带有集成透镜的封装和包括该封装的组件制造技术

一种封装，包括：　　　　包括有凹腔的封盖；　　　　用于发出或接收光的光电器件，其中所述光电器件安装在所述凹腔中；　　　　连接在所述封盖上以在所述凹腔区域中形成密封区域的底座，其中所述底座可透过所述光电器件所设计用来发出或接收的波长的光；和　　　　与所述封装集成在一起的透镜，用于至少部分地准直发送至或来自于所述光电器件的光束。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本公开涉及带有集成透镜的光学封装以及结合有这种封装的光学组件。光学封装可包括一个或多个光学、光电和电子元件。元件的正确封装对保证信号的完整性是很重要的，并通常决定了光学组件的总成本。通常要求利用光纤以精确的精度来对准例如来自封装所容纳的半导体激光器的光信号。然而，例如如果来自激光器的光显著地发散的话，那么单靠精确的对准不足以将光耦合到光纤中。概要公开了包括有集成透镜的各种封装，该集成透镜可有助于准直密封在封装内的光电器件所发出或接收的光。这些封装可结合于较大的光学组件中。例如，根据一个方面，封装包括带有凹腔的封盖。用于发出或接收光的光电器件安装在该凹腔中，底座连接在封盖上，从而在凹腔区域中形成了密封区域。底座对于具有光电器件所设计用来发出或接收的波长的光来说是可透过的。透镜与封装集成在一起，以便至少部分地准直传播至光电器件中或从其中发出的光。在一些实施例中，透镜可以为与底座形成为一体的表面加工出的微透镜。透镜例如可包括从底座中突出的球形凸起。根据另一方面，封装包括带有凹腔的封盖。用于发出或接收光的光电器件安装在该凹腔中。封装还包括底座，其对于具有光电器件所设计用来发出或接收的波长的光来说是可透过的。另外，在封盖和底座之间设有用于至少部分地准直光束的透镜固定板。凹腔包括带有反射面的侧壁，以形成用于光束在光电器件和透镜之间传播的路径的一部分。该透镜固定板例如可包括角锥形凹槽以固定透镜。在一些实施例中，球透镜可适用作所述透镜。密封在封装中的光电器件可包括光接收器件或发光器件，例如表面发射半导体激光器或边缘发射光半导体激光器。因此，发光器件所发出的光束在离开封装之前从透镜中通过。在一些实施例中，封盖中的凹腔可包括在其表面上具有反射涂层以便将光从光电器件朝着透镜重新定向的侧壁。光电器件可被气密式密封于封装中。封装可结合于光学组件中，使得传递至或来自于封装内的光电器件中的光可耦合到光纤中。该组件例子的细节在下文中详细介绍。在各种实施例中可呈现出以下优点中的一项或多项。密封在封装内的集成透镜可部分地或基本上地准直来自封装内发光器件的光束，使得光束可以较低的发散角从封装内发出，并且底座用作所发出光的透明窗。其它优点可包括，可使光学封装具有较小的尺寸以及很好地适用于表面安装技术。在一些情况下，光学封装和光纤夹持器组件的相对对准公差可因扩大的模场而放宽。结果，包括一个或多个光电器件的电路板的装配次序可以更容易地适于现代表面安装技术。这类封装的使用可允许缩短电线和将馈通线制成为较小，使得可改进高频信号从外部到封装和从封装到外部的传输。气密式密封的封装可提高容纳于封装内的光电元件的可靠性和寿命。其它特征和优点可从以下介绍、附图和权利要求中容易清楚。附图简介附图说明图1显示了根据第一实施例的带有集成透镜的光学封装的剖视图。图2显示了图1所示光学封装中的封盖。图3显示了图1所示光学封装中的透镜固定板和底座。图4显示了根据第二实施例的带有集成透镜的光学封装的剖视图。图5和6显示了图4所示光学封装中的封盖。图7显示了图4所示光学封装的封盖和底座的装配。图8显示了根据另一实施例的带有集成透镜的光学封装的剖视图。图9-11显示了带有集成透镜的光学封装的另一实施例。图12显示了结合有光学封装之一的光纤连接器-插座型组件。图13显示了结合有光学封装之一的尾光纤型组件。图14和15显示了结合有光学封装之一的尾光纤型组件。图16显示了结合有多个光学封装的组件。详细描述在下文中介绍了可帮助准直由封装所密封的光电器件发出或接收的光的带有集成透镜的气密式密封封装的各种示例。封装可被结合到较大的光学组件中。如图1所示，封装20包括封盖22、被板24固定住的高折射率的球透镜34以及底座26。封盖22在其下侧上包括凹腔28。封盖22例如可包括半导体材料如硅，其允许通过标准蚀刻工艺来形成凹腔28。可采用干蚀刻技术来形成侧壁的基本上垂直的直部，而采用湿蚀刻技术来形成侧壁的斜部。在图1的实施例中，可使用标准硅晶片，导致侧壁斜部具有约54.7°的角α。侧壁的角度在其它实施例中可以不同。可在凹腔中安装一个或多个光电元件，例如通过将这些元件焊接在先前沉积在凹腔底部处的金属焊盘上。如图1和2所示，边缘发射半导体激光器30和监测二极管32安装在封盖22的凹腔中。可采用高精度的抓放机器如光接合器来放置光电器件。边缘发射器件30可以其作用面朝上或朝下的方式来安装。然而，使其作用面朝下来安装器件可提供对发光区域的侧面位置的更好控制。另外，在高频应用中，可从器件的正面与器件30接触，从而避免使用接合线。另外，在大功率应用中，可通过将器件以其作用面朝下的方式安装在金刚石辅助安装件或另一散热器上而改善来自作用区的热流。当激光器以其作用面朝下地安装时，为了防止对激光器的发散输出光束造成部分阻挡，可以增设机械支撑件，以便抬高激光器在凹腔内的位置。例如，可以采用较厚的焊接层或焊接凸点以提供这种支撑。在一些情况下，可提供接合线或其它电连接件以便将激光器和监测二极管与金属化触点耦合在一起。可采用气密式密封的馈通连接件46来将凹腔28内的金属化部分与封装外侧上的电触点相耦合。可采用各种技术来形成气密式密封的通孔连接件46。一种这样的技术采用了包括被夹在第一和第二半导体层之间的大致耐蚀层的多层结构。第一和第二半导体层例如可包括硅，耐蚀层例如可包括氮化硅、氧氮化硅或二氧化硅。通孔可采用双面蚀刻工艺来形成，其中第一和第二层被蚀刻至露出耐蚀层以限定通孔的位置。将位于封盖22的下侧上的半导体层可在与所有或许多通孔的位置相对应的区域上被蚀刻。然后可通过除去一部分耐蚀层来形成通孔。通孔可以为气密式密封的，例如采用电镀馈通金属化工艺来作为用于通孔连接的底座。馈通金属化还可包括扩散势垒区，密封材料例如可包括非贵金属。如图1所示，凹腔的倾斜侧壁的与激光器30的光输出相邻的部分被涂覆上一层反射材料如金属，其可用作反射面36，以便将光38从激光器朝向透镜34重新定向。在一个特定实施例中，透镜34包括蓝宝石。通过结合有侧壁的垂直直部，激光器30可以移动至更接近反射面36。例如可包括硅的透镜固定板24包括通孔，例如角锥形或具有其它合适形状的凹槽40(见图3)，以便将透镜34固定住。凹槽例如可通过标准湿蚀刻工艺来形成。底座26应包括例如硅或玻璃的材料，其可与透镜固定板24的热膨胀很好地匹配，并且可透过激光器30所发出波长的光。因此，如果在封装中密封了可在硅的透明度极限以下的波长下工作的光电器件，则底座例如可由合适的玻璃来制成。透镜34、透镜固定板24和底座26可如下所述地来装配。首先，透镜固定板可设置成使得凹槽40的具有较小直径的一端朝下。然后将球透镜34插入凹槽中。接下来将底座放在透镜固定板上。可采用玻璃焊剂环42(图3)来形成透镜固定板24和底座26之间的气密式密封。类似地，当封盖22连接在透镜固定板24上时，可采用金属焊剂环44(图2)来形成气密式密封。或者，首先可将透镜固定板24固定在封盖22上。然后将球透镜34插入、必要时可利用先前沉积在凹槽侧壁上的粘合剂薄层而将其有效地对准并连接在凹槽中。接下来在上面设置底座，并且例如利用低熔点的金属焊剂环42来进行密封。在图1的实施例中，一旦封盖22、透镜固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·基利安，
申请(专利权)人：许密特有限公司，
类型：发明
国别省市：