一种FA光纤阵列模块封装工艺、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减小因uv胶固化收缩引起多重封装不良现象的fa光纤阵列模块封装工艺、结构及材料。

背景技术：

1、fa光纤阵列以石英v型槽基板、裸光纤、压盖、mt插芯构成核心封装结构，uv紫外固化环氧胶是唯一粘接介质，承担固定、密封、应力缓冲多重功能。其核心作用分为三点：（1）定位锁紧，填充光纤与v槽、盖板间微米级间隙，固化后约束光纤位置，保证多通道光纤间距、高度精度。（2）光路防护，隔绝水汽、粉尘，避免裸纤端面氧化污染，降低端面散射损耗；（3）机械加固，提升阵列抗振动、抗弯折能力，保障插拔、高低温工况下结构完整。

2、在fa封装全流程过程中uv紫外固化环氧胶的标准使用方法主要包括：先对石英v槽、裸纤完成超净清洗烘干；采用微量点胶设备在v槽底部、盖板边缘定量点涂uv胶；精准放置裸光纤并对位校准后压合盖板；分阶段紫外光照固化，先低功率预固锁定光纤位置，再高功率完全固化，最后研磨fa端面完成加工。uv胶固化收缩源于树脂分子交联反应：液态环氧单体分子间距大，紫外激发后发生聚合交联，分子紧密堆叠，宏观表现为体积收缩；填料不足、固化速率过快、胶层厚度过大会进一步放大收缩量。其中，uv胶固化收缩将引发多重封装不良，主要包括：（1）光路耦合偏移，收缩产生剪切内应力拉动光纤发生微米位移，通道插损抬升、多通道损耗均匀性恶化，高密度16/32芯fa温漂损耗超标。（2）界面分层脱粘，胶层与裸纤、石英基板粘接界面出现微缝隙，湿热环境下水汽侵入，端面产生麻点、散射损耗加剧。（3）结构可靠性下降，应力集中于脆性石英基板与裸纤，温循测试易出现基板微裂纹、光纤隐裂。（4）产品批量一致性变差，点胶量、固化光照参数波动造成收缩量差异，同批次光学指标离散度超标，封装良率下降，增加返修成本。

3、真空贴膜技术是先进载板、2.5d/3d封装、fc-bga制程的核心绝缘介质成型工艺，以味之素abf干膜为核心材料，是高端芯片互连制造不可或缺的基础工序。从制程良率层面，传统常压辊压贴膜易在微盲孔、高深沟槽锁存空气，产生空洞、分层缺陷；而真空腔体可全域抽排腔体内及微孔滞留气体，从根源消除界面气泡，显著降低报废率，适配大尺寸超薄载板量产需求。从结构制造层面，真空贴膜技术依托真空压差配合均匀热压，该工艺具备优异高深宽比微孔填充能力，可实现高密度微细线路基底成型，支撑芯片微小间距互连、高阶载板布线开发，是先进封装微型化、高密度化的技术支撑。从器件可靠性角度，真空贴合使abf膜与基板、凸点界面结合紧密，层间附着力更高，成型膜厚均匀可控，无溶剂残留，提升器件耐湿热、抗热冲击性能。同时工艺洁净度高、污染风险低，契合高端算力、射频、存储芯片的高可靠制造标准，是衔接芯片晶圆与载板精细布线的关键技术，直接决定高端封装产品性能、良率与产业化落地能力。

4、在芯片封装领域，真空贴膜技术的工艺流程主要包括：（1）预处理上料。剥离abf外层pet保护膜，将载板/晶圆定位至真空腔吸附平台，干膜卷自动送膜并完成精准对位，全程洁净防静电。（2）腔体抽真空。封闭腔室抽至≤0.5 torr高真空，彻底排出基板深盲孔、沟槽、凸点间隙内滞留空气，消除界面气泡根源。（3）分段热压贴合。腔室升温至110–150℃降低abf树脂黏度，柔性气囊均匀施加3–5 mpa压力，先低压预贴合、后高压稳压60–90 s，树脂受压差驱动流入微孔结构。（4）整平保压固化。二次恒温加压整平，消除膜层褶皱与局部缺胶；真空环境低温预烘，避免树脂挥发产生孔洞。（5）裁膜出料。真空破压冷却，自动裁切多余干膜，剥离支撑离型膜，转入后段激光钻孔、固化制程。真空贴膜技术全程真空隔绝空气，气泡缺陷率降至0.1%以下；气囊全域均匀施压，无滚轮局部压伤；干膜厚度一致性优于液态涂布，无溶剂污染、膜厚可控；适配超薄基板与大尺寸晶圆，层间附着力提升30%以上，适配fc-bga、2.5d/3d先进载板量产。同时，在真空贴膜技术的全流程工艺中，真空压差为填充核心驱动力。抽真空后孔内负压与外部气囊压力形成双向压差，低黏度abf树脂可沿孔壁无阻滞浸润填充，稳定实现1:15–1:20高深宽比微盲孔、深沟槽无空洞填充。真空可杜绝孔内空气锁止导致的填孔空洞、底部缺胶；柔性气囊自适应凹凸形貌，深孔底部压力传递充分，孔底、孔壁完整包覆，无界面分层；树脂流动均匀，孔内无气泡残留，后续激光钻孔、电镀无开路缺陷，大幅提升高端算力芯片载板良率与互连可靠性。

5、因此，在fa封装全流程过程中如何有效减小uv胶固化阶段产生的体积收缩量，从而降低因uv固化收缩引起多重封装不良现象一直是fa光模块封装技术领域研究的热点。而基于真空贴膜技术（以味之素abf干膜为例）在芯片先进封装结构中（以华天科技的e-sifo技术为例）能有效填充微米级间隙，杜绝孔内空气锁止导致的填孔空洞、底部缺胶，无界面分层，并经高温烘烤后不会出现abf膜层因收缩而出现空洞的经典应用案列；因此将真空贴膜技术（配备味之素abf干膜）应用于fa光模块封装过程中，将能够有效避免uv胶固化过程中因收缩引起多重封装不良现象。

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减小因uv胶固化收缩引起多重封装不良现象的fa光纤阵列模块封装工艺、结构及材料。该封装结构及方法可以有效避免fa光纤阵列模块封装过程中uv胶固化收缩光引起的多重封装不良现象；在保证fa光纤阵列模块全封装工艺流程顺利完成的同时，能有效简化封装工艺，显著降低封装成本。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，一种fa光纤阵列模块封装工艺，包括如下步骤:

3、s1，在石英基板上形成v型槽；

4、s2，将光纤放置在石英基板v型槽中，并对其位置进行调整；

5、s3，将带有pet保护膜层的干膜膜层均匀放置石英基板上；

6、s4，通过真空贴膜技术将干膜膜层粘贴在石英基板上表面；

7、s5，去除干膜膜层上表面的pet保护膜层；

8、s6，对整个fa光纤阵列模块结构进行加热以保证干膜膜层完全固化；干膜膜层完全固化后充当fa光纤阵列模块绝缘保护层（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。

9、其中s3步骤中所述干膜膜层为环氧树脂、聚酰亚胺、abf干膜等类型干膜材料。

10、优选的，所述干膜膜层为abf干膜。

11、根据本发明的另一方面，由上述封装工艺得到一种有效减小因uv固化收缩引起多重封装不良现象的fa光纤阵列模块封装结构，包括：石英基板、干膜膜层，石英基板上表层设置若干v型槽，将光纤放置在石英基板v型槽中；

12、所述光纤与石英基板v型槽间存在间隙；

13、通过真空贴膜技术在石英基板上及光纤与石英基板v型槽间的间隙形成有机干膜膜层，并对干膜膜层进行高温烘烤；干膜膜层固化后充当fa光纤阵列模块绝缘保护层（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。

14、根据本发明的再一方面，本发明提供一种fa光纤阵列模块封装材料，包括干膜膜层，所述干膜膜层通过真空贴膜技术（以味之素abf干膜为例），有效填充fa光纤阵列模块封装结构中的微米级间隙，杜绝孔内空气锁止导致的填孔空洞、底部缺胶，无界面分层，并经高温烘烤后不会出现干膜层因收缩而出现空洞问题，从而达到有效减小fa光纤阵列模块封装过程中多重封装不良现象的发生。同时，相较于uv紫外固化胶，abf干膜成本更便宜、使用工艺更简单，能有效简化fa封装流程，降低生成成本。

15、本发明的有益效果主要有以下三点：（1）通过采用味之素abf干膜替代uv紫外固化胶，基于真空贴膜技术，通过热固化方式可以有效避免abf干膜固化后体积收缩而出现空洞问题，从而达到有效减小fa光纤阵列模块封装过程中多重封装不良现象的发生；（2）采用的味之素abf干膜为非感光材料，相较于uv紫外固化胶的使用工艺（uv光照射固化），abf干膜仅需要加热烘烤就能完成完全固化成型；abf干膜成本更便宜，封装工艺更简化，能显著降低封装成本；（3）abf干膜经固化后可直接充当fa光纤阵列模块绝缘保护层（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，能有效简化fa光模块封装工艺流程，降低生产成本。