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Abstract

为了防止因芯片发热而损坏部件且为限制这种发热的影响，一载有波导连接件或纤维连接件的芯片被牢固钎焊到一金属表面上或直接焊到一金属导线架上，以此热阻与将芯片钎焊到陶瓷的或硅制载体上相比要小得多。采用具有有效压印/模压部分(7)的压印工具使得能够以低成本和高精度在金属表面上制造出包括V形槽(3)的显微构造，以便使一波导或一纤维与该芯片对准。压印工艺可在金属表面或直接在金属导线架上进行。压印工艺较易于自动化实现，因为待压印的材料可以加工成带形。一种构造方法将改善热量耗散，故因而显著地提高成品部件的有效寿命，在该方法中一光芯片钎焊到已压印有波导容纳槽或纤维容纳槽的金属载体上。

Description

在金属上进行显微复制的方法和装置
发明领域
本发明涉及在金属上的显微复制(micro-replication)方法、用于在金属上制造显微复制品的装置以及按照本发明制造的金属显微复制的元件。显微复制方法和装置优选拟用于以高精度和低成本制造能复制构造的光部件、接触装置或其他适用于使光芯片与波导或纤维对准的精密元件。一具有对准方便性的光部件构造元件能易于安装在一电路板上，同时连接于一波导或一纤维且连接于一激光器或一光电二极管。
现有技术描述
在光部件中用于使光芯片与波导或纤维对准的常规方法是在硅上蚀刻一所需的呈V形槽形式的显微构造，在V形槽中可装配波导或纤维。采用现有技术，光芯片常常被钎焊在一陶瓷的或硅制的载体上。这种方法很快出现关于在安装部件中产生的热耗散问题，该问题在安装的小尺寸半导体激光器的情况下尤为突出，在这种情况下热产生区集中在约2μm的窄带区，该窄带区横向贯穿芯片且接近其表面。
发明概述
本发明的目的在于提供一种在金属上进行显微复制方法和装置，能够克服现有技术的缺陷，以低成本、高精度在金属上进行显微复制。
根据本发明的一种在金属上实现显微复制的方法，该方法借助压印工具通过在金属表面上压印至少一个槽、例如V形槽而在该金属表面上形成一种构造以便能对准至少一波导或至少一纤维，其中该槽拟用来容纳一波导或一纤维以便使该波导或纤维与例如安装在金属表面上的一激光器或一光电二极管对准，其特征在于，通过在已蚀刻出所述构造的硅盘上镀镍来制造用于在金属表面上压印所述槽的压印工具的有效部分，其中所制成的金属构造具有一种构形，该构形在压印过程中将在金属表面上形成至少一个波导或纤维容纳槽、例如V形槽。
根据本发明的在金属上实现显微复制以形成一种构造的装置，该构造用于例如至少一个波导或纤维的对准，该装置为一压印工具，其有效部分具有一种构形，该构形在压印金属表面时将在该金属表面上形成至少一个槽、例如V形槽，其中该槽拟用来容纳一波导或纤维以便该波导或纤维与例如安装在金属表面上的一激光器或一光电二极管对准，其特征在于，有效部分包括一个从已蚀刻出所述构造的硅盘上分离出的经镀镍和经平面化的金属元件，其中该金属构造具有一种构形，该构形在压印过程中将在金属表面上形成至少一个波导或纤维容纳槽、例如V形槽。
为了防止芯片因其变热而损坏，或者为了至少限制这种发热的影响，一载有波导或纤维连接件的芯片被钎焊到金属载体或金属导线架上，以此其热阻与将芯片钎焊在一陶瓷的或硅制载体上相比要小得多。本发明借助压印/模压工具能够以低成本且就波导或纤维在金属表面上的对准性而言以高精度制造出显微构造。
压印工艺可在一金属载体或直接在供塑料封装用的金属导线架上进行。压印工艺可较易于自动化实现，因为待压印的材料可加工成短带形或绕在卷轴上的长带形。其中光芯片被钎焊到设置有压印的波导或纤维容纳槽的金属载体上的装置将改善热量的耗散，从而大大提高成品部件的有效寿命且延长其平均故障时间(MFT)。
附图简述
图1示出设有按照本发明的一个显微构造的金属元件。
图2A和B分别示出所发明的压印工具的仰视图和截面图。
图3A和B为所发明的压印工具的有效部分的详细侧视图和俯视图。
优选实施方案详述
实际试验表明可以在铜上压印显微构造而具有重复的高测量精度，并且对所使用的压印工具只有轻微的磨损。在金属载体上压印的显微构造使得能够将光部件对准且直接安装在铜导线架或某些其他合金制造的导线架上，以便例如以后作为一构造元件封装入塑料封壳内。
压印技术具有两个明显胜过已知技术的优点；在已知技术中激光器安装在一载体上，载体又安装在一导线架上。首先，省去了因购买和制造这种载体所需要的费用。其次，针对在激光器的有效区域所产生的热量的耗散而言提供了优点。但是，增加了压印工艺及其所需工具的附加费用。用于压印显微复制品的精密工具可用磨削或其他直接加工工具材料的方法来制造，或以下列方式来制造，例如：
-将光致抗蚀剂涂覆于一硅盘上。
-将一具有适当槽图形的光掩膜安装在硅盘上。
-露出存在于光掩模的那些开口内的光致抗蚀剂。
-洗掉露出的抗蚀剂或者未露出的抗蚀剂。
-在盘上蚀刻出所需的构造。
-洗去光致抗蚀剂的残留物。
在二维光掩模的情况下这能产生多个相互相同的三维硅构造。上述技术对本领域而言是已知的，但这里的叙述是为了更好地全面阐明以所需精度制造压印工具所用的过程。这个过程可以按以下所述两个可供选择方法中的任一种实现。
方法A：
1．将一成形的硅盘涂覆有一个具有足够硬度的材料层。
2．将该盘镀覆有镍或某种其他适用的材料。
3．该镀层经平面化。
4．硅盘被蚀刻以便从其上分离经镀覆和平面化的模制件。镀覆表面
的硬度可利用一适用的材料通过溅射或进一步镀覆该表面来加以
提高。
5．将模制件锯割成两块，以便分开相互相同的构造件。
6．将一块构造件置入压印工具的固持座内，该固持座适用于该构造件。
7．组装压印工具的各个部件以形成一完整的压印工具。
方法B：
1-4项按照方法A。
5．未经平面化的侧面涂覆有一个之后能分离开的层。
6．将该盘镀覆有镍或某种其他金属。
7．该镀层经平面化。
8．将两个经平面化的模制件相互分离开。
9．将模制件镀割成两块，以便分开相互相同的构造件。
10．将模制件置入固持座并在放电机(EDM)中经电火花加工。
11．电火花加工直接在材料中进行，在该材料中显微构造将压印在
金属/导线架上。
12．组装压印工具的各个部件以形成一完整的压印工具。
图1示出在金属元件1上压印的显微构造的实例，它具有凹入或凹下的表面2，表面2包括用于对准一光纤维或一波导的V形槽3。为便于安装一芯片，金属表面还可设有芯片安装表面4。表面4包括槽5形状的芯片定位标志。该压印的金属表面使一芯片能够与一波导或一纤维以很高的精度对准。
如图2A和B所显示的，压印工具6可具有印模的形式，其中一保护性的固持座8绕工具的有效部分7设置。该有效工具部分将适当地具有一种构形用以在金属表面上压印出槽、例如V形槽。该保护性的固持座将弹性支承在例如聚亚氨基甲酸酯橡胶(Adiprene)板9上，以便在实压印过程中露出有效工具部分。
图3A和B示出有效部分7可以成形有一压印表面。该表面在这种情况下包括一平面10和一凸脊部分11，以便在压印一金属表面时形成一平坦表面或者一凹入的表面以及一V形槽。为了使光纤维能够装配于V形槽内，有效工具部分可具有例如1.20mm的宽度，并且凸脊的宽度可为0.16mm、其长度为3.20mm且角度α可为45°。
在金属上进行这种显微复制，一例如以导线架形式和带式的载体可在制造过程中自动地形成V形槽并连接于例如激光器或光电二极管等芯片。从而波导或纤维借助压印的槽可自动对准以便使波导或纤维与装有激光器或光电二极管的载体实现正确的对准。本发明的压印技术使得能在自动制造过程中以高度可靠性并以低成本、高精度来实现显微复制。
应当理解本发明不限于上述和示出的其示例性实施方案，并且在下列权利要求的范围内可以进行许多修改。

Claims (4)

1．一种在金属上实现显微复制的方法，该方法借助压印工具通过在金属表面上压印至少一个槽、例如V形槽而在该金属表面上形成一种构造以便能对准至少一波导或至少一纤维，其中该槽拟用来容纳一波导或一纤维以便使该波导或纤维与例如安装在金属表面上的一激光器或一光电二极管对准，其特征在于，通过在已蚀刻出所述构造的硅盘上镀镍来制造用于在金属表面上压印所述槽的压印工具的有效部分，其中所制成的金属构造具有一种构形，该构形在压印过程中将在金属表面上形成至少一个波导或纤维容纳槽、例如V形槽。
2．在金属上实现显微复制以形成一种构造的装置，该构造用于例如至少一个波导或纤维的对准，该装置为一压印工具，其有效部分具有一种构形，该构形在压印金属表面时将在该金属表面上形成至少一个槽、例如V形槽，其中该槽拟用来容纳一波导或纤维以便该波导或纤维与例如安装在金属表面上的一激光器或一光电二极管对准，其特征在于，有效部分(7)包括一个从已蚀刻出所述构造的硅盘上分离出的经镀镍和经平面化的金属元件，其中该金属构造具有一种构形(11)，该构形(11)在压印过程中将在金属表面上形成至少一个波导或纤维容纳槽、例如V形槽。
3．权利要求2的装置，其特征在于有效部分(7)的镀镍表面经溅射或经进一步镀覆一种适用的金属以便提高该有效部分的硬度。
4．权利要求2的装置，其特征在于绕所述有效部分(7)设置一保护性的弹性固持座(8)，以便在压印时露出该有效部分。
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