一种提高MEMS同轴器件性能的封装结构的制作方法

一种提高mems同轴器件性能的封装结构
技术领域
1.本实用新型属于光纤通信领域，具体涉及一种提高mems同轴器件性能的封装结构。


背景技术：

2.mems同轴器件在光纤通信领域存在广泛的应用，主要产品系列包括mems voa(可变光衰减器)、mems osw(光开关)、mems tls(可调激光光源)、mems tof(可调光滤波器)等，是可调光电子器件的关键组成部分。目前，大部分的mems光器件都是基于同轴结构的封装形式，即所有的关键元件都是共轴放置的，且基本都是按照光轴进行均匀分布。此结构的优势包括光路结构简单、整体尺寸紧凑、便于封装调试、易于后期模块安装等，已得到批量的产品化应用。关键元件主要包括多芯插针、准直透镜、mems to组件等，其中，多芯插针、准直透镜和mems to组件通过玻璃管一体粘接封装。
3.经检索，公开号为cn207216081u的中国专利于2018年4月10日公开了一种小型光开关封装结构，包括外壳、光纤准直器、带反射镜的mems、to管帽和to管座，所述光纤准直器包括光纤头、管套和透镜，所述光纤头的头部同轴封装在管套内，该光纤头具有多个纤芯，其中至少一个纤芯为输入通道，至少两个纤芯为输出通道，所述外壳将to管帽包裹在内，所述to管座固定在to管帽的一端上，带反射镜的mems固定在to管座的内侧面上；所述管套同轴封装在to管帽的另一端内，所述准直透镜同轴固定在to管帽内，且位于套管和带反射镜的mems之间，所述准直透镜的凸面朝向带反射镜的mems。
4.现有的mems同轴封装结构，当光纤插针数量较少的时候，上述封装结构可以满足封装强度的要求；但当光纤插针数量过多时，由于to组件与外壳接触面较小，且现有to组件的to管帽顶面与侧面的连接处为圆弧形，从而导致玻璃管的端面与to管帽的接触面积较小，连接不稳固，易造成to组件脱落。因此，上述封装结构存在一定的失效比例，不能满足产品化的使用要求。
5.如图1所示，现有mems同轴器件的封装结构包括光纤组件1、准直透镜3和to组件5组成光学系统，经过精密的调试之后，光学指标达到预期理论值。使用玻璃管2将光纤组件1的插针、准直透镜3和to结构5三者封装成一个整体，然后再用金属管4对玻璃管2和to组件进行保护。此种封装结构的缺陷点在于玻璃管2和to结构5的连接点，由于to结构5的尺寸短且位于金属管的一端，不能平衡两端的封装强度，而且to组件5的管帽顶面与侧面的连接处为圆弧形，从而导致玻璃管端面与管帽端面的接触面积较小，连接不稳固，当整体结构处于温度剧烈变化或振动冲击强度过大时，上述封装结构缺陷点会面临失效的风险。尤其是整体光学元件尺寸增大时，上述风险会进一步增大。


技术实现要素：

6.为克服上述现有技术中存在问题，本实用新型提供一种提高mems同轴器件性能的封装结构，对to组件的管帽结构进行改造，通过增大to组件的管帽与金属管和玻璃管接触
面积增大的方式提高封装稳定性。
7.本实用新型是通过以下方案实现的：
8.一种提高mems同轴器件性能的封装结构，包括光纤组件、玻璃管、准直透镜、金属管和to组件，所述光纤组件与准直透镜相连，所述光纤组件的插针和准直透镜位于玻璃管内，所述玻璃管和to组件外套设有金属管；所述to组件的管帽端形成有圆柱状外壳，圆柱状外壳的内部形成有“h”形轴向截面；所述“h”形轴向截面的内部形成有分隔面，所述分隔面上开设有窗口；所述“h”形轴向截面由分隔面分隔形成第一空腔和第二空腔，所述第一空腔位于靠近所述准直透镜一侧，所述第二空腔位于靠近to组件的底座一侧。
9.进一步地，所述第一空腔的内半径与所述准直透镜的外半径相匹配。
10.进一步地，所述准直透镜的输出端位于所述第一空腔的内部。
11.进一步地，所述圆柱状外壳为一体化加工成型，提升了管帽的整体性，从而提升管帽与其他部件连接的稳固性。
12.进一步地，所述to组件的管帽与所述金属管内壁通过粘连固定，增强了管帽与金属管内壁的连接稳定性，使所述to组件不易从所述金属管上脱落。
13.进一步地，所述to组件的底座靠近所述管帽的表面固设有光学mems芯片。
14.进一步地，所述to组件的底座远离所述管帽的表面固设有若干pin针，所述pin针用于电信号的传递。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
16.(1)本实用新型通过对现有to组件的管帽进行改进，关键改进点是在to窗口附近延伸出机械结构，形成一个圆柱状的加强型封装结构，增加了to组件与金属管及玻璃管的接触面积，使to组件与金属管和玻璃管的连接更加紧密，从而增强了整体封装结构的牢靠性，降低了封装结构的失效比例。本实用新型在进行组装时，先将准直透镜的输出端深入延伸腔体的内部，然后进行光学指标调试，调试合格后再进行后续的封装，避免了在光学调试后的封装过程中由于准直透镜与to组件的相对位置发生偏移而影响同轴器件的光学特性。本实用新型在现有mems同轴器件的基础上进行修改及优化，降低封装结构的失效比例，可实现mems同轴产品系列的平滑升级和优化。
17.(2)本实用新型只需对to组件进行结构上的改进，而其它部件可沿用现有技术中的组件，因此本实用新型和现有标准生产流程兼容，不会增加额外的改动成本，改动结构简单，易于加工，成本低廉，可批量化推广生产。
附图说明
18.图1为现有mems同轴器件的典型封装结构轴向剖面图；
19.图2是本实用新型的to组件轴向剖面图；
20.图3是本实用新型mems同轴器件封装结构轴向剖面图。
21.图中：1：光纤组件；101：光纤；102：插针；2：玻璃管；3：准直透镜；4：金属管；5：现有to组件；6：本实用新型to组件；601：管帽；602：管座；603：光学mems芯片；604：pin针；605：窗口；606：第一空腔；607：第二空腔。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例
24.本实施例的封装结构包括光纤组件1，玻璃管2，准直透镜3，金属管4和to组件6，所述光纤组件101包括光纤101和光纤连接头的插针102。
25.如图2所示，本实用新型对to组件进行结构优化，形成to组件6。其中，管帽601形成有圆柱状外壳，圆柱状外壳的内部形成有“h”形轴向截面；所述“h”形轴向截面的内部形成有分隔面，所述分隔面上开设有窗口605；所述“h”形轴向截面由分隔面分隔形成第一空腔606和第二空腔607，第一空腔606位于靠近所述准直透镜一侧，第二空腔607位于靠近to组件的底座一侧。底座602靠近第二空腔607的表面固设有光学mems芯片603，底座602远离第二空腔607的表面固设有若干pin针604。为了达到更好的稳固性，在本实施例中，管帽601为一体化加工成型的，且to组件6的管座602和pin针604为一体化加工成型，确保了整体结构的可靠性和易加工性。
26.如图3所示，在进行光器件调试时，准直透镜3的输出端伸入第一空腔606的内部，待光学指标调试合格之后，用玻璃管2将插针102和准直透镜3封装在一起，由于准直透镜3输出端位于第一空腔606的内部，在光学指标调整后的封装过程中不易造成to组件6与准直透镜3的相对位置偏移，确保封装后的产品光学指标合格率较高。
27.玻璃管2靠近to组件6的端面和管帽601靠近准直透镜3的端面粘连固定；金属管4封装在组件的外部，金属管4的内半径与玻璃管2及管帽601的外半径匹配，金属管4的外半径与底座602的外半径相等，且金属管4的内壁与玻璃管2的外壁及管帽601的外壁粘连固定。此种封装结构可以延长to组件6在金属管4内的长度，并增加管帽601与玻璃管2的接触面积，全面提升封装强度。在面对温度变化剧烈的环境，或者是振动冲击更为严重的环境，此种封装结构都可以有效提升整体器件的性能指标。尤其是当光学元件的外形尺寸变大时，此种改进型封装结构的适用性和优化性更为突出。
28.以上内容描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。