[发明专利]光纤阵列组件凹槽基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯元件的制造技术，具体是一种光纤阵列组件凹槽基板的制造方法。

背景技术

平面光波导分光器是目前光纤到户三网融合系统中的重要器件，如何大规模、低成本生产是生产者的重要课题。

平面光波导分光器主要由单纤阵列、光芯片、光纤阵列（fiber Array）组成。其中，凹槽基板是光纤阵列的重要组成部分。要满足目前设备对平面光波导分光器的高需求，凹槽基板要满足以下要求：1.精度高，每道槽之间的间距误差在较小的范围 ；2.性能稳定，最好采用与芯片一致的材料进行加工；3.成本低，最大程度使用廉价材料和加工设备；4.工艺简单，尽可能摆脱人为因素影响，提高成品合格率；5.尽可能加工形成较深的V型槽，有利于固定光纤，提高光纤阵列，稳定性，可靠性。

目前，国内市场上的石英材料凹槽基板主要有三种制作方法：

一是采用传统机器加工方法，它的优点是采用金刚砂轮切割刀，可以使槽做成任意的角度和形状，缺点是：1.对加工机器和金刚砂轮切割刀的性能要求较高，成本很高；2. 金刚砂轮切割刀的寿命短，切割过程中由于石英玻璃硬度高，容易打刀，坏刀，需经常修磨，切割效率无法提高；3.在切割的槽数较多时，会出现累计误差，产品合格率低；4.使用这种方法生产出的槽成本大，价格高，不能适应光通讯的大规模生产。

二是采用反应离子刻蚀光刻工艺（干法蚀刻）方法。它的优点是生产出的槽的精度与槽数无关，成本相对较低，缺点是：1.这种工艺生成的槽形状为矩形，深度不够，在制作光纤阵列时会造成光纤入槽困难，只能使用专业生产的配套夹具，与现有光纤阵列生产厂家不配套，限制该产品大规模投放市场；2.由于槽深不够，紫外胶用量不足，容易造成脱胶，不能通过环境测试，产品的可靠性较低；3. 光纤与矩形槽定位接触仅靠矩形槽的两个边缘区，容易造成光纤受伤或折断，光纤耦合时损耗增加。

三是湿法腐蚀方法，例如公开号CN101762971 A的中国专利申请公开的一种采用光刻技术加工光纤阵列槽的方法。它的优点也是生产出的槽的精度与槽数无关，成本相对较低，缺点是：1.工艺复杂，腐蚀深度位置不能精确控制，要么腐蚀过量，要么是腐蚀不到位置，状态不稳定；2.腐蚀出的槽边缘粗糙，容易崩口，良率低，会造成光纤阵列(fiber Array）在制作过程中不易于点胶固化，耗时耗力，影响大规模光纤阵列生产；3. 腐蚀深度超过20～30um时，铬保护层出现针孔，无法继续保护石英玻璃，石英基板出现玻璃麻点、花斑，造成腐蚀出的槽深度不够，容易出现槽破损现象；4.槽的深度不够，在制作光纤阵列时会造成光纤入槽困难和点胶效率低，降低光纤阵列生产合格率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，在现有湿法腐蚀方法的基础上进行改进，提供一种制造精度高、成本低、产品良率高、可形成大深度V型槽的光纤阵列组件凹槽基板的制造方法。

 本发明的光纤阵列组件凹槽基板的制造方法依次包括以下步骤：

a.在清洗干净的石英材料上涂一层抗蚀剂保护层，并均胶、烘干；

b.在完成上述步骤的石英材料上盖上掩模母板，进行紫外曝光。

c.显影去除抗蚀剂保护层透光部分，清洗干净烘干；

d.采用浓度40%的氟化铵缓冲溶液湿法腐蚀抗蚀剂保护层中透光的部分；

e.腐蚀深度至30 ±10μm处，拿出清洗干净；

f.将石英材料放进烘箱做抗蚀剂保护层坚膜，温度为120～148℃，时长10～30分钟；

g.再腐蚀石英玻璃深至45um～62um之间；

h.使用有机溶剂，去除抗蚀剂保护层；

i.磨倒角，用切割机将其分切成小块，最后形成石英凹槽基板。

上述步骤中，所述石英材料为JGS1石英材料。

本发明的方法经实际使用和检测，证明具有以下优点

①           制作工艺简单，无人为因素影响，产品合格率可达100%。

②           采用氟化铵缓冲溶液湿法腐蚀，反应的时间、速率可精确控制。

③           通过坚膜工序，使抗蚀剂能持续、长久的保护石英基板，腐蚀出的凹槽形状稳定，线条精密、光滑、透亮，光洁度高，有利于光纤阵列制作过程中的点胶、滑胶，极大提高生产效率。

④           腐蚀出的凹型槽较深，加入坚膜工序后，以抗蚀剂作为保护层可腐蚀超过60um以上的深度，腐蚀角度60度左右，延续传统机械加工方法优点。