边发射激光器耦合结构的制作方法

本实用新型涉及硅光和光电集成技术领域，具体涉及边发射激光器耦合结构。

背景技术：

边发射激光器的发光区被限制在很小的部分，能够改善光纤、集成光路的耦合效率。边发射激光器朝向侧面出光，其焊盘设置于顶面或底面，往往与基板表面的线路电连接。

为了能够大批量生产边发射激光器耦合结构，现有的制作方法都是采用在基板上贴装边发射激光器、反光面(或者反光镜)、透镜等常规器件的方式。例如，先在第一基板表面贴装边发射激光器及透镜，再在第二基板表面开设侧壁为斜面的槽，在斜面上形成反光面，然后再将表面凹槽内设有反光面的顶罩倒扣并贴装在第一基板上，得到如图1所示的边发射激光器。图1中，边发射激光器110固定设置在基板120的表面，边发射激光器110的焊盘115通过键合线与基板120表面的焊盘122连接；边发射激光器从右侧面出光，经顶罩表面凹槽内的反光面150反射后，再经透镜160聚焦，然后聚焦后的激光射向基板120表面或另一侧的待耦合器件的入光面(如光栅、波导器件等)。

然而，现有边发射激光器耦合结构需精确贴装反光器件，才能使得边发射激光器的出射光经反射射向待耦合器件的入光面，对工艺要求较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种边发射激光器耦合结构，以解决现有边发射激光器耦合结构需精确贴装反光器件，才能使得边发射激光器的出射光经反射射向待耦合器件的入光面，对工艺要求较高的问题。

本实用新型第一方面提供了一种边发射激光器耦合结构，包括：第二基板；待耦合器件，其入光面设置于所述第二基板的第一表面上或者所述第二基板的第二表面一侧，所述第二表面与所述第一表面相对设置；块体，设置在所述第二基板的第一表面上，所述块体的第二表面朝向所述第二基板设置；布线结构，设置在所述块体的第一表面上，所述块体的第一表面与所述块体的第二表面相邻；边发射激光器，设置于所述布线结构上，出光面朝向所述第二基板。

可选地，所述布线结构延伸至所述块体的第二表面。

可选地，位于所述块体第二表面的布线结构上设置有第一焊点，所述第二基板第一表面上与所述第一焊点相对应的位置设置有第二焊点，所述第一焊点和所述第二焊点通过焊球实现电连接。

可选地，所述布线结构延伸至所述块体的第三表面，所述块体的第三表面与所述块体的第二表面相对设置。

可选地，位于所述块体第三表面的布线结构设置有第三焊点，所述第三焊点与所述第二基板第一表面上的第四焊点通过键合线实现电连接。

可选地，所述布线结构包括柔性基板，所述柔性基板上设置有布线层。

可选地，所述边发射激光器耦合结构还包括：透镜，设置于所述块体的第一表面，并且位于所述边发射激光器的激光出射方向上。

可选地，在所述块体的第一表面并且在所述边发射激光器的出光面一侧开设有孔，所述透镜卡接在所述孔的开口。

可选地，所述第二基板上第一表面的法向与所述块体的第一表面之间的夹角角度为5°到15°。

本实用新型实施例所提供的边发射激光器耦合结构，待耦合器件设置在第二基板的第一表面或第二表面一侧，块体设置在第二基板的第一表面并且块体的第二表面朝向第二基板的第一表面，布线结构设置在与块体第二表面相邻的块体第一表面，则设置在该布线结构上的边发射激光器的侧向出光面便可以不经反射而直接射向待耦合器件的入光面，无需精确贴装反光器件，降低了工艺复杂度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了现有边发射激光器耦合结构的示意图；

图2A示出了根据本实用新型实施例提供了一种边发射激光器耦合结构的制作方法的流程图；

图2B示出了根据本实用新型实施例提供了另一种边发射激光器耦合结构的制作方法的流程图；

图3A示出了在第一基板表面开设凹槽之后的结构示意图；

图3B为图3A所示结构的纵向截面示意图；

图3C示出了制作好的柔性基板的示意图；

图3D示出了在凸起的第一表面设置布线结构之后的结构示意图；

图3E为图3D所示结构的纵向截面示意图；

图3F示出了在布线结构上贴装边发射激光器之后的结构示意图；

图3G为图3F所示结构的纵向截面示意图；

图4A示出了根据本实用新型实施例提供了一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图；

图4B示出了根据本实用新型实施例提供了另一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图；

图4C示出了根据本实用新型实施例提供了又一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、优点、制备方法更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施示例进行详细描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中附图中部分结构直接给出了优选的结构材料，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，参考附图描述的实施例是示例性的，实施例中表明的结构材料也是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制，本实用新型各个实施例的附图仅是为了示意的目的，因此没有必要按比例绘制。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图2A示出了根据本实用新型实施例提供了一种边发射激光器耦合结构的制作方法的流程图。如图2A所示，该制作方法包括如下步骤：

S101：在第一基板表面开设至少一个凹槽，相应地，凹槽两侧形成凸起。

图3A示出了在第一基板表面开设凹槽之后的结构示意图，图3B为图3A所示结构的纵向截面示意图。其中，10为第一基板，11为凹槽，12为凸起。

该步骤中的凹槽11可以是如图3A所示的沿第一基板表面延伸的长条形凹槽，且凹槽11的横截面为U形；也可以是槽口为长方形、或多边形的凹槽，并且槽口位于该第一基板表面一侧。

开设凹槽的具体方法可以是通过钻孔、铣槽等工艺，本申请对开设凹槽的具体工艺不做限定。

S102：在至少一个凸起的第一表面设置布线结构及边发射激光器，其中，该凸起的第一表面为槽口所在的一侧表面。

可以是先在凸起的第一表面设置布线结构，再在布线结构上贴装边发射激光器；或者，也可以先单独制作布线结构，再将布线结构贴装至凸起的第一表面，在布线结构贴装至凸起第一表面的之前或之后，将边发射激光器贴装至布线结构上。

图3F示出了在布线结构上贴装边发射激光器之后的结构示意图，图3G为图3F所示结构的纵向截面示意图。其中，30为边发射激光器。

图3D示出了在凸起的第一表面设置布线结构之后的结构示意图，图3E为图3D所示结构的纵向截面示意图。其中，40为布线结构。布线结构可以是在硅基板上设置至少一层布线层，还可以设置TSV结构；或者，也可以是在柔性基板上设置至少一层布线层。

如图3E所示，凸起A的A1表面为第一表面，A2表面为第二表面，A3表面为第三表面。该步骤可以仅在第一表面设置布线结构，也可以在第一表面和第二表面设置布线结构，或者在第一表面和第三表面设置布线结构，或者在第一表面、第二表面、第三表面均设置布线结构。可选地，不同表面之间的布线结构是电连接的。

S103：将该至少一个凸起从第一基板上切割下来，得到块体。相应地，凸起的第一表面对应为块体的第一表面，凸起上与凸起的第一表面相邻的第二表面对应为块体的第二表面。

如图3G所示，可以沿图3G中的虚线B1和B2所示的方向切割第一基板。

S104：将块体贴装至第二基板的第一表面，并且使块体的第二表面朝向第二基板的第一表面。第一基板的第一表面上或第二表面一侧设置有待耦合器件的入光面，第二表面与第一表面相对设置。

贴装后的耦合结构的纵向剖面示意图如图4A-4C所示。其中，70为第二基板，80为待耦合器件(例如可以为光栅、波导器件等)的入光面。

需要补充说明的是，本申请实施例中的贴装步骤之前，都会预先设置相应的对准标记，本申请对具体的标记方法不做限定。

上述边发射激光器耦合结构的制作方法，先在第一基板上开设凹槽形成突起，在凸起的第一表面设置布线结构及边发射激光器，再将凸起从第一基板上割下来得到块体，最后将块体贴装至第二基板的第一表面，并且是块体上与第一表面相邻的第二表面朝向第二基板的第一表面，从而使得边发射激光器的出射方向正对第二基板的表面，使得边发射激光器的出射光可以不经反射而直接射向第二基板表面上待耦合器件的入光面；并且上述各个步骤均适于大批量操作，通过该方法能够大批量生产边发射激光器的出射光直接射向入光面的耦合器件。

实施例二

图2B示出了根据本实用新型实施例提供了另一种边发射激光器耦合结构的制作方法的流程图。如图2B所示，该制作方法包括如下步骤：

S201：在第一基板表面开设至少一个凹槽。相应地，凹槽两侧形成凸起。

该步骤请参考步骤S101，在此不再赘述。

S202：在凸起第一表面上且沿凹槽的长度方向上开设至少一个孔，用于卡接透镜。

如图3A和3B所示，60为用于卡接透镜的孔。

可选地，也可以不用执行该步骤。

S203：在至少一个凸起的第一表面设置具有布线层的柔性基板。

图3C示出了制作好的柔性基板的示意图。步骤S203可以先制作出如图3C所示的柔性基板40，基板40上设置有布线层，当然也具有焊点，例如图3C中的41是用于贴装边发射激光器的焊点，43是用于凸起的第二表面贴装至第二基板第一表面上的焊点。当需要透镜卡接设置在孔上时，柔性基板上还需要设置通孔42。

最后，将制作好的柔性基板40贴装至第一基板的表面，并且用于贴装边发射激光器的焊点41、通孔42设置在凸起的第一表面上，如图3D和3E所示。

S204：在柔性基板上贴装边发射激光器。

图3F示出了在柔性基板上贴装边发射激光器之后的结构示意图，其中30为边发射激光器。

S205：在柔性基板上边发射激光器的出光面一侧贴装透镜。

图3F示出了在柔性基板上贴装透镜之后的结构示意图，其中50为透镜。

该透镜可以固定在凸起的第一表面上；或者，作为本实施例的一种可选实施方式，该步骤之前还可以在凸起第一表面上且沿凹槽的长度方向上开设至少一个孔(如图3A至3G中的60所示)，用于卡接透镜，透镜卡接在孔的开口处。这种卡接在孔口设置方式可以用于球型透镜，也可以用于其他形状的透镜。透镜可以采用激光焊接的方式卡接设置在开口处。

S206：将至少一个凸起从第一基板上切割下来，得到块体。相应地，凸起的第一表面对应为块体的第一表面，与凸起的第二表面对应为块体的第二表面。

该步骤请参考步骤S103，在此不再赘述。

S207：将块体贴装至第二基板的第一表面，并且使块体的第二表面朝向第二基板的第一表面。第一基板的第一表面上或第二表面一侧设置有待耦合器件的入光面，第二表面与第一表面相对设置。

该步骤请参考步骤S104，在此不再赘述。

需要补充说明的是，本申请实施例中的贴装步骤之前，都会预先设置相应的对准标记，本申请对具体的标记方法不做限定。

上述边发射激光器耦合结构的制作方法，能够大批量生产出一种边发射激光器耦合结构，使得边发射激光器的出射光不经反射直接射向待耦合器件的入光面。具体请参考实施例一。

实施例三

图4A示出了根据本实用新型实施例提供了一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图。该边发射激光器耦合结构可以采用实施例一或实施例二所述的制作方法制成。如图4A所示，该边发射激光器耦合结构包括第二基板70、待耦合器件、块体90、布线结构20和边发射激光器30。

待耦合器件的入光面80设置于第二基板70的第一表面上或者第二基板70的第二表面一侧，第二表面与第一表面相对设置。

块体90设置在第二基板70的第一表面上，块体90的第二表面朝向第二基板70设置。布线结构20设置在块体90的第一表面上，块体90的第一表面与块体90的第二表面相邻，该布线结构20上的焊点与第二基板70上的焊点之间可以通过键合线(例如金线)100连接。边发射激光器30设置于布线结构20上，出光面朝向第二基板70。

上述边发射激光器耦合结构，待耦合器件设置在第二基板的第一表面或第二表面一侧，块体设置在第二基板的第一表面并且块体的第二表面朝向第二基板的第一表面，布线结构设置在与块体第二表面相邻的块体第一表面，则设置在该布线结构上的边发射激光器的侧向出光面便可以不经反射而直接射向待耦合器件的入光面，无需精确贴装反光器件，降低了工艺复杂度。

实施例四

图4B示出了根据本实用新型实施例提供了另一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图。该边发射激光器耦合结构可以采用实施例一或实施例二所述的制作方法制成。

如图4B所示，与图4A所示边发射激光器耦合结构的区别在于，布线结构20延伸至块体90的第二表面，位于块体90第二表面的布线结构20上设置有第一焊点，第二基板70第一表面上与第一焊点相对应的位置设置有第二焊点，第一焊点和第二焊点通过焊球实现电连接。该设置方式缩短了块体90上的焊点与第二基板70表面的距离，使焊点之间适于通过焊球连接，能够极大地提高电信号传输速度，提升边发射激光器耦合结构整体的高频特性。

可选地，布线结构20为柔性基板，柔性基板上设置有布线层。

作为本实施例的一种可选实施方式，该边发射激光器耦合结构还包括透镜50，设置于块体90的第一表面，并且位于边发射激光器30的激光出射方向上。进一步地，在块体90的第一表面并且在边发射激光器30的出光面一侧开设有孔60，透镜50卡接在孔60的开口。

可选地，块体90的材质为高导热材料，以实现边发射激光器的快速散热。

可选地，第二基板70上第一表面的法向(即与第二基板70的第一表面垂直的方向)与块体90的第一表面之间的夹角角度为5°至15°(例如5°、10°、15°)，也即边发射激光器30的出射光与平面波导电路(英文全称：Planar Lightwave Circuit，简称PLC)入射面法向(基于入射面垂直的方向)之间的夹角分别为5°至15°，这样能够减少入射面对于激光的反射，提高耦合效率。

上述边发射激光器耦合结构，边发射激光器的侧向出光面便可以不经反射而直接射向待耦合器件的入光面，无需精确贴装反光器件，降低了工艺复杂度。具体请参考实施例三。

实施例五

图4C示出了根据本实用新型实施例提供了又一种边发射激光器耦合结构的纵向剖面示意图。该边发射激光器耦合结构可以采用实施例一或实施例二所述的制作方法制成。

如图4C所示，与图4A所示边发射激光耦合结构的区别在于，布线结构20延伸至块体90的第三表面，其中块体90的第三表面与块体90的第二表面相对设置。位于块体90第三表面的布线结构20上设置有第三焊点，第三焊点与第二基板70第一表面上的第四焊点通过键合线100实现电连接。

可选地，布线结构20为柔性基板，柔性基板上设置有布线层。

作为本实施例的一种可选实施方式，该边发射激光器耦合结构还包括透镜50，设置于块体90的第一表面，并且位于边发射激光器30的激光出射方向上。进一步地，在块体90的第一表面并且在边发射激光器30的出光面一侧开设有孔60，透镜50卡接在孔60的开口。

可选地，块体90的材质为高导热材料，以实现边发射激光器的快速散热。

可选地，第二基板70上第一表面的法向(即与第二基板70的第一表面垂直的方向)与块体90的第一表面之间的夹角角度为5°至15°(例如5°、10°、15°)，也即边发射激光器30的出射光与平面波导电路(英文全称：Planar Lightwave Circuit，简称PLC)入射面法向(基于入射面垂直的方向)之间的夹角分别为5°至15°，这样能够减少入射面对于激光的反射，提高耦合效率。

上述边发射激光器耦合结构，边发射激光器的侧向出光面便可以不经反射而直接射向待耦合器件的入光面，无需精确贴装反光器件，降低了工艺复杂度。具体请参考实施例三。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本实用新型保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本实用新型的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本实用新型的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本实用新型描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本实用新型可以对它们进行应用。因此，本实用新型所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。