一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法
【專利摘要】一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，包括如下步驟：1）將完成光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一角度，便于涂覆；2）切割面表面涂覆熱固化型或UV光固化型材料；3）靜置0～120min，使材料通過表面張力完全鋪開在切割面上；4）轉(zhuǎn)移至烘箱使材料進行熱固化或用曝光機使材料在紫外光照射下發(fā)生完全交聯(lián)，在切割面上形成薄膜，薄膜固化后厚度為0.1μm～10μm；5）切割面表面再進行金屬化處理，即形成了光滑的45度反射面，實現(xiàn)光信號90度轉(zhuǎn)向傳輸耦合。本發(fā)明通過在切割斜面上沉積一層化學(xué)物質(zhì)，形成光滑的反射面，大大地減小了反射面的表面粗糙度，提高了反射面的光學(xué)質(zhì)量，從而明顯地降低了耦合損耗，不再出現(xiàn)光信號傳輸丟包和圖像失真的現(xiàn)象。
【專利說明】一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電印制板設(shè)計與制造，特別涉及一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在光電復(fù)合印制線路板信號傳輸系統(tǒng)中，光信號需要在不同部件之間進行傳輸及 耦合。
[0003] 常見的一種光信號傳輸路徑為：光源(如VCSEL激光器）一耦合器件(如45度反射 微鏡）一光電印制板一稱合器件(如光連接器）一光電印制板一稱合器件(如光連接器）一光 電印制板一稱合器件(如45度反射微鏡）一接收器(如Photodiode光敏二極管)。
[0004] 在信號傳輸系統(tǒng)中，需要通過耦合方可實現(xiàn)在光電復(fù)合線路板之間的光信號傳 輸。當(dāng)前板與板之間常用的耦合方式有：直接將光纖引出、插入一個帶45度反射鏡的裝置 或直接在波導(dǎo)端面制作45度反射面。
[0005] 直接將光纖引出無法實現(xiàn)高密度和穩(wěn)定的互連。
[0006] 插入帶45度反射鏡裝置對反射面質(zhì)量非常敏感，微小的反射面凹凸和雜質(zhì)等缺 陷均會大大增大耦合損耗(主要指反射損耗)，而且通常采用激光切割的辦法來銑出盛放反 射鏡裝置的槽，槽底部可能不平整，反射裝置封裝時采用UV膠固化等方式，同樣存在是否 平整的問題，無法保證反射面與光傳輸方向呈45度，散射損耗增大。
[0007] 直接在波導(dǎo)端面制作45度反射面可以避免上述問題，使得光信號90度轉(zhuǎn)向進入 光波導(dǎo)中進行傳輸或從光波導(dǎo)中輸出進入下一信號接收板，實現(xiàn)多個光電板之間的光信號 傳輸。
[0008] 當(dāng)前直接在波導(dǎo)端面制作45度反射面的流程包括首先采用金剛石切割器或準(zhǔn)分 子激光器切割等方法精確切割出45度斜面，然后在通過濺射、氣相沉積等方法在斜面上沉 積一層薄薄的金屬，如金或銀，反射面即制作完畢，可以用來實現(xiàn)板間光信號的耦合。通過 該方法可以精確切割出45度的反射面，那么使用該方法來進行光信號耦合最關(guān)鍵的一點 是反射面的光學(xué)質(zhì)量是否達到要求。我們研究發(fā)現(xiàn)用激光或金剛石切割出來的斜面表面會 有切割路徑的痕跡，粗糙度較大，導(dǎo)致在光信號在耦合時有很大的損耗，最終導(dǎo)致信號不完 整，發(fā)生丟包或者圖像失真等現(xiàn)象。所以說提高反射面的光學(xué)質(zhì)量是該耦合系統(tǒng)中的一個 關(guān)鍵問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，通過在切割斜面 上沉積一層化學(xué)物質(zhì)，形成光滑的反射面，大大地減小了反射面的表面粗糙度，提高了反射 面的光學(xué)質(zhì)量，從而明顯地降低了耦合損耗，不再出現(xiàn)光信號傳輸丟包和圖像失真的現(xiàn)象。
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0011] 一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，包括如下步驟：
[0012] 1)將完成光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一定的角度，便于涂 覆；
[0013] 2)在45度切割面表面涂覆熱固化型或UV光固化型有機聚合物材料；
[0014] 3)靜置Omin?120min，使材料通過表面張力完全鋪開在切割面上；
[0015] 4)轉(zhuǎn)移至烘箱使材料進行熱固化或使用曝光機使材料在紫外光照射下發(fā)生完全 交聯(lián)，在45度切割面上形成薄膜，薄膜固化后厚度為0.Iiim?10iim;
[0016] 5)在處理好的切割面表面再進行金屬化處理，即形成了光滑的45度反射面，實現(xiàn) 光信號90度轉(zhuǎn)向傳輸f禹合。
[0017] 進一步，步驟1)將完成光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一角度， 使45度切割面水平，便于涂覆。
[0018] 步驟2)采用微量注射器或微量移液槍抽取適量的材料涂覆在切割面上。
[0019] 又，所述的熱固化型或UV光固化型有機聚合物材料為環(huán)氧類、硅氧烷類、丙烯酸 類、聚碳酸酯類、聚苯乙烯類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類、聚砜類、含氟/全氟聚酰亞胺類、 聚氨酯類、聚四氟乙烯類、聚酰胺類、聚乙烯類、聚丙烯類、聚酯類。
[0020] 再有，對于涂覆硅氧烷類和環(huán)氧樹脂類材料，其靜置時間為15?45min。
[0021] 另外，步驟4)中，烘烤溫度50?300°C，烘烤時間5?150min。
[0022] 本發(fā)明所述的金屬化處理為噴金、銀、銅、鋁或其合金。
[0023] 本發(fā)明涂覆材料的特點：
[0024] 為了需要降低45度反射面粗糙度，本發(fā)明選用的材料為有機聚合物，包括環(huán)氧 類、硅氧烷類、丙烯酸類、聚碳酸酯類、聚苯乙烯類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類、聚砜類、含 氟/全氟聚酰亞胺類、聚氨酯類、聚四氟乙烯類、聚酰胺類、聚乙烯類、聚丙烯類、聚酯類。其 為液態(tài)材料，具有較大的表面張力，較低的粘度和較好的流動性，使得能夠填充切割面的凹 陷區(qū)域，在切割面上形成一層薄膜。而且，該材料是一種熱固化或光固化材料，待該材料被 涂覆在切割面上并靜置一段時間后，通過加熱或紫外光照射使材料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成穩(wěn) 定的特性，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和可靠性。使材料固化后表面光滑、粗糙度極低。
[0025] 本發(fā)明的有益效果：
[0026] 本發(fā)明首次通過在切割斜面上沉積一層化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)物質(zhì)通過表面張力填充切 割面的凹陷區(qū)域，形成光滑的反射面，大大地減小了反射面的表面粗糙度，提高了反射面的 光學(xué)質(zhì)量，從而明顯地降低了耦合損耗，不再出現(xiàn)光信號傳輸丟包和圖像失真的現(xiàn)象。降 低反射面的常規(guī)方法為改進反射面的切割方法，切割面的粗糙度Rz為I. 5um-5um、Ra為 0. 15-0. 6um，耦合損耗為2-7dB。而不論使用何種切割方法，均可以采用本發(fā)明來降低反射 面的粗糙度，粗糙度完全可以控制到Rz〈lum,Ra〈0.Ium,從而f禹合損耗降低到I. 5dB以內(nèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為完成光波導(dǎo)反射面切割的光電復(fù)合板。
[0028] 其中，1、芯層，2、2'、上下包層，3、半固化片，4、電互連層，5、45度切割面，6、涂覆 層，7、注射器。
[0029] 圖2為本發(fā)明將光電板傾斜45度，使切割面保持水平。
[0030] 圖3為本發(fā)明完成切割面表面處理光電復(fù)合板。
[0031] 圖4為采用本發(fā)明處理前的反射面顯微圖像。
[0032] 圖5為采用本發(fā)明方法處理后的反射面顯微圖像。

【具體實施方式】
[0033] 參見圖1?圖3,本發(fā)明的一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，包括如下步 驟：
[0034] 1)將完成光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一角度，便于涂覆；光 波導(dǎo)層包括芯層1、上下包層2、2' ；
[0035] 2)在45度切割面表面涂覆熱固化型或UV光固化型有機聚合物材料；
[0036] 3)靜置Omin?120min，使材料通過表面張力完全鋪開在切割面5上，在切割面5 上形成涂覆層6;
[0037] 4)轉(zhuǎn)移至烘箱使材料進行熱固化或使用曝光機使涂覆層6材料在紫外光照射下 發(fā)生完全交聯(lián)，在45度切割面5上形成薄膜，薄膜固化后厚度為0.Iiim?10iim;
[0038] 5)在處理好的切割面表面再進行金屬化處理，即形成了光滑的45度反射面，實現(xiàn) 光信號90度轉(zhuǎn)向傳輸f禹合。
[0039] 進一步，步驟2)采用微量注射器7、微量移液槍或點膠機取適量的材料涂覆在切 割面5上。
[0040] 所述的熱固化型或UV光固化型有機聚合物材料為環(huán)氧類、硅氧烷類、丙烯酸類、 聚碳酸酯類、聚苯乙烯類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類、聚砜類、含氟/全氟聚酰亞胺類、聚 氨酯類、聚四氟乙烯類、聚酰胺類、聚乙烯類、聚丙烯類、聚酯類。
[0041] 對于涂覆硅氧烷類和環(huán)氧樹脂類材料，其靜置時間為15?45min。
[0042] 步驟4)中，烘烤溫度50?300°C，烘烤時間5?150min。
[0043] 本發(fā)明所述的金屬化處理為噴金、銀、銅、鋁或其合金。
[0044] 實施例1
[0045]45度反射面的切割采用準(zhǔn)分子激光器，切割出來的角度為45° +/-0.5°，切割面 在未經(jīng)本發(fā)明處理前（即比較例1)切割面的粗糙度為Rz=2. 6um，Ra=0. 27um，采用一種環(huán)氧 樹脂類熱固化膠進行涂覆，靜置30min，并分別在90°C條件下預(yù)烘10分鐘，再在150°C溫度 下烘烤1小時，使其完全固化，經(jīng)處理后粗糙度減小到Rz=O. 83um，Ra=O. 08um。對涂覆后的 表面進行濺射噴金，耦合損耗由5. 7dB下降到I. 4dB，耦合效率有了明顯的提高。
[0046] 實施例2
[0047]45度反射面的切割采用金剛石切割機，切割出來的角度為45° +/-0.6°，切割 面在未經(jīng)本發(fā)明處理前（即比較例2)切割面顯微圖像如圖4所示，粗糙度為Rz=3. 79um， Ra=O. 42um，采用一種硅氧烷類光固化膠進行涂覆，靜置30min，并采用紫外光曝光，曝光能 量為500mj/cm2,再在160°C下烘板1小時以去除材料中的溶劑，經(jīng)處理后反射面顯微圖像 見圖5,粗糙度減小到Rz=O. 98um，Ra=O. 09um。對涂覆后的表面進行溉射噴金，稱合損耗由 6.IdB下降到I. 5dB，可應(yīng)用于光信號傳輸系統(tǒng)中。下圖為處理前后的顯微圖像對比。
[0048] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，包括如下步驟： 1) 將完成光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一角度； 2) 在45度切割面表面涂覆熱固化型或UV光固化型有機聚合物材料； 3) 靜置0?120min，使所述熱固化型或UV光固化型材料通過表面張力完全鋪開在切 割面上； 4) 轉(zhuǎn)移至烘箱使所述材料進行熱固化或使用曝光機使材料在紫外光照射下發(fā)生完全 交聯(lián)，在45度切割面上形成薄膜，薄膜固化后厚度為0. 1ym?10ym; 5) 在處理好的切割面表面再進行金屬化處理，即形成了光滑的45度反射面，實現(xiàn)光信 號90度轉(zhuǎn)向傳輸f禹合。
2. 如權(quán)利要求1所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，步驟1)將完成 光波導(dǎo)端部45度切割的光電復(fù)合印制線路板傾斜一角度，使45度切割面水平便于涂覆。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，步驟1)采 用微量注射器、微量移液槍或點膠機取適量的材料涂覆在切割面上。
4. 如權(quán)利要求1所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，所述的熱固化 型或UV光固化型有機聚合物材料為環(huán)氧類、硅氧烷類、丙烯酸類、聚碳酸酯類、聚苯乙烯 類、聚氯乙烯類、聚丙烯酸酯類、聚砜類、含氟/全氟聚酰亞胺類、聚氨酯類、聚四氟乙烯類、 聚酰胺類、聚乙烯類、聚丙烯類、聚酯類。
5. 如權(quán)利要求1所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，步驟3)中，烘烤 溫度50?300°C，烘烤時間5?150min。
6. 如權(quán)利要求1所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，步驟3)中，曝光 能量 0? 1 ?5j/cm2。
7. 如權(quán)利要求1所述的改善光波導(dǎo)切割面光學(xué)質(zhì)量的方法，其特征是，所述的金屬化 處理為噴金、銀、銅、鋁或其合金。
【文檔編號】G02B6/25GK104516055SQ201310447445
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】朱龍秀, 梅莉嘉.伊莫寧, 嚴(yán)惠娟, 吳金華 申請人:上海美維科技有限公司