[发明专利]用于安装光学元件的载体以及相关的制造工艺

说明书

提供了一种低成本和易于大批量制造的载体零件，所述载体零件用于精确地安装光学部件，所述光学部件诸如光纤和光学基座。还提供了一种相关联的制造工艺。

技术领域

本发明总体上涉及光电装置，以及用于形成允许光学元件的精确安装和对齐的载体零件的制造工艺。

背景技术

在两个光学部件之间制造精确的光学连结通常是复杂和昂贵的。例如，光纤和光学基座(激光二极管，光电二极管)的对齐是极其重要的、并且需要很高的精度。

在通常的工业实践中，将光学基座的活性层(晶片平面)平行于载体(诸如PCB或玻璃板)来安装光学基座。光学轴线从而垂直于电路板或载体的表面。在很多情况下，实践中将光纤的轴线取向为平行于载体或电路板的表面，其中需要通过例如结合有透镜的镜子来改变光线的方向。因此，常规的耦接机构涉及基座和光纤的光学轴线的垂直布置、以及镜子的使用(通常结合有一个或多个透镜)来改变光线的方向。

由于诸如光电二极管的光学基座将被安装到这样的电路板，该电路板具有已有的迹线，该迹线被限定为使得光纤需要与电路板精确的对齐，因此带来了对镜子和透镜的需求。为了在上述情形中获得光学连结，从光纤发射的光束必须被弯折，使得光束垂直于电路板。此外，必须留出一定的距离用于光线传播，这也需要用于聚焦的透镜的使用。

申请人认识到对低成本和大量生产的设备的需求，以及对有助于光学部件(诸如光纤和光学基座)的精确对齐的相关制造工艺的需求。

发明内容

下文中陈述了对本发明的简要总结，以提供本发明的一些方面的基本理解。该总结并非是对本发明的广泛概述。其并非意图为确定本发明的关键/重要元件或意图为描绘本发明的范围。其目的仅在于以简单的形式而展现本发明的一些概念，作为下文中呈现的更详细的描述的序言。

申请人认识到，用于构建光学连结(特别是在印刷电路板的情况下)的传统方法是高成本并且不方便的，并且可能不能针对批量生产具有规模效应。为了最小化这些缺点，申请人提出了一种载体零件以及一种制造工艺，该制造工艺允许在相同载体零件上的光学基座和光纤两者对于每个部件使用相同参考特征的组装。

这样的设备提供了很多重要的优势，包括，将光学基座精确地抵靠耦接至光纤，使得基座和光纤的光学轴线成一直线，以及消除对其间透镜的需要。提供了一种安装垫的布置，使得光学基座的光学轴线安装为与光纤的轴线成一直线。消除了对来自于光纤的光线的变向，并且基座和光纤可抵靠耦接而无需其间的任何光学部件。这带来了这样的优势，消除了由于光学部件带来的吸收和/或反射损失。

除了机械功能外，载体零件还提供了到光学基座的电轨迹和连接，而无需引入额外的零件。载体零件还提供了用于驱动器或放大器芯片的粘接区域，并且从而允许芯片和光学基座之间的电路径较短，这对于信号完整性是有利的。此外，也可使用多层载体从而提供更多的电设计的灵活性，即降低串扰。由于载体的良好的导热性能，其用作散热器，从而降低了对传热的壳体外部的昂贵的热桥的使用的需求。

完整的“光引擎”可被形成为包括载体零件、安装的光学基座和安装的驱动器或放大器芯片。光引擎提供了用于将其连接到装置的PCB的垫和对齐特征，该对齐特征适合于被动地对齐和固定光纤。光引擎用于将光纤连接至电气PCB，并且处理两者之间的转换并且仅需要最少量的部件。

载体零件可通过已有的生产工艺而批量地生产。可以在更大的板的结构中同时地处理大量的这些零件。此外，载体零件的制造无需激光的严密定位的精确性。

本发明的一个方面是一种载体，用于将包括多个交替的层的至少两个光学元件精确地安装，每个层包括取自一组中的第一和第二材料中的一种，所述第一材料易于通过烧蚀工艺侵蚀，并且所述第二材料不易于通过烧蚀工艺侵蚀，其中，包括第二材料的每个层呈现各自的几何图案，使得当烧蚀工艺应用到所述多个交替的层时，形成多个特征，并且其中每个形成的特征提供了用于所述至少两个光学元件的每一个的各自的安装。