[發(fā)明專利]元件安裝裝置和用于制造元件安裝裝置的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010544752.6
• 申請(qǐng)日: 2010-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN102073114A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渡邊真也
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G02B7/00
• 分類號(hào): G02B7/00;G02B6/42
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 張成新

本申請(qǐng)基于并要求于2009年11月13日遞交的日本專利申請(qǐng)No.2009-259436的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，通過引用將其公開內(nèi)容全部結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及元件安裝裝置，尤其涉及在高度方向和水平方向上被高精度地對(duì)準(zhǔn)的元件安裝裝置。

背景技術(shù)

以兩個(gè)元件光學(xué)耦合的方式裝配有光波導(dǎo)(或光纖)和光子元件的光學(xué)模塊，是經(jīng)由光波導(dǎo)(或光纖)將從光子元件發(fā)射的光學(xué)信號(hào)傳輸至外部且通過光子元件從外部接收光學(xué)信號(hào)的裝置。光學(xué)信號(hào)的傳輸通過將電流注入至激光器二極管(以下稱為″LD″)并使LD發(fā)光而進(jìn)行的。光學(xué)信號(hào)的接收是通過在光電二極管(以下稱為″PD″)處接收光學(xué)信號(hào)并產(chǎn)生光電流而進(jìn)行的。為了改善光耦合效率，在光波導(dǎo)(或光纖)和光子元件之間可以設(shè)置透鏡，或設(shè)置用于去除額外光的濾波器或光隔離器。依據(jù)預(yù)期的光學(xué)通信的路線采用各種安裝結(jié)構(gòu)。例如，用于連接大城市的干線的光學(xué)通信的模塊被安裝諸如透鏡和光隔離器的光學(xué)部件以及光學(xué)元件和光纖。但是用于用戶線路的光學(xué)模塊可能不使用這種光學(xué)元件，以降低成本。

當(dāng)安裝光學(xué)元件時(shí)，光學(xué)元件可以通過焊料固定至裝配有光波導(dǎo)的基板。或者光纖可以在通過焊料將光學(xué)元件固定在基板上之后被固定在基板上。在這里，對(duì)于光波導(dǎo)(或光纖)和光學(xué)裝置的光耦合，光學(xué)元件的位置、高度和水平度的精度是重要的。特別是在光學(xué)通信的用戶線路中，以低的成本組裝光學(xué)模塊是絕對(duì)必要的。并且為了在不用透鏡的情況下將光學(xué)元件和光波導(dǎo)直接耦合在一起，要求高精度的對(duì)準(zhǔn)。

用戶線路的光學(xué)模塊采用基板，在所述基板中波導(dǎo)形成在硅基板上，金屬化電極形成在光學(xué)元件安裝部件上且在所述波導(dǎo)的邊緣處，另外厚度為幾毫米的薄膜AuSn焊料通過蒸發(fā)形成在金屬化電極上。隨后，采用提前形成在光學(xué)元件和基板上的標(biāo)記(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí))進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。在此之后，光學(xué)元件通過壓制在AuSn焊料薄膜上而被臨時(shí)固定。在多個(gè)光學(xué)元件被臨時(shí)固定之后，基板被加熱至高于AuSn焊料的熔點(diǎn)。因此，多個(gè)光學(xué)元件與電極連接在一起。這種在沒有光軸調(diào)節(jié)的情況下通過對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)對(duì)準(zhǔn)的安裝方法稱為被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)安裝(passive?alignment?mounting)。

在被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)安裝中，通過用紅外線識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的圖像來確定關(guān)于波導(dǎo)芯片的水平方向的位置精度。通過支座塊的高度確保垂直方向的精度。因?yàn)榭梢苑浅＞_地控制支座塊的高度，所以僅通過將諸如LD和PD的光學(xué)元件(部件)安裝在支座上，能夠非常精確地將這些元件(部件)的光軸高度與光波導(dǎo)的高度對(duì)準(zhǔn)。

例如，在日本專利公開No.2823044中，公開了一種光學(xué)裝置，其具有安裝在PLC(平面光波回路：Planar?Lightwave?Circuit)芯片上的LD元件，該P(yáng)LC芯片的光波導(dǎo)回路通過半導(dǎo)體制造工藝的微加工技術(shù)制造。波導(dǎo)芯體和支座的高度僅通過采用薄膜沉積系統(tǒng)形成的薄膜的厚度的精度來進(jìn)行控制。并且因?yàn)橥ㄟ^將LD元件安裝在支座上，可以非常精確地使這兩個(gè)高度對(duì)準(zhǔn)，所以在不調(diào)整光軸的情況下實(shí)現(xiàn)了LD和波導(dǎo)芯體的精確的光耦合。在這種結(jié)構(gòu)中，如果需要數(shù)量的支座和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)形成在每個(gè)所要求的位置處，則可以通過被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)安裝將多個(gè)光學(xué)元件安裝在PLC上。

LD、PD、SOA(半導(dǎo)體光學(xué)放大器)、調(diào)制器芯片和其它各種光學(xué)元件被安裝至光波導(dǎo)裝置。預(yù)期的是安裝在這樣的光波導(dǎo)裝置上的這些光學(xué)元件(半導(dǎo)體芯片)的有源層的深度彼此不同。在這種情況中，為了對(duì)準(zhǔn)光軸，可以考慮制造具有對(duì)應(yīng)于每個(gè)元件的不同高度的支座。

在這種情況中，假定了下述問題。即，當(dāng)光學(xué)元件(半導(dǎo)體芯片)通過倒裝芯片安裝而被安裝在光波導(dǎo)芯片上時(shí)，AuSn共晶焊料用于固定。這是因?yàn)榕c其它焊料材料相比，AuSn焊料的熔點(diǎn)高，因此在早期組裝階段進(jìn)行所述安裝是可行的。而且，這是因?yàn)锳uSn焊料是硬質(zhì)且穩(wěn)定的材料所以可以獲得高的可靠性。另一方面，因?yàn)樾枰獙?duì)準(zhǔn)光軸，與電學(xué)部件至印刷線路板的回流安裝工藝不同，這種光學(xué)元件未同時(shí)固定在光波導(dǎo)芯片上，且每個(gè)元件通過被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)按順序地安裝。然而，因?yàn)樯鲜龆鄠€(gè)光學(xué)元件通過相同的AuSn焊料固定，用于提前固定光學(xué)元件的AuSn焊料可能在另外的光學(xué)元件隨后的加熱固定時(shí)熔化，且隨后可能引起已固定的光學(xué)元件的位置移位。