光机械对准制造技术

本申请一般地描述了通过树脂将光发射元件附接到光学元件来制造光学设备的技术。在各个示例中描述了一种方法，设置基板，其中在基板中要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化以使光学元件固定到基板上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光机械对准
技术介绍
除非在此处进行说明，否则此处所描述的方法不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在该部分中而承认是现有技术。在实现光通信系统时，要求诸如光发射元件的光学元件与诸如光波导的另一光学元件对准。在该系统中，诸如半导体激光器或LED(发光二极管)的光发射元件可充当产生光通信信号的源，而光波导充当用于光信号传播的信道。因此，光发射元件与光波导的精确对准对于提供高速且高品质的通信性能、最小光传播损失而言是重要的。已经研发了一些用于实际使用的将光发射元件与光波导对准的方法。在该示例方法中，机器操纵装置可以将各个光学元件安装到已经通过高精度加工工艺或MEMS(微机电系统)工艺加工过的基板上的预定位置处。由于机加工精度和机械操纵精度(通常在大约几微米的数量级上)的限制，对准的精度也限于微米级。因此，该示例方法不能适用于亚微米级的高精度对准。在另一示例方法中，可以基于执行光学检测的结果，例如，检查光学性能是否满足期望的特性，来控制光发射元件与光波导的对准。由于在该方法中对准精度取决于光学检测精度，所以可以通过精调用于光学检测的控制系统来实现亚微米级精度的对准。然而，每个对准操作需要光学检测操作，导致整体制造成本增加。如上所述，通过常规的光学元件对准方法，难以通过满足高品质和低成本要求的方式来执行对准操作。然而，在一些情况下，对于高精度且低成本地对准和安装光学元件存在需求。专利技术概述一般描述了用于光机械对准的技术，通过这种技术，诸如光发射元件的光学元件能够高精度、低成本地与另一光学元件对准。本文所描述的各个示例的光学设备可以包括基板和光学元件。该基板可以具有通孔。光学元件可以具有光发射部且可以通过树脂附接到基板上，使得光学元件的光发射部的中心与基板的通孔的中心自对准。在一些示例中，描述了用于制造光学设备的方法。该示例的方法可以包括：设置基板，其中在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入到基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化而使得光学元件固定到基板上。在一些示例中，描述了计算机可读存储介质，其可以适于存储使处理器制造光学设备的程序。处理器可以包括如本文进一步描述的各特征。程序可以包括如下一条或多条指令：设置基板，在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔；以及将液态树脂注入基板中的通孔中。此外，该程序可以包括如下一条或多条指令：用于将具有光发射部的光学元件安装到基板上，使得由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准，以及固化树脂而使得光学元件固定到基板上。前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的详细说明，除了上文所描述的示例性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征将变得易懂。附图说明通过下面结合附图给出的详细说明和随附的权利要求，本公开的前述特征以及其它特征将变得更加易懂。应理解的是，这些附图仅描绘了依照本公开的多个实施例，因此不应视为对本专利技术范围的限制，本公开将通过利用附图结合附加的具体描述和细节进行说明，在附图中：图1A和图1B示意性地示出了包括光学元件的示例性的光学设备的剖面图和平面图，其中光学元件的中心与基板中的通孔的中心对准；图2示意性地示出了包括光学元件的示例性的光学设备的剖视图，其中光学元件通过基板中的通孔与光波导对准；图3示出了适于制造光学设备的方法的示例的流程图；图4A至4E示意性地示出了根据适于制造光学设备的方法制造的示例性光学设备的剖面图；图5示意性地示出了示例性的光学设备的剖面图，其中多个光学元件安装到基板上的预定位置处；图6示出了图示出能够配置为实施用于制造光学设备的方法的示例性计算系统的示意框图；以及图7示出了能够用来控制光学设备制造系统制造光学设备的计算机程序产品，全部是根据本文所描述的至少一些实施例布置的。专利技术详述在下面的详细说明中，将参考附图，附图构成了详细说明的一部分。在附图中，除非上下文指出，否则相似的符号通常表示相似的部件。在详细说明、附图和权利要求中所描述的示例性实施例不意在限制。在不偏离本文所呈现主题的精神或范围的条件下，可以使用其它实施例，并且可以做出其它改变。将易于理解的是，如本文大致描述且如图中所图示的，本公开的方案能够以各种不同配置来布置、替代、组合、分离和设计，所有这些都在本文中明确地构思出。本公开一般地尤其涉及与光机械对准有关的方法、设备、装置、系统和计算机程序产品，通过该光机械对准，诸如光发射元件的光学元件能够与另一光学元件对准。简言之，一般描述了通过树脂将光学元件附接到基板上来制造光学设备的技术。在各个示例中，描述了一种方法，其中设置基板，在基板的要安装光学元件的位置处具有通孔。液态树脂可以注入基板中的通孔中。此外，具有光发射部的光学元件可以安装到基板上，以使由于液态树脂的表面张力而使光发射部的中心与通孔的中心自对准。树脂可以固化，使得光学元件固定到基板上。在一些实施例中，树脂可以是紫外线固化树脂，其可以通过将紫外光辐照到树脂上而固化。例如，通过用紫外线辐照所述树脂来固化树脂，其中，紫外光是能量在约10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在约100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在约1至5秒范围内的紫外光。在一些实施例中，树脂可以是热固性树脂，热固性树脂可以通过加热树脂来固化。例如，通过将树脂在大约100摄氏度的温度下加热大约10分钟到几个小时，可以使热固性树脂固化。在一些实施例中，基板可以在基板的上侧面上设有电极，并且光学元件可以在光学元件的下侧面上设有电极。此外，可以执行焊料回流工艺以将基板的电极附接到光学元件的电极上。在一些实施例中，基板中的通孔可利用高纵横比MEMS(微机电系统)干蚀刻工艺来形成。而且，基板中的通孔可以具有圆形形状或多边形形状。在一些实施例中，可以调节基板中的通孔的侧表面的润湿性。通过对通孔的侧表面执行表面精加工工艺，可以调节基板中的通孔的侧表面的润湿性。在使用硅作为基板的情况下，干蚀刻工艺可用来对通孔的侧表面执行表面精加工工艺。可选地，通过对通孔的侧表面涂覆防水材料，例如含氟聚合物，可以调节基板中通孔的侧表面的润湿性。图1A和图1B示意性地示出了依照本文所描述的至少一些实施例布置的示例性光学设备的剖视图和平面图，所述光学设备包括光学元件，光学元件的中心与基板中的通孔的中心对准。如图所示，光学设备100可以包括基板110和形成在基板110上或上方的光学元件120。例如，光学元件120可以包括诸如表面发射半导体激光器和LED(发光二极管)的光发射元件、诸如光电二极管和CCD(电荷耦合器件)的光接收元件、或者诸如透镜和衍射光栅的任何适合类型的光学元件。此外，光学元件120可以通过树脂160附接或形成在基板110上方的位置处。如图1所示的光学设备100可以用作光通信系统的部分以充当用于产生光通信信号的单元。从光学设备100产生的光通信信号可以通过例如光纤或光波导的光信道来传输，光信道可以与光通信系统中的光学设备100耦合。在一些实施例中，基板110可以利用单晶硅、玻璃或其任意组合来形成。而且，基板110可以具有通孔112，当从平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造光学设备的方法，包括：设置基板，其中在所述基板中要安装光学元件的位置上具有通孔；将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中；将具有光发射部的光学元件安装到所述基板上，使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准；以及固化所述树脂，使得所述光学元件固定到所述基板上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造光学设备的方法，包括：设置基板，其中在所述基板中要安装光学元件的位置上具有通孔，其中所述基板中的所述通孔是利用高纵横比微机电系统(MEMS)干法蚀刻工艺来形成的；将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中；将包括光发射部的光学元件安装到所述基板上，使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准；以及固化所述树脂，使得所述光学元件固定到所述基板上，其中，设置所述基板包括调节所述基板中的所述通孔的侧表面的湿润性以调节所述树脂的与所述光学元件相对的表面的曲率。2.如权利要求1所述的方法，其中，注入所述液态树脂包括将液态的紫外线固化树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及其中固化所述树脂包括通过将紫外光辐照到所述树脂上来固化所述树脂。3.如权利要求2所述的方法，其中，将紫外光辐照到所述树脂上包括：用能量在10至1,000mJ范围内的紫外光或者亮度在100至1,000mW/cm2范围内、曝光时间在1至5秒范围内的紫外光辐照所述树脂。4.如权利要求1所述的方法，其中，注入所述液态树脂包括将液态热固性树脂注入所述基板中的所述通孔中，以及其中固化所述树脂包括加热所述树脂。5.如权利要求1所述的方法，其中，设置所述基板包括：将电极设置在所述基板的上侧面上；以及将电极设置在所述光学元件的下侧面上，并且其中所述方法进一步包括执行将所述基板的所述电极附接到所述光学元件的所述电极上的焊料回流工艺。6.一种用于制造光学设备的装置，其包括：用于设置基板的单元，其中在所述基板中要安装光学元件的位置上具有通孔，其中所述通孔利用高纵横比微机电系统(MEMS)干法蚀刻工艺形成在所述基板中；用于将液态树脂注入所述基板中的所述通孔中的单元；用于将包括光发射部的光学元件安装到所述基板上以使得由于所述液态树脂的表面张力而使所述光发射部的中心与所述通孔的中心自对准的单元；以及用于固化所述树脂而使所述光学元件固定到所述基板上的单元，其中用于设置所述基板的所述单元包括用于调节所述基板中的所述通孔的侧表面的湿润性以调节所述树脂的与所述光学元件相对的表面的曲率的单元。7.如权利要求6所述的装置，其中所述用于设置所述基板的所述单元包括：用于将电极设置在所述基板的上侧面上的单元；用于将电极设置在所述光学元件的下侧面上的单元，以及用于将所述基板的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤博史，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US