專利名稱：一種高可靠性的光纖陣列u槽及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖陣列U槽及其制造方法，尤其是一種高可靠性的光纖陣列U 槽及其制造方法，屬于光纖通訊的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，我國FTTx(光纖接入網(wǎng))建設(shè)逐步展開，三大運(yùn)營商及廣電系統(tǒng)都確定了 “加快光進(jìn)銅退、推進(jìn)接入網(wǎng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型”的思路，實(shí)現(xiàn)FTTC(光纖到路邊)、FTTB (光纖到大樓)、FTTH(光纖到家庭)、FTTD(光纖到桌面)、三網(wǎng)融合(語音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)) 等多媒體傳輸以及H)S(綜合布線系統(tǒng))方案。FTTX中比較關(guān)鍵的器件就是光纖陣列分路器，分路器中的關(guān)鍵器件之一就是光纖陣列，而V型槽就是光纖陣列中的關(guān)鍵。目前國內(nèi)外生產(chǎn)光纖陣列V型槽大都分為三類。第一類采用機(jī)械加工的方法，采用金剛砂切割刀在玻璃片上切割出所需的V槽，玻璃成本低，但切割過程中金剛刀被磨損， 需不斷修磨，磨損的金剛刀也導(dǎo)致V槽形狀改變，不能滿足精度要求；制作多槽的V型槽時(shí)， 如大于32槽時(shí)，由于設(shè)備不斷積累的誤差從而導(dǎo)致精度降低，良率下降，因此采用機(jī)械方法加工大于32槽的V型槽的成本很高。第二類采用硅晶片作為基材用濕法腐蝕的方法加工V型槽，此方法采用光刻的技術(shù)，各向異性濕法刻蝕硅晶片，沒有機(jī)械加工導(dǎo)致的累積誤差，故精度不受V槽數(shù)量的限制，利用硅片的各向異性的特點(diǎn)，腐蝕出的V槽形狀一致；但是由于光纖和PLC芯片等均是石英材質(zhì)，硅和石英的熱膨脹系數(shù)相差約I個(gè)數(shù)量級，分路器使用過程中會因?yàn)闇囟茸兓瘜?dǎo)致光纖位置偏移，從而增加損耗，降低分路器的可靠性。第三類目前鮮有采用石英片作為基材用濕法腐蝕的方法加工U型槽，此方法采用光刻的技術(shù)，濕法刻蝕石英片，精度不受槽數(shù)量限制，且材質(zhì)為石英，與光纖及PLC芯片材料一致，熱穩(wěn)定性好。但是由于各向同性腐蝕率為I : 1，得到的U槽的側(cè)壁與槽面的夾角約為90°，側(cè)壁與槽面的交界處應(yīng)力較大，受力易崩壞，且光纖容易損壞，傳輸損耗增加，影響光纖陣列的性能及良率，同時(shí)也降低了光纖陣列受力時(shí)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高可靠性的光纖陣列U槽及其制造方法，其結(jié)構(gòu)緊湊，能降低傳輸損耗，提高光纖陣列組裝的良率，降低組裝成本，安
全可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述高可靠性的光纖陣列U槽，包括基板；所述基板內(nèi)凹設(shè)有若干均勻分布的U槽，相鄰U槽間通過棱間隔山槽的側(cè)壁與基板表面間的夾角Θ 小于90度。所述基板的材料為玻璃或石英。所述U槽的側(cè)壁與基板表面間的夾角Θ為70 80°。所述U槽開口的寬度大于U槽在基板內(nèi)的深度；且U槽的深度低于基板的厚度。
所述U槽內(nèi)通過UV膠層安裝有光纖，并在基板的上方壓蓋有蓋板。一種高可靠性的光纖陣列U槽制造方法，所述光纖陣列U槽制造方法包括如下步驟a、提供所需的基板，并在所述基板的表面上淀積第一遮擋層；b、在上述基板的表面上淀積第二遮擋層，所述第二遮擋層覆蓋于第一遮擋層上；C、在上述第二遮擋層上旋涂光刻膠層，并選擇性地掩蔽和刻蝕光刻膠層，得到第一定位孔，所述第一定位孔從光刻膠層的表面延伸到第二遮擋層；d、在第一定位孔導(dǎo)向定位下，對第二遮擋層進(jìn)行濕法刻蝕，得到第二定位孔，所述第二定位孔從光刻膠層的表面延伸到第一遮擋層；e、在第二定位孔導(dǎo)向定位下，對第一遮擋層進(jìn)行濕法刻蝕，得到第三定位孔，所述第三定位孔從光刻膠層的表面延伸到基板的表面；f、去除基板上方的光刻膠層；g、在第三定位孔導(dǎo)向定位下，采用濕法腐蝕對基板進(jìn)行刻蝕，在基板內(nèi)得到U槽， 所述U槽與上方對應(yīng)的第三定位孔相連通；h、去除上述基板上方的第二遮擋層；i、去除上述基板表面上的第一遮擋層。所述第一遮擋層的材料包括Cr或Ti，第一遮擋層的厚度為5 20nm。所述第二遮擋層的材料包括Au、Cu、或Mo ;第二遮擋層的厚度為300nm lOOOnm。所述步驟g中，采用氫氟酸溶液對基板進(jìn)行腐蝕。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用兩層金屬層作為濕法刻蝕U槽的掩膜層，第二遮擋層為刻蝕基板時(shí)的保護(hù)層，第一遮擋層為基板和第二遮擋層的粘結(jié)層，且第一遮擋層在濕法刻蝕基板的同時(shí)會橫向刻蝕溶解，使得基板的橫向(開口方向)刻蝕長度大于縱向(深度方向) 刻蝕深度，從而使U型槽側(cè)壁和槽面的夾角小于90°，從而降低了 U槽側(cè)壁和槽面交界處及光纖的應(yīng)力，使受力時(shí)光纖和U槽都不易損壞，降低了傳輸損耗，提高了光纖陣列組裝的良率，同時(shí)也提高了光纖陣列的可靠性；組裝光纖陣列時(shí)，光纖更易于放置，所需的UV膠減少，節(jié)約了組裝光纖陣列的成本；濕法腐蝕精度優(yōu)于機(jī)械加工的精度，在損耗性能方面經(jīng)測試本發(fā)明U槽光學(xué)衰減要比機(jī)械切割的V槽優(yōu)于I分貝，光學(xué)均勻性優(yōu)于I分貝，結(jié)構(gòu)緊湊， 安全可靠。


圖I為現(xiàn)有U槽內(nèi)安裝光纖的使用狀態(tài)圖。圖2為本發(fā)明U槽內(nèi)安裝光纖的使用狀態(tài)圖。圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 圖12為本發(fā)明的具體實(shí)施工藝步驟剖視圖，其中圖4為基板上淀積第一遮擋層后的剖視圖。圖5為淀積第二遮擋層后的剖視圖。圖6為旋涂光刻膠層并刻蝕得到第一定位孔后的剖視圖。圖7為得到第二定位孔后的剖視圖。圖8為得到第三定位孔后的剖視圖。
圖9為去除光刻膠層后的剖視圖。圖10為腐蝕得到U槽后的剖視圖。圖11為去除第二遮擋層后的剖視圖。圖12為去除第一遮擋層后的剖視圖。附圖標(biāo)記說明1_基板、2-U槽、3-第一遮擋層、4-第二遮擋層、5-光刻膠層、6-光纖、7_UV I父層、8-蓋板、9-棱、10-第一定位孔、11-第二定位孔及12-第二定位孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖3和圖12所示為了提高光纖陣列安裝的可靠性，降低傳輸損耗，本發(fā)明基板 I內(nèi)設(shè)置若干U槽2，相鄰的U槽2間通過棱9相間隔，U槽2的形狀呈U狀，U槽2從基板 I的表面向下延伸，U槽2的側(cè)壁與基板I的表面夾角Θ小于90度，一般地，根據(jù)光纖6的形狀及安裝要求，U槽2的側(cè)壁與基板I表面間的夾角Θ為70 80度；通過U槽2的此處設(shè)置能夠減小棱9的應(yīng)力，使得棱9在組裝光纖陣列或其他受力情況時(shí)不易崩壞，且光纖 6也不容易損耗，降低了傳輸損耗，提高了光纖陣列的良率和可靠性。U槽2在基板I內(nèi)的延伸深度小于基板I的厚度，且U槽2的開口寬度大于U槽2的深度?；錓的材料為玻璃或石英。圖2為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖，在基板I的U槽2內(nèi)設(shè)置光纖6，UV膠層7涂覆在基板I對應(yīng)設(shè)置U槽2的表面,U槽2的形狀與光纖6的形狀相匹配,UV膠層7覆蓋于在光纖6及基板I的表面上，在基板I上方壓蓋有蓋板8，蓋板8位于UV膠層7上，通過UV膠層 7能夠保證整個(gè)平面的平整性；本發(fā)明U槽2的開口寬度大于U槽2的深度，相比現(xiàn)有圖I 中安裝槽的寬度與深度相同的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在進(jìn)行光纖陣列組裝時(shí)，填充的UV膠7更少，節(jié)省了組裝光纖陣列的成本。如圖4 圖12所示上述結(jié)構(gòu)的U槽2可以通過下述工藝步驟制備，以基板I采用石英為例，具體地a、提供所需的基板1，并在所述基板I的表面上淀積第一遮擋層3 ；如圖4所示所述基板I的材料一般為玻璃或石英，本發(fā)明中基板I采用石英時(shí)， 需要采用高純度的石英，具體地，石英中的OH含有量少于200ppm，石英中無氣泡；石英中的氣泡會造成制備得到的U槽2里有陷坑，U槽2間的棱9斷裂；石英中的一些雜質(zhì)和OH會增加反應(yīng)生成面的粗糙度，所以高純度的石英可提高得到U槽2并進(jìn)行光纖6安裝的可靠性；石英的質(zhì)量決定了 U槽2的精度和表面粗糙度及刻蝕速率；第一遮擋層3的材料包括 Cr或Ti，第一遮擋層3的厚度為5 20nm ;第一遮擋層3作為中間層，能夠增強(qiáng)基板I與第二遮擋層4之間的粘結(jié)力，同時(shí)為了加快橫向基板I刻蝕的速率，第一遮擋層3會在氫氟酸溶液里有一定的腐蝕率；b、在上述基板I的表面上淀積第二遮擋層4，所述第二遮擋層4覆蓋于第一遮擋層 3上；如圖5所示所述第二遮擋層4的材料包括Au、Cu、或Mo (鑰)；第二遮擋層4的厚度為300nm IOOOnm ;第二遮擋層4為基板I刻蝕的保護(hù)層，為了減小濕法刻蝕時(shí)溶液的滲透，要求第二遮擋層4的應(yīng)力?。籆、在上述第二遮擋層4上旋涂光刻膠層5，并選擇性地掩蔽和刻蝕光刻膠層5，得到第一定位孔10，所述第一定位孔10從光刻膠層5的表面延伸到第二遮擋層4 ；如圖6所示為了能夠得到U槽2，在對基板I進(jìn)行腐蝕時(shí)，需要對第一遮擋層3進(jìn)行腐蝕，提供橫向腐蝕的速率，因此旋涂光刻膠層5后，需要在光刻膠層5上刻蝕得到第一定位孔10，一般地第一定位孔10與U槽2的軸線位于同一直線上；d、在第一定位孔10導(dǎo)向定位下，對第二遮擋層4進(jìn)行濕法刻蝕，得到第二定位孔 11，所述第二定位孔11從光刻膠層5的表面延伸到第一遮擋層3 ；如圖7所示由于第二遮擋層4上旋涂有光刻膠層5，當(dāng)在第一定位孔10導(dǎo)向作用下進(jìn)行濕法刻蝕時(shí)，能夠得到第二定位孔11，所述第二定位孔11為第一定位孔10貫通第二遮擋層4后形成；e、在第二定位孔11導(dǎo)向定位下,對第一遮擋層3進(jìn)行濕法刻蝕,得到第三定位孔 12，所述第三定位孔12從光刻膠層5的表面延伸到基板I的表面；如圖8所示在光刻膠層5及第二遮擋層4的作用下，在第二定位孔11導(dǎo)向定位后進(jìn)行濕法腐蝕時(shí)，能夠得到第三定位孔12，第三定位孔12為第二定位孔11貫通第一遮擋層3后形成，貫通第一遮擋層3后使得能夠?qū)錓進(jìn)行濕法腐蝕；f、去除基板I上方的光刻膠層5 ；如圖9所示利用去除光刻膠層5的溶液去除光刻膠層5 ；g、在第三定位孔12導(dǎo)向定位下，采用濕法腐蝕對基板I進(jìn)行刻蝕，在基板I內(nèi)得到U槽2，所述U槽2與上方對應(yīng)的第三定位孔12相連通；如圖10所示濕法腐蝕基板I形成U槽2時(shí)，腐蝕溶液為高濃度的氫氟酸溶液，氫氟酸溶液的濃度可以為20%到49%，氫氟酸對石英的腐蝕為各向同性，即對石英腐蝕時(shí)橫向和縱向的腐蝕速率一致；但在本發(fā)明的工藝步驟中，由于氫氟酸腐蝕石英時(shí)，第一遮擋層 3會同時(shí)被腐蝕，故石英的橫向(槽開口方向)腐蝕長度大于縱向(槽深方向)腐蝕深度， 即圖中標(biāo)注的寬度中W大于H，從而使得腐蝕完成后U槽2的側(cè)壁與基板I的表面間夾角 Θ小于90度；同時(shí)腐蝕后U槽2的深度小于基板I的厚度，且保證放置光纖6后光纖不會落地；h、去除上述基板I上方的第二遮擋層4 ;如圖11所示用腐蝕液去除第二遮擋層4 ；i、去除上述基板I表面上的第一遮擋層3。如圖12所示用相應(yīng)的腐蝕液去除第一遮擋層3，從而能夠得到所需的U槽2。如圖2所不使用時(shí)，將光纖6放置在相應(yīng)的U槽2內(nèi)，再將蓋板8放置在光纖6 上，施加一定壓力固定好，在U槽2側(cè)端滴入U(xiǎn)V膠7，UV膠7流入U(xiǎn)槽2內(nèi)，填充滿所有間隙，紫外光固化UV膠7。本發(fā)明第一遮擋層3在濕法刻蝕石英的同時(shí)會橫向刻蝕溶解，使得石英的橫向 (開口方向)刻蝕長度大于縱向(深度方向)刻蝕深度，從而使U槽2側(cè)壁和槽面的夾角小于90°，從而降低了 U槽側(cè)壁和槽面交界處及光纖的應(yīng)力，使受力時(shí)光纖和U槽都不易損壞，降低了傳輸損耗，提高了光纖陣列組裝的良率，同時(shí)也提高了光纖陣列的可靠性；組裝光纖陣列時(shí)，光纖更易于放置，所需的UV膠減少，節(jié)約了組裝光纖陣列的成本；濕法腐蝕精度優(yōu)于機(jī)械加工的精度，在損耗性能方面經(jīng)測試本發(fā)明U槽光學(xué)衰減要比機(jī)械切割的V槽優(yōu)于I分貝，光學(xué)均勻性優(yōu)于I分貝，結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種高可靠性的光纖陣列U槽，包括基板(I);其特征是所述基板(I)內(nèi)凹設(shè)有若干均勻分布的U槽(2)，相鄰U槽⑵間通過棱(9)間隔山槽⑵的側(cè)壁與基板⑴表面間的夾角Θ小于90度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性的光纖陣列U槽，其特征是所述基板(I)的材料為玻璃或石英。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性的光纖陣列U槽，其特征是所述U槽(2)的側(cè)壁與基板⑴表面間的夾角Θ為70 80°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性的光纖陣列U槽，其特征是所述U槽(2)開口的寬度大于U槽⑵在基板⑴內(nèi)的深度；且。槽⑵的深度低于基板⑴的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性的光纖陣列U槽，其特征是所述U槽(2)內(nèi)通過 UV膠層(7)安裝有光纖(6)，并在基板(I)的上方壓蓋有蓋板(8)。
6.一種高可靠性的光纖陣列U槽制造方法，其特征是，所述光纖陣列U槽制造方法包括如下步驟(a)、提供所需的基板(I)，并在所述基板(I)的表面上淀積第一遮擋層(3)；(b)、在上述基板(I)的表面上淀積第二遮擋層(4)，所述第二遮擋層(4)覆蓋于第一遮擋層(3)上；(C)、在上述第二遮擋層(4)上旋涂光刻膠層(5)，并選擇性地掩蔽和刻蝕光刻膠層(5)，得到第一定位孔(10)，所述第一定位孔(10)從光刻膠層(5)的表面延伸到第二遮擋層 ⑷；(d)、在第一定位孔(10)導(dǎo)向定位下，對第二遮擋層(4)進(jìn)行濕法刻蝕，得到第二定位孔(11)，所述第二定位孔(11)從光刻膠層(5)的表面延伸到第一遮擋層(3);(e)、在第二定位孔(11)導(dǎo)向定位下，對第一遮擋層(3)進(jìn)行濕法刻蝕，得到第三定位孔(12)，所述第三定位孔(12)從光刻膠層(5)的表面延伸到基板(I)的表面；(f)、去除基板⑴上方的光刻膠層(5)；(g)、在第三定位孔(12)導(dǎo)向定位下，采用濕法腐蝕對基板(I)進(jìn)行刻蝕，在基板(I) 內(nèi)得到U槽(2)，所述U槽(2)與上方對應(yīng)的第三定位孔(12)相連通；(h)、去除上述基板(I)上方的第二遮擋層(4)；(i)、去除上述基板(I)表面上的第一遮擋層(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高可靠性的光纖陣列U槽制造方法，其特征是所述第一遮擋層⑶的材料包括Cr或Ti，第一遮擋層(3)的厚度為5 20nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述高可靠性的光纖陣列U槽制造方法，其特征是所述第二遮擋層⑷的材料包括Au、Cu、或Mo ;第二遮擋層(4)的厚度為300nm lOOOnm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述高可靠性的光纖陣列U槽制造方法，其特征是所述步驟(g) 中，采用氫氟酸溶液對基板(I)進(jìn)行腐蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高可靠性的光纖陣列U槽及其制造方法，所述高可靠性的光纖陣列U槽，包括基板；所述基板內(nèi)凹設(shè)有若干均勻分布的U槽，相鄰U槽間通過棱間隔；U槽的側(cè)壁與基板表面間的夾角θ小于90度。本發(fā)明降低了U槽側(cè)壁和槽面交界處及光纖的應(yīng)力，使受力時(shí)光纖和U槽都不易損壞，降低了傳輸損耗，提高了光纖陣列組裝的良率，同時(shí)也提高了光纖陣列的可靠性；組裝光纖陣列時(shí)，光纖更易于放置，所需的UV膠減少，節(jié)約了組裝光纖陣列的成本；濕法腐蝕精度優(yōu)于機(jī)械加工的精度，在損耗性能方面經(jīng)測試本發(fā)明U槽光學(xué)衰減要比機(jī)械切割的V槽優(yōu)于1分貝，光學(xué)均勻性優(yōu)于1分貝，結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠。
文檔編號G02B6/12GK102608698SQ20121007581
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者繆建民 申請人:繆建民