[發明專利]用于有源光纜光學系統的無源對準結構及加工工藝

在審

• 申請號: 201410563791.9
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104459906A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 萬里兮;黃小花;韓磊;王曄曄;沈建樹;錢靜嫻;翟玲玲
• 申請（專利權）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德;段新穎

技術領域

本發明涉及一種光學系統的對準結構及工藝，具體是涉及一種有源光纜光學系統的無源對準結構及工藝。

背景技術

現有的有源光纜的光學系統的對準結構中，基板通常采用有源或陶瓷基板，工藝上采用有源對準的方式在各個芯片與基板之間進行點膠，以此方式將芯片固定于基板上。有源對準的具體方法為：在光學組合鏡(光學組合鏡通常由棱鏡12、微透鏡13、棱鏡夾具14和塑形材料15一體注塑形成)的外面安裝一個透鏡，激光二級管通過三棱鏡及透鏡將光反射到外部透鏡，人員通過成像原理來確定激光二極管的位置，并進行點膠固定。這種光學系統的對準結構及加工工藝方法，效率低，且很容易造成元器件的錯位，精度差。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種用于有源光纜光學系統的無源對準結構及加工工藝，通過采用對位標記及鍵合線將各個芯片準確地安裝于硅基板上，能夠保證光學系統中各個元器件準確地與無源板連接，加工工藝避免了光學污染及單個元器件固定時容易錯位的弊端，且工藝高效、無源、成本低，產品的良率高。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于有源光纜光學系統的無源對準結構，包括無源板、芯片組件和用于所述芯片組件光電信號轉換的光學組合鏡，所述光學組合鏡一側設有若干個定位柱，所述芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，所述無源板上形成有對應所述激光二極管、所述光電二極管和所述功能芯片的對位標記，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對應的對位標記的位置通過鍵合線連接于所述無源板上，所述無源板上形成有與所述定位柱相對應的定位孔，所述光學組合鏡通過所述定位柱和所述述定位孔的插接連接于所述無源板上。

作為本發明的進一步改進，所述無源板為硅基板，所述硅基板上通過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有鈍化層、金屬線路層和用于保護金屬線路被氧化腐蝕的保護層，所述芯片組件通過鍵合線的連接方式與所述金屬線路層電連接。

作為本發明的進一步改進，所述功能芯片為驅動器或轉移阻抗放大器或微控制單元。

作為本發明的進一步改進，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。

一種用于有源光纜光學系統的無源對準結構的加工工藝，包括如下步驟：

1)準備一芯片組件，芯片組件包括激光二極管、光電二極管和功能芯片，準備一具有與激光二極管、光電二極管和功能芯片相對應的對位標記的硅基板，準備一光學組合鏡，所述光學組合鏡一側設有若干個定位柱；

2)在所述硅基板的正面上進行光刻，將與所述光學組合鏡上的若干個定位柱相對應的定位孔的位置進行暴露；

3)采用干法刻蝕方法形成若干個所述定位孔；

4)在所述硅基板的正面上依次鋪設鈍化層、金屬線路層和保護層；

5)根據對位標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鍵合線的連接方式固定于硅基板的正面上；

6)根據定位孔的位置，將光學組合鏡上的定位柱插入對應的定位孔中，完成光學組合鏡與硅基板的連接。

作為本發明的進一步改進，所述工藝步驟均在無塵室內完成。

作為本發明的進一步改進，所述芯片組件與硅基板通過晶圓級封裝的芯片到晶圓工藝進行連接。

本發明的有益效果是：本發明提供一種用于有源光纜光學系統的無源對準結構及其加工工藝，該無源對準結構通過晶圓級封裝工藝來實現，采用無源對準的方式將光學組合鏡整體插入在無源板的定位孔中來固定光學系統，采用對位標記的方式將芯片組件鍵合在無源板上，整個工藝流程均在無塵室內完成。避免了光學污染及單個元器件固定時容易錯位的弊端，此工藝高效、無源、成本低，且產品的良率高。較佳的，無源板為硅基板，硅基板上通過光刻干法蝕刻形成定位孔；硅基板的正面上依次鋪設有鈍化層、金屬線路層和用于保護金屬線路被氧化腐蝕的保護層，芯片組件通過鍵合線的連接方式與金屬線路層電連接。無源板采用硅基板，硅基板可以通過光刻干法蝕刻得到精確的定位孔，使得光學組合鏡通過定位孔和定位柱能夠準確無誤地與硅基板連接為一體，且通過硅基板可以將芯片中的熱量通過硅來進行散熱。較佳的，芯片組件與無源板通過晶圓級封裝的芯片到晶圓工藝進行連接，芯片之間的距離可以達到微米級，信號傳輸所需時間會更短。

附圖說明

圖1為本發明一視角結構示意圖；

圖2為圖1中A-A向部分剖面結構示意圖。

結合附圖，作以下說明：