具有共同傾斜表面的光學(xué)插入器的制造方法
【專利摘要】一種插入器(100)，包含多個光學(xué)導(dǎo)管(501)，其每個具有光軸(105)；基板(101)，其限定具有終端(109)的多個凹槽(102)，每個光學(xué)導(dǎo)管(501)設(shè)置在單個凹槽(102)中；以及共同傾斜表面(104)，其在終端(109)處穿過兩個或以上的凹槽(102)，在該兩個或以上的凹槽(102)中，臨近光學(xué)導(dǎo)管(501)的光軸(105)的傾斜表面(104)的至少一部分具有反射性；以及設(shè)置在傾斜表面(104)上方的一個或多個光學(xué)部件(502)，光學(xué)部件(502)與光學(xué)導(dǎo)管(501)通過傾斜表面(104)光學(xué)耦合。
【專利說明】具有共同傾斜表面的光學(xué)插入器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文主題大體涉及光纖基板，且更特別涉及，一種具有共同反射表面的插入器，用于光學(xué)耦合光學(xué)部件(例如光電裝置)與光學(xué)導(dǎo)管(例如光纖)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括光學(xué)子組件以傳送及/或接收光學(xué)信號。光學(xué)子組件通常包括插入器。如在本文中使用的，“插入器”起到用于光學(xué)、光電與電氣部件的基板的作用，并提供互連以使光學(xué)/光電/電氣部件光學(xué)和/或電氣互連。例如，典型的插入器可包括基板(例如硅基板)，其具有形成于其中的一個或多個凹槽以固定光纖。傳統(tǒng)的凹槽通過對基板進行濕式蝕刻以包括保持光纖沿其長度的兩個側(cè)壁而固定而形成為“V”字型。插入器也包含光學(xué)部件，例如光電裝置(OED)，且基板以此種方式保持光纖與光學(xué)部件使這兩者光學(xué)耦
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[0003]一般而言，插入器也包括反射表面，用于使光纖或波導(dǎo)光學(xué)耦合于該光學(xué)部件。也就是說，光纖與基板平行而設(shè)置在上述凹槽中，同時OEDs的光軸通常垂直于基板。因此，需要傾斜表面以使在光纖/波導(dǎo)與OED的垂直光軸之間的光偏折。
[0004]有數(shù)種不同方式用于提供上述反射表面。例如，在美國專利申請?zhí)?2/510，954 (以參考方式并入本文)中，傾斜表面并不在基板上，而是限定在光纖的端部上。該申請認為濕式蝕刻技術(shù)未能提供最佳角度以于垂直軸之間反射光線。也就是說，在硅中的濕式蝕刻會產(chǎn)生54.7°之角度，而非最佳的45°角。因此，并非在基板中限定傾斜表面，美國專利申請?zhí)?2/510，954揭露一種光纖端面的優(yōu)化技術(shù)以提供傾斜表面。在替代方式中，申請?zhí)?3,013，402 (以參考方式并入本文)揭露了利用干式蝕刻而在基板中形成45°表面，由此簡化光纖的端面。由干式蝕刻所得的角度并不限于基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。一旦在基板上限定了刻面，即可利用已知技術(shù)來進行金屬涂布或其他方式提供反射性。
[0005]尚待解決的一個問題為使用涂有反射材料的共同傾斜表面來耦合在光學(xué)導(dǎo)管(例如光纖或波導(dǎo))與光學(xué)部件(例如OED陣列)之間的光，以達成規(guī)模經(jīng)濟與光纖通道間的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決方式通過提供插入器而提供，該插入器作為基板，用于固定光學(xué)及/或光電部件，同時提供共同傾斜表面以使多個光學(xué)導(dǎo)管與光學(xué)耦合于多個光學(xué)部件。橫跨凹槽而機加工共同傾斜表面，因而凹槽的終端可在一個直接執(zhí)行步驟中形成為具有傾斜表面。通過在一個步驟中機加工出橫跨凹槽的共同傾斜表面，即可達成規(guī)模經(jīng)濟，且在不同的傾斜表面間具有大體上的一致性。在一個實施例中，是在從形成有傾斜表面的晶片切割出基板之前先在基板中限定出傾斜表面。在此實施例中，切割輪不僅可切割出在一個基板上的凹槽，也在一個處理步驟中切割出不同基板的凹槽。
[0007]插入器包含可配置的傾斜表面，以使光纖光學(xué)耦合于光學(xué)部件。在一個實施例中，該插入器包含基板，其具有:(a)具有終端的多個凹槽，每個光學(xué)導(dǎo)管設(shè)置在單個凹槽中；以及(b)共同傾斜表面，其于該終端處穿過兩個以上的所述凹槽，該傾斜表面的至少一部分經(jīng)處理以具反射性。
[0008]本發(fā)明的另一方面的是子組件，其包括與光學(xué)部件及光纖集成的插入器。在一個實施例中，該子組件包含:(a)多個光學(xué)導(dǎo)管，各具有光軸；(b)基板，其限定具有終端的多個凹槽，每個光學(xué)導(dǎo)管設(shè)置在單個凹槽中；(c)共同傾斜表面，于所述終端處穿過兩個以上的所述凹槽，在所述兩個以上的凹槽中，臨近光學(xué)導(dǎo)管的光軸的傾斜表面的至少一部分經(jīng)處理而具反射性；以及(d) —個或多個光學(xué)部件，設(shè)置在所述傾斜表面上方，所述光學(xué)部件與所述光學(xué)導(dǎo)管通過所述傾斜表面而光學(xué)耦合。
[0009]本發(fā)明的另一方面為該插入器的制備工藝。在一個實施例中，該工藝包含:(a)在基板中蝕刻凹槽以接收光學(xué)導(dǎo)管，所述凹槽在所述基板中限定了終端；以及(b)在它們的終端處橫跨兩個以上的所述凹槽而機加工出傾斜表面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]現(xiàn)將通過示例方式，參照附圖來描述本發(fā)明，其中:
[0011]圖1示出了本發(fā)明的插入器；
[0012]圖2示出了圖1中的插入器的凹槽的細節(jié)圖；
[0013]圖3示出了圖2中的凹槽的終端的細節(jié)圖；
[0014]圖4示出了圖3所示的凹槽的終端的側(cè)視圖；
[0015]圖5示出了圖1中的插入器與光學(xué)導(dǎo)管和OED結(jié)合的橫截面圖；
[0016]圖6a示出了使用切割輪(dicing wheel)來機加工圖1的基板的傾斜表面的一個實施例；
[0017]圖6b示出了圖6a所示的機加工步驟的側(cè)視圖；
[0018]圖6c示出了圖6b所示的切割輪的邊緣的細節(jié)圖；
[0019]圖7a示出了倒角的切割輪的替代實施例；
[0020]圖7b示出了該倒角的切割輪切割至基板中時的細節(jié)側(cè)視圖；
[0021]圖7c示出了該倒角的切割輪切割至基板中的替代實施例。
【具體實施方式】
[0022]參閱圖1-4，其示出了本發(fā)明的光學(xué)插入器100的一個實施例。光學(xué)插入器100包括基板101，其具有上平坦表面107以及至少一凹槽102，所述凹槽102限定于該上平坦表面中，且自基板的邊緣106延伸至終端109。終端109包括共同傾斜表面104，在此實施例中，其垂直于凹槽102。共同傾斜表面104穿過兩個或更多個的所述凹槽102。在此特定實施例中，傾斜表面104穿過插入器100的所有凹槽。反射性涂層沉積在傾斜表面104的至少一部分20上。這些元件中的每個以及一些替代實施例在下面被更詳細地描述。
[0023]插入器的主要功能是要提供基板或脊骨狀件來支撐及固定光纖、光學(xué)部件以及支撐電路。為此，其應(yīng)包含剛性材料，該剛性材料可經(jīng)蝕刻或機加工以限定出凹槽，且具熱穩(wěn)定性，適合被加熱至典型的在回流焊應(yīng)用中的溫度。適當(dāng)材料的實例包括了具結(jié)晶型態(tài)的元件材料、聚合材料、玻璃、陶瓷(即金屬或半金屬的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物和硅化物、及其組合)、石英、和金屬。
[0024]在一個實施例中，凹槽的平行側(cè)壁202(圖2)保持光學(xué)導(dǎo)管固持就位。(此處雖然示出與描述了單個光纖應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)認識到本發(fā)明并不限于單個光纖應(yīng)用，也可應(yīng)用于光纖陣列、帶狀光纖、以及平面波導(dǎo)。)側(cè)壁可為傳統(tǒng)V型凹槽的壁，或是可垂直于上平坦表面以使形成為更接近于u型凹槽?？墒褂脻袷交蚋墒轿g刻來形成凹槽，雖然干式蝕刻可用以形成任何側(cè)壁型態(tài)，因為此蝕刻工藝與基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)無關(guān)。
[0025]本發(fā)明的一個重要方面為該共同傾斜表面橫跨兩個以上的凹槽。如上所述，濕式蝕刻傾斜表面受該基板的結(jié)晶型態(tài)所限制，使得一般僅某些角度是可能的。舉例而言，在硅基板中，傳統(tǒng)的濕式蝕刻將產(chǎn)生壁部斜率為54.7°的V型凹槽，如上所述。雖然干式蝕刻不受該基板的結(jié)晶型態(tài)限制且基本上可蝕刻出任何角度，但 申請人:已發(fā)現(xiàn)凹槽與傾斜表面的交會處會出現(xiàn)復(fù)合角(compoundangles),這對于干式蝕刻而言是有問題的。換言之,在傾斜表面與凹槽之交叉處的該復(fù)合角是無法利用干式蝕刻技術(shù)直接進行蝕刻的。 申請人:已經(jīng)通過對傾斜表面使用一種機加工方式而非蝕刻方式來克服這個問題。如圖6a_6c以及圖7a_7c中更完整描述的，共同傾斜表面被機加工為橫跨凹槽，因此凹槽的終端可在一個直接執(zhí)行步驟中就形成為具有傾斜表面。
[0026]因為機加工并不受下方基板的結(jié)晶結(jié)構(gòu)所限制或控制，其可用于產(chǎn)生具有任何所需角度的共同傾斜表面。因此，在一個實施例中，傾斜表面104配置為具有最佳角度，以在光學(xué)部件與光纖芯部間產(chǎn)生有效的光學(xué)耦合。一般而言，雖非必要，當(dāng)光纖的光軸與光學(xué)部件的光軸呈直角時，此角度將約為45°角。
[0027]該傾斜表面的至少一部分201 (圖2)經(jīng)處理以使其具反射性。因為該共同傾斜表面104橫跨多個凹槽，因此只有沿著光學(xué)導(dǎo)管的光軸105的部分需要被處理為具有反射性。然而，在某些實施例中，處理整個傾斜表面104以使其具有反射性是更簡單或具成本效益的。在一個實施例中，處理該表面包含了對其涂布金屬或該領(lǐng)域中已知的其他反射性材料。合適的反射性材料包括例如金、銀、鋁與介電質(zhì)?？墒褂靡阎夹g(shù)來將材料沉積在刻面上，包括蒸鍍、濺射、以及氣相沉積。
[0028]參閱圖4，其示出了凹槽102的終端109的橫截面圖。在此實施例中，臺階401恰好形成于傾斜表面104下方，此臺階可以不同方式形成，雖然其最容易這樣形成:通過對該傾斜表面機加工使得其下邊緣402位于光軸105下方，但在凹槽102的底部403上方，如圖所示。此臺階401可用于作為光纖的終止部，以改進其于凹槽102中軸向定位/對準，如下文所述。
[0029]參閱圖5，其示出了組裝的插入器500的截面圖。如圖所示，插入器500包含基板101，在基板101的上表面107上限定有多個凹槽102。在每個凹槽102中置有具有光軸105的光學(xué)導(dǎo)管501。共同傾斜表面104穿過兩個以上的凹槽。在光軸105處的至少一部分傾斜表面經(jīng)處理以具有反射性。在基板101的上表面107上的是焊墊103，在焊墊103上置有多個光學(xué)部件，在此特定實施例中，這些光學(xué)部件為0ED502。OED經(jīng)由焊墊而連接至基板101中的導(dǎo)電跡線506，其反過來連接至基板上的集成電路(未示出)以驅(qū)動0ED。如圖所示，光學(xué)導(dǎo)管501沿著光學(xué)路徑507而通過反射性傾斜表面104光學(xué)耦合至0ED502。
[0030]雖然在圖5的實施例中示出的是光纖，但應(yīng)當(dāng)認識到也可使用任何光學(xué)導(dǎo)管。適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)導(dǎo)管包括，例如，分立式光纖、帶狀光纖、以及平面波導(dǎo)。這類平面波導(dǎo)的使用是已知的，且于美國專利申請?zhí)?3/017，668 (以參考方式并入本文)中進行了示例性描述。
[0031]在某些實施例中，在某些應(yīng)用中優(yōu)選是要減少光學(xué)導(dǎo)管與共同傾斜表面之間的空氣間隙，以提升光學(xué)耦合的效率。可以不同方式實現(xiàn)減少空氣間隙。舉例而言，在一個實施例中，光纖端面成形為與傾斜表面104—致。因此，在一個實施例中，光纖端面被配置為以具有與傾斜表面104的角度相同的角度。(在某些應(yīng)用中，希望為附加的光學(xué)性能及/或無源對準(passive alignment)而進一步成形光纖端面。舉例而言,可對第一配合刻面的任一側(cè)部上的光纖端面加入側(cè)部刻面，以改進光學(xué)耦合(參見，例如美國專利申請?zhí)?2/510,954)。)
[0032]雖然在光纖的第一配合面與終端的傾斜表面間可能希望直接接觸，但非必須，在某些應(yīng)用中，則希望一空間來促進可制造性。舉例而言，參閱5圖，其示出了本發(fā)明的插入器的一個實施例，其中光纖501具有未成形的端面508。換言之，端面垂直于光纖。相較于已成形的光纖端面，此實施例提供了某些優(yōu)勢。特別是，與光軸正交的端面相對地易于制造，且可利用標準機械切削或激光切削技術(shù)來制備。此外，垂直的未經(jīng)成形的端面其本身可進行無源式軸向?qū)省８唧w而言，如圖5所示，光纖501設(shè)置在凹槽102中，使得未成形的光纖端面508鄰接臺階401，以使光纖在插入器中軸向?qū)省３梢蛭闯尚蔚墓饫w端面508而改進可制造性以及因臺階401鄰接光纖端面508所致的良好軸向?qū)手?，圖5的實施例也具有在光纖端面508與傾斜表面104之間具相對短的光學(xué)路徑507的優(yōu)點，這是因為傾斜表面的下方部分被凹槽102截短之故。也就是說，通過在凹槽102的底部上方機加工共同傾斜表面104，光纖的芯部能更接近傾斜表面?？s短的光學(xué)路徑減少光線散射，并因而改進光學(xué)耦合。因此，如圖5所示的凹槽與傾斜表面的配置不只產(chǎn)生了臺階以供光纖在凹槽中軸向定位，同時也縮短了傾斜表面，而使光纖的芯部更靠近傾斜表面。
[0033]然而，應(yīng)了解到由于在未成形的端面508與傾斜表面104之間有空氣間隙存在，因此光學(xué)性能仍會某程度受到影響。然而，此間隙中可填充折射率匹配的透明膠或類似物質(zhì)，以改進或提升光纖501與設(shè)置在凹槽102的終端109上方的0ED502之間的光學(xué)耦合。
[0034]光纖可以各種已知方式固定至凹槽。舉例而言，光纖可經(jīng)金屬化并焊錫就位，或是其可膠黏就位。在一個實施例中，可使用UV固化的光學(xué)透明黏著劑來將光纖固定于凹槽中。此方式為可降低菲涅耳損耗(Fresnellosses)的較佳方式，因為在光學(xué)部件、凹槽的終端以及光纖端面之間的任何間隙都會填有光學(xué)透明黏著劑。
[0035]光學(xué)部件可為光學(xué)耦合至光纖的任何已知部件。光學(xué)部件可為例如(a)_無源部件(passive component),其不將光能轉(zhuǎn)換為另一形式,且其并不改變狀態(tài)(例如光纖、透鏡、上/下話路濾波器(add/drop filters)、陣列波導(dǎo)光柵(arrayed waveguide gratings,AWGs)、GRIN透鏡、分光器/耦合器、平面波導(dǎo)，或衰減器)；(b)-0ED，其可在光能與電能(例如激光，如垂直腔式表面發(fā)射激光(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)、雙通道平面隱藏式異質(zhì)結(jié)構(gòu)(doublechannel,planarburiedheterostructure,DC-PBH)、掩埋新月形(buriedcrescent, BC)、分布式反饋(DFB)、分布式布拉格反射鏡(DBR);發(fā)光二極管(LEDs)，如表面發(fā)光LED (SLED)、邊緣發(fā)光LED (ELED)、超亮二極管(SLD);以及光電二極管，如光電二極管(PIntrinsicN，PIN)與雪崩光電二極管(APD))之間轉(zhuǎn)換；或(c)復(fù)合式裝置，其并不將光能轉(zhuǎn)換為另一形式，但會響應(yīng)于控制信號而改變狀態(tài)(例如開關(guān)、調(diào)制器、衰減器與可調(diào)式濾波器)。應(yīng)當(dāng)認識到光學(xué)部件可為單個分立裝置、或其可組裝或集成為裝置陣列。
[0036]光學(xué)部件具有至少一光軸，光線沿其而傳播至光學(xué)部件或自光學(xué)部件傳播。因為光學(xué)部件設(shè)置在光纖上方，且借助于插入器中限定的反射性傾斜表面而與其光學(xué)耦合，一般而言，但非必須，光軸基本上垂直于平坦表面。應(yīng)了解光學(xué)部件并不限于單個光軸。舉例而言，在圖5所示的實施例中，光學(xué)部件是VCSEL陣列或PIN陣列，其中光學(xué)部件具有多個光軸。
[0037]插入器也可具有電路(電氣/光學(xué))以提供需要的互連來支持光學(xué)部件。舉例而言，參閱圖1，插入器100包含用于電氣連接OED的焊墊103以及用于電氣連接集成電路的焊墊108。焊墊103與108利用電氣跡線(未示以求簡化)而互連。此外，其他跡線(同樣的，未示以求簡化)沿著插入器100的周徑而將集成電路電氣連接到基板通孔(未示)。基板通孔接著透過接觸墊而使插入器與較高層的撓性電路或印刷電路板電氣相接。這是一種現(xiàn)有技術(shù)。
[0038]本發(fā)明的插入器也包括用于無源對準光纖與光學(xué)部件的部件。與光學(xué)組件制造(特別是提供更高集成度的系統(tǒng))相關(guān)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一為部件的光學(xué)對準。這特別適用于自由空間、互連光學(xué)系統(tǒng)，其中分立的光學(xué)部件以嚴格的容差集成于共同安裝系統(tǒng)上，一般為低于十微米至低于微米量級，分立的光學(xué)部件為例如有源裝置(active device)(例如半導(dǎo)體激光)、無源裝置(passive device)(如濾波器)、和/或MOEMS (微光機電系統(tǒng))(例如可調(diào)式濾波器和開關(guān))。
[0039]一般有兩種對準方式來對準光學(xué)部件一有源與無源。在無源對準中，定位或?qū)什考ǔＶ苯又圃煸诓考?、以及在固定部件的平臺上。接著利用對準部件將部件置放在平臺上并使其固定定位。在有源對準中，光學(xué)部件位于平臺上，但在被固定之前，光學(xué)信號傳送通過部件，同時部件被操縱以提供最佳光學(xué)性能。一旦達到最佳性能，部件即被固定至平臺。雖然有源對準比無源對準往往更為精確，但無源對準有助于高速、高容量自動制造，因而為優(yōu)選。然而，要利用無源對準來進行在所有三軸中的光學(xué)對準是非常困難的，特別是在需要額外的良好對準性時。然而，如果使用無源對準在沿著兩軸或甚至軸上達到可接受的對準性，能明顯降低制造時間與成本，因此有源對準僅需用于剩余的軸或用微調(diào)。
[0040]本發(fā)明的插入器可具有大量特征，以促進光纖和/或光學(xué)部件的無源對準。舉例而言，如上所述，為促進光纖在插入器中的無源對準，在一個實施例中，終端109限定了臺階405，以使光纖在凹槽102中軸向?qū)?。在一個實施例中，插入器也具有基準點(fiducial)以促進光學(xué)部件502的無源對準，使得其每個光軸對準于其各自的光學(xué)路徑507?；鶞庶c可為用于光學(xué)部件的無源對準的任何結(jié)構(gòu)或標記。可使用多種基準點。在一個實施例中，在回流焊操作中使用接觸墊的圖案來無源對準光學(xué)部件。具體而言，光學(xué)部件在其底部上設(shè)有特定圖案的接觸墊，插入器則在其上平坦表面上具有相同圖案。然后利用已知的拾放技術(shù)而以粗略對準方式將光學(xué)部件置放在墊片上。接著當(dāng)回流焊組件時，達到插入器與光學(xué)部件的對準，這樣接觸墊的表面張力帶動光學(xué)部件的圖案對準于插入器的圖案上方，由此使光學(xué)部件相對于插入器的凹槽而精確定位。此機構(gòu)為公知的，且已揭露于例如美國專利號7，511，258中，在此以參考方式而并入本文。
[0041]在另一實施例中，而非或除接觸墊以外，使用在插入器上的其他基準點來促進無源對準。舉例而言，基準點可為自平坦表面突出的物理結(jié)構(gòu)，其提供定位表面(registersurface)，光學(xué)部件的邊緣會接抵該定位表面而正確地定位于插入器上?？蛇x的，基準點可為標記，其利用商用、超高精度芯片焊接機，譬如，例如SussMicroTec機器(參見，例如美國專利號7，511，258)，而能使光學(xué)部件在插入器上可視性對準。
[0042]此外，也可使用基準點與接觸墊的組合。舉例而言，接觸墊用以拉動光學(xué)部件而與插入器的突起基準點接觸。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員也可基于本文教示而得知其他的對準技術(shù)。
[0043]因此，本發(fā)明的插入器可具有用于光學(xué)耦合光學(xué)部件到光纖的一個或多個部件，用于提供光纖和/或光學(xué)部件無源對準的部件，以及電氣/光學(xué)互連，用于將光學(xué)部件互連到所需電路和用于使插入器連接到更高層撓性電路或印刷電路板。
[0044]參閱圖6a，其示出了本發(fā)明的用于形成共同傾斜表面與插入器的方法的實施例。具體而言，使用通常用于自晶片切割出硅芯片的切割輪601來限定共同傾斜表面104與基板101。在一個實施例中，該工藝包含使切割輪601相對于基板101移動，使得其橫跨于凹槽102的終端，如圖6a所示。在圖6a的實施例中，切割輪601的邊緣602為直角，如圖6b所詳細示出。因此，為在基板101中形成45°刻面，切割輪601相對于基板101而保持為45°，使得邊緣602，詳細示于圖6c中，在基板101中機加工出彼此間呈直角的兩個刻面603,604o在此實施例中，刻面604為如圖1中所示的傾斜表面104。
[0045]參閱圖7a，其示出了用于在基板101中機加工出共同傾斜表面的方法的替代實施例。在此實施例中，切割輪701的邊緣702經(jīng)倒角為約45°。因為邊緣702經(jīng)過倒角，因此當(dāng)移動于凹槽間以限定出傾斜表面104時，輪701無須相對于基板101而固定為45° (如圖6b所示)，而是可保持為大體上垂直于基板。在圖6b中，示出了切割輪701的倒角邊緣702的實施例。在此實施例中，切割輪于兩側(cè)部上都經(jīng)倒角而形成一點。此構(gòu)造導(dǎo)致在基板中會限定出彼此大體上垂直的兩個刻面703、704。在此實施例中，刻面704為共同傾斜表面。參閱圖7c，示出了倒角切割輪701的替代實施例，其中僅存在一個45°倒角，因此，基板中的刻面703a與704并非彼此垂直，而是呈45°角。同樣的，在此實施例中，刻面704為共同傾斜表面。
[0046]雖然圖6c、圖7b與圖7c說明了不出了本發(fā)明之機加工技術(shù)的替代實施例,然應(yīng)當(dāng)認識到本領(lǐng)域技術(shù)人員在本文教示下可得知用于在插入器的基板中機加工出45°傾斜表面的其他技術(shù)。
[0047]通過在一個步驟中機加工橫跨凹槽的共同傾斜表面，即可實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟并可基本保證不同傾斜表面間的連續(xù)性。在一個實施例中，是在從形成有傾斜表面的晶片切割出基板之前先在基板中限定出傾斜表面。在此實施例中，切割輪不僅是橫跨基板上的凹槽而進行切割，也可在一個步驟中橫跨不同基板上的凹槽而進行切割。同樣的，進一步達成規(guī)模經(jīng)濟并降低成本，同時具有在基板中產(chǎn)生傾斜表面的一致性。
[0048]機加工共同傾斜表面不只可允許大量生產(chǎn)，且，在一個實施例中，本發(fā)明的插入器具有其他部件而使其本身是經(jīng)濟的且有高度可再現(xiàn)制造性。特別是，通常僅在一些或甚至單個光刻步驟中，并不是所有的關(guān)鍵對準關(guān)系可以晶片規(guī)模上限定。具體而言，用于固持光纖與接觸墊以電氣連接并提供光學(xué)部件的無源對準的凹槽位置可在單個掩蔽步驟中限定。此外，在一個實施例中，在各部件之間的光學(xué)/電氣互連可在單個掩蔽步驟中限定。舉例而言，用于互連光學(xué)部件的接觸墊與電氣驅(qū)動器電路的接觸墊的各種跡線、以及在驅(qū)動器電路與基板基板通孔之間的跡線可在單個掩蔽步驟中限定。在一個實施例中，甚至是在相同的掩蔽步驟中限定插入器的邊緣。換言之，圖1所示的插入器的每個邊緣120為蝕刻于晶片中的凹槽的一半。晶片在每個凹槽的底部簡單分開而形成邊緣。以此方式，通常在單個步驟中可精確控制從插入器的邊緣120到關(guān)鍵部件例如凹槽102之間的距離，由此消除逐漸積累的容差以及簡化插入器之組裝制造。
[0049]也可以以晶片規(guī)模來執(zhí)行蝕刻。在一個實施例中，插入器的凹槽與邊緣都是以晶片規(guī)模來限定與蝕刻。通過在相同的光刻步驟中蝕刻出這些部件，可實現(xiàn)進一步的經(jīng)濟性。雖然可使用單個蝕刻步驟，但在某些情況下，兩次以上的蝕刻步驟是有幫助的。
[0050]從上述描述，即可明顯得知本發(fā)明的插入器組件提供了比傳統(tǒng)插入器構(gòu)造更顯著的優(yōu)勢，例如較低的成本以及制造上的簡易性，且在可產(chǎn)生光學(xué)耦合的配合部件類型上具有增強的多樣性。還可得知插入器組件的其他優(yōu)勢。
【權(quán)利要求】
1.插入器(100)，包括: 多個光學(xué)導(dǎo)管(501)，每個具有光軸(105)； 基板(101)，該基板限定具有終端(109)的多個凹槽(102)，每個光學(xué)導(dǎo)管(501)設(shè)置在單個凹槽(102)中；以及 共同傾斜表面(104)，該共同傾斜表面在所述終端(109)處穿過兩個以上的所述凹槽(102)，在所述兩個或更多的凹槽(102)中，臨近所述光學(xué)導(dǎo)管(501)的光軸(105)的傾斜表面(104)的至少一部分是反射性的；以及 設(shè)置在所述傾斜表面(104)上方的一個或更多的光學(xué)部件(502)，所述光學(xué)部件(502)與所述光學(xué)導(dǎo)管(501)通過所述傾斜表面(104)光學(xué)耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述傾斜表面(104)穿過所有的所述凹槽(102)。
3.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述傾斜表面(104)具有用于每個光學(xué)導(dǎo)管(501)的分立反射表面。
4.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述傾斜表面(104)具有用于所有光學(xué)導(dǎo)管(501)的共同反射表面。
5.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述插入器(100)具有兩個平行邊緣，并且所述傾斜表面(104)延伸跨過所述邊緣。
6.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述光學(xué)部件(502)之一對應(yīng)于每個光學(xué)導(dǎo)管(501)。`
7.如權(quán)利要求1所述的插入器(100),其中所述光學(xué)導(dǎo)管(501)為光纖。
8.如權(quán)利要求7所述的插入器(100)，其中所述光纖(501)具有垂直端面508。
9.如權(quán)利要求8所述的插入器(100)，進一步包括在所述凹槽(102)的底部和所述傾斜表面(104)的下邊緣之間的臺階(401)，所述臺階(401)提供了一定位表面，所述光學(xué)導(dǎo)管(501)的端面(508)鄰接抵靠所述定位表面以相對于所述傾斜表面(104)軸向?qū)仕龆瞬?508)。
10.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述光學(xué)部件(502)為光電裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的插入器(100)，其中所述凹槽(102)為V形凹槽。
12.用于插入器(100)的基板(101),包括: 多個光學(xué)導(dǎo)管(501)； 具有終端(109)的多個凹槽(102)，每個光學(xué)導(dǎo)管(501)設(shè)置在單個凹槽(102)中；以及 共同傾斜表面(104)，該共同傾斜表面在所述終端(109)處穿過兩個以上的所述凹槽(102)，所述傾斜表面(104)的至少一部分被處理為是反射性的。
13.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，其中所述傾斜表面(104)穿過所有的所述凹槽(102)。
14.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，其中所述傾斜表面(104)具有用于每個光學(xué)導(dǎo)管(501)的分立反射表面。
15.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，其中所述傾斜表面(104)具有用于所有光學(xué)導(dǎo)管(501)的共同反射表面。
16.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，其中所述基板(101)具有兩個平行邊緣，且所述傾斜表面(104)延伸跨過所述邊緣。
17.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，進一步包括在所述凹槽(102)的底部和所述傾斜表面(104)的下邊緣之間的臺階(401)，所述臺階(401)提供定位表面，所述光學(xué)導(dǎo)管(501)的端面(508)鄰接抵靠所述定位表面以相對于該傾斜表面(104)軸向?qū)仕龆瞬?508)。
18.如權(quán)利要求12所述的基板(101)，其中所述凹槽(102)為V形凹槽。
19.用于制備插入器(101)的方法，包括: 在基板(101)中蝕刻凹槽(102)以接收光學(xué)導(dǎo)管(501)，所述凹槽(102)在所述基板(101)中限定出終端(109)； 穿過兩個或更多的凹槽(102)在它們的終端(109)處機加工傾斜表面(104)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述機加工步驟使用切割輪進行。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述切割輪切割穿過所述基板(101)的所有凹槽(102)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述切割輪相對于所述基板(101)保持在45。。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述切割輪保持垂直于所述基板(101)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述機加工步驟以晶片級執(zhí)行，在單個基板(101)從所述晶片切開之前，所述`傾斜表面(104)在單個步驟中穿過不同基板(101)的凹槽(102)進行切割。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述傾斜表面(104)的至少一部分被涂覆以使其是反射性的。
【文檔編號】G02B6/42GK103797392SQ201280032748
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】L·卡斯塔格納, R·D·米勒, 小羅伯特·N·法伊爾, 小托馬斯·P·羅福特斯, T·P·伯文 申請人:泰科電子公司