一种FA光纤阵列模块耦合封装工艺、结构及材料的制作方法

本发明涉及fa（光纤阵列）光模块封装，特别涉及一种能有效提高fa光纤阵列模块封装效率的的封装工艺、结构及材料。

背景技术：

1、fa光纤阵列模块封装核心是实现光芯片与多通道光纤阵列微米级光路耦合、结构加固与整机防护，整套流程分为前置预处理、核心光学耦合、后段整机封装三大阶段，全流程共8道标准化工序，适用于400g/800g/1.6t硅光、eml高速光模块量产线。fa光模块封装全流程主要包括基板与器件预处理、精密微量点胶、视觉引导无源/有源耦合对位、uv 预固化锁位、二次热固化强化粘接、耦合性能全项检测、壳体组装与密封、终测与老化筛选等。

2、当前量产产线基础作业单元为单颗模块串行加工，不存在多颗同步耦合的批量并行模式，仅可在单颗内部实现工序并行优化，分两代工艺设备：（1）传统单fa串行设备。单模块 tx、rx 光纤阵列依次完成对位、点胶、固化，全程分步串行，单次工装仅承载1颗光模块，单颗完整耦合工序耗时6–8分钟，上下料、调平、寻优全部分步执行，设备有效稼动率不足60%。（2）新一代双fa并行自动化设备。工装仍一次夹持1颗模块，仅在单颗内部实现tx、rx两端同步耦合、同步点胶预固化，无需二次换型、重复定位，单颗耦合工序压缩至2.5–3分钟，但本质仍是一颗一加工，无法同时加载两颗及以上模块同步封装；后端热固化烘箱可多盘批量烘烤，但属于离线工序，不提升核心耦合工位产出。核心耦合工位为单颗依次加工，仅离线固化、检测环节可批量流转，耦合工序是整线产能瓶颈。

3、fa耦合属于有源光路闭环寻优工艺，每颗模块芯片模场、fa端面损耗存在个体差异，每一组光纤通道均需独立实时光功率扫描寻优，多颗同步耦合会出现光路信号互相干扰、视觉定位串扰，无法搭建多工位并行耦合平台，只能单颗依次加工，产能提升存在物理上限。传统设备 tx、rx 串行作业，完成一端耦合后需拆卸、重新定位工装再加工另一端，重复调平、视觉校准占用大量节拍；胶水预固化、离线热固化存在工序等待，耦合完成后半成品需批量堆积烘烤，中间缓存周转拉长整体生产周期，设备有效加工时间占比偏低。fa端面角度、光纤间距、胶水收缩率批次波动，易出现耦合损耗超标、固化后光路漂移，每批次存在5%–10%返修率；返修需拆除原有胶层、重新清洗耦合，返修单颗工时为正常产品2倍，挤占主线产能，降低整体线体平均效率。

4、fa光纤阵列模块封装整套工艺由器件预处理、有源精密耦合、固化加固、整机装配老化构成，耦合工序直接决定光学性能，也是产能核心瓶颈。当前行业所有量产设备均采用单颗依次封装模式，仅新一代机型可在单模块内部实现tx/rx双fa同步并行加工，离线烘烤、检测可批量处理，但无法突破单颗串行耦合的底层限制。效率痛点集中于四点：（1）有源光路耦合工艺不支持多颗同步加工，存在天然产能上限；（2）传统串行耦合工序重复定位、调平造成大量工时浪费；（3）硅光等高带宽模块耦合容限窄，六维功率寻优节拍长；（4）物料一致性缺陷带来高频返修与频繁人工换型，压低设备稼动率。随着1.6t、3.2t光模块需求放量，行业正通过fa-lens一体化预制组件、多通道并行寻优算法、连续式在线固化设备优化效率，但短期内无法改变单颗封装的基础作业模式。

5、因此，在fa封装全流程过程中如何能有效提高fa光模块封装效率一直是fa光模块封装技术领研究的热点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能有效提高fa光纤阵列模块封装效率的封装工艺、结构及材料。该封装结构及方法能有效提高fa光模块封装效率，用真空贴膜（或塑封）技术取代uv固化工艺，用干膜（或塑封料）取代uv紫外固化胶，简化fa光模块封装工艺流程，降低生产成本。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明提供一种fa光纤阵列模块耦合封装工艺，主要包括如下步骤:

3、s1，在大尺寸石英基板上形成多个（n≥2）v型槽；

4、s2，依次对石英v型槽中调整好位置的光纤进出初步固定；

5、s3，通过真空贴膜（或塑封，modeling）技术对大尺寸石英基板进行全面覆盖并烘烤；干膜经固化后可直接充当fa光模块绝缘保护层，用于物理防护、化学防护、水氧隔绝，不需要再额外增加玻璃盖板保护；

6、s4，对大尺寸石英基板进行依次切割，得到独立的完成全流程封装的fa光纤阵列模块器件。

7、其中s3步骤中所述有机干膜膜层为环氧树脂、聚酰亚胺等类型干膜材料；在本实施例中，该有机干膜为味之素abf干膜。

8、步骤s2中，通过调整光纤位置，确定光纤在石英基板v型槽中放置的最佳位置，并用少量的uv紫外固化胶经“点胶+uv固化”工艺对调整好位置的光纤进行初步固定。

9、根据本发明的另一方面，通过上述工艺得到一种fa光纤阵列模块耦合封装结构，包括：大尺寸石英基板、干膜膜层，在大尺寸石英基板表层设置多个v型槽，将光纤放置在石英基板v型槽中；

10、通过调整光纤位置，确定光纤在石英基板v型槽中放置的最佳位置，并用少量的uv紫外固化胶经“点胶+uv固化”工艺对调整好位置的光纤进行初步固定；

11、通过真空贴膜技术对石英基板v型槽进一步填充，并在大尺寸石英基板上表面覆盖整层的干膜层，经高温烘烤后，干膜层经固化后可直接充当fa光纤阵列模块绝缘保护层，不需要再额外增加玻璃盖板保护。

12、根据本发明的再一方面，提供一种fa光纤阵列模块封装材料，包括干膜层，在石英基板v型槽内放置好光纤，通过真空贴膜技术填充少量的uv紫外固化胶，并在大尺寸石英基板上表面覆盖整层干膜层，经高温烘烤；所述干膜层经固化后可直接充当fa光模块绝缘保护层，用于物理防护、化学防护、水氧隔绝，不需要再额外增加玻璃盖板保护。

13、本发明的有益效果主要有以下三点：（1）通过在大尺寸石英基板上同时对多个（≥2）fa光模块进行封装，能显著提高fa光模块封装效率；（2）在封装过程中，仅使用少量uv紫外固化胶，可以极大缩减uv固化照射时间，缩短单个fa封装时间，降低生产成本（uv紫外固化胶使用量大幅减小）；（3）味之素abf干膜经固化后可直接充当fa光模块绝缘保护层（物理防护、化学防护、水氧隔绝等），不需要再额外增加玻璃盖板保护，简化fa光模块封装工艺流程，降低生产成本。

1.一种fa光纤阵列模块耦合封装工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤s2中，通过调整光纤位置，确定光纤在石英基板v型槽中放置的最佳位置，并用少量的uv紫外固化胶经“点胶+uv固化”工艺对调整好位置的光纤进行初步固定。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤s3中，通过真空贴膜技术对石英基板v型槽进一步填充，并在大尺寸石英基板上表面覆盖整层干膜层，并经高温烘烤。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于， s3步骤中，所述干膜层为味之素abf干膜。

5.根据权利要求1至4所述任意权利要求所述的封装工艺得到的一种fa光纤阵列模块耦合封装结构，其特征在于：包括：大尺寸石英基板、干膜膜层，在大尺寸石英基板表层设置多个v型槽，将光纤放置在石英基板v型槽中；

6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于：所述的v型槽为圆弧形状。

7.一种fa光纤阵列模块封装材料，其特征在于，应用于权利要求1或5，包括干膜层，在石英基板v型槽内放置好光纤，通过真空贴膜技术填充少量的uv紫外固化胶，并在大尺寸石英基板上表面覆盖整层干膜层，经高温烘烤；所述干膜层经固化后可直接充当fa光模块绝缘保护层，用于物理防护、化学防护、水氧隔绝，不需要再额外增加玻璃盖板保护。

8.根据权利要求7所述的材料，其特征在于，所述干膜层选用味之素abf干膜。