一种200G/400G光器件手动光学贴片耦合装置及其工作方法与流程

一种200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置及其工作方法
技术领域
1.本发明涉及光器件封装技术领域，特别是涉及一种200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置及其工作方法。


背景技术：

2.光模块是光通信的一种核心，用于实现光信号和电信号的转换，光器件是光模块核心元件，可分为发射激光器和接收收光器。200g/400g光器件光器件在组装时，其中一个工序是将透镜（lens）粘接于光器件内。在这个工序过程中，一般是先将光器件与电路板进行连接并通电，然后透镜再进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后，再对透镜进行点胶固定。耦合过程需要透镜、适配器、器件壳体三者联动完成透镜最佳耦合位置。
3.目前，用于光器件手动耦合的装置用人眼观察透镜的角度位置，并且装置所能调节的自由度少，以至于要求操作者有极高的技巧以及耐性，导致产能低下，而且极易误操作导致良品率低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种可实现多自由度调节，操作便利的200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置及其工作方法，有效降低手动耦合难度，减少误操作。
5.本发明采用以下方案实现：一种200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置，包括底板，所述底板上安装有光器件壳体夹紧装置，光器件壳体夹紧装置的左边设有上电柔板压紧装置，光器件壳体夹紧装置右边设有可多自由度调节的适配器夹紧装置，光器件壳体夹紧装置后方设有可多自由度调节的透镜取料装置，所述壳体夹紧装置上方设有用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置。
6.进一步的，所述光器件壳体夹紧装置包括设有光器件壳体放置位的固定座板，固定座板上在光器件壳体放置位前、后侧设有用以配合夹紧光器件壳体的固定夹块和活动夹块，所述固定座板在光器件壳体放置位左边设有用以与光器件电路板下侧焊盘相接触的外部电路连接焊盘。
7.进一步的，所述上电柔板压紧装置包括位于固定座板左方的竖向固定座，所述竖向固定座上安装有推拉杆朝向的推拉式快速夹钳，所述推拉式快速夹钳的推拉杆与一升降支架下端连接，所述升降支架上端设有拐至外部电路连接焊盘上方的压臂，所述压臂下侧设有软压块。
8.进一步的，所述固定座板连接于其下方的z轴微调转台上，所述z轴微调转台安装在其下方的y轴微调转台上，所述y轴微调转台安装在其下方的底座上，所述底座可拆卸连接于底板上。
9.进一步的，所述固定座板后端设有用以放置透镜的透镜料盒，所述透镜取料装置包括能相对底板前后滑动调节的y轴连接座，所述y轴连接座上安装有六轴微调平台，所述六轴微调平台上连接有向前伸出的负压气管，所述负压气管后端连接有抽气管，负压气管
前端连接有位于透镜料盒上方用以吸取透镜的负压吸头。
10.进一步的，所述适配器夹紧装置包括能相对底板左右滑动调节的x轴连接座，所述x轴连接座上安装有四轴微调平台，所述四轴微调平台上连接有向左伸出的夹持臂，所述夹持臂左端开设有可放置适配器的u形槽，所述u形槽侧部开设有螺纹孔并螺纹连接有用以锁紧适配器的锁紧螺钉。
11.进一步的，所述摄像头监测装置包括位于透镜取料装置后方的龙门架，所述龙门架上侧设有能相对其左右滑动的滑座，所述滑座上安装有三轴微调平台，所述三轴微调平台上连接有向前伸出的第一安装架，所述第一安装架前端安装有位于光器件壳体夹紧装置正上方的第一显微摄像头；所述龙门架一端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴，所述连接轴前端部套设有能相对其转动的连接座，所述连接座上安装有两轴微调平台，所述两轴微调平台连接有第二安装架，所述第二安装架上安装有位于光器件壳体夹紧装置斜上方的第二显微摄像头。
12.本发明另一技术方案：一种如上所述200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置的工作方法，包括以下步骤：（1）将光器件壳体装夹在光器件壳体夹紧装置的活动夹块和固定夹块之间，光器件的电路板与外部电路连接焊盘接触，利用上电柔板压紧装置压紧光器件电路板和外部电路连接焊盘；（2）前后移动透镜取料装置使负压吸头位于透镜料盒上方，控制负压吸头下降来吸取透镜料盒上的透镜，然后控制负压吸头抬升；（3）向前移动透镜取料装置使负压吸头吸取的透镜到达光器件壳体正上方，然后控制负压吸头下降使透镜下降至光器件壳体中；（4）将适配器装夹在适配器夹紧装置上并在适配器上插接上光纤，然后向左移动适配器夹紧装置并通过调整适配器的角度和位置使其接入光器件壳体；（5）通过摄像头监测装置观察透镜的角度和位置，并利用透镜取料装置调整透镜的角度和位置进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后，对透镜进行点胶固定。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置利用摄像头观察透镜的角度位置，方便指导进行透镜位置及角度的调整，可实现多自由度调节，操作便利，降低手动耦合难度，提高效率，减少误操作，提高良品率。
14.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
15.图1是本发明实施例整体结构立体图；图2是本发明实施例省去摄像头监测装置的局部立体图；图3是图2中ⅰ处放大视图；图4是本发明实施例中光器件壳体夹紧装置立体图；图5是本发明实施例中光器件壳体夹紧装置和上电柔板压紧装置立体图；图6是本发明实施例中适配器夹紧装置立体图；图7是本发明实施例中光器件壳体夹紧装置和透镜取料装置立体图；图8是本发明实施例中透镜取料装置立体图；图9是本发明实施例中摄像头监测装置前方位立体图；图10是本发明实施例中摄像头监测装置后方位立体图；
图11是本发明实施例中摄像头监测装置的第一安装架立体图；图12是本发明实施例中摄像头监测装置的第二安装架立体图；图中标号说明：100
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底板、200
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光器件壳体夹紧装置、210
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固定座板、220
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固定夹块、230
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活动夹块、240
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外部电路连接焊盘、250
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z轴微调转台、260
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y轴微调转台、270
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底座、280
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导向块、290
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透镜料盒、300
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上电柔板压紧装置、310
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竖向固定座、320
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推拉式快速夹钳、330
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升降支架、331
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压臂、332
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软压块、400
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适配器夹紧装置、410
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x轴连接座、411
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第二锁紧螺栓、420
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四轴微调平台、430
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夹持臂、431
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u形槽、440
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锁紧螺钉、500
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透镜取料装置、510
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y轴连接座、511
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第一锁紧螺栓、520
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六轴微调平台、530
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负压气管、531
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负压吸头、600
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摄像头监测装置、610
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龙门架、611
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连接轴、620
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滑座、621
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第三锁紧螺栓、630
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三轴微调平台、640
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第一安装架、641
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四分之三圆形槽、642
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第一夹紧块、650
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第一显微摄像头、660
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连接座、661
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第四锁紧螺栓、670
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两轴微调平台、680
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第二安装架、681
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半圆形槽、682
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第二夹紧块、690
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第二显微摄像头、700
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光器件壳体、710
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透镜、720
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适配器、730
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电路板。
具体实施方式
16.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
17.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
18.如图1~12所示，一种200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置，包括底板100，所述底板100上安装有光器件壳体夹紧装置200，光器件壳体夹紧装置的左边设有上电柔板压紧装置300，光器件壳体夹紧装置右边设有可多自由度调节的适配器夹紧装置400，光器件壳体夹紧装置后方设有可多自由度调节的透镜取料装置500，所述壳体夹紧装置上方设有用以监测透镜角度位置的摄像头监测装置600；本发明200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置利用摄像头观察透镜的角度位置，方便指导进行透镜位置及角度的调整，可实现多自由度调节，操作便利，以满足光器件开发阶段手动透镜耦合工艺的要求，降低手动耦合难度，降低对操作者技巧和耐性的要求，降低劳动强度，提高效率，减少误操作，提高良品率。
19.在本实施例中，所述光器件壳体夹紧装置200包括设有光器件壳体放置位的固定座板210，固定座板上在光器件壳体放置位前、后侧设有用以配合夹紧光器件壳体700的固定夹块220和活动夹块230，所述固定座板在光器件壳体放置位左边设有用以与光器件电路板730下侧焊盘相接触的外部电路连接焊盘240；光器件通过外部电路连接焊盘240与光器件的电路板连接通电，外部电路连接焊盘240连接检测设备，检测设备可读取电路板中光功率等参数来判定透镜、适配器耦合位置是否满足要求。
20.在本实施例中，所述上电柔板压紧装置300包括位于固定座板左方的竖向固定座310，所述竖向固定座310上安装有推拉杆朝向的推拉式快速夹钳320，所述推拉式快速夹钳的推拉杆与一升降支架330下端连接，所述升降支架上端设有拐至外部电路连接焊盘上方的压臂331，所述压臂下侧设有软压块332；光器件的电路板为软硬结合板，软板（fpc）上的
焊盘通过压臂上软压块压紧作用，与外部电路连接焊盘240连接，实现光器件电路板与外部电路连接；推拉式快速夹钳320的推拉杆伸缩带动升降支架升降，进而实现压臂对电路板的压紧和松开。
21.在本实施例中，所述固定座板210连接于其下方的z轴微调转台250上，所述z轴微调转台安装在其下方的y轴微调转台260上，所述y轴微调转台安装在其下方的底座270上，所述底座可拆卸连接于底板上；光器件壳体通过活动夹块和固定夹块进行固定，并可以进行y轴旋转方向以及z轴旋转方向的两个自由度调节。
22.在本实施例中，所述竖向固定座310右侧设有竖向导轨，所述升降支架左侧连接有与竖向导轨配合的滑块，所述活动夹块后侧设有向前推动活动夹块以夹紧光器件壳体的弹簧，利用弹簧推动活动夹块夹紧光器件壳体，可以保证夹紧力稳定，避免对壳体造成压裂损坏，活动夹块后端设有向上凸起的凸块，用手向后推动凸块可使活动夹块松开。所述竖向固定座310连接于所述底座上；所述固定座板上设有用于活动夹块前后滑动导向的导向块280，所述活动夹块有导向块中穿过，导向块中间设有与导活动夹块滑动配合的导向槽。
23.在本实施例中，所述固定座板210后端设有用以放置透镜710的透镜料盒290，透镜料盒290上阵列分布有多个用以放置透镜的料槽；所述透镜取料装置500包括能相对底板前后滑动调节的y轴连接座510，所述y轴连接座上安装有六轴微调平台520，所述六轴微调平台上连接有向前伸出的负压气管530，所述负压气管后端连接有抽气管，负压气管前端连接有位于透镜料盒上方用以吸取透镜的负压吸头531；透镜通过负压吸头从透镜料盒290的中料槽吸取出，负压吸头可以通过六轴微调平台实现6个自由度调节。
24.在本实施例中，所述y轴连接座510上沿竖向穿设有用以限制y轴连接座滑动的第一锁紧螺栓511，y轴连接座510大位移移动后锁紧第一锁紧螺栓511便可固定住位置；所述底板上安装有用于y轴连接座滑动导向的纵向导轨，所述y轴连接座底板安装有与纵向导轨滑动配合的滑块；所述六轴微调平台由x轴微调平移台、y轴微调平移台、z轴微调平移台、x轴微调转台、z轴微调转台和y轴微调转台组成。
25.在本实施例中，所述适配器夹紧装置400包括能相对底板左右滑动调节的x轴连接座410，所述x轴连接座上安装有四轴微调平台420，所述四轴微调平台上连接有向左伸出的夹持臂430，所述夹持臂左端开设有可放置适配器720的u形槽431，所述u形槽侧部开设有螺纹孔并螺纹连接有用以锁紧适配器的锁紧螺钉440；适配器通过锁紧螺钉440锁紧的方式固定在夹持臂的u形槽431中，该装置可以通过四轴微调平台420实现4个自由度调节。
26.在本实施例中，所述x轴连接座410上沿竖向穿设有用以限制x轴连接座滑动的第二锁紧螺栓411，x轴连接座410大位移移动后锁紧第二锁紧螺栓411便可固定住位置；所述底板上安装有用于x轴连接座滑动导向的横向导轨，所述y轴连接座底板安装有与纵向导轨滑动配合的滑块；所述四轴微调平台由y轴微调平移台、x轴微调平移台、z轴微调平移台、x轴微调转台组成。
27.透镜取料装置500底部设有可快速滑动的y轴连接座，适配器夹紧装置400底部设有可快速滑动的x轴连接座；通过导轨可实现x轴连接座和y轴连接座大位移移动，克服了微调平台行程小的不足，在插拔适配器光纤和取放光器件时，使用大位移移动将透镜取料装置500及适配器夹紧装置400移动到边缘位置，大大增加了操作空间，同时可以克服了微调平台调节速度慢、形成短的不足。
28.在本实施例中，所述摄像头监测装置600包括位于透镜取料装置后方的龙门架610，所述龙门架上侧设有能相对其左右滑动的滑座620，所述滑座上安装有三轴微调平台630，所述三轴微调平台上连接有向前伸出的第一安装架640，所述第一安装架前端安装有位于光器件壳体夹紧装置正上方的第一显微摄像头650；所述龙门架一端上部前侧连接有向前延伸出的连接轴611，所述连接轴611前端部套设有能相对其转动的连接座660，所述连接座上安装有两轴微调平台670，所述两轴微调平台连接有第二安装架680，所述第二安装架上安装有位于光器件壳体夹紧装置斜上方的第二显微摄像头690；第一显微摄像头650通过滑座可以大位移移动进行快速调节，并通过三轴微调平台可以实现3个自有度的精调；而第二显微摄像头690可以通过连接座可以大角度转动进行快速调节，并通过两轴微调平台670可以实现2个自由度的精调。
29.在本实施例中，所述滑座620上沿竖向穿设有用以限制滑座滑动的第三锁紧螺栓621，所述三轴微调平台由y轴微调平移台、x轴微调平移台和z轴微调平移台组成，滑座620大位移移动后锁紧第三锁紧螺栓621便可固定住位置；所述连接座660上沿径向穿设有用以限制连接座转动的第四锁紧螺栓661，连接座660大角度转动后锁紧第四锁紧螺栓661便可固定住角度，所述两轴微调平台由y轴微调平移台、x轴微调平移台组成。
30.在本实施例中，所述第一安装架640上端部开设有供第一显微摄像头从中穿过的四分之三圆形槽641，四分之三圆形槽的开口处设有用以夹紧第一显微摄像头的第一夹紧块642，第一夹紧块一端与四分之三圆形槽对应端连为一体，并且在连接部位上开设有切槽以减小连接部位的宽度，第一夹紧块另一端与四分之三圆形槽对应端通过螺栓连接，螺栓锁紧时第一夹紧块向内形变进而夹紧第一显微摄像头。
31.在本实施例中，所述第二安装架680上端部开设有供第而显微摄像头从中穿过的半圆形槽681，半圆形槽的开口处设有用以夹紧第二显微摄像头的第二夹紧块682，第二夹紧块一端与半圆形槽对应端连为一体，并且在连接部位上开设有切槽以减小连接部位的宽度，第二夹紧块另一端与半圆形槽对应端通过螺栓连接，螺栓锁紧时第二夹紧块向内形变进而夹紧第二显微摄像头。
32.一种如上所述200g/400g光器件手动光学贴片耦合装置的工作方法，包括以下步骤：（1）将光器件壳体装夹在光器件壳体夹紧装置的活动夹块和固定夹块之间，光器件的电路板与外部电路连接焊盘接触，利用上电柔板压紧装置压紧光器件电路板和外部电路连接焊盘，具体操作是通过操作推拉式快速夹钳使其推拉杆伸出进而驱动升降支架向下运动，升降支架上端压臂的软压块压在光器件电路板的软板上；（2）前后移动透镜取料装置使负压吸头位于透镜料盒上方，调节六轴微调平台控制负压吸头下降来吸取透镜料盒上的透镜，然后调节六轴微调平台控制负压吸头抬升；（3）向前移动透镜取料装置使负压吸头吸取的透镜到达光器件壳体正上方，然后调节六轴微调平台控制负压吸头下降使透镜下降至光器件壳体中；（4）将适配器装夹在适配器夹紧装置上并在适配器上插接上光纤，然后向左移动适配器夹紧装置并通过六轴微调平台调整适配器的角度和位置使其接入光器件壳体；（5）通过摄像头监测装置观察透镜的角度和位置，并利用透镜取料装置的六轴微调平台调整透镜的角度和位置进行光路耦合，耦合完成确定透镜的安装位置后，对透镜进行点胶固定。
33.上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么
公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
34.本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
35.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
36.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
37.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。