光学组件的气密性测试制造技术

本发明专利技术提供一种用于测试具有与衬底(2)集成在一起的光学微结构(3)的光学组件(1)的方法。所述光学微结构(3)经定位以形成所述衬底(2)的表面(5)的一部分上的外部光学交互区域(4)。盖罩(6)密封所述衬底(2)的所述表面(5)的与所述光学微结构(3)相邻的至少一部分以获得密封腔(9)。光学馈通(10)集成于所述衬底(2)中以形成从所述密封腔(9)内起始的外部通信路径。所述光学馈通(10)允许将在所述密封腔(9)内部测量的物理参数值传达到所述密封腔(9)外部。所述物理参数值与所述密封腔(9)的气密性的量度相关联。

Air tightness test of optical components

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学组件的气密性测试专利
本专利技术涉及一种用于测试光学组件的方法，所述光学组件例如在恶劣环境中使用的光学传感器。在另外的方面中，本专利技术涉及包括衬底和所述衬底中的光学微结构的光学组件。
技术介绍
美国专利公开案US8,528,397B2公开基于MEMS的气密性传感器。装置包括定位于大体气密的密封腔内的光束。在一个实施方式中，气密性传感器可包括光学测量器，所述光学测量器被配置成测量由应力改变引起的光束偏转量。还提供感测装置的气密性的相关方法。专利技术概述本专利技术致力于提供用于测试具有气密密封的集成光学微结构的光学组件的罩壳的可靠性的装置。更特定来说，本专利技术致力于提供用于在从制造到实施的各个阶段以成本有效方式测试光学组件的罩壳的气密性的装置。根据本专利技术，提供如上文定义的测试装置，其中光学微结构定位于衬底中以形成衬底的表面的一部分上的外部光学交互区域，所述方法另外包括将盖罩密封到衬底的表面的至少一部分并与光学微结构相邻，因此获得密封腔；提供集成于衬底中的光学馈通，所述光学馈通形成从密封腔内起始的外部通信路径；测量密封腔内部的物理参数值，相关联物理参数是密封腔的气密性的量度；以及经由光学馈通传达所测量的物理参数值。检测气密封装中的泄漏的现有技术方法使用昂贵的传感器，例如石英晶体，且/或使用允许执行例如质谱分析法的特定示踪气体。这些方法中的大部分不适用于在小型化封装上实施或不提供以实现光学组件在各个生命阶段的功能性的寿命估计的可靠方式检测和评估泄漏所需的灵敏度。在根据本专利技术的实施方式中，提供一种用于测试光学组件的方法，其包括：-提供衬底和与所述衬底集成在一起的光学微结构，所述光学微结构包括一个或多个集成光学部件，所述集成光学部件完全或部分地嵌入、集成或图案化于所述衬底中并且经定位以形成所述衬底的表面的一部分上方的光学交互区域；-将盖罩密封到所述衬底的表面的至少一部分并与所述光学微结构相邻，因此获得密封腔；-提供用于测量所述密封腔内部的物理参数的物理参数传感器装置，所述物理参数是所述密封腔的气密性的量度；-在所述物理参数传感器装置与所述光学微结构之间提供集成于所述衬底中的光学馈通，所述光学馈通形成从所述密封腔内到所述密封腔外部的区域并且用于传达所测量的物理参数值的通信路径；-借助于所述密封腔内部的所述物理参数传感器装置测量所述密封腔内部的所述物理参数值；和-经由所述光学馈通将所述所测量的物理参数值传达到所述密封腔外部的所述区域。在另一方面中，本专利技术涉及一种如上文所定义的光学组件，其中所述光学微结构定位于衬底中以形成衬底的表面的一部分上的外部光学交互区域，其中所述光学组件另外包括：盖罩，其在衬底的表面的至少一部分上并与光学微结构相邻，密封腔形成于所述表面与盖罩之间；物理参数传感器装置，其在密封腔内部，相关联物理参数是密封腔的气密性的量度；和光学馈通，其集成于衬底中，所述光学馈通布置成在物理参数传感器装置与密封腔外部的区域之间提供通信路径。在根据本专利技术的实施方式中，提供一种光学组件，其包括衬底和与所述衬底集成在一起的光学微结构，所述光学微结构包括一个或多个集成光学部件，所述集成光学部件完全或部分地嵌入、集成或图案化于所述衬底中并且经定位以形成所述衬底的表面的一部分上方的光学交互区域，其中所述光学组件另外包括：盖罩，其在所述衬底的表面的至少一部分上并与所述光学微结构相邻，密封腔形成于所述表面与盖罩之间；物理参数传感器装置，其具有所述密封腔内部的传感器部件，所述物理参数传感器装置用于测量所述密封腔内部的物理参数，所述物理参数是所述密封腔的气密性的量度；和光学馈通，其在所述物理参数传感器装置与所述光学微结构之间集成于所述衬底中，所述光学馈通布置成在所述物理参数传感器装置与所述密封腔外部的区域之间提供通信路径。由于本专利技术实施方式使用与光学组件的其他元件的制造步骤兼容的技术和工艺，因此有可能实施有效且具成本效益的测试方法。本专利技术实施方式不需要任何不同于用于制造光学组件的工艺的新制造或组装工艺，因此具成本效益。在一些实施方式中，本专利技术可实施为例如仅使用光子集成电路的全光方法；不要求集成其他工艺，例如MEMS或石英晶体。本专利技术实施方式允许例如在晶片级，以无需任何额外成本并且具有极高灵敏度的非破坏性方式验证光学组件的气密性。作为一实例，可用非接触的晶片光束扫描执行晶片级测试。本专利技术的另一优点是即使对于光学测试，盖罩也可由例如金属或不透明材料等多种材料制成。图式的简短描述下文将参考附图更详细地论述本专利技术，在附图中：图1示出根据本专利技术的第一实施方式的光学组件的示意性横截面视图；图2示出根据本专利技术的另一实施方式的光学组件的示意性俯视图；图3示出根据本专利技术的又一实施方式的光学组件的示意性横截面视图。实施方式的描述光学组件大体由附接到衬底或集成到衬底中的多个光学和电子部件组成。对于其中例如在有害环境中使用光学组件的一些应用，使用气密密封遮罩其大部分光学部件和电部件。通常需要在较长时间内且在光学组件从制造到实际使用的各个生命阶段保持此密封的气密性。由此，测试气密性就光学组件来说是主要的可靠性问题之一。确定微电子封装中的气密性的方法通常是使用例如氦检漏或傅里叶变换红外光谱法等一些传统方法。氦检漏方法归因于与检测设备相关联的分辨率限制而不适用于小封装。傅里叶变换红外光谱法测量密封腔中的气体浓度的变化。其他现有技术方法之一使用通过使密封腔暴露于内部与外部之间的不同压力的膜偏转测量。压力差使封盖中的薄膜偏转且此偏转可通过例如光学轮廓测定法检测。一些测试气密性的方法使用定位于密封盖罩下的基于石英晶体的传感器。上述方法的缺陷是对小型化组件的所要气密性控制和寿命预测不可靠。缺乏灵敏度、某些方法的破坏性等缺点以及对精密微机械结构或相关联统计验证方法的需求推动对例如本文中呈现的替代方法的需求。图1示出根据本专利技术的可测试的光学组件1的第一实施方式的示意性横截面视图。光学组件1的气密性测试的方法包括提供与衬底2集成在一起的光学微结构3，其中光学微结构3经定位(即可完全或部分地嵌入、集成或图案化于衬底2中)以形成衬底2的表面5的一部分上的外部光学交互区域4。光学微结构3可包括例如集成波导、光栅、光子晶体、腔、环形谐振器、耦合器、分离器、滤波器和其他光学(可调谐)元件等多个集成光学部件中的一个或多个。光学微结构3可为有源或无源。在图1中示出的实施方式中，光学微结构3是衬底2中的嵌入式光栅。在此第一实施方式中，光学组件1包括衬底2和定位于衬底2中的光学微结构3，以形成衬底2的表面5的一部分上的外部光学交互区域4。光学组件1另外包括衬底2的表面5的至少一部分上的与光学微结构3相邻的盖罩6。密封腔9因此存在于表面5与盖罩6之间。物理参数传感器装置定位于密封腔9内部以测量与密封腔9的气密性相关联的物理参数。光学馈通10集成于衬底2中以提供物理参数传感器与密封腔9外部的区域之间的通信路径。密封元件例如图1的实施方式中所示的焊接层11例如经布置以允许在表面5与盖罩6之间有适宜的密封线。替代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测试光学组件(1)的方法，包括/n-提供衬底(2)和与所述衬底(2)集成在一起的光学微结构(3)，所述光学微结构(3)包括一个或多个集成光学部件，所述集成光学部件完全或部分地嵌入、集成或图案化于所述衬底中并且经定位以形成所述衬底(2)的表面(5)的一部分上方的光学交互区域(4)，/n-将盖罩(6)密封到所述衬底(2)的表面(5)的至少一部分并与所述光学微结构(3)相邻，因此获得密封腔(9)，/n-提供用于测量所述密封腔(9)内部的物理参数的物理参数传感器装置(13)，所述物理参数是所述密封腔(9)的气密性的量度，/n-在所述物理参数传感器装置(13)与所述光学微结构(3)之间提供集成于所述衬底(2)中的光学馈通(10)，所述光学馈通(10)形成从所述密封腔(9)内到所述密封腔(9)外部的区域并且用于传达所测量的物理参数值的通信路径，/n-借助于所述密封腔(9)内部的所述物理参数传感器装置测量所述密封腔(9)内部的所述物理参数值，和/n-经由所述光学馈通(10)将所述所测量的物理参数值传达到所述密封腔(9)外部的所述区域。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170403 EP 17164570.81.一种用于测试光学组件(1)的方法，包括
-提供衬底(2)和与所述衬底(2)集成在一起的光学微结构(3)，所述光学微结构(3)包括一个或多个集成光学部件，所述集成光学部件完全或部分地嵌入、集成或图案化于所述衬底中并且经定位以形成所述衬底(2)的表面(5)的一部分上方的光学交互区域(4)，
-将盖罩(6)密封到所述衬底(2)的表面(5)的至少一部分并与所述光学微结构(3)相邻，因此获得密封腔(9)，
-提供用于测量所述密封腔(9)内部的物理参数的物理参数传感器装置(13)，所述物理参数是所述密封腔(9)的气密性的量度，
-在所述物理参数传感器装置(13)与所述光学微结构(3)之间提供集成于所述衬底(2)中的光学馈通(10)，所述光学馈通(10)形成从所述密封腔(9)内到所述密封腔(9)外部的区域并且用于传达所测量的物理参数值的通信路径，
-借助于所述密封腔(9)内部的所述物理参数传感器装置测量所述密封腔(9)内部的所述物理参数值，和
-经由所述光学馈通(10)将所述所测量的物理参数值传达到所述密封腔(9)外部的所述区域。


2.如权利要求1所述的方法，其中测量所述物理参数值包括使用提供于所述密封腔(9)内的内部交互区域(15)的光学测量。


3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述密封腔(9)内提供物理参数传感器部件(15a)，且
其中测量所述物理参数值包括经由所述光学馈通(10)操作所述物理参数传感器部件(15a)。


4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中紧接在密封所述盖罩(6)之后测量所述物理参数值。


5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其进一步包括完成所述光学组件的制造，且
其中在完成所述光学组件的所述制造之后测量所述物理参数值。


6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在储存期间或在所述光学组件的操作期间测量所述物理参数值。


7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述物理参数是以下各项中的一个或多个：湿度、温度、露点或气体存在。


8.一种光学组件(1)，其包括衬底(2)和与所述衬底(2)集成在一起的光学微结构(3)，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：达纳·德尔贝克，保罗·卡迪尔，周安·塞巴斯蒂安·奥多纳兹·奥尔拉纳，阿南特·苏伯拉曼尼亚，
申请(专利权)人：英迪格迪贝特斯公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE