一種透鏡陣列的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種透鏡陣列的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]現(xiàn)有光通信模塊中的芯片需承載在一個(gè)載板上，并通過載板上的電氣互連線路和光纖通孔來實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)的傳輸和互連。然而，由于現(xiàn)有的TSV(娃通孔)和Flip Chip (倒裝芯片)的工藝容差較小(5微米)，而光纖芯徑也較小(單模光纖芯徑為8微米?10微米)，因此芯片與光纖之間直接耦合的效率較低、對(duì)準(zhǔn)容差小，這就需要在載板的光纖通孔中引入透鏡來增大對(duì)準(zhǔn)容差、改善芯片與光纖的耦合效率。
[0003]現(xiàn)有芯片載板上透鏡陣列的制備方法為:提前制成透鏡或透鏡陣列，然后再將該透鏡或透鏡陣列對(duì)準(zhǔn)裝配在耦合光路中，然而該對(duì)準(zhǔn)裝配步驟會(huì)引入裝配誤差，這會(huì)惡化芯片載板中光路的耦合性能。
[0004]目前透鏡或透鏡陣列的材料主要有玻璃透鏡和有機(jī)材料透鏡兩種，其制作方法按照加工工藝區(qū)分主要包括:表面微加工、反應(yīng)離子束刻蝕、光刻膠回流、激光直接寫入、熱壓模成型法、離子交換法、微噴打印法、掩模移動(dòng)法或光敏玻璃熱成形法等。但這些現(xiàn)有的透鏡陣列的制備方法制得的透鏡的并不適于耦合要求較高的微透鏡。例如，光刻膠回流方法是在掩模上用光刻膠定義透鏡圖形之后，再將光刻膠加溫以實(shí)現(xiàn)表面流動(dòng)，通過表面張力的作用形成透鏡，但是由于光刻膠本身的化學(xué)性能和機(jī)械性能較差，傳輸光學(xué)性能也不好，所制成的透鏡表面無法滿足較高的耦合要求；熱壓模成型法是需要首先在一個(gè)模具上設(shè)計(jì)好透鏡陣列尺寸，再采用熱壓成型技術(shù)形成透鏡陣列。然而，由于熱壓成型技術(shù)的加工精度較低，所形成的單模透鏡直徑和曲率精度在5um量級(jí)，而且熱壓成型所形成的透鏡表面粗糙，需要額外鍍膜才能使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種透鏡陣列的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)所形成的透鏡陣列存在定位誤差，以及表面粗糙的問題。
[0006]本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種透鏡陣列的制備方法，包括:
[0007]在基板上形成定位孔陣列；
[0008]將所述定位孔陣列的端面與熔融的透鏡材料相接觸，使熔融的透鏡材料在毛細(xì)作用下進(jìn)入定位孔內(nèi)形成半球狀；
[0009]將所述熔融的透鏡材料固化。
[0010]本發(fā)明一實(shí)施例還提供了一種具備透鏡陣列的芯片載板制備方法，包括:
[0011 ] 在基板上形成定位孔陣列；
[0012]將所述定位孔陣列的端面與熔融的透鏡材料相接觸，使熔融的透鏡材料在毛細(xì)作用下進(jìn)入定位孔內(nèi)形成半球狀；
[0013]將所述熔融的透鏡材料固化；
[0014]在所述透鏡材料表面上設(shè)置電氣互連線路。
[0015]本發(fā)明一實(shí)施例還提供了一種具備透鏡陣列的芯片載板，包括:硅載板和透鏡載板；所述透鏡載板貼合于所述硅載板上；所述透鏡載板表面設(shè)置有電氣互連線路；
[0016]其中，所述透鏡載板上設(shè)有透鏡陣列，所述硅載板上設(shè)有定位孔陣列；所述透鏡陣列的每個(gè)透鏡嵌入一個(gè)所述定位陣列的定位孔中。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡陣列的制備方法，所形成的透鏡陣列在定位孔內(nèi)利用毛細(xì)作用形成，透鏡的定位精度取決于定位孔陣列的加工精度，而定位孔陣列的加工工藝屬于標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝，精度可以到亞微米量級(jí)，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中透鏡陣列裝配時(shí)引入的裝配誤差；此外，由液體表面張力作用形成的透鏡表面光滑，不需要額外鍍膜就可直接使用。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的透鏡陣列的制備方法流程示意圖。
[0019]圖2a?2d是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的具備透鏡陣列的芯片載板的制備流程的分解示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的具備透鏡陣列的芯片載板的使用原理示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的具備透鏡陣列的芯片載板的制備方法流程示意圖。
[0022]圖5a?5g是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的具備透鏡陣列的芯片載板的制備流程的分解示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0024]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的透鏡陣列的制備方法流程示意圖。如圖1所示，該制備方法包括:
[0025]步驟101:在基板I上形成定位孔陣列2，具體如圖2a所示。所形成的定位孔陣列2用于后續(xù)利用毛細(xì)作用形成透鏡陣列；此外，提前在基板I上形成定位孔陣列2也為后續(xù)形成透鏡陣列起到了定位作用。當(dāng)所要形成的透鏡陣列應(yīng)用于光通信模塊的芯片載板上時(shí)，該定位孔陣列2還作為該芯片載板的光纖通孔，用于插入光纖形成光學(xué)通路。
[0026]在本發(fā)明一實(shí)施例中，為了提高透鏡陣列的定位準(zhǔn)確度，可在基板I上采用光刻刻蝕法形成定位孔陣列2。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，基板I采用硅材料制成，此時(shí)可在該硅基板上采用TSV工藝形成該定位孔陣列2。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，操作者還可以根據(jù)基板材料和定位的精度要求選擇不同的工藝形成該定位孔陣列2。
[0028]步驟102:將所述定位孔陣列2的端面與熔融的透鏡材料3相接觸(如圖2b所示)，使熔融的透鏡材料3在毛細(xì)作用下進(jìn)入定位孔內(nèi)形成半球狀(如圖2c所示)。
[0029]當(dāng)將定位孔陣列2的定位孔插入熔融的透鏡材料3時(shí)，液態(tài)的透鏡材料3在毛細(xì)作用下沿著定位孔內(nèi)壁上升，并在表面張力的作用下形成半球狀的液面，該半球狀的液面即為所要形成的透鏡表面。由于是在液體的表面張力作用下自然形成，而并非由模具表面壓制而成，該自然形成的半球狀透鏡表面十分光滑，所形成的透鏡不用額外鍍膜就可直接使用。
[0030]在本發(fā)明一實(shí)施例中，透鏡材料3采用透明的聚合物材料。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，透鏡材料3也可采用滿足可熔融、可透光條件的任何其他材料，本發(fā)明對(duì)透鏡材料3的具體種類不做限定。
[0031]步驟103:將所述熔融的透鏡材料3固化(如圖2d所示)。由此便形成了表面光滑，并且經(jīng)過定位孔定位的透鏡陣列。
[0032]在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖2b和2c所示，由于透鏡材料3在熔融狀態(tài)時(shí)盛放在一個(gè)槽型模具4中，這樣當(dāng)該透鏡材料3固化后，需要將固化的透鏡材料與所述槽型模具脫離。
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù)透鏡材料3的性質(zhì)不同，可采用不同的方法使得熔融的透鏡材料固化。例如，當(dāng)該透鏡材料3對(duì)溫度敏感時(shí)，可采用冷卻處理的方法使透鏡材料固化。當(dāng)該透鏡材料3對(duì)紫外線敏感時(shí)，可采用紫外線照射的方法使透鏡材料固化。本發(fā)明對(duì)固化熔融透鏡材料的方法不做限定。
[0034]由上述方法形成的透鏡陣列可用于制備一種光通信模塊的芯片載板，以改善光通信模塊中芯片和光纖之間的耦合效率。具體而言，在該透鏡陣列的透鏡材料表面上設(shè)置電氣互連線路即可作為芯片載板使用，由此便直接實(shí)現(xiàn)了透鏡陣列在芯片載板中的三維集成。其中的電子互連線路用于與芯片形成電路連接；定位孔作為光纖通孔，用于插入光纖以形成芯片與光纖之間的光學(xué)通路。由于電氣互連線路設(shè)置在由玻璃或者其他有機(jī)材料制成的透鏡材料上，電學(xué)傳輸損耗較小，有利于高速信號(hào)互連。
[0035]在本發(fā)明一實(shí)施例中，基板上的定位孔為盲孔，此時(shí)為了將光纖插入定位孔以形成光學(xué)通路，還需減薄基板直至打通定位孔陣列的底面。
[0036]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例所提供的具備透鏡陣列的芯片載板的使用原理示意圖。如圖3所示，該芯片載板包括:硅載板31和透鏡載板32 ;透鏡載板32位于硅載板31上；透鏡載板32表面設(shè)置有電氣互連線路7 ;其中，透鏡載板32上設(shè)有透鏡陣列33，硅載板31上設(shè)有定位孔陣列2 ;透鏡陣列33的每個(gè)透鏡嵌入一