用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及加工工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及其加工工藝，該無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通過(guò)晶圓級(jí)封裝工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方式將光學(xué)組合鏡整體插入在無(wú)源板的定位孔中來(lái)固定光學(xué)系統(tǒng)，采用對(duì)位標(biāo)記的方式將芯片組件鍵合在無(wú)源板上，整個(gè)工藝流程均在無(wú)塵室內(nèi)完成，能夠避免光學(xué)污染及單個(gè)元器件固定時(shí)容易錯(cuò)位的弊端，且工藝高效、無(wú)源、成本低，產(chǎn)品的良率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及工藝，具體是涉及一種有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的有源光纜的光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，基板通常采用有源或陶瓷基板，工藝上采用有源對(duì)準(zhǔn)的方式在各個(gè)芯片與基板之間進(jìn)行點(diǎn)膠，以此方式將芯片固定于基板上。有源對(duì)準(zhǔn)的具體方法為:在光學(xué)組合鏡(光學(xué)組合鏡通常由棱鏡12、微透鏡13、棱鏡夾具14和塑形材料15—體注塑形成)的外面安裝一個(gè)透鏡，激光二級(jí)管通過(guò)三棱鏡及透鏡將光反射到外部透鏡，人員通過(guò)成像原理來(lái)確定激光二極管的位置，并進(jìn)行點(diǎn)膠固定。這種光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及加工工藝方法，效率低，且很容易造成元器件的錯(cuò)位，精度差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及加工工藝，通過(guò)采用對(duì)位標(biāo)記及鍵合線(xiàn)將各個(gè)芯片準(zhǔn)確地安裝于硅基板上，能夠保證光學(xué)系統(tǒng)中各個(gè)元器件準(zhǔn)確地與無(wú)源板連接，加工工藝避免了光學(xué)污染及單個(gè)元器件固定時(shí)容易錯(cuò)位的弊端，且工藝聞效、無(wú)源、成本低，廣品的良率聞。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括無(wú)源板、芯片組件和用于所述芯片組件光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱，所述芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，所述無(wú)源板上形成有對(duì)應(yīng)所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片的對(duì)位標(biāo)記，所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的位置通過(guò)鍵合線(xiàn)連接于所述無(wú)源板上，所述無(wú)源板上形成有與所述定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔，所述光學(xué)組合鏡通過(guò)所述定位柱和所述述定位孔的插接連接于所述無(wú)源板上。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述無(wú)源板為硅基板，所述硅基板上通過(guò)光刻干法蝕刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)有鈍化層、金屬線(xiàn)路層和用于保護(hù)金屬線(xiàn)路被氧化腐蝕的保護(hù)層，所述芯片組件通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式與所述金屬線(xiàn)路層電連接。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功能芯片為驅(qū)動(dòng)器或轉(zhuǎn)移阻抗放大器或微控制單
)1.10
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光電二極管的中心位置與激光二極管的中心位置之間的距離為250皿。
[0009]一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工工藝，包括如下步驟:
[0010]1)準(zhǔn)備一芯片組件，芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，準(zhǔn)備一具有與激光二極管、光電二極管和功能芯片相對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的娃基板，準(zhǔn)備一光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱；
[0011]2)在所述硅基板的正面上進(jìn)行光刻，將與所述光學(xué)組合鏡上的若干個(gè)定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔的位置進(jìn)行暴露；
[0012]3)采用干法刻蝕方法形成若干個(gè)所述定位孔；
[0013]4)在所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)鈍化層、金屬線(xiàn)路層和保護(hù)層；
[0014]5)根據(jù)對(duì)位標(biāo)記的位置將芯片組件中的激光二極管、光電二極管和功能芯片通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式固定于硅基板的正面上；
[0015]6)根據(jù)定位孔的位置，將光學(xué)組合鏡上的定位柱插入對(duì)應(yīng)的定位孔中，完成光學(xué)組合鏡與硅基板的連接。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工藝步驟均在無(wú)塵室內(nèi)完成。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述芯片組件與硅基板通過(guò)晶圓級(jí)封裝的芯片到晶圓工藝進(jìn)行連接。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及其加工工藝，該無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通過(guò)晶圓級(jí)封裝工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方式將光學(xué)組合鏡整體插入在無(wú)源板的定位孔中來(lái)固定光學(xué)系統(tǒng)，采用對(duì)位標(biāo)記的方式將芯片組件鍵合在無(wú)源板上，整個(gè)工藝流程均在無(wú)塵室內(nèi)完成。避免了光學(xué)污染及單個(gè)元器件固定時(shí)容易錯(cuò)位的弊端，此工藝聞效、無(wú)源、成本低，且廣品的良率聞。較佳的，無(wú)源板為娃基板，娃基板上通過(guò)光刻干法蝕刻形成定位孔；硅基板的正面上依次鋪設(shè)有鈍化層、金屬線(xiàn)路層和用于保護(hù)金屬線(xiàn)路被氧化腐蝕的保護(hù)層，芯片組件通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式與金屬線(xiàn)路層電連接。無(wú)源板采用硅基板，硅基板可以通過(guò)光刻干法蝕刻得到精確的定位孔，使得光學(xué)組合鏡通過(guò)定位孔和定位柱能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地與硅基板連接為一體，且通過(guò)硅基板可以將芯片中的熱量通過(guò)硅來(lái)進(jìn)行散熱。較佳的，芯片組件與無(wú)源板通過(guò)晶圓級(jí)封裝的芯片到晶圓工藝進(jìn)行連接，芯片之間的距離可以達(dá)到微米級(jí)，信號(hào)傳輸所需時(shí)間會(huì)更短。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明一視角結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中八向部分剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]結(jié)合附圖，作以下說(shuō)明:
[0022]1——無(wú)源板2——定位柱
[0023]3——激光二極管4——光電二極管
[0024]5——功能芯片6——對(duì)位標(biāo)記
[0025]7——定位孔8——鈍化層
[0026]9——金屬線(xiàn)路層10——保護(hù)層
[0027]11——銷(xiāo)孔12——棱鏡
[0028]13——微透鏡14——棱鏡夾具
[0029]15——塑形材料

【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1和圖2所示，一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，包括無(wú)源板1、芯片組件和用于所述芯片組件光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱2，所述芯片組件包括激光二極管3、光電二極管4和功能芯片5，所述無(wú)源板上形成有對(duì)應(yīng)所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片的對(duì)位標(biāo)記6，所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的位置通過(guò)鍵合線(xiàn)連接于所述無(wú)源板上，所述無(wú)源板上形成有與所述定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔7，所述光學(xué)組合鏡通過(guò)所述定位柱和所述述定位孔的插接連接于所述無(wú)源板上，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)組合鏡與無(wú)源板上的芯片組件的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)，且能夠保證光學(xué)系統(tǒng)中各個(gè)元器件準(zhǔn)確地與無(wú)源板連接，避免了光學(xué)污染及單個(gè)元器件固定時(shí)容易錯(cuò)位的弊端，應(yīng)用時(shí)，光學(xué)組合鏡可通過(guò)其上的銷(xiāo)孔11與外部光纜實(shí)現(xiàn)對(duì)接，完成光纜與無(wú)源板上的芯片組件的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。
[0031]優(yōu)選的，所述無(wú)源板為硅基板，所述硅基板上通過(guò)光刻干法蝕刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)有鈍化層8、金屬線(xiàn)路層9和用于保護(hù)金屬線(xiàn)路被氧化腐蝕的保護(hù)層10，所述芯片組件通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式與所述金屬線(xiàn)路層電連接。
[0032]優(yōu)選的，所述功能芯片為驅(qū)動(dòng)器或轉(zhuǎn)移阻抗放大器或微控制單元。
[0033]優(yōu)選的，所述光電二極管的中心位置與激光二極管的中心位置之間的距離為250鹽。
[0034]一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工工藝，包括如下工藝步驟:
[0035]1)準(zhǔn)備一芯片組件，芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，準(zhǔn)備一具有與激光二極管、光電二極管和功能芯片相對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的娃基板，準(zhǔn)備一光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱；
[0036]2)在所述硅基板的正面上進(jìn)行光刻，將與所述光學(xué)組合鏡上的若干個(gè)定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔的位置進(jìn)行暴露；
[0037]3)采用干法刻蝕方法形成若干個(gè)所述定位孔；
[0038]4)在所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)鈍化層、金屬線(xiàn)路層和保護(hù)層；
[0039]5)根據(jù)對(duì)位標(biāo)記的位置將芯片組件中的激光二極管、光電二極管和功能芯片通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式固定于硅基板的正面上；
[0040]6)根據(jù)定位孔的位置，將光學(xué)組合鏡上的定位柱插入對(duì)應(yīng)的定位孔中，完成光學(xué)組合鏡與硅基板的連接。
[0041〕 優(yōu)選的，所述工藝步驟均在無(wú)塵室內(nèi)完成。
[0042]優(yōu)選的，所述芯片組件與硅基板通過(guò)晶圓級(jí)封裝的芯片到晶圓工藝進(jìn)行連接。
[0043]本發(fā)明用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工作原理如下:
[0044]參見(jiàn)圖1和圖2，硅基板作為信號(hào)發(fā)射端時(shí)，其上的激光二極管將來(lái)自硅基板上的功能芯片的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，再通過(guò)光學(xué)組合鏡的光路轉(zhuǎn)換后，通過(guò)與光學(xué)組合鏡對(duì)接的光纜將光信號(hào)發(fā)射出去；硅基板作為信號(hào)接收端時(shí)，其上的光電二極管接收來(lái)自光纜，并經(jīng)光學(xué)組合鏡光路轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過(guò)鍵合線(xiàn)將電信號(hào)傳輸給娃基板上的功能芯片5，該功能芯片可以為驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)移阻抗放大器
1^6(181106 八即 11丨丨61'，了I八)和微控制單兀00111:1~01 1)1111:, 1011)等。上述結(jié)構(gòu)中，由于功能芯片連接于硅基板上，精度可達(dá)晶圓級(jí)，且半導(dǎo)體硅基板可以幫助芯片散熱。
[0045]綜上，本發(fā)明無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通過(guò)晶圓級(jí)封裝工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)的方式將光學(xué)組合鏡整體插入在無(wú)源板(硅基板)的定位孔中來(lái)固定光學(xué)系統(tǒng)，采用對(duì)位標(biāo)記的方式將芯片組件鍵合在無(wú)源板上，整個(gè)工藝流程均在無(wú)塵室內(nèi)完成。避免了光學(xué)污染及單個(gè)元器件固定時(shí)容易錯(cuò)位的弊端，此工藝高效、無(wú)源、成本低，且產(chǎn)品的良率高。
[0046]以上實(shí)施例是參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括無(wú)源板(I)、芯片組件和用于所述芯片組件光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱(2)，所述芯片組件包括激光二極管(3)、光電二極管(4)和功能芯片(5)，所述無(wú)源板上形成有對(duì)應(yīng)所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片的對(duì)位標(biāo)記￠)，所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片分別根據(jù)對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的位置通過(guò)鍵合線(xiàn)連接于所述無(wú)源板上，所述無(wú)源板上形成有與所述定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔(7)，所述光學(xué)組合鏡通過(guò)所述定位柱和所述定位孔的插接連接于所述無(wú)源板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述無(wú)源板為硅基板，所述硅基板上通過(guò)光刻干法蝕刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)有鈍化層(8)、金屬線(xiàn)路層(9)和用于保護(hù)金屬線(xiàn)路被氧化腐蝕的保護(hù)層(10)，所述芯片組件通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式與所述金屬線(xiàn)路層電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述功能芯片為驅(qū)動(dòng)器或轉(zhuǎn)移阻抗放大器或微控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述光電二極管的中心位置與激光二極管的中心位置之間的距離為250um。
5.一種用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工工藝，其特征在于:包括如下工藝步驟: 1)準(zhǔn)備一芯片組件，芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，準(zhǔn)備一具有與激光二極管、光電二極管和功能芯片相對(duì)應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記的硅基板，準(zhǔn)備一光學(xué)組合鏡，所述光學(xué)組合鏡一側(cè)設(shè)有若干個(gè)定位柱； 2)在所述硅基板的正面上進(jìn)行光刻，將與所述光學(xué)組合鏡上的若干個(gè)定位柱相對(duì)應(yīng)的定位孔的位置進(jìn)行暴露； 3)采用干法刻蝕方法形成若干個(gè)所述定位孔； 4)在所述硅基板的正面上依次鋪設(shè)鈍化層、金屬線(xiàn)路層和保護(hù)層； 5)根據(jù)對(duì)位標(biāo)記的位置將芯片組件中的激光二極管、光電二極管和功能芯片通過(guò)鍵合線(xiàn)的連接方式固定于硅基板的正面上； 6)根據(jù)定位孔的位置，將光學(xué)組合鏡上的定位柱插入對(duì)應(yīng)的定位孔中，完成光學(xué)組合鏡與硅基板的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工工藝，其特征在于:所述工藝步驟均在無(wú)塵室內(nèi)完成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于有源光纜光學(xué)系統(tǒng)的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的加工工藝，其特征在于:所述芯片組件與硅基板通過(guò)晶圓級(jí)封裝工藝進(jìn)行連接。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK104459906SQ201410563791
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】萬(wàn)里兮, 黃小花, 韓磊, 王曄曄, 沈建樹(shù), 錢(qián)靜嫻, 翟玲玲 申請(qǐng)人:華天科技（昆山）電子有限公司