以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎的制作方法
【專利摘要】一種以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎包括連接至平臺基板第一側(cè)的光電子組件和接合至該平臺基板第二側(cè)的透明基板。該透明基板包括機(jī)械構(gòu)件，該機(jī)械構(gòu)件被設(shè)計為裝配在該平臺基板的開口內(nèi)，使得形成在該透明基板上的透鏡與該光電子組件的有效區(qū)對準(zhǔn)。
【專利說明】以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎
【背景技術(shù)】
[0001]光學(xué)引擎常常用來以高速率傳送電子數(shù)據(jù)。光學(xué)引擎包括硬件，該硬件用于將電信號傳送至光信號、發(fā)送此光信號、接收該光信號以及將此光信號轉(zhuǎn)換回電信號。當(dāng)該電信號用于調(diào)制諸如激光器的光源設(shè)備時，該電信號被轉(zhuǎn)換成光信號。然后，來自該源的光被率禹合到諸如光纖的光傳輸介質(zhì)內(nèi)。在經(jīng)過各種光傳輸媒介穿越光網(wǎng)絡(luò)并到達(dá)其目的地之后，該光被耦合到諸如檢測器的接收設(shè)備內(nèi)。然后，檢測器基于所接收的光信號產(chǎn)生電信號，以供數(shù)字處理電路使用。
[0002]用于將光傳輸介質(zhì)耦合到源設(shè)備或接收設(shè)備的機(jī)制一般是通過被稱作主動對準(zhǔn)的過程進(jìn)行的。主動對準(zhǔn)典型地涉及透鏡系統(tǒng)，以將光從源設(shè)備引導(dǎo)到光傳輸介質(zhì)內(nèi)或者將光從光傳輸介質(zhì)引導(dǎo)到接收設(shè)備。主動對準(zhǔn)利用反饋信號來調(diào)整關(guān)鍵組件的物理位置，其可能是耗時的。在制造期間必須仔細(xì)地對準(zhǔn)該透鏡系統(tǒng)，以使來自源的光功率至光介質(zhì)的耦合以及返回至檢測器的耦合最大化。此過程既耗時又昂貴。此外，在該透鏡系統(tǒng)中使用的透鏡可能是昂貴的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]附圖圖示了本文描述的原理的各個示例，并且是本說明書的一部分。這些圖僅僅是示例，并不限制權(quán)利要求的范圍。
[0004]圖1是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出說明性光通信系統(tǒng)的圖。
[0005]圖2是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出以機(jī)械方式與光傳輸介質(zhì)對準(zhǔn)的說明性光學(xué)引擎的圖。
[0006]圖3是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出以機(jī)械方式與光傳輸介質(zhì)陣列對準(zhǔn)的說明性光學(xué)引擎陣列的圖。
[0007]圖4是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出形成在透明基板中的透鏡陣列的說明性俯視圖的圖。
[0008]圖5A至圖是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出用于形成光學(xué)引擎的對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的過程的說明性步驟的圖。
[0009]圖6A至圖6B是根據(jù)本文描述原理的一個示例進(jìn)一步示出用于形成以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎的說明性過程步驟的圖。
[0010]圖7是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出光傳輸介質(zhì)連接器與透明基板之間連接的對準(zhǔn)的圖。
[0011]圖8是根據(jù)本文描述原理的一個示例示出用于機(jī)械光學(xué)引擎對準(zhǔn)的說明性方法的流程圖。
[0012]在各個圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相似但不一定相同的要素。
【具體實施方式】
[0013]如上面提到的，用于將光傳輸介質(zhì)耦合到源設(shè)備或接收設(shè)備的機(jī)制一般是通過被稱作主動對準(zhǔn)的過程進(jìn)行的。該主動對準(zhǔn)可能是耗時的且昂貴的。由于該成本的原因，光系統(tǒng)典型地用于電信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。電信系統(tǒng)常常涉及跨越數(shù)英里至數(shù)千英里的地理距離傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信常常涉及在數(shù)據(jù)中心各處傳輸數(shù)據(jù)。這樣的系統(tǒng)涉及跨越數(shù)英尺至數(shù)百英尺的距離傳輸數(shù)據(jù)。
[0014]在計算機(jī)通信系統(tǒng)中使用光傳輸系統(tǒng)會受益于由這種光學(xué)系統(tǒng)提供的高帶寬。帶寬指在指定的單位時間內(nèi)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的量。然而，計算機(jī)通信系統(tǒng)典型地涉及跨越數(shù)英寸至數(shù)英尺的較短距離的數(shù)據(jù)傳輸。因此，使用較昂貴的光耦合組件來跨越這樣的短距離以光學(xué)方式傳輸數(shù)據(jù)在經(jīng)濟(jì)上常常是不實際的。
[0015]鑒于該問題以及其它問題，本說明書公開了用于以機(jī)械方式使光學(xué)引擎與光傳輸介質(zhì)對準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)。根據(jù)某些說明性示例，將透明基板接合至平臺基板。該透明基板可以由諸如玻璃或塑料之類的材料制成，平臺基板可以由諸如硅的半導(dǎo)體材料制成?？商娲?，平臺基板可以由諸如鎳的金屬材料或塑料材料制成。平臺基板包括開口，光通過該開口能夠在附接至平臺基板一側(cè)的光電子組件與接合至該平臺基板另一側(cè)的透明基板之間傳輸。
[0016]一個或多個透鏡被形成到透明基板中。這些透鏡用于將穿過該開口的光耦合到連接至該透明基板相對側(cè)的光傳輸介質(zhì)內(nèi)。必須使這些透鏡精確對準(zhǔn)，使得光在光電子組件與光傳輸介質(zhì)之間有效地耦合。為了使這些透鏡對準(zhǔn)，將機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件形成到透明基板內(nèi)。該對準(zhǔn)構(gòu)件被設(shè)計為精確地裝配到平臺基板的開口內(nèi)。在一些情況中，透鏡本身可以充當(dāng)該對準(zhǔn)構(gòu)件。形成在透明基板中或在透明基板上的透鏡可以是折射透鏡、衍射透鏡或高對比度光柵透鏡。
[0017]光電子組件包括諸如激光器的發(fā)射設(shè)備或諸如光電二極管的接收設(shè)備。通過焊料回流工藝能夠使該光電子組件與該開口準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。下面將介紹關(guān)于該焊料回流工藝的更多細(xì)節(jié)。在光電子組件和透鏡兩者精確對準(zhǔn)的情況下，光將穿過該開口并且被聚焦到靠該透明基板相對側(cè)放置的光傳輸介質(zhì)中。在光電二極管與透鏡精確對準(zhǔn)的情況中，來自光傳輸介質(zhì)的光將穿過該開口并且聚焦到光電二極管上。可以利用各種其它機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件來將光傳輸介質(zhì)固定至透明基板的相對側(cè)。
[0018]通過使用體現(xiàn)本文描述原理的方法和系統(tǒng),實現(xiàn)一種使光電子組件與光傳輸介質(zhì)對準(zhǔn)的簡單的、較為經(jīng)濟(jì)的方式。不需要進(jìn)行主動對準(zhǔn)過程。該較為經(jīng)濟(jì)的對準(zhǔn)方式能夠使光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于計算機(jī)通信變得更經(jīng)濟(jì)。
[0019]在下面的描述中，為了說明的目的，闡述多個特定細(xì)節(jié)，以便提供本系統(tǒng)和方法的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，本裝置、系統(tǒng)和方法可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下付諸于實踐。在說明書中，對“示例”或類似語言的引用是指與該示例相關(guān)描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性如所描述那樣被包含，但是可能在其它示例中不被包含。
[0020]現(xiàn)在參考附圖，圖1是示出說明性光通信系統(tǒng)(100)的圖。根據(jù)某些說明性示例，光通信系統(tǒng)包括源設(shè)備(102)、稱合機(jī)構(gòu)(104)、光傳輸介質(zhì)(106)和接收設(shè)備(108)。
[0021 ] 源設(shè)備(102)是光發(fā)射器，其投射能夠被調(diào)制來發(fā)射數(shù)據(jù)的光束。源設(shè)備(102)可以通過使用電信號對光源進(jìn)行調(diào)制，將該電信號轉(zhuǎn)換成光信號。在光通信系統(tǒng)中可以使用的光源的示例包括發(fā)光二極管(LED)和激光器。能夠使用的一種激光器是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。[0022]VCSEL是垂直于半導(dǎo)體基板的平面投射光的激光器。半導(dǎo)體基板可以包括VCSEL的二維陣列。每個VCSEL可以被不同的電信號調(diào)制，因此該陣列內(nèi)的每個VCSEL能夠發(fā)射攜帶不同數(shù)據(jù)信道的光信號。為了通過由VCSEL產(chǎn)生的光傳輸光信號，該光被諸如透鏡之類的耦合機(jī)構(gòu)(104-1)聚焦或準(zhǔn)直到諸如光纖或空心金屬波導(dǎo)之類的光傳輸介質(zhì)(106)內(nèi)。
[0023]諸如光纖的光傳輸介質(zhì)(106)是被設(shè)計為提供光傳播的介質(zhì)。光纖可以彎曲，而光仍從該光纖的一端傳播至另一端。光纖典型地包括兩種不同的材料。光纖的芯典型地是透明材料。圍繞光纖的芯形成透明包覆材料。該包覆材料具有比芯材料的折射率稍小的折射率。這導(dǎo)致被投射到芯中的光從芯的側(cè)面跳向芯的中央。因此，光將沿光纖的全部長度傳播，并且在另一端出現(xiàn)。為了使光正確地傳播通過光纖，必須通過耦合結(jié)構(gòu)(104-1)對光進(jìn)行適當(dāng)?shù)鼐劢埂?br> [0024]當(dāng)傳播通過光傳輸介質(zhì)(106)的光到達(dá)相對端時,稱合結(jié)構(gòu)(104-2)會將該光聚焦到諸如光電檢測器之類的接收設(shè)備(108)上。光電檢測器可以通過根據(jù)所接收的光信號生成電信號，來將所接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號。如下面會更詳細(xì)地描述的，耦合結(jié)構(gòu)(104-2)能夠充當(dāng)解復(fù)用器，并且分離光的多個波長，使得多個波長被不同的檢測器接收。
[0025]圖2是示出其中光電子組件(202)以機(jī)械方式與光傳輸介質(zhì)(220)對準(zhǔn)的的光學(xué)引擎(200)的圖。根據(jù)某些說明性示例，光電子組件(202)使用焊料回流工藝連接至平臺基板(214)。對該焊料回流工藝進(jìn)行設(shè)計，使得該光電子組件的有效區(qū)(204)與平臺基板(214)內(nèi)的開口對準(zhǔn)。此外，將透明基板(218)接合至平臺基板(214)的另一側(cè)。對該透明基板進(jìn)行放置，使得形成在該基板中的透鏡(216)與該平臺基板中的開口對準(zhǔn)。透鏡(216)以及光電子組件(202)的有效區(qū)(204)的放置使得在透鏡(216)與有效區(qū)(204)之間耦合光。透鏡可以是衍射透鏡、折射透鏡或者高對比度光柵透鏡。
[0026]用于將光電子組件(202)連接至平臺基板(214)的焊料回流工藝涉及特殊尺寸的金屬接觸件(206)的使用。第一組金屬接觸件(206-1)被形成到該光電子組件自身上。第二組金屬接觸件(206-2)被形成到平臺基板(214)上。在一個示例中，在形成于平臺基板(214)底部的金屬層上形成鈍化層(208)。然后，能夠從鈍化層(208)中移除特定區(qū)域，來暴露金屬接觸件。
[0027]然后，在第一組金屬接觸件(206-1)與第二組金屬接觸件(206-2)之間放置焊料凸塊。這些金屬接觸件可以連接至基板(214)和光電子組件(202)上的電跡線。對該焊料凸塊的體積、形狀和構(gòu)成進(jìn)行精確選擇，使得當(dāng)該焊料被再加熱和冷卻時，其促使金屬接觸件(206)彼此對準(zhǔn)。光電子組件(202)和平臺基板(214)兩者上的金屬接觸件的間距和位置使得當(dāng)焊料冷卻時，該光電子組件的有效區(qū)(204)被恰當(dāng)?shù)胤胖?。有效區(qū)(204)的恰當(dāng)位置是利用形成在該透明基板中的透鏡(216)有效地耦合從該有效區(qū)發(fā)出的光或者由該有效區(qū)收集的光的地方。透鏡本身也會被對準(zhǔn)至恰當(dāng)位置，使得光在透鏡(216)與有效區(qū)(204)之間有效地行進(jìn)。
[0028]在光電子組件(202 )是發(fā)射設(shè)備的情況中，有效區(qū)(204 )是發(fā)光的那個部分。根據(jù)電信號對該光進(jìn)行調(diào)制，使得該信號內(nèi)的數(shù)據(jù)作為光信號傳輸穿過光傳輸介質(zhì)(220)。在光電子組件(202)是接收設(shè)備的情況中，則有效區(qū)是用于收集之后用來產(chǎn)生電信號的光信號的那個部分。為了有效地將該光信號傳送至光傳輸介質(zhì)(220)或者從光傳輸介質(zhì)(220)有效地接收該光信號，必須通過精確放置的透鏡(216 )對光進(jìn)行適應(yīng)地聚焦。[0029]代替使用主動對準(zhǔn)工藝來放置透鏡，形成透鏡的透明基板(218)可以包括機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件。機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件可以是位于平臺基板(214)上或透鏡基板(218)上的凸塊或某一其它突出構(gòu)造。將一個基板的對準(zhǔn)構(gòu)件設(shè)計為裝配到另一基板的對應(yīng)構(gòu)件內(nèi)。例如，透鏡(216)本身可以被用作對準(zhǔn)構(gòu)件。能夠?qū)ν哥R進(jìn)行設(shè)計，使得透鏡(216)的外邊界精確地裝配到平臺基板(214)中的開口內(nèi)。開口和對準(zhǔn)構(gòu)件的尺寸設(shè)計使得當(dāng)透明基板(218)被接合至平臺基板(214)時透鏡(216)會被放置在恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)。當(dāng)透鏡被放置在該恰當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)時，其將有效地將來自有效區(qū)(204)的光聚焦到光傳輸介質(zhì)(220)內(nèi)。
[0030]光傳輸介質(zhì)(220)可以是嵌入在線纜內(nèi)并且被固定至連接器(222)的光纖。連接器(222)可以容納一條或多條光纖。可以利用各種對準(zhǔn)構(gòu)件將連接器(222)固定至透明基板(218)，使得光纖芯與透鏡將光聚焦至的區(qū)域?qū)?zhǔn)。光傳輸介質(zhì)(220)可以與透明基板(218)直接接觸。在一些示例中，光傳輸介質(zhì)(220)可以偏離透明基板(218)或者凹陷到透明基板(218)內(nèi)。該連接器可以永久地附接或者被設(shè)計為可拆卸的。在永久附接的情況下，該連接器能夠被最小地設(shè)計，而沒有諸如鎖緊機(jī)構(gòu)的其它構(gòu)件。
[0031]圖3是示出以機(jī)械方式與光傳輸介質(zhì)陣列對準(zhǔn)的說明性光學(xué)引擎陣列的圖。根據(jù)某些說明性示例，開口可以足夠?qū)挘栽试S數(shù)個光束在透鏡陣列(306)與有效區(qū)陣列(304)之間傳輸。在一些示例中，多個開口可以足夠?qū)挘栽试S單獨(dú)光束或多組光束在透鏡陣列(306)與有效區(qū)陣列(304)之間傳輸。
[0032]在一個示例中，透明基板(310)包括對準(zhǔn)構(gòu)件陣列。平臺基板(316)內(nèi)的開口的邊界可以被設(shè)計為匹配外對準(zhǔn)構(gòu)件(308)的外邊界。在該示例中，外對準(zhǔn)構(gòu)件(308)僅用于對準(zhǔn)作用，而不作為透鏡。然而，在一些情況中，該外對準(zhǔn)構(gòu)件可以被用作透鏡。
[0033]光電子組件(302)包括有效區(qū)陣列(304)。該陣列(304)內(nèi)的間距被設(shè)計為匹配透鏡陣列(306)內(nèi)透鏡的間距。當(dāng)使用焊料回流工藝使該光電子組件與該開口恰當(dāng)對準(zhǔn)時，有效區(qū)會精確地與透鏡陣列(306)內(nèi)的透鏡對準(zhǔn)。于是，透鏡可以將光聚焦到被固定至連接器(312)的光纖(314)的陣列。
[0034]圖4是示出形成在透明基板(410)內(nèi)的透鏡陣列(400)的說明性俯視圖的圖。根據(jù)某些說明性示例，對準(zhǔn)構(gòu)件的二維陣列可以用來將透明基板(410)與平臺基板恰當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。虛線(404)代表外對準(zhǔn)構(gòu)件(402)的外邊界。形成在該平臺基板內(nèi)的開口被形成為匹配該外邊界。因此，該對準(zhǔn)構(gòu)件陣列裝配到此開口內(nèi)。透明基板(410)還可以包括諸如突起或孔的附加對準(zhǔn)構(gòu)件(408)，用來將光傳輸介質(zhì)與該透明基板連接并對準(zhǔn)。用來對準(zhǔn)該連接器的對準(zhǔn)構(gòu)件(408)精確地被套準(zhǔn)至用來將透明基板(410)對準(zhǔn)至平臺基板的對準(zhǔn)構(gòu)件(402)。
[0035]對準(zhǔn)構(gòu)件(402、406)還可以被用作透鏡。在一些情況中，僅內(nèi)對準(zhǔn)構(gòu)件(406)被用作透鏡，而外對準(zhǔn)構(gòu)件(402)僅被用于對準(zhǔn)用途。由于用來形成透鏡的工藝常常與用來形成對準(zhǔn)構(gòu)件的工藝相同，所以對準(zhǔn)構(gòu)件(402)的形狀仍可以被構(gòu)造為透鏡，無論他們是否被用作透鏡。這簡化了制造透明基板的過程。在一些示例中，對準(zhǔn)構(gòu)件(402、406)可以是單個連續(xù)構(gòu)件，如壁、島或凹陷構(gòu)件。
[0036]圖5A至圖是示出用于形成光學(xué)引擎的對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的說明性過程步驟的圖。圖5A是示出包括半導(dǎo)體層(502)、介電層(504)和金屬層(506)的說明性平臺基板(500)的圖。該半導(dǎo)體層由諸如硅的半導(dǎo)體材料制成。介電材料是非導(dǎo)電材料，如二氧化硅。該介電層的作用是防止穿過金屬層(506)的電流泄露到半導(dǎo)體層(502)內(nèi)。在一些情況中，可以使用高電阻性半導(dǎo)體材料，來代替半導(dǎo)體層(502)和介電層(504)。
[0037]圖5B是圖示鈍化層(508)的沉積和蝕刻的圖。該鈍化層可以是沉積在金屬層(506)上方的介電材料。然后，使用光刻工藝，蝕刻掉鈍化層(508)的某些區(qū)域，來暴露下面的金屬層(506)。這些被暴露的區(qū)域是用于焊料回流工藝的焊料凸塊應(yīng)被放置的區(qū)域。
[0038]圖5C是在已經(jīng)形成穿過平臺基板(500)的開口(510)之后該基板(500)的圖?？梢允褂酶鞣N蝕刻工藝形成該開口。如上面提到的，該開口被用來使光在光電子組件的有效區(qū)與用于將該光聚焦到光傳輸介質(zhì)內(nèi)的透鏡之間傳輸。
[0039]圖是示出被接合至平臺基板(500)的說明性透明基板(512)的圖。透明基板(512)包括可以用作透鏡的對準(zhǔn)構(gòu)件。在一些情況中，在這些透鏡周圍還可以形成不被用作透鏡的對準(zhǔn)構(gòu)件。在一個示例中，這些透鏡和對準(zhǔn)構(gòu)件可以使用干式蝕刻工藝形成?？梢岳闷渌椒▉硇纬赏哥R，這些方法包括但不限于沖壓、光刻膠回流、注模和壓縮模制。
[0040]在透明基板(512)內(nèi)還可以形成連接器對準(zhǔn)構(gòu)件(516)。該連接器對準(zhǔn)構(gòu)件(516)用來允許光傳輸介質(zhì)連接器將其自己對準(zhǔn)至透明基板，使得由該透鏡聚焦的光被置于光傳輸介質(zhì)連接器中的光纖內(nèi)。這種對準(zhǔn)構(gòu)件的一個示例可以是銷孔。在一些情況中，該銷孔可以用來提供連接器的粗略對準(zhǔn)。粗略對準(zhǔn)是指使該連接器處于其最終需要放置的大致區(qū)域的對準(zhǔn)。該銷孔可以由例如噴砂工藝形成。
[0041]在平臺基板(500)中可以形成對應(yīng)銷孔。平臺基板(500)中的該銷孔被套準(zhǔn)至所暴露的金屬層(506)，以提供連接器與光電子組件的精確對準(zhǔn)。精確對準(zhǔn)是指使該連接器處于精確位置的對準(zhǔn)，該精確對準(zhǔn)會有效地允許來自電光組件有效區(qū)的光耦合到連接器中的傳輸介質(zhì)內(nèi)。在一些示例中，該銷可以包含在用于容納光電子組件的印刷電路板內(nèi)?？商娲兀撲N可以暫時地附接至該印刷電路板并且被配置為與平臺基板、透明基板和連接器中的開口配合。該連接器可以是可拆卸的連接器，或者是被設(shè)計為永久地附接至該光電子系統(tǒng)的連接器。
[0042]圖6A和圖6B是示出用于形成以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎的進(jìn)一步說明性步驟的圖。根據(jù)某些說明性示例，透明基板(512)被接合至該平臺基板的半導(dǎo)體層(502)?？梢允褂酶鞣N接合方法，包括但不限于陽極接合、熱壓縮和粘合。如上面提到的，透明基板內(nèi)的透鏡由于形成在該透明基板內(nèi)的機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件而被適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。這些機(jī)械對準(zhǔn)構(gòu)件被具體放置為使得當(dāng)被放置到平臺基板的適當(dāng)開口內(nèi)時，這些透鏡將被適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。
[0043]為了將該光電子組件固定至該開口的相對側(cè)，將焊料凸塊放置在金屬層(506)的暴露區(qū)上。光電子組件(602)本身包括一組焊料盤或一組具有凸塊下金屬化的盤。這些盤被設(shè)計為具有特定體積、形狀和構(gòu)造以及特定放置，使得當(dāng)將它們放置到焊料凸塊(608)上并且應(yīng)用焊料回流工藝時，會促使倒裝晶片光電子組件精確對準(zhǔn)。該精確對準(zhǔn)使得該光電子組件的有效區(qū)(606)與形成在透明基板(512)中的透鏡(514)對準(zhǔn)。
[0044]圖6B是示出將光學(xué)引擎連接至印刷電路板的說明性過程的圖。根據(jù)某些說明性示例，較大的焊料凸塊(614)可以被放置在金屬層(506)的較大暴露區(qū)上。此外，可以將熱沉材料(604)放置在該光電子組件上方。該熱沉防止該光電子組件發(fā)生過熱。在一些情況中，可以在該熱沉(604)上方以及在該熱沉與光電子組件(602)之間放置導(dǎo)熱材料(612)。
[0045]印刷電路板(610)包括用于放置在較大焊料凸塊(614)上的一組金屬接合盤。于是，焊料回流工藝沿該印刷電路板(610)將平臺基板(502)連接至恰當(dāng)位置。在一些情況中，該印刷電路板可以包括小腔或通孔，在該小腔或通孔中放置用于光電子組件的熱沉(604)。在其它示例中，可以將焊料凸塊(614)放置在印刷電路板(610)上而不是平臺基板(500)上。在一些情況中，可以使用陶瓷基板或柔性電路，來代替印刷電路板。
[0046]圖7是示出關(guān)于光傳輸介質(zhì)連接器(704)與接合至透明基板(708)的平臺基板(710)之連接的對準(zhǔn)(700)的圖。根據(jù)某些說明性示例，光傳輸介質(zhì)連接器(704)包括對準(zhǔn)構(gòu)件，如銷(706)。該銷被設(shè)計為裝配到形成穿過玻璃基板(708)、平臺基板(710)的孔內(nèi)，并且裝配到印刷電路板(712)內(nèi)。銷(706)和孔的位置使得當(dāng)將該銷放置在該孔內(nèi)時，連接器(704)內(nèi)的光傳輸介質(zhì)(702)精確地對準(zhǔn)。當(dāng)精確地對準(zhǔn)時，由透鏡聚焦的光會恰當(dāng)?shù)伛詈系焦鈧鬏斀橘|(zhì)(702)內(nèi)。
[0047]例如，該銷可以被套準(zhǔn)至基板(710)中與基板(710)中的開口精確地對準(zhǔn)的孔?；迳系倪@些構(gòu)件和其它構(gòu)件之間的精確對準(zhǔn)能夠通過光刻實現(xiàn)。在此情況下，透明基板(708)中的孔的尺寸能夠被加大，以提供粗略對準(zhǔn)。孔的形狀能夠是圓錐形的、圓筒形的或者這兩者的組合。該對準(zhǔn)方案能夠用來實現(xiàn)尾纖連接或可拆卸連接。
[0048]圖7所示的對準(zhǔn)構(gòu)件僅是光傳輸介質(zhì)連接器(704)可以如何連接至透明基板(708)的一個示例。該銷可以是連接器的組成部分，或者是插入在連接器主體中的精確孔內(nèi)的分離部分。在一些情況中，透明基板(708)可以包括裝配到該連接器內(nèi)的孔中的突起?？梢允褂迷试S將光傳輸介質(zhì)與透明基板(708)齊平放置或者偏移放置并且恰當(dāng)對準(zhǔn)的任何連接方法。本文描述的關(guān)于對準(zhǔn)方法的示例僅是說明性方法?？梢愿鶕?jù)本文描述的原理使用用于提供連接器與透明基板之間的對準(zhǔn)的數(shù)種其它方法。
[0049]本文描述的原理容易批處理。特別地，平臺基板和透明基板可以被形成和接合為晶片。這些晶片之后可以被相應(yīng)地切割成單獨(dú)的組件。這種批處理提供更加經(jīng)濟(jì)的制造方法。
[0050]圖8是示出機(jī)械光學(xué)引擎對準(zhǔn)的說明性方法的流程圖。根據(jù)某些說明性示例，該方法包括利用機(jī)械構(gòu)件將透明基板晶片接合至平臺基板的第一側(cè)，該機(jī)械構(gòu)件形成在透明基板中以裝配到平臺基板的開口內(nèi)(框802)，并且將光電子組件連接至該平臺基板的第二側(cè)(框804)。形成在透明基板中的透鏡被放置為使得在機(jī)械構(gòu)件被裝配到該開口內(nèi)時透鏡與光電子組件的有效區(qū)對準(zhǔn)。
[0051]總之，通過使用體現(xiàn)本文描述的原理的方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)了一種使光電子組件與光傳輸介質(zhì)對準(zhǔn)的簡單、較為經(jīng)濟(jì)的方式。不需要進(jìn)行主動對準(zhǔn)過程。該較為經(jīng)濟(jì)的解決方案能夠使光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用于計算機(jī)通信更經(jīng)濟(jì)。
[0052]提供前面的描述，僅為了說明和描述所描述的原理的示例。該描述不旨在詳盡的，或?qū)⑦@些原理局限于所公開的任何精確形式。鑒于上面的教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎，包括: 光電子組件，連接至平臺基板的第一側(cè)；和 透明基板，接合至所述平臺基板的第二側(cè)， 其中所述透明基板包括對準(zhǔn)構(gòu)件，所述對準(zhǔn)構(gòu)件被設(shè)計為裝配在所述平臺基板的開口內(nèi)，使得形成在所述透明基板上的透鏡與所述光電子組件的有效區(qū)對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中所述開口使得允許光在所述透鏡與所述有效區(qū)之間傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中所述透鏡包括所述對準(zhǔn)構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中所述平臺基板和所述透明基板中的至少一個包括關(guān)于所述透明基板裝配光傳輸介質(zhì)連接器的連接器對準(zhǔn)構(gòu)件，所述光傳輸介質(zhì)連接器被對準(zhǔn)為使得在所述透鏡與所述有效區(qū)之間傳輸?shù)墓獗灰龑?dǎo)至所述光傳輸介質(zhì)連接器的光傳輸介質(zhì)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)引擎，其中所述連接器對準(zhǔn)構(gòu)件包括以下之一:所述光傳輸介質(zhì)連接器與所述透明基板之間的銷孔連接，和形成在所述透明基板中的突起，所述突起精確地裝配在形成于所述連接器和所述平臺基板中的孔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中所述透鏡是透鏡陣列中的一個，所述透鏡陣列形成在所述透鏡基板上并且被放置為使所述光在所述透鏡與所述光電子組件上的有效區(qū)陣列之間傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎，其中所述平臺基板包括以下之一:絕緣體上硅和摻雜硅材料，以及高電阻率半導(dǎo)體材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué) 引擎，其中所述透鏡包括以下之一:折射透鏡，衍射透鏡和高對比度光柵透鏡。
9.一種用于以機(jī)械方式對準(zhǔn)光學(xué)引擎的方法，所述方法包括: 利用對準(zhǔn)構(gòu)件將透明基板接合至平臺基板的第一側(cè)，所述對準(zhǔn)構(gòu)件形成在所述透明基板中以裝配到所述平臺基板的開口內(nèi)；以及 將光電子組件連接至所述平臺基板的第二側(cè)， 其中對形成在所述透明基板中的透鏡進(jìn)行放置，使得在所述對準(zhǔn)構(gòu)件被裝配到所述開口內(nèi)時所述透鏡與所述光電子組件的有效區(qū)對準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述透鏡包括所述對準(zhǔn)構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括:使用連接器對準(zhǔn)構(gòu)件將光傳輸介質(zhì)連接器連接至所述平臺基板和所述透明基板中的所述至少一個，所述連接器對準(zhǔn)構(gòu)件被放置為使得在所述透鏡與所述有效區(qū)之間傳輸?shù)墓獗灰龑?dǎo)至所述光傳輸介質(zhì)連接器的光傳輸介質(zhì)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述透鏡是透鏡陣列中的一個，所述透鏡陣列形成在所述透明基板上并且被放置為使得所述光在所述透鏡與所述光電子組件上的有效區(qū)陣列之間傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括:使用倒裝晶片工藝將所述平臺基板連接至以下之一:印刷電路板、陶瓷基板和柔性電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述光電子組件連接至所述平臺基板的所述第一側(cè)包括焊料凸塊回流工藝。
15.一種以機(jī)械方式對準(zhǔn)的光學(xué)引擎，包括: 光電子組件，連接至平臺基板的第一側(cè)，所述光電子組件包括有效區(qū)陣列；以及 透明基板，接合至所述平臺基板的第二側(cè)，所述透明基板包括對準(zhǔn)構(gòu)件陣列， 其中所述對準(zhǔn)構(gòu)件陣列的外對準(zhǔn)構(gòu)件的外邊界被放置為裝配在所述平臺基板的開口內(nèi)，使得充當(dāng)透鏡的內(nèi)對準(zhǔn) 構(gòu)件與所述有效區(qū)陣列對準(zhǔn)。
【文檔編號】G02B6/42GK103858038SQ201180074113
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月6日
【發(fā)明者】沙吉·瓦格西·馬塔伊, 邁克爾·瑞恩·泰·譚, 保羅·凱斯勒·羅森伯格, 韋恩·V·瑟林, 喬治斯·帕諾托普洛斯, 蘇桑特·K·帕特拉 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)