具有集成光子器件的光具座子组件制造技术

本发明专利技术公开一种包括集成光子器件的光具座子组件。可以在将光子器件附接至光电封装件组件之前，在光电封装件组件之外执行光电器件与光具座的光学对准。光子器件在其光学输入端/输出端与光具座的光学输出端/输入端光学对准的情况下，被附接至光具座的基座。光具座以精确关系将光纤的阵列关于结构化反射表面支撑。光子器件被安装在子底座上，以被附接至光具座。光子器件可以被有源地或者无源地与光具座对准。在实现光学对准之后，光子器件的子底座被固定地附接至光具座的基座。光具座子组件可以被结构化，以气密地密封为气密馈通件，从而气密地附接至气密光电封装件。

Light fixture components with integrated photonic devices

The invention discloses a light fixture component consisting of an integrated photon device. The optical alignment of the photoelectric device and the light holder can be performed outside the photoelectric package component before attaching the photon device to the photoelectric package component. The photon device is attached to the base of the light fixture at the optical input end / output end of the optical device and the optical alignment of the optical output end / input end of the light holder. The optical pedestal supports an array of optical fibers on a structured reflection surface in a precise relationship. The photonic devices are mounted on the subbase to be attached to the light fixture. The photonic devices can be actively or passively aligned with the light pedestal. After optical alignment, the subbase of the photon device is fixedly attached to the base of the light fixture. The light fixture components can be structured and sealed airtight into airtight feed parts, so as to be attached to the airtight photoelectric package.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成光子器件的光具座子组件
技术介绍
1.优先权权利要求本申请：(1)要求2015年3月22日提交的美国临时专利申请第62/136，601号的优先权；(2)是2013年4月11日提交的美国专利申请第13/861，273号的部分继续申请，该部分继续申请：(a)要求2012年4月11日提交的美国临时专利申请第61/623，027号的优先权，(b)要求2012年9月10日提交的美国临时专利申请第61/699，125号的优先权，并且(c)是2013年3月5日提交的美国专利申请第13/786，448号的部分继续申请，该部分继续申请要求2012年3月5日提交的美国临时专利申请第61/606，885号的优先权。(3)是2015年5月15日提交的美国专利申请第14/714，211号的部分继续申请，该部分继续申请：(a)要求2014年5月15日提交的美国临时专利申请第61/994，094号的优先权，(b)是2015年4月23日提交的美国专利申请第14/695，008号的部分继续申请。这些申请通过引用的方式好像在本文完全阐述那样被完全并入。下面说明的所有公开通过引用的方式好像在本文完全阐述那样被完全并入。2.
本专利技术涉及光具座子组件，尤其涉及基于光具座的光纤子组件，并且更尤其涉及基于光具座的气密光纤馈通件子组件。3.现有技术经由光纤波导传输光信号存在很多优点，并且其使用是多样的。单个和多个光纤波导可以简单用于向远程位置传输可见光。复杂电话和数据通信系统可以传输多个特定光信号。数据通信系统牵涉以端到端关系联接光纤的器件，包括光电或者光子器件，其包括提供、检测和/或控制光以在光信号和电信号之间转换的光学和电子部件。例如，收发器(Xcvr)是光电模块，包括模块外壳内与电路组合的发送器(Tx)和接收器(Rx)，其在现有技术中已知为封装件。封装件可以被气密地密封，以保护其内容不受环境影响。发送器包括光源(例如，VCSEL或者DFB激光器)，并且接收器包括光传感器(例如，光电二极管(PD))。在此以前，收发器的电路(例如，包括激光驱动器、跨阻放大器(TIA)等)被钎焊到印刷电路板上。这样的收发器总体具有形成封装件的底或者底部的基底(气密或者非气密)，然后诸如激光器和光电二极管之类的光电器件被钎焊到基底上。光纤连接至封装件的外部或者使用气密馈通件来穿过封装件的壁(见US20130294732A1，其被共同转让给本申请的受让人/申请人，并且好像完全在本文中阐述那样被完全并入)。光纤的端部被光联接至外壳中保持的光电器件。馈通元件支撑穿过壁开口的光纤的一部分。对于多种应用，可期望将光电器件气密地密封在光电模块的外壳内，以保护部件不受腐蚀介质、潮湿等的影响。因为光电模块的封装必须作为整体被气密地密封，所以馈通元件必须被气密地密封，以使得光电模块外壳内的光电部件被可靠地和持续地保护而不受环境影响。对于适当的操作，在印刷电路板上支撑的光电器件需要将光高效联接至外部光纤。一些光电器件需要单模光连接件，单模光连接件需要光纤和器件之间的严格对准公差，典型小于1微米。这特别对于多个光纤应用是挑战，在多个光纤应用中，多个光纤需要使用有源光学对准方法(其中，通过机械设备调整(多个)光纤的位置和取向，直至光纤和光电器件之间传递的光量被最大化为止)被光学对准至多个光电器件。图1A和1B图示了具有气密多光纤馈通件502的气密密封光电封装件500，其中，气密馈通件502与安装在由封装件500的底部支撑的子底座506上的光子器件504有源地对准。在这个示例中，馈通件502类似于US2016/0016218A1中公开的光联接器件，US2016/0016218A1已经共同转让给本申请的受让人/申请人，并且好像在本文中完全阐述那样被完全并入。光子器件504可以包括VCSEL阵列和/或PD阵列，其例如经由子底座506和印刷电路板508支撑在封装件底部上。印刷电路板508设置有其他电子部件和电路，并且封装件500可以包括若干印刷电路板。在将光子器件504/子底座506和其他部件组装至封装件500中之后，馈通件504通过由封装件500的外壳501的侧壁上的管嘴50限定的开口503插入。光缆21的光纤20的阵列由馈通件502支撑，并且与光子器件504有源对准，以实现光子器件和光纤20的阵列之间的期望光联接效率。这个过程要求光子器件504和相关联的电子器件(未示出)被预组装到封装件500中。光子器件504被激活/激励以向光纤20的阵列发送光信号22/从光纤20的阵列接收光信号22。本质上，当在光纤20和光子器件504之间传送的信号22被最大化时，到光纤20/来自光纤20的光信号被最优地联接到光子器件504。然后馈通件502在光学对准的状态下被钎焊到外壳501的封装件侧壁处的管嘴50中。有源光学对准牵涉相对复杂的、低生产量过程，因为VCSEL或者PD在有源对准过程期间必须被激励。集成电路的制造商通常具有能够亚微米对准的昂贵的资本设备(例如，用于测试集成电路的晶圆探测器和处理器)，而封装芯片的公司一般具有能力较差的机械设备(若干微米对准公差，通常不适用于单模设备)，并且经常使用手动操作。现有技术的当前状态除了常见的电子器件的使用和组装过程，由于包含封装件而昂贵，和/或经常不适用于单模应用。相对于气密馈通子组件，封装件是相对更昂贵的组件(其包括昂贵的电路部件，诸如IC等之类)。假设要求预组装封装件中的支撑有源光学对准的部件的所需的预组装以及进一步假设有源对准和钎焊过程牵涉对于整体封装过程的结束具有高风险的步骤，则由于缺陷部件导致的实现有源对准的失败将导致整个封装被丢弃，该缺陷部件可能在有源对准过程中引入，整个封装件包括光子器件和已经封装其中的其他部件。此外，虽然VCSEL和PD部件可以在组装之前在静态下被测试，但是直至随着用以驱动这些部件的电子器件被组装在封装件中，它们不能在操作状态下被测试。因此，VCSEL和PD部件的老化过程(用以根据模拟加载条件识别早期寿命部件不合格)可以仅在这些部件被组装到封装件中之后进行。由于有缺陷但是相对不昂贵的VCSEL和PD部件，这将导致是组装的相对更昂贵的模块的封装件的进一步浪费(即，低封装件产量)。VCSEL和PD组件已知对于组装后的封装件的相对高数量的不合格有贡献。导致浪费组装后的封装件的另外的不合格模式由相对更大并且更顺应的结构环(由图1B中的虚线表示)造成，该结构环维持光子器件和馈通件之间的光学对准，如图1B所示。长结构环对于热-机械变形(其能够使得封装件偏离到预期设计规格之外)更敏感，由此导致不合格模式。需要用以将光纤的输入端/输出端光学对准地联接到光电部件/光子器件的改进的结构，其在降低成本下改进生产量、公差、制造能力、易于使用性、功能性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术提供有助于光子器件到光具座的光学对准的改进的结构，其克服了现有技术的缺点。本专利技术结合光子器件和光具座在子组件中，以使得光子器件与光具座的光学联接能够在光电封装组件之外进行。根据本专利技术，光子器件附接至光具座的基座，其光输入端/输出端与光具座的光输出端/输入端光学对准。在一个实施例中，光具座支撑光波导(例如，光纤)的形式的光学部件。在更特定的实施例中，光具座的基座以至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于路由光信号的光具座子组件，包括：光具座，包括：基座；结构化表面，限定在基座上，其中，结构化表面具有使得入射光再成形并且弯曲的表面轮廓；光学部件；以及对准结构，限定在基座上，配置有表面特征，以将光学部件与结构化表面光学对准地定位在基座上，从而允许光信号沿着结构化表面和光学部件之间的限定的光学路径传输，其中，光学路径从结构化表面延伸至基座之外；以及光子器件组件，包括光子器件，其中，光子器件组件附接至基座，其中光子器件沿着光学路径光学对准至结构化表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.22 US 62/136,601;2015.04.23 US 14/695,008;1.一种用于路由光信号的光具座子组件，包括：光具座，包括：基座；结构化表面，限定在基座上，其中，结构化表面具有使得入射光再成形并且弯曲的表面轮廓；光学部件；以及对准结构，限定在基座上，配置有表面特征，以将光学部件与结构化表面光学对准地定位在基座上，从而允许光信号沿着结构化表面和光学部件之间的限定的光学路径传输，其中，光学路径从结构化表面延伸至基座之外；以及光子器件组件，包括光子器件，其中，光子器件组件附接至基座，其中光子器件沿着光学路径光学对准至结构化表面。2.如权利要求1所述的光具座子组件，其中，光学部件包括光波导。3.如权利要求2所述的光具座子组件，其中，光波导包括光纤的阵列，并且结构化表面包括结构化反射表面的阵列。4.如权利要求3所述的光具座子组件，还包括盖，该盖气密地附接至基座，以气密地密封光纤的阵列的截面周围的空间，其中，盖不延伸以覆盖结构化表面，由此形成气密馈通件。5.如权利要求4所述的光具座子组件，其中，光子器件组件包括光子器件安装在其上的子底座，并且其中，子底座附接至光具座的基座，其中光子器件与结构化表面光学对准。6.如权利要求5所述的光具座子组件，其中，光子器件包括发送器、接收器或者收发器。7.如权利要求6所述的光具座子组件，其中，光子器件被无源地对准至结构化表面。8.如权利要求6所述的光具座子组件，其中，光子器件被有源地对准至结构化表面。9.如权利要求1所述的光具座子组件，其中，结构化表面和对准结构通过冲压基座的可延展的材料而整体限定在基座上。10.如权利要求9所述的光具座子组件，其中，基座包括：第一材料的主要部分，用于限定第一结构化特征；以及第二材料的辅助部分，用于在第二材料上限定第二结构化特征，其中，第二材料与第一材料不相似，其中，辅助部分结构上联接至基座，以由此形成包括具有限定...

【专利技术属性】
技术研发人员：RR瓦兰斯，S李，
申请(专利权)人：纳米精密产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US