CN1945369A - 光纤阵列组件中光纤定位基片及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤阵列组件中光纤定位基片及其制作方法，光纤定位基片分为前后二部分，前部分为n条光纤定位凹形槽，后部分为带小台阶凹型槽，且台阶深度Δh＝264.8－L2tgΦ2＝62.5－L1tgΦ1。本发明的定位基片的制作方法，先掩闭基片前部分光纤定位的凹形槽部分，用大面积长方形掩膜板刻带小台阶凹型槽；再用n条条型的掩膜板刻前部分的光纤定位凹形槽，与刻好的带小台阶凹形槽的基片套刻，制成带小台阶凹形槽的光纤定位基片。当Δh＝101.15+62.5μm时，上、下层光纤的斜度最小，在制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品的工艺流程中，产生光纤折断的几率就大为减少，可靠性和寿命大为增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤阵列组件中光纤定位基片及制作方法。
背景技术
“光纤阵列组件”是光纤网络光电子器件，如光开关芯片、1：N光波导分束芯片、AWG芯片、面发射激光VCSEL芯片、MEMs芯片等光耦合封装的关键器件。由于以上芯片都是用光刻技术制作成的，芯片中的输入和输出端位置的误差约0.2μm。这些芯片封装、制作成相关器件时，需要光纤阵列组件进行光耦合，作为输出和输入端口。为了制作成的器件插入损耗小、均匀性好，对光纤阵列组件的每一条光纤的定位精度要求很高，每一条光纤相对于自己的理想位置的误差在0.5μm的亚微米之内。目前，都在石英基片上用精密机械加工方法，或在硅基片上用腐蚀的方法，制作出V形槽阵列定位光纤，将光纤排放在V形槽内制作成“光纤阵列组件。由于石英基片性能稳定、价格低。V形槽石英基片已经成为光电子芯片输入、输出光耦合封装技术的首选方案。因为V形槽基片对每一条光纤是用V形槽内表面两切线，和盖片下表面与光纤顶部的接触线三条线定位的。每一条光纤的定位精度与V形槽的角度和内表面的加工精度有关。目前，而V形槽石英基片的V形槽是用精密机械方法加工而成的。所以，V形槽的内表面是与每一次槽的加工过程有关，加工过程的导入了较大的误差。其二，用精密机械方法加工每一条槽，会引入累积误差。该累积误差导致每一条V形槽的位置精度，与n为多少条，n＝2，4，8，16，32，40，64有关，n条数大时光纤的定位精度很难保证。
目前，我们已经提出了一种新颖的凹形槽基片和新颖的光纤定位的方法，已经获国家发明专利，专利号为：01133513.0。该专利用凹形槽表面两侧线定位每一条光纤的方法，制作“光纤阵列组件”。而石英基片上的凹形槽是采用光刻-反应离子刻蚀一整套工艺流程制作，图1为用于光纤阵列定位的新型的凹形槽结构。该凹形槽具有以下的一些优点。1、凹形槽每一块基片都是一次用高速离子束刻洗成的，表面两侧线的精度决定于大规模集成电路制作工艺中的掩模板的精度约0.2μm)，与刻蚀工艺过程的人为因素无关。2、基片凹形槽表面两侧线的精度与n为多少条(n＝2，4，8，16，32，40，64)无关。因为每一块基片都是一次用高速离子束刻洗成的，无论是n为多少条(n＝2，4，8，16，32，40，64)，掩模版的精度都约0.2μm，没有累积误差。3、凹形槽基片克服了用精密机械方法加工的V形槽石英基片的所有缺点，如V形槽内表面是与每一次槽的加工过程有关，加工过程的非均匀性导入了较大的误差。加工过程的非均匀性与n为多少条(n＝2，4，8，16，32，40，64)有关，n条数大时光纤的定位精度很难保证。
目前，光电子器件封装越来越小型化，光纤阵列组件有间距为250μm和127μm两大系列产品。而现在用得越来越多的是凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品。而制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件的结构中，搁置在凹形槽上的光纤前端部分是125μm的裸光纤，暴露在上盖片后面部分的光纤是带塑料包层的光纤，直径为250μm。所以，后半部分光纤只能排列为上、下层双层结构。因此，上层光纤从带塑料包层的后端到裸光纤前端存在着一段高度差，当上盖片搁置在排放好的光纤阵列的前半部分，并加压注胶固化时，光纤很容易折断，导致产品率较低。
发明内容
本发明为了克服上述缺点，提出了一种带小台阶的凹形槽光纤定位基片及制作方法，该基片既具有凹形槽的一切优点，又克服了在制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品时，加压上盖片，注胶固化时，光纤很容易折断的问题。
本发明的技术方案为：
光纤阵列组件中光纤定位基片，分为前后二部分，前部分为n条光纤定位凹形槽，后部分为带小台阶凹型槽，且台阶深度Δh＝h2-L2tgΦ2＝h1-L1tgΦ1，h2、h1分别为光纤阵列的后半部的上层光纤、下层光纤的纤芯中心到光纤阵列上盖片的后端裸光纤的纤芯中心距离，分别为264.8μm、62.5μm，L2为上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列端口距离，L1为下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离，L2、L1单位为μm，Φ2、Φ1分别为上层光纤、下层光纤与上基片表面形成的夹角，n为自然数。
综上所述，上层光纤的斜度随着小台阶的深度增加，有较大的改善，可以以下列三种典型情况分析：
1、没有小台阶情况如图3所示，Δh为0μm：
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝264.8μm
φ2＝artg264.8/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度：
h1-Δh＝62.5μm
φ1＝artg62.5μm/L1
2、若小台阶的深度Δh为62.5μm，如图6所示，
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝264.8-62.5＝202.3μm
φ2＝artg202.3/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度为0。
3、若小台阶的深度Δh为62.5+101.15μm，如图7所示，这是光纤阵列中光纤斜度最小的情况。
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝101.15μm
φ2＝artg101.15/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度：
H1-Δh＝101.15μm
φ1＝artg101.15μm/L1
光纤阵列组件中光纤定位基片的制作方法，按以下步骤进行：(1)掩闭基片前部分光纤定位的凹形槽部分，用大面积长方形掩膜板刻带小台阶凹型槽；(2)用n条条型的掩膜板刻前部分的光纤定位凹形槽，与刻好的带小台阶凹形槽的基片套刻，制成带小台阶凹形槽的光纤定位基片。
本发明为带小台阶的凹形槽光纤定位基片，该基片既具有凹形槽的一切优点，又克服了在制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品时，加压上盖片，注胶固化时，光纤很容易折断的问题。当Δh为62.5+101.15μm时，上、下层光纤的斜度最小，在制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品的工艺流程中，产生光纤折断的几率就大为减少，可靠性和寿命大为增加。
附图说明
图1a为用于光纤阵列定位基片的凹形槽俯视图。
图1b为用于光纤阵列定位基片的凹形槽结构示意图。
图2为凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件的结构示意图。
图3为上层光纤与基片形成斜度的示意图。
图4为本实用新型的结构示意图。
图5为本实用新型的基片放入光纤后的示意图。
图6为小台阶凹型槽的高度为62.5μm的示意图。
图7为本实用新型的上、下层光纤与基片形成斜度的示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
光纤阵列组件中光纤定位基片，分为前后二部分，前部分为n条光纤定位凹形槽，后部分为带小台阶凹型槽，且台阶深度Δh＝h2-L2tgΦ2＝h1-L1tgΦ1，h2、h1分别为光纤阵列的后半部的上层光纤、下层光纤的纤芯中心到光纤阵列上盖片的后端裸光纤的纤芯中心距离，分别为264.8μm、62.5μm，L2为上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离，L1为下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离，L2、L1单位为μm，Φ2、Φ1分别为上层光纤、下层光纤与基片形成的夹角，n为自然数。
凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件的结构如图2所示，光纤前端n条直经为125μm裸光纤排列为一维列阵，光纤阵列组件后半部分是直经为250μm带塑料包层的n条光纤，它们是上、下交错双层排列的方式。第2、4、6、……，偶数光纤排放在第一层，第1、3、5、……，奇数光纤排放在第二层。如图2所示，或第2、4、6、……，偶数光纤排放在第二层，第1、3、5、……，奇数光纤排放在第一层。其中所述的第一层为下层，第二层为上层。第二层光纤从上层到上盖片的后端产生了一个高度差，其斜度可用斜角φ2来表示：φ2＝artg(h2-Δh)/L2，上述公式中各符号的示意图可用图3表示，h2＝250μm×Sin60°+62.5μm＝264.8μm，显然，光纤的折断的原因是由于此高度差而产生的，此量可用光纤的斜度来表示，斜度越小，光纤的折断的几率就越小。
为此，上层光纤的斜度随着小台阶的深度增加，有较大的改善，可以以下列三种典型情况分析：
1、没有小台阶情况如图3所示，Δh为0μm：
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝264.8μm
φ2＝artg264.8/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度：
h1-Δh＝62.5μm
φ1＝artg62.5μm/L1
2、若小台阶的深度Δh为62.5μm，如图6所示，
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝264.8-62.5＝202.3μm
φ2＝artg202.3/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度为0。
3、若小台阶的深度Δh为62.5+101.15μm，如图7所示，
上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L2(μm)，其高度差和光纤斜度：
h2-Δh＝101.15μm
φ2＝artg101.15/L2
下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列上盖片的后端距离为L1(μm)，其高度差和光纤斜度：
H1-Δh＝101.15μm
φ1＝artg101.15μm/L1
当Δh为62.5+101.15μm，光纤阵列中光纤的斜度最小，在制作凹形槽间距为127μm的光纤阵列组件系列产品的工艺流程中，产生光纤折断的几率就大为减少，可靠性和寿命大为增加。
制作出如图4所示的带小台阶凹形槽基片，要采用两次套刻的光刻工艺技术。由于基片后部分的小台阶是一个大面积长方形凹形槽，比前部分光纤定位凹形槽其深度要深很多。所以，首先，掩闭基片前部分光纤定位的凹形槽部分，用大面积长方形掩膜板，采用一套溅膜-光刻-反应离子刻蚀光刻工艺方法，刻出带小台阶凹型槽，使其深度合适；(2)用n条条型和大面积长方形的掩膜板，采用一套溅膜-光刻-反应离子刻蚀光刻工艺方法，与刻好的带小台阶凹形槽的基片套刻，制成带小台阶凹形槽的光纤定位基片。
Claims (2)
1、光纤阵列组件中光纤定位基片，分为前后二部分，其特征在于：前部分为n条光纤定位凹形槽，后部分为带小台阶凹型槽，且台阶深度Δh＝h2-L2tgΦ2＝h1-L1tgΦ1，h2、h1分别为光纤阵列的后半部的上层光纤、下层光纤的纤芯中心到光纤阵列上盖片的后端裸光纤的纤芯中心距离，分别为264.8μm、62.5μm，L2为上层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列端口距离，L1为下层光纤从塑料包层剥口端到光纤阵列端口距离，L2、L1单位为μm，Φ2、Φ1分别为上层光纤、下层光纤与上盖片形成的夹角，n为自然数。
2、光纤阵列组件中光纤定位基片的制作方法，按以下步骤进行：(1)掩闭基片前部分光纤定位的凹形槽部分，用大面积长方形掩膜板，采用一套溅膜-光刻-反应离子刻蚀光刻工艺方法，刻出带小台阶凹型槽；(2)用n条条型和大面积长方形的掩膜板，采用一套溅膜-光刻-反应离子刻蚀光刻工艺方法，与刻好的带小台阶凹形槽的基片套刻，制成带小台阶凹形槽的光纤定位基片。
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