CN1209557A - 使用焊剂的光学纤维阵模块及其制造方法 - Google Patents

使用焊剂的光学纤维阵模块及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用焊剂的纤维阵模块及其制造方法,该方法包括形成孔洞的步骤,在预定间隔的硅晶片或一陶瓷基片中,在孔壁及基片的整个表面上形成一金属层,允许孔壁及基片的整个表面涂覆有焊剂合金材料,把有金属外层的光纤插入孔洞,把由热的组合结构光纤定位在孔洞的中心,插入的光纤由加热或紫外线把注入环氧树脂固化,制造一纤维阵模块能准确贴附到光波导装置,及磨光伸出孔洞的光纤所形成的光纤模块的末端,使它发光照亮。

Description

使用焊剂的光学纤维阵模块及其制造方法
本发明涉及一种光纤维阵模块，尤其涉及一种通过阵列和形成封固的单芯和多芯光纤维的精确光纤维阵的制造方法，它易于把光波导装置连接到单芯和多芯光纤维，以及一光阵列模块。
精确把光纤维布设到光波导装置上是很重要的，在光波导装置的情况下，波导采用照相平板印刷能被准确地分开及布阵，但是，精布设单芯和多芯光纤维贴附该波导是困难的，在现有的方法中，在一平面基片如一硅晶片或金属平板内呈形成槽道布设光纤维，并把光纤维固定到槽道里。
然而，使用槽道固定光纤维所形成的装置需要有精确的工艺，也就是，在光纤维被加载以后，当光纤维末端被磨光时，要很小心，因为光纤维是薄的，尤其是，由于薄光纤维有一很小的表面区，当贴附波导时，它们只有很小的接触表面，导致弱的贴附，当光导装置被包装时，这些问题就破坏了波导装置的全部性能。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用焊剂的光纤阵模块以及它的制造方法，使得光波导装置能有效地使用焊剂的表面张力由光纤阵精确地包装起来，当用于固定光纤形成装置的简化处理时，易于处理磨光纤维负载端，以及扩大了纤维阵的横截面，改善了贴附于波导装置的光纤阵表面的附着强度。
相应地，为达到上述目的，提供了使用焊剂制造一种光纤阵模块的方法，它包含有数个在光纤阵中，在一硅晶片或一陶瓷基片的预定间隔里，形成该光纤阵能插入的多个孔洞的步骤，在孔洞壁上及整个基片表面上形成金属层，允许孔壁和基片的整个表面覆有焊剂合金材料；电镀的孔壁和基片的整个表面具有焊剂的合金材料；将有金属涂层的光纤插入具焊剂合金材料电镀的孔洞，通过热合成结构，使用焊剂合金材料的表面张力把光纤定位在孔的中心；固定的光纤插入基片孔洞，采用注入环氧树脂通过热或紫外线矫正，能制造出一光纤阵模块精确地贴附在光导装置上及磨光光纤穿过孔洞所形成光纤模块的端头并发出光的亮度，金属层的金属最好是铬/金(Cr/Au)。
为了达到上述目的，提供一种使用焊剂制造一种纤维阵模块的方法，它包含的步骤有：在预定间隔的金属基片上形成能插入光纤阵的孔洞；在金属基片中处理孔洞壁；涂覆孔洞壁及具有焊剂合金材料的基片的整个表面，把金属涂层的纤维插入到涂有焊剂合金材料的孔洞里，通过热的组合结构，使用焊剂合金材料的表面张力把光纤定位在孔洞的中心，通过注入环氧树脂，由热或紫外线矫正，把插入基片孔洞中的光纤固定到基片上，制造一纤维阵模块能精确地贴附在光波导装置上及研磨穿过孔洞光纤形成的光纤端头，使发出光的亮度。
孔壁及整个基片表面采用电镀或非电镀有焊剂合金材料，插入基片孔洞中的光纤作出剥落光纤的外层并在光纤包层上沉积金属或在光纤的外玻璃层上沉积金属。
基片的孔洞垂直于排列装置的表面或者相对排列装置表面成0.1°到20°，也可以，基片中的每一孔洞有从矩形、圆形和多边形组成的组中选取一形状，插入基片孔洞中的光纤是从单芯纤维、多芯纤维和丝带纤维中组成的组中选取的纤维。
为了达到上述目的，提供有一由使用焊剂制造的纤维阵模块，它包括有：一具有孔洞的可插入光纤的金属基片，其中孔壁及金属基片的整个表面镀有一金属材料，插进金属基片孔洞中的排列的光纤并作出在包层上沉积金属层或在暴露的外玻璃层除去所有光纤的涂层，及一固定装置在排列的光纤插入金属基片的孔洞并通过加热定位之后将排列的光纤固定到金属基片上。
结合附图在下面对本发明优选实施例的描述将使本发明的目的和优点变得更加明显：
图1A和1B是分别表示本发明优选实施例中通过一基片在一装置中形成的用于排列光纤的孔洞的剖视图平面图；
图2A和2B分别表示本发明优选实施例中图1A装置的表面和孔洞涂覆有一焊剂材料的剖视图和平面图；
图3A和3B为分别表示本发明优选实施例的一金属沉积纤维和一铜涂层纤维的剖视图；
图4为本发明优选实施例的光纤阵列模块，在该模块中穿过在涂覆的排列基片中的孔洞插入金属或铜包层的光纤及由加热回流的焊剂材料；
图5A和5B分别表示在孔洞中不回流和回流焊剂的示意图；
图6为本发明优选实施例的光纤阵模块及光纤、模具封装组合示意图；及
图7A和7B分别表示具有由磨光光纤端而提供的具有光纤照亮的光纤阵的平面和剖面视图。
本发明粗略地包含有一用于固定光纤的装置和排列光纤并把它们固定到装置上，构成一精确的光纤阵模块，根据本发明，如图7A所示，纤维阵模块包括一具有涂覆孔洞的金属基片150，一金属涂层的纤维阵180，一用于把金属基片150固定到纤维阵180的固定单元，该纤维是被插入到金属基片150的孔洞中，金属基片150有一光纤能插入其中的孔洞160，在预定的间隔、孔壁160及金属基片150的整个表面是涂覆有金属材料，一金属层沉积在一包层上或纤维阵180的纤维的外玻璃层上(由剥落第一涂层而暴露的)，该纤维阵是被插入到通过涂覆有金属的金属基片150形成的孔洞中，当光纤被排列并被插入金属基片150的孔洞时并被加热时，固定单元190是把纤维阵180固定到具有模具组合的金属基片150上。
现在来详细描述一制造纤维阵模块的方法，如图1所示，一平面基片例如准备一平的硅晶片、一陶瓷板或一涂层，在一平面基片中按规定的间隔形成的孔洞，排列光纤维，通过机械加工，一激光，半导体曝光及使用溶液或活化气体的蚀刻或干蚀刻方法，在基片里准确地形成孔洞，通过基片形成的孔洞是矩形的、圆形的或多边形的，按本发明的优选实施例，图1A和1B显示的在一基片上形成的用于排列光纤的孔洞，其中图1A基片的剖视图及1B是一平面图，参考数150是一基片及参考数160是一孔洞。
同时，当基片是硅晶片或陶瓷片时，一铬/金(Cr/Au)金属层是真空沉积在孔壁和基片的整个表面，允许基片涂覆有焊剂合金。当基片是一金属板时，这样一金属层是不需要的，及基片的表面只需要处理允许焊剂合金被有效地附着于基片表面，在这种处理后，通过电镀或非电镀，在孔洞和基片的整个表面涂覆有焊剂合金，图2A和2B分别是图1A装置的剖视图和平面图，根据本发明的优选实施例中它的表面和孔洞涂覆有焊剂材料，参考数170表示具有焊剂材料的基片150被涂覆焊剂材料。
在本发明中使用的光纤是通过剥离所有光纤的涂层并在光纤的包层上沉积如铬/金(Cr/Au)，钛/金(Ti/Au)或钛氮化物/金(TiN/Au)的一金属层，而且，光纤可以包铜。插入基片中的孔洞中的光纤可以是单芯的多芯的及带状光纤。图3A和图3B分别显示了按本发明的最佳实施例的金属涂层纤维和铜涂层纤维的剖视图。参考数100是一个芯子，参考数110是一包层，参考数120和130是第一和第二金属层，且参考数140是一铜层。
当制备的光纤，每一具有金属层，例如一铬/金(Cr/Au)、钛/金(Ti/Au)或钛氮化物/金(TiN/Au)层或一铜涂层时，被插入基片150孔洞中的光纤涂覆有焊剂合金170，此后，当焊剂合金材料被加热到具熔点或更高时，由焊剂合金材料的表面张力，光纤就移动到孔洞160的中心，即：由于自身定位的结果，使光纤被处在基片150的孔洞160的中心，图4所示，根据本发明的优选实施例，涂覆排列的基片150，在基片中金属或铜包层的光纤被插过孔洞和被加热到流动的焊剂材料，这里，参考数180是具有金属包层的光纤，图5A和5B分别表示在孔洞160中不回流和回流的焊剂材料。
在纤维排列的基片中孔洞是垂直于排列基片的表面，另外一种，光与光波导装置连接时，它们能成为0.1°到20°角，以减小反射损失或发生类似的损失。
其次，组合结构是由环氧树脂固定的，该环氧树脂可由热或紫外线固化的，以及光纤的末端穿过孔洞160被磨而发光照亮，因此，制造一种纤维阵模块能准确地贴附在光波导装置，图6显示本发明优选实施例中纤维排列装置及由复合模具190封固的光纤，图7A和图7B是图6纤维阵在阵列纤维端被磨光发光照亮后的平面图和剖视图。
当本发明使用的结构形成多芯纤维阵被贴附到光波导装置时，贴合横截面被扩大，这样就改善了环境特性的包装光纤连接装置的可靠性。
还有，纤维阵模块制造简化及光纤负载端容易被磨光，一种劣质连接的模块能由简单的工艺制造出来，光纤利用焊剂材料的表面张力由自身定位而准确排列。
而且，被插入光纤的孔洞是相对基片的表面呈0.1°至20°角。当阵列光纤被连接到光波导装置时，能减少反射损失。

Claims (26)

1、利用焊剂制造光纤阵模块的方法，其特征在于：它包括的步骤有：
在硅晶片或陶瓷基片上，以预定的间隔，形成能插进光纤的孔洞；
在孔壁和基片的整个表面上形成一金属层，并可以在孔壁和基片的整个表面涂覆焊剂合金材料；
用焊剂合金材料涂覆孔壁和整片的整个表面；
把有金属包层的光纤插入具有焊剂合金材料涂覆的孔洞；
利用焊剂合金材料的表面引力，采用热组合结构，把光纤定位在孔洞的中心；
注入用热或紫外线固化的环氧树脂，把插入基片孔洞的光纤固定在基片上；制造一能精确固定到光波导装置上的一纤维阵模块；及
把光纤穿过孔洞形成光纤模块的末端磨光，使它发光照亮。
2、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，基片中的孔洞是由机械工艺、激光、半导体曝光和蚀刻及干蚀刻所组成的一组中选出一种方法形成的。
3、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的金属层的金属是铬/金(Cr/Au)。
4、按照权利要求3所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的铬/金(Cr/Au)层是采用真空沉积形成的。
5、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的孔壁和整个基片用电镀或非电镀而镀有焊剂合金材料。
6、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片孔洞中的光纤是采用剥落所有光纤涂层在光纤的包层上沉积金属而制作的。
7、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片孔洞的光纤，是通过在光纤外玻璃层上沉积金属而制备的。
8、按照权利要求6或7所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的沉积在光纤上的金属是一种由铬/金(Cr/Au)、钛/金(Ti/Au)或钛氮化物/金(TiN/Au)组成的一组中选取的一种金属。
9、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片孔洞的光纤是包铜的纤维。
10、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的焊剂合金材料是被加热到它的熔点或更高。
11、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的基片中的孔洞是垂直于排列装置的表面。
12、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的基片中的孔洞是同相对于排列装置的表面呈0.1°至20°角。
13、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的基片中的孔洞，每一个具有从矩形、圆形和多边形所组成的组中选取的一形状。
14、按照权利要求1所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片孔洞中的光纤是从由单芯纤维、多芯纤维和带状纤维所组成的组中选取的纤维。
15、一种使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于它包含的步骤有：
在预定的间隔的金属基片中形成可插入阵列光纤的孔洞；
处理在金属基片中的孔壁；
在孔壁及基片的整个表面上涂覆焊剂合金材料；
把金属涂层的纤维插入到具有焊剂合金材料涂覆的孔洞；
利用焊剂合金材料的表面张力，采用热组合结构，把光纤定位在孔洞的中心；
通过注入由热或紫外线固化的环氧树脂，把插入基片孔洞的光纤固定到基片上，制造一种纤维阵模块能准确地贴附到光波导装置，以及
磨光光纤伸出孔洞所形成的光纤模块的末端，使它发光照亮。
16、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的基片中的孔洞是采用由机械工艺、激光、半导体曝光和蚀刻及干蚀刻所组成的一组中选出一种方法形成的。
17、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的孔洞和整个基片采用电镀或非电镀涂覆有焊剂合金材料。
18、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片中孔洞的光纤是采用剥落所有光纤的涂层及在光纤的包层上沉积金属。
19、按照权利要求15说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片孔洞的光纤是通过在光纤外玻璃层上沉积金属得到的。
20、按照权利要求17或18所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的在光纤上沉积的金属是一种由铬/金(Cr/Au)、钛/金(Ti/Au)或钛氮化物/金(TiN/Au)组成的一组中选取的金属。
21、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法其特征在于，所说的插入基片中孔洞的光纤是包铜的纤维。
22、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的在基片中的孔洞是垂直于排列装置的表面。
23、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的基片中的孔洞是同相对于一排列装置的表面呈0.1°至20°角。
24、按照权利要求15所说的使用焊剂制造纤维阵模块的方法，其特征在于，所说的插入基片中孔洞的光纤是从单芯纤维、多芯纤维及带状纤维所组成的组中选取的纤维。
25、使用焊剂制造的一种纤维阵模块，其特征在于它包括：
具有一能插入光纤的孔的金属基片，其中孔洞及金属基片的整个表面涂覆有一金属材料。
插入金属基片孔洞的阵列光纤及在包层上沉积金属层或以光纤中除去外层暴露的外玻璃层制备的，以及
一固定单元用于在阵列纤维被插入金属基片中的孔洞和由加热定位后，把阵列光纤固定到金属基片上。
26、按照权利要求25所说的使用焊剂制造纤维阵模块，其特征在于，所说的固定单元，它是使用模具组合把光纤阵固定到基片上的。
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