HUT68954A - Method for manufacturing and testing integrated optical devices - Google Patents

Description

A jelen találmány tárgya eljárás integrált optikai eszközök gyártására, amely optikai eszközök egy vagy több optikai kimeneti ponthoz illesztett optikai szálvégződéssel vannak ellátva. A találmány különösen alkalmas ilyen integrált optikai eszközök gyártás alatti bemérésére is.

56.754 .: . ·. ···: .^ki. ,·· : .* .· : í ···. ··· ···· · ·· ··'

Az optikai szálvégződésekkel ellátott integrált optikai eszközök jól ismertek. így például a következő lajstromszámmal ellátott amerikai szabadalmak foglalkoznak a témával: 4,765,702, 4,933,262, 4,943,130. Ezek az eszközök ioncserélős technológiával lettek előállítva. A 4,979,970 lajstromszámú amerikai szabadalom célja az volt, hogy olyan szálvégződésekkel ellátott integrált optikai eszközt állítson elő, amely példának okáért egy 2x2 optikai hullámvezető közelcsatolót foglal magába, aholis a csatoló mindkét oldalán két optikai szálvégződést találhatunk, amelyek csatolásba vannak hozva az üveg szubsztráton kialakított, mégpedig iondiffúzióval létrehozott hullámvezetővel. Csatolt 2a és 2b ábráink egy hasonló szerkezeti kialakítású, a technika állásának megfelelő 1x2 osztó/közösítő eszközt mutat be.

Az optikai szálvégződésekkel való ellátás egy igen kritikus lépés az efféle integrált optikai eszközök előállítása során. Ez a lépés magába foglalja mind az optikai hullámvezető szálvégződés illesztését, azokkal az iondiffúzió által létrehozott hullámvezető csatornákkal, amelyek a hordozóban lettek kialakítva, mind pedig magában foglalja ezen szálvégződéseknek az eszköz felületéhez való hozzáerősítését.

Az illesztésnek igen nagy pontosságúnak kell lennie, a hozzáerősítésnek pedig olyannak, hogy az biztosítsa a változó környezeti hatások ellenére is (például a hőmérséklet ingadozások ellenére is) a megfelelő stabilitást. A precíz

56.754 illesztés igen bonyolult feladat, különösen az egymódusú hullámvezetők esetében, ahol a magátmérő az 5-10 mikron nagyságrendjébe esik.

Amint az kiderül a már említett 4,979,970 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírásból is,.az optikai szálvégződések pontos illesztésére mikromanipulátort használhatnak, miután elvégeztek egy kezdeti hozzávetőleges illesztést (lásd 4. hasáb 20 - 24 és 41 - 50 sor). A mikromanipulátort jellemzően optikai megfigyelő eszközökkel együtt alkalmazzák, ami által egy úgynevezett aktív illesztés valódítható meg - a mikromanipulátor úgy mozgatja a szálvégződést oda és vissza az optikai eszköz hullámvezető csatornájának kimenete közelében, hogy az érzékelt optikai jel maximumra álljon be. A mikromanipulátor mozgásának pontossága a mikron tizedrészének nagyságrendjébe esik.

Míg a pontos illesztéshez mikromanipulátor használható, ugyanakkor az eszköz felülete és az üvegszál közötti átmenetre egy ragasztó felvitele lehet a járható út arra, hogy a szálvégződést azon rögzítsék, így például ultraibolya fénnyel lehet a ragasztót kikeményíteni, ezáltal a szálvégződést az optikai eszköz felületén véglegesen rögzíteni.

Ismét csak a 2a és 2b. ábrákra hivatkozunk, ahol a 25 osztó/közösítő elemet tartalmazó 30 optikai eszköz egy keresztirányú 21 kilépő horonnyal van elválasztva a 22

56.754 - 4 csupasz szálillesztő válltól és a 23 védőburokkal· ellátott szálillesztő válltól. A keresztirányú 21 kilépő horony egy 20 illesztőközt biztosít, amely lehetővé teszi a mikromanipulátor számára az optikai szál mozgatását és megtartását. Az illesztés elvégzésekor két mikromanipulátort alkalmaznak egyidejűleg, hogy illesszék a 27 bemenő szálat és az els 28 kimenő szálat. A 27 bemenő szál és a 28 kimenő szál így megfelelő illesztésre kerülhet, a rögzítést pedig a 26, 26a, továbbá a 24, 24a pontokban ragasztó segítségével végezhetik el. Az eljárás a 29 kimenő szálra megismételhető. Egy 1x2 eszköz esetében a három optikai szál illesztése és rögzítése párhuzamosan egyidejűleg el is végezhető, attól függően, hogy mennyire bonyolult a mikromanipulátor, valamint az azt vezérlő software.

A technika korábbi állásának megfelelő technológiák (lásd: la - le. ábrákat) egyetlen waferben több eszközhöz tartozó számos hullámvezető nyomvonala kerül kialakításra az 5 waferben például fotolitográfiás technológiával. Ezután az eszözöket az lb ábra szerint barázdákkal látják el, majd az le ábrának megfelelően szétválasztják. Minden további lépést, igy például a szálvégződésekkel való ellátást, a tokozást, a szerelést, az osztályozást és tesztelést az egyes különálló optikai egységeken végzik el.

A fent leírt technika állásának megfelelő eljárás esetében minden egyes passzív optikai eszközre két külön lépést kell elvégezni az illesztéshez: 1) egy kezdeti közelítő illesz

56.754 tési lépést (+/- 20 mikronos nagyságrendben); és 2) magát a pontos illesztést (+/- 0,5 mikron nagyságrendjében). Ez egy rendkívül költséges és időigényes lépés, ami hátrányt jelent. A kezdeti, nagyjából történő beállítás igényli a legtöbb időt, mivel az eszköz oldalsó felülete gyenge térbeli referenciapontot szolgáltat. Ha egyszer a hullámvezető kimeneti pontja az optikai eszköz azon oldalán, ahol több szálvezető csatlakoztatására kerül majd sor, már illesztve lett, ezen az oldalon a másik, vagy a többi kimeneti pont, illetve pontok ezen első közelítő lépés elhagyásával illeszthetőek. Ennek az az oka, hogy a kialakított hullámvezető csatornák egymáshoz képest igen nagy pontossággal rendelkeznek, a fotolitográfiás maszkolási eljárási lépésnek köszönhetően (1 mikronnál nagyobb pontossággal). Mindazonáltal az időt rabló közelitő illesztési lépést meg kell ismételni minden egyes különálló eszköz esetében.

Az la, lb, le ábrák az egyes különálló eszközöknek a technika állása szerinti technológiával való megvalósítását mutatják be. Az la ábra egy 5 wafert mutat be, amelyen az egyes optikai hullámvezető csatornák már ki lettek alakítva (ezek nem láthatóak az ábrán). Az egyes elemek száma ezen belül néhányszor 10-től néhányszor 100-ig terjedhet. Az lb ábra azt az állapotot mutatja be, amikor a 2, 3 és 2a, 3a szálillesztő vállak és az 1 kilépő horony, valamint az la kilépő horony ki lett alakítva az 5 waferben. Ezt tipikusan marással és jellemzően a hullámvezetők 5 waferbeli kialakítása után végzik el. Az 5 wafert ezután egyedi 10 eszkö

56.754 zökké választják szét a hagyományos módszerek alkalmazásával .

Egyetlen waferen belül az illesztés nagyon pontos az egyes hullámvezető csatornák között és az egyes komponensek között, annak köszönhetően, hogy a fotolitográfiás eljárási lépés precizitása, pontossága igen nagy. Mindazonáltal amikor a wafert számos különálló egyedi eszközzé választjuk szét, ez a pontos illesztettség elromlik. Ezért is tűztük ki azt a feladatot magunk elé találmányunkkal, hogy megőrizzük ezt a pontos illesztettséget, amelyet a kezdeti fotolitográfiás eljárás jelent, mindaddig, amíg a szálvégződések pontos illesztése meg nem történik az egyes optikai eszközökhöz, elemekhez.

Más lépések szintén időtrablóak és költségigényesek a technika állásának megfelelő eljárás megvalósítása során, abban az esetben, ha az egyes eszközöket külön alkatelemekként kezeljük. így például a különálló optikai szálak előkészítése a különálló optikai eszközökhöz való illesztésre számos egyedi ismétlődő műveleti lépést eredményez, ezek között megemlíthetjük a szigetelő burkolat eltávolítását, a szál végfelületének előkészítését (a reflexiók csökkentését) . Különösen igaz ez a beállítási és mérési fázisban a gyártás során, aholis az optikai szálakat és az azzal szemben fekvő eszközbeli végpontokat külön-külön kell meghelyezni azon célból, hogy a megfelelő optikai jeleket a méréshez bejuttassuk, illetőleg detektáljuk. Éppen ezért

56.754 találmányunk egy másik célja az, hogy a gyártási folyamat alatt, valamint a szerelés alatt -ideértve a tokozást is -, továbbá a nagyszámú elem egyidejű mérésének megvalósítása során kiküszöböljük azt, hogy az egyes optikai szálvégződések végfelületeivel különböző, egymástól független helyekre kelljen pontosan illesztenünk.

Továbbá az előállítási eljárás a gyártás során az egyes elemek különálló kezelése, szintén idő- és pénzigényes, ezért találmányunkkal azt szeretnénk elérni, hogy a lehetőségekhez képest minél tovább, a lehető leghosszabb ideig egybetarthassuk az egyes különállóvá váló elemeket mind a gyártás, mind a mérés folyamata során.

Találmányunk alapvető célja, hogy a wafer precíz geometriai pontosságát megőrizhessük az optikai szálak illesztési műveleteinél, valamint a bemérésénél.

Ehhez ezeket még a szétválasztási lépést megelőzően kell valami módon elvégezni. így a wafer tovább marad egybefüggő, lehetővé téve a tömegszeru gyártást és/vagy tokozást, és/vagy tömegszeru bemérést.

Célkitűzésünk elérése érdekében találmányunk értelmében a következő eljárási lépéseket hajtjuk végre:

a/ kialakítunk egy több optikai egységből álló struktúrát, amely optikai egységek mindegyikének van legalább egy optikai kimeneti pontja;

56.754 b/ a több szerkezetileg egybefüggő optikai egység mindegyikének legalább egy kimeneti pontjához optikai csatolással legalább egy optikai szálvégződést illesztünk;

c/ a szerkezetileg egybefüggő optikai egységeket különálló, optikai szálvégződésekkel ellátott egyedi optikai eszközökké választjuk szét.

Továbbá egy vagy több optikai kimeneti ponthoz illesztett optikai szálvégződéssel ellátott optikai eszközök gyártásárakor találmányunk értelmében a következő eljárási lépéseket hajtjuk végre:

a/ egyesítjük az optikai szálakat legalább egy szalagkábel struktúrává;

b/ a szalagkábel struktúra egyik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeineknek az egymáshoz képesti relatív pozícióját rögzítjük; és c/ aktív módszerrel illesztjük a szalagkábel struktúra másik végének optikai szálvégződéseit egy több integrált optikai eszközből álló szerkezeti együttes optikai kimeneti pontjaival, miközben a fény beléptetéséhez és detektálásához az aktív illesztés alatt a szalagkábel· struktúra egyik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeineknek az egymáshoz képesti relatív pozícióját rögzítve tartjuk.

Az la. -1c. ábrák egy a technika állásának megfelelő technikai szintet bemutató több optikai elemet tartalmazó integrált optikai wafer nézeti ábrázolása, ahol

56.754 az la. ábra a négyszögletesre vágás utáni állapotot, az lb. ábra a keresztirányú kilépő hornyok és a szál illesztő vállak kialakítása utáni állapotot, az le. ábra az optikai wafer egyedi eszközökké való feldarabolását mutatja.

A 2a. és 2b. ábra egy a technika állásának megfelelő technikai szintet képviselő optikai elemet mutat a szálillesztés után, mégpedig a 2a. ábra nézeti ábrázolásban, a 2b. ábra oldalnézetben.

A 3a. -3c ábrák egy a jelen találmány szerint készülő több optikai elemet tartalmazó integrált optikai wafer ábrázolása az előállítás egyik fázisában, amikor az egyes egyedi eszközök még egybefüggően, de már szétválasztásra előkészítetten vannak, mégpedig a 3a. ábrán elölnézetben, a 3b. ábrán oldalnézetben, a 3c. ábrán nézeti ábrázolásban.

A 4a. ábra a szétválasztásra előkészített wafer nézeti ábrázolása a szálillesztés alatt.

A 4b. ábra a szétválasztásra előkészített wafer felülnézetben a szálillesztés alatt.

A 4c. ábra a szétválasztásra előkészített wafer nézeti ábrázolása a szálillesztés után, ahol egyúttal a tokozáshoz használt többszörös U-alakú fém fólia elem elhelyezését is látjuk.

Az 5a. és 5b. ábrákon elölnézetben láthatjuk a

56.754 szétválasztásra előkészített wafert, valamint közvetlenül a szétválasztás után.

A 6. ábrán több 1x2 típusú optikai eszközt látunk perspektivikus nézetben egy másfajta tokozási eljárás közben, aholis többüreges öntést alkalmazunk.

A 7. ábrán több 1x2 típusú optikai eszközt látunk perspektivikus nézetben, tokozva, és termikus és/vagy optikai bemérésre előkészítve.

A 8. ábrán egyetlen 1x2 típusú optikai eszközt látunk perspektivikus nézetben, tokozva, és kiszerelésre előkészítve .

A 9. ábrán több 1x8 típusú optikai eszközt látunk perspektivikus nézetben, tokozva, és termikus és/vagy optikai bemérésre előkészítve.

A 10. ábrán egyetlen 1x8 típusú optikai eszközt látunk perspektivikus nézetben, tokozva, és kiszerelésre előkészítve .

A 3a, 3b 3c ábrákon látható integrált optikai waferek 3535n hullámvezető csatornái elő vannak készítve arra, hogy az optikai hullámvezető szálak végződéseit azokhoz hozzáillesszük. Mindezt a 32/33 illesztő vállak segítségével tehetjük meg és a 36 36a kimeneti pontok keresztirányú 31 kilépő horonyhoz való kivezetésével. Bár egy tipikus eszköz esetében a kimeneti pontok egy bizonyos csoportja (például az egyik oldalon), valamint a bemeneti pontok egy bizonyos csoportja (például a másik oldalon) az egyszerűség kedvéért csak egyszerűen optikai kimeneti pontokként lesznek meg4 «

56.754 - 11 jelölve. A wafer részlegesen egy előbarázdálással úgy van kialakítva, hogy az egyes eszközök között 40 rések alakuljanak ki, de az egyes eszközök mégis összekötve maradnak a 37, 38, 37a és 38a összekötő szegmensek által. Ez az előbarázdálás végrehajtható például a szokványosán ismert és alkalmazott vibrációs huzal barázdálás segítségével, aholis a huzalok bevágási mélységét még a wafer teljes vastagságának átvágása megtörténte előtt felfüggesztjük. Többhuzalos vágókészülékek, vagy pedig több vágópengés vágófűrészek szintén elképzelhetőek ezen célra való alkalmazás esetében.

A jelen találmány egyes kiviteli alakjainál, amelyeket a 3a - 3c ábrák mutatnak be, az alsó réteg egy része a waferről el lett távolítva, ezáltal az összekötő szegmensek viszonylag vékonyak maradtak, ami viszont elősegíti a későbbi szétválasztási lépést. Továbbá, az összekötő szegmensek, vagy más, egyesítő kapcsolatot létrehozó kötések esetén a gyémánttal, vagy egyéb módon létrehozott bevágásokat, bekarcolásokat alkalmazhatunk, hogy a 39 - 39n hasítékokat kialakítsuk, amely megkönnyíti a végső szétválasztást, miután a szálvég illesztést és a további tokozást elvégeztük.

A belül elhelyezkedő 38, 38a összekötő szegmensek előnyösen nem közvetlenül a 31 kilépő horony alatt helyezkednek el, amely egyúttal a wafer legvékonyabb részét képezi. Amikor a wafert szétfűrészeljük, vagy széttörjük egyes különálló elemekké, akkor a fűrészelés nyomán keletkező mikro

56.754 repedések, vagy a mikrotörések előnyösen nem a wafer legvékonyabb része alatt alakulnak ki.

A viszonylag vékony összekötő szegmensek megkönnyítik a szétválasztást és lehetővé teszik, hogy az egyes eszközök között a tokozás során a ragasztó befecskendezésére kellő tér maradjon a szétválasztás során, amikoris egy kompozit fóliát alkalmazunk, mint U-alakú burokelemeket (lásd: a 4c ábrát és az arra vonatkozó magyarázatot alább).

Más integrált összekötő eszközök a jelen találmány különböző kiviteleinél szintén alkalmazásra kerülhetnek. így például keresztirányú összekötő csíkok, hasonlóak, mint az összekötő szegmensek, szintén nagy biztonsággal alkalmazhatók a waferhez, mielőtt azt az elővágási lépésnek vetnénk alá és itt megfelelő ragasztót, vagy más rögzítőeszközt kell alkalmaznunk. Ennél a kivitelnél a vágási lépésben teljes mélységében átvágjuk a wafert és az egyes egyedi eszközök úgy választhatók szét, hogy eltávolítjuk a ragasztót, vagy az összekötő eszközt; mindezt megtehetjük például melegítés alkalmazásával abban az esetben, ha viaszt, vagy viaszszerű anyagot alkalmaztunk, vagy oldószerrel, például műgyanták esetében. A keresztirányú összekötő csíkok előnyösen szélesebbek, mint az összekötő szegmensek.

A találmány egy más kiviteli megvalósításánál az előszeletelés úgy valósítható meg, hogy a wafernek a hullámvezető

-4 · ♦♦♦* »· ·· • · · « « · · · » « · · « ··· • · · · ’ * ······· * «· ·«

56.754 - 13 csatornákkal ellentétes oldaláról indulunk el (ellentétesen azzal, ami a 3a és 3c ábrákon látható). Azon célból, hogy az egyes optikai eszközöket majd szétválasszuk, a wafer felszínén bevágásokat hozunk létre és a bevágások mentén a későbbiek során széttörjük a lemezt. Ez a kiviteli alak nagyobb tokozása sűrűséget tesz lehetővé, már ami a wafernek az eszköz sűrűségét illeti, mivel ez a viszonylag vékony előkészítő bevágás nem feltétlenül szükséges az egyes hullámvezető csatornák között. A wafer alsóoldali bevágása elhaladhat egy vagy több hullámvezető csatorna alatt. Az egyes elemek ebben a kiviteli alakban jellemzően T-alakúak, a T felső részét képező hullámvezetőkkel. Egy 0,8 mm vastagságú, 1x2 eszköz esetén a T-alak felső része kb. 0,8 mm vastag, míg a függőleges oszlopszerű rész csupán 0,5 mm vastag. A tokozást a szétválasztás után végezzük.

A 3a - 3c ábrákon látható wafer 8 db 1 x 2 eszközből áll, habár egy tipikus wafer magába foglalhat 40 - 85 darabig terjedő, vagy akár több 1x2 eszközt. A 4a ábrán a 3a - 3c ábrák waferének egy része látható a szálvégződés illesztés közben és a rögzítés alatt. A szálvégződés rögzítés és illesztés úgy hajtható végre a szálakkal és az egymással szerves összeköttetésben lévő egyes eszközökkel, ahogy annak technikáját a már említett US 4,979,970 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírás bemutatja. A 4a ábrán szereplő illesztési és rögzítési lépés az első három eszközre hajtható végre és az eljárás megismételhető, például a 4-ik eszközre.

·*

56.754 - 14 A jelen találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a szálakat egy első komponens mértékében a 41, 42 és 43 mikromanipulátorokkal illesztjük, miközben egy első közelitő illesztést és egy második pontos illesztést hajtunk végre, amelyeket a keresztirányú 50, 50a kilépő hornyokon keresztül tudunk elvégezni. Amint azt a 4a ábra bemutatja, a 41, 42 és 43 mikromanipulátorok együttesen működnek a bemeneti 47a szál és a kimeneti 48n és 49n szálak illesztésén. Először a 47n és 49n szálak kerülnek illesztésre és rögzítésre, majd ezzel egyidejűleg, vagy ezt követően a 48n szál kerül illesztésre és rögzítésre. A mikromanipulátorok egy szöget bezáróan elhelyezkedő, fésűszerű eszközt, vagy egy újszeren kialakított eszközt tartalmaz, amely a szálaknak a kilépő horonyban történő megfelelő pozicionálására alkalmas. A szálak úgy lehetnek megfelelő módon meghajlítva, hogy megfelelő kontaktust biztosítsanak a pozicionáló eszközökkel. A rögzítési lépésben UV fényre érzékeny 56 és 44 ragasztókat alkalmazhatunk és mindezeket ultraibolya fénnyel keményíthetjük ki.

Ha egyszer az első komponenst illesztettük és rögzítettük, a hullámvezető csatornák kimeneti pontjainak pozícióját megjegyeztük és tároltuk, és a mikromanipulátorok a következő eszköz helyére ugranak, felhasználva az eltárolt pozíció értékeket, mint referencia helyeket. Ezeket a pozíció értékeket összehasonlítjuk az ismert osztásközökkel, amelyet például a fotolitográfiás maszk is meg

Λ *·

56.754 határozhat. így az idő és költségigényes első közelítő illesztési lépés elhagyható, kivéve az első elemet.

Egy alternatív megoldás esetében (nincs ábrázolva) egy többszörös mikromanipulátort használunk arra, hogy a megtöbbszörözött optikai szálakat az egyes megfelelő eszközökhöz illesszék egyidejűleg, mindez természetesen függ a mikromanipulátorok bonyolultságától, valamint a megkövetelt illesztési pontosságtól.

Miután UV fénnyel kikeményítettük a megfelelő ragasztóval ellátott optikai szálvégződéseket és az egyes elemeket összekötő kontaktusokat, egy hőközléses lépés végrehajtása célszerű, amely javítja a ragasztónak a mechanikai tulajdonságait és ezáltal javítja a ragasztó és a wafer közötti kapcsolatot.

A 4b ábrán felülnézetben láthatjuk az előbarázdált wafert, miután az egyes szálvégződéseket illesztettük és rögzítettük és az egész szerkezet készen áll az ezt követő tokozásra.

A 4c ábrán egy perspektivikus ábrázolásban láthatjuk az egyenkénti tokozás lépését a többszörösen összetett elemekre, amelynek során egy 60 kompozit fólitá alkalmazunk, amely egy sorozat U-alakú 61 burok elemet tartalmaz. Az ualakú 61 burok elemek az egyes különálló eszközök külső felületét képezik és lehetővé teszik a légmentesen lezárt • *··· ·* • · · • · · • · · • « · ·

56.754 tokozást. Ezek az U-alakú 61 burok elemek az U.S. 07/593,903 számú amerikai szabadalmi bejelentésben részletesen ismertetésre kerültek. Az U-alaknak a 62 bemélyedése elősegíti, hogy az optikai szál és a hordozó átmenetét megóvja a tokozásnál alkalmazott ragasztó hátrányos hatásaitól.

Ha a 60 kompozit fóliát az elővágott wafer fölé elhelyeztük, az egyes eszközök szigetelő anyag befecskendezésének segítségével elszigetelhetek, mindez egyenként, vagy több eszközre egyidejűleg végrehajtható, illetőleg egy teljes szigetelési lépés végrehajtható a teljes waferre nézve. Az összekötő szegmensekre, vagy az összekötő csíkokra, amelyek csak részlegesen fedik a wafer alsó oldalát, nyitott részek vannak kialakítva az összekötő szegmensek között, lehetővé téve a szigetelőanyagnak a wafer alá való behatolását is. A szigetelőanyag injektálásánál egy többfejes befecskendező eszköz (például egy robot) alkalmazása tűnhet előnyösnek, mivel hogy ekkor a több adott nyíláson keresztüli befecskendezés is megoldható.

Másik eljárás, ha a teljes wafert egy szigetelő fürdőbe merítjük, aholis a szigetelőanyag behatol az egyes U-alakú részekbe.

Itt elérkeztünk arra a pontra, amikor az együttesen kialakított eszközök készek arra, hogy szétválasszuk őket. Az 5a és 5b ábrák a szétfűrészelési eljárást mutatják be, aholis ·« • ·

56.754 - 17 az 57, 58, 57a és 58a összekötő szegmenseket elvágjuk és az egyes szálvégződésekkel ellátott 70 - 70n eszközöket (az egyes burkolt 47/48/49 - 47n/48n/49n szálakkal) immáron felkészítettük az elkövetkezendő tokozásra, mérésre, bevizsgálásra és tesztelésre. Egy másik megoldás az, hogyha 59 - 59n bevágásokkal segítjük elő a szétválasztást és ezzel kiváltjuk a fűrészelési lépést.

Másik megoldásként U-alakú burokelemek egyenként is használhatóak, külön-külön az egyes eszközökhöz, miután azokat egymástól elválasztottuk.

A 6. ábra egy további tokozási eljárás lépéseit illusztrálja, aholis az egyes különálló eszközök fröccsöntés útján kerülnek tokozásra. A 74 többúreges öntőforma, amely a 73 73n beömlő kamrákat foglalja magában, egy felső, az ábrán nem ábrázolt öntőféllel kerül felhasználásra. Az egész eljárásnál a klasszikus fröccsöntési technológiát alkalmazzuk. A 73 - 71n és 72 - 72n beömlési szárak nyílásai alkotják a 81 és 81a szárakat, amelyek például a 7.ábrán láthatóak és amelyek az egyes eszközöket védik a vezető szál elválásától, ami például az üvegszál ismételt többszöri elhajlásából fakadóan következhetne be.

Ezen tokozás bizonyos lépései, így például a 81 és 81a szárak létrehozása, amint az a 7.ábrán látható, elvégezhető lenne a szétválasztási lépés előtt, amint az az 5a és 5b ábrákon látható.

56.754 • * ··* γ ·♦ ·· • · · ·> <·· · · • · ·· »4·»

A 6 és a 7 ábrák egy, a találmányra vonatkozó újabb megoldást mutatnak be, aholis az egyes elemek hordozóival szemközt elhelyezkedő optikai szálak valamilyen módon öszsze vannak fogva, hogy lehetővé váljék a csoportos, vagy tömegszeru szálvégződésekkel való ellátás, továbbá hasonlóképpen a nagy darabszámú tokozás és később a mérés, válogatás és tesztelés. A találmány egy nagyon előnyös kiviteli alakjánál egy 87 pozícionáló segédeszközt alkalmaztunk arra, hogy a 47 - 47n szálakat és azok bemenetelt megfelelő helyen együtt tartsuk. A szálak végződései precíz módon vannak szétválasztva, hogy lehetővé tegyük a szálak magjainak pontos meghelyezését, ennélfogva a fény pontos bejuttatását, amely fontos feltétel például a mérés során, valamint nem kevésbé fontos a válogatás és tesztelés folyamán. Ha már a 87 pozícionáló segédeszközzel a szálak végződéseit rögzítettük, a szálakat a továbbiakban egy szalagkábel struktúrában foghatjuk össze. Ez a szalagkábel struktúra elősegíti, hogy az egyes külön-külön megtalálható optikai eszközöket az elődarabolt waferen, amint az a 4a ábrán is látható, pontosan illesszük és rögzítsük a megfelelő szálvégződésekkel.

Ezen is túl, a szalagkábel struktúra elősegíti a szálak nagy számban történő előkészítését, így például azok tisztítását, a burkolat eltávolítását és a végződések kezelését azon célból, hogy a vissza-reflektálást csökkentsük, amely utóbbit például folysav által végzett maratás segít* ··»· »» * ·· ·

56.754 ségével tudunk megvalósítani.

A szalagkábel struktúra a hagyományos módok valamelyiké-vei alakítható ki, így például egy sima szálat egy orsóra csévélhetünk fel. Egy 1 m hosszúságú szálhoz egy 0,5 m átmérőjű orsót használhatunk, amely kb. 0,5 m további szálat jelent. A feltekercselt szálat rögzítjük, majd kettévágjuk és ezáltal egy szalagkábel struktúrát alakítunk ki, amelynek a hosszúsága megfelel az orsó kerületének. A rögzített szálakat ezek után az egyik végükön összeerősíthetjük, itt használhatjuk példának okáért a 87 pozícionáló segédeszközt. Minden olyan kábelstruktúra alkalmas és szóbajöhető, amely lehetővé teszi, hogy az egyes szálakat szét tudjuk választani és bizonyos pontokhoz vezetve, a gyártásban az egyedi eszközöket azáltal kiszolgáljuk. A szálak végső részein csövecske darabokkal is védhetjük azokat abban az esetben, ha kábbelé formázott és/vagy csatlakoztatott szálvégződésekre van szükségünk.

A kimenő szálakhoz 88 és 89 szálrendezőket vehetünk igénybe, hogy a megfelelő 48 - 48n és 49 - 49n kimenő szálakat megfelelő szalagkábel struktúrává, vagy annak funkcionálisan megfelelő egyéb alakzattá formázzuk. Az egyes szálakat úgy tgudjuk például megfelelő módon összerendezni, hogy minden első kimeneti 48 - 48n szál a 88 szálrendezőbe jut, míg minden egyes második kimeneti 49 - 49n szál a 89 szálrendezőben nyer végződést. Az összeszedést úgy tehetjük teljessé, hogy például lapos formátumúvá alakítjuk a szá

56.754 ··· «*«· lakat, mégpedig úgy, hogy a 88 és 89 szálrendezőket egymás fölé helyezve rögzítjük. Az alsó és a felső sorban elhelyezett szálak között egy kis eltolást alkalmazhatunk, úgy például, hogy a 49 szál a 48 szál és a 48a szál közötti, afölött elhelyezkedő térbeli bemélyedésbe essen. Megfelelő eszközzel, vagyis szerszámmal kialakítva egy összefésült szalagkábel struktúra, vagy másfajta geometriai elrendezést alkotó kábel alakul ki.

Nem feltétlenül fontos a kimeneti 48 - 48n szálak végeinél, sem a 49 - 49n szálak végeinél, hogy a mérés és tesztelés válogatás lépései alatt egészen pontosan legyenek szétosztva. Ez azért van, mert egy nagyméret detektort használunk, amely az egyes komplett kábelekből kilépő fényt detektálja, mivel hogy a benmeneti 47 - 47n szálak a 87 pozícionáló segédeszköz felhasználásával igen pontosan vannak illesztve. Amikor az 1 x 2 típusú 80 eszközben az egyik egyszeres optikai szálba, például a 47 szálba fényt injektálunk, a két kimeneti példányban 48 és 49 szálban valamilyen kimenő jel áll elő. A két nagyméret detektort használjuk arra, hogy a két kimeneti 48 és 49 szál kilépő felületén teljes takarást kapjunk. Ezáltal teljesen jól tudjuk venni azt a fényjelet, amely a bemeneti 47 szálból van származtatva.

Egy olyan waferen, ahol 1x2 típusú eszközök vannak elhelyezve a szálvégződés illesztés céljából, egy egyszeresen mozgatott többmódusú szálat alkalmazhatunk, aholis egymás után fényt injektálunk a bemenetekbe és egy vagy két

V *

56.754

MM *<<· ♦ · 4 4» * t · ««««·· • ♦ « · · · ··· ««·» * ·* ·♦ mozgatható többmódusú szálat használhatunk, hogy megteremtsük az összeköttetést az 1 vagy 2 detektor, valamint a különálló egyedi kimeneti szálak között. Ebben az esetben a szálak végződései egy bizonyos pontossággal rögzítendők egymáshoz képest. Hasonlóképpen egy 1x8 típusú eszköz esetében (lásd alább, a 9. ábrára történő utalást) egy egyszeres, többmódusú szálba lehet a fényt beinjektálni a geometriailag elrendezett bemenő szálakonkeresztül, továbbá a kimeneteknél 8 közvetítő szál, valamint 8 detektor kerülhet felhasználásra. A választás általában gazdaságossági szempontok alapján történik, ahol a nagyméretű detektorok, valamint a szálillesztő, illetőleg szál-pozicionáló segédeszközök közötti választásról van szó.

Az utolsó méréseknél egy egymódusú összekötő szál használható az egymódusú eszközökhöz tartozó üvegszál végződésekhez, valamint ekkor egy szálvisszavágási eljárást is alkalmazhatunk. A jelen eljárásban az a tény, hogy többszörözött szálakról van szó, a vágás többszörözött voltát is elősegíti.

Ezáltal a jelen találmány alkalmazásánál szükségtelenné válik az, hogy az egyes vezető szálakat külön-külön illesszük az egyes eszközökhöz, illetőleg a mér, és tesztet végrehajtó készülékekhez. Miután a tokozás és a mérés be lett fejezve az egyes különálló eszközök szétválaszthatok, például szétvágás, vagy más megfelelő módszer útján, így például eltávolíthatjuk a szálakat a 87 pozícionáló • ·· « « ·«·· ·· ·· · · · « t « » « · · « · · · · 9 ··· ···» · *· ·*

56.754 - 22 segédeszközről, vagy a 88 - 89 szálrendezőről·. Az egyes különálló eszközök ezután a 8. ábrán is látható különálló tokokban kerülhetnek betokozásra.

A 9. ábra egy hasonló üvegszál elrendezést mutat be 1 x 8 típusú hullámvezető szétosztó/egyesitő 90 - 90n eszközökkel. Ilyen 1x8 típusú eszközök litográfiás technológiával állíthatók elő, hasonlóan ahhoz, mint ahogy azt már leírtuk az 1 x 2 típusú eszközökre (lásd például továbbá Bellerby és társai, low cost silica-On-Silicon SM 1:6 Optical Power Splitter fór 1550nm, E-FOC LAN '90, IGI Europe June 27-29, 1990 pp. 100-103). A bemutatott kiviteli alaknál a 100 pozicionáló segédeszköz szolgál a bemenő 99 - 99n szálak elrendezésére (ezek a 99 - 99n szálvégződések az egyes eszközökből a 110 - 110η védő jellegű szárakon át nyúlnak ki) a 100 pozícionáló segédeszköz lényegében megegyezik a 6. ábra 87 pozícionáló segédeszközével. Minden egyes eszköznek nyolc kimenete van op-tikai szálakkal, így például a 91 - 98 (ezek mindegyike a 111 Ilin védő jelleg szárakon keresztül nyúlik ki az egyes eszközökből), és ennélfogva 8 db 101 - 108 szálrendező segítségével van a 8 db összetett kábel kialakítva, min-den egyes összetett kábel tartalmaz kinmenő pontokat (1 - 8) minden egyes eszköztől. A szálillesztési eljárás alatt a szálak összeszövése és elrendezése hasonlóképpen történhet, mint ahogy az előző példában már azt bemutattuk, az 1 x 2 típusú elemek kapcsán, valamint a 88 és 89 szálrendezők használatának segítségével. A nyolc készlet optikai

56.754 ·· * · · · * · * · · · · ··· • · V · · · ··» ···· · ·· ♦· szál úgy van pozícionálva a szalagon belül, hogy minden egyes fokozat a másik fölé kerül. Továbbá, minden egyes szalag kissé el van tolva az alatta fekvőtől. Az összeszövés akkor fejeződik be, amikor az egyes rész szálkötegeket egyesítjük.

A mérés, válogatás és tesztelés egy több 1x8 típusú eszközből álló tömbben teljesen hasonlóan történhet, mint ahogy azt már a 7. ábrára való hivatkozás során ismertettük az 1 x 2 eszközök esetére. Egy kiviteli alaknál a fény nagy pontossággal jut be a bemeneti például 99 szálba, és a kimeneti nyolc darab, például 91 - 98 szálak olyan detektorokkal vannak bemérve, amelyek a szálak végfelületei előtt csoportosan elrendezett 101 - 108 szálrendezők formájában jelennek meg. Az eljárást megismételjük minden egyes eszközre, odébb léptetve a fényforrást az egyes bemeneti végfelületeknél.

r

A 10. ábra egy egyedi 1x8 típusú 90 eszközt mutat be, kiszerelt állapotban tokozva, egy bemeneti 99 szálat, amely egy 110 száron keresztül nyúlik ki az eszközből és 91 - 98 szálakkal, amely kimeneteknek tekinthetőek és szintén 111 szárakon keresztül csatlakoznak az eszközhöz. A szálak a 112 dobozon belül hurkolt, ill. feltekercselt formában vannak elrendezve.

Hogy egy példát adjunk a jelen találmány valamely kivitelére, egy lekerekített wafert vehetünk például, amelyen 33 • ·

56.754 db 1 x 2 típusú többmódusú szétosztó található meg az egyes eszközök szétválasztását megelőzően. Védőcsövecskéket is alkalmaztunk. Csipesz sorokat alkalmaztunk arra a célra, hogy a többszörös szálvégződéseket két szalagkábel struktúrába rendezzük együvé, az egyiket 33 szigeteléssel ellátott szállal, a másikat 66 szigeteléssel ellátott szállal. A 33 db bemeneti és a 66 db kimeneti szál egymással szemközt úgy volt pozícionáló segédeszközökkel a waferhez képest elrendezve, hogy az egyes szálvégződések egymással párhuzamosak voltak. A wafer 33 mm széles, 34 mm hosszú és 3 mm vastagságú volt. Az egyes egyedi komponensek durván 0,7 mm szélesek voltak, az elődarabolásnál alkalmazott fűrészelés vágatszélessége kb. 3 mm volt. Az eszközt amikor még egybefüggő volt az egész wafer, akkor mértük be és minden egyes eszköz 1 dB-nél kisebb saját belső többletveszteséget mutatott.

Természetszerűleg a jelen találmány nem korlátozható pusztán a bemutatott kiviteli alakokra, szerkezetekre, működési módokra, anyagokra és eszközökre, hanem annak a szakember számára kézenfekvő kismértékű változtatásai, módosításai szintén megfelelnek a találmányi gondolat alkalmazásának a gyakorlati műszaki életben. így például a találmánynál nem szorítkozhatunk csak a közösítő/osztó elemekre, hanem bármely olyan optikai integrált eszközt kell itt értenünk, amelyeknél szálvégződésekkel való ellátás, mint feladat szóbaj ön. A találmány más szempontból megközelít-ve általánossában Μ x N integrált optikai eszközökre vonat56.754 kozhat, amelyeknél M bemenetet, és N kimenetet használunk fel, így például egy 2 x 16 eszközre, vagy egy Μ x N közelcsatoló eszközre. Előnyös, ha ezen eszköz gyártása során az M x N típusú eszköznél M bemenő kábelt és N kimenő kábelt használunk, ezek mindegyike célszerűen tartalmaz egy különálló szálat, amely arra való, hogy az elrendezés egy megkülönböztetett eszközének egy megkülönböztetett kimeneti pontjához illesszük. Az egyes szálvégződéseket a megfelelő mérési, válogatási eljárásokhoz, tesztelési eljárásokhoz, egymáshoz viszonyítottan megfelelően rögzíthetj ük.

A jelen találmány egyik fő vonása a tömegtermelésre való alkalmassága, aholis a különböző optikai szálvégződésekkel való ellátás, illetve a tokozás és/vagy mérés olyan járulékos előnyöket biztosít, amely korábban nem volt fellelhető az efféle eszközök gyártása során.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás integrált optikai eszközök gyártására egy vagy több optikai kimeneti ponthoz illesztett optikai szálvégződéssel, azzal jellemezve, hogy a következő eljárási lépéseket hajtjuk végre:

   a/ kialakítunk egy több optikai egységből álló struktúrát, amely optikai egységek mindegyikének van legalább egy optikai kimeneti pontja;

   b/ a több szerkezetileg egybefüggő optikai egység mindegyikének legalább egy kimeneti pontjához optikai csatolással legalább egy optikai szálvégződést illesztünk;

   c/ a szerkezetileg egybefüggő optikai egységeket különálló, optikai szálvégződésekkel ellátott egyedi optikai eszközökké választjuk szét.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a több optikai egységből álló struktúrát a b/ lépés szerinti optikai szálvégződés illesztést megelőzően a különálló egyedi optikai eszközökké való feldaraboláshoz az egybefüggő struktúrát meghagyó elődarabolással előkészítjük, ahol az optikai egységek mindegyike legalább egy, a már említett kimeneti ponttal rendelkező optikai hullámvezető csatornát tartalmaz, és amely elődarabolási lépésben a szomszédos egységek optikai hullámvezető csatornáinak nyomvonalával párhuzamos bevágásokat hozunk létre, ahol az optikai hullámvezető csatornák a több optikai egységből álló struktúra felső felületének közelében haladnak el, és a

   56.754 bevágásokat a struktúra ezen felső felületében, vagy az azzal szemközti alsó felületében hozzuk létre.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy elődarabolási lépésben legalább egy az optikai hullámvezető cstornák nyomvonalára merőleges keresztirányú bevágással egy az egyedi optikai eszközök szétválasztását megkönnyítő keresztirányú összekötő szegmenst is létrehozunk, és a c/ lépés szerinti szétválasztásnál ezen keresztirányú összekötő szegmenst eltávolítjuk vagy szétvágjuk.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a c/ lépés szerinti szétválasztást elősegítendő azt megelőzően a szerkezetileg egybefüggő struktúra felületét behasítékoljuk vagy vonal mentén legyengítjük.
5. 5. A 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a több optikai egységből álló struktúrát alkotó waferre keresztirányú összekötő csíkokat erősítünk, majd a szerkezetileg egybefüggő optikai egységek egyedi optikai eszközökké való szétválasztása során a keresztirányú összekötő csíkok felerősítő rögzítését megszűntetjük.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a c/ lépés szerinti szétválasztást megelőzően az optikai egységeket tokozzuk, és adott esetben ezen szétválasztást megelőző tokozás során U-alakú burok elemeket

   56.754 szerelünk az optikai eszközök köré, és azokkal tömitetten lezárjuk, ahol ezen lezárási lépésben többfejes injektorral tömitő anyagot injektálunk az U-alakú burok elemekbe, vagy pedig keresztirányú összekötő eszközöket alkamazunk a több egységből álló egybefüggő struktúrának az optikai eszközök közötti térközökkel való egybentartására, és magát a lezárási lépést a több optikai egységből álló egybefüggő struktúrának tömitő anyagból létrehozott fürdőbe való bemerítésével végezzük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a c/ lépés szerinti szétválasztást megelőzően és a b/ lépés szerinti optikai szálvégződés illesztést követően az optikai egységeket bemérjük.
8. 8. Eljárás integrált optikai eszközök gyártására egy vagy több optikai kimeneti ponthoz illesztett optikai szálvégződéssel, azzal jellemezve, hogy a következő eljárási lépéseket hajtjuk végre:

   a/ egyesítjük az optikai szálakat legalább egy szalagkábel struktúrává;

   b/ a szalagkábel struktúra egyik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeineknek az egymáshoz képesti relatív pozícióját rögzítjük; és c/ aktív módszerrel illesztjük a szalagkábel struktúra másik végének optikai szálvégződéseit egy több integrált optikai eszközből álló szerkezeti együttes optikai kimeneti pontjaival, miközben a fény beléptetéséhez és

   56.754 detektálásához az aktív illesztés alatt a szalagkábel struktúra egyik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeineknek az egymáshoz képesti relatív pozícióját rögzítve tartjuk.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az integrált optikai eszközök M bemenetű és N kimenetű MxN-es kőzösítőt/osztót tartalmaznak, és ahol M bemenetű és/vagy M kimenetű szalagkábel struktúrát használunk az aktív illesztés alatt, és minden szalagkábel struktúra egyegy optikai szálat tartalmaz egy-egy adott optikai kimeneti ponthoz való illesztésre, és amely szalagkábel struktúrákat szükség szerint nyalábba vagy más strukturált geometriai elrendezésbe rendezzük.
10. 10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy teszteljük is a több integrált optikai eszközből álló szerkezeti együttest, miközben a fény beléptetéséhez és detektálásához a tesztelés alatt a szalagkábel struktúra egyik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeinek az egymáshoz képesti relatív pozícióját rögzítve tartjuk.
11. 11. A 8. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a szalagkábel struktúra másik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeineknek az egymáshoz képesti relatív pozícióját az aktív illesztési lépés előtt nyalábba rendezve rögzítjük, és szintén az aktív

    56.754 illesztési lépés előtt a szalagkábel struktúra másik végén az optikai szálvégződések határoló kereszmetszeti felületeit felérdesítj ük.