CN1069413C - 光隔离器的光学器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

为了提供能进行大量金化处理，且能大量生产的高可靠焊接的高可靠性的光隔离器的光学器件的制造方法，在光学材料片1的表面，沿切出多个光学器件的预定切断线，设置比切断余量大的沟宽的条沟2，再形成防反射膜和金属化膜3，沿该条沟2切断，制成光学器件5。

Description

光隔离器的光学器件的制造方法

本发明涉及使用于光通信，光计测等的利用法拉第效应的光隔离器的制造方法，特别涉及耐环境性优良的光隔离器的光学器件的制造方法。

近年来，正在广泛利用半导体激光器作为光源的光通信系统，以及使用半导体激光器的光应用设备，而且，其用途与规模也在扩大。

为提高这些光通信系统和光应用设备的精度和稳定性，把光隔离器使用于除去向半导体、激光器的返回光的目的。

该光隔离器的构成是由偏光镜、检偏镜、法拉第转子组成的光学器件，以及产生磁场用的永磁体和其固定保护用的支座构成。

过去，作为各光学器件和支座固定粘合的方法，可采用有机粘合剂，然而长期的粘合力稳定性不够，特别是，由于温湿度等环境变化会使特性退化。

因而，希望光通信使用的中继器等，在要求长时期有高可靠性的光隔离器中，提出了用金属熔接法制作光隔离器来代替现有的用有机粘合剂固定法。

这种金属熔接法的粘合固定法已应用于空气涡轮机叶片，磁控管和微波电子管的真空窗口，高输出高频发射管等，用途广泛，并且已是实用化技术。而且，光隔离器内，在光学器件的至少除去光线透过部分以外的边缘部，形成金属熔接固定用的金属化处理层，用焊接法，将支座和光学器件接合起来。

用于形成此金属化处理层的材料与被粘合材料只稍微不同。一般，为确保粘附力，形成Cr、Ta、W、Ti、Mo、Ni或Pt构成的层，或者由包含至少1种上述金属的合金构成的层作为底层。并且，最上层使用Au、Ni或Pt等。还有，在底层与最上层之间，也形成Ni、Pt等，作为中间层。

此外，作为熔接金属，使用Au-Sn合金、Pb-Sn合金、Au-Ge合金等焊料或各种焊锡，但粘附强度大、熔接温度也较低的Au-Sn合金焊料，因粘附强度以及操作性方面优良，可作为金属熔接固定材料使用。

作为上述金属化处理层的形成方法，公知的方法有：用电镀法的湿法工艺和真空蒸镀法、溅射法等的干法工艺。但是，为防止在光学器件的光学表面，或反射防止膜上发生损伤和附着灰尘，多采用干法工艺。

不过，用真空蒸镀法或溅射法，形成金属化膜时，大量生产方面存在重大问题。亦即，现有的金属化方法中，在光学材料片表面形成防反射膜后，切成1个光学器件的尺寸，如图1所示，再用金属掩模7，掩蔽光学器件5的透光部分，而未被掩蔽的部分形成金属化膜，是用夹具8把光学器件5和金属掩模7与底座6固定，通过真空蒸镀法或在溅射法的干法工艺，进行金属化膜的制作。

这时，洗净光学器件，由于每1个都要装在夹具中，要花非常多的工时，金属化处理大量的光学器件就有困难。

因此，为提高大量生产性，如图2所示，在能切成几十个光学器件5大小的光学材料片1上，形成了防反射膜(图中未示出)后，再形成金属化膜3，此后，沿图中虚线示出的线进行切断。但是，在图中只示出一个光学器件。然而，在切断后，或焊接后剥离粘合部分，常常发生粘合强度不够的情况，成品率低，不能达到提高大量生产性要求。

因此，本发明的目的是提供能进行大量金属化处理，焊接可靠性高，同时可进行大量生产的高可靠性光隔离器的光学器件。

按照本发明，沿可切出多个光学器件的大小的光学材料片的预定切断线预先形成沟，其后，形成用以金属熔接接合防反射膜及光学器件和支座的金属化膜，通过以比上述的沟要狭的切断宽度进行切断，就可用简单的工艺，大量制作进行了金属化处理的光学器件，得到耐环境性优良的高性能光隔离器。

图1(a)和(b)是供示意性说明现有金属化方法的透视图和断面图；

图2是表示现有的光学器件制作方法的示意说明图；

图3(a)和(b)是提供典型地示出说明焊接后剥离状态的断面图和平面图；

图4(a)至(d)是表示本发明实施例的工艺过程的示意性说明图，(a)表示在光学材料片上形成条状沟的状态，(b)表示形成金属化膜的状态，(c)表示切断的状况，以及(d)表示切断后各个光学器件的断面；以及

图5是表示焊接粘合强度试验方法的示意说明图。

本发明人等在大型的光学材料片表面，在光学器件的多个部分的区域上形成金属化膜，在切成每个光学器件大小并焊料粘合了的样品之中，仔细地观察发生金属化膜剥离的剥离部分的破裂面，如图3(a)～(b)所示，剥离部分15不是自金属化膜3，而是从金属化膜正下方用标号14表示的光学器件内部发生。也就是说，剥离的原因是在切断时，由于切断用刀口通过金属化膜而在光学器件之间发生的热以及机械的冲击，可以认为是因光学器件中的强应力造成的。

因此，在金属化膜形成后进行光学器件切断时，要使切断时的热及机械冲击对光学器件没有影响，则可将切断的地方与金属化膜隔开。

由上面的结论，如图4(a)所示，在光学材料片1上沿预先切断处形成条状沟2，然后如图4(b)所示进行防反射膜(未图示)，以及金属化膜3的形成。

而且，此后，如图4(c)所示，使用其切断宽度4比上述的条状沟2要小的刀片，以金属化膜3不与刀片接触的方式进行切断(在两处用围起来的斜线形成阴影的部分)，就得到如图4(d)的各个器件。

下面，把本发明的实施例与作为比较例的现有技术做对比进行说明。

(实施例)

典型地如图4(a)所示，在大小为11.0×11.0×1.0(mm)的金红石单晶(光学材料片)1上，以1.82mm的间距，以各4条的栅格状形成8条330μm宽×350μm深的条状沟2，采用25个光学器件进行挖沟加工。接着，如图4(b)所示，形成了防反射膜和金属化膜3。但是在图4(a)和图4(b)中，只示出了9个光学器件。此后，如图4(c)所示，用切断宽度4为200μm的刀片切断沟的中心，如图4(d)所示，制成了分成25个的带金属化膜的开口1.6mm的光学器件5。

(比较例)

在实施例中，不使其形成栅格状沟而形成防反射膜及金属化膜，用切断宽度为200μm的刀片进行切断，也制成25个开口为1.6mm的光学器件。

将实施例和比较例的带有金属化膜的光学器件，与做过镀金处理的不锈钢制作的支座进行焊接之后，进行光学器件与支座的粘合力试验，得到表1的结果。还有，附着力试验的试验方法，如图5所示，将支座9固定在支承台12上并给光学器件加负荷，用推拉量规读取剥离时的负荷，作为粘合力。

                              表一

	粘合力试验结果
				粘合力	判定	实施例(只)	比较例(只)
200g以下500g以下1kg以下	不好	000	1282
				2kg以下2kg以上	良	3	3
22	0
		合计(只)				25	25

从表一证明，本发明的实施例，粘合力大，并且知道已经是1kg以上的良好产品。

还有，在实施例中，留心区别沟加工用的刀片和切断加工用的刀片，然而使用同一刀片也能进行上述的挖沟以及切断加工。亦即，在挖沟加工时，对1条沟，错开间距通过几次刀片，而在切断时，则可以通过一次刀片。

此处，在本发明的实施例中，如图4(c)所示，将条沟的断面形状做成长方形的，在切断时不会直接受刀片和光学材料片产生的热和机械的冲击，然而断面形状也可是三角形、梯形等的多角形、半圆形或椭圆形。

再者，当在光学材料片的两面都形成金属化膜时，可以预先在两面都形成条沟，而不限于本发明的实施例。

如以上所述，根据本发明，由于在光学器件上预先形成条状沟，进行大量的金属化处理，使可靠性高的焊接粘合成为可能，并能大量生产高可靠性的光隔离器。

如以上说明的那样，用本发明的光隔离器的制造方法，能够大量制造使用于光通信、光计测等的，利用法拉第效应的光隔离器，这种隔离器具有高可靠性，特别是，耐环境性也优良，并且适用于各种各样的光隔离器的制造。

Claims (1)

1.一种光隔离器的光学器件的制造方法，其特征是，在能切出多个光学器件尺寸的光学材料片表面，沿预定切断线，预先形成条沟，然后，形成防反射膜，以及形成用以与支座的金属熔接接合的金属化膜，并用比上述条沟的沟宽度还要狭的切断宽度进行切断。

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