟件、固件或者它們相結(jié)合，通過運用操作系統(tǒng)來實施。例如，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實施例的選定任務(wù)的硬件可以實現(xiàn)為芯片或電路。就軟件而言，根據(jù)本發(fā)明實施例的選定任務(wù)可以實現(xiàn)為由計算機使用任意適用操作系統(tǒng)執(zhí)行的多個軟件指令。在本發(fā)明示例性實施例中，根據(jù)本文所述方法和/或系統(tǒng)示例性實施例的一個或多個任務(wù)由諸如用于執(zhí)行多個指令的計算平臺的數(shù)據(jù)處理器來執(zhí)行。可選地，數(shù)據(jù)處理器包括用于儲存指令和/或數(shù)據(jù)的易失存儲器和/或非易失性存儲器，例如，用于儲存指令和/或數(shù)據(jù)的磁硬盤和/或可移除存儲介質(zhì)?？蛇x地，還設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)連接。還選擇性地設(shè)置了顯示器和/或諸如鍵盤或鼠標(biāo)的用戶輸入設(shè)備。


此處僅以實例的方式并參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述?，F(xiàn)在特別地詳細(xì)參考附圖，應(yīng)強調(diào)的是，細(xì)節(jié)以實例方式示出并且目的只是用于直觀討論本發(fā)明的優(yōu)選實施例，呈現(xiàn)細(xì)節(jié)是為了展示被認(rèn)為是本發(fā)明原則和概念方面最有用并且最容易理解的描述。由此看來，除了對本發(fā)明進(jìn)行基本了解所需之外，本文不會示出本發(fā)明的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，結(jié)合附圖的描述使得本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，如何在實際中實現(xiàn)本發(fā)明的幾種形式。在附圖中圖1示出了根據(jù)本實施例的微發(fā)射光學(xué)子組件(μ T0SA)的簡化示意圖；圖2是圖1所示設(shè)備的側(cè)視圖；圖3是圖1所示設(shè)備的光電探測器組件的側(cè)視圖；
圖4Α是示出了根據(jù)本實施例的對準(zhǔn)凹槽的簡圖，示出了放置在凹槽上并且未精確對準(zhǔn)的光纖；圖4Β是示出了圖4Α所示光纖如何落入凹槽頂端從而精確地對準(zhǔn)的簡圖；圖5是示出了圖1所示設(shè)備的變型的簡圖，其中，設(shè)置了激光二極管，但是省略了光電探測器；圖6是示出了根據(jù)本實施例的微接收光學(xué)子組件(μ ROSA)的簡圖；圖7是圖6所示實施例的側(cè)視圖；圖8是示出了 PCB內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)射光學(xué)子組件(TOSA)結(jié)合了圖1所示μ TOSA的簡圖；圖9是示出了經(jīng)封裝的圖8所示TOSA側(cè)視圖的簡圖；圖10是示出了 PCB內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明實施例的接收光學(xué)子組件(ROSA)結(jié)合了圖6所示μ ROSA的簡圖；圖11是示出了經(jīng)封裝的圖10所示ROSA側(cè)視圖的簡圖；以及圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖對準(zhǔn)過程的簡化流程圖。
具體實施例方式本實施例包括，設(shè)置對準(zhǔn)凹槽的激光二極管、光電探測器或其他光學(xué)元件，然后將光纖放置在凹槽內(nèi)。凹槽可以是具有頂端的V形槽，光纖落入頂端，使自身對準(zhǔn)光學(xué)元件。所需的對準(zhǔn)精度為I微米?，F(xiàn)有技術(shù)提供以I微米精度精確放置光纖的工具。本實施例可以使用精度為50微米的放置工具，因為只需要使用工具找到凹槽，然后凹槽引導(dǎo)光纖至I微米的所需精度。盡管仍然需要精確放置激光器并對準(zhǔn)凹槽，這通過常規(guī)設(shè)備就能夠完成。就所需要的工具而言，不需要精確放置光纖，節(jié)約了大量成本。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的原理和操作參考附圖和所附描述能得到更好的理解。詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個實施例之前，應(yīng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于下文描述所述或附圖所示組件的構(gòu)造和排布方式細(xì)節(jié)。本發(fā)明可以有其他實施例或者可以通過各種方式實踐或?qū)嵤Ａ硗?，?yīng)了解的是，本文采用的措辭和術(shù)語用于描述，不應(yīng)具有限制性?，F(xiàn)在參考圖1，圖中等比例示意性地示出了微發(fā)射光學(xué)子組件(μ T0SA)。子組件10包括蝕刻V形槽的娃光纖定位器兀件12,保持件14抵靠定位器兀件,激光二極管16安裝在保持件14上。隔離元件18在激光二極管16后方形成精確隔離空間，另一保持件20抵靠在隔離元件18上。另一保持件20正面安裝有監(jiān)測光電探測器22，電接頭24設(shè)置在另一保持件20上，引線接合26將光學(xué)元件連接至接頭24。保持件14在分布來自激光器的熱量方面起到了作用，其可以配備散熱器，下文將會對其進(jìn)行更詳細(xì)討論?？梢栽诒３旨?nèi)嵌入孔，以連接至散熱器。圖2是沿著圖1所示μ TOSA 10的側(cè)視圖，部件與圖1中的部件相同，并且給出的是相同的附圖標(biāo)記。圖3更詳細(xì)地示出了圖1所示光電檢測器子組件的構(gòu)造。同樣，部件與圖1中的部件相同，并且給出的是相同的附圖標(biāo)記。 現(xiàn)在參考圖4Α，圖4Α示出了其中蝕刻的V形槽40的定位器元件12的橫截面簡圖。凹槽40具有頂端42，光纖44由非精密放置工具放置在凹槽上。圖4Β示出了光纖44是如何通過落入凹槽40頂端42而精確對準(zhǔn)的?，F(xiàn)在參考圖5，圖5示出了 μ TOSA的另一實施例。圖3所示的光二極管組件可以省略，同時提供包括激光器16、凹槽定位器12和激光器保持件14的三件式單元(three pieceunit)50。現(xiàn)在參考圖6，圖6是示出了微接收光學(xué)子組件(μ ROSA)的簡圖。與圖1所示相同的部件給出的是相同的附圖標(biāo)記，除非描述本實施例需要，否則不再對其進(jìn)行描述。接收光學(xué)子組件僅僅檢測入射激光，因此使用光電探測器22代替激光二極管。光電探測器22與凹槽對準(zhǔn)，凹槽沿著保持件12延伸并且由于設(shè)置了間隔件18與保持件隔開，但是其構(gòu)造與上述構(gòu)造相同。圖7是圖6所示μ ROSA的縱向側(cè)視圖。光電探測器子組件的細(xì)節(jié)如圖3所示?，F(xiàn)在參考圖8，圖8是其上插入圖1至圖4Β或圖5所示μ TOSA的發(fā)射光學(xué)子組件的簡圖。PCB 80具有用于電連接至外部設(shè)備的連接焊盤82。μ TOSA插槽84接收μ TOSA86和激光驅(qū)動器88。光纖90從套管92延伸并沿著凹槽對齊，以使其與μ TOSA 86內(nèi)的激光器成直線。套管92放置在PCB 80內(nèi)的套管插槽94內(nèi)。現(xiàn)在參考圖9，圖9是示出了圖8所示光學(xué)子組件的封裝的簡圖。相同部件給出了相同的附圖標(biāo)記。帶有μ TOSA 86和激光驅(qū)動器88的PCB 80由蓋子96覆蓋并密封。通常為鋁或銅的散熱器98放置在PCB80下方以便將熱量導(dǎo)出激光二極管和μ T0SA?？梢栽赑CB和硅保持件內(nèi)鉆孔，并且可以選擇性地用金屬填充以提高熱傳導(dǎo)率?，F(xiàn)在參考圖10，圖10示出了 μ ROSA的ROSA PCB布置。與圖8相同的部件給出了相同的附圖標(biāo)記，除非有必要用來理解本發(fā)明，否則不再對其進(jìn)行描述。PCB 80包括其中插入TIA光學(xué)接收器102和μ ROSA 104的插槽100。從套管92延伸的光纖90與如前所述的V形槽對準(zhǔn)。圖11示出了圖10所示的封裝PCB的橫截面圖。與前述附圖相同的部件給出了相同的附圖標(biāo)記，除非有必要用來理解本發(fā)明，否則不再進(jìn)行描述。該圖實際上與圖9相同，不同之處在于，TIA光學(xué)檢測器和μ ROSA替換了激光驅(qū)動器和μ T0SA?，F(xiàn)在參考圖12，圖12是示出了將光纖與微光學(xué)子組件內(nèi)的光學(xué)元件對準(zhǔn)的方法的簡圖。初始地，在微子組件內(nèi)設(shè)置與光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽，然后將光纖放置在凹槽上方并允許其落至頂端，從而使得光纖與光學(xué)元件對準(zhǔn)。凹槽可以是V形槽，對準(zhǔn)可以采取將光纖牢固地壓入頂端中。凹槽可以切入一段長度的娃(a length of silicon)中，光學(xué)元件可能是激光二極管或光電探測器。激光二極管可以發(fā)出波長小于或等于365nm的激光。應(yīng)了解的是，為了清楚起見而在單獨的實施例說明中描述的本發(fā)明某些特征也可以在單個實施例中進(jìn)行組合。反之，為了簡潔起見而在單個實施例說明中描述的本發(fā)明各種特征還可以單獨設(shè)置或進(jìn)行任意適當(dāng)次數(shù)的組合。盡管已經(jīng)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員將會得出多種替換、修改及變型。因此，本發(fā)明包含所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)的所有這些替換、修改及變型。本說明書中提及的所有出版物、專利以及專利申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于本說明書，同樣，相當(dāng)于每個個體出版物、專利或?qū)＠暾埍粚ｉT單獨表示為通過參考結(jié)合于此。此外，本說明書中任意參考的引用或證實不應(yīng)理解為承認(rèn)這些參考是作為現(xiàn)有技術(shù)而應(yīng)用到本發(fā)明的。
權(quán)利要求
1.一種將光纖與微光學(xué)子組件內(nèi)的光學(xué)元件對準(zhǔn)的方法，所述方法包括 在所述微子組件內(nèi)設(shè)置與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽；以及 將所述光纖放置在所述凹槽內(nèi)，從而使所述光纖與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述凹槽是V形槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述方法包括將所述光纖牢固地壓入所述頂端。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述凹槽是切入一段長度的硅內(nèi)的V形槽。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是激光二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中，所述光學(xué)兀件的波長小于或等于365nm。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是光電探測器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是激光二極管與光電探測器的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述凹槽和所述光學(xué)元件相對于彼此放置，從而所述光纖牢固地壓入所述頂端使得所述光纖與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)，達(dá)到基本上為I微米的精度。
10.一種設(shè)置微光學(xué)子組件的方法，包括 在所述光學(xué)子組件的表面上設(shè)置凹槽以及與所述凹槽對準(zhǔn)的光學(xué)元件；以及 將光纖放置在所述凹槽內(nèi)，從而使所述光纖與所述光學(xué)兀件對準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述凹槽是V形槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述方法包括將所述光纖牢固地壓入所述頂端。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的方法，包括將所述微光學(xué)子組件安裝在印刷電路板上以形成光學(xué)子組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述光纖延伸入設(shè)置在所述印刷電路板上的套管，以向前連接至外部元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是激光二極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中，所述光學(xué)兀件的波長小于或等于365nm。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是光電探測器。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是激光二極管與光電探測器的組合。
19.一種微光學(xué)子組件,包括 光學(xué)兀件； 與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽；以及 光纖，通過放置在所述凹槽內(nèi)而與所述光學(xué)元件對準(zhǔn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的微光學(xué)子組件，其中，所述凹槽是V形槽。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的微光學(xué)子組件，其中，所述凹槽是具有頂端的V形槽，所述光纖凹入所述頂端中。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項所述的微光學(xué)子組件，放置在印刷電路板上，并且所述光纖延伸進(jìn)入套管以向前連接至外部元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項所述的微光學(xué)子組件，其中，所述光學(xué)元件是包括激光二極管、光電探測器以及激光二極管和光電探測器的組合的組中的一個。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項所述的微光學(xué)子組件，其中，所述凹槽切入硅基部。
全文摘要
一種將光纖與微光學(xué)子組件內(nèi)的光學(xué)元件對準(zhǔn)的方法包括在微子組件內(nèi)設(shè)置與光學(xué)元件對準(zhǔn)的凹槽；將光纖放置在凹槽內(nèi)，從而使光纖與光學(xué)元件對準(zhǔn)。這樣，精度為50微米的放置工具可用于以1微米的對準(zhǔn)精度來放置光纖。
文檔編號G02B6/42GK103003732SQ201180033181
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者伊麗·伯諾利爾 申請人:Otx有限公司