CN114325966B - 一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法 - Google Patents

一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于半导体封装技术领域，涉及一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法，所述耦合结构采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接在金属管壳中；金属管壳包括金属套筒和金属腔体,金属套筒穿透式嵌入在金属腔体壁中；二元阵列光纤包括两根光纤、金属镍管、套管和两个光纤连接器，采用金锡焊接工艺将两根光纤共同固定在金属镍管中，两根光纤一端裸露在金属镍管外，另一端分别与光纤连接器连接，套管包裹两根光纤并与金属镍管连接；二元阵列光纤固定在金属套筒中，二元阵列光纤的金属化一端与金属腔体中的芯片光敏面同轴对齐；本发明可一次性实现双光纤耦合，降低耦合工艺难度；可以减小耦合封装尺寸，有利于平衡光电探测模块小型化封装。

Description

一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，涉及一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法。
背景技术
随着信息相干激光通信技术在光通信中的应用，要求其接收端核心元器件之一的平衡光电探测器具有高带宽、高共模抑制比和集成小型化等特征。
现有的平衡光电探测器主要采用两根独立的相同长度的光纤分别进行耦合，如图1所示。但在实际应用中，上述耦合结构存在以下问题：
1.分别独立耦合两根光纤使得耦合工艺操作难度高；
2.耦合部分尺寸大，不利于平衡光电探测模块的进一步小型化集成；
3.两根光纤间距大，使得平衡光电探测模块内芯片单元间距大，不利于平衡光电探测模块带宽性能提升；
4.两根光纤长度的不一致，会劣化平衡光电探测模块的共模抑制比参数。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法，所述耦合结构采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接在金属管壳中；金属管壳包括金属套筒和金属腔体,金属套筒穿透式嵌入在金属腔体壁中；二元阵列光纤包括两根光纤、金属镍管、套管和两个光纤连接器，采用金锡焊接工艺将两根光纤共同固定在金属镍管中，两根光纤一端裸露在金属镍管外，另一端分别与光纤连接器连接，套管包裹两根光纤并与金属镍管连接；二元阵列光纤固定在金属套筒中，二元阵列光纤的金属化一端与金属腔体中的芯片光敏面同轴对齐，另一端置于金属腔体外。
进一步的，金属腔体长为10mm～50mm，宽为8mm～85mm，高为5mm～20mm；金属套筒内径为1.2mm～3mm。
进一步的，光纤连接器为FC/APC、FC/PC，或者无光纤接头；光纤采用单模、多模或者保偏光纤。
进一步的，二元阵列光纤长度为0.5m～2m，两根光纤长度精度≤0.5mm。
进一步的，二元阵列光纤前端碾磨成相同角度的斜面，倾斜角度α为5°～89°，两根光纤的斜面共面。
进一步的，二元阵列光纤的金属镍管长度为5mm～15mm，直径为1.0mm～2mm。
进一步的，二元阵列光纤的光纤中心间距为240μm～400μm。
本发明还提供一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构的制作方法，包括以下步骤：
S1：采用浓硫酸浸泡法去除光纤前端的表面保护层；
S2：将去除保护层的光纤部分浸入氢氧化钠溶液中，再浸入去离子水中清洗，进行除油；
S3：将去除保护层的光纤部分浸入氢氟酸中浸泡，进行粗化；
S4：将去除保护层的光纤部分浸入氯化锡和盐酸的混合溶液中浸泡，随后在蒸馏水中浸泡，进行敏化；
S5：将去除保护层的光纤部分浸入氯化钯和盐酸的混合溶液中浸泡，进行活化；
S6：采用化学镀镍工艺在去除保护层的光纤部分上镀涂金属镍；
S7：采用电镀工艺在光纤的镍层上镀金；
S8：采用电镀工艺在金属镍管上镀金；
S9：采用金锡焊接工艺将两根镀金的光纤焊接到镀金金属镍管中，镍管距离光纤前端一定距离；
S10：采用光纤端面研磨机同时将两根光纤前端研磨成一定角度的斜面，让两根光纤前端齐平，斜面位于同一个平面内；
S11：光纤上套上套管，在镍管与套管的连接处涂覆固化胶；
S12：将两根光纤等长切割，并在光纤末端分别制作连接器，两光纤长度误差≤0.5mm，形成二元阵列光纤；
S13：根据应用需求，制作相应尺寸的金属腔体和金属套筒；
S14：采用金锡焊接工艺将金属套筒焊接到金属腔体中；
S15：采用电镀工艺在金属管壳上镀金；
S16：采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接到金属管壳的金属套筒中。
与现有技术相比，本发明可以一次性实现双光纤耦合，降低耦合工艺难度；可以减小耦合封装尺寸，有利于平衡光电探测模块小型化集成；可以缩短平衡光电探测模块内芯片间距，有利于平衡光电探测模块性能提升；易于在光纤制作过程中控制其等长精度，进而提高平衡光电探测模块的共模抑制比参数。
附图说明
图1是现有平衡光电探测器耦合结构示意图；
图2是本发明的一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构示意图；
图3是本发明中二元阵列光纤结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接在金属管壳中；金属管壳包括金属套筒和金属腔体,金属套筒穿透式嵌入在金属腔体壁中；二元阵列光纤包括两根光纤、金属镍管、套管和两个光纤连接器，采用金锡焊接工艺将两根光纤共同固定在金属镍管中，两根光纤一端裸露在金属镍管外，另一端分别与光纤连接器连接，套管包裹两根光纤并与金属镍管连接；二元阵列光纤固定在金属套筒中，二元阵列光纤的金属化一端与金属腔体中的芯片光敏面同轴对齐，另一端置于金属腔体外。
本发明为一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，如图2所示，采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接在镀金金属管壳中；光纤为二元阵列光纤，两根光纤前端部分金属化后，采用金锡焊接工艺焊接在金属镍管中；如图3所示，光纤为单模光纤，光纤前端面碾磨成8°的斜面；两光纤长度为2米，误差≤0.5mm；两根光纤的中心间距为250μm，镍管长度7mm，光纤前端裸光纤长度1.5mm；两根光纤包裹在光纤套管中进行保护；光纤尾部装配FC/APC连接头。
一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构及制作方法，包括以下步骤：
S1：采用浓硫酸浸泡法去除光纤前端8mm的表面保护层；
S2：将去除保护层的光纤部分浸入氢氧化钠溶液中，再浸入去离子水中清洗，进行除油；
S3：将去除保护层的光纤部分浸入氢氟酸中浸泡，进行粗化；
S4：将去除保护层的光纤部分浸入氯化锡和盐酸的混合溶液中浸泡，随后在蒸馏水中浸泡，进行敏化；
S5：将去除保护层的光纤部分浸入氯化钯和盐酸的混合溶液中浸泡，进行活化；
S6：采用化学镀镍工艺在去除保护层的光纤部分上镀涂金属镍；
S7：采用电镀工艺在光纤的镍层上镀金；
S8：采用电镀工艺在金属镍管上镀金；
S9：采用金锡焊接工艺将两根镀金的光纤焊接到长7mm金属镍管中，金属镍管外径1.2mm，镍管前端裸露光纤1.5mm；
S10：采用光纤端面研磨机同时将两根光纤前端研磨成8°的斜面，让两根光纤前端齐平，斜面位于同一个平面内；
S11：光纤上套上直径0.9mm的套管，在镍管与套管的连接处涂覆固化胶；
S12：两根光纤切割长度为2米，并在光纤末端分别制作两个FC/APC连接器，两光纤长度误差≤0.5mm，形成二元阵列光纤；
S13：制作长10mm、宽8mm、高9mm的金属腔体和内径1.5mm金属套筒；
S14：采用金锡焊接工艺将金属套筒焊接到金属腔体中；
S15：采用电镀工艺在金属管壳上镀金；
S16：采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接到金属管壳的金属套筒中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，其特征在于，采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接在金属管壳中；金属管壳包括金属套筒和金属腔体,金属套筒穿透式嵌入在金属腔体壁中；二元阵列光纤包括两根光纤、金属镍管、套管和两个光纤连接器，采用金锡焊接工艺将两根光纤共同固定在金属镍管中，两根光纤一端裸露在金属镍管外，另一端分别与光纤连接器连接，套管包裹两根光纤并与金属镍管连接；二元阵列光纤固定在金属套筒中，二元阵列光纤的金属化一端与金属腔体中的芯片光敏面同轴对齐，另一端置于金属腔体外；二元阵列光纤的金属镍管长度为5mm～15mm，直径为1.0mm～2mm；二元阵列光纤的光纤中心间距为240μm～400μm；二元阵列光纤长度为0.5m～2m，两根光纤长度精度≤0.5mm；二元阵列光纤前端碾磨成相同角度的斜面，倾斜角度α为5°～89°，两根光纤的斜面共面。
2.根据权利要求1所述的一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，其特征在于，金属腔体长为10 mm～50mm，宽为8mm ～85mm，高为5 mm～20mm；金属套筒内径为1.2mm～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，其特征在于，光纤连接器为FC/APC、FC/PC；光纤采用单模、多模。
4.根据权利要求1所述的一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，其特征在于，光纤采用保偏光纤。
5.一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构的制作方法，其特征在于，该方法用于制备权利要求1所述的一种平衡光电探测器二元阵列光纤耦合结构，包括以下步骤：
S1：采用浓硫酸浸泡法去除光纤前端的表面保护层；
S2：将去除保护层的光纤部分浸入氢氧化钠溶液中，再浸入去离子水中清洗，进行除油；
S3：将去除保护层的光纤部分浸入氢氟酸中浸泡，进行粗化；
S4：将去除保护层的光纤部分浸入氯化锡和盐酸的混合溶液中浸泡，随后在蒸馏水中浸泡，进行敏化；
S5：将去除保护层的光纤部分浸入氯化钯和盐酸的混合溶液中浸泡，进行活化；
S6：采用化学镀镍工艺在去除保护层的光纤部分上镀涂金属镍；
S7：采用电镀工艺在光纤的镍层上镀金；
S8：采用电镀工艺在金属镍管上镀金；
S9：采用金锡焊接工艺将两根镀金的光纤焊接到镀金金属镍管中，镍管距离光纤前端一定距离；
S10：采用光纤端面研磨机同时将两根光纤前端研磨成一定角度的斜面，让两根光纤前端齐平，斜面位于同一个平面内；
S11：光纤上套上套管，在镍管与套管的连接处涂覆固化胶；
S12：将两根光纤等长切割，并在光纤末端分别制作连接器，两光纤长度误差≤0.5mm，形成二元阵列光纤；
S13：根据应用需求，制作相应尺寸的金属腔体和金属套筒；
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S15：采用电镀工艺在金属管壳上镀金；
S16：采用铅锡焊接工艺将二元阵列光纤焊接到金属管壳的金属套筒中。
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