專利名稱：光電子構(gòu)件及其制造方法和印刷電路板元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷電路板元件，其包括至少一個埋入可光聚合的層狀材料內(nèi)的光電子構(gòu)件，例如VCSEL構(gòu)件或光電二極管，以及包括至少一個與之光耦合的光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)在可光聚合的材料內(nèi)通過光子照射結(jié)構(gòu)化。此外,本發(fā)明涉及一種光電子構(gòu)件，例如VCSEL構(gòu)件或光電二極管,它有一個透光面。
背景技術(shù)：
光電子(半導(dǎo)體)構(gòu)件，例如VCSEL 構(gòu)件(VCSEL-Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser),往往垂直于底物,亦即與其期望的或正常的安裝方向成直角，輸出它們的光或激光輻射。光電子構(gòu)件沿此輻射方向的結(jié)構(gòu)高度最小，反之，垂直于輻射方向的尺寸較大，尤其等于構(gòu)件厚度尺寸的好多倍。這在將此類構(gòu)件在印刷電路板元件內(nèi)與光波導(dǎo)集成時帶來困難，因?yàn)槿粝Ｍ獾妮椛淦叫杏谟∷㈦娐钒逶闹髅妫瑒t底物的配置必須豎立地進(jìn)行。然而這種豎式配置有困難，因?yàn)樗荒茉谧詣踊臉?biāo)準(zhǔn)裝備過程中完成。此外，構(gòu)件的觸點(diǎn)接通也有困難，此時尤其需要麻煩而昂貴的焊線連接。此外，這種豎式配置導(dǎo)致印刷電路板元件沿厚度方向比較大的尺寸，然而沿厚度方向往往力求小的尺寸。由US2003/0156327A已知一種扁平的板狀光轉(zhuǎn)向元件，它有一個垂直于板主面的彎曲反射鏡面，使得由單獨(dú)構(gòu)件，例如玻璃纖維電纜供給進(jìn)口面的光，在板狀光轉(zhuǎn)向元件的平面內(nèi)朝出口面偏轉(zhuǎn)約90°，在那里光被另一個單獨(dú)的構(gòu)件接收。這種光轉(zhuǎn)向件為了裝入印刷電路板元件，以便使光從一個垂直于底物輻射的光電子構(gòu)件偏轉(zhuǎn)到印刷電路板元件的平面內(nèi)，也要豎立地配置。除此之外，安裝所述單獨(dú)轉(zhuǎn)向元件時以要求的精度定位也很麻煩。所述缺點(diǎn)相應(yīng)地也存在于按照J(rèn)P61-13391IA配置單獨(dú)的反射鏡元件時，其中將一個預(yù)制的反射鏡安裝在LED (或光探測器)構(gòu)件上，以及存在于按照DE3706255A配置單獨(dú)的反射鏡元件時，其中一個可光觸發(fā)(Iichtziindbar )的半導(dǎo)體開關(guān)元件，通過一個獨(dú)立于半導(dǎo)
體開關(guān)元件的剛性光轉(zhuǎn)向器，例如棱鏡，或一個與柔性光導(dǎo)連接的玻璃彎頭，提供光信號。由W001/16630A1已知一種多層印刷電路板元件，其中光電子構(gòu)件，尤其VCSEL構(gòu)件，規(guī)定與光波導(dǎo)連接。一個用于VCSEL構(gòu)件在印刷電路板內(nèi)扁平地裝入的方法是，使各自的VCSEL構(gòu)件與光波導(dǎo)層相鄰地裝入緩沖層內(nèi)，以及將一個斜置的平面轉(zhuǎn)向反射鏡設(shè)在波導(dǎo)層中，以便使發(fā)射的激光射線偏轉(zhuǎn)90°地進(jìn)入波導(dǎo)層內(nèi)。但按這種結(jié)構(gòu)方式，VCSEL構(gòu)件和配屬的轉(zhuǎn)向反射鏡的定向是關(guān)鍵。此外，在這里，一個設(shè)在緩沖層之間的平面光波導(dǎo)層，在其內(nèi)部必須借助轉(zhuǎn)向反射鏡使激光射線定向。因此，為此還有必要由VCSEL構(gòu)件產(chǎn)生狹窄的聚束的激光射線并由轉(zhuǎn)向反射鏡繼續(xù)傳導(dǎo)。另一方面已知，在一種有機(jī)或無機(jī)的可光聚合的材料內(nèi)，借助光子吸收過程造成光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中，此光學(xué)材料在局部用光子照射時以此方式轉(zhuǎn)化，即，使之與未結(jié)構(gòu)化的原始光學(xué)材料相比有較大的折射率。例如由WOO1/96915A2、WOO1/96917A2和US4666236A已知它與光電耦合器構(gòu)件結(jié)合。此外，由W02005/064381A1還已知，在可光聚合的層內(nèi)一種類似的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與一個印刷電路板元件結(jié)合，其中描述的技術(shù)是本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)。尤其是，結(jié)合此文獻(xiàn)W02005/064381A1的圖15，公開了一種具有VCSEL構(gòu)件的印刷電路板元件，其中，所述VCSEL構(gòu)件同樣平面地集成在印刷電路板元件中，并沿印刷電路板元件的橫向垂直向上發(fā)射。因此，為了使在水平光波導(dǎo)內(nèi)的激光射線能在印刷電路板元件的平面中傳播，按此已知的技術(shù)需要光波導(dǎo)的一個與VCSEL構(gòu)件連接的垂直段和一個與之連接地過渡到水平波導(dǎo)內(nèi)的弧形肘段，然而這必然又導(dǎo)致印刷電路板比較大的厚度。這種設(shè)計(jì)尤其在所述通過多光子吸收過程使波導(dǎo)結(jié)構(gòu)化的情況下存在困難，因?yàn)椴捎眠@種光子照射技術(shù)通常僅引起較小的折射率差異。本身由于其光聚束作用優(yōu)選地類似于玻璃纖維，因此這種結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)存在的缺點(diǎn)是，它的光只能沿半徑比較大的曲線導(dǎo)引。因此光轉(zhuǎn)向90°的先決條件是半徑(并因而還有光學(xué)材料的層厚)為若干_至cm，并因而導(dǎo)致印刷電路板厚度過大。此外例如由EP1512993A1和由EP1460738A2已知，在光電子構(gòu)件中，用復(fù)制法造成光學(xué)透鏡，例如借助衍射鏡調(diào)整VCSEL構(gòu)件的擴(kuò)散角。在這里采用一種造型過程，借助相應(yīng)的模具以及造型后透鏡材料通過UV輻射時效硬化，在一個VCSEL晶片上成型多個透鏡。另一方面在JP02-234476A中已經(jīng)建議了一種LED半導(dǎo)體構(gòu)件和集成的轉(zhuǎn)向反射鏡，該轉(zhuǎn)向反射鏡由構(gòu)件的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，以及光朝玻璃纖維偏轉(zhuǎn)。這種轉(zhuǎn)向反射鏡的制造顯然采用一種在半導(dǎo)體技術(shù)中普通的光蝕刻工藝實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供前言所述的印刷電路板元件或光電子構(gòu)件，用它可以簡化制造和降低生產(chǎn)成本，可以在構(gòu)件和光波導(dǎo)的平面配置內(nèi)平行于在其上扁平地安置各構(gòu)件的表面地射出或接收光，從而可以達(dá)到一種簡單的標(biāo)準(zhǔn)配置和觸點(diǎn)接通，而且印刷電路板總的結(jié)構(gòu)高度很小。此外，在本發(fā)明中還力求使光在光電子構(gòu)件的區(qū)域中偏轉(zhuǎn)的同時聚焦。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用一種如獨(dú)立權(quán)利要求中所述的印刷電路板元件或光電子構(gòu)件。在從屬權(quán)利要求中確定有利的實(shí)施形式及擴(kuò)展設(shè)計(jì)。采用按照本發(fā)明的技術(shù)可以有利的方式達(dá)到上述目的，以及提供一種光電子構(gòu)件或有這種光電子構(gòu)件的印刷電路板元件，其中，光可以按此方式耦合到光波導(dǎo)中(或由光波導(dǎo)耦合到構(gòu)件內(nèi))，印刷電路板裝備光電子構(gòu)件可以在自動化過程中實(shí)現(xiàn)，可以方便地觸點(diǎn)接通(在裝備時例如下側(cè)借助導(dǎo)電的膠粘劑觸點(diǎn)接通，和/或上側(cè)借助U -Vias事后觸點(diǎn)接通)；此外獲得一種非常扁平的結(jié)構(gòu)方式，因而在總體上印刷電路板元件的厚度很小，在此印刷電路板內(nèi)埋入這種集成具有轉(zhuǎn)向反射鏡的構(gòu)件，以及，另一方面可以便宜地生產(chǎn)。有利的是，通過轉(zhuǎn)向反射鏡與光偏轉(zhuǎn)的同時也可以尤其在波導(dǎo)內(nèi)聚焦射線，這在借助所述的光子過程使光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)化的優(yōu)選技術(shù)中是特別有利的。在按照本發(fā)明的印刷電路板元件中，光電子構(gòu)件以其光學(xué)結(jié)構(gòu)，亦即轉(zhuǎn)向反射鏡埋入光學(xué)材料內(nèi)，這與按照現(xiàn)有技術(shù)具有透鏡的VCSEL構(gòu)件不同，在那里透鏡規(guī)定在空氣中使用，因此借助衍射鏡工作。用于光學(xué)結(jié)構(gòu)(按現(xiàn)有技術(shù)是透鏡，按照本發(fā)明是轉(zhuǎn)向反射鏡)的通常使用的光學(xué)復(fù)制材料，例如溶膠-凝膠材料，具有約為n=l.5的折射率。這種約1.5的折射率足以在空氣(具有折射率n=l)中達(dá)到足夠的透鏡效果。然而若如在按照本發(fā)明的技術(shù)中那樣將系統(tǒng)埋入同樣具有折射率約為n=l.5的光學(xué)材料內(nèi)，則不能借助衍射鏡工作，而是要采用折射鏡。尤其是，轉(zhuǎn)向反射鏡例如通過施加一個薄的金屬層在其外側(cè)面鍍膜鏡面化。有利地，光線的聚焦通過非球形的反射鏡實(shí)現(xiàn)。通過采用按照本發(fā)明使射線偏轉(zhuǎn)例如90°并聚焦的轉(zhuǎn)向反射鏡，可以如在上述W02005/064381A1中詳細(xì)說明的那樣制成在印刷電路板內(nèi)集成的光連接裝置。為了進(jìn)一步說明這種系統(tǒng)可參閱所述的WO文獻(xiàn)，它的尤其涉及已知的用于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)化的TPA過程(TPA-Two-Photon-Absorption-雙光子吸收)的公開內(nèi)容應(yīng)對照地吸收在本文中。轉(zhuǎn)向反射鏡的透光材料尤其是UV時效硬化的材料，以便如已知的那樣用復(fù)制法制造在構(gòu)件-半導(dǎo)體-晶片上，以及在造型后可以通過隨后的UV時效硬化。這種材料可例如是硅酮材料，或一種無機(jī)-有機(jī)混合聚合物，如已知名稱為Ormocer ,亦即一種改進(jìn)的有機(jī)金屬陶瓷，尤其以娃酮、有機(jī)聚合物和玻璃或陶瓷為基的混合聚合物。另一方面，轉(zhuǎn)向反射鏡的透光材料也可以是一種簡單的熱塑性塑料或熱固性塑料，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，或時效硬化的環(huán)氧樹酯或聚酯樹酯。轉(zhuǎn)向反射鏡的焦距可例如最大為5000 μ m，例如在50 μ m與5000 μ m之間。作為用于轉(zhuǎn)向反射鏡在其背側(cè)鍍膜鏡面化的金屬，尤其可以采用金或銀，這種金屬層的層厚可例如約為IOOnm至幾個μπι。尤其若轉(zhuǎn)向反射鏡還促使(激光)射線聚束或聚焦，也可能有利的是，已結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)相隔一個距離地在轉(zhuǎn)向反射鏡前終止。這在通過光子照射(雙或多光子吸收)制造光波導(dǎo)時是有利的，因?yàn)橛霉庾诱丈浔匾獣r也可以在將近到達(dá)轉(zhuǎn)向反射鏡或構(gòu)件前停止，從而避免對構(gòu)件帶來任何危險。光波導(dǎo)在光學(xué)層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)化可有利地以這樣的方式進(jìn)行(參見W02005/064381A1), S卩，已埋入光學(xué)層中的光電子構(gòu)件借助照相機(jī)或類似的光學(xué)觀察裝置對準(zhǔn)并檢測其位置；然后借助這種觀察裝置用透鏡系統(tǒng)控制照射裝置，為的是一方面將發(fā)射的光子射線，尤其激光射線的焦點(diǎn)區(qū)運(yùn)動到印刷電路板元件平面內(nèi)，亦即x/y平面內(nèi)，以及另一方面還在光學(xué)層內(nèi)部沿深度，亦即沿z方向調(diào)整。由此，用各自的光電子構(gòu)件作為基準(zhǔn)元件，可以在光學(xué)層內(nèi)部以期望的方式使光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)化，例如成為簡單的直線光波導(dǎo)組合，或成為有分支、有彎度或類似結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，尤其還成為三維結(jié)構(gòu)。經(jīng)如此結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)的橫截面尺寸可例如處于幾個微米的數(shù)量級內(nèi)，此時，這種結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)的橫截面可例如是圓形的，但也可以是橢圓形或矩形；準(zhǔn)確的形狀可通過光子射線和它的焦點(diǎn)控制確定。優(yōu)選地，在按照本發(fā)明的技術(shù)中為了已提及的使波導(dǎo)結(jié)構(gòu)化，采用已知的光子過程，其中，化學(xué)反應(yīng)(例如聚合作用)通過同時吸收兩個(或更多個)光子被催化。在這方面有利的是，通過光學(xué)材料對于激勵波長的透明性，可以到達(dá)體積內(nèi)的所有點(diǎn)，并因而可以在體積內(nèi)順利地存儲三維結(jié)構(gòu)，由此還可以獲得非常小的焦點(diǎn)區(qū)并因而使結(jié)構(gòu)尺寸很小。此夕卜，多光子過程是一種簡單的單一步驟的結(jié)構(gòu)化過程。采用按照本發(fā)明的印刷電路板元件，可以在有大的設(shè)計(jì)自由度的同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率非常高的多模態(tài)或單模態(tài)-波導(dǎo)-數(shù)據(jù)傳輸。這種印刷電路板元件可以使用光電底板或彎曲-印刷電路板的形式，主要用于移動電話、手持或類似的電子計(jì)算機(jī)和通訊裝置。在這方面VCSEL構(gòu)件特性的一項(xiàng)特別有利的應(yīng)用是，將激光耦合到埋入的波導(dǎo)內(nèi)，在這種情況下有特別重要意義的是，由于低的功率消耗而有低的發(fā)熱、最佳的照射特性曲線和低的價格。


下面借助特別優(yōu)選但本發(fā)明不應(yīng)受其限制的實(shí)施例并參見附圖對本發(fā)明予以詳細(xì)闡述。其中:圖1A和圖1B舉例表示光電子構(gòu)件，一個傳統(tǒng)的VCSEL構(gòu)件的俯視圖或側(cè)視圖；圖2A和圖2B表示按照本發(fā)明包括集成的轉(zhuǎn)向反射鏡的VCSEL構(gòu)件類似的俯視圖或側(cè)視圖；圖3示意表示本發(fā)明印刷電路板元件的橫截面，該印刷電路板元件具有按照本發(fā)明的光電子構(gòu)件，尤其VCSEL構(gòu)件以及與之光耦合的光波導(dǎo)；圖4至圖13表示制造集成的轉(zhuǎn)向反射鏡時的不同階段，在一個半導(dǎo)體晶片上按一種已知的復(fù)制法設(shè)置VCSEL構(gòu)件，但除此之外還與已知的方法不同，規(guī)定將轉(zhuǎn)向反射鏡鍍膜鏡面化；圖14以與圖3類似的示意剖視圖表示出具有一個光電子構(gòu)件的印刷電路板元件的一種經(jīng)修改的實(shí)施形式；以及圖15表示與圖2A類似的俯視圖，其示出了經(jīng)修改的光電子構(gòu)件，亦即在其上側(cè)有兩個接觸面的VCSEL構(gòu)件。
具體實(shí)施例方式在圖1A和圖1B中完全示意性地表示出按現(xiàn)有技術(shù)的VCSEL激光器構(gòu)件1A，其中，在VCSEL構(gòu)件IA的在這里沒有詳細(xì)說明的半導(dǎo)體實(shí)體P上，設(shè)有一個與激光發(fā)射面3連接的例如金制的接觸面2。從圖示的VCSEL構(gòu)件I發(fā)射的激光射線的照射方向，在圖1B中用箭頭4表不。在圖2A (俯視圖)和圖2B (側(cè)視圖)中，類似地同樣非常示意性地表示出一個按照本發(fā)明的VCSEL構(gòu)件1，作為按照本發(fā)明光電子構(gòu)件的例子尤其是一個發(fā)射光線的光電子構(gòu)件，它包括半導(dǎo)體實(shí)體I'和例如金制的接觸面2，以及，還在與圖1類似地設(shè)置的窗口狀激光發(fā)射或穿透面3上面，在圖2中直接在VCSEL構(gòu)件I或其半導(dǎo)體實(shí)體I'上，構(gòu)造一個轉(zhuǎn)向反射鏡5。換句話說，轉(zhuǎn)向反射鏡5直接處于光透射面3上面，下面簡稱發(fā)射窗3，所以由VCSEL構(gòu)件I產(chǎn)生的激光直接到達(dá)此轉(zhuǎn)向反射鏡5內(nèi)，被它轉(zhuǎn)向和聚束，如下面借助圖3還要更詳細(xì)地說明的那樣。轉(zhuǎn)向反射鏡5用一種可以造型的透明材料組成，例如一種無機(jī)-有機(jī)混合聚合物，它在市場上已知名稱為Omiocer ?？梢栽谶@里使用的另一種材料是硅酮。轉(zhuǎn)向反射鏡5大體按二分之一個半球的形狀，如由圖2A和圖2B共同表示的那樣，以及它在其外側(cè)或背面5'鍍膜鏡面化。這種鏡面化可例如借助一個金屬薄層實(shí)現(xiàn)，例如金或銀層，尤其層厚為IOOnm至幾個μ m。轉(zhuǎn)向反射鏡5的所示反射鏡面，也可以不同于部分球面的形狀，有另一種彎曲的形狀，并尤其是從點(diǎn)到點(diǎn)有不同半徑的非球形的反射鏡，這對于此處在印刷電路板元件內(nèi)部使激光最佳地耦合到光波導(dǎo)內(nèi)的目的是特別有利的。圖3示意性表示出這種印刷電路板元件10的一部分。圖示的印刷電路板元件10有印刷電路板底物11，例如傳統(tǒng)的FR4底物，或在希望有柔性的印刷電路板元件時為聚酰亞胺薄膜形式的底物。尤其銅層形式的接觸面12處于此底物11上，在圖3所示的示意圖中示出了已經(jīng)在(通過普通的光蝕刻法)結(jié)構(gòu)化之后的接觸面。在底物11上或接觸面12的上面存在一個由可光聚合的光學(xué)材料13組成的層，以及，在該光學(xué)層13內(nèi)埋入光電子構(gòu)件(VCSEL構(gòu)件)1。所述的埋入可以采用例如按W02005/064381A1中所述的方式達(dá)到，為此將構(gòu)件I安置在、例如粘結(jié)在底物11上或接觸面12上，然后通過傳統(tǒng)的工藝方法，例如涂刷法，施加層13的光學(xué)材料。接著，同樣按W02005/064381A1中所述的方式，借助一種雙光子過程，通過有目的地和受控制地在期望的區(qū)域內(nèi)照射層13的光學(xué)材料，造成一種結(jié)構(gòu)化的光纖維狀的光波導(dǎo)14，從構(gòu)件I射出并借助轉(zhuǎn)向反射鏡轉(zhuǎn)向和除此之外聚束的激光15被耦合在光波導(dǎo)中。在這里無關(guān)緊要的是，如圖3所示，光波導(dǎo)14未一直直接延伸到轉(zhuǎn)向反射鏡5透明部分前側(cè)，而是存在一個小的距離16，為的是光波導(dǎo)14在層13的光學(xué)材料內(nèi)結(jié)構(gòu)化時不發(fā)生傷害構(gòu)件I的危險，因?yàn)橥ㄟ^激光15圖示的偏轉(zhuǎn)和聚束，仍然可以達(dá)到最佳地耦合到光波導(dǎo)14內(nèi)。當(dāng)然，也可以并往往規(guī)定，將光波導(dǎo)14直接延伸到構(gòu)件1，也就是說不存在距離16，如也已在前面詳細(xì)說明的按照圖14的實(shí)施形式中規(guī)定的那樣，除此之外可參見 TO2005/064381A1。圖3還示意性表示出激光發(fā)射窗3的區(qū)域，此外還表示出了 VCSEL構(gòu)件I的上部接觸面2，它例如通過Mikro-Via激光孔(μ -Via激光孔)17與印刷電路板上層19的接觸面18電連接，后者由圖3所示已結(jié)構(gòu)化(例如仍由銅組成)的接觸面18和一個例如比較薄的底物或絕緣及膠粘層20，例如環(huán)氧樹脂層組成。因此，圖示的印刷電路板元件10是一種多層結(jié)構(gòu)，其中采用兩個設(shè)有導(dǎo)電面的絕緣層，以及，用于獲得接觸面的導(dǎo)體層和印制導(dǎo)線12,18以已知的方式通過平版印刷結(jié)構(gòu)化。按圖3所示的結(jié)構(gòu)，VCSEL構(gòu)件I具有一個與接觸面12電連接的下部接觸面，以及通過μ -Via激光孔17與所述上部接觸面18連接的上部接觸面2。但當(dāng)然還有取代它的其他可能性，VCSEL構(gòu)件I在其表面之一上有兩個接觸面，因而例如從上方通過與圖3中μ-Via激光孔17類似的兩個μ-Via激光孔，與印刷電路板元件10上側(cè)的單獨(dú)的印制導(dǎo)線或接觸面觸點(diǎn)接通，也可參見圖15。在這種情況下，VCSEL構(gòu)件I也可以安置在底物11上的一個例如由銅組成的散熱層上，如在W02005/064381A1中說明的那樣。另一方面，構(gòu)件I也可以在下側(cè)(Flip-Chip技術(shù))有兩個觸點(diǎn)，并因而借助底物11上的焊珠觸點(diǎn)接通。構(gòu)件I以此方式在裝配時已完全觸點(diǎn)接通，不需要μ -Vias，可參見圖14。除此之外還可以設(shè)想，在按圖3設(shè)計(jì)的情況下，上部接觸面或?qū)w層18用已知的疊加法直接安置在由可光聚合的光學(xué)材料組成的層13上，所以不需要絕緣和膠粘層20，以及也可以取消尤其上部單個印刷電路板元件19。有特別重要意義的是，在本布設(shè)結(jié)構(gòu)中光電子構(gòu)件，亦即尤其是VCSEL構(gòu)件或光電二極管構(gòu)件I具有集成的轉(zhuǎn)向反射鏡5，如圖3所示，它不僅使激光射線15偏轉(zhuǎn)90°，而且還使激光射線15聚束，也就是說有透鏡效果，為的是使激光最佳地耦合到光波導(dǎo)14中。為了在這種構(gòu)件I上建造一個集成的轉(zhuǎn)向反射鏡5，優(yōu)選地使用如圖4至圖13中表示的技術(shù)，其中類似于已知的用于在VCSEL上制造微型透鏡的復(fù)制法那樣進(jìn)行，可參見例如EP1512933A1和EP1460738A2。然而在本技術(shù)中作為補(bǔ)充還規(guī)定通過鍍層過程，例如通過蒸鍍，使光學(xué)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造(亦即轉(zhuǎn)向反射鏡)鍍膜鏡面化，如下面借助圖11和圖12說明的那樣。具體而言，由圖4可見一個晶片21，已預(yù)制的光電子構(gòu)件1，亦即尤其是VCSEL構(gòu)件I處于此晶片上，在它們之間設(shè)有用于分割構(gòu)件I的接觸區(qū)22。在構(gòu)件上方，圖4中離晶片21 —定距離處示出一個面罩底物24，具體而言是一個可透過UV的底物24，它具有安裝在其中的UV不能透過的結(jié)構(gòu)25和可透過UV的模具26。在此面罩23上方又示意性表示出了顯微鏡27，它用于相對于晶片21對面罩23進(jìn)行預(yù)調(diào)。然后，在圖5中示出了一種光學(xué)復(fù)制材料28相對于晶片21和設(shè)在它上方的面罩23示意性的布設(shè)結(jié)構(gòu)，光學(xué)復(fù)制材料28在這里優(yōu)選地涉及一種已知的溶膠-凝膠材料。圖6表示由晶片21、光學(xué)復(fù)制材料28和面罩23組成的結(jié)構(gòu)及顯微鏡27，現(xiàn)在借助顯微鏡27準(zhǔn)確實(shí)施面罩23與晶片21彼此的相對定位。接著，按圖7對溶膠-凝膠材料，亦即光學(xué)復(fù)制材料28進(jìn)行照射，此時UV光29穿過面罩23定向，以及，在這里表示出了照射區(qū)30，它們構(gòu)成期望的轉(zhuǎn)向反射鏡5 (見圖2和圖3)。通過按圖7中箭頭所示的UV光29的照射，光學(xué)復(fù)制材料28在照射區(qū)30處時效硬化。在這之后，可通過將面罩23從晶片21提升進(jìn)行脫模，以及經(jīng)照射及時效硬化而成型的區(qū)域30與模具31 —樣按傳統(tǒng)的方式清洗，可見圖8。接著，按圖9在光蝕刻過程中實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，圖9表示除去(腐蝕、洗滌)未照射的光學(xué)復(fù)制材料28后的結(jié)構(gòu)。圖10表示在晶片21上通過攝影平版術(shù)施加的光阻結(jié)構(gòu)32，它用于在下一個照射過程中掩蔽金屬接觸區(qū)22。具體而言，在這里對事先已照射和經(jīng)UV時效硬化的復(fù)制材料區(qū)30鍍層，確切地說，如圖11中表示的那樣，例如通過用金屬(金或銀)蒸鍍區(qū)域30的彎曲的外側(cè)面或背面，其中蒸鍍方向如圖11中箭頭33所示是傾斜的。以此方式得到按照圖12設(shè)有鍍膜鏡面或金屬鍍層5'的結(jié)構(gòu)，在這里還可以看出，通過透明區(qū)30的陰影作用，光阻結(jié)構(gòu)32的一些部分34沒有被蒸鍍。最后，圖13示出了在去除光阻結(jié)構(gòu)32后得到的帶有(VCSEL)構(gòu)件I連同轉(zhuǎn)向反射鏡5在內(nèi)的晶片21的最終構(gòu)型。最終由此晶片21以傳統(tǒng)的方式通過切割得到一個個構(gòu)件1，在圖2和圖3中示出了一個這種(VCSEL)構(gòu)件I。作為轉(zhuǎn)向反射鏡5的材料也可以使用透明的熱塑性或熱固性塑料，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，或時效硬化的環(huán)氧樹酯或聚酯樹酯。使用這類材料在制造轉(zhuǎn)向反射鏡時，可以取消按圖7用UV光29照射在晶片21上的光電子構(gòu)件。圖14與圖3類似地示出了印刷電路板元件10的一部分，其中與圖3的區(qū)別是，光電子構(gòu)件1，尤其VCSEL構(gòu)件1，在其面朝底物11的下側(cè)設(shè)有兩個沒有詳細(xì)表示的接觸面。通過這些接觸面，借助焊珠35建立與底物11上的接觸面，尤其銅面12或12'的電接觸。構(gòu)件I在其上側(cè)沒有接觸面，以及與按圖3的結(jié)構(gòu)相應(yīng)，在構(gòu)件I的此上側(cè)，仍在一個透光面3上方設(shè)一個轉(zhuǎn)向反射鏡5。此轉(zhuǎn)向反射鏡5仍可類似于上面借助圖4至圖13說明的那樣制造，但它也可以如已提及的那樣用具有相應(yīng)透明度的熱硬化材料，亦即熱塑性塑料或熱固性塑料造型。圖14還示出了光學(xué)層13，它具有借助TPA過程在其中結(jié)構(gòu)化的波導(dǎo)14，現(xiàn)在波導(dǎo)14例如一直直接延伸到轉(zhuǎn)向反射鏡5的端側(cè)，亦即在按圖14的實(shí)施形式中取消了圖3中表示的距離16。最后，圖15類似于圖2A示意性地示出了 VCSEL構(gòu)件I的俯視圖，在這里可以看出，兩個接觸面2、2'處于構(gòu)件I的可以看到的上側(cè)，亦即陽極2和陰極2'。此外，由圖15所示的俯視圖還可看出作為范例的圓形發(fā)射窗3，通常的透光面3，在它上面還設(shè)置可在俯視圖中看到的轉(zhuǎn)向反射鏡5。以上主要針對VCSEL構(gòu)件作為在本發(fā)明的框架內(nèi)特別優(yōu)選的光電子構(gòu)件1，但當(dāng)然也可以使用其他光電子構(gòu)件(光發(fā)送器，同樣還有光接收器)，尤其如光電二極管。
權(quán)利要求
1.一種用于制造光電子構(gòu)件(I)的方法，所述光電子構(gòu)件(I)包括透光面(3)和轉(zhuǎn)向反射鏡(5)，該轉(zhuǎn)向反射鏡由具有鍍膜鏡面化背面的透光材料組成，并使通過的光線(15)偏轉(zhuǎn)一個規(guī)定的角度，其中，所述光電子構(gòu)件(I)由晶片部分構(gòu)成，并且所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)由適于造型和時效硬化的材料組成，其特征在于，將所述適于造型和時效硬化的材料(28)直接安置在晶片(21)上并在該晶片上在區(qū)域(30)內(nèi)根據(jù)期望的轉(zhuǎn)向反射鏡造型，因此所述造型的材料(28)在轉(zhuǎn)向反射鏡的區(qū)域(30)內(nèi)時效硬化并在背側(cè)借助金屬層(5')鍍膜鏡面化。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，使用面罩(23)通過UV光(29)對造型的材料(28)實(shí)施時效硬化。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，使用透明的熱塑性塑料或熱固性塑料作為適于造型和時效硬化的材料。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為，通過對金屬例如金或銀的傾斜的蒸鍍實(shí)施鍍膜鏡面化。
5.一種按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述方法制造的光電子構(gòu)件(1)，其包括透光面(3)和轉(zhuǎn)向反射鏡(5)，該轉(zhuǎn)向反射鏡由具有鍍膜鏡面化背面(5')的透光材料組成，并使通過的光線(15)偏轉(zhuǎn)一個規(guī)定的角度，其中，所述光電子構(gòu)件(I)由晶片部分構(gòu)成，并且所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)由適于造型和時效硬化的材料組成，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)直接在晶片部分-構(gòu)件(I)的透光面(3)上造型并與其他的晶片部分-構(gòu)件(I)設(shè)計(jì)成一體。
6.按照權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)設(shè)計(jì)為聚焦地折射光線(15)的反射鏡或中空反射鏡。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的構(gòu)件，其特征為，所述鍍膜鏡面化的背面(5')通過金屬層例如金或銀層構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求5至7之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述透明材料是一種UV時效硬化的材料，例如硅酮，或無機(jī)-有機(jī)混合聚合物，例如改進(jìn)的有機(jī)陶瓷材料，尤其以硅酮、有基聚合物和玻璃或陶瓷為基的混合聚合物。
9.按照權(quán)利要求5至8之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)由透明的熱塑性塑料組成，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，或時效硬化的環(huán)氧樹酯或聚酯樹酯。
10.按照權(quán)利要求5至9之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)由透明的熱固性塑料組成，例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，或時效硬化的環(huán)氧樹酯或聚酯樹酯。
11.按照權(quán)利要求5至10之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)是非球形的反射鏡。
12.按照權(quán)利要求5至11之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)具有最多5000 iim的聚焦長度。
13.按照權(quán)利要求5至12之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述轉(zhuǎn)向反射鏡(5)使光線(15)偏轉(zhuǎn)90°。
14.按照權(quán)利要求5至13之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述晶片部分-構(gòu)件(I)是VCSEL構(gòu)件。
15.按照權(quán)利要求5至14之一所述的構(gòu)件，其特征為，所述晶片部分-構(gòu)件(I)是光電二極管。
16.一種印刷電路板元件，包括至少一個埋入可光聚合的層狀材料內(nèi)的光電子構(gòu)件(I )，例如VCSEL構(gòu)件或光電二極管，以及包括至少一個與之光耦合的光波導(dǎo)(14)，該光波導(dǎo)在可光聚合的材料內(nèi)通過光子照射結(jié)構(gòu)化，其中，所述光電子構(gòu)件(I)是按照權(quán)利要求5至15中任一項(xiàng)所述的晶片部分-構(gòu)件，其具有彎曲的轉(zhuǎn)向反射鏡(5)。
17.按照權(quán)利要求16所述的印刷電路板元件，其特征為，結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)(14)相隔距離(16 )地終止于轉(zhuǎn)向反射鏡(5 )前。
18.按照權(quán)利要求16所述的印刷電路板元件，其特征為，結(jié)構(gòu)化的光波導(dǎo)(14)直接與轉(zhuǎn)向反射鏡( 5)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種印刷電路板元件(10)，其包括至少一個埋入可光聚合的層狀材料(13)內(nèi)的光電子構(gòu)件(1)，以及至少一個與之光耦合的光波導(dǎo)(14)，該光波導(dǎo)在可光聚合的材料(13)內(nèi)通過光子照射結(jié)構(gòu)化，其中，構(gòu)件(1)在其透光面(3)上具有彎曲的轉(zhuǎn)向反射鏡(5)，轉(zhuǎn)向反射鏡使光線(15)偏轉(zhuǎn)例如90°。
文檔編號G02B6/138GK103185934SQ20131009331
公開日2013年7月3日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者馬庫斯.里斯特, 格雷格.蘭格, 亞歷山大.斯塔克 申請人:At&S奧地利科技及系統(tǒng)技術(shù)股份公司