光电子组件的密封制造技术

一种密封的光电组件（１）包括，一单晶硅片（３）和位于其上的波导（９），其至少部分地采用电子集成电路制造方法中选出的处理方法来制作。波导（９）从光电组件（１）边棱处延伸至光电子有源或无源组件（１１）处，该组件（１１）附着于硅片（３）的表面上。在波导（９）与光电子组件（１１）相连的区域上方模制有一透明塑料材料（１７），如有改善波导（９）与光电子组件（１１）之间光耦合之折射率的弹性体。模制层（１７）覆盖住整个所述组件（１１）为好，以减少其与外部的可固化塑料材料保护层（１９）之间的热应力。模制层（１７）也可以覆盖在波导９的整个上方，以构成其上包层。导引槽５被设置在硅晶片中，以定位导引销（７），用于实现光电组件（１）与其他有同样波导和导引销导槽的光电组件之间的连接。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制作密封的光电组件(optocomponent)的方法，该组件由分布在诸如硅基板上的波导以及光电子器件构成，本专利技术还涉及密封的光电组件及其中的部件。
技术介绍
包含有相关的波导、连接器等等的密封光电组件很是昂贵，而且这些昂贵的费用阻碍了光通信技术的普及。费用高的一个主要原因是，在光电子组件与波导对准，及组件中波导与其他波导对准过程中需要很高的机械精度。因此，必须使用各种昂贵而精细的机械元件。其组装也很费时，也是费用高的原因。此外，传统的组件要在气密防水环境下封装，以防产生散射，这就给封装方法和所用设备(在惰性气体气氛、较高温度及类似条件下操作)提出了进一步的要求。如果对准方法更合理一些，则封装方法不必完全需要同样严格的气密性且基本不用很昂贵的设备条件。所以，每支密封组件的生产成本可以大大地降低。现有技术Armiento等人的美国专利US-A5,077,878和US-A5,163,108公开了光纤等光接收元件与光发生芯片的有源器件之间，通过在基体表面形成支座或凸台而被互相对准的方法，其中的基体最好是硅材料的。光纤被定位在基体表面的V形槽中，制作中使用了光刻技术。欧洲专利申请公开EP-A10,571,924中也公开了硅基板上组件的对准方法，其中采用了导引销和相应的导引槽。有矩形芯的波导用沉积法形成在硅基板上。根据已公开的德国专利申请DE-A13,928,894(与美国专利US-A5,091,045对应)，电子光学组件与波导之间的连接区，通过模制与凝固或硬化具有与波导相同折射率的材料而使该连接区被覆盖起来。欧洲专利申请公开EP-A10,226,296也公开了一种对准的程序。在欧洲专利申请公开EP-A20,171,615中，公开了一种混合式集成光路，为了固定各种器件，硅基板上形成有各种“小岛状隔离区”，且在基板的表面上集成了波导。从公开的欧洲专利申请EP-A20,313,956可获知，在封装光电子组件过程中是将其安置在一金属基板上，再将所得的组件整体模铸在不透明的塑料b(附图说明图1、5a和5b)中。在模铸于透明塑料中之前，先让光电或激光二极管构成的器件与器件中的光纤端头相接合(第六栏第6至16行)。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供光学组件，包括以高的成本利用率封装元器件与波导连接处的特别敏感部位。本专利技术的另一个目的是提供密封的光学组件，它包括用简单的方法制出的波导，该波导用于与其他器件之间互相耦合光信号。本专利技术进一步的目的是提供密封的光学组件，在该组件与其他组件相接触的表面上已精密地制作出导销的导引槽，而该其他组件也相似地形成有接触表面，并还有使分立波导和分立元器件精确对位的另外的导引。本专利技术另一个目的是提供用于制作具有与其他相似组件的光学界面的密封光学组件的较简单且不很贵的方法。本专利技术完成上述目的，本专利技术的特征在随附的权利要求中限定。包含精密定位各机械组件的封装工作由这样一种方法构成首先在其上有精密导槽的基板(诸如硅)上，制作和/或组装出波导、光电组件和可能的电子电路。然后光电组件和其与波导的界面，或者甚至是整体用模铸弹性材料的办法覆盖起来，而该弹性材料对工作波长是透明的，其目的是确保光学接触，和防止塑料的穿透。此后，进行塑料模铸。在密封光电组件的制作过程中，首先制出一块适用的无机材料板，优选的是单晶硅晶片，但陶瓷片和其他同类片材也可以采用，这些材料有些脆且不能承受大的机械应力。在下文中，将首先讨论硅晶片状的基板。然后是借助于集成电子电路生产中采用的处理工艺方法，在该基板表面上和表面内制作出各种器件，这些工艺方法可以是沉积、扩散、氧化、涂覆光致抗蚀材料的掩模、印刷布线图案制作、蚀刻、其他化学处理和等效的方法。“处理工艺方法”一词在下文中表示上述的这些方法。利用这些方法可以获得层状结构和器件，这些器件和叠层被直接制作并集成在平板上。于是，下部的包层区和其上方的芯区可以成为波导，而且可能还有最后形成的上包层区。一个光电子组件可以贴在该基板的相同表面上，以便与其波导相耦合，而且该组件也与各电子终端进行电连接，比如也形成于该平板表面上和表面内的导电区。上包层区可以通过覆盖基板表面的至少一部分而获得，其中包括了至少一部分下包层区裸表面和至少一部分芯区裸表面，比如通过模铸一种软的弹性塑料材料诸如合成橡胶材料而进行覆盖处理。因此，在制作波导过程中，首先可以制出下部的一或多层包层，其方法是在可含有一或数个细长条状区域的平板表面适当区域上导入或涂上一或多个涂层；然后在构成下部单包层或多层包层的单层或多层表面内或顶上，导入或涂上一细长形的附加层而制成芯区。这种多层产品可以借助于集成电子电路制造业中公知的处理工艺方法制造。之后，用塑料材料覆盖或涂覆至少光电子组件与最好是整个波导之间的连接或交界区。该塑料材料最好是一种透明材料，它具有适于加强光耦合的折射率，也就是光电组件与波导之间的光耦合。在基板表面至少具有所述单色层或多色层裸表面且尤其具有弹性塑料材料等器件的区域顶上，用诸如转移模制或注模的方法涂上一层硬的不透明的抗机械损害附加塑料层，以为组件提供机械和光学保护。在该平板上，可以用蚀刻制作出精确对准的导引槽，比如选用单晶硅板时用各向异性蚀刻法，以便使器件和/或作为波导的光纤之间对准。凸起部(台面)或类似的突起物，可以用上述方法制得，如沉积法，以便使布置在平板表面上的器件定位，诸如作为离散器件的光电组件。当光电组件包括一个使该组件连接到一个有相应光学连接器或光学界面的器件上的光学连接器机构时，就需要有对准装置。对准装置可以是圆柱状导引销，而且这样的销或至少具有与之部分相同形状的器件再定位在基板表面上相应的导引槽中，之后进行保护性塑料层的转移模铸或浇注模铸。基板可以基本呈矩形，它包括一个直的前棱边和一个平的前表面。对于与相似组件有光学连接性能的光电组件而言，随后要形成两个平行的导销导引槽，该槽在基板表面上垂直于前表面延伸，在矩形硅基板的情况下，导槽将平行于且相邻于两相对的边棱，这两个边棱垂直于前表面。附图简述现在参考非限制性的实施例并参考附图，详细描述本专利技术，其中图1是一个具有光学连接机构的光电子盒的透视示意图，图2a是基板的局部透视图，该基板包括一个对其上组件的内封装层，和直接制作在基板表面上的波导，图2b是基板的局部透视图，该基板包括有一个对其上组件的内封装层，和离散光纤形式的波导，图3是与图2a相似的基板局部透视图，其中内封装层同时又成为波导包层的一部分，图4是从用于光电子盒的基板后面斜着看去的透视图。详细说明图1是封装的光电子单元或光电盒(optocapsule)1的透视图，其基底部分是一块基板3。基板3适宜是一个其内和其上有器件的单晶硅板，这些器件是用各种不同的方法制成的并与该板集成在一起，为的引导光和固定各种器件。这些不同的器件是借助于制造集成微电子电路和微小结构器件的处理工艺中公知的方法制作出来的。硅基板3通常是矩形的晶片，它具有沿基板3相对两边棱延伸且垂直于平的前表面6或前边棱的导引槽5。在所示实施例中，导引槽5的截面形状有一对称张角，而且伸向硅基板3顶表面的槽两则边形成了大约45°～65°的角。导引槽5用作导引两圆柱形导引销7，该销可以抽出和插入传统的MT连接器。而且，在硅片上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作光电组件的方法，包括：制件无机材料片，尤其为硅片或陶瓷片，在该片表面和／或内制作至少一部分波导，在该片表面上安装一光电子组件，使之与波导光耦合并与电子端头连接，其特征在于：随后，通过模铸一个第一塑料材料，尤其是弹性材料，覆盖该片的至少一部分表面，该表面包括至少一部分波导裸露表面和光电子组件裸露表面，然后在至少覆盖着第一塑料层的那部分片的顶上，涂上尤其是转移模铸或浇注模铸一层第二塑料材料，高机械强度的第二塑料材料构成了对光电子组件与波导的保护，而高弹性的第一塑料材料为的是消除温度变化时，尤其是涂覆第二塑料材料层和光电组件工作时产生的机械应力。２．根据权利要求１的方法，其特征在于：第一塑料材料也被涂在波导一个端部区，在该端波导与光电子组件进行光耦合，且第一塑料材料是一种有一折射率的透明材料，为的是加强光电子组件与波导之间的光耦合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O施泰耶，P艾里森，H莫尔，JA恩斯特兰，G帕尔斯科格，M扬森，P廷哈格，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]