一种含有光纤阵列的光电器件的制作方法

1.本实用新型实施例涉及光电通讯技术领域，具体涉及一种含有光纤阵列的光电器件。


背景技术：

2.光电器件是利用电-光子转换效应制成的用于各种场合的器件。光电子器件的设计原理是依据外场对导波光传播方式的改变，光电子器件是光电子技术的关键和核心部件，是现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域的重要产物，是信息技术的重要组成部分。另外，目前常见的封装技术有玻璃焊料封装、金属焊料封装、平行缝焊，其中平行缝焊以焊接温度，室温可操作性等优点，占据了大部分市场。
3.由于在5g通讯的背景下，对光电通讯提出了新的挑战，对带宽高、频率高的光电通讯器件有着更迫切的需求，需要采用收发一体的光纤阵列组件形式来代替传统单通道通信器件。然而目前收发一体的光通信器件在使用寿命和性能稳定性方面还需要提高。因此急需一种针对此类器件的气密封装技术改善现有技术。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型实施例提供一种含有光纤阵列的光电器件，以解决现有技术中收发一体的光通信器件存在使用寿命和性能稳定性较差的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
6.根据本实用新型实施例的第一方面，一种含有光纤阵列的光电器件，包括驱动电路板、光电芯片以及单通道光纤，所述光电器件还包括金属管壳，所述驱动电路板安装在金属管壳内，且所述光电芯片连接在驱动电路板上，在金属管壳的一侧设有出纤口，所述单通道光纤设有多个，并构成多通道的光纤阵列组件，所述光纤阵列组件的一端自出纤口置入金属管壳内，并与光电芯片无源耦合，所述光纤阵列组件上套接有气密封装定型组件，所述气密封装定型组件置于出纤口内，在气密封装定型组件的内部形成有空腔，且空腔内通过高温金属焊料封装并定型光纤阵列组件，其中，所述出纤口内分别于气密封装定型组件的内侧和外侧设有封装。
7.进一步地，所述气密封装定型组件包括分体设置的上定型块和下定型块，所述上定型块贴合设置于下定型块的上方，且上定型块和下定型块的相对面上分别开设有横截面呈连续s型的线槽，使所述光纤阵列组件放置在线槽内，所述上定型块顶壁的中部开设有焊料注入孔，所述焊料注入孔连通空腔设置，并在上定型块顶壁的两侧分别开设有焊料溢出孔，所述焊料溢出孔连通空腔设置。
8.进一步地，所述光纤阵列组件靠近耦合的位置设有光纤定位组件，所述光纤定位组件包括支撑块和定位块，所述定位块贴合设置于支撑块的上方，且定位块的底面上设有供多个单通道光纤阵列化的槽口，其中，所述单通道光纤与定位块的槽口之间通过紫外线uv固化胶进行点胶固化，且定位块与支撑块之间通过紫外线uv固化胶连接固定。
9.进一步地，所述槽口为v形槽或u形槽。
10.进一步地，所述气密封装定型组件的内侧注有低温金属焊料封装，并构成金属焊料层，所述气密封装定型组件的外侧注有硅橡胶封装，以构成涂胶密封层。
11.进一步地，高温金属焊料与低温金属焊料为温度不同的两种金属焊料。
12.进一步地，所述光纤阵列组件与光电芯片的耦合表面镀有增透膜。
13.本实用新型实施例具有如下优点：采用多个单通道光纤构成的多通道光纤阵列组件，通过气密封装定型组件进行固定，并将光纤阵列组件自金属管壳的出纤口置入金属管壳内，与光电芯片无源耦合，使气密封装定型组件置于出纤口内通过金属焊料封装，同时利用在出纤口内于气密封装定型组件的外侧和内侧分别封装，进一步密封，以满足光纤阵列与光电芯片无源耦合的同时，能够实现对光电器件的气密封装，有效解决现有产品在严苛环境下寿命短、可靠性不强的问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
15.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
16.图1为本实用新型实施例提供的一种含有光纤阵列的光电器件的整体结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的一种含有光纤阵列的光电器件的光纤定位组件结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的一种含有光纤阵列的光电器件的光纤阵列组件装配结构示意图；
19.图4为本实用新型实施例提供的一种含有光纤阵列的光电器件的气密封装定型组件结构示意图；
20.图5为本实用新型实施例提供的一种含有光纤阵列的光电器件的封装结构示意图。
21.图中：1、驱动电路板；2、光电芯片；3、金属管壳；31、出纤口；4、光纤阵列组件；5、光纤定位组件；51、支撑块；52、定位块；6、气密封装定型组件；61、上定型块；611、焊料注入孔；612、焊料溢出孔；62、下定型块；63、线槽；64、空腔；7、金属焊料层；8、涂胶密封层。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是
本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种含有光纤阵列的光电器件，包括采用现有的驱动电路板1、光电芯片2以及单通道光纤。本实施例的光电器件还包括金属管壳3，金属管壳3的内部为壳体和壳盖通过平行缝焊形成的密闭空间，并在金属管壳3的一侧设有出纤口31。将驱动电路板1安装在金属管壳3内，并将光电芯片2连接在驱动电路板1上。单通道光纤设有多个，并通过光纤定位组件5构成多通道的光纤阵列组件4，其中，光纤定位组件5包括支撑块51和定位块52，定位块52贴合设置于支撑块51的上方，且定位块52的底面上设有供多个单通道光纤阵列化的槽口，通过定位光纤固定，以保证多根单通道光纤的结构稳定，及固定每根单通道光纤之间的间距，并利用专业耦合台，在电子显微镜下保证多个单通道光纤的阵列面相同及三轴的一致性。其中，单通道光纤与定位块52的槽口之间通过紫外线uv固化胶进行点胶固化，且定位块52与支撑块51之间通过紫外线uv固化胶连接固定。以使光纤阵列组件4的一端自出纤口31置入金属管壳3内，并与光电芯片2无源耦合。其中，紫外线uv固化胶常用于光纤器件中的芯片粘接。
24.如上所述，定位块52上的槽口可选择v形槽或u形槽，其仅作为阵列放置单通道光纤使用。另外，单通道光纤清除涂覆层后需进行切割角度处理，并为了提高耦合效率，在光纤阵列组件4与光电芯片2的耦合表面镀有增透膜；或在单通道光纤的斜端面上渡有全反射膜，以应用于激光器和探测器的发射和接收。
25.结合图3和图4所示，在光纤阵列组件4上套接有气密封装定型组件6，使气密封装定型组件6置于出纤口31内，并进行封装。具体的，气密封装定型组件6包括分体设置的上定型块61和下定型块62，上定型块61贴合设置于下定型块62的上方，且上定型块61和下定型块62的相对面上分别开设有横截面呈连续s型的线槽63，以便于将光纤阵列组件4放置在线槽63内，将光纤阵列组件4顺入气密封装定型组件6后，再通过上定型块61和下定型块62的贴合，并利用专业夹具夹紧上定型块61和下定型块62，以固定住光纤阵列组件4。其中，在气密封装定型组件6的内部还形成有空腔64，且空腔64内通过高温金属焊料封装并定型光纤阵列组件4，其包括在上定型块61顶壁的中部开设有焊料注入孔611，使焊料注入孔611连通空腔64设置，从而自焊料注入孔611处向空腔64内注入高温金属焊料，以便于封装并定型光纤阵列组件4。并在上定型块61顶壁的两侧分别开设有焊料溢出孔612，使焊料溢出孔612连通空腔64设置，且焊料溢出孔612的位置高于光纤阵列组件4的水平高度，从而根据焊料溢出孔612溢出高温金属焊料的多少，来观察高温金属焊料在上定型块61与下定型块62的空腔64分布情况，以进一步确定气密封装定型组件6和光纤阵列组件4的气密效果。操作良好后擦去表面金属焊料，进行气密封装定型组件6的气密检测，气密合格后，将带有气密封装定型组件6的光纤阵列4置于金属管壳3内，实现与光电芯片2的精确对准，完成无源耦合。
26.如上所述，结合图5所示，在出纤口31内分别于气密封装定型组件6的内侧和外侧设有封装。包括在气密封装定型组件6的内侧注有低温金属焊料封装，并构成金属焊料层7，另在气密封装定型组件6的外侧注有硅橡胶封装，以构成涂胶密封层8，进而保护光纤。其中，高温金属焊料与低温金属焊料为温度不同的两种金属焊料。具体的，在出纤口31内于气密封装定型组件6的外侧先涂以少量硅橡胶用于初步固定，待硅橡胶固化后将金属管壳3向
下放置，即出纤口31向下，从出纤口31内于气密封装定型组件6的内侧注以低温金属焊料形成金属焊料层7，以实现金属焊料封装，并在金属焊料封装结束后，再通过金属管壳3的壳体和壳盖之间平行缝焊进行封装。再在出纤口31内于气密封装定型组件6的外侧先涂有硅橡胶形成涂胶密封层8，从而整体实现气密封装和光纤保护。
27.硅橡胶可选930型硅橡胶，其工作温度范围：-50℃～ 100℃，短时间可耐受 120℃高温，该胶同样可以满足漏率要求。由于涂胶密封层8分为里层和外层，使光电器件的内部为不活泼的氮气环境，对硅橡胶的寿命延长具有有利因素，且外层的涂胶密封层8可针对光电器件对的使用环境进行修改，可以选择有耐老化的硅橡胶或者环氧树脂胶。
28.本实施例的具体封装步骤如下：
29.1、对要置入金属管壳3内的光纤阵列组件4进行金属化处理，金属化后的光纤阵列组件4记为m；
30.2、将m通过蚀刻有槽口的光纤定位组件5进行光纤阵列处理，利用专业耦合台，在电子显微镜下保证光纤阵列面相同及三轴一致性，进行点胶(紫外线uv固化胶)固化处理，然后由气密封装定型组件6的上定型块61和下定型块62对光纤阵列组件4进行初步贴合，该步骤得到的光纤阵列组件4记为n；
31.3、将n自金属管壳3的出纤口31放入光电器件内部后，确定适当放置后取出，并放入专业夹具内，高温通电，将高温金属焊料从焊料注入孔611注入至空腔64，观察焊料溢出孔612，检查金属焊料是否注入良好，得到组件记为x；
32.4、将x进行漏率检测，待合格后将x自金属管壳3的出纤口31放入光电器件内部适当位置，再通过光纤阵列组件4和光电芯片2无源耦合并实现精确对准，然后利用胶(紫外线uv固化胶)来固定光纤定位组件5的支撑块51和定位块52。完成后在出纤口31内于气密封装定型组件6的外侧先涂以少量硅橡胶用于初步固定，待硅橡胶固化后将金属管壳3向下放置，即出纤口31向下，从出纤口31内于气密封装定型组件6的内侧注以低温金属焊料形成金属焊料层7，再将光电器件放入电子元器件，并打线连接电路系统，检测各项数据是否正常合格；
33.5、各项检查合格后进行对金属管壳3的壳体和壳盖进行平行封焊，确保整体达到气密封装功能要求，然后在出纤口31内于气密封装定型组件6的外侧先涂有硅橡胶形成涂胶密封层8，达到保护光纤目的。
34.本实用新型采用多个单通道光纤，并通过光纤定位组件5构成多通道的光纤阵列组件4，并由气密封装定型组件6进行固定，并将光纤阵列组件4自金属管壳3的出纤口31置入金属管壳3内，与光电芯片2无源耦合，使气密封装定型组件6置于出纤口31内通过金属焊料封装，同时利用在出纤口31内于气密封装定型组件6的内侧注有金属焊料密封，达到出纤口31的气密封装，再由平行封焊实现壳体和壳盖的气密封装，达到整体的气密封装，有效解决现有产品在严苛环境下寿命短、可靠性不强的问题。
35.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。