专利名称：金属化封装光纤密排模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光技术领域，与光纤密排模块有关，特别是金属化封装光纤密排模块。
背景技术：
光纤密排模块主要用在激光医疗设施、激光印刷制版等领域的光纤与激光器的连接中，其一边与多路激光器连接，另一边通过透镜聚光后照射到需要激光处理的材料上，起连接激光器、规则排列激光光斑的作用。光纤密排模块通常是将光纤放在周期排列的玻璃或者硅V型槽基板上，压上盖板后固化粘合剂形成的。现有技术中，浙江大学侯昌伦、杨国光的专利“实现光纤密排线阵列中光点密接的光纤密排模块”(公告号为CN201017077)是通过减小光纤直径的办法来实现更高密度；任金淼的专利“大通量光纤密排模块”(公告号为CN201859247U)是采用双面对准的硅V型槽堆叠构成多排结构。这些专利只关注光纤的几何空间排布，对于光纤可以承受的激光功率没有更多考虑，当激光功率较高时，由于密封用的有机胶散热不良、不耐高温，容易导致光纤出光面密封胶烧毁而使整个光纤密排模块失效。
实用新型内容针对现有技术所存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种光纤出光端面采用金属封装的光纤密排模块，一方面金属热传导性能好，有利于散热，抑制光纤密排模块端面的温度升高，另一方面金属可以承受更高温度而不致烧毁，从而使光纤密排模块胜任更高功率的激光。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述:一种金属化封装光纤密排模块，包括硅盖板，所述硅盖板由上盖板及下盖板组成，分别在上盖板的下表面与下盖板的上表面对称设置若干条硅V型槽，在硅V型槽内设置光纤，其特征在于:所述硅V型槽与光纤分别具有金属化表面，硅V型槽与光纤通过金属化表面固定在一起，所述光纤与硅盖板通过焊锡固定在金属盒内。进一步，所述硅V型槽的槽口与光纤的横截面大小相匹配，硅V型槽的槽口斜面与光纤的圆形横截面相切。再进一步，所述的金属化表面由金属钛、铬、钨、钼、钯、金、银、铜、铁、钴、镍、锡合金、合金钢或不锈钢组成。本实用新型的有益效果如下:1.采用金属化封装光纤，可以承受更高激光功率，获得更高生产效率；2.密排模块中不存在有机密封胶，不存在胶受热烧毁问题，因此光纤密排模块可以使用更长时间。
图1为本实用新型金属化封装光纤密排模块的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明本实用新型的结构、特征，
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细描述。一种金属化封装光纤密排模块，包括硅盖板，所述硅盖板由上盖板I及下盖板2组成，分别在上盖板I的下表面与下盖板2的上表面对称设置若干条娃V型槽,在娃V型槽内设置光纤3,娃V型槽的槽口与光纤3的横截面大小相匹配,娃V型槽的槽口斜面与光纤3的圆形横截面相切。所述娃V型槽与光纤3分别具有金属化表面,娃V型槽与光纤3通过金属化表面固定在一起，所述的金属化表面由金属钛、铬、鹤、钼、钮、金、银、铜、铁、钴、镍、锡合金、合金钢或不锈钢组成。所述光纤3与硅盖板通过焊锡4固定在金属盒5内。在一个实施例中，金属化封装光纤密排模块，多条光纤3夹在硅V型槽的上盖板I和下盖板2之间，并将光纤3通过粘合剂固定在硅盖板的尾部；硅盖板头部和光纤3通过表面金属化连接为一个整体，去除硅盖板尾部的临时固定用胶，用焊锡4将光纤3和硅盖板固定在金属盒5内，光纤3的表面磨平抛光。本实施例的金属化封装光纤密排模块采取以下工序制作:采用微细加工工艺制作硅V型槽盖板；在硅V型槽下盖板2的槽内放入光纤3 ；在光纤3的尾部涂粘合剂；将上盖板I加在光纤3与下盖板2之上，压紧上盖板I后固化光纤3和硅盖板尾部的粘合剂；将娃盖板的头部和光纤3进行表面金属化,使光纤3和娃盖板构成一个整体；去除光纤3和硅片整体尾部的粘合剂；将光纤3和硅盖板整体放入金属盒5内，用焊锡4固定；将光纤表面磨平抛光。所述的微细加工工艺是指单晶硅的光刻、各向异性深刻蚀工艺。所述的硅V型槽盖板是指采用光刻、各向异性深刻蚀工艺生产的带有V型槽的硅片。在另一个实施例中，该金属化封装光纤密排模块包括具有硅V型槽的上盖板I和下盖板2，以及夹在V型槽之间的多条光纤3，硅盖板和光纤3直接通过表面金属化连接为一个整体，并通过焊锡4粘结在金属盒5中。其中，下盖板2设有周期排列的硅V型槽，硅V型槽的槽口与光纤3的横截面大小相匹配，以使槽口斜面恰与光纤3的圆形横截面相切。在下盖板2的V型槽内放入光纤3,每一个娃V型槽内都有一根光纤3,放上盖板I,压紧,金属化后形成一个整体，并通过焊锡4将硅盖板及光纤3焊接在金属盒5中。本实施例金属化封装光纤密排模块的制作工艺流程包括以下工序:(I)采用光刻、各向异性深刻蚀工艺生产带硅V型槽的上盖板I和下盖板2 ;(2)在下盖板2的V型槽向上的一面放置一端裸露的光纤3，光纤3的另外一端连接有标准的接头，夹持裸露的光纤使之固定在V型槽内，压紧上盖板I，使光纤3紧贴下盖板2的V型槽壁；(3)将上盖板1、下盖板2和光纤3在保持夹紧的状态下同时进行表面金属化，使光纤3和上盖板1、下盖板2构成一个整体；(4)将光纤3和上盖板1、下盖板2整体放入金属盒5内，用焊锡4固定；(5)将光纤3表面磨平抛光。在另一个实施例中，硅V型槽的形成过程如下:在单晶硅片的两个表面热氧化厚度为200纳米的二氧化硅，化学气相沉积厚度为140纳米的氮化硅。然后在硅片的一个表面旋涂厚度为1.2微米的光刻胶。在表面带有光刻胶的硅片上方放一块具有特定图形的掩模板，用带有对准功能的光刻机曝光70秒，然后显影、清洗，在硅片表面形成与掩模图形对应的光刻胶图形。将带有光刻胶图形的硅片放入反应离子刻蚀机中，以60标准立方厘米/秒的速度充入四氟化碳气体，在13.65兆赫兹的射频电场的激励下产生含有氟离子的等离子体，氟离子刻蚀未被光刻胶保护的氮化硅和二氧化硅，得到表面有氮化硅和二氧化硅图形的硅片。将硅片表面剩余的光刻胶去除后，将硅片放入温度为摄氏80度、浓度为40%的氢氧化钾溶液中腐蚀3小时，硅片表面没有氮化硅和二氧化硅保护的地方形成开口角度为70.52度的V型槽。采用所得到的硅V型槽盖板，在下盖板2的硅V型槽内放置一端裸露的光纤3，光纤3的另外一端连接有标准接头，夹持裸露的光纤使之固定在V型槽内，将环氧胶与固化剂按照4:1的重量比混合，涂在光纤3的尾部，压上盖板1，使光纤3紧贴下盖板2的V型槽壁，在温度60°C下固化3小时，使环氧胶完全固化。将光纤3和硅盖板头部置入金属化学镀液中，温度80°C下镀4小时，得到通过表面金属化将光纤3和硅盖板的上盖板I和下盖板2连接在一起的整体结构。将该结构置入功率500瓦的等离子体去胶机中，通氧气、通电30分钟，利用低温氧等离子体完全去除硅盖板尾部的环氧胶。将光纤3和硅盖板连接在一起的整体结构放入不锈钢盒5内，加热到260°C，涂松香并上焊锡4，将硅盖板及光纤3组成的整体结构与不锈钢盒5连接在一起。将焊锡4的表面磨平，露出光纤3，将光纤3及焊锡4的表面抛光后，得到本实用新型的金属化封装的光纤密排模块。实际使用表明，按照上述方法制作的金属化封装光纤密排模块，可以长期承受150°C的高温，而不会有显著变化，这大大高于现有的用环氧胶密封的光纤密排模块。因此本实用新型的金属化封装光纤密排模块允许通过的激光功率更大，生产效率更高，进而提升其可利用性。实际使用还表明，按照上述方法制作的金属化封装光纤密排模块，完全避免了现有的用环氧胶密封的光纤密排模块使用过程中存在的胶烧糊后炭黑挡住激光通道从而烧毁光纤的问题。需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种金属化封装光纤密排模块，包括硅盖板，所述硅盖板由上盖板(I)及下盖板(2)组成，分别在上盖板(I)的下表面与下盖板(2)的上表面对称设置若干条娃V型槽,在娃V型槽内设置光纤(3 )，其特征在于:所述硅V型槽与光纤(3 )分别具有金属化表面，硅V型槽与光纤(3 )通过金属化表面固定在一起，所述光纤(3 )与硅盖板通过焊锡(4 )固定在金属盒(5)内。
2.按权利要求1所述的一种金属化封装光纤密排模块，其特征在于:所述硅V型槽的槽口与光纤(3)的横截面大小相匹配,娃V型槽的槽口斜面与光纤(3)的圆形横截面相切。
3.按权利要求1所述的一种金属化封装光纤密排模块，其特征在于:所述的金属化表面由金属钛、铬、钨、钼、钯、金、银、铜、铁、钴、镍、锡合金、合金钢或不锈钢组成。
专利摘要本实用新型公开了一种金属化封装光纤密排模块，包括由上盖板(1)及下盖板(2)组成的硅盖板，分别在上盖板(1)的下表面与下盖板(2)的上表面对称设置若干条硅V型槽，在硅V型槽内设置光纤(3)，硅V型槽与光纤(3)分别具有金属化表面，硅V型槽与光纤(3)通过金属化表面固定在一起，光纤(3)与硅盖板通过焊锡(4)固定在金属盒(5)内。本实用新型不存在有机密封胶，不存在胶受热烧毁问题，因此可以使用更长时间；另外，本实用新型通过采用金属化封装光纤，可以承受更高激光功率，获得更高生产效率。
文档编号G02B6/08GK202929240SQ20122055149
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者任金淼 申请人:任金淼