一种MEMS技术的光纤连接器插芯及MPO光纤连接器制造技术

本发明专利技术涉及一种MEMS技术的MPO光纤连接器插芯和制作方法，以及由该插芯构成的MPO光纤连接器。该插芯芯片包括基底材料11和定位光纤位置的阵列定位孔12，根据MPO连接器组装要求也可以增加连接定位杆的通孔结构13和光纤整体放置的位置孔结构14。利用上述MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯21，配合上插芯套22、MPO连接器的外壳23、机座24、定位座25和外围套管26可以构成高精度高密度的MPO光纤连接器。本发明专利技术采用半导体的图形光刻工艺，在硅材料基底的二维平面上高精度高密度的分布出光纤通道的定位孔位置，再采用MEMS技术的硅深刻蚀或湿法腐蚀工艺，在硅衬底上制作出立体形状的定位光纤的定位孔，最后进行划片分离出用于MPO光纤定位的插芯芯片。

Optical fiber connector insert and MPO optical fiber connector based on MEMS Technology

The invention relates to a MPO optical fiber connector inserting core and a manufacturing method thereof, and a MPO optical fiber connector which is composed of the MEMS core. The core chip comprises an array substrate 11 positioning holes and positioning the position of optical fiber connector assembly 12, according to MPO requirements can also increase the position hole structure through hole structure is connected with the positioning rod 13 and placed 14 overall fiber. MPO optical fiber connector is made by utilizing the MEMS technology with the 21 core plug, inserting core sleeve 22, MPO connector housing 23, a base 24, positioning seat 25 and peripheral sleeve 26 can form a MPO optical fiber connector with high precision and high density. The invention adopts the photolithography technology of semiconductor, high precision and high density distribution of the positioning hole fiber channel in two-dimensional silicon substrate, the silicon deep etching or wet etching process using MEMS technology, make positioning holes of the positioning optical fiber three-dimensional shape on silicon substrate, finally dicing separation for inserting core chip MPO fiber positioning.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及到光通信用多端口光纤连接器技术，特别涉及一种MEMS技术的MPO光纤连接器插芯和制作方法，以及由该插芯构成的MPO光纤连接器。
技术介绍
：随着社会的发展，大数据时代的到来，现代社会对数据量的需求也与日俱增。而为了满足人们的需求，DWDM（密集波分复用）系统作为现代高速及大容量光纤通信系统也得到了广泛的普及，同时基于互联网应用的数据中心也快速发展起来。在DWDM系统中，光纤连接器技术是一个非常重要的组成部分，其中光纤多芯高密度连接器（MPO）的需求持续快速增长。光纤多芯高密度连接器利用高精度的插芯将多根光纤精确定位，能够一次实现多根光纤的低插入损耗，同时由于紧凑的结构设计，保证了多芯连接器的小体积从而在光模块，数据中心，DWDM系统中发挥着越来越重要的作用。但是为了保证MPO连接器各个通道的插入损耗一致并尽可能小，对MPO插芯的精度要求非常高。如光纤各个定位孔离设计位置的错位必须<1um，才能控制连接器对准时因光纤错位导致的插入损耗大小。现有的大部分MPO连接器插芯的定位技术主要采用高精度的模具进行注塑成型工艺制作高精度的定位插芯，但是这种方式对注塑3D模具的精度要求超高，同时随着通道数增加，其模具的精度要求也越来越大。如专利CN201420770221.2中提到的连接器插芯。现有MPO连接器也有采用高精度的光纤阵列来定位多根光纤位置，如专利CN201620199265.3和CN201310517535.1所提到采用光纤阵列作为定位插芯。光纤阵列作为一种成熟的光纤定位方式较为适合一维方向的光纤对准，但如果要制作多个阵列排放的高密度MPO连接器时，其多个光纤阵列相互之间的对准精度将很难满足要求。在MPO连接器中，最核心的部分是插芯部件，其决定了整个光纤连接器的光纤排列精度、方向及阵列数。随着MPO的光纤连接密度越来越高，对注塑模具和光纤阵列技术提出了越来越高的要求，同时其现有技术也不能很好的解决通道一致性及高密度问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种采用MEMS技术制作的可以实现高精度及高密度光纤排列的MPO用光纤连接器插芯芯片及制作方法。利用该MEMS光纤连接器插芯可以实现高密度的MPO光纤连接器。为了实现上述目的，其专利技术采用如下技术方案：一种采用MEMS技术的MPO光纤连接器插芯，其特征在于包括基底材料11和定位光纤位置的阵列定位孔12。根据MPO连接器组装要求也可以增加连接定位杆的通孔位置13和光纤整体放置的位置孔14。利用上述MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯21，配合上插芯套22、MPO连接器的外壳23、机座24、定位座25和外围套管26可以构成高精度高密度的MPO光纤连接器。所述的基底材料可以是硅材料，也可以是硅-玻璃键合在一起的复合材料。所述的阵列定位孔可以是圆形，也可以是菱形等其它用于精确定位的各类几何形状。本专利技术还涉及到一种基于MEMS技术制作MPO光纤连接器插芯的制作方法，包括以下步骤：1)提供基底硅片作为芯片衬底材料；2)在衬底背面上制作出光纤放置孔图形，并采用干法或者湿法腐蚀工艺进行刻蚀或者腐蚀以制作光纤放置孔结构；3)在衬底正面利用半导体光刻工艺精确制作出光纤定位孔位置；4)利用MEMS的干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺完成光纤定位孔的通孔制作；5)划片后获得MEMS技术的硅衬底MPO光纤连接器插芯芯片。一种基于MEMS技术制作MPO光纤连接器插芯的制作方法，包括以下步骤：1)提供基底硅片和玻璃片作为插芯芯片衬底材料;2)在硅片上利用半导体光刻工艺精确制作出光纤定位孔位置；3)利用MEMS的干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺完成光纤定位孔的通孔制作；4)在玻璃衬底上制作出通孔的光纤放置孔结构；5)将硅片和玻璃衬底进行硅-玻璃阳极键合工艺，使得硅片和玻璃片融为一体；6)划片后获得MEMS技术的硅-玻璃复合衬底MPO光纤连接器插芯芯片。本专利技术采用半导体工业上成熟的图形光刻工艺（现有最高的图形光刻精度可以达到10纳米左右的图形尺寸精度，对比注塑等工艺要求的<1.0微米精度大大提高），在硅材料基底的二维平面上高精度高密度的分布出光纤通道的定位孔位置，再采用MEMS技术的硅深刻蚀或湿法腐蚀工艺，在硅衬底上制作出立体形状的定位光纤的定位孔，最后进行划片分离出用于MPO光纤定位的插芯芯片。利用该种MEMS技术制作的硅插芯定位芯片，及外围辅助材料，可以实现高精度光纤定位、更高密度的光纤排布及MPO光纤连接器。同时半导体批量生产也可以大大降低插芯的生产成本。附图说明图1是本专利技术采用的半导体投影光刻工艺示意图。图2a、2b是本专利技术MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯结构示意图。图3a-3c是本专利技术实施例1制作MPO光纤连接器插芯工艺过程结构剖面示意图。图4a-4e是本专利技术实施例2制作MPO光纤连接器插芯工艺过程结构剖面示意图。图5是本专利技术的MPO光纤连接器组装示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作详细说明：本专利技术在提供的优选实施例为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。本专利技术附图为示意参考图，不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系，也不应该被认为限制本专利技术的范围。本专利技术利用了半导体成熟的光刻技术确定高精度高密度的光纤定位图形，在利用MEMS技术的干法深刻蚀或者湿法腐蚀工艺获得立体的光纤定位结构。其光刻工艺原理如图1所示。紫外光源发出的紫外光束1经过高精度的平面光掩膜版2，并经过聚焦透镜3后，在硅衬底材料5上曝光制作出光纤定位图形4。由于成熟的半导体工业设备精度远远高于光纤定位所需精度，同时大批量生产及制作后形成的批量化也使得芯片的成本大大降低。因此采用基于MEMS技术制作的MPO连接器插芯芯片具有低成本、高精度和高密度的优势。本专利技术MEMS技术的MPO连接器插芯芯片结构可以如图2a所示，其中11为硅衬底材料，12为定位的通孔结构以及连接定位杆的位置通孔结构13，图2b也是一种MPO连接器插芯芯片结构示意图，其中11为硅衬底结构，12为定位的通孔结构以及光纤整体放置的位置孔结构14。MPO插芯芯片的最终结构也可以根据组装MPO连接器的需求进行部分结构调整。本专利技术实施例中，衬底材料可以是单晶硅材料，也可以是硅-玻璃键合的复合材料，其整体厚度通常在几百微米到数毫米之间。同时光纤定位通孔的大小可以是几十微米到几千微米，可以用于定位各种单模光纤、多模光纤和特种光纤等。同时光纤定位图形也可以是圆形、菱形、方形等不特定图形结构用于定位光纤。光纤定位孔可以用MEMS技术的干法深刻蚀或者湿法溶液腐蚀工艺获得。以下是本专利技术实施例1所述的MEMS技术的MPO光纤连接器插芯的制作方法，如图3所示，其主要包括以下步骤：1)如图3a所示，准备硅材料衬底11；2)如图3b所示，在衬底硅材料上制作出光纤放置孔结构图形，并采用干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺制作出具有一定深度的光纤放置孔结构14；3)如图3c所示，在硅衬底正面利用半导体光刻工艺精确制作出光纤定位孔位置及连接定位杆位置图形。并利用MEMS的干法刻蚀或者湿法腐蚀工艺完成光纤定位孔通孔结构12和连接定位杆的通孔结构13。最后将硅片进行划片后获得MPO连接器插芯芯片。以下是本专利技术实施例2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS技术的MPO光纤连接器插芯及MPO光纤连接器，其特征在于包含基底材料11和定位光纤位置的阵列定位孔12；根据MPO连接器组装要求也可以增加连接定位杆的通孔位置13和光纤整体放置的位置孔14；利用上述MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯21，配合上插芯套22、MPO连接器的外壳23 、机座24、定位座25和外围套管26可以构成高精度高密度的MPO光纤连接器。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS技术的MPO光纤连接器插芯及MPO光纤连接器，其特征在于包含基底材料11和定位光纤位置的阵列定位孔12；根据MPO连接器组装要求也可以增加连接定位杆的通孔位置13和光纤整体放置的位置孔14；利用上述MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯21，配合上插芯套22、MPO连接器的外壳23、机座24、定位座25和外围套管26可以构成高精度高密度的MPO光纤连接器。2.根据权利要求1所述的MEMS技术的MPO光纤连接器插芯，其特征在于，基底材料11可以是单晶硅材料，也可以是硅-玻璃键合形成的复合材料。3.根据权利要求1所述的MEMS技术的MPO光纤连接器插芯，其特征在于，采用半导体光刻工艺进行精密的光纤定位图形的制作，然后采用MEMS技术的干法刻蚀或湿法腐蚀工艺获得立体的光纤定位孔结构12。4.根据权利要求1所述的MPO光纤连接器，其特征在于采用了基于MEMS技术制作的MPO光纤连接器插芯芯片来实现高密度光纤连接。5.一种制备如权利要求1-4中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李四华，王文辉，邓江东，杨忠钰，李维，
申请(专利权)人：苏州盛维新电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32