[发明专利]带玻璃透镜光窗的管帽及其制作方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种封装外壳的制作技术，尤其涉及一种带玻璃透镜光窗的管帽及其制作方法。

背景技术

光收发器件是现代工程领域中重要的器件，光收发器件上的光窗质量是决定光收发器件品质的重要因素。光收发器件上的光窗一般由设置于封装外壳上的透镜光窗形成，这其中涉及到两种工艺，其一，透镜光窗本身的成型技术，其二，封装外壳和透镜光窗之间的封装技术；

现有的透镜光窗成型技术主要有冷加工透镜、模压透镜、注塑成型透镜等工艺，现有的封装技术主要有低温玻璃封接、金属化钎焊、胶粘等工艺。现有技术中存在的问题是：

首先，现有技术在加工带玻璃透镜光窗的管帽时，需要先对透镜光窗和管帽进行独立加工，然后再通过独立的封装工艺来将二者封装在一起，工序多，操作麻烦；

其次，针对具体的透镜光窗成型技术，现有技术存在如下缺陷：1）冷加工透镜工艺是通过研磨、抛光等方式将玻璃透镜加工成型，这种加工方式不仅工序冗长、效率低下，而且不适合制作微小尺寸的透镜；

2）模压透镜工艺是将玻璃坯料在模具内高温模压成型，虽然可精确实现透镜设计面型，但该工艺的设备和技术投资大，成本很高；

3）注塑成型透镜工艺一般是针对塑料透镜，虽然成本低廉，但由于塑料材料本身的固有缺陷，导致透镜光学表面质量欠佳，且塑料温度适应性较差，易老化，器件光学性能衰减较快，难以长期使用；

再次，针对透镜光窗与封装外壳的封装技术，现有技术存在如下缺陷：1）低温玻璃封接工艺是用低温玻璃焊料将透镜光窗封接在密封支撑结构上，封接温度低于光窗的软化温度，虽然在加工过程中不会对光窗透镜本身的参数造成影响，但玻璃焊料与支撑结构的焊接牢固性很差，导致透镜光窗与封装外壳之间连接的牢固性也很差，透镜光窗容易在使用过程中脱落，尤其是将其应用于那些自身存在颤动的装置上时问题十分突出；

2）胶粘工艺是将成型的透镜光窗用有机胶水粘接在密封支撑结构上，这种工艺虽然简单易行，但胶粘物质具有温度适应性差、易老化等缺点，难以保证结构的长期稳定性；

3）金属化钎焊是使用合金焊料将成型透镜光窗钎焊在密封支撑结构上，钎焊前需将透镜光窗封接面金属化，工艺成本较高，金属化层部分需采用贵重金属材料，制作成本较高。

如前所述，由于现有技术中存在种种缺陷，因此有必要对带透镜光窗的管帽的制作工艺进行改造。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种带玻璃透镜光窗的管帽的制作方法，所述带玻璃透镜光窗的管帽由金属管帽和玻璃光窗组成，金属管帽上端设置有透光孔，玻璃透镜镶嵌在透光孔内形成玻璃光窗；其创新在于：按如下方法制作带玻璃透镜光窗的管帽：

1）预制玻璃块和金属管帽备用；

2）在金属管帽内套接模具，然后将玻璃块放置于模具上端面；所述模具形状为圆柱形，模具上端面低于金属管帽上端面；玻璃块、金属管帽和模具三者所组成的结构体即形成坯件；

3）将坯件送入高温炉中，高温炉内通入有湿氮气，高温炉内温度为700℃~800℃；

4）玻璃块在高温炉内熔化成液态，液态玻璃将金属管帽内模具上方的空间填充，并且液态玻璃表面在表面张力作用下形成凸面，待液态玻璃停止流动后，将坯件取出；液态玻璃冷却后即形成玻璃光窗，取下模具后即得带玻璃透镜光窗的管帽。

前述方案的原理是：本领域技术人员应该明白，当固相的玻璃熔化后所形成的液相玻璃，会在自身重力作用下出现流动，并且液相玻璃还具有液体表面张力的性质，本发明利用前述两种原理，来使玻璃块在高温熔化后自动成型为玻璃透镜；另外，本发明还利用了相似相溶原理来提高玻璃光窗与金属管帽连接的牢固性：金属管帽在高温条件下与湿氮气接触后，金属管帽表面在氧化作用下形成氧化层，玻璃也属于氧化物，当液相玻璃与金属管帽上的氧化层接触后，二者可以形成十分紧密的接触，当液相玻璃冷却为固相后，玻璃和金属管帽之间就形成了十分牢固的连接；该方法工艺简单，对设备的依赖性很低，只需要普通的高温炉和简单的模具以及输送设备即可，所形成的玻璃光窗的表面光滑圆润，品相极佳。