專(zhuān)利名稱(chēng)：光電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有密封封接的光電器件的光電設(shè)備以及一種制造這種設(shè)備的方法，例如一種用于光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的光發(fā)送器或接收器。
背景技術(shù)：
光電傳送或接收模塊(此處所指的傳送和接收模塊是相互獨(dú)立的，若組合在一起則成為“光收發(fā)模塊”)通常是由多個(gè)分總成構(gòu)成的，在制造上述設(shè)備的過(guò)程中，各分總成固定在一起之前需要各自進(jìn)行光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。例如，光學(xué)傳送模塊通常具有包括布設(shè)在陶瓷襯底上的混合電路的分總成，混合電路包括與關(guān)聯(lián)的電路相連接的諸如光檢測(cè)器或激光二極管之類(lèi)的光電器件，電路用于接收或傳送來(lái)自于/發(fā)送至光電器件的信號(hào)。光電器件也需要與設(shè)置在另一個(gè)分總成內(nèi)的諸如透鏡或光隔離器之類(lèi)的光學(xué)元件進(jìn)行光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。在制造過(guò)程中，這些分總成需要安裝在一起，進(jìn)行光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，然后固定在一起。在某些情況下，有必要將光電元件密封在光收發(fā)模塊內(nèi)，可以使光電元件在苛刻的外部環(huán)境中獲得足夠長(zhǎng)的使用壽命。
在生產(chǎn)的環(huán)境中，在同一時(shí)間，在保持光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行密封封接是困難的。通常使用焊接加工以形成密封封接，但是需要昂貴的設(shè)備，使用方便和操作安全是接受這種加工方法的理由，因此，焊接加工可以用于相鄰器件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。由于焊接所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，許多種焊接技術(shù)在器件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偏差。由于焊接產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)偏差，可以?xún)?yōu)選諸如環(huán)氧膠之類(lèi)的粘合劑，將器件粘結(jié)起來(lái)，盡管粘結(jié)并不能在苛刻的外部環(huán)境中最終提供一種良好的密封封接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種更為便捷的密封封接的光電設(shè)備，以及一種制造上述密封封接的光電設(shè)備的方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種光電設(shè)備，包括第一分總成和第二分總成，所述的第一分總成包括至少一個(gè)光學(xué)元件以及第二分總成包括至少一個(gè)光電器件，所述的光電器件沿著光軸與所述的至少一個(gè)光學(xué)元件光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，所述的第一、第二分總成沿著界面連接在一起，所述的界面完全圍繞所述的光軸延伸，以形成所述的光電器件的殼體，所述的各分總成通過(guò)跨越所述的界面的至少兩個(gè)連接處相連接，所述的界面包括至少一個(gè)非密封連接和與所述的非密封連接相分離的密封連接，所述的密封連接完全圍繞所述的光軸延伸，以密封封接在所述的殼體內(nèi)的所述的光電器件。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供一種由第一分總成和第二分總成構(gòu)成光電器件的方法，所述的第一分總成包括至少一個(gè)光學(xué)元件以及第二分總成包括至少一個(gè)光電器件，包括以下步驟i)將所述的第一、第二分總成結(jié)合起來(lái)，形成所述的各分總成之間的界面；ii)沿著光軸光學(xué)對(duì)準(zhǔn)所述的光電器件和所述的光學(xué)元件；iii)在所述的界面之間的一個(gè)或更多的連接處，將所述的各分總成連接在一起，以固定所述的光電器件和所述的光學(xué)元件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，所述的連接處沒(méi)有形成完全圍繞所述的光軸延伸的密封連接；以及iv)在步驟iii)后，沿著密封連接處將所述的各分總成連接在一起，所述的密封連接處完全圍繞所述的光軸延伸，以密封封接殼體內(nèi)所述的光電器件，所述的殼體由第一、第二分總成構(gòu)成。
光電器件可以是任何類(lèi)型的光電器件，例如固體光檢測(cè)器或激光二極管。
密封連接可以使用各種技術(shù)形成，取決于構(gòu)成第一、第二分總成的材料，第一、第二分總成在界面上相接觸。界面可以由金屬表面形成，從而獲得良好的氣密特性。例如此種技術(shù)可以包括焊接，金屬硬焊或軟焊，在延伸穿越界面的金屬突出部采用鋸齒焊或電阻凸焊。
非密封連接處優(yōu)選位于密封連接處提供的密封連接內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，密封連接處圍繞非密封連接處形成。因此，非密封連接處可以依據(jù)不妨礙形成密封封接的方式進(jìn)行定位。
非密封連接處完全圍繞所述的光軸延伸，使得非密封連接處位于密封封接內(nèi)。采用此種方式，非密封連接處的加工可以與光電設(shè)備形成密封封接的工藝相分離。例如，非密封連接處可以使用粘結(jié)劑設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，粘結(jié)劑可以采用諸如光固化環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑之類(lèi)的粘結(jié)劑。粘結(jié)劑固化后可以圍繞光軸形成一個(gè)屏障，盡管是非氣密的，也可以輔助保護(hù)殼體內(nèi)的光學(xué)器件和光電設(shè)備不受密封連接處形成的過(guò)程中可能產(chǎn)生的氣體以及其它污染物的侵害。


附圖1和2是現(xiàn)有技術(shù)中光電設(shè)備的透視圖，顯示了具有光學(xué)器件的第一分總成與具有電子和光電器件的第二分總成是如何進(jìn)行光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，然后使用環(huán)氧粘合劑粘結(jié)在一起的；附圖3是根據(jù)與附圖3中的設(shè)備相似的本發(fā)明的第一實(shí)施例中的光電設(shè)備的透視圖，但是具有一對(duì)橫向延伸的凸緣，該凸緣由環(huán)氧粘合劑形成的內(nèi)側(cè)非密封連接處和由焊料形成的外側(cè)密封連接處共同連接起來(lái)；附圖4是根據(jù)與附圖3中的設(shè)備相似的本發(fā)明的第一實(shí)施例中的光電設(shè)備的透視圖，但是在該設(shè)備中，凸緣由環(huán)氧粘合劑構(gòu)成的內(nèi)側(cè)非密封連接處和由電阻焊構(gòu)成的外側(cè)密封連接處共同連接起來(lái)；附圖5是用于第二實(shí)施例中的凸緣一部分的局部斷面圖，該凸緣具有適于應(yīng)用電阻焊的輪廓；以及附圖6是第一、第二分總成連接在一起后，本發(fā)明的第一、第二實(shí)施例中的光電設(shè)備的外部透視圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1顯示了由第一分總成2和第二分總成3組裝過(guò)程中的現(xiàn)有技術(shù)中的光電設(shè)備1。光電設(shè)備1是用于光纖通訊系統(tǒng)中光學(xué)接收設(shè)備。第一分總成2設(shè)置有光纖插頭(未顯示)可以插入的光學(xué)插孔4。盡管在附圖中沒(méi)有顯示，但是在第一分總成2的內(nèi)部沿光軸6設(shè)置有多個(gè)傳統(tǒng)的光學(xué)器件，用于收集和接收來(lái)自于光纖連接器的光輻射，并將光輻射導(dǎo)入設(shè)置在第二分總成3中的采用光電二極管接收器8形式的光檢測(cè)器，當(dāng)光電設(shè)備1組裝時(shí)，第二分總成3對(duì)準(zhǔn)光軸6。
光電二極管8與其它的電子器件10電連接，并與上述電子器件一起支承在陶瓷襯底12之上。電連接可以采用布設(shè)在陶瓷襯底12之上的平板或采取傳統(tǒng)的線(xiàn)束形式。電連接裝置14從光電設(shè)備1的外部，延伸并穿過(guò)陶瓷襯底12到達(dá)光電設(shè)備1。
如附圖2所示，第一分總成2和第二分總成3沿著光軸6光學(xué)對(duì)準(zhǔn)并組裝在一起。在制造過(guò)程中，通常有必要將第二分總成3在特定的公差范圍內(nèi)(典型的是±5μm)沿著光軸6橫向上的X軸和Y軸與第一分總成2對(duì)準(zhǔn)，在可能的情況下，也要在光軸6方向上的Z軸上進(jìn)行最佳地定位。如果光電設(shè)備1不是具有光檢測(cè)器的接收設(shè)備，而是具有激光二極管的發(fā)送設(shè)備，那么其也有必要在X軸和Y軸確定的平面上作旋轉(zhuǎn)調(diào)整。這種光學(xué)對(duì)準(zhǔn)可以使用位于將來(lái)自于光纖的光輻射導(dǎo)入的光學(xué)插孔4內(nèi)的試驗(yàn)夾具(未顯示)進(jìn)行，與此同時(shí)，電測(cè)試設(shè)備測(cè)量光電二極管8接收到的信號(hào)的強(qiáng)度。
在第一分總成2和第二分總成3組裝在一起并對(duì)準(zhǔn)之前，環(huán)氧粘結(jié)劑16的液滴涂覆在環(huán)繞上述分總成之一的整個(gè)周邊上，優(yōu)選的是第二分總成3。如附圖1和2所示，第一分總成2和第二分總成3均具有大致以光軸6為中心的呈矩形輪廓的相匹配的一個(gè)端部。當(dāng)?shù)谝环挚偝?和第二分總成3相對(duì)的表面18、20結(jié)合在一起時(shí)，就形成了連續(xù)的界面22，使得環(huán)氧粘結(jié)劑16的液滴可以容納其中，固化時(shí)在界面內(nèi)延伸，并形成完全環(huán)繞光軸6的密封。紫外線(xiàn)或蘭色光可以用于固化環(huán)氧粘結(jié)劑16，使得第一分總成和第二分總成連接在一起。這種連接形成了良好的密封，但是正如眾所周知的那樣環(huán)氧粘結(jié)劑不能形成密封封接。因此，在極端的環(huán)境下，氧氣或水蒸氣有可能會(huì)滲透至環(huán)繞光電二極管探測(cè)器8和電子器件10的空間，從而導(dǎo)致光電設(shè)備1過(guò)早的失效。
附圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電設(shè)備101。為方便起見(jiàn)，附圖3中的特征對(duì)應(yīng)于附圖1中的相近特征的附圖標(biāo)記增加100。第二實(shí)施例101在多個(gè)方面不同于現(xiàn)有技術(shù)中的光電設(shè)備1。第一分總成102和第二分總成103均具有金屬制的橫向突出的凸緣30、32，上述凸緣橫向于光軸106延伸。每一凸緣30、32位于各分總成102、103的縱向端部，使得凸緣30、32內(nèi)側(cè)相對(duì)的表面118、120相互匹配。至少上述的凸緣之一，優(yōu)選的是第二分總成103的凸緣32，具有環(huán)繞著外周面的焊料層(a solder perform)34，用于形成凸緣30、32之間的密封連接。在制造光電設(shè)備101的過(guò)程中，環(huán)氧粘結(jié)劑的液滴116涂覆在焊料層34的橫向內(nèi)側(cè)，優(yōu)選的是涂覆在延伸并完全環(huán)繞光軸106的連續(xù)條帶內(nèi)。作為替代的方式，也可以將粘結(jié)劑僅涂覆在一個(gè)或幾個(gè)不連續(xù)的位置上。此后，第一分總成102和第二分總成103可以組裝在一起并對(duì)準(zhǔn)。在正確地對(duì)準(zhǔn)后，只要在凸緣30、32之間環(huán)繞著焊料層34的區(qū)域還存在一個(gè)小的余量間隙，就可以通過(guò)藍(lán)色光或紫外線(xiàn)對(duì)環(huán)氧粘結(jié)劑116進(jìn)行固化。
固化的環(huán)氧粘結(jié)劑116具有兩個(gè)目的。第一，直到凸緣30、32被加熱熔化焊料層34時(shí)，可以保持對(duì)準(zhǔn)，然后在凸緣30、32之間延伸并環(huán)繞界面形成密封連接。因此，第一分總成102和第二分總成在上述各分總成之間的空間內(nèi)形成光學(xué)器件的氣密腔。第二，固化后的環(huán)氧粘結(jié)劑116，形成連續(xù)的條帶，既避免焊料流向光電二極管108或電子器件110，也避免焊接過(guò)程中的氣體到達(dá)光電二極管108或電子器件110。
固化后的環(huán)氧粘結(jié)劑116所提供的連接處，也允許在不同的時(shí)間、在不同的用于對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中的生產(chǎn)設(shè)備中形成密封封接，這就意味著不必設(shè)計(jì)既能進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)也能進(jìn)行焊接的生產(chǎn)廠(chǎng)，不論對(duì)準(zhǔn)和焊接是同時(shí)還是先后進(jìn)行。
附圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電設(shè)備201，附圖中的特征對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例中的相近特征的附圖標(biāo)記增加100。第二實(shí)施例中的201不同于第一實(shí)施例中的101在于內(nèi)側(cè)環(huán)氧粘結(jié)劑216的條帶固化后，凸緣130、132使用電阻焊的方式進(jìn)行連接。如附圖5所示，凸緣130、132具有位于其內(nèi)側(cè)相對(duì)的表面218、220上的隆起結(jié)構(gòu)36，當(dāng)電流流過(guò)凸緣130、132之間的隆起結(jié)構(gòu)36時(shí)，它們被焊接在一起。此后，隆起結(jié)構(gòu)36在凸緣130、132相接觸的部位熔化，延伸并完全環(huán)繞凸緣130、132之間的界面222形成密封連接。
附圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第一、第二實(shí)施例中完全組裝后的光電設(shè)備101、201。如圖所示，凸緣130、230、132、232連接在一起，并在上述凸緣之間的界面122、222形成密封連接。
在描述過(guò)的實(shí)施例101、201中，界面122、222橫向于光軸106、206延伸。然而，有可能在另一方向上對(duì)界面進(jìn)行定向，例如平行于光軸的方向，例如與筒體的同心表面相匹配。然而在大多數(shù)情況下，如果從第一和第二分總成相毗鄰或較近毗鄰的平面沿光軸的徑向向外延伸是較為方便的，使得在考慮到光軸的情況下，X軸和Y軸方向上的對(duì)準(zhǔn)比較便利。
如果有必要的話(huà)，應(yīng)當(dāng)使用具有更高熱固性的環(huán)氧粘結(jié)劑形成環(huán)氧連接，而不是通過(guò)在界面上給予的光照數(shù)量來(lái)獲得，從而使環(huán)氧粘結(jié)劑可以獲得輔助的熱固性，使環(huán)氧粘結(jié)提高密度。
盡管本發(fā)明已描述采用焊料層或電阻焊形成密封封接，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到任何能夠形成密封封接的適當(dāng)技術(shù)都可以采用，例如，可以是在第一、第二分總成之間使用硬焊或鋸齒焊形成連接處。
永久性的非密封連接或非密封連接位于密封連接處的內(nèi)部也并不是必需的。非密封連接處也可以設(shè)置在密封連接處的外部，例如位于界面的周邊部分。這樣就允許將界面的這一部分從包含密封連接處的部分切除，當(dāng)希望密封連接處的區(qū)域或尺寸盡可能小的時(shí)候，這種做法是有用的。這樣也允許將界面上構(gòu)成非密封連接部分的材料去除，使得光電設(shè)備在這一區(qū)域的尺寸盡可能的小。
應(yīng)當(dāng)了解，盡管光軸被描述為沿著垂直于界面的方向以及第一分總成的長(zhǎng)軸方向延伸，當(dāng)各分總成對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光軸僅由各分總成之間的光輻射通道進(jìn)行限定，因此，在由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的其它設(shè)備中，光軸可以沿著任何其它方向的第一和第二分總成之間的光輻射通道進(jìn)行延伸。如果光來(lái)自于或發(fā)送至一個(gè)以上的光電器件時(shí)，可能會(huì)有一條以上的光軸。
因此，本發(fā)明提供了一種構(gòu)成光電設(shè)備的便捷方法，在該方法中將第一和第二分總成組裝在一起，然后光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，并在沿著各分總成的連接面內(nèi)形成密封連接。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在不脫離如所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種替換、改變和或添加，都可能納入上文中各部分所給出的結(jié)構(gòu)和組合。
權(quán)利要求
1.一種光電設(shè)備(101，201)，包括第一分總成(102，202)和第二分總成(103，203)，所述的第一分總成(102，202)包括至少一個(gè)光學(xué)元件以及第二分總成(103，203)包括至少一個(gè)光電器件(108，208)，所述的光電器件沿著光軸(6)與所述的至少一個(gè)光學(xué)元件光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，所述的第一、第二分總成(102，202；103，203)沿著界面(122，222)連接在一起，所述的界面(122，222)完全圍繞所述的光軸(6)延伸，以形成所述的光電器件(108，208)的殼體，所述的各分總成通過(guò)跨越所述的界面(122，222)的至少兩個(gè)連接處相連接，所述的界面(122，222)包括至少一個(gè)非密封連接處(116，216)和與所述的非密封連接處相分離的密封連接處(34，36)，所述的密封連接處完全圍繞所述的光軸(6)延伸，以密封封接在所述的殼體內(nèi)的所述的光電器件(108，208)。
2.如權(quán)利要求1所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的非密封連接處(116，216)位于所述的密封連接處(34，36)提供的所述的密封封接之內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的非密封連接處(116，216)完全圍繞所述的光軸(6)延伸。
4.如前述任一權(quán)利要求之一所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的非密封連接處(116，216)通過(guò)一種粘合劑形成。
5.如前述任一權(quán)利要求之一所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的界面(122，222)是由位于所述的第一分總成(102，202)上的第一表面(118，218)和所述的第二分總成(103，203)上的第二表面(120，220)構(gòu)成的。
6.如權(quán)利要求5所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的第一、第二表面(118，218；120，220)橫向于所述的光軸(6)延伸。
7.如權(quán)利要求1-5之一所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的第一、第二表面平行于所述的光軸(6)延伸。
8.如權(quán)利要求6所述的光電設(shè)備(101，201)，其特征在于所述的第一、第二表面(118，218；120，220)形成于平行的凸緣(30，130；32，132)之上。
9.一種由第一分總成(102，202)和第二分總成(103，203)構(gòu)成光電器件(108，208)的方法，所述的第一分總成(102，202)包括至少一個(gè)光學(xué)元件以及第二分總成(103，203)包括至少一個(gè)光電器件(108，208)，該方法包括以下步驟i)將所述的第一、第二分總成(102，202；103，203)結(jié)合起來(lái)，形成所述的各分總成之間的界面(122，222)；ii)沿著光軸(6)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)所述的光電器件(108，208)和所述的光學(xué)元件；iii)在所述的界面(122，222)之間的一個(gè)或更多的連接處(116，216)，將所述的各分總成(102，202；103，203)連接在一起，以固定所述的光電器件(108，208)和所述的光學(xué)元件的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，所述的連接處(116，216)沒(méi)有形成密封連接完全圍繞所述的光軸延伸的密封封接；以及iv)在步驟iii)后，沿著密封連接處(34，36)將所述的各分總成連接在一起，所述的密封連接處完全圍繞所述的光軸(6)延伸，以密封封接殼體內(nèi)所述的光電器件(108，208)，由此所述的殼體由第一、第二分總成(102，202；103，203)構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的密封連接處環(huán)繞所述的非密封連接處(116，216)形成，使得所述的非密封連接處位于所述的密封封接之內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述的非密封連接處(116，216)完全圍繞所述的光軸(6)延伸，將光電器件(108，208)與形成所述的密封封接的工藝相分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有密封封接的光電器件(108，208)的光電設(shè)備(101，201)以及制造這種光電設(shè)備的方法，例如，光電設(shè)備可以是用于光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的光發(fā)送器或接收器。該光電設(shè)備(101，201)包括第一分總成(102，202)和第二分總成(103，203)，第一分總成(102，202)包括至少一個(gè)光學(xué)元件以及第二分總成(103，203)包括至少一個(gè)光電器件(108，208)。光電器件沿著光軸(6)與所述的至少一個(gè)光學(xué)元件光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。第一、第二分總成(102，202；103，203)沿著界面(122，222)連接在一起，所述的界面(122，222)完全圍繞光軸(6)延伸，并形成所述的光電器件(108，208)的殼體，所述的各分總成通過(guò)跨越所述的界面(122，222)的至少兩個(gè)連接處相連接，所述的界面(122，222)包括至少一個(gè)非密封連接處(116，216)和與所述的非密封連接處相分離的密封連接處(34，36)，所述的密封連接處完全圍繞光軸(6)延伸，以密封封接在殼體內(nèi)的所述的光電器件(108，208)。
文檔編號(hào)H04B10/14GK1893323SQ20061010549
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者M·J·鄧恩, D·J·K·米多克羅夫特 申請(qǐng)人:阿瓦戈科技通用Ip(新加坡)股份有限公司