用于有源光缆光学系统的无源对准结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，包括无源板、芯片组件和用于芯片组件光电信号转换的光学组合镜，光学组合镜一侧设有若干个定位柱，芯片组件包括激光二极管、光电二极管和功能芯片，无源板上形成有对应的对位标记，激光二极管、光电二极管和功能芯片分别根据对应的对位标记的位置通过键合线连接于无源板上，无源板上形成有与定位柱相对应的定位孔，光学组合镜通过定位柱和述定位孔的插接连接于无源板上。本实用新型能够保证光学系统中各个元器件准确地与无源板连接，避免光学污染及单个元器件固定时容易错位的弊端，且无源、成本低，产品的良率高。
【专利说明】用于有源光缆光学系统的无源对准结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光学系统的对准结构，具体是涉及一种有源光缆光学系统的无源对准结构。
【背景技术】
[0002]现有的有源光缆的光学系统的对准结构中，基板通常采用有源或陶瓷基板，工艺上采用有源对准的方式在各个芯片与基板之间进行点胶，以此方式将芯片固定于基板上。有源对准的具体方法为:在光学组合镜(光学组合镜通常由棱镜12、微透镜13、棱镜夹具14和塑形材料15—体注塑形成)的外面安装一个透镜，激光二级管通过三棱镜及透镜将光反射到外部透镜，人员通过成像原理来确定激光二极管的位置，并进行点胶固定。这种光学系统的对准结构及加工工艺方法，效率低，且很容易造成元器件的错位，精度差。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，通过采用对位标记及键合线将各个芯片准确地安装于硅基板上，能够保证光学系统中各个元器件准确地与无源板连接，加工工艺避免了光学污染及单个元器件固定时容易错位的弊端，且工艺高效、无源、成本低，产品的良率高。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，包括无源板、芯片组件和用于所述芯片组件光电信号转换的光学组合镜，所述光学组合镜一侧设有若干个定位柱，所述芯片组件包括激光二极管、光电二极管和功能芯片，所述无源板上形成有对应所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片的对位标记，所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片分别根据对应的对位标记的位置通过键合线连接于所述无源板上，所述无源板上形成有与所述定位柱相对应的定位孔，所述光学组合镜通过所述定位柱和所述述定位孔的插接连接于所述无源板上。
[0006]作为本实用新型的进一步改进，所述无源板为硅基板，所述硅基板上通过光刻干法蚀刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次铺设有钝化层、金属线路层和用于保护金属线路被氧化腐蚀的保护层，所述芯片组件通过键合线的连接方式与所述金属线路层电连接。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述功能芯片为驱动器或转移阻抗放大器或微控制单兀。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述光电二极管的中心位置与激光二极管的中心位置之间的距离为250um。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型提供一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，该无源对准结构通过晶圆级封装工艺来实现，采用无源对准的方式将光学组合镜整体插入在无源板的定位孔中来固定光学系统，采用对位标记的方式将芯片组件键合在无源板上，整个工艺流程均在无尘室内完成。避免了光学污染及单个元器件固定时容易错位的弊端，此工艺高效、无源、成本低，且产品的良率高。较佳的，无源板为硅基板，硅基板上通过光刻干法蚀刻形成定位孔；硅基板的正面上依次铺设有钝化层、金属线路层和用于保护金属线路被氧化腐蚀的保护层，芯片组件通过键合线的连接方式与金属线路层电连接。无源板采用硅基板，硅基板可以通过光刻干法蚀刻得到精确的定位孔，使得光学组合镜通过定位孔和定位柱能够准确无误地与硅基板连接为一体，且通过硅基板可以将芯片中的热量通过硅来进行散热。较佳的，芯片组件与无源板通过晶圆级封装的芯片到晶圆工艺进行连接，芯片之间的距离可以达到微米级，信号传输所需时间会更短。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型一视角结构示意图；
[0011]图2为图1中A-A向部分剖面结构示意图。
[0012]结合附图，作以下说明:
[0013]I——无源板2——定位柱
[0014]3——激光二极管4——光电二极管
[0015]5——功能芯片6——对位标记
[0016]7——定位孔8——钝化层
[0017]9—金属线路层10—保护层
[0018]11——销孔12——棱镜
[0019]13——微透镜14——棱镜夹具
[0020]15——塑形材料
【具体实施方式】
[0021]如图1和图2所示，一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，包括无源板1、芯片组件和用于所述芯片组件光电信号转换的光学组合镜，所述光学组合镜一侧设有若干个定位柱2，所述芯片组件包括激光二极管3、光电二极管4和功能芯片5，所述无源板上形成有对应所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片的对位标记6，所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片分别根据对应的对位标记的位置通过键合线连接于所述无源板上，所述无源板上形成有与所述定位柱相对应的定位孔7，所述光学组合镜通过所述定位柱和所述述定位孔的插接连接于所述无源板上，通过上述结构即可实现光学组合镜与无源板上的芯片组件的无源对准，且能够保证光学系统中各个元器件准确地与无源板连接，避免了光学污染及单个元器件固定时容易错位的弊端，应用时，光学组合镜可通过其上的销孔11与外部光缆实现对接，完成光缆与无源板上的芯片组件的光电信号转换。
[0022]优选的，所述无源板为硅基板，所述硅基板上通过光刻干法蚀刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次铺设有钝化层8、金属线路层9和用于保护金属线路被氧化腐蚀的保护层10，所述芯片组件通过键合线的连接方式与所述金属线路层电连接。
[0023]优选的，所述功能芯片为驱动器或转移阻抗放大器或微控制单元。
[0024]优选的，所述光电二极管的中心位置与激光二极管的中心位置之间的距离为250umo
[0025]一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构的加工工艺，包括如下工艺步骤:
[0026]I)准备一芯片组件，芯片组件包括激光二极管、光电二极管和功能芯片，准备一具有与激光二极管、光电二极管和功能芯片相对应的对位标记的娃基板，准备一光学组合镜，所述光学组合镜一侧设有若干个定位柱；
[0027]2)在所述硅基板的正面上进行光刻，将与所述光学组合镜上的若干个定位柱相对应的定位孔的位置进行暴露；
[0028]3)采用干法刻蚀方法形成若干个所述定位孔；
[0029]4)在所述硅基板的正面上依次铺设钝化层、金属线路层和保护层；
[0030]5)根据对位标记的位置将芯片组件中的激光二极管、光电二极管和功能芯片通过键合线的连接方式固定于硅基板的正面上；
[0031]6)根据定位孔的位置，将光学组合镜上的定位柱插入对应的定位孔中，完成光学组合镜与硅基板的连接。
[0032]优选的，所述工艺步骤均在无尘室内完成。
[0033]优选的，所述芯片组件与硅基板通过晶圆级封装的芯片到晶圆工艺进行连接。
[0034]本实用新型用于有源光缆光学系统的无源对准结构的工作原理如下:
[0035]参见图1和图2，硅基板作为信号发射端时，其上的激光二极管将来自硅基板上的功能芯片的电信号转化为光信号，再通过光学组合镜的光路转换后，通过与光学组合镜对接的光缆将光信号发射出去；硅基板作为信号接收端时，其上的光电二极管接收来自光缆，并经光学组合镜光路转换后的光信号，并将光信号转换为电信号，再通过键合线将电信号传输给娃基板上的功能芯片5,该功能芯片可以为驱动器(Driver)、转移阻抗放大器(Transfer Impedance Amplifier, TIA)和微控制单兀(Micro Control Unit, MCU)等。上述结构中，由于功能芯片连接于硅基板上，精度可达晶圆级，且半导体硅基板可以帮助芯片散热。
[0036]综上，本实用新型无源对准结构通过晶圆级封装工艺来实现，采用无源对准的方式将光学组合镜整体插入在无源板(硅基板)的定位孔中来固定光学系统，采用对位标记的方式将芯片组件键合在无源板上，整个工艺流程均在无尘室内完成。避免了光学污染及单个元器件固定时容易错位的弊端，此工艺高效、无源、成本低，且产品的良率高。
[0037]以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于有源光缆光学系统的无源对准结构，其特征在于:包括无源板(I)、芯片组件和用于所述芯片组件光电信号转换的光学组合镜，所述光学组合镜一侧设有若干个定位柱(2)，所述芯片组件包括激光二极管(3)、光电二极管(4)和功能芯片(5)，所述无源板上形成有对应所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片的对位标记￠)，所述激光二极管、所述光电二极管和所述功能芯片分别根据对应的对位标记的位置通过键合线连接于所述无源板上，所述无源板上形成有与所述定位柱相对应的定位孔(7)，所述光学组合镜通过所述定位柱和所述定位孔的插接连接于所述无源板上。
2.根据权利要求1所述的用于有源光缆光学系统的无源对准结构，其特征在于:所述无源板为硅基板，所述硅基板上通过光刻干法蚀刻形成所述定位孔；所述硅基板的正面上依次铺设有钝化层(8)、金属线路层(9)和用于保护金属线路被氧化腐蚀的保护层(10)，所述芯片组件通过键合线的连接方式与所述金属线路层电连接。
3.根据权利要求1所述的用于有源光缆光学系统的无源对准结构，其特征在于:所述功能芯片为驱动器或转移阻抗放大器或微控制单元。
4.根据权利要求1所述的用于有源光缆光学系统的无源对准结构，其特征在于:所述光电二极管的中心位置与激光二极管的中心位置之间的距离为250um。
【文档编号】G02B6/42GK204129284SQ201420609573
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】万里兮, 黄小花, 韩磊, 王晔晔, 沈建树, 钱静娴, 翟玲玲 申请人:华天科技（昆山）电子有限公司