一种优化MEMS光器件指标的封装结构的制作方法

一种优化mems光器件指标的封装结构
技术领域
1.本实用新型属于光纤通信领域，具体涉及一种优化mems光器件指标的封装结构。


背景技术：

2.mems光芯片具有小型化、功耗低、调谐速度快、精度高等显著优势，在可调谐光电子器件领域有着广泛的应用，且已在多项产品中实现大批量生产和销售。
3.经检索，公开号为cn106154540a的中国专利于2016年11月23日公开了一种转镜式mems可变光衰减器，包括输入光纤、输出光纤、双芯毛细管、准直透镜、长玻璃管、短玻璃管、to管帽、mems芯片和to管座；所述输入光纤和输出光纤沿所述双芯毛细管的光轴被封入所述双芯毛细管中；所述双芯毛细管和准直透镜的光轴相对准，并同时被固定封装在长玻璃管中，使得所述输入光纤、输出光纤、双芯毛细管、准直透镜和长玻璃管共同组成准直器；所述mems芯片设置于所述to管帽和to管座构成的密闭腔内，并与to管座上的加电引脚电连接。
4.目前，现有封装结构中元件种类多，导致封装后的产品尺寸较大。而且现有标准to 结构的内部主要是填充了保护惰性气体，可以对mems芯片形成长期且稳定的保护。但气体封装的劣势是不能减弱mems芯片运动过程中引起的附加影响，也不能减弱外部环境对 mems芯片的影响。尤其是mems芯片稳定在某一个状态时，外部环境的振动更易影响 mems芯片的稳定状态。实际使用时，其反射镜片会发生转动或平移等运动，并不是静止不动的状态；因此，在一些振动情况敏感的应用场景存在一定的使用限制，为此，现有技术都是通过在外部再次封装一个更大的外壳，并通过外壳实现更加稳定的减振及气密性封装功能，但这样会使得整体外形尺寸过大，不利于后期的光电系统集成。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种种优化mems光器件指标的封装结构，通过用优化后的to管帽替代准直透镜的功能，可以减少光学元件的数量，提高产品的集成程度。
6.本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：
7.一种优化mems光器件指标的封装结构，包括光纤组件、玻璃管、金属管和to组件，所述光纤组件和to组件管帽端位于玻璃管内，所述金属管套设于所述玻璃管外；所述to 组件的管帽端具有透明曲面状外壳，所述透明曲面状外壳的弯曲面朝向光纤组件；所述透明曲面状外壳远离弯曲面的端部连接有底座，并与底座形成封闭空腔，所述封闭空腔内填充有电性绝缘液体。
8.上述方案中，对to组件的管帽的形状和构成材质进行优化，使to管帽具有与现有技术中准直透镜相同的功能，即实现对输入光束的整形。密闭空腔内填充满电性绝缘液体，可以稳定mems微镜运动的状态，达到减振的目标。
9.进一步地，所述电性绝缘液体为透明液体，有利于光束或光信号的传输，减少传输
损耗。
10.进一步地，所述透明曲面状外壳由柱面和弧面组成，所述柱面与玻璃管的内壁相抵，所述弧面朝向光纤组件，这种管帽结构可以增加管帽与玻璃管的接触面，防止to组件从玻璃管上脱落。
11.进一步地，所述柱面与玻璃管内壁粘连固定，增强了封装结构的整体稳定性。
12.进一步地，所述to组件的管帽的曲率值由光学指标决定，从而适用于不同的应用场景。
13.进一步地，所述to组件底座靠近管帽一侧的表面上固设有mems器件。
14.进一步地，所述to组件底座远离管帽一侧的表面上固设有若干pin针。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
16.(1)本实用新型通过对现有to组件的管帽进行改进，将管帽的外形设计成曲面，且使用透明材料制作管帽，使管帽具有光束整形的功能，从而代替现有技术中的准直透镜，减少了光学元件的数量，提高产品的集成程度。
17.(2)本实用新型通过在to组件内部的封闭空腔内填充电绝缘性液体，利用电绝缘性液体稳定mems微镜运动的状态，达到减振的效果，从而极大地优化了mems芯片的抗振动冲击的性能。
18.(3)本实用新型在现有mems器件封装的基础上进行改进和优化，便于现有mems 产品的平滑升级，不会影响其它指标；和现有标准生产流程兼容，不会增加额外的改动成本；改动结构简单，易于加工，成本低廉，可批量化推广生产。
附图说明
19.图1为根据本实用新型实施例的曲面to组件(内部填充液体)；
20.图2为本实用新型实施例中的封装结构原理示意图；
21.图3为根据本实用新型实施例的封装结构的又一原理示意图。
22.图中：1、光纤组件；2、玻璃管；3、金属管；4、to组件；401、to管帽；402、to 底座；403、mems器件；404、pin针。
具体实施方式
23.以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个
所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.实施例
28.如图1所示，为本实施例封装结构原理示意图，包括光纤组件1、玻璃管2、金属管3 和to组件4；光纤组件1包括光纤和光纤插针，所述光纤插针和to管帽401位于玻璃管 2内，金属管3套设于所述玻璃管2外，用于保护玻璃管3。
29.to管帽401具有透明曲面状外壳，所述透明曲面状外壳的弯曲面朝向光纤组件，利用光学设计软件根据具体光学指标要求确定to管帽401透明曲面外壳的曲率值，以达到对光束整形的目的。
30.透明曲面状外壳可以整体为弧面形，且弧面的开口端外半径小于to底座402的外半径，弧面的开口端面与to底座402表面固定连接(如图2所示)，to底座402与to管帽401连接的表面与玻璃管2粘连固定。
31.透明曲面状外壳也可以由柱面和弧面组成，柱面的一端与to底座402固定连接，另一端与弧面的开口端连接(如图3)，柱面的外半径与玻璃管3的内半径匹配，在封装时柱面与玻璃管3内壁粘连固定，从而可以增强封装结构的稳固性。
32.to管帽401与to底座402形成有封闭空腔，所述封闭空腔内填充满了流动性良好、无粘附性的防腐蚀透明电性绝缘液体，且所述透明电性绝缘液体不影响当前光波长的透过性能。to底座402靠近to管帽401一侧的表面上固设有mems器件403，to远离管帽 401一侧的表面上固设有若干pin针404。
33.在本实施例中，由光纤组件输出的发散光束传输至to组件4的透明曲面状管帽401，在穿过透明曲面状外管帽401后被整形成平行光束，平行光束穿过电性绝缘液体到达 mems器件403上，mems器件403将光信号转换成电信号，然后将电信号经由pin针 404传输至外部设备。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
35.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。