CN109683218B - 光学元件、光学组件、光模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种光学元件、光学组件、光模块及其制造方法，光学元件包括一光作用面、与光作用面相对的背面及连接光作用面和背面的安装面，光作用面和/或背面上至少部分远离中心的区域形成有金属层。本申请的技术方案的光学元件相对设置的光作用面和/或背面具有金属层，金属层的形成过程会更加简单便捷，可大幅降低生产成本，同时提高生产效率。

Description

光学元件、光学组件、光模块及其制造方法

技术领域

本申请涉及光通信元件制造技术领域，尤其涉及一种光学元件、光学组件、光模块及其制造方法。

背景技术

目前，在光学封装中，光学镜的封装是一项重点。

光学组件中，最原始的TO结构激光器前端的光学镜是封装在TO封帽上的，结构稳定。但是，TO结构电学性能差，无法满足越来越高的传输要求，各公司纷纷开发出新的TOSA(Transmitter Optical Subassembly，光发射模块)结构。

在TOSA结构中，高速信号经过柔性PCB板或带高频线的陶瓷板到达激光器，此时，位于激光器前面用于激光光束整形的光学镜放在支撑面上，或者在支撑面做一个V形槽，将光学镜放入V形槽中。

现有技术中，一般通过胶水粘接光学镜的底部及支撑面，可靠性差，或者是利用共晶焊工艺固定光学镜底部及支撑面，此时光学镜底部需要金属化，光学镜生产效率低，成本高。

发明内容

本申请一实施例提供一种光学元件，其可大幅降低生产成本，同时提高生产效率，光学元件包括一光作用面、与光作用面相对的背面及连接所述光作用面和背面的安装面，所述光作用面和/或所述背面上至少部分远离中心的区域形成有金属层，所述安装面邻近安装所述光学元件的基板设置，所述金属层在所述光作用面和所述背面上正对设置，所述光学元件被配置为：通过切割基材形成多个分立的包含金属层的光学元件。

一实施例中，所述金属层用于与外部元件相焊接。

一实施例中，所述光学元件由半导体材料、陶瓷、玻璃或亚克力制成。

一实施例中，所述光学元件为透镜、棱镜、平面镜、滤光片、波分复用器、分光器、波片或分束镜。

一实施例中，所述光作用面和所述背面上均设有金属层，所述金属层在所述光作用面和所述背面上正对设置。

一实施例中，所述金属层设在所述光作用面和/或所述背面的边缘一圈。

本申请一实施例提供一种光学组件，包括光学元件和安装所述光学元件的基板，所述光学元件的安装面邻近所述基板设置，所述光学元件的金属层与基板焊接在一起来固定所述光学元件。

本申请一实施例提供一种光模块，包括光学组件。

本申请一实施例提供一种光学元件制造方法，包括如下步骤：

提供一基材，在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件，所述光学元件的排列方向平行于所述光学元件的光作用面；

在所述光学元件的光作用面和/或所述背面上至少部分远离中心的区域形成金属层；

将多个并排排列的光学元件进行切割形成多个分立的光学元件。

一实施例中，所述基材为晶圆、陶瓷板、玻璃板或亚克力板。

一实施例中，步骤“在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件”具体包括：

通过掩膜、显影、蚀刻工艺在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件。

一实施例中，相邻的光学元件之间形成切割区域，所述金属层形成于部分切割区域处。

一实施例中，所述光学元件为透镜、棱镜、平面镜、滤光片、波分复用器、分光器、波片或分束镜。

与现有技术相比，本申请的技术方案的光学元件相对设置的光作用面和/或背面具有金属层，金属层的形成过程会更加简单便捷，可大幅降低生产成本，同时提高生产效率。

附图说明

图1是本申请一实施方式的光学组件立体图；

图2是本申请一实施方式的光学组件侧视图；

图3是本申请一实施方式的晶圆示意图；

图4是本申请一实施方式的光学元件制造方法步骤图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

在本申请的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本申请的主题的基本结构。

另外，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

本发明一实施方式提供一种光模块(未图示)，包括光学组件100(参图1及图2)以及其他部件，其他部件例如壳体、光路复用器件、电路板等等。

光学组件100包括基板10、激光器件111及光学元件112。

光学元件112位于基板10上表面101上，光学元件11用于处理光束。

光学元件112由半导体材料、陶瓷、玻璃或亚克力制成。

光学元件112位于激光器件111发射光束的传播路径上，光学元件112用于调整激光器件111发射的光束，但不以此为限，光学元件112也可位于其他位置。

光学元件112可为透镜、棱镜、平面镜、滤光片、波分复用器、分光器、波片或分束镜等等。

在本实施方式中，光学元件112包括一光作用面1121、与光作用面1121相对的背面1122及连接光作用面1121和背面1122的安装面1123。

光学元件112由半导体材料制成，半导体材料例如可以是锗、硅、硒、硼、碲、锑、砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅等等。

光学元件112的安装面1123邻近基板10设置。

也就是说，光学元件112的安装面1123与基板10相互接触，或者是安装面1123与基板10之间通过焊锡固定，但不以此为限。

安装面1123可以是弧形面、椭圆形面、圆形面、长方形面、正方形面等等，可根据实际情况而定。

这里，光作用面1121和/或背面1122上至少部分远离中心的区域形成有金属层S。

金属层S用于与外部元件相焊接。

具体的，金属层S与基板10焊接在一起来固定光学元件112。

在本实施方式中，光作用面1121和背面1122上均设有金属层S，金属层S在光作用面1121和背面1122上正对设置。

结合图2中的P1、P2区域，本实施方式以光学元件112的光作用面1121、背面1122与基板10上表面101之间以共晶焊方式相互固定为例。

光作用面1121及背面1122均垂直于基板10上表面101。

金属层S设在光作用面1121和背面1122的边缘一圈。

如此，当光学元件112与基板10相互焊接固定时，可以便于实现金属层S与基板10的共晶焊，避免共晶焊时因为要对准金属层S位置而调整光学元件112状态。

结合图3，光作用面1121和背面1122为形成光学元件112的基材200的正面和背面。

具体的，本发明还提供一种光学元件制造方法。该光学元件可以由晶圆、陶瓷板、玻璃板或亚克力板等基材制成。此处以晶圆为例进行介绍。

结合图3及图4，制造方法包括步骤：

提供一基材200，所述基材200具有工艺表面，在基材200的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件112，光学元件112的光作用面由基材的工艺表面形成，光学元件112的排列方向平行于所述光学元件112的光作用面1121；

在光学元件112的光作用面1121和/或背面1122上至少部分远离中心的区域形成金属层；

将多个并排排列的光学元件112进行切割形成多个分立的光学元件112。

这里，可以通过掩膜、显影、蚀刻等工艺在基材200上形成多个并排排列的光学元件112。

另外，相邻光学元件112之间形成切割区域201，金属层S可形成于部分切割区域201处，且在本实施方式中，于基材200的正面及背面相对区域均涂覆金属层S。

切割时，可于切割区域201的中线处(即图3中的虚线)切割，如此，位于基材200上的同一片切割区域201切割完成后可分布于不同侧的光学元件112处，进一步提高切割区域201处设置金属层S的效率。

可以看到，本实施方式的光学元件112进行共晶焊固定的是其光作用面1121和/或背面1122，相较于现有技术光学镜底部金属化，光作用面1121和/或背面1122金属化的实现过程会更加简单便捷，如此，可大幅降低生产成本，同时提高生产效率。

现有技术中，光学镜底部金属化需要先将基材切割成独立的光学镜之后，再将光学镜竖起并于光学镜底部镀金属层，工艺复杂，且生产成本高；而本实施方式可以在切割前于基材200表面整体镀金属层，然后再切割形成若干光学元件112，此时，光学元件112的光作用面1121和/或背面1122便具有金属层，可以看到，本实施方式的光学元件112金属层成型过程简单，且金属层的成型过程可在光学元件112成型过程中同时完成，不会有额外的成本。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光学元件，包括一光作用面、与光作用面相对的背面及连接所述光作用面和背面的安装面，其特征在于，所述光作用面和/或所述背面上至少部分远离中心的区域形成有金属层，所述安装面邻近安装所述光学元件的基板设置，所述光学元件被配置为：通过切割基材形成多个分立的包含金属层的光学元件。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述金属层用于与外部元件相焊接。

3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件由半导体材料、陶瓷、玻璃或亚克力制成。

4.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件为透镜、棱镜、平面镜、滤光片、波分复用器、分光器或波片。

5.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述金属层设在所述光作用面和/或所述背面的边缘一圈。

6.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述金属层在所述光作用面和所述背面上正对设置。

7.一种光学组件，其特征在于，包括权利要求1至6中任一权利要求所述的光学元件和安装所述光学元件的基板，所述光学元件的安装面邻近所述基板设置，所述光学元件的金属层与基板焊接在一起来固定所述光学元件。

8.一种光模块，其特征在于包括如权利要求7所述的光学组件。

9.一种光学元件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一基材，在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件，所述光学元件的排列方向平行于所述光学元件的光作用面；

在所述光学元件的光作用面和/或背面上至少部分远离中心的区域形成金属层；

将多个并排排列的光学元件进行切割形成多个分立的光学元件，其中，切割区域包括连接所述光作用面及所述背面的安装面，所述光学元件通过所述安装面固定至基板。

10.根据权利要求9所述的光学元件制造方法，其特征在于，所述基材为晶圆、陶瓷板、玻璃板或亚克力板。

11.根据权利要求9所述的光学元件制造方法，其特征在于，相邻的光学元件之间形成切割区域，所述金属层形成于部分切割区域处。

12.根据权利要求9所述的光学元件制造方法，其特征在于，步骤“在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件”具体包括：

通过掩膜、显影、蚀刻工艺在所述基材的工艺表面上形成多个并排排列的光学元件。

13.根据权利要求9所述的光学元件制造方法，其特征在于，所述光学元件为透镜、棱镜、平面镜、滤光片、波分复用器、分光器或波片。

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