CN105229508A - 用于形成可连接至光纤的光电模块的方法和可连接到至少一个光纤的光电模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于形成可连接至光纤的光电模块的方法，所述方法包括形成复合基板，所述复合基板包括具有光电器件的二维阵列的基板，并进一步包括具有光纤端件安装结构的二维阵列的覆盖层。所述覆盖层相对于所述基板布置在对准位置中，由此使所有光纤端件安装结构与所有光电器件同时对准。所述复合基板单切成片，由此形成多个光电模块，每个所述光电模块包括由对准光纤端件安装块覆盖的至少一个光电器件，所述对准的光纤端件安装块可连接至处于自动自对准的位置的至少一个光纤的端件。

Description

用于形成可连接至光纤的光电模块的方法和可连接到至少一个光纤的光电模块

相关的申请案

本申请案要求2013年1月31日提交的欧洲专利申请序列号13153521.3的优先权权益，所述申请的内容是本申请的基础并以全文引用方式并入本文。

背景

技术领域

本申请案涉及一种用于形成可连接至光纤的光电模块的方法。本申请案进一步涉及一种可连接到至少一个光纤的光电模块。

背景技术

可连接至光纤的光电模块通常包括光电器件，诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL)、光电二极管、激光二极管、光电检测器或能够发射或检测电磁辐射(例如，可见光或红外辐射)的任何其他装置。将要耦接至光电器件的光纤需要相对于所述光电器件来对准，以便确保在光纤端件与光电器件之间所传播的辐射高效耦合，并使辐射损失最小。为此，光电模块(包括光电器件)可进一步包括用于安装光纤的端件的装置。常规而言，将光纤端件连接至这些装置包括相当大的工作量来实现光纤端件与光纤安装装置间的适当对准。当制造光电模块时，当将光纤安装装置(但非光纤自身)连接至光电器件(例如像光电二极管或VCSEL)时，甚至更早就需要进一步工作量。常规而言，当将光纤连接装置连接至光电器件时，需要相当大的工作量来适当对准所述光纤连接装置。由此，制造时间和成本都增加。

期望的是，提供一种用于更高效地形成可连接至光纤的光电模块的方法，所述方法尤其通过较少的工作量来实现光电模块的适当对准。另外期望的是，提供一种可连接至光纤的光电模块，所述光电模块允许光纤易于相对于光电器件自对准。

发明内容

详述中公开的实施方式包括根据权利要求1所述的用于形成可连接至光纤的光电模块的方法，并进一步提供根据权利要求15所述的可连接到至至少一个光纤的光电模块。实施方式进一步提供了根据权利要求14所定义的作为在生产光电模块时的中间产物的复合基板。

根据本申请案，包括相对于光电模块的光电器件适当对准的光纤连接装置的多个光电模块是基于晶片级同时形成，从而针对所有光电模块同时实现适当对准，并且因此不再需要针对多个光电模块中任何光电模块的任何单独耗时对准。此外，建议提供呈光纤端件安装块的形式的光纤连接装置，所述光纤连接装置可制造为多个光纤端件安装结构，所述光纤端件安装结构在基于晶片级形成的一个共同覆盖层内以二维阵列来提供。在将由此形成的复合基板单切后，获得多个经适当对准的光电模块，而不消耗任何相当大的工作量来实现对准。

附图简述

本文针对附图来公开示例性实施方式，其中示出：

图1A是第一实施方式的光电模块，

图1B示出连接至光纤的图1A的光电模块，

图2A是第二实施方式的光电模块，

图2B示出连接至光纤的图2A的光电模块，

图3A是可用于本申请案的方法的基板，

图3B示出中间复合基板，所述中间复合基板包括位于图3A的基板顶部上的另一其他基板，

图4A至5D是从不同方向示出光电模块和用于光电模块生产的复合基板的剖视图，

图6A至6D是光电模块的光纤端件安装块的替代设计的剖视图，

图7A至8D是根据其中光纤端件安装块的部分将要移除的实施方式，光电模块和用于光电模块生产的复合基板在制造方法的步骤期间的剖视图，

图9A至10D是根据具有锥形光纤端件的实施方式，光电模块和用于所述光电模块生产的复合基板的剖视图，

图11A至12B是根据其中光纤端件安装块的其他部分将要移除的实施方式，光电模块和用于光电模块生产的复合基板在制造方法的步骤期间的剖视图。

具体实施方式

在本申请案中，无论在本申请案中何处提及光纤，这都涵盖意图用于传播可见光的光纤以及用于不可见的电磁辐射(例如像红外辐射)的光纤。因此，本申请案中提及的光纤同样可包括由玻璃而制成的光纤，以及由不同于玻璃且适用于传播任何波长范围的电磁辐射的任何其他材料而制成的光纤。

图1A示出光电模块20的第一示例性实施方式的透视图。光电模块20包括下部部分(第一晶片或基板1的切块部分)，在所述下部部分中和/或上布置有光电器件2(如VCSEL、光电二极管、激光二极管、光电检测器或任何其他光电器件)(图1A中未示出)。在这块基板1上、优选地直接在所述基板的主表面1a的上方，在相对于基板1的光电器件2对准的位置中提供光纤端件安装块15。以下，为了简便起见，将“光纤端件安装块15”称为“FEM块15”。通过在基板1上或上方的覆盖层中形成多个光纤端件安装结构(缩写为带参考数字14的“FEM结构”)，并且随后将由此获得的复合基板单切、优选地切块成多个光电模块20，就可基于晶片级来获得FEM块15。因此，所有光电器件2与所有FEM结构或FEM块15之间全面的晶片级对准仅需一个步骤，由此允许以最小的工作量和成本同时对准数千光电模块。

在图1A中，显示示例性光电模块的更多细节。例如，作为实际特定FEM结构而言，FEM块15包括凹槽18，光纤端件30(图1B)可插入(优选地在平行于基板1的主表面1a的定向上，或替代地以与主表面成角度)所述凹槽中。基板1可为半导体基板(例如，由硅、磷化铟或任何其他半导体材料制成)、玻璃基板、石英基板、陶瓷基板、或合成基板(例如像聚合物基板)。优选地，基板1为半导体或玻璃基板。FEM块15可为另一第二基板11的切口部分或替代地粘结至或沉积于基板1上的覆盖层10的切口部分，并且被图案化(或随后图案化)以便包括适当成形的上表面，用以产生多个FEM块15。

在图1A中，FEM块15进一步包括端部止挡表面17，由此自动确保在三个方向上光纤相对于光电模块20的对准。由于所描绘的实施方式优选地用于具有垂直劈开(并且因此为圆形的)端部表面的光纤，因此，光将进入FEM块15的端部止挡表面17(或从所述端部止挡表面发射)，所述端部止挡表面相应应对沿光纤传播的电磁辐射而言可透射的。在端部止挡表面17后方，提供倾斜和/或反射表面9，所述倾斜和/或反射表面就像凹槽18那样设在形成FEM块15的覆盖层10或基板11的暴露的主表面10a中的(另一)凹口或凹槽的部分。倾斜和/或反射表面9的定向使得沿光纤传播并进入FEM块15的射束朝向在反射表面9下方的光电器件2、优选地是在垂直于下方基板1的主表面1a的方向上向下反射。根据FEM块15的材料的折射率n、光纤25(图1B)的定向以及反射表面9下方的光电器件2的确切位置，可因反射表面9处的全内反射(TIR)完成反射，或替代地借助反射表面9上的反射涂层8(由金、银或任何其他金属或介电材料制成)完成反射。

图1B示出图1A的光电模块20，其中光纤25连接至所述光电模块。至少一个光纤端件30被插入并胶粘至凹槽18，从而固定以及相对于FEM块15(并且因此相对于下方基板1的光电器件2)自动被动地自对准。顺便一提，与图1A相对，图1B的FEM块15经过如下修改：目前移除所述FEM块的侧向位于凹槽18和反射表面9外部的部分，从而暴露下方基板1的主表面1a的一部分，在所述部分中，可以设有一或多个电触点4，并且因此现在可接近于所述一或多个电触点4。由于FEM块15已相对于基板1中的光电器件2对准，因此确保光纤端件相对于光电器件2的被动自动地自对准，而无需为单个光电模块20的主动对准来耗费工作量。由于这块基板1以及FEM块15(作为一块覆盖层10或另一基板11)是由切块或对复合基板(包括基板1，并且还优选地另外包括覆盖层10或另一基板11)的另一种类的单切所产生的切块产品，因此FEM块15的侧壁与包括至少一个光电器件2的这块第一基板1的侧壁齐平。因此，根据本申请案的方法的晶片级生产能够从齐平侧向表面、即光电模块20的侧壁显而易见。

图2A示出意图用于光纤端件30的光电模块20的示例性实施方式，所述光纤端件具有倾斜反射表面31用以进行朝向光电模块20的光电器件2的光反射。此外，在图2B中，描绘光电模块20和光纤25两者。尽管图1A至2B以及本申请案的其他附图、权利要求书和其他实施方式参考光电模块20说明一个光线或一个端件在安装位置中(在至少两个方向上自对准至光电器件)的耦接，但应注意，光电模块20(本申请案的任何附图、权利要求书或其他实施方式的光电模块)同样可被设计用于多个光线或多个光纤端件在对准安装位置(例如，针对两个、三个、四个或甚至更多个光纤或光纤端件的对准安装位置)中相对于多个光电器件2的耦接。

由于图2B中光纤25的反射表面31，因此，不需要FEM块15的反射表面。然而，FEM块15仍具有用于插入光纤端件30的凹槽18，在所述凹槽中，获得光纤端件30在至少两个方向上的自动、被动对准。与图1A和1B相反，在光纤25的反射表面31处反射的光将通过所述光纤的形成光纤圆周的圆柱表面离开光纤，所述光从所述光纤圆周朝向提供于这块基板1中的光电器件2(如同光电二极管)传播。在照射如VCSEL的光电模块20的情况下，光路方向反向。无论如何，在这个实施方式中，光不必通过FEM块15的任何材料。尽管如此，FEM块15仍可包括在光电器件2上方的另外结构，微光学结构(除凹槽或任何反射表面之外)可通过所述另外结构来形成，如微透镜或其他微光学结构。然而，光电模块20至少包括FEM块15部分，借助所述FEM块部分，光纤端件30可以自动、被动地自对准方式插入并附接至光电模块20，而无需为单个光电模块20的对准耗费大量额外的工作量。如在图1A和1B中，电触点4可暴露于这块基板1的主表面1a上。为了简洁起见，对应于图1A和1B的那些特征的其他特征在此不会明确提及。在图1A至2B所示两个实施方式中，相对于光电器件2对准的FEM块15(尤其是所述FEM块的凹槽18)允许在至少一个光纤连接至光电模块20时，所述至少一个光纤能够不费力地被动地自对准。

图3A示出(下方)基板1(例如像晶片)的一部分，其中已形成多个光电器件2。优选地，仅将同一种类的光电器件提供为二维第一阵列3。然而，也可任选提供另外装置，如激光驱动器或互阻抗放大器等等)。基板1可被单切，尤其被切块成多个单个光电器件20，每一光电器件是由一块相应基板1形成。目前为止，这都将是常规方法，此后，将相应光纤连接装置主动对准由此而获得的每一光电模块或芯片或基板块上。因此，根据常规方法，将必须经历数千次的单独、耗时对准程序。然而，根据本申请案，在单切基板1前，首先图案化覆盖层10(例如，另一基板11)，并然后附接至基板1(或替代地，首先附接至基板1并随后图案化)，从而获得复合基板21，所述复合基板的示例性实施方式在图3B中示出。复合基板21可以通过以下方式形成：将覆盖层10或11例如通过晶片粘结或通过层沉积工艺分别组装或连接至基板1。如从图3B显而易见，基板1、另一基板11和/或复合基板21包括形成第二阵列13的多个FEM结构14。这些FEM结构14中的每个必须对准光电器件2(这些光电器件开始时形成第一阵列3，但将因晶片切块而彼此分离)中的相应一个。如在图3A中，仅示出剖视图，然而整个基板1、另一基板11和/或复合基板21可替代地为晶片，如直径为4、6、8或12英寸的晶片。正如基板1，另一基板11可例如为半导体晶片(如硅晶片，因为它对具有1000nm以上波长的红外辐射为可透射的)或玻璃晶片。或者，覆盖层10或另一基板11可由磷化铟或任何其他半导体材料制成，可由石英制成或由合成材料(如聚合物)制成。

一种可设想的技术为：仅仅使用另一基板11，并且在将所述基板(表示了覆盖层10)附接至(第一)基板1前将，所述基板单独地图案化(通过处理所述基板的主表面中的一个或两个，和/或通过在所述基板的主表面中的一个或两个的顶部上产生结构，例如通过UV压印光刻法产生结构)。一种替代技术为：将另一基板11首先粘结或以其他方式连接至第一基板1，之后随即将另一基板11图案化。晶片粘结可尤其包括将两个晶片彼此对准(在FEM结构14已形成或尚未形成在上方层或基板10、11中的情况下对准)。如果FEM结构14在晶片粘结之后形成，那么在图案化上方层或基板10、11的工艺中同时执行进一步(晶片级)对准，以使所有模块将从复合晶片21中制造而得。第三替代技术为：在基板1上沉积(例如，通过如用于半导体制造或用于微电子机械系统生产中的沉积技术)、生长或以其他方式产生覆盖层10，并且随后应用一或多个工艺步骤(如从半导体制造或任何其他技术领域所知的那些工艺步骤)以用于图案化由此形成的覆盖层。第四可设想的技术为：直接在(光电)基板1(使用基板本身而非两个或更多个彼此堆叠的基板或层的复合基板21)上和/或中产生任何FEM结构或其他微结构；这种可例如使用UV压印光刻法来进行。所有这些技术都可应用于本申请案的说明书中的权利要求书、附图或部分的任何实施方式。这些方法可进一步彼此组合。

无论应用以上枚举的这些技术中的哪一种或那些技术，在所有情况下，所述方法将受益于用于将FEM结构14对准至光电器件2(形成第一阵列3)的总体对准步骤，所述对准可基于晶片级来执行(如在半导体制造中借助于对准标记来进行一样，例如，在图案化或以其他方式处理处于相对于下方的一或多个层或微电子结构的适当对准位置中的顶层时执行)。因此，在将图3A或3B的(复合)基板1或21单切、尤其切块成多个单个光电模块20之后，不再需要FEM结构14或FEM块15(形成在覆盖层10、另一基板11或甚至基板1本身中)相对于切成块的基板1的光电器件2的实质主动对准，因为每一光电模块20的至少一个FEM块15已自对准(在至少两个方向上或甚至在三个方向上)至相应光电模块20的至少一个光电器件2。

图4A示出复合基板的区段的俯视图，示出从上方来看的所述复合基板的覆盖层10或上方、另一基板11。A和B表示切割线，将沿所述切割线将复合基板切块或以其他方式单切成单一光电模块，然而C和D表示图4B和4D所示的其他横截面图所沿的线。图4A的实施方式实质上对应于图1A和1B的实施方式，其中凹槽18以及用于反射光的倾斜和/或反射表面9(布置在光纤端件外部)两者都形成在覆盖层10或另一基板11(或甚至第一基板1本身)中。在本说明书的其余部分中，为了简洁起见，形成有或将形成有多个光纤端件安装结构14(FEM结构)的层或基板统称覆盖层10，不管覆盖层实现为另一基板11，还是实现为沉积在基板1上(并随后图案化以形成FEM结构)的层，或甚至实现为第一基板1本身的一部分。这适用于图4A以及本文以下所提及的任何其他附图。

在图4A的俯视图中，由于切块线或切割线A和B，因此示出四个FEM结构14，在切块之后，所述FEM结构将成为或构成单个光电模块20的FEM块15。每一FEM结构14至少包括表面部分16，所述表面部分被成形来接收光纤端件并且在优选地至少两个方向上固定所述光纤端件的位置。表面部分16优选地为用于接收光纤25的一部分(例如像光纤25的端部部分或光纤25的相邻于或接近于端部部分的光纤部分)的凹槽18。尽管凹槽尚不可由光纤接近，但在复合基板21切块之后，所述凹槽将变得可接近。图4B示出沿图4A的线C的横截面图，由此示出凹槽18是例如U形凹槽。可同样地使用任何其他横截面形状，如同V形凹槽或图6A的横截面形状。图4B示出在侧向方向y上凹槽18相对于光电器件2(如光电二极管或VCSEL)的侧向对准。除凹槽18之外，FEM结构14可进一步包括一或多个微光学结构。所述微光学结构中的一个由图4A中所描绘的倾斜反射表面9表示。然而，另外或替代地，其他微光学器件结构(如同微透镜)可形成在FEM结构14中，例如形成在所述FEM结构的面向基板1的(底部)表面中。由此，电磁辐射可聚焦在光电器件2上方的区域中。

图4C示出图4A中沿切割线A的横截面，由此示出反射表面9被形成为覆盖层10的暴露的主表面10a中的切口。如从图4C显而易见，反射表面9可延伸至切割线B的区域中。由于切块工艺易于造成相当低的精确度，因此切割线B的实际位置可变化约10微米至20微米。因此，为避免在FEM结构14的侧向边缘处由切块引起的过量碎屑和/或易碎结构的非预期产生，优选的是，在反射表面9(形成凹口的一部分，与相邻FEM结构14的未减小的厚度相比，由此局部减小覆盖层10的厚度(在垂直方向z上减小))之间的过渡尽可能远地桥接到或至少延伸至切割线B的区域中。同样情况适于切割线A；反射表面9还应延伸跨切割线A的整个宽度(如从图5A显而易见，其中形成为获得倾斜反射表面9的凹槽与用于切块线或切割线A的预期区域完全重叠)。

图4D示出反射表面9，所述反射表面相对于主表面10a倾斜约45°(或在35°与55°之间的适中偏离角度)。任选地，反射涂层8可从外部形成于表面9上，以便增加反射程度(当无法利用全内反射时)。反射涂层8可由金或银形成、由任何其他金属或合金形成或由电介质形成。然而，根据覆盖层10的材料的折射率n以及其他情况，反射表面9处的反射可通过全内反射来实现。在这两种情况下，倾斜表面9将离开光纤端件的一束光或其他种类的电磁辐射偏转，以便接近基板1的表面(或反之亦然)。如从图4D显而易见，根据这个实施方式，FEM结构14包括沿侧向方向x限制凹槽18的端部止挡表面17，由此使凹槽18适于具有垂直、圆形端部表面的光纤。

图5B示出一个单个FEM块15的俯视图，所述单个FEM块如在沿图4A的切割线A和B切块之后从一个单一FEM结构14获得。如从图5B显而易见，离开光纤25的端件30的垂直切割(或劈开或以其他方式获得的)端部表面的一束电磁辐射24(如光束)通过端部止挡表面17进入FEM块15的材料，由倾斜表面9反射并且然后朝向在FEM块15下方的这块基板1反射(对于FEM块被形成在覆盖层10或另一基板11而非基板1本身中的那些实施方式来说)，以便入射到光电器件2上。或者，反之亦然，由光电器件2发射的一束电磁辐射24通过FEM块15直到到达倾斜表面9，所述倾斜表面将所述电磁辐射朝向端部止挡表面17反射，光纤端件30以自对准方式由凹槽18保持在所述端部止挡表面后方。顺便一提，应当注意，反射表面9是任选的。无论如何，凹槽18或被形成来将光纤端件30紧固在至少两个(或在这个实施方式中甚至是三个)方向上的其他种类的表面部分16自动地获得光纤端件30相对于FEM块15本身和光电器件2的自对准。此外，由于已在切块之前，基于晶片级对所有光电模块同时实现了FEM块15与包括光电器件2的基板1(所述基板的下部部分)之间的对准，因此不再需要将FEM块15相对于光电器件2对准的步骤。相应地，制造工作量和生产成本由于本申请案的方法而显着地减少。

图5C示出穿过图5B的光电模块的横截面侧视图(其中光路沿x-z平面)。与图5C相反，在反射表面9处的反射角可不同于90°。此外，反射表面9的倾斜角可不同于45°。因此，可包括实施方式的对应变化，只要光电器件2的有源区域及光束24在光纤端部的位置和方向相对于倾斜表面9的位置、定向和/或形状进行适当选择即可。图5D示出图5C的光电模块20，其中所附接的保护覆盖元件23用于保护和屏蔽暴露反射表面9和/或将光纤端件30紧固在凹槽中。或者，在将(复合)基板切块成多个光电模块20之前，保护覆盖基板22可被附接到(复合)基板上。在这两种情况下，相应保护元件22、23有利地提供对反射元件的气密密封，对光纤附接的另外的机械刚性(尤其是在所述保护元件沿光纤的轴延伸并且也附接至这块基板1和/或附接至下方的印刷电路板的情况下)。保护元件22、23可通过精密注塑成型或任何其他技术来产生；所述保护元件优选地密切地配合光电模块20的侧面以及光纤25的顶侧。这改进了用于保护反射元件9的气密密封。如从图5D显而易见，保护覆盖元件23的内侧(或替代地，晶片级保护覆盖基板22的内侧)可包含在反射表面9上方并接近于所述反射表面的凹槽，以便在光纤端件30被胶粘至凹槽18中并抵靠端部止挡表面17时，防止粘合剂渗延(creep)到所述反射表面上。

图6A示出凹槽18的替代横截面，所述凹槽同样地适用于将光纤端件30的位置沿至少两个方向y、z(图6A)自对准。如图6A所示的凹槽18的形状易于使用从例如半导体制造或MEMS生产已知的光刻结构化技术来完成。不管凹槽18的底部区域的特定形状，凹槽的顶部开口可被选择为较宽的，以用于光纤25从上方的较容易插入。此外，不管所选择的凹槽的特定形状，有益的是将凹槽的位置沿侧向方向y定位于相应FEM结构14或FEM块15的相比图6A所示更为中心的位置(如果可能的话，沿方向y定位于FEM块15的中间)，以便增加所述凹槽的坚固性和稳定性。可相对于长宽比来选择其他变化，所述长宽比可例如通过加宽上方凹槽部分来减小；或相对于凹槽沿另一侧向方向x的长度(所述凹槽优选地沿所述侧向方向延伸至大于光纤25的直径的一倍、优选地大于两倍)来选择其他变化。可针对这种情况在必要或方便时选择特别改编的VCSEL晶片设计。图6B示出凹槽18的端部止挡表面17倾斜而非垂直于凹槽(和插入在所述凹槽中的光纤25)的轴向方向的实施方式。光纤端件30仍抵接端部止挡表面17的下边缘，并且(如同另一实施方式)光纤端件30可使用粘合剂被胶粘至凹槽18中。端部止挡表面的倾斜定向有利地防止气泡夹杂在填充垂直、圆形光纤端部表面与端部止挡表面17之间的空隙的粘合剂中。反射表面9的定向可取决于FEM块15和粘合剂的折射率n而对应地偏移。图6C示出反射表面9是弯曲而非平面的实施方式。由此，反射表面9可被给定聚焦形状，从而增加光纤与光电器件2之间的耦合效率。反射表面9可在绘制平面(图6C所示)内并且在垂直于绘制平面的方向上不同程度地弯曲。图6D示出光纤端件30被定向成所述光纤端件的轴与支撑FEM块15的基板的表面成一定角度的实施方式。因此，光纤的轴不平行于基板1或所述基板的有源区域的平面。角度可例如在20°至70°之间、优选地在30°与50°之间选择。这种实施方式可用于特定应用，例如，在反射表面9处的全内反射角不同于45°的情况下使用。这也可有益于其中已实现了附接至布置成二维阵列的光电模块的高密度的光纤的应用。

一般来说，本申请案全文(包括权利要求书和附图)中所示实施方式可彼此组合。例如，本文公开的方法的任何实施方式的一或多个步骤可根据将要实现的另一方法或几何形状而变化。具体地说，任何结构元件的形状(如基板1的形状、FEM结构14或FEM块15的形状，或所述FEM结构或所述FEM块的部分(如同凹槽)的形状、反射表面或端部止挡表面或其他部分几何形状)的修改和变化可根据本申请案中公开的任何其他实例而变化。例如，图5C、5D和6A至6D的实施方式可彼此组合。

图7A至7C示出第三基板即保护覆盖基板22被包括在复合基板21(图7C)中的实施方式。因此，基于晶片级，将对在切块后将获得的所有光电模块20自动地提供保护覆盖。这个实施方式是图5D的替代方案，在图5D中，单个光电模块20被提供有将仅在切块后附接的单个保护覆盖元件23。图7A示出形成有多个FEM结构14的覆盖层10或另一基板11的俯视图。除了构成凹槽18的凹槽和形成倾斜表面9的凹口之外，覆盖层10(或另一基板11，分别而言)的上主表面10a的周围部分是平坦的并且具有覆盖层10的最大、完整厚度或高度(图7C)。因此，如从图7A显而易见，形成反射表面9的凹口不与切割线A或B中的任何一个接触。此外，根据以俯视图示出保护覆盖基板22的图7B，在覆盖覆盖层10的倾斜表面9的区域中不形成开口(也参见图7A和图7C的横截面图)。因此，实现反射表面9的气密密封，这尤其适用于倾斜表面9处的反射是在所述倾斜表面上不具有任何反射涂层时基于全内反射的情况。仅仅在保护覆盖层22中的开口是对应于下方覆盖层10中的凹槽18的那些开口。在切块期间，仅凹槽18和最上方保护覆盖基板22中的对应切口从侧向方向通过相应切割线A而敞开。保护覆盖基板22可例如由玻璃或硅制成，并且基于晶片级对准至基板1和/或覆盖层10(或另一基板11，分别而言)。所述保护覆盖基板可在它已被图案化之前或替代地在所述图案化之后被粘结至覆盖层10(或基板1或另一基板11，分别来说)的顶表面。当图案化保护覆盖基板22时，将要形成在所述保护覆盖基板中的任何结构或图案的晶片级对准可在图案化所述保护覆盖基板时包括在内。无论如何，使用保护覆盖基板22进行的多个光电模块的基于晶片级的生产容易地实现了避免水分或污物的保护，所述水分或污物是由于反射表面9从所有侧面和从上方受到FEM结构14(或FEM块15，分别来说)的材料并受到保护覆盖基板22的包围而产生。图7B和7C的保护覆盖基板22中所示的凹槽19(切口或开口)是任选的；所述凹槽可被提供用于使得光纤端件30更容易地插入到下方覆盖层10、另一基板11或基板1的凹槽18中。或者，保护覆盖基板22可以是平坦的，并且不含任何凹槽19或其他种类的切口或开口(甚至在对应于凹槽的位置中也是如此)。

根据光电组件1、2、3和4的实施方式，光在偏转/反射元件130的表面131处反射，所述表面可形成为材料块101的倾斜外表面。偏转/反射元件130允许将光朝向耦接和对准结构120导向。根据光电组件5、6和7的实施方式，耦合入光学连接器的光朝向耦接和对准结构120直接传递，即，没有偏转地传递。

顺便一提，本申请案的所有实施方式可以两种其他方式进一步变化，这取决于光电模块20是否将形成倒装芯片结构(其中所有电触点处于与承载光电器件2的表面相反的底侧上，或电触点中的至少一些是否被提供在与光电器件2相同的主表面1a上。在后一情况下，可通过FEM块15在上方留下至少一些自由空间，以便允许对任何上触点的轻易接近。例如，图1A示出FEM结构15中的底部凹槽，所述底部凹槽处于主表面1a的提供有至少一个电触点4(图1B)并且稍后被暴露的一部分(参见图1B)上方。FEM块15的抬高部分(从下方凹入)可由此在上电触点4上方被移除(而非维持)(也参见图2A、2B或3B)。此外，本申请的任何其他附图或实施方式可加以修改来允许更容易接近安置有光电器件2的表面或界面表面上提供的任何电触点。为据此成形FEM结构14(所述FEM结构将变成将要在切块之后形成的每一光电模块20的FEM块15)，可移除所述FEM结构的一部分，例如在每一最终光电模块20上产生较窄形状的FEM结构，如图8B中所指示。如图中所示，在至少一个侧向方向y上，FEM块15比下方的这块基板1窄。因此，在开始时，每一FEM结构14包括必须在稍后被处置的一部分。图8A指示一种可设想的结构和方法，所述结构和方法图案化覆盖层10以使得FEM块15最终比这块基板1窄。如根据图8A为明显的，在覆盖层10或另一基板11的底侧上，提供多个底部凹槽5，其中材料不会延伸至最下方基板1的主表面1a(图8B)。覆盖层10或另一基板11的材料的位于底部凹槽5的顶部上的那些部分表示将要被处置的碎屑部分6。所述部分可通过部分地沿图8A和8B所示的线C切割来切断，以便仅切穿另一基板11或覆盖层10(至少切穿至足够大以达到底部凹槽5的顶部的深度)，但没有切割到基板1。由此，最后当沿切割线A和B将复合基板切块以获得多个光电模块20时，碎屑部分6将掉落。

图7D和7E示出所有三个种类的切割线A、B和C的位置，其中切割线C仅延伸至覆盖层10或另一基板11(用于成形FEM结构14)但不延伸至光电基板1。图7D示出覆盖层10或另一基板11的俯视图，而图7E示出所述覆盖层或另一基板的底侧。如根据图7E的仰视图为明显的，凹槽在切割线B与C之间延伸。底部凹槽可例如在将另一基板11安装至光电基板1以用于获得复合基板21之前，通过蚀刻这些凹槽至所述另一基板的底表面来形成。底部凹槽5应至少部分地与主表面1a上的电触点重叠。在其他图案化步骤完成以获得图8A的复合晶片21之后，将另一基板11或覆盖层10从上方沿线C切割，从而从预期成为最终FEM块15的那些部分切断碎屑部分6。当随后沿切割线B(以及A)切穿复合基板21的整个厚度时，碎屑部分6将从由此形成的光电模块20掉落。由此，例如图1B、图2A和图2B中所指示，获得较窄FEM块。图7D另外示出切割线C(用于从上部部分切断另一基板11直到达到底部凹槽)和用于将要形成的单个光电模块彼此分离的切割线B和A的位置。优选地，切割线C的位置与用于底部凹槽的情况相同(图7E中的仰视图)。无论如何，用于从上方切割的切割线C的位置(图7D)将选择来使得反射表面9而非用于光纤端件插入的凹槽18得以重叠。

图8C示出光电模块20的示例性俯视图，其中FEM块15沿一个侧向方向y比下方的这块基板1窄。如从图8C显而易见，至少一个电触点4在光电基板1的主表面1a的可接近部分处暴露，而FEM块15的减小的宽度对应于切割线C与B之间的距离，如从图8A显而易见。图8C进一步示出反射或至少倾斜的表面9、用于光纤插入的凹槽18、布置在这块基板1的主表面1a中和/或上的光电器件2(如光电二极管或VCSEL)，以及限制凹槽的侧向端部的端部止挡层17。当然，此俯视图可根据本申请案所述任何实施方式而变化。

关于图7D至8C，在覆盖层10或另一基板11的双侧结构化或图案化使用可利用技术为过于昂贵的或以其他方式为不便的情况下，还可设想的是，如图8D中所指示将两个单独的另一基板11a、11b粘结在一起，并且将它们组合使用来获得(组合的)另一基板11。这可独立于图8D另外所示的其他特征、尤其独立于图8D中所指示的微光学元件7来进行。此外，在本申请案的任何其他附图、权利要求书或其他实施方式中，任何覆盖层10或另一基板11可由两个半部构成的这种组合基板11a、11b来替换。顺便一提，其他层和/或基板也可存在于本申请案中提及的任何基板和/或层之间。

如本文以上所概述，关于将在单切复合基板之后变成FEM块15的FEM结构14的成形，可实现多重变化。一种尤其有利的特征是：在FEM结构14中包括如图8D中所指示微光学元件7，例如包括微光学透镜或其他聚焦、折射或衍射元件。因此，反射表面不需要是最终产生的FEM块15的唯一光学活性结构。图8D中显示的聚焦透镜可通过图案化仅局部地提供于对应于光电器件2的位置中的另一、另外的底部凹槽5’(与界定图8A的碎屑部分6的位置的延伸底部凹槽5对比)来形成。包括这类微光学元件7可用于常规光电晶片1和倒装芯片光电晶片1。微光学元件(如同透镜)的精确成形可通过在将两个相应的另一基板11a、11b组合(所述组合也可用来增加光电器件2与光纤25之间的光程长度)之前将所述另一基板单独地图案化来促进，但用于承载微光学元件的一个单一基板11或晶片的双侧结构化也是可能的。

在下文中，描述其他实施方式，其中反射光纤表面31(而非光电器件的反射表面9)用于反射所照射或将通过光电器件2接收的射束。在以下，仅参考图9A至12B描述不同于以上已解释的那些特征的特征。

在图9A至10A和10D中，FEM结构14或FEM块15的材料对通过光电元件2发射或接收的电磁辐射为透明的。因此，光可部分地传播穿过这种材料的部分，因此这种材料可沿辐射的路径呈现。此外，如在本申请的大多数实施方式中，光通过光电器件2发射或接收的方向主要垂直于基板1的主平面1a，而光纤轴的方向实质上平行于基板1的主表面(晶片平面)。顺便一提，在本申请的所有附图中，许多(几个或多个)光电器件2(而非仅单一的一个)可被提供在每一光电模块上。此外，如在本申请案的所有其他实施方式和附图中，优选地复合基板21可包含仅一个种类(如仅光电二极管或仅VCSEL)的形成第一阵列3的光电器件2。然而，或者，除了实际光电器件之外，如激光驱动器或跨阻抗放大器(TIA)的其他电子装置可例如位于基板1(以及最终光电模块20)上。此外，如在本申请的所有其他附图或其他实施方式中，基板1可例如由硅、磷化铟、任何其他半导体材料形成，由陶瓷或玻璃形成。通常，相应基板1、11的材料可相对于其热膨胀系数(和光纤的热膨胀系数)而选择成相似的。此外，FEM结构14也可由UV可固化抗蚀剂(将在稍后硬化)形成。无论如何，覆盖层或(另一)基板1、10、11(其中将形成FEM结构14)的材料可在通过或将通过光电器件发射的波长下为透明或不透明的。可应用从半导体制造或MEMS(微电子机械系统)生产所知的任何常规方法(尤其是平面生产方法)，尤其在硅晶片或另一半导体晶片或玻璃晶片用作光电基板1的情况下如此。在玻璃晶片用作基板1或另一基板11的情况下，可应用UV压印光刻法，其中通过光刻法、使用光敏性材料产生结构化压模，并且将压模用于使UV可固化抗蚀剂(如PAK-01)成形。由此，可尤其形成例如用于玻璃基板的微光学结构。或者，另一抗蚀剂材料层可沉积在玻璃或另一材料的基板上，并且可随后以光刻方式图案化(由此，例如，尤其借助于UV压印光刻法在本申请中提及的半导体基板、玻璃基板或另一基板1上形成图案化聚合物结构)。随后，另一抗蚀剂结构的图案通过反应性离子刻蚀或另一技术而转移至(玻璃)基板中。或者，FEM结构可通过(高精确度)注塑成型来形成。此外，可应用用于产生微结构的任何其他常规方法，从而例如形成凹槽、覆盖层的任何反射表面或任何其他三维结构或形状。本段所有描述均适用于本申请案的任何附图或其他实施方式。

关于图9A至9D，形成不包括任何倾斜的反射层的光电模块20，因为光纤端件30本身将提供有例如以约45°的角度偏斜的反射光纤表面31。因此，光纤端件30仅仅由凹槽18来保持，而端件30的尖端暴露在后方的(加宽或以其他方式成形的)窗口或凹槽28中、接近凹槽18或甚至处于所述凹槽(或由凹槽本身来暴露)。凹槽28的所描绘形状仅为示例性的。在图9A中，FEM块15的(某一厚度的)材料的一部分被维持在光电器件2的顶部上，所述材料因此必须对所照射或接收辐射为透明的。在凹槽28的底部处表面29可任选地由抗反射涂层(如介电层)覆盖。由此，辐射的射束(当到达表面29时)的背反射得以抑制或至少减少。FEM块15的凹槽18和其他部分可在沉积任选抗反射涂层时加以遮蔽。此外，表面29或窗口或加宽凹槽28可偏斜或倾斜相当小的角度(例如最多5°或最多10°)，以便防止背反射至光纤中或光电器件2中。此外，窗口或凹槽28的表面29可成形来包括例如聚焦透镜的微光学元件，以便将光束聚焦并从而增加耦合效率。具体来说，在图9A至9D中未明确例示的这种微光学元件(参见例如图10D或替代地图8D)的曲率可在平行于和垂直于光纤轴(即平行于和垂直于图9A的绘制平面)的方向上有所不同，以便在光通过圆周，即穿过光纤25的圆柱形外表面时补偿不对称透镜聚焦效应。或者或另外，反射光纤表面31可具有一种曲率或两种不同的曲率。反射光纤表面31可例如被劈开(例如激光劈开)和/或抛光，并且具有大致45°或稍微不同于45°的角度，这是由于用于全内反射的适当倾斜角。倾斜光纤端面31可由涂层覆盖以实现反射，并且此外，所述端面可为透镜状或以其他方式弯曲(而不是平坦的)，以便实现另外聚焦。

图9B示出复合基板21的对应于两个将要形成的图9A的光电模块20的一部分。图9C示出沿将在稍后插入的光纤轴的方向的另一横截面图。如根据图9B和9C为明显的，加宽凹槽28应达到切割线A和B的区域中，以便避免过量碎屑或易碎结构的产生。图9D是图9A的光电模块20上的俯视图，由此示出光纤端件30在侧向方向x上延伸超出凹槽18，以便使所述光纤端件的倾斜反射光纤表面31延伸至凹槽28的底表面29上方。反射光纤表面31的中心的侧向位置可对应于光电器件的位置。然而，实际位置可沿方向x变化，以便改进耦合效率(例如以便利用全内反射)。凹槽18自动地实现光纤端件沿方向y和z的适当对准(被动对准)。仅仅需要端件沿方向x的主动对准或定位，所述主动对准或定位可通过基于视觉的对准(使用摄像机和/或图像处理)或任何其他方式来监测并最大化光纤与光电器件之间的光传输而进行。对于将光纤端件30附接至光电模块20来说，模块可优选地(暂时地或永久地)焊接、胶粘或以其他方式安装至印刷电路板或另一基板。或者，光纤可在任何焊接或胶粘之前加以附接。因此，光电模块20可任选地在执行光纤附接之前或之后被安装在印刷电路板或基板上。顺便一提，将光纤25附接至光电模块20的步骤可使用粘合剂(如UV固化环氧树脂)或使用焊接，例如通过对凹槽以及光纤的圆周进行金属涂布来执行。

图10A示出相当于图5D的实施方式的具有保护覆盖元件23的实施方式。此外，防止胶粘剂或粘合剂接近反射光纤表面31的凹槽可提供在光纤端件30的顶部上。此外，保护覆盖元件23提供气密密封，并且图10A中，可在这里进一步用于实现光纤端件30沿剩余第三方向x，即分别沿光电器件2或有源区域的轴向位置的适当对准。此外，保护覆盖元件23可通过注塑成型或任何其他工艺形成，并且可通过使用如环氧树脂的粘合剂来附接。所述保护覆盖元件也可被附接至基板或印刷电路板。图10B示出具有倾斜光纤轴(与图6D比较)的实施方式。用于避免对沿方向x的主动对准的需要的另一实施方式(替代于图10A)在图10C中呈现，其中存在(FEM块15或另一块材料的)另一块材料或另一材料区域，从而形成端部止挡表面17，光纤端件30的锥形尖端将在光纤插入之后邻接所述端部止挡表面。因此，由此提供用于使光纤更容易地定位的端部止挡部。顺便一提，可通过用胶粘至光电模块上的一块平坦玻璃或另一基板来覆盖所述光电模块的顶部而容易地实现气密密封。图10D示出提供如聚焦透镜7的微光学元件的实施方式，所述微光学元件可例如被成形为表面或包括底部凹槽5’的表面。此外，至少一个微光学元件7可包括上表面29的一部分(参见例如图9A)或呈组合的两个表面。微光学元件7也可存在于在其他实施方式中，例如存在于端部止挡表面17或端部止挡部分不存在的实施方式中，光纤端件30与表面29之间存在距离的实施方式中，和/或根本不存在加宽凹槽的实施方式中。微光学元件7可进一步与本申请的任何附图、权利要求或其他实施方式组合。

对于具有布置在基板1的同一侧面处的作为光电器件2的至少一个或一些电触点的光电模块20来说，或对于出于其他原因(例如，由于不透明材料用作覆盖层10或FEM结构14)FEM块15沿侧向方向x比基板块1窄的模块来说，图11A至12B示出切下碎屑部分的示例性另一方式。这相当于以上解释的图7D至8C，其中FEM块15沿另一侧向方向y为较窄的。因此，两个实施方式(关于方向x、y)可彼此互换或组合以用于本申请的任何实施方式。如在图7D中，图11A示出仅形成有凹槽18的覆盖层10或另一基板11的俯视图。根据示出另一基板11或覆盖层10的底表面的图11B，底部凹槽5被蚀刻(优选地在沿切割线C从上方切割FEM结构14的材料之前，参见图11A)，从而最终切断碎屑部分6，如从图12A更为显而易见，所述图12A示出沿插入凹槽18中的光纤的光轴的横截面图。由此，获得图12B的光电模块，其中光纤端件30的包括反射光纤表面31的尖端延伸超出凹槽18，并且自由地暴露在这块基板1的主表面1a上的光电器件2上方，而光路中没有FEM块15的任何材料。因此，至少一个电触点4是可接近的(如图8C)。当然，图12B的光电模块的设计可根据本申请案的任何其他附图或其他实施方式来选择。

实施方式所属领域的技术人员将想到本文中阐述的许多修改以及其他实施方式，这些修改以及其他实施方式具有在前文描述和相关附图中呈现的教义益处。因此，应当理解，本说明书和权利要求书并不限于所公开的特定实施方式，并且这些修改以及其他实施方式意图被包括在所附权利要求书范围内。实施方式意图涵盖实施方式的修改和变化，只要这些修改和变化在所附权利要求书和其等效物的范围内即可。尽管本文采用特定术语，但是这些术语仅以一般意义和描述性意义使用，而非用于限制目的。

Claims (15)

1.一种用于形成可连接至光纤的光电模块的方法，其特征在于，所述方法至少包括：

a)形成复合基板：

所述复合基板包括具有构成二维第一阵列的多个光电器件的基板，在所述二维第一阵列中，所述光电器件是沿两个侧向方向排列；

所述复合基板进一步包括在所述基板一侧上的覆盖层，所述覆盖层具有多个光纤端件安装结构用以安装光纤端件，所述光纤端件安装结构构成二维第二阵列，在所述二维第二阵列中，所述光纤端件安装结构是沿所述两个侧向方向排列；

其中形成所述复合基板包括将所述覆盖层和/或所述多个光纤端件安装结构相对于所述基板和/或相对于所述多个光电器件布置在对准位置中，由此使所有光纤端件安装结构与所有光电器件同时对准；以及

b)使得所述复合基板单切成片，由此形成多个光电模块，每个所述多个光电模块包括由对准的光纤端件安装块覆盖的至少一个光电器件，所述对准的光纤端件安装块被成形来将至少一个相应光纤的至少一个光纤端件接收在与所述至少一个光电器件自对准的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括所述多个光电器件的所述基板是由硅、磷化铟或另一半导体材料或半导体材料组合物制成的半导体晶片，或是玻璃晶片、石英晶片、或陶瓷晶片。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层是另一基板，并且其中所述复合基板包括将所述基板和所述另一基板彼此粘结在相对于彼此对准的位置中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基板和所述另一基板的至少一个由例如像硅或磷化铟的半导体材料制成，由陶瓷制成，由玻璃制成，由石英制成，或由如聚合物的合成材料制成，并且其中所述光纤端件安装结构在将两个基板彼此粘结之前，形成在所述另一基板上。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤端件安装结构是借助于UV压印光刻法、反应性离子刻蚀、注塑成型和/或半导体制造或微电子机械系统制造的另一技术形成在所述基板或所述另一基板的至少一个表面中，由此在所述基板的暴露部分或所述另一基板中形成所述光纤端件安装结构。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述覆盖层通过将覆盖材料沉积在包括所述光电器件的所述基板上来形成，并且其中由此沉积的所述覆盖层的暴露表面随后被图案化，由此在所述覆盖层中的对准至所述光电器件的位置中形成多个对准光纤端件安装结构。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，应用注塑成型、UV压印光刻法、反应性离子刻蚀和/或半导体制造或微电子机械系统制造的另一技术来图案化所述覆盖层的暴露表面，以便形成所述多个光纤端件安装结构。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对每一光电器件形成相关联的光纤端件安装结构，所述相关联的光纤端件安装结构至少包括表面部分，所述表面部分被成形来无游隙地接收光纤端件和/或被成形来将光纤端件插入在固定于两个或三个方向上的位置中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每一光纤端件安装结构包括凹槽，用以附接轴向延伸部分平行于所述覆盖层的主表面定向或轴向延伸部分以相对于所述覆盖层的主表面成一角度定向的光纤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，每一光纤端件安装结构包括端部止挡表面，所述端部止挡表面用于界定将要插入所述凹槽中的光纤端件的最大长度，其中所述端部止挡表面界定所述凹槽的所述侧向端部或位于距所述凹槽一定距离处，例如位于比所述凹槽更宽的加宽凹槽后方。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，每一光纤端件安装结构被形成来包括倾斜表面，所述倾斜表面如此倾斜以便将来自光纤的一束电磁辐射反射到所述光电器件上，反之亦然。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述反射表面是由反射涂层覆盖，或以适于因全内反射而反射一束电磁辐射的角度来倾斜。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将另一保护覆盖基板安装在所述覆盖层的所述基板的表面或所述另一基板的表面上，之后将因此获得的所述复合基板单切，或者在将所述复合基板单切之后，将保护覆盖元件安装在所述光电模块中的至少一些上。

14.一种复合基板，所述复合基板包括具有构成二维第一阵列的多个光电器件的基板，在所述二维第一阵列中，所述光电器件是沿两个侧向方向排列：

所述复合基板进一步包括在所述基板一侧上的覆盖层，所述覆盖层具有多个光纤端件安装结构用以安装光纤端件，所述光纤端件安装结构构成二维第二阵列，在所述二维第二阵列中，所述光纤端件安装结构是沿所述两个侧向方向排列，所述光纤端件安装结构被成形来接收至少一个相应光纤中的至少一个光纤端件；

其中所述第二阵列的所述光纤端件安装结构对准所述第一阵列的所述光电器件，以便允许光纤端件通过所述光纤端件安装结构来与所述光电器件自对准地安装。

15.一种可连接到至少一个光纤的光电模块，所述光电模块包括一块第一基板，所述第一基板包括至少一个光电器件，并进一步包括布置在所述这块第一基板处的光纤端件安装块，所述光纤端件安装块被成形来将至少一个光纤端件接收在相对于所述光电器件自对准的安装位置中，其中所述光电模块是由表面限制，所述光纤端件安装块的侧壁中的至少一些沿所述表面与包括所述至少一个光电器件的所述这块第一基板的侧壁中的至少一些齐平。