光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子器件封装技术领域，具体涉及一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法。
【背景技术】
[0002]在现代光通讯技术中，光开关是不可缺少的器件。但只有将光开关单元(如1x2，2x2开关)组成开关矩阵，和相应的电路进行集成，并封装成模块后，才能真正应用于光通讯网络之中。传统的光开关阵列模块的光电集成封装一般都采用wire bond的方式，会产生较高的损耗，串扰和损耗等不利于高速信号的传输，而且也不适用于今后的高集成度封装的要求。
[0003]随着互联网的进一步发展，以及物联网和大数据时代的到来，高集成度以及超高集成度的光开关阵列器件将会成为必然，高密度高集成度的光开关阵列模块面临的封装问题也将会随之而来，使用FLIP CHIP技术和基于TSV技术的3D堆叠的封装形式可以大幅度提高对光开关阵列的集成封装密度并使键合后器件的寄生电感、电阻、电容等均比传统WB技术键合减小一个数量级，同时大大提高信号交换的速度，但是此种封装形式下由于光开关芯片是倒扣在载板或其他芯片上的，光学耦合结构面朝下，这对光纤与光开关芯片中光学耦合结构的对准造成了相当大的工艺难度，，实用化的光纤/波导耦合器件封装设计必须从光学、电学、机械、热学等方面来综合考虑，本专利提出来一种切角光纤阵列的封装方法，可以很好的解决这个问题，并且工艺简单，可靠性高，可完全适应今后的产业化生产。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其关键在于采用在载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽的方法将光纤的纤芯固定在相应的位置上，从而可以保证纤芯之间的距离为一定值。
[0005]本发明提供一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，包括如下步骤:
[0006]步骤1:在V型槽夹具中放置光纤，形成光纤阵列；
[0007]步骤2:将V型槽夹具中形成的光纤阵列的端面经过一次性切割形成一致的切角；
[0008]步骤3:将经过一次性切割形成的切角进行研磨；
[0009]步骤4:在一载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽；
[0010]步骤5:将光纤2的纤芯固定在载板或TSV上刻蚀的V型槽上；
[0011]步骤6:使用粘接剂将光纤阵列的纤芯与载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽进行固定;
[0012]步骤7:将一光开关阵列固定在载板或载板上的TSV上；
[0013]步骤8:在显微对准平台下实现光开关阵列与光纤阵列之间的耦合，固定，完成封装。
[0014]本发明的有益效果是，此种封装方法为光开关阵列模块提供了一种水平封装方法，使光纤阵列与光开关芯片呈水平排布对准，该种封装形式降低了工艺难度可实现光开关阵列模块的实用化和产业化。
【附图说明】
[0015]为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中:
[0016]图1是本发明的制备流程图；
[0017]图2是切角光纤的端面示意图及局部放大图。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1及图2所示，本发明提供一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，包括如下步骤:
[0019]步骤1:在V型槽夹具I中放置光纤2，形成光纤阵列，所述V型槽夹具I上的V型槽的角度为120度-30度；
[0020]步骤2:将V型槽夹具I中形成的光纤阵列的端面经过一次性切割形成一致的切角，所述切割形成的切角的角度为45度；
[0021]步骤3:将经过一次性切割形成的切角进行研磨；
[0022]步骤4:在一载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽，所述载板的材料为高分子基的复合材料，所述载板或TSV上的V型槽的角度为120度-30度；
[0023]步骤5:将光纤2的纤芯固定在载板或TSV上刻蚀的V型槽上；
[0024]步骤6:使用粘接剂将光纤阵列的纤芯与载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽进行固定，所述粘接剂为UV胶；
[0025]步骤7:将一光开关阵列固定在载板或载板上的TSV上；
[0026]步骤8:在显微对准平台下实现光开关阵列与光纤阵列之间的耦合，固定，完成封装。
[0027]其中所述的开关阵列与光纤阵列之间的耦合方式为光栅耦合。
[0028]其中所述光纤阵列的CTE与载板或载板上TSV的CTE保持相对一致。
[0029]其中所述封装形式可以适应切角光纤阵列也可以适应普通光纤阵列或拉锥光纤阵列的耦合封装。
[0030]其中切角光纤阵列与波导的耦合方式为光栅耦合，普通光纤阵列或拉锥光纤阵列与波导的耦合方式为反向楔形波导耦合。
[0031]其中在光开关阵列芯片或载板上提供对准标记，以便为光纤阵列的放置提供依据，并将光波导与光纤的耦合位置设计排布在光开关芯片边缘，使光纤阵列不会被光开关阵列芯片所遮挡，以便降低使用倒装焊技术封装过程中光开关阵列芯片与光纤阵列对准的难度。
[0032]其中光纤先被制作成光纤阵列后再统一一次性切角，这样可以保证切角光纤阵列的一致性。
[0033]其中使用刻蚀工艺为纤芯提供了精确的与光开关阵列芯片上的波导进行耦合的对位结构，降低了单一切角光纤的对位难度。
[0034]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，包括如下步骤: 步骤1:在V型槽夹具中放置光纤，形成光纤阵列； 步骤2:将V型槽夹具中形成的光纤阵列的端面经过一次性切割形成一致的切角； 步骤3:将经过一次性切割形成的切角进行研磨； 步骤4:在一载板或载板上的TSV刻蚀V型槽； 步骤5:将光纤的纤芯固定在载板或TSV上刻蚀的V型槽上； 步骤6:使用粘接剂将光纤阵列的纤芯与载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽进行固定； 步骤7:将一光开关阵列固定在载板或载板上的TSV上； 步骤8:在显微对准平台下实现光开关阵列与光纤阵列之间的耦合，固定，完成封装。
2.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中切割形成的切角的角度为45度。
3.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述载板的材料为高分子基的复合材料。
4.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述的开关阵列与光纤阵列之间的耦合方式为光栅耦合。
5.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述光纤阵列模块的热膨胀系数与载板或载板TSV的热膨胀系数保持相对一致。
6.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述V型槽夹具I上的V型槽的角度为120度-30度。
7.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述载板或TSV上的V型槽的角度为120度-30度。
8.根据权利要求1所述的光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，其中所述粘接剂为UV胶。
【专利摘要】一种光开关阵列模块与切角光纤阵列的封装方法，包括：步骤1：在V型槽夹具中放置光纤，形成光纤阵列；步骤2：将V型槽夹具中形成的光纤阵列的端面经过一次性切割形成一致的切角；步骤3：将经过一次性切割形成的切角进行研磨；步骤4：在一载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽；步骤5：将光纤的纤芯固定在载板或TSV上刻蚀的V型槽上；步骤6：使用粘接剂将光纤阵列的纤芯与载板或载板上的TSV上刻蚀V型槽进行固定；步骤7：将一光开关阵列固定在载板或载板上的TSV上；步骤8：在显微对准平台下实现光开关阵列与光纤阵列之间的耦合，固定，完成封装。本发明可以保证纤芯之间的距离为一定值。
【IPC分类】G02B6-24
【公开号】CN104597567
【申请号】CN201510032794
【发明人】张博, 李显尧, 李智勇, 俞育德
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月22日