CN108027483A - 部件对准 - Google Patents

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Abstract

一种系统可以包括基板和透镜部件。基板可以包括焊盘和焊料突起。每个焊料突起可以位于焊盘上。透镜部件可以限定尺寸被设定为容纳焊料突起的至少一部分的槽。透镜部件可以相对于基板定位成使得每个焊料突起的至少一部分定位在槽内。一种光电收发器包括：所述系统；光纤线缆，该光纤线缆包括线缆透镜部件、至少部分定位在线缆透镜部件中的多个光纤；以及被构造成可移除地位于收发器透镜部件上的透镜夹。

Description

部件对准
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月23日提交的标题为“COMPONENT ALIGNMENT”的美国临时专利申请第62/195,877号和于2015年10月6日提交的标题为“COMPONENT ALIGNMENT”的美国临时专利申请第62/237,817号的权益，这两篇专利申请的全部内容通过引用合并入本文。
背景技术
将常规光电子设备的部件相对于彼此精确地定位可能是困难的。尤其是例如在批量生产环境中以低个位数微米(也为micron或μm)范围的容差、低成本、高速度地这样做的情况下。作为示例，光电子设备中采用的高速激光器和光电检测器可能具有小的光学孔径，可能是几十微米级别。可替选地或者此外，高带宽光纤可能包括可比较的光学孔径。此外，提倡用于将光从光发射孔引导至光接收孔的透镜和反射镜位于限定位置的数微米内以便于正确操作。
然而，由于用于激光器、检测器、透镜、光纤和/或其他光电子设备部件的不同材料和制造过程，这些部件中的一些或全部会被分开制造，以随后在子系统组装期间精确地对准。一种用于将部件对准的常规方法可以包括主动对准。在主动对准技术中，精确机器人操纵器可以在监测信号强度、成像反馈等的情况下将一个部件相对于另一部件定位。一旦找到可接受的定位布置，则可以将部件的位置固定。主动对准和类似的过程可能相对较慢并且可能需要相对昂贵的装备，其可能会导致高对准成本。
要求保护的主题不限于解决任何缺点的实施方式或者仅在例如上述那些环境中操作的实施方式。该背景技术仅被提供来说明可以使用本公开内容的示例。
发明内容
在一个非限制性实施方式中，一种系统可以包括基板和透镜部件。该基板可以包括焊盘和焊料突起。每个焊料突起可以位于焊盘上。透镜部件可以限定尺寸被设定为容纳焊料突起的至少一部分的槽。透镜部件可以相对于基板定位成使得每个焊料突起的至少一部分定位在槽内。
本发明内容以简化形式介绍了一系列将在后面的具体实施方式中进一步描述的构思。本发明内容并不意在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特性，也不意在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。
将在后面的描述中阐述另外的特征和优点，并且这些特征和优点一部分根据该描述将是明显的，或者一部分可以通过实践来了解。这些特征和优点可以借助在所附权利要求中特别指出的设备和组合来实现和获得。根据以下描述和所附权利要求，这些和其他特征将变得更加明显。
附图说明
图1A至图1E示出了示例光电收发器的各种视图。
图2示出了示例透镜部件的仰视透视图。
图3示出了示例透镜部件和基板的剖面侧视图。
图4A至图4C示出了槽和焊料突起的示例构造。
图5A至图5C示出了示例高度工艺灵敏度。
图6A至图6E示出了光纤线缆的示例组装过程。
具体实施方式
期望的是在概念上可能类似于像非常精确的拼图一样将部件装配在一起的光电子部件被动对准。被动对准可能相对便宜，特别是与主动对准相比。然而，在低成本材料例如塑料和玻璃的物理准确性上的限制阻碍了具有高速光电子设备所寻求的固有准确性的透镜、电路板和低成本机械组件的制造。
本文描述的实施方式可以在不需要机器人定位系统或闭环反馈的情况下促进光电子元件和光学元件的高精度对准。有利地，实施方式可以在采用部件几何形状来减小由不太准确的工艺引入的误差的情况下促进相对准确的低成本工艺例如光刻金属图案化、塑料成型等与相对不太准确的工艺一起使用。因此，例如，可以由最准确的工艺的固有准确性来决定部件的最终位置。
在一些实施方式中，透镜部件可以被对准。可替选地或者此外，其他部件也可以如本文所述地对准。
作为示例，具有光刻图案金属的表面例如印刷电路板(PCB)可以进行常规芯片附接工艺，其可以以相对低的成本和相对高的速度以高精度将光电子设备与金属图案对准。PCB的金属图案还可以用于形成焊料突起，焊料突起在本文中也被称作凸块或焊料凸块。例如，可以使用本文描述的过程来形成焊料突起。可替选地或者此外，精密模制塑料部件可以包括光学表面和突起对准特征件例如槽。模制塑料部件可以粗略地定位在PCB的焊料突起图案上，并且允许在其自重下沉降就位。
在一些实施方式中，塑料部件可以包括可以引入环氧树脂的微流体通道。微流体通道可以将环氧树脂供应到突起对准特征件并供应到焊料突起上。将环氧树脂固化可以高准确性地将塑料部件相对于PCB定位。因此，例如，塑料部件的光学表面可以与附接至PCB的光电子设备的光学孔精确地并且准确地对准。
在一些实施方式中，部件中的每一个的对准可以低成本并且高准确性，这可以有助于低成本并高准确性的组装过程。例如，芯片与金属焊盘图案的对准、金属焊盘图案与焊料突起中心的对准、焊料突起中心与塑料部件对准特征件的对准以及塑料部件对准特征件与塑料部件光学表面的对准都可以是低成本并且高准确性的。
因此，在一些实施方式中，可以使用形成的突起来在表面上定位部件。例如，表面上的光刻成形的金属图案可以实现中心位置非常精确的金属焊盘，即使在金属生长(用于加成工艺)或金属去除(用于减成工艺)可能不太精确控制的情况下也如此。金属添加或去除中的误差可能主要影响金属图案厚度和焊盘区域，但是可能对焊盘的中心位置有很小影响或没有影响。液体焊料的表面张力及其在液相下与金属表面的强附着力可以允许焊料球的形状和焊料球的表面的中心被严格控制，因为主要的制造误差可能抵消。金属图案焊盘中心准确性和液体表面张力突起表面限定性的组合可以允许非常严格控制的突起表面居中。在所得到的突起的相对侧上具有两个接触点的对称配接表面可以高准确性地被动地自动居中。
可替选地或者此外，可以使用V型槽和焊料突起来在表面上定位部件。在一些实施方式中，放置在球冠形状突起上的倒V型槽可以在两个点处接触，两个点的中点可以对于精确制造的V型槽和形状由液相期间的金属表面张力决定的焊料突起被严格确定。由于中点可以对于V型槽和对于焊料突起被严格控制，因此它们可以一起用于沿着单个维度在表面上精确地定位部件。可以使用放置在表面上的图案中的多个突起来控制部件在两个维度上的定位。
可替选地或者此外，可以使用V型槽和子半球突起来降低物体的高度。在一些实施方式中，使用V型槽和子半球突起来在表面上定位物体可以改善对表面之上的物体的高度的控制，特别是在主要误差贡献来自突起体积的变化的情况下。经由焊膏丝网印刷到具有金属焊盘的表面上形成的突起可以很好地对准其各自的金属焊盘的中心，但是由于丝网厚度、丝网孔开口、刮刀压力和角度、焊膏一致性以及其他因素的变化，突起的体积可能不太好控制。该方法的两个因素可以降低常见制造误差的影响。
误差减少的第一因素可能出现在模板(stencil)和金属图案的制造误差均为焊膏模板孔径大小和印刷电路板焊盘直径的线性误差的情形。当这些误差被添加到足够大小的孔和足够大小的焊盘上时，焊料体积和焊盘面积的百分比变化可能会减少。
误差减少的第二因素可能来自部件成形，其中焊料体积的变化可能通过突起表面与V形槽之间的几何相互作用而得到某种程度的补偿。对于与恒定角度的V形槽相互作用的子半球突起，可能是随着焊料体积略微增加，突起的高度增加；然而，突起的表面曲率并且因此其半径可能减小。这种体积的增加和半径的相关减小可能导致突起与V形槽接触点更深地迁移到V形槽中，并且因此抵消突起的一部分高度变化，这可能导致在基板、PCB或其他表面的平面之上的V形槽的高度的相对较小的变化。
可替选地或者此外，可以使用环氧树脂井和分配通道来严格控制环氧树脂施加。对于胶合至表面的非常小的部件，由于对可以使用多小的施加器针以及它可以定位得多么精确的限制，因此在部件的基部周围施加环氧树脂珠可能是困难的。此外，对可能形成多小的滴的限制可能会干扰环氧树脂的清洁和精确放置。对于几mm级别大小的非常小的部件，部件顶部的单个井可以连接至将部件基部周围的槽与井相连接的通道。通过将单点施加的环氧树脂放入到相对较大且易于进入的井中，可以实现在部件的整个基部周围的可控且精确的环氧树脂施加。可以采用毛细力将环氧树脂拉动通过通道。槽中的环氧树脂的表面张力可以用于在部件上生成下压力，促进部件至表面的紧密构造。可以由通道之上的井的高度来确定环氧通道中的内部液体压力。通过控制该液体柱高度压力，部件在环氧树脂顶部“漂浮”的趋势可以与由液体环氧树脂的表面粘附力生成的下压力相平衡。
可替选地或者此外，可以使用环氧树脂液相附着力和内聚力来定位部件。通常，对于胶合至表面的非常小的部件，可能需要在环氧树脂固化期间对部件施加向下的力以控制部件下方的空间并且确保紧密配合。创建工具以将外部负载施加到非常小的部件可能很难做到，并且可能增加环氧树脂施加和固化过程的成本和复杂性。相反，在一些实施方式中，在不需要外部负载施加工具或系统的情况下，系统可以采用未固化的环氧树脂的表面粘附特性来在环氧树脂固化之前在部件上产生可控的下压力。
现在将参照附图，其中相似的结构将被提供有相似的附图标记。附图是示例实施方式的非限制性、图解性和示意性表示，并且不一定按比例绘制。
图1A示出了示例光电收发器100的透视图。图1B示出了收发器100的透视分解图。图1C示出了收发器100的俯视透视部分分解图。图1D示出了收发器100的仰视透视部分分解图。
收发器100可以包括基板102。基板102可以包括光刻成形的PCB。基板102可以包括焊盘130(在图1D中示出)。在一些实施方式中，焊盘130可以类似于方型扁平无引线(QFN)封装的焊盘。可替选地或者此外，可以使用与其他表面安装封装类型的焊盘类似的焊盘。例如，可以使用与方型扁平封装(QFP)或球栅阵列(BGA)封装的焊盘类似的焊盘。因此，例如，收发器100可以放置在主板上并且焊接至主板。收发器100可以是高度可回流或完全可回流的光学收发器，并且可以经由回流焊接工艺定位在PCB上。回流能力可以允许收发器100在系统制造期间与其他表面安装部件同时放置。因此，例如，可以降低制造成本和/或可以使组装操作流水线化。
基板可以包括多个突起106或凸块。在一些实施方式中，突起106可以是在基板102上形成的焊盘上的丝网印刷的回流焊料。可以通过光蚀刻工艺准确并且精确地设置焊盘的位置，并且作为延伸，可以准确并且精确地设置突起106的位置。可替选地或者此外，可以通过丝网印刷图案的光蚀刻和丝网印刷工艺控制来控制突起形状。
在一些实施方式中，焊盘可以包括具有500微米(也是micron或μm)直径的圆形铜焊盘。可替选地，焊盘可以包括其他材料，例如其他金属。可替选地或者此外，焊盘可以具有不同的尺寸。
在一些实施方式中，为了形成焊料突起106，焊盘可以被覆盖在焊膏中。例如，焊盘可以被覆盖在厚度为100微米、直径为452微米的焊膏盘中。焊膏盘可以经由丝网印刷应用施加到焊盘。焊膏盘可以经由回流工艺被焊接以形成具有标称半径为300微米的球冠形状的焊料突起106。在焊接工艺期间，焊料突起106的形状可以通过液体形式下的焊料的表面张力效应来控制。
基板102可以包括位于基板102上的集成电路(IC)104。IC 104可以包括光电子部件，例如激光器、光电二极管、信号处理IC等。在一些实施方式中，IC 104可以包括PIN光电二极管和/或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
在一些实施方式中，收发器100可以适于四个光纤120。可替选地，收发器100可以适于更多或更少的光纤120。在一些实施方式中，除了光纤120以外，收发器可以适于导线例如铜线。光纤120的一端可以附接至线缆透镜部件118。在一些实施方式中，光纤120的另一端可以附接至与线缆透镜部件118类似的另一线缆透镜部件。光纤120和线缆透镜部件118在本文可以被描述为线缆121。图1C和图1D示出了收发器100，其中线缆121与收发器100的其余部分分离。
收发器100可以包括透镜夹122。透镜夹122可以包括尺寸和形状被设定为使透镜夹122位于透镜部件108上的臂124。透镜部件108在本文可以被描述为收发器透镜部件108，以与线缆透镜部件118区分。例如，臂124可以弹性变形以允许透镜夹122位于透镜部件108上。在一些实施方式中，透镜部件108可以包括被构造成使透镜夹122在期望的位置附接至透镜部件108的凹部128。在一些实施方式中，透镜夹122可以选择性地从收发器100移除。可选择性地移除的透镜夹122可以适于收发器100的组装。例如，可选择性地移除的透镜夹122可以通过制造商手动地和/或不使用特别专用的制造装备将收发器100合并入设备来适于组装。可替选地或者此外，可选择性地移除的透镜夹122可以适于透镜部件108的光学表面例如光学表面116的清洁。作为示例，可以在将透镜部件108组装至PCB之后、将透镜部件108组装到设备中之后、在其他组装步骤之前或之后等或者前述的任意组合的情况下来清洁光学表面。
当线缆121连接至收发器100时，例如当线缆透镜部件118在光学表面116处位于透镜部件108上时，透镜夹122可以使线缆透镜部件118抵靠透镜部件108。例如，透镜夹122可以包括一个或更多个指状物126，所述指状物126可以被构造成以类似于悬臂弹簧的方式弹性地偏置抵靠线缆透镜部件118。
在一些实施方式中，透镜夹122和透镜部件108可以被构造成允许选择性移除线缆透镜部件118。例如，线缆透镜部件118可以被移除，以允许用于替换线缆121、用于替换一个或两个收发器100的其余部分、用于包括收发器100的较大设备的组装、用于单独运输、用于测试等或者其任意组合。
突出部114还可以使线缆透镜部件118相对于透镜部件108保持在适当的位置。透镜部件108和线缆透镜部件118可以形成相对紧密的配合，并且可以保护光学表面116(在图1B中示出的)免于灰尘和损坏。例如，可以保护突出部114内的光学表面116免于接触损坏，例如划痕等。可替选地或者此外，突出部内的光学表面116可以高度可清洁，以确保清洁的光学透明的表面。在一些实施方式中，光学表面116可能相对平坦并且可以使用普通的清洁工具例如棉签、棉球和/或类似物来擦拭干净。
如图中所示，线缆透镜部件118可以相对较小。在一些实施方式中，线缆透镜部件118可能大约1.9mm宽、大约2mm长、大约700微米高。因此，例如，在将线缆121连接至收发器100之前，线缆121可以穿过相对较小的开口和/或通路。作为示例，线缆透镜部件118并且因此线缆121可以穿过铰链、背板机架、PCB等或其任意组合。
在一些实施方式中，线缆透镜部件118可以分成两个或更多个部分。例如，线缆透镜部件118可以分成两个或更多个部分以适于使线缆穿过相对较小的开口。例如，线缆透镜部件118可以沿着虚线119(如图1C所示)可分开。在一定程度上，线缆121可以由多个可以穿过相对较小的开口的较小的线缆组装而成。
在一些实施方式中，线缆121的光纤120中的一个或更多个可以附接至透镜部件108。例如，线缆121的光纤120可以附接至透镜部件108，用于应力消除、用于在线缆121被移动的情况下阻止线缆121将线缆透镜部件118从其操作位置拉动、用于定位线缆121等或者其任意组合。在一些实施方式中，线缆121可以经由组装粘合剂、双面泡沫胶带等粘接至透镜部件108。
在一些实施方式中，收发器100可以大约8mm宽、大约6.5mm长和大约2mm高。可替选地，收发器100可以具有其他尺寸。收发器100可以用于各种应用，例如在可能需要维持相对较小尺寸的产品中。例如，当收发器经由线缆121连接时，放置在两个不同的主板上的对应于收发器100的两个收发器可以允许两个主板之间的板对板通信连接。线缆透镜部件118和线缆121的相对较小的尺寸通常可以允许收发器在相对较小的设备中和/或在具有线缆可以通过的相对较小的开口和/或间隙的设备中使用。例如，收发器100可以用于超轻膝上型计算机等中，以提供膝上型计算机的基部中的主板与屏幕中的显示器板之间的通信连接，其中该屏幕经由一个或更多个小的铰链或允许膝上型计算机的各部分相对于彼此移动的其他连接件附接至膝上型计算机。
在一些实施方式中，收发器100可以提供用于系统解聚的解决方案。例如，常规地，在采用高速接口的设备中，可能需要将各种部件(例如处理器、专用集成电路(ASIC)、存储器无线电、显示器、输入/输出(I/O)接口和/或类似物)紧密靠近地定位，以减少主基板中的噪声、交叉串扰、功率损耗和/或信号损耗。这会使设备的设计复杂，并且可能限制用户对设备的体验。收发器可以适于将各种部件相对于彼此远离地放置，这可以允许设备被设计成改善用户对设备的体验。例如，收发器100可以适于将存储器远离处理器定位，以便于多处理器的扩展和/或共享使用。
可替选地或者此外，收发器100可以用于其他计算机，例如服务器、平板计算机、移动电话、摄像设备等。可替选地或者此外，收发器100可以用于计算机外围设备，例如调制解调器、路由器等。可替选地或者此外，收发器100可以用于电视机例如平板电视机等。可替选地或者此外，收发器100可以用于降低电磁干扰(EMI)的应用，例如包括所谓的备用摄像设备的汽车摄像设备中等。可替选地或者此外，收发器100可以用于有源光缆(AOC)，例如数据中心AOC和/或消费者AOC。数据中心AOC可以包括在服务器机箱等内使用的AOC。消费者AOC可以包括通信线缆，例如可选地具有Type-C连接器的光学通用串行总线(USB)线缆、可选地具有Thunderbolt 3连接器的Thunderbolt线缆和/或其他通信线缆。
图1E示出了图1A至图1D的收发器100的剖面透视图。特别地，透镜部件108和线缆透镜部件118被剖开为光纤120的第一部分。此外，为了清楚起见省略了透镜夹122。
如图1E中可以较好看出的，线缆透镜部件118可以包括全内反射(tir)镜132。tir镜132可以被构造成将光从光纤120反射大约90度反射至光电二极管，例如PIN光电二极管和/或将来自光源例如VSCEL的光反射至光纤120。光电二极管和/或光源总体上可以由光电子部件144表示。
线缆透镜部件118可以包括与tir镜132相邻的架结构。架结构可以包括架134和架136。架结构可以保护tir镜132并且可以允许在将线缆透镜部件118组装至镜部件108之前和/或之后清洁tir镜132。Tir镜132可以通过普通清洁工具例如棉签、棉球等擦拭干净。在一些实施方式中，当透镜部件108和线缆透镜部件118就位时，tir镜132可以是唯一露出的光学表面。在一些实施方式中，透镜夹122可以保护tir镜132免于接触、灰尘和/或碎屑。
在一些实施方式中，线缆透镜部件118可以包括准直透镜138。可替选地或者此外，透镜部件108可以包括准直透镜140。因此，例如，透镜部件108和线缆透镜部件118的接口可以包括准直光束142。
可替选地，线缆透镜部件118和透镜部件108可以包括在线缆透镜部件118与透镜部件108的接口处代替准直透镜138和准直透镜140的非准直透镜。在来自裸收发器的光束的眼安全是一个问题的情况下，可以采用这样的非准直透镜，因为非准直光束会随着距激光器的距离增加进行发散，潜在地改善眼安全。
箭头160示出了一个示例环氧树脂流动路径。在一些实施方式中，可以将液体环氧树脂放置在环氧树脂井110中。例如，可以使用针式施加器将液体环氧树脂放置在环氧树脂井110中。排出孔112可以提供环氧树脂流动至槽146的路径，并且可以允许排出的空气离开。环氧树脂可以填充槽146并且覆盖焊料突起106。在一些实施方式中，环氧树脂通过重力和毛细力的组合而被拉动通过排出孔112和槽146。在一些实施方式中，环氧树脂的液体附着力可以防止环氧树脂从透镜部件108与基板102之间的间隙148(在图3中示出)泄漏出去。可替选地或者此外，环氧树脂的表面张力可以迫使透镜部件108抵靠基板102的焊料突起106。可替选地或者此外，在固化期间的环氧树脂收缩可以促进透镜部件108和基板102的凝聚性。
如图1E所示，排出孔112可以包括至少一个倒圆边缘162，其可以促使环氧树脂流入排出孔112。可替选地或者此外，排出孔112的高度可以促使对环氧树脂的压力的控制。
在一些实施方式中，透镜140与光电子部件144的透镜部件108对准可以经受10微米或更小的容差。此外或者可替选地，透镜138与光纤的线缆透镜部件118对准可以经受10微米或更小的容差。透镜部件108与线缆透镜部件118的接口可以包括具有大约200微米直径的准直光束。透镜部件108与线缆透镜部件118的接口可以经受超过50微米的容差。在一些实施方式中，准直接口可以允许针对透镜部件108与线缆透镜部件138的机械接口的减小的容差。可替选地或者此外，准直接口可以促使收发器100对污染、透镜缺陷和/或透镜未对准更加容忍。
图2示出了图1A至图1E的透镜部件108的仰视透视图。透镜部件108可以包括模制塑料，模制塑料的制造可能相对低成本和相对高准确性。透镜部件108可以包括槽146。槽146可以包括角形槽。例如，槽146可以形成V形横截面。槽146可以是透镜部件108的高精度模制特征件。在一些实施方式中，槽146可以具有大约90度的形状。在一些实施方式中，槽146的大约90度的形状可以简化透镜部件108的制造。槽146可以便于透镜部件108与收发器100的基板102的对准。
图3示出了图1A至图1E的透镜部件108和基板102的剖面侧视图。透镜部件108的槽146可以紧密且精确地配合至基板102的焊料突起106。此外，槽146和焊料突起106的构造可以产生紧密配合。在一些实施方式中，槽146和焊料突起106的构造在透镜部件108与基板102之间会产生小的间隙148。间隙148可以填充环氧树脂，以用于紧密和强的气密密封。在一些实施方式中，环氧树脂可以围绕108的基部形成可以防止污染的密封。例如，环氧树脂密封可以在回流焊接工艺之后的清洗期间、使用期间、对于组装的清洁期间、对于修复的清洁期间等防止污染。
在一些实施方式中，基板102和透镜部件108可以经由板组装(panel assembly)来组装。例如，与透镜部件108相对应的多个透镜部件的阵列可以在一个步骤中被放置在与基板102相对应的多个基板的阵列上。在一些实施方式中，板级制造可以允许在制造时的效率优势，例如测试优势等。在一些实施方式中，本文描述的对准特征可以促进利用普通工具快速组装。例如，透镜部件108可以利用拾取放置机器放置或者手动放置。可替选地或者此外，环氧树脂可以一次施加到板上的透镜部件108的全部环氧树脂井110中。可替选地或者此外，用于板上的全部收发器100的环氧树脂可以同时被紫外(UV)固化和/或热固化。收发器100可以在没有高精度放置操作的情况下被组装，并且小批量可以可选地手动构建而不使用自动化。
图4A示出了槽146和目标尺寸或标称尺寸的焊料突起402a的示例构造。图4B示出了槽146和尺寸比图4A的目标尺寸焊料突起402a小的焊料突起402b的构造。图4C示出了槽146和尺寸比图4A的目标尺寸焊料突起402a大的焊料突起402c。焊料突起402a、焊料突起402b和焊料突起402c(统称为“焊料突起402”)可以总体上对应于图1A至图1E和图3的焊料突起106。在一些实施方式中，焊料突起106的尺寸和体积可以被设计成增加对于焊料体积和焊盘404直径的容差。焊盘404并且因此焊料突起106的x维度和/或y维度(例如，与基板102的平面大致平行的方向)的位置准确性可能与蚀刻掩模的容差相关联。蚀刻掩模的容差可以在大约1微米的级别。可替选地或者此外，z维度(例如，与基板102的平面大致正交的方向)容差可能与焊料和/或焊盘控制的容差相关联。焊料和/或焊盘控制的容差可以在大约5微米的级别。
图4A示出了焊料突起402a的目标突起半径408a和焊料突起402a与透镜部件108的槽146之间的目标接触高度406a。
如图4B所示，焊料突起402b的焊料体积减小(例如，相对于图4A的目标焊料突起402a的焊料体积)可以降低焊料突起402a高度，但是可以增大突起半径408b。随着突起半径408b增加，焊料突起402b与透镜部件108的槽146之间的接触高度406b降低。因此，例如，当焊料体积小于目标焊料体积时，这两种效应可能一定程度上抵消，并且可能导致透镜部件108在z维度中的位置的相对减小的变化。
如图4C所示，焊料突起402c的焊料体积增加(例如，相对于图4A的目标焊料突起402a的焊料体积)可以增加焊料突起402c高度，但是可以减小突起半径408c。随着突起半径408b减小，焊料突起402b与透镜部件108的槽146之间的接触高度406b增加。因此，例如，当焊料体积大于目标焊料体积时，这两种效应可能一定程度上抵消，并且可能导致透镜部件108在z维度中的位置的相对减小的变化。
以下等式可以描述确定焊料突起106半径的计算，焊料突起106半径可以由r表示。
其中p可以表示形成有焊料突起106的焊盘的半径，例如图4A至图4C中的焊盘404，并且v可以表示用于形成焊料突起106的焊料的体积。
此外，以下等式可以描述透镜部件108的参考高度，该参考高度可以由z表示。
其中r可以表示焊料突起106的半径，并且p可以表示形成有焊料突起106的焊盘的半径。参考高度z可以对应于槽146的标称顶点相对于基板的标称表面的高度，其可以在图4A中由附图标记410指示。
图5A至图5C示出了相对于具有标称500微米直径的焊盘和具有标称300微米半径的焊料突起的示例高度工艺灵敏度。在一些实施方式中，透镜高度的光学可接受变化可以是正负10微米。
特别地，图5A示出了相对于焊料突起106形状的高度灵敏度。x轴表示以微米为单位的模板掩模开口变化。y轴表示以微米为单位的透镜部件位置误差。例如，y轴可以表示由x轴上示出的各种模板掩模开口变化产生的焊料突起106产生的参考高度z。对于激光切割模板开口的容差可以是正负6微米。因此，例如，由于模板开口变化引起的透镜高度变化可以是正负2.5微米。
图5B示出了相对于焊料突起的焊料体积的高度灵敏度。x轴表示焊料体积相对于标称值的百分比差异。y轴表示以微米为单位的透镜部件位置误差。由于模板工艺变化引起的焊料体积变化可以大于负百分之10并小于正百分之10。因此，例如，由于焊料体积的变化引起的透镜高度变化可以是正负4微米。
图5C示出了相对于焊盘半径的高度灵敏度。x轴表示以微米为单位的焊盘半径变化。y轴表示以微米为单位的透镜部件位置误差。在IC基板工艺中焊盘直径的变化可以是正负5微米。因此，例如，由于焊盘半径的变化引起的透镜高度变化可以是正负2.5微米。通过比较，常规射频PCB蚀刻工艺可以呈现正负12微米的变化。
图6A至图6F示出了对于图1A至图1D的线缆121的示例光纤120对准和组装过程。如图6A和图6B所示，该过程可以通过将线缆透镜部件118的本体602放置在保持夹具604中开始。本体602可以包括对准槽606和光纤面止挡件608。本体602可以包括透镜138，透镜138可以从本体602的面偏移，使得透镜138可以防止通过组装过程接触。透镜138还可以被触及和清洁。
如图6C所示，可以将环氧树脂610引入到在本体602中形成的腔。如图6D所示，光纤120可以定位在对准槽606内并且光纤120的面抵靠光纤面止挡件608放置。如图6E所示，帽612可以位于本体602上。环氧树脂610可以被光固化和/或热固化。在环氧树脂被固化之前，可以促使环氧树脂610中的任何气泡消散。可替选地或者此外，可以选择环氧树脂610以与光纤和/或线缆透镜部件118折射率匹配。
本公开内容的各方面可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以其他形式实现。所描述的方面在所有方面都应该被认为是说明性的而非限制性的。所要求保护的主题由所附权利要求书而不是由前面的描述来指示。在权利要求书的等同物的含义和范围内的所有变化都将被包括在其范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
基板，其包括多个焊盘和多个焊料突起，所述多个焊料突起中的每个焊料突起位于所述多个焊盘中的相关焊盘上；以及
透镜部件，其限定尺寸被设定为容纳所述多个焊料突起中的每个焊料突起的至少一部分的一个或更多个槽，所述透镜部件相对于所述基板定位成使得所述多个焊料突起中的每个焊料突起的至少一部分定位在所述一个或更多个槽内。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括位于所述一个或更多个槽内的环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述环氧树脂被构造成在所述环氧树脂的固化过程期间收缩。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述透镜部件还限定环氧树脂井以及与所述环氧树脂井和所述一个或更多个槽流体连通的一个或更多个排出孔。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个槽包括一个或更多个角形槽。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或更多个角形槽包括一个或更多个直角槽。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或更多个直角槽具有与所述多个焊盘中的焊盘的标称直径相等的标称开口宽度。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括：
线缆透镜部件，其被构造成位于所述透镜部件上；以及
多个光纤，其至少部分地定位在所述线缆透镜部件中。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括透镜夹，所述透镜夹被构造成可移除地位于所述透镜部件上并且使所述线缆透镜部件抵靠所述透镜部件。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述透镜部件包括限定所述线缆透镜部件所位于的区域的突出部。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述突出部将所述线缆透镜部件所位于的区域与环氧树脂井分开。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述线缆透镜部件被构造成选择性地分成两个或更多个部分。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述透镜部件包括模制塑料。
14.根据权利要求1所述的系统，所述基板包括光刻成形的印刷电路板。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述焊盘包括标称直径为500微米的圆形焊盘。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个焊料突起中的焊料突起中的每一个具有标称半径为300微米的球冠形状。
17.一种光电收发器，包括：
基板，其包括多个焊盘和多个焊料突起，所述多个焊料突起中的每个焊料突起位于所述多个焊盘中的相关焊盘上；
收发器透镜部件，其限定尺寸被设定为容纳所述多个焊料突起中的每个焊料突起的至少一部分的一个或更多个槽，所述透镜部件相对于所述基板定位成使得所述多个焊料突起中的每个焊料突起的至少一部分定位在所述一个或更多个槽内；
光纤线缆，其包括：
线缆透镜部件，其被构造成位于所述收发器透镜部件上；以及
多个光纤，其至少部分地定位在所述线缆透镜部件中；以及
透镜夹，其被构造成可移除地位于所述收发器透镜部件上并且使所述线缆透镜部件抵靠所述收发器透镜部件。
18.根据权利要求17所述的光电收发器，还包括位于所述一个或更多个槽内的环氧树脂。
19.根据权利要求17所述的光电收发器，其中，所述收发器透镜部件还限定环氧树脂井以及与所述环氧树脂井和所述一个或更多个槽流体连通的一个或更多个排出孔。
20.根据权利要求17所述的光电收发器，其中，所述一个或更多个槽包括一个或更多个直角槽。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110155934A (zh) * 2019-04-22 2019-08-23 武汉衍熙微器件有限公司 一种mems器件及其制作方法
CN113589446A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 慧与发展有限责任合伙企业 具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018092061A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社エンプラス 光レセプタクル、光モジュール、および光レセプタクルの製造方法
FR3063049B1 (fr) * 2017-02-23 2021-06-25 Valeo Vision Module lumineux pour vehicule automobile
EP3911986A4 (en) * 2019-01-18 2023-02-22 Samtec Inc. SEALED OPTICAL TRANSMITTER-RECEIVER
CN114549390A (zh) * 2020-11-25 2022-05-27 鸿富锦精密电子（成都）有限公司 电路板检测方法、电子装置及存储介质
WO2023135975A1 (ja) * 2022-01-11 2023-07-20 住友電気工業株式会社 光モジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6234687B1 (en) * 1999-08-27 2001-05-22 International Business Machines Corporation Self-aligning method and interlocking assembly for attaching an optoelectronic device to a coupler
US20020114586A1 (en) * 2001-02-20 2002-08-22 Case Steven K. Optical module
US20050276545A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Toyoda Gosei Co., Ltd. Optical module and manufacturing method of the same
WO2013155263A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 Ultra Communications, Inc. Small form factor transceiver compatible with solder processing
CN103681566A (zh) * 2012-08-30 2014-03-26 三星电子株式会社 封装件、基板和存储卡

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3028791B2 (ja) * 1997-08-06 2000-04-04 日本電気株式会社 チップ部品の実装方法
JP2000056189A (ja) * 1998-08-13 2000-02-25 Fujitsu Ltd 光モジュールの光結合構造
KR100283075B1 (ko) 1998-11-05 2001-03-02 이계철 수동정렬법을 이용한 광소자-플라나 광파회로-광섬유의 광축 정렬방법
JP2000331764A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Ando Electric Co Ltd Ｉｃソケット
JP4836102B2 (ja) * 2000-06-30 2011-12-14 Ｈｏｙａ株式会社 光学素子の位置決め部材、光学素子の位置決め部材の製造方法、光学ユニット、光学ユニットの製造方法、レンズチップ、光メモリ媒体用浮上型ヘッド
JP4828015B2 (ja) * 2000-07-13 2011-11-30 三菱電機株式会社 光モジュール作製方法
JP2002111113A (ja) * 2000-09-28 2002-04-12 Hitachi Ltd 光モジュール
JP2005183903A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 電子デバイスおよび電子デバイスを形成する方法
JP2008257094A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Hitachi Cable Ltd 光伝送モジュール及び光パッチケーブル
CN101872727A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 国碁电子(中山)有限公司 一种芯片焊接方法及结构
US9246280B2 (en) * 2010-06-15 2016-01-26 Molex, Llc Cage, receptacle and system for use therewith
US9188751B2 (en) * 2010-08-31 2015-11-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Flip-chip assembly comprising an array of vertical cavity surface emitting lasers (VCSELSs), and an optical transmitter assembly that incorporates the flip-chip assembly
KR20120062302A (ko) * 2010-12-06 2012-06-14 삼성엘이디 주식회사 발광소자 패키지 및 그 제조방법
US8940563B2 (en) * 2011-03-24 2015-01-27 Centera Photonics Inc. Method for manufacturing optoelectronic module
US8995806B2 (en) * 2011-11-23 2015-03-31 Intel Corporation Optical transceiver interface with planar alignment and securing
US8770855B2 (en) * 2011-12-16 2014-07-08 Xyratex Technology Limited Optical connector assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6234687B1 (en) * 1999-08-27 2001-05-22 International Business Machines Corporation Self-aligning method and interlocking assembly for attaching an optoelectronic device to a coupler
US20020114586A1 (en) * 2001-02-20 2002-08-22 Case Steven K. Optical module
US20050276545A1 (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Toyoda Gosei Co., Ltd. Optical module and manufacturing method of the same
WO2013155263A1 (en) * 2012-04-11 2013-10-17 Ultra Communications, Inc. Small form factor transceiver compatible with solder processing
CN103681566A (zh) * 2012-08-30 2014-03-26 三星电子株式会社 封装件、基板和存储卡

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110155934A (zh) * 2019-04-22 2019-08-23 武汉衍熙微器件有限公司 一种mems器件及其制作方法
CN113589446A (zh) * 2020-04-30 2021-11-02 慧与发展有限责任合伙企业 具有中介件参照物的焊料对准光学插座及其组装方法

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