專利名稱：用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法，尤其涉及這樣一種用于光通信的光學(xué)部件的封裝方法，即，將預(yù)成型焊料加壓安裝于基座，并利用高頻加熱將焊料融化，實施對基座和光元件的焊接，從而簡化光學(xué)部件封裝工序，可進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，增加產(chǎn)量，提高價格競爭力及品質(zhì)。
背景技術(shù)：
近來，隨著信息通信技術(shù)的急速發(fā)展，各地區(qū)之間、國與國之間已形成了高速通信網(wǎng)，相互間進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速傳輸，而利用光纖的光通信可傳輸更大量的數(shù)據(jù)。
截至目前，在光通信領(lǐng)域，超高速傳輸大容量信號的研究正在持續(xù)進(jìn)行，這種超高速傳輸大容量信號的技術(shù)之一為分波多工器(Wavelength Division Multiplexing，以下簡稱“WDM”)傳輸技術(shù)。
這種WDM光信號傳輸方式的技術(shù)特征為，對具有不同波長的光信號進(jìn)行分割或合并，從而實現(xiàn)超高速傳輸，現(xiàn)在已應(yīng)用在數(shù)據(jù)交換以及CATV等領(lǐng)域，而且其使用范圍正不斷擴(kuò)大。
用于這種WDM傳輸技術(shù)的核心光學(xué)部件要求生產(chǎn)造價低以及優(yōu)良的光學(xué)特性和可靠性。
實現(xiàn)WDM功能的光學(xué)部件之一的WDM濾光鏡由附著在第1光纖光準(zhǔn)直器(Collimator)的濾光鏡組成的光部件以及光學(xué)對準(zhǔn)上述光部件的第2光纖光準(zhǔn)直器構(gòu)成。
這樣，WDM濾光鏡對輸入到第1光纖光準(zhǔn)直器并具有不同波長的光信號進(jìn)行分割或合開，然后傳輸至第2光纖光準(zhǔn)直器。
于是，WDM濾光鏡的對準(zhǔn)光準(zhǔn)直器的制造技術(shù)直接影響其性能和可靠性，而后工序的封裝技術(shù)則影響部件特性。
另外，隨著對光通信用產(chǎn)品的需求激增，生產(chǎn)廠家不斷增加，最近為了提高成本競爭力，各生產(chǎn)廠家不斷對封裝技術(shù)進(jìn)行投資和研究。
其中，利用自動化技術(shù)提高生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量的努力也從未間斷過。
圖1為表示現(xiàn)有技術(shù)中的用于光通信的濾光鏡部件封裝狀態(tài)的示意圖，該光通信用濾光鏡部件為美國專利US 6167175所公開的WDM。
為了對光通信用濾光鏡部件進(jìn)行封裝，在被外殼20密封并分叉形成的3個連通管的中心處，將內(nèi)部安裝有濾光鏡14的濾光鏡基座15使用環(huán)氧樹脂粘接并固定。
以下，將3個連通管稱為第1至第3端口(Port)21、22、23。在上述第1端口21插入第1光準(zhǔn)直器10并對準(zhǔn)，然后用熱硬化型環(huán)氧樹脂16粘接并固定于外殼20上。
同樣，在第2端口22插入第2光準(zhǔn)直器11并對準(zhǔn)，在第3端口23插入第3光準(zhǔn)直器12并對準(zhǔn)。然后通過形成在外殼20的孔24、25，使用焊料17進(jìn)行粘接和固定，檢查光特性并結(jié)束封裝。
在上述封裝的以前的WDM部件中，當(dāng)?shù)?波長λ1的光和第2波長λ2的光的混合光輸入到第1光纖31中時，在濾光鏡14反射的具有第1波長λ1的光通過第2光準(zhǔn)直器11并傳輸?shù)降?光纖32，而透過上述濾光鏡1的具有第2波長λ2的光被傳輸至第3光纖33。
這樣，上述WDM部件完成對具有兩個不同波長的光的分離。
但是，現(xiàn)有技術(shù)中的WDM部件存在封裝時其封裝尺寸大的缺點。另外，采用將焊料通過在外殼處加工的孔投入以對光準(zhǔn)直器和外殼進(jìn)行固定方法，在將焊料通過孔注入固定時，因其加熱時間長，導(dǎo)致部件整體的熱變形，由此引起光特性降低的問題。
更詳細(xì)地說，加熱時間長，在焊接時發(fā)生的220～250度高溫的熱量會傳遞到整個部件中，并因熱膨脹系數(shù)的不同，發(fā)生熱變形，在高溫產(chǎn)生的熱變形到焊接完成冷卻時，則發(fā)生收縮，從而導(dǎo)致WDM部件的最佳對準(zhǔn)狀態(tài)發(fā)生變化。
而且，使用環(huán)氧樹脂將光準(zhǔn)直器和外殼固定時，其強(qiáng)度和熱變形會影響光準(zhǔn)直器，從而導(dǎo)致可靠性降低的問題。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一光通信用濾光鏡結(jié)構(gòu)圖，將第1及2光纖61、62用第1毛細(xì)管(Capillary)51固定，并將前端固定有濾光鏡53的第1漸變折射率鏡片52以及上述第1和2光纖61、62對準(zhǔn)。
并且，將固定有第3光纖63的第2毛細(xì)管55和第2漸變折射率鏡片54對準(zhǔn)，將第2漸變折射率鏡片54和上述濾光鏡53對準(zhǔn)，將各部件用環(huán)氧樹脂粘接固定，完成。
在這種光通信用的濾光鏡部件中，在具有第1波長λ1的光向第1光纖61輸入，具有第2波長λ2的光向第2光纖62輸入后，通過第1漸變折射率鏡片52在濾光鏡53聚合，然后通過第2漸變折射率鏡片54向第3光纖63傳輸。
對上述光通信用的濾光鏡進(jìn)行封裝時，將濾光鏡和漸變折射率鏡片用環(huán)氧樹脂粘接，就會出現(xiàn)溫度引起的可靠性降低的問題。
另一問題是，由于將單光纖光準(zhǔn)直器和外殼固定的熱硬化環(huán)氧樹脂在加熱箱加熱并完成硬化工序，因此作為下一道工序，需要重新將部件安裝在自動化設(shè)備上，并進(jìn)行濾光鏡和單光纖光準(zhǔn)直器的對準(zhǔn)，這是其存在的缺點。
這樣，無法進(jìn)行自動化工序中的連續(xù)操作，而必須進(jìn)行需要操作者的半自動化工序，并在封裝時為了找出最佳對準(zhǔn)位置，需進(jìn)行光損失測定，為此需要進(jìn)行如光纖的切割、洗滌、連接及其它復(fù)雜的處理工序。
因此，由半自動化工序構(gòu)成時，人力投入不可避免，導(dǎo)致了部件制造成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，其目的是提供一種在基座形成預(yù)成型焊料安裝部，使預(yù)成型焊料的融化及焊接更加容易的用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法。
本發(fā)明的另一目的為，提供一種用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法，即，將經(jīng)過成型加工的定型及定量的預(yù)成型焊料加壓安裝于基座，并利用高頻加熱將焊料融化，以實現(xiàn)對基座和光部件的焊接，從而簡化光學(xué)部件封裝工序，并可進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，從而增加產(chǎn)量，提高價格競爭力及品質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的為，提供一種用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法，即，通過對預(yù)成型焊料進(jìn)行高頻加熱，向預(yù)成型焊料整體均勻地傳遞溫度，并只向焊接部位局部傳遞熱量，從而將焊接部位以外的其它區(qū)域所產(chǎn)生的熱變形控制在最小范圍內(nèi)。
為了達(dá)到上述目的，作為優(yōu)選的第1方案，提供用于光通信的光學(xué)部件，其包括如下結(jié)構(gòu)基座，形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔的部分形成的第1安裝部，以及具有開放的內(nèi)側(cè)與上述通孔連通，并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出的第2安裝部；光功能元件，固定在上述基座的第1安裝部上部；光學(xué)元件，插入至上述基座一側(cè)的通孔內(nèi)部并使用焊料焊接。
為了達(dá)到上述目的，作為優(yōu)選的第2方案，提供用于光通信的光學(xué)部件，其包括如下結(jié)構(gòu)基座，形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通，并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部，以及去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔的部分形成的第2安裝部；光學(xué)元件，插入至上述基座一側(cè)的通孔內(nèi)部并使用焊料焊接；外殼基座，一側(cè)形成有開放部，內(nèi)設(shè)有包括一個以上光功能元件的光學(xué)模組(Module)，將形成有上述第1安裝部的基座外周面插入到上述開放部并焊接。
為了達(dá)到上述目的，作為優(yōu)選的第3方案，提供用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備基座，基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部，以及上述一側(cè)及另一側(cè)去除從各表面的部分區(qū)域至通孔的部分形成的第2安裝部；第2階段，在上述基座的第1安裝部上部固定光功能元件，并在第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第3階段，在上述第2階段后的基座一側(cè)及另一側(cè)的通孔內(nèi)部分別插入并定位光元件；第4階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
為了達(dá)到上述目的，作為優(yōu)選的第4方案，提供用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備基座，基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部，以及去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔的部分的第2安裝部；第2階段，在上述基座的第1安裝部上部固定光功能元件，并在第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第3階段，在上述第2階段后的基座一側(cè)的通孔內(nèi)部插入光元件；
第4階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
為了達(dá)到上述目的，作為優(yōu)選的第5方案，提供用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備外殼基座，即外殼基座一側(cè)形成有開放部，內(nèi)設(shè)有包括一個以上光功能元件的光學(xué)模組；第2階段，準(zhǔn)備基座，即基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部，以及去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔的部分的第2安裝部；第3階段，將形成有上述第1安裝部的基座外周面插入到上述開放部，并對上述外殼基座和基座進(jìn)行焊接；第4階段，在上述基座的第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第5階段，向在上述第4階段后的基座一側(cè)的通孔內(nèi)部插入并定位光元件；第6階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
如上所詳細(xì)描述的一樣，本發(fā)明在基座設(shè)有預(yù)成型焊料安裝部，可簡單進(jìn)行預(yù)成型焊料的融化和焊接。
而且，將通過成型加工而定型和定量化的預(yù)成型焊料加壓安裝于基座，并利用高頻加熱將焊料融化，以實施對基座和光部件的焊接，可簡化光學(xué)部件封裝工序，可進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，從而增加產(chǎn)量，提高價格競爭力及品質(zhì)。
另外，通過對預(yù)成型焊料進(jìn)行高頻加熱，向預(yù)成型焊料整體均勻地傳遞溫度，并只向焊接部位局部傳遞熱量，從而將焊接部位以外的其他區(qū)域所產(chǎn)生的熱變形控制在最小范圍內(nèi)。


圖1為表示現(xiàn)有技術(shù)中的用于光通信的濾光鏡部件封裝狀態(tài)的示意圖；圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的另一光通信用濾光鏡結(jié)構(gòu)圖；圖3a至圖3e為說明根據(jù)本發(fā)明第1實施例中的用于光通信的光學(xué)部件封裝工序的剖視圖；圖4為說明根據(jù)本發(fā)明在基座的安裝部固定預(yù)成型焊料的方法的示意圖；圖5a和圖5b為說明根據(jù)本發(fā)明第2實施例的光學(xué)部件封裝工序的基座的剖視圖；圖6a至圖6e為說明本發(fā)明第3實施例的用于光通信的光學(xué)部件封裝工序的基座的剖視圖；圖7為說明根據(jù)本發(fā)明第4實施例的用于光通信的光學(xué)部件封裝工序的外殼基座和基座焊接狀態(tài)的剖視圖；圖8為表示根據(jù)本發(fā)明第3及第4實施例的用于光通信的光學(xué)部件的一個實施例的剖視圖；
圖9為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件焊接在基座的一個實施例的剖視圖；圖10a和圖10b為表示本發(fā)明中所用的光元件的一個實施例的剖視圖；圖11為控制根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)部件封裝設(shè)備的框圖。
附圖符號說明110、120、210a、210b、210c基座113、123通孔114、115a、115b、124、125安裝部150、320光功能元件 151環(huán)氧樹脂160、160a、160b、160c預(yù)成型焊料171支持部172加壓裝置201、202光元件夾具(Gripper) 207基座夾具210、250光元件 211光元件基座215尾纖(Pigtail) 216、216a、216b光纖217漸變折射率透鏡(Grin Lens) 225a、225b光準(zhǔn)直器230、420高頻加熱器 300外殼基座310、310a、310b、310c開放部 350光模組401、404光電二極管 402光干涉元件
403光功率分配元件(power divider)410程序控制裝置 430對準(zhǔn)裝置440熱電偶(Thermo Couple) 450冷卻流體供給裝置具體實施方式
以下，將參照附圖對本發(fā)明中的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明。
圖3a至圖3e為說明根據(jù)本發(fā)明第1實施例的光通信的光學(xué)部件封裝工序的剖視圖。首先準(zhǔn)備基座110，基座上形成有從一側(cè)111貫通至另一側(cè)112的通孔113，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔113連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部114，以及在上述一側(cè)111及另一側(cè)112去除從各表面的部分區(qū)域111a、112a至通孔113的部分形成的第2安裝部115a、115b。(圖3a)之后，在上述基座110的第1安裝部114上部用環(huán)氧樹脂151焊接光功能元件150。(圖3b)然后，在上述基座110的第2安裝部115a、115b固定預(yù)成型焊料160。(圖3c)其中，上述預(yù)成型焊料160用加壓裝置施加壓力并固定于上述基座110，如圖4所示，將預(yù)成型焊料160a放置在上述基座110一側(cè)111的第2安裝部115a，使用加壓裝置對預(yù)成型焊料160a施加壓力并固定后，用支持部171保護(hù)經(jīng)固定后的預(yù)成型焊料160a，最后將預(yù)成型焊料160b使用加壓裝置172加壓并固定在上述基座110另一側(cè)112的第2安裝部115b上。
接著，將光元件210、250分別插入到位于上述基座110的一側(cè)111和另一側(cè)112的通孔113內(nèi)部并定位。(圖3d)這時，上述光元件210、250與上述基座110的第1安裝部114處焊接的光功能元件150光學(xué)對準(zhǔn)。
且，如圖3d所示，使用光元件夾具201、202夾住并對準(zhǔn)上述光元件210、250，用基座夾具207夾住并對準(zhǔn)上述基座110。
即，上述光元件夾具201、202以及基座夾具207連接在未在圖3中示出的多軸傳動馬達(dá)上，對夾具進(jìn)行微調(diào)以進(jìn)行對準(zhǔn)。
最后，將上述預(yù)成型焊料160加熱融化，完成對上述基座110和光元件210、250的焊接。(圖3e)這里，對上述預(yù)成型焊料160進(jìn)行加熱時，使用如圖3e所示的高頻加熱器230。
這樣，在圖3d工序中，不僅需要光學(xué)對準(zhǔn)各元件，而且預(yù)成型焊料160還應(yīng)位于上述高頻加熱器230的熱傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)。
如上所述，利用高頻加熱器230經(jīng)過預(yù)熱、熱擴(kuò)散以及焊料融化過程并進(jìn)行自然冷卻，從而將上述預(yù)成型焊料160以最佳溫度分布(Profile)進(jìn)行焊接，并完成結(jié)合。
這時，利用電腦對高頻加熱器230的動作進(jìn)行控制。
即，上述高頻加熱器230位于面向預(yù)成型焊料160外周面的位置，對預(yù)成型焊料160進(jìn)行局部加熱，經(jīng)自然或急速冷卻完成焊接。
這里，焊接完成后，對微小的對準(zhǔn)損失，驅(qū)動位于下方的基座(未圖示)，再次進(jìn)行對準(zhǔn)。
另外，在上述基座夾具207內(nèi)部設(shè)有通道，當(dāng)上述預(yù)成型焊料160融化后，向上述基座夾具207的通道注入如冷卻水、冷卻氣體、常溫水或常溫氣體等冷卻流體，來冷卻上述基座110，同時冷卻融化的預(yù)成型焊料160。
這樣，本發(fā)明中，為了加熱上述預(yù)成型焊料160，熱量傳遞到上述基座110，從而在安裝于上述基座110上的光功能元件以及安裝部中出現(xiàn)熱變形，通過向基座夾具207的通道注入冷卻流體以冷卻基座110，可減少高頻加熱器230中產(chǎn)生并傳遞至上述基座110熱量。
其結(jié)果是，本發(fā)明在光部件封裝工序中可盡可能地減小熱變形，從而可防止熱變形引起的光部件產(chǎn)品特性的降低。
圖5a和圖5b為說明根據(jù)本發(fā)明第2實施例的光學(xué)部件封裝工序的基座的剖視圖。如圖5a所示，準(zhǔn)備基座120，基座120上形成有從一側(cè)121貫通至另一側(cè)122的通孔123，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔123連通并從上述另一側(cè)122的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部124，以及去除從上述一側(cè)121表面的部分區(qū)域121a至通孔123的部分形成的第2安裝部125。
然后，在上述基座120的第1安裝部124上部固定光功能元件150，而在第2安裝部125固定預(yù)成型焊料160。(圖5b)之后，與圖3d及圖3e一樣，在上述圖5b工序之后的基座120一側(cè)的通孔123內(nèi)部插入光元件，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，對基座和光元件進(jìn)行焊接。
圖6a至圖6e為說明根據(jù)本發(fā)明之第3實施例的用于光通信的光學(xué)部件封裝工序的基座的剖視圖，首先準(zhǔn)備外殼基座300，該外殼基座300的一側(cè)301形成有開放部310，并內(nèi)設(shè)有包括一個以上光功能元件320的光學(xué)模組350。(圖6a)再者，如圖6b所示，準(zhǔn)備基座120，基座120上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部124，以及去除從上述一側(cè)表面的部分區(qū)域至通孔的部分形成的第2安裝部。然后，將形成有上述第1安裝部124的基座120外緣插入至上述外殼基座300的開放部310中，并對上述外殼基座300和基座120實施焊接。
其后，在上述基座120的第2安裝部固定預(yù)成型焊料160。(圖6c)接著，向上述圖6c工序之后的基座120一側(cè)的通孔內(nèi)部插入光元件210并定位。(圖6d)最后，將上述預(yù)成型焊料160加熱融化，使上述基座120和光元件210焊接在一起。(圖6e)這時，對上述預(yù)成型焊料160進(jìn)行加熱時，優(yōu)選使用離預(yù)成型焊料160的外周面一定距離處的高頻加熱器230進(jìn)行加熱。
上述外殼基座300和基座120最好用銅焊(Brazing)進(jìn)行焊接。
圖7為說明根據(jù)本發(fā)明之第4實施例的用于光通信的光學(xué)部件封裝工序的外殼基座和基座焊接狀態(tài)的剖視圖，在第4實施例中，通過利用第3實施例中的外殼基座300，在上述外殼基座300的一側(cè)301形成有相互隔離的多個開放部310a、310b、310c，而上述多個開放部310a、310b、310c分別插入與圖6d同樣的基座120a、120b、120c并焊接，通過融化的預(yù)成型焊料160a、160b、160c，對基座120a、120b、120c和光元件210a、210b、210c進(jìn)行焊接，從而完成封裝。
如上所述，本發(fā)明中的第1至第4實施例所用光功能元件優(yōu)選采用具有改變?nèi)肷涔馓匦缘墓δ堋⑼高^入射光的功能和反射入射光的功能中的任一個功能的元件。
即，上述光功能元件為波長濾光鏡、光功率濾光鏡、偏光濾光鏡、雙折射元件、反射鏡、光干涉元件、發(fā)光元件、受光元件中的任一個或包括兩個以上上述元件形成的模組。
另外，光元件優(yōu)選利用光纖傳輸光的元件。
即，上述光元件應(yīng)為光準(zhǔn)直器、陣列光纖、光束點調(diào)節(jié)光纖中的任一個或包括兩個以上上述元件形成的模組。
另外，本發(fā)明中的第3和第4實施例所用的光學(xué)模組優(yōu)選具有光波長鎖定裝置的模組、光隔絕器(Isolator)模組、光干涉模組、光循環(huán)(Circulator)模組、光開關(guān)模組、光衰減模組、發(fā)光模組及受光模組中的任一個。
再者，本發(fā)明之第3及第4實施例中，與形成在上述外殼基座300一側(cè)301的開放部相對稱，在外殼基座300另一側(cè)形成有開放部，在該開放部插入基座并焊接，也可以在基座處插入光元件并焊接。
圖8為表示根據(jù)本發(fā)明第3及第4實施例的用于光通信的光學(xué)部件的一個實施例的示意性剖視圖。以下，參照圖8對設(shè)在外殼基座內(nèi)的光學(xué)模組中具有光波長鎖定裝置的模組進(jìn)行說明。
如圖8所示，第1光電二極管401、光干涉元件402、光功率分配元件(Power Divider)403在同一光軸上依次對準(zhǔn)，再對準(zhǔn)第2光電二極管404，以接收從上述光功率分配元件402所反射的光，并將具有光波長鎖定裝置的模組安裝在外殼基座300內(nèi)部。
另外，在上述外殼基座300的開放部310焊接有基座120，并使上述光干涉元件402光軸與焊接在基座120的光元件210的光軸一致。
這里，上述第1和第2光電二極管401、404為光功能元件。
這樣，從光源(未圖示)發(fā)出并通過焊接在上述基座120上的光元件210的光入射到外殼基座300的光功率分配元件402，并在上述光功率分配元件402中對光功率進(jìn)行分割，其中反射光由第2光電二極管404接收，透過光則被傳輸至光干涉元件402。
然后，上述光干涉元件402將入射光形成為周期性增強(qiáng)及減弱的光學(xué)圖形，而上述第1光電二極管401接收上述光干涉元件402透過的光。
然后，對上述第1和第2光電二極管401、402接收的光進(jìn)行比較，如不一致，將調(diào)節(jié)上述光源的光。
如上所述，本發(fā)明之第3及第4實施例中的用于光通信的光學(xué)部件的具體實施方式
為，利用基座120，將利用光纖傳輸光的光元件210焊接在內(nèi)裝有上述光學(xué)模組的外殼基座300上。
圖9為表示根據(jù)本發(fā)明的光元件焊接在基座的一個實施例的示意性剖視圖，焊接在基座120的光元件210插入在光元件基座211中，且如在光元件基座211的外周面上涂覆有金屬膜212，則預(yù)成型焊料160的焊接會更容易。
圖10a和圖10b為表示本發(fā)明中所用的光元件一個實施例的示意性剖視圖，首先，其中圖10a表示的是單光纖準(zhǔn)直器225a，其包括內(nèi)設(shè)有一光纖216的尾纖(Pigtail)215、與上述尾纖215之間有一定間距的漸變折射率透鏡(Grin Lens)217以及插入有上述尾纖215及漸變折射率透鏡217并在其外緣形成有金屬膜212的光元件基座211。
另外，圖10b表示在尾纖215內(nèi)設(shè)有兩個光纖216a、216b的雙光纖準(zhǔn)直器225b。
上述單光纖及雙光纖準(zhǔn)直器225a、225b均為適用于本發(fā)明的光元件之一。
圖11為控制根據(jù)本發(fā)明的用于控制光學(xué)部件封裝設(shè)備的示意性框圖，程序控制裝置410控制用于對準(zhǔn)基座和光元件的夾具(Gripper)等對準(zhǔn)裝置430，并接收根據(jù)由熱電偶(Thermo Couple)測定的預(yù)成型焊料溫度的反饋信號，控制高頻加熱器420中的加熱溫度，并控制冷卻流體供給裝置450的冷卻流體供給，從而進(jìn)行自動封裝作業(yè)。
本發(fā)明中為了確定焊接最佳條件下的高頻裝置的輸出和頻率，使用了熱電偶溫度測定系統(tǒng)。
這時，根據(jù)預(yù)成型焊料形狀設(shè)定焊接最佳溫度分布，將焊料的預(yù)熱、熱擴(kuò)散、融化、冷卻各分為不同階段，分階段設(shè)定目標(biāo)溫度及傾斜度。
具有最佳溫度分布的高頻加熱可使用DAQ或電壓源(VoltageSource)對高頻裝置的輸出強(qiáng)度進(jìn)行分階段調(diào)節(jié)。
為了確認(rèn)根據(jù)所適用的高頻裝置輸出而得出的加熱條件是否與最佳溫度分布統(tǒng)一，本發(fā)明使用了熱電偶以及NI Instrument公司的測溫系統(tǒng)。
本發(fā)明中對具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于上述說明書上的實施例，相關(guān)專業(yè)人員完全可以在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對其進(jìn)行各種改變及改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于光通信的光學(xué)部件，其特征包括基座，形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，具有去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔部分形成的第1安裝部以及具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第2安裝部；光功能元件，固定在上述基座的第1安裝部上部；光學(xué)元件，插入至上述基座一側(cè)的通孔內(nèi)部并使用焊料焊接。
2.一種用于光通信的光學(xué)部件，其特征包括基座，形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔，包括具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部以及去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔部分形成的第2安裝部；光學(xué)元件，插入至上述基座一側(cè)的通孔內(nèi)部并使用焊料焊接；外殼基座，一側(cè)形成有開放部，內(nèi)設(shè)有包括一個以上光功能元件的光學(xué)模組，以及將形成有上述第1安裝部的基座外周面插入到上述開放部并焊接。
3.如權(quán)利要求2所述用于光通信的光學(xué)部件，其特征在于上述基座為多個；在上述外殼基座的一側(cè)形成有相互隔離的多個開放部；上述基座分別插入至上述外殼基座的各開放部并焊接；光元件插入至上述基座一側(cè)的通孔內(nèi)部并用焊料進(jìn)行焊接。
4.如權(quán)利要求2或3所述用于光通信的光學(xué)部件，其特征在于與形成在上述外殼基座一側(cè)開放部相對稱，在外殼基座另一側(cè)設(shè)有開放部，在該開放部處插入基座并焊接，該基座處插入光元件并焊接。
5.如權(quán)利要求1至3任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件，其特征在于上述光功能元件為波長濾光鏡、光功率濾光鏡、偏光濾光鏡、雙折射元件、反射鏡、光干涉元件、發(fā)光元件、受光元件中的任一個或包括兩個以上上述元件形成的模組。
6.如權(quán)利要求1至3任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件，其特征在于上述光元件為光準(zhǔn)直器、陣列光纖、光束點調(diào)節(jié)光纖中的任一個或包括兩個以上上述元件形成的模組。
7.如權(quán)利要求2或3所述用于光通信的光學(xué)部件，其特征在于上述光學(xué)模組為具有光波長鎖定裝置的模組、光隔絕器模組、光干涉模組、光循環(huán)模組、光開關(guān)模組、光衰減模組、發(fā)光模組以及受光模組中的任一個。
8.一種用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備基座，該基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔、具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部以及上述一側(cè)及另一側(cè)去除從各表面的部分區(qū)域至通孔部分形成的第2安裝部；第2階段，在上述基座的第1安裝部上部固定光功能元件，并在第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第3階段，在上述第2階段之后的基座的一側(cè)及另一側(cè)的通孔內(nèi)部分別插入并定位光元件；第4階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
9.一種用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備基座，該基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔、具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部以及去除從上述一側(cè)的表面的部分區(qū)域至通孔部分形成的第2安裝部；第2階段，在上述基座的第1安裝部上部固定光功能元件，并在第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第3階段，向上述第2階段之后基座一側(cè)的通孔內(nèi)部插入并定位光元件；第4階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
10.一種用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征包括如下階段第1階段，準(zhǔn)備外殼基座，外殼基座一側(cè)形成有開放部，并內(nèi)設(shè)有包括一個以上光功能元件的光學(xué)模組；第2階段，準(zhǔn)備基座，該基座上形成有從一側(cè)貫通至另一側(cè)的通孔、具有開放的內(nèi)側(cè)以與上述通孔連通并從上述另一側(cè)的通孔內(nèi)表面突出形成的第1安裝部以及去除從上述一側(cè)的表面部分區(qū)域至通孔部分形成的第2安裝部；第3階段，將形成有上述第1安裝部的基座的外周面插入到上述開放部，并對上述外殼基座和基座進(jìn)行焊接；第4階段，在上述基座的第2安裝部固定預(yù)成型焊料；第5階段，向位于上述第4階段之后的基座處的一側(cè)的通孔內(nèi)部插入并定位光元件；第6階段，將上述預(yù)成型焊料加熱融化，進(jìn)行基座和光元件的焊接。
11.如權(quán)利要求10所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征在于在上述第1階段，上述外殼基座的一側(cè)形成有相互隔離的多個開放部；在上述第2階段，上述基座為多個；在上述第3階段，將上述基座分別插入至上述外殼基座的開放部中。
12.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征在于上述光功能元件具有改變?nèi)肷涔馓匦缘墓δ堋⑼高^入射光的功能以及反射入射光的功能中的任一個功能。
13.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征為上述光元件是利用光纖傳輸光的元件。
14.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征為利用高頻加熱器融化上述預(yù)成型焊料。
15.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征為將上述預(yù)成型焊料固定在基座的第2安裝部時，將預(yù)成型焊料放置在上述基座的第2安裝部，并使用加壓裝置對預(yù)成型焊料施加壓力使其固定在上述基座上。
16.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征在于將上述預(yù)成型焊料融化時，上述高頻加熱器位于面向預(yù)成型焊料外周面的位置，以對預(yù)成型焊料進(jìn)行局部加熱；上述基座使用基座夾具夾住，而上述基座夾具內(nèi)部設(shè)有通道，當(dāng)上述預(yù)成型焊料融化后，向上述基座夾具的通道注入冷卻流體，來冷卻上述基座。
17.如權(quán)利要求8至10中任意一項所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征在于上述光元件插入在光元件基座，光元件基座外緣形成有金屬膜，上述金屬膜和上述基座通過預(yù)成型焊料融化而焊接。
18.如權(quán)利要求10或11所述用于光通信的光學(xué)部件封裝方法，其特征在于上述光學(xué)模組為具有光波長鎖定裝置的模組、光隔絕器模組、光干涉模組、光循環(huán)模組、光開關(guān)模組、光衰減模組、發(fā)光模組以及受光模組中的任一個。
全文摘要
本發(fā)明涉及到用于光通信的光學(xué)部件及其封裝方法，將經(jīng)過成型加工而定型定量化的預(yù)成型焊料加壓安裝于基座，并利用高頻加熱將焊料融化，實施對基座和光元件的焊接，可簡化光學(xué)部件封裝工序，可進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，從而增加產(chǎn)量，提高價格競爭力及品質(zhì)。另外，通過對預(yù)成型焊料進(jìn)行高頻加熱，向預(yù)成型焊料整體均勻地傳遞溫度，并只向焊接部位局部傳遞熱量，從而可將焊接部位以外的其他區(qū)域所產(chǎn)生的熱變形控制在最小范圍內(nèi)。
文檔編號H04J14/02GK1790964SQ200410098750
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者李珩滿, 金明鎮(zhèn), 金會慶 申請人:電子部品研究院