專利名稱：光模塊及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光模塊及制造方法。
背景技術(shù)：
光模塊可以包括與一光器件對準(zhǔn)的光學(xué)組件(例如，光纖和/或光學(xué)透鏡)。目前，具有相對高的光功率(例如大于1W)和相對低的光稱合損耗(例如光稱合損耗小于大約15%)的光模塊耗費了較長的制造時間，要求操作者具有一定技能，并且要求操作者介入和/或高成本的設(shè)備來進(jìn)行制造，因此其制造成本相對昂貴。因此，現(xiàn)有的光模塊被應(yīng)用于成本相對較高的最終用戶應(yīng)用程序(例如，這些最終用戶應(yīng)用程序面向?qū)I(yè)領(lǐng)域從業(yè)者，而不是諸如消費者的最終用戶)中。期望設(shè)計一種光模塊，這種光模塊適合應(yīng)用在與目前包括有光模塊(一個或多個)的器件相比具有更低價位的器件中。自光纖輸送的高光功率(例如大于1W)的產(chǎn)生通常需要一個與光纖有效耦合的能量源。例如，適當(dāng)?shù)母吖夤β势骷梢园?I)激光二極管和(2)與光纖的有效耦合。圖1提供了一個現(xiàn)有光模塊制造工藝流程100的例子。這個示例性工藝流程包括15個操作。這15個操作中的任意一個是手動的、自動的,或者是二者混合的。在第一個操作101中，將激光二極管芯片粘接至子基座(submount)。在這個操作101中，該激光二極管可以是P側(cè)朝下(例如，正極側(cè)朝下，也可以稱之為陽極側(cè)朝下)地安裝于子基座上的激光二極管芯片。該子基座應(yīng)該是高導(dǎo)熱性材料。期望的子基座材料的熱導(dǎo)率通常大于約180W/m-K,并具有與激光二極管的熱膨脹相近的熱膨脹(例如，大約4ppm/K至大約8ppm/K)。能夠用作子基座的適當(dāng)材料包括但不限于，例如，WCu, AIN, SiC和BeO。當(dāng)采用硬質(zhì)焊料將激光二極管安裝于子基座時，特別期望使用具有相似熱膨脹特性的激光二極管和子基座材料，否則存在這些熱膨脹特性失配引發(fā)應(yīng)力的風(fēng)險，其會使激光二極管的壽命和性能退化。硬質(zhì)焊料一般被用于將激光二極管(例如，激光二極管芯片)芯片粘接至子基座。由于硬質(zhì)焊料能夠在光模塊和/或采用光模塊的最終器件的整個使用壽命中提供最大的穩(wěn)定性，因此硬質(zhì)焊料常常被使用?？梢圆捎玫牡湫偷挠操|(zhì)焊料的例子包括但不限于AuSn和AuGe合金。仍然參照圖1，在下一個操作一操作102中，將熱敏電阻器芯片粘接至子基座。該熱敏電阻器為電阻隨其溫度變化的電阻器。工藝流程中的工作臺IA包括操作101和102，在這些操作中子基座上的芯片(CoS)組件被形成?！肮?jié)拍時間”被定義為在裝配序列中以給定的操作步調(diào)制造產(chǎn)品以便滿足需求所需的時間，它的計算方法是用每天工作時間的分鐘數(shù)除以消費者總需求或者每天產(chǎn)出的產(chǎn)品數(shù)。這樣，節(jié)拍時間等于單位產(chǎn)品產(chǎn)出的工作分鐘數(shù)。實質(zhì)上，節(jié)拍時間將決定在給定操作步調(diào)下的最大產(chǎn)能。因此，整個裝配序列中的最大節(jié)拍時間限制了該流水線能夠進(jìn)行生
產(chǎn)的產(chǎn)能。再次參見圖1，工作臺IA用于制造CoS組件的節(jié)拍時間為大約2分鐘。在工作臺2A中，進(jìn)行操作103，在該操作中將CoS引線鍵合，工作臺2A的節(jié)拍時間為大約0.3分鐘。該CoS被引線鍵合以便提供各個組件(例如，熱敏電阻器和LD芯片)與外界的電連通性(例如，提供熱敏電阻器和LD芯片與系統(tǒng)中其它部分的電連通性，該其它部分例如為電源、測試臺或者其它控制系統(tǒng))。在工作臺3A中執(zhí)行操作104。在操作104中，對通過操作101、102和103所形成的子基座上的芯片進(jìn)行測試。在這個測試期間，獲得了給定器件的光電特性。也就是，測量光功率、電壓和波長隨電流的變化。這個操作可以是手動的、自動的或者二者混合的。在工作臺3A的操作104中，CoS測試需要大約2分鐘的節(jié)拍時間。關(guān)鍵的是，存在有效的光耦激光二極管合至光纖。由于激光二極管的快軸通常自激光二極管顯著發(fā)散，因此快軸準(zhǔn)直(FAC)透鏡可以被用來校準(zhǔn)激光二極管的遠(yuǎn)場發(fā)射，從而使校準(zhǔn)后的激光二極管發(fā)射與光纖匹配或?qū)?zhǔn)。在一個示例性的光模塊中，F(xiàn)AC透鏡和光纖都與激光二極管有源對準(zhǔn)。該激光二極管發(fā)射在經(jīng)過光纖之前經(jīng)過FAC透鏡。在一個實施例中，該FAC透鏡在光纖對準(zhǔn)之前被對準(zhǔn)。有源對準(zhǔn)是為了產(chǎn)生光發(fā)射和輸出而有源操作器件時，對被耦合的光的分布和光功率進(jìn)行監(jiān)測，直到所述分布和光功率均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(例如，在能夠包括最優(yōu)值的期望范圍內(nèi))。再次參見圖1，在操作105中，該光模塊的制造工藝接下來包括:第一步，對準(zhǔn)FAC透鏡；以及第二步，粘接FAC透鏡。對準(zhǔn)和粘接FAC透鏡在二極管激光器處于運行中并且正在發(fā)射光時同時進(jìn)行。在這個對準(zhǔn)和粘接步驟中，當(dāng)激光二極管處于運行中從而能夠?qū)崿F(xiàn)期望的發(fā)射模式和/或使得期望的光通量能夠?qū)崿F(xiàn)并且可選地最優(yōu)化時，該FAC透鏡能夠被操縱。該對準(zhǔn)和粘接步驟十分耗時。一旦實現(xiàn)了期望的FAC透鏡的對準(zhǔn)或者定位，在操作105的下一部分中，通過多種粘接機制中的任意一種來粘接透鏡。一種典型的粘接機制包括但不限于，將FAC透鏡膠合至子基座或者膠合至鄰近子基座的表面。由于必須在整個固化過程中監(jiān)測光功率和光束模式，并且由具有一定技能的操作員進(jìn)行糾偏以補償膠合劑(例如，環(huán)氧樹脂)固化時引起的移動，因此將FAC透鏡膠合至子基座的工藝十分耗時，并且要求具有一定技能。可選地，將FAC透鏡膠合至子基座的工藝需要繁復(fù)的自動化設(shè)備以實現(xiàn)期望的光功率和光束模式，并且該工藝仍然十分耗時。一旦FAC透鏡被對準(zhǔn)并粘接，在后透鏡測試(POST LENS TEST, LIV、WL)中對該具有透鏡的子基座上的激光二極管芯片進(jìn)行測試，即操作106。除了在此測量經(jīng)過透鏡耦合的光功率以評估透鏡耦合效率，該后透鏡測試與上文中所述的CoS測試(操作104中)類似。因此，后透鏡測試106測量經(jīng)過透鏡耦合的光功率、電壓和波長隨電流的變化。這個操作可以是手動的、自動的或者是手動和自動混合的。根據(jù)一個實施例，用來執(zhí)行工作臺4A的動作即FAC透鏡的有源光學(xué)對準(zhǔn)和與子基座的直接粘接(例如，膠合)(例如，操作105)以及后透鏡測試(例如，操作106)的典型的處理時間占用了較長一段時間。工作臺4A的節(jié)拍時間為大約15分鐘左右并且在粘接(例如，膠合和固化)時間期間，為了在固化過程中對FAC透鏡糾偏，該操作可能需要操作員介入。此外，由于在粘接(例如，通過膠合)中涉及操作員的技能，因此由糾偏失誤造成的廢品數(shù)量會隨著操作員的不同而變化。根據(jù)現(xiàn)有的制造技術(shù)，一旦FAC透鏡被粘接至子基座，在工作臺5A中的操作108期間，該具有透鏡的子基座上的激光二極管芯片(例如具有透鏡的CoS)被粘接至外殼中。操作108所需的節(jié)拍時間為大約0.3分鐘。該外殼提供了容置具有透鏡的子基座上的激光二極管芯片的殼體，使得這些組件彼此靠近地被保持在內(nèi)，并在外殼內(nèi)被保護(hù)免受外部環(huán)境影響。該外殼為具有透鏡的子基座上的激光二極管芯片提供了機械穩(wěn)定性和/或支撐。此夕卜，該外殼可以是熱沉(例如，以HS標(biāo)示)?？梢杂糜谥圃焱鈿さ倪m當(dāng)?shù)牟牧习ǖ幌抻?，例如Cu、WCu，或其它具有高導(dǎo)熱性的材料。在一些實施例中，操作107在工作臺5A中被執(zhí)行，并且早于操作108。在操作107中，一個電極被粘接至外殼(例如，被標(biāo)示為HS的熱沉)。該電極可以通過例如焊接被粘接至外殼。該電極提供了與系統(tǒng)中其它部分的電連通性，該其它部分例如為電源、測試臺或者其它控制系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)碾姌O包括，例如具有金屬軌跡的厚膜陶瓷和/或印刷線路板(例如，PCB板)，該金屬軌跡適用于所需的電流水平(例如，大約0.1安培到大約5安培的電流水平，或者驅(qū)動期望的激光二極管所需的電流水平)。操作107所需的節(jié)拍時間為大約0.3分鐘。在工作臺7A中，進(jìn)行操作109，在該操作中將外殼引線鍵合。在這個操作中，將具有透鏡的子基座上的激光二極管芯片(例如具有透鏡的CoS)電連接至電極。工作臺7A的節(jié)拍時間為大約0.3分鐘。在一些實施例中，在工作臺8A和9A中的操作110和111期間，將裸露光纖劈開(在操作110中)，接下來將其粘接至箍組件(通過操作111)。在工作臺8A中，通過將光纖劈開來制備光纖，并且完成操作110所需的節(jié)拍時間為大約I分鐘。再次參見圖1，在一個實施例中，在工作臺9A中的操作111期間，對光纖添加這樣一個機構(gòu):其向被劈開光纖傳遞剛性，并且能夠使得光纖可被粘接。在一個實施例中，在操作111中，可將被劈開光纖粘接至箍組件(例如，光纖被粘接在箍內(nèi))。該箍作為光纖的機械支撐件，箍保持光纖并使得光纖能夠被固定在期望位置。光纖可以被膠合(例如，環(huán)氧樹脂膠合)至和/或焊接至箍中。在操作111中執(zhí)行將光纖環(huán)氧樹脂粘接至箍組件的情況下，該操作具有大約5分鐘的節(jié)拍時間。在工作臺IOA中，進(jìn)行光纖耦合和測試。在工作臺IOA中的操作112期間，將光纖尾纖對準(zhǔn)并粘接。操作112包括在粘接前的有源對準(zhǔn)。箍組件內(nèi)的光纖可以通過任何適當(dāng)?shù)姆绞桨ɡ缂す夂附?、回流焊和環(huán)氧樹脂膠合而被粘接。在有源對準(zhǔn)期間，向激光器二極管芯片提供一定電流以使該器件電運行進(jìn)而激光二極管芯片產(chǎn)生光并且光纖被調(diào)整到使通過光纖的光通量最大化。該光纖尾纖幫助將光能從激光器二極管芯片傳遞至外部(例如，至系統(tǒng)或器件的其它部件)。正如上文中結(jié)合操作105所述的透鏡粘接方法一樣，在完成粘接方法(例如，環(huán)氧樹脂固化)時，需要對光功率進(jìn)行有源監(jiān)測，并且需要不斷調(diào)整光纖的位置。通常，這些常用光纖粘接方法(例如，激光焊接、回流焊和環(huán)氧樹脂膠合)中的任意一種所需的時間為大約15分鐘到大約20分鐘左右。根據(jù)與上文所述的FAC透鏡與激光二極管芯片的對準(zhǔn)相似的工藝，可以將光纖與具有透鏡的激光二極管芯片對準(zhǔn)。更具體地，當(dāng)激光二極管處于運行中以使得光功率能夠被監(jiān)測，進(jìn)而保證和/或最大化光耦合時，該光纖與具有透鏡的激光二極管芯片的對準(zhǔn)工藝可以有源地被執(zhí)行。當(dāng)采用多種光纖粘接方法中的任意一種并且每種光纖粘接方法要求不同的光纖制備時，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖的對準(zhǔn)。適當(dāng)?shù)墓饫w粘接方法包括但不限于:其中含有光纖的箍的激光焊接、回流焊和環(huán)氧樹脂膠合。在這里箍作為一個粘接器件，被粘接至光纖所在的基座。該植粘接至基座以及光纖以為光纖提供支撐。該植提供了保持、粘接和對準(zhǔn)光纖的機構(gòu)。該箍的剛性輔助光纖與下方支撐結(jié)構(gòu)的對準(zhǔn)和固定。
在操作112期間，回流焊可以被用于粘接含有光纖的箍。在回流焊期間，需要將光纖粘接至焊接平臺上。焊料的選擇或挑選受光纖包層和/或光纖緩沖層的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的限制。選擇性地，回流焊可以通過額外的膠合操作加強和/或進(jìn)一步支撐，據(jù)此額外的膠合劑和/或環(huán)氧樹脂被添加至光纖的頂部到箍組件，以幫助加強定位。在操作112期間，激光焊接可以被用于粘接光纖。在激光焊接中，應(yīng)用專門平臺以將光纖焊接至焊接夾，該焊接夾被用來保持箍，并且該箍被用來支撐光纖。該焊接夾能夠被焊接在專門平臺上。操作111可以不使用箍，而是包括在被劈開光纖的外表面增加一金屬化層。光纖的一部分外表面被金屬化的情況早于操作112發(fā)生。在操作112中，將金屬化光纖對準(zhǔn)并且將該金屬化光纖通過焊接而粘接。操作111也可以不使用箍，而是包括在光纖外表面上設(shè)置膠合劑，這樣在操作112期間將光纖對準(zhǔn)并且利用膠合劑將光纖直接地粘接。此后，在操作113中，進(jìn)行后光纖測試，據(jù)此評估經(jīng)過光纖的耦合。此外，如在操作104和106進(jìn)行的測試中所描述，該測試也可以評估給定器件的光電特性，包括光功率、電壓和波長，它們隨電流的變化被測量。操作113中的測試可以是手動的、自動的或者是二者混合的。工作臺IOA的光纖耦合和測試具有大約15分鐘的節(jié)拍時間。一旦具有透鏡的激光二極管芯片被與光纖對準(zhǔn)，剩下的制造步驟包括蓋子的粘接和密封(在工作臺11A)以及之后的最終測試(在工作臺12A)。這些剩余的制造步驟對于光模塊組件領(lǐng)域的技術(shù)人員是典型的且熟知的。例如，再次參見圖1，在工作臺IlA中，在操作114期間進(jìn)行蓋子的粘接和密封。該蓋子可以由塑料和/或金屬制成并且能夠分別被膠合或焊接。操作114包括蓋子的粘接和密封，并且其節(jié)拍時間為大約I分鐘。工作臺12A包括在其間進(jìn)行最終測試的操作115。在最終測試中，測量經(jīng)過透鏡耦合的光功率、電壓、波長和經(jīng)過光纖的耦合隨電流的變化。操作115中的測試可以是手動的、自動的或者是二者混合的。操作115的節(jié)拍時間為大約I分鐘。再次參見附圖1，現(xiàn)有技術(shù)光模塊的15個操作步驟需要12個工作臺、2個引線鍵合操作、2個有源對準(zhǔn)步驟以及4個測試操作，所有這些需要大約43分鐘的連續(xù)節(jié)拍時間。

發(fā)明內(nèi)容
期望設(shè)計一種光模塊，這種光模塊適合應(yīng)用在與目前包括有光模塊的器件相比具有更低價位的器件中。期望的是，這個低成本的光模塊能夠?qū)崿F(xiàn)相對高的光功率(大于1W，大于0.5W，或者大約0.5W至大約20W，或者大于20W)，并具有最小的光耦合損耗(例如，光耦合損耗小于大約15%，或者小于大約12%，或者小于大約10%，或者小于大約5 %)。期望的是，較低成本的光模塊(一個或多個)具有如下中的一個或多個:較少的部件及較少的材料清單(Β0Μ)，較低成本的材料清單，和/或較低的制造成本(例如，較低成本的制造工藝和/或較低成本的用于組裝光模塊的設(shè)備)。在一個實施例中，該光模塊可以包括主板和外殼，該外殼具有上方可安裝有主板的基座。該主板可以包括設(shè)置于其上的激光二極管以及被配置為接收光纖以使其與該二極管對準(zhǔn)的溝道。該外殼還可以包括多個隔開的定位元件，該定位元件用于將主板接合在外殼內(nèi)的期望位置上。進(jìn)一步，該外殼可以限定一體積，該體積足以使過量的安裝材料與主板隔離。
定位部分也可以被稱為定位元件，并且同樣地定位元件可以被稱為定位部分。該定位元件可以采用多種形式。在一個實施例中，多個隔開的定位元件從基座延伸出。例如，該定位元件可以是柱體或者可以是部分外殼壁。例如，該主板可以被設(shè)置在由基座和一個或多個側(cè)壁限定的空腔內(nèi)。該空腔的側(cè)壁可以從基座延伸出，并且可以包括多個隔開的定位元件，該定位元件形成該側(cè)壁或從該側(cè)壁延伸出。多個定位元件之間或者鄰近該定位元件的空間可以被配置為當(dāng)主板被安裝在基部上時接收安裝材料(例如，至少一些過量的安裝材料)。多個側(cè)壁之間或者鄰近該側(cè)壁的空間可以被配置為防止安裝材料接觸主板的側(cè)面或頂部中的至少一個。該主板的溝道還可以具有多種配置。在一個方面，該溝道可以提供光纖和二極管發(fā)射的無源對準(zhǔn)，使得當(dāng)光纖被設(shè)置在溝道內(nèi)時，光纖被自動地與二極管對準(zhǔn)。該溝道可以是例如V型槽、半管形或者具有任何其它橫截面，并且其可以沿著主板的主維度或副維度設(shè)置。該主板還可以包括另外的溝道例如第二溝道，該第二溝道被配置為接收透鏡并使透鏡對準(zhǔn)，從而使該透鏡設(shè)置在二極管和光纖之間。在該第二溝道中可以設(shè)置有透鏡，以使該透鏡將二極管發(fā)射傳輸?shù)焦饫w中。例如，該第二溝道可以沿著主板的主維度或副維度延伸。在一個方面，一種光模塊包括主板，該主板具有溝道，該溝道被配置為接收光纖并使該光纖與激光二極管發(fā)射對準(zhǔn)。例如，該主板可以是娃主板。該光模塊包括外殼，該外殼具有兩個或者更多個定位元件，該定位元件使得主板定位在該外殼內(nèi)的期望位置上。該外殼具有基部以及兩個或者更多個定位元件，該定位元件彼此隔開，從而使得設(shè)置在外殼的基部和主板的底部之間的安裝材料被芯吸至鄰近定位元件的空間(例如，至少一些過量的安裝材料被隔離至鄰近定位部分的體積空間中)。在一些實施例中，該外殼是熱沉。可選擇地，兩個或更多個定位元件將主板大致接合或維持在外殼內(nèi)的期望位置上。在一些實施例中，光模塊進(jìn)一步包括蓋子，該蓋子覆蓋外殼的表面以保護(hù)設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)容物。該外殼可以具有大致平坦的底部。在一個實施例中，該主板進(jìn)一步包括另一溝道，該溝道被配置為保持透鏡并且當(dāng)透鏡和光纖被其各自的溝道保持時，透鏡和光纖與激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。該溝道可以是例如V型槽，其大小被設(shè)置為保持光纖，從而使得當(dāng)光纖被V型槽保持時，光纖與激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。在一個實施例中，該主板進(jìn)一步包括另一 V型槽，該另一 V型槽的大小被設(shè)置為保持透鏡，并且當(dāng)透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，透鏡和光纖與激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。在其它實施例中，光纖自身包括透鏡，進(jìn)而該透鏡是光纖的一部分。在一些實施例中，激光二極管(例如，激光二極管芯片)被設(shè)置在主板的頂表面上?？蛇x擇地，激光二極管自身可以包括透鏡，進(jìn)而該透鏡是光纖的一部分。適當(dāng)?shù)耐哥R可以是，例如準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡。在一個實施例中，該光纖具有數(shù)值孔徑(NA)，其值大于或者等于大約0.48。在光纖的數(shù)值孔徑大于或者等于大約0.48的情況下，則可以不必使用透鏡。在一些實施例中，激光二極管芯片具有相對低的發(fā)散(例如，小于15° )。在另一個方面，一種光模塊包括設(shè)置在娃主板的頂表面上的激光二極管。該娃主板包括多個V型槽、用于對激光二極管發(fā)射進(jìn)行準(zhǔn)直的透鏡，和光纖。該硅主板包括一個大小被設(shè)置為保持透鏡的V型槽和另一個大小被設(shè)置為保持光纖的V型槽。當(dāng)透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，該透鏡和光纖與激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。外殼包括兩個或者更多個定位部分，該定位部分使得硅主板位于外殼內(nèi)的期望位置上。該外殼具有基部以及兩個或者更多個定位部分，這些定位部分彼此隔開，從而使得設(shè)置在外殼的基部和主板的底部之間的安裝材料被芯吸至鄰近至少一個定位部分的空間中。在一個實施例中，使得安裝材料被芯吸至兩個或者更多個定位部分之間的空間中。在一些實施例中，鄰近至少一個定位部分的空間和/或位于兩個或者更多個定位部分之間的空間能夠使得安裝材料避免接觸硅主板側(cè)面和硅主板頂部中的至少一個。在一些實施例中，定位部分是外殼壁的一部分。在其它實施例中，定位部件是柱體。適合的定位部分柱體可以具有多種橫截面形狀(例如，圓形、三角形、四邊形(即正方形、矩形)、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形或者任何其它為外殼提供期望特性的適合的多邊形)中的任意一種。在一個實施例中，一個V型槽沿著硅主板的主平面(例如，主維度)設(shè)置，另一 V型槽沿著硅主板的副平面(例如，副維度)設(shè)置。在一個實施例中，通過環(huán)氧樹月旨、焊料或者其組合中的一種或者多種，透鏡和光纖中的每一個被粘接在其各自的V型槽內(nèi)。期望的是，光模塊可以包括蓋子，該蓋子覆蓋外殼的表面，并且加蓋的外殼保護(hù)設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)容物免受周圍環(huán)境的影響。可選擇地，該外殼具有大致平坦的基部。外殼內(nèi)的該定位部分使該硅主板和/或電路板定位并將其引導(dǎo)至外殼內(nèi)的所需位置。該定位部分可以提供穩(wěn)定性，從而使得被保持在外殼內(nèi)的部件(例如，硅主板和/或電路板)維持在大致穩(wěn)定的位置上(例如，外殼內(nèi)的部件不會旋轉(zhuǎn)，移位或者運動)，并且維持硅主板和/或電路板的期望對準(zhǔn)。在硅主板和/或電路板借助于將它們引導(dǎo)至適當(dāng)位置的定位部分設(shè)置時，外殼內(nèi)的部件使硅主板和/或電路板定位并將其引導(dǎo)至期望位置(例如，凹槽和/或狹槽)。在另一個方面，一種制造光模塊的方法包括:提供具有多個V型槽的硅主板；在硅主板的頂表面上設(shè)置激光二極管；以及將透鏡放置在透鏡用V型槽中，該透鏡用V型槽沿著副平面設(shè)置，并且其大小被設(shè)置為保持透鏡的外部尺寸。該方法還包括將光纖放置在光纖用V型槽中，該光纖用V型槽沿著主平面設(shè)置，并且其大小被設(shè)置為保持光纖的外部尺寸。當(dāng)透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，該透鏡和光纖與從激光二極管發(fā)射出的激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。該方法還包括將硅主板設(shè)置在外殼中，該外殼具有兩個或者更多個定位部分，該定位部分使得硅主板位于外殼內(nèi)的期望位置上。在一個實施例中，在提供硅主板之前，將激光二極管設(shè)置在硅主板的頂表面上。該方法可以選擇性地包括如下步驟:在將光纖放置在光纖用V型槽中之前，將該光纖從一裸露光纖中劈開。該方法還可以選擇性地包括在外殼中設(shè)置電路板的步驟。在一些實施例中，將該娃主板和電路板大致同時地設(shè)置在外殼中。


圖1是現(xiàn)有的光模塊的制造工藝流程圖。圖2是采用本文公開的一個或多個新發(fā)明的光模塊的制造工藝流程圖。圖3A示出了硅主板，其具有多個V型槽并且支撐激光二極管、熱敏電阻器和電路板，該硅主板和該電路板兩者都設(shè)置在作為熱沉的外殼中。
圖3B示出了硅主板組件(該硅主板具有多個V型槽并且支撐激光二極管、熱敏電阻器和光纖)和電路板，該硅主板組件和該電路板兩者都設(shè)置在作為熱沉的外殼中。圖3C示出了硅主板組件的橫截面的側(cè)視圖，該硅主板組件包括激光二極管、設(shè)置在透鏡用V型槽中的透鏡、設(shè)置在光學(xué)對準(zhǔn)用V型槽中的光纖的被劈開部分，和設(shè)置在緩沖用V型槽中的該光纖的未被劈開部分。圖3D示出了另一個外殼的實施例，該外殼具有為柱體的定位部分，每個柱體H1、H2、H3、H4、H5和H6具有大致圓形橫截面形狀。圖3E不出了另一個外殼的實施例，該外殼具有為柱體的定位部分,每個柱體I1、
12、13、14、15和16具有多邊形橫截面。圖3F不出了另一個外殼的實施例，夕卜殼壁具有2個或更多個為定位部分的部分，具體地為大致三角形形狀的定位部分Jl、J2、J3和J4。圖3G不出了另一個外殼的實施例,外殼壁具有2個或更多個為定位部分的部分，具體地為大致三角形形狀的定位部分K1、K2、K3、K4、K5和K6。圖3H不出了另一個外殼的實施例,夕卜殼壁具有2個或更多個為定位部分的部分，具體地為大致彎曲的定位部分L1、L2、L3和L4。圖4示出了硅主板組件的光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖，該硅主板組件的光學(xué)系統(tǒng)包括處于光學(xué)對準(zhǔn)的激光二極管、透鏡和光纖。該激光二極管的輸出端與該透鏡的外表面具有一對準(zhǔn)距離(A)，并且該透鏡距該光纖最近端具有一對準(zhǔn)距離(B)。圖5示出了從圖4中所示的光學(xué)系統(tǒng)側(cè)面所示的模擬來自激光二極管的光發(fā)射經(jīng)過透鏡和光纖的耦合的光線軌跡。圖6A示出了適于粘接于含有硅主板組件的外殼的蓋的頂視圖。圖6B示出了適于粘接于含有硅主板組件的外殼的蓋的底視圖。
具體實施例方式相比于現(xiàn)有光模塊具有更低成本的光模塊的實現(xiàn)能力至少部分地依賴于減少組成光模塊的元部件的數(shù)量的設(shè)計。可替換地或者此外，相比于現(xiàn)有光模塊具有更低成本的光模塊的實現(xiàn)能力依賴于如下設(shè)計:減少制造步驟數(shù)，降低制造光模塊所需的時間量(例如，降低節(jié)拍時間)，和/或降低制造該模塊所需的制造設(shè)備的數(shù)量。特別是，可以通過省略FAC透鏡和/或光纖的有源對準(zhǔn)、減少元部件數(shù)量和減少制造步驟數(shù)這些方式中的一個或多個來實現(xiàn)成本降低的光模塊，其與現(xiàn)有光模塊相比能夠?qū)崿F(xiàn)相同或更好的性能，在一個示例性實施例中，現(xiàn)有光模塊根據(jù)結(jié)合圖1所述的工藝被組裝。除了制造步驟數(shù)，在制造操作中每個單元的操作時間同樣影響光模塊的生產(chǎn)成本。當(dāng)期望產(chǎn)量較大時，每個單元的操作時間的影響尤其顯著，這是因為當(dāng)需要較大的產(chǎn)量時，可能需要額外的設(shè)備以跟上該產(chǎn)量。因此，期望通過流線型工藝使得制造工藝具有相對快速的產(chǎn)出，該流線型工藝省去了不必要的時間密集步驟并且省去了任何可省略的步驟，從而可以省去額外的制造設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種光模塊，包括: 主板，其具有設(shè)置于其上的激光二極管，并且進(jìn)一步包括被配置為接收光纖并使其與所述二極管對準(zhǔn)的溝道；以及 外殼，其包括上方安裝有所述主板的基部，以及多個隔開的定位元件，所述定位元件用于將主板接合在外殼內(nèi)的期望位置上，其中，所述外殼進(jìn)一步限定了一體積，所述體積足以使過量的安裝材料與所述主板隔離。
2.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述多個隔開的定位元件從所述基部延伸出。
3.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述主板被設(shè)置在由所述基部和從所述基部延伸出的側(cè)壁限定的空腔內(nèi)，其中所述多個隔開的定位元件從所述側(cè)壁延伸出。
4.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述安裝材料將所述主板耦合至所述基部。
5.權(quán)利要求4中的光模塊，其中，多個定位元件之間的空間被配置為當(dāng)所述主板被安裝在所述基部上時接收所述安裝材料。
6.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述多個定位元件之間的空間被配置為防止所述安裝材料接觸所述主板的側(cè)面或頂部中的至少一個。
7.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，至少一個定位元件是外殼壁的一部分。
8.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，至少一個定位元件是柱體。
9.權(quán)利要求8中的光模塊，其中，所述柱體從所述基部延伸出。
10.權(quán)利要求1中的光 模塊，其中，所述溝道包括沿著主板的主維度設(shè)置的V型槽。
11.權(quán)利要求1中的光模塊，進(jìn)一步包括第二溝道，其被配置為接收透鏡并使透鏡對準(zhǔn)，從而使透鏡設(shè)置在二極管和光纖之間。
12.權(quán)利要求11中的光模塊，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二溝道中的透鏡，從而使透鏡將二極管發(fā)射傳輸?shù)焦饫w中。
13.權(quán)利要求11中的光模塊，其中，所述第二溝道沿著主板的副維度延伸。
14.權(quán)利要求12中的光模塊，其中，通過環(huán)氧樹脂、焊料或其組合中的一種或多種，所述透鏡和光纖中的每一個被耦合在其各自的溝道內(nèi)。
15.權(quán)利要求1中的光模塊，進(jìn)一步包括蓋子，其覆蓋所述外殼的表面以保護(hù)設(shè)置在所述外殼內(nèi)的內(nèi)容物。
16.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述基部是大致平坦的。
17.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，鄰近所述多個定位元件的空間被配置為當(dāng)所述主板被安裝在所述基部上時接收所述安裝材料。
18.權(quán)利要求1中的光模塊，其中，所述外殼是熱沉。
19.一種光模塊,包括: 激光二極管，其設(shè)置在硅主板的頂表面上，所述硅主板包括多個V型槽； 透鏡，其用于對激光二極管發(fā)射進(jìn)行準(zhǔn)直； 光纖，其中所述硅主板包括一個大小被設(shè)置為保持所述透鏡的V型槽，以及另一個大小被設(shè)置為保持光纖的V型槽，其中，當(dāng)所述透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，所述透鏡和光纖與所述激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)；以及 外殼，其包括兩個或者更多個定位部分，所述定位部分使得所述硅主板定位在所述外殼內(nèi)的期望位置上，其中，所述外殼具有基部并且所述兩個或更多個定位部分彼此隔開，從而使得設(shè)置在所述外殼的基部和所述硅主板的底部之間的安裝材料被芯吸至鄰近定位部分的空間中。
20.權(quán)利要求19中的光模塊，其中，所述安裝材料被芯吸至所述兩個或者更多個定位部分之間的空間中。
21.權(quán)利要求20中的光模塊，其中，所述兩個或者更多個定位部分之間的空間能夠避免所述安裝材料與所述硅主板的側(cè)面和所述硅主板的頂部中的至少一個的接觸。
22.權(quán)利要求19中的光模塊,其中，至少一個定位部分是外殼壁的一部分。
23.權(quán)利要求19中的光模塊，其中，至少一個定位部分是柱體。
24.權(quán)利要求19中的光模塊，其中，一個V型槽沿著所述硅主板的主平面設(shè)置，而另一個V型槽沿著所述硅主板的副平面設(shè)置。
25.權(quán)利要求19中的光模塊，其中，通過環(huán)氧樹脂、焊料或其組合中的一種或多種，所述透鏡和所述光纖中的每一個被粘接在其各自的V型槽內(nèi)。
26.權(quán)利要求19中的光模塊，進(jìn)一步包括蓋子，其覆蓋所述外殼的表面以保護(hù)設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)容物。
27.權(quán)利要求19中的光模塊，其中，所述外殼具有大致平坦的基部。
28.—種制造光模塊的方法，所述方法包括: 提供包括多個V型槽的硅主板； 在所述硅主板的頂 表面上設(shè)置激光二極管； 將透鏡放置在透鏡用V型槽中，所述透鏡用V型槽沿著副平面設(shè)置，并且其大小被設(shè)置為保持所述透鏡的外部尺寸； 將光纖放置在光纖用V型槽中，所述光纖用V型槽沿著主平面設(shè)置，并且其大小被設(shè)置為保持所述光纖的外部尺寸，其中，當(dāng)所述透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，所述透鏡和光纖與從所述激光二極管發(fā)射出的激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)；以及 將硅主板設(shè)置在外殼中，所述外殼包括兩個或者更多個定位部分，所述定位部分使得所述硅主板位于所述外殼內(nèi)的期望位置上。
29.權(quán)利要求28中的方法，進(jìn)一步包括: 在將所述光纖放置在所述光纖用V型槽中之前，將所述光纖從一裸露光纖中劈開。
30.權(quán)利要求28中的方法，進(jìn)一步包括: 在所述外殼中設(shè)置電路板。
31.權(quán)利要求30中的方法，其中，將所述硅主板和電路板大致同時地設(shè)置在所述外殼中。
32.權(quán)利要求28中的方法，其中，在提供硅主板之前，將所述激光二極管設(shè)置在所述硅主板的頂表面上。
33.一種光模塊,包括: 主板，其包括被配置為接收光纖并使所述光纖與激光二極管發(fā)射對準(zhǔn)；以及 外殼，其具有基部以及兩個或更多個定位元件，所述定位元件使得所述主板位于所述外殼內(nèi)的期望位置上，其中，所述兩個或者更多個定位元件彼此隔開，從而使得設(shè)置在所述基部和所述主板的底部之間的安裝材料被芯吸至鄰近定位元件的空間中。
34.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述外殼是熱沉。
35.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述兩個或者更多個定位元件使得所述主板大致維持在所述外殼內(nèi)的期望位置上。
36.權(quán)利要求33中的光模塊，進(jìn)一步包括蓋子，其覆蓋所述外殼的表面以保護(hù)設(shè)置在所述外殼內(nèi)的內(nèi)容物。
37.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述外殼具有大致平坦的基部。
38.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述主板進(jìn)一步包括另一溝道，所述另一溝道被配置為保持透鏡，其中，當(dāng)所述透鏡和光纖被其各自的溝道保持時，所述透鏡和光纖與所述激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。
39.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述溝道包括V型槽。
40.權(quán)利要求39中的光模塊，其中所述主板進(jìn)一步包括另一V型槽，所述另一 V型槽的尺寸被配置為保持透鏡，其中，當(dāng)所述透鏡和光纖被其各自的V型槽保持時，所述透鏡和光纖與所述激光二極管發(fā)射光學(xué)地對準(zhǔn)。
41.權(quán)利要求33中的光模塊，其中所述光纖進(jìn)一步包括透鏡。
42.權(quán)利要求33中的光模塊,其中激光二極管被設(shè)置在所述主板的頂表面上。
43.權(quán)利要求42中的光 模塊，其中所述激光二極管包括透鏡。
全文摘要
一種改進(jìn)的光模塊，其包括硅主板，該硅主板具有多個使得激光二極管發(fā)射準(zhǔn)直并光學(xué)對準(zhǔn)的v型槽，該硅主板被保持在外殼內(nèi)，該外殼具有兩個或者更多個定位部分，該定位部分使該硅主板定位并將其引導(dǎo)至該外殼內(nèi)的期望位置上。用作熱沉的外殼提供了穩(wěn)定性并且輔助硅主板安裝材料的芯吸，從而避免了由于安裝材料引起的對硅主板的損害。還公開了制造該改進(jìn)的光模塊的方法。
文檔編號H01L23/04GK103180939SQ201080069813
公開日2013年6月26日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者S·W·威爾遜 申請人:帕洛瑪醫(yī)療技術(shù)公司