自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法与流程

1.本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种光器件用高度自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法。


背景技术：

2.随着光通信技术的不断发展，光器件广泛应用于国民经济的各个领域，其性能也在随着多功能化的要求不断提高。由于光器件中的芯片极易与空气中的水汽、氧气等成分发生反应，因此在光器件生产过程中一般需要对其进行封装，以将其与环境中的水氧严格分离开，以保证光器件能够长期稳定工作，延长光器件的使用寿命。
3.在光器件的封装过程中，往往需要用到各种不同高度的载体，以适配不同的光学高度，调配光路，因为在光器件封装时需要形成必需的光通路，以便形成光与器件之间的耦合，不合适的载体高度往往会导致光路不对，耦合效率下降，光路稳定性下降，影响产品的性能和使用的可靠性和稳定性。
4.但是，随着光器件发展的多样化以及对封装精度的要求越来越高，对载体种类的需求越来越多，对光器件的生产制造带来很多不便以及成本的增加。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法，能够根据光器件封装需求，自适应调节基板的高度，减少基板的尺寸种类，提高基板的可适用性。
6.为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种光器件用高度自适应基板，其包括第一基板、第二基板和弹性体；所述第一基板与所述第二基板间隔设置；所述弹性体设置在所述第一基板和所述第二基板之间，其两端分别与所述第一基板和所述第二基板连接，以通过所述弹性体的压缩形变调整所述第一基板与所述第二基板之间的距离；且所述弹性体的内部设置有至少一个通孔，并在所述第一基板上设置有连通该通孔的点胶孔，以通过所述点胶孔向所述通孔内注入粘接剂，使得所述弹性体可在所述粘接剂的固化作用下高度固定。
7.作为本发明的进一步改进，所述弹性体可在所述粘接剂融化后重新调整高度。
8.作为本发明的进一步改进，所述弹性体内部设置有多个通孔，且所述多个通孔在所述弹性体内间隔设置，形成蜂窝状空间结构。
9.作为本发明的进一步改进，多个所述通孔在所述弹性体内部相互连通。
10.作为本发明的进一步改进，所述弹性体的材料为低膨胀系数的材质。
11.作为本发明的进一步改进，所述弹性体的材质为石英。
12.作为本发明的进一步改进，所述第一基板和所述第二基板为陶瓷基板。
13.作为本发明的进一步改进，所述陶瓷基板的材质为三氧化二铝或者氮化铝。
14.作为本发明的进一步改进，所述粘接剂为耐高温粘接剂。
15.作为本发明的另一个方面，提供一种光器件安装方法，其利用上述光器件用高度自适应基板对光器件进行安装，具体包括如下步骤：（1）将高度自适应基板通过第二基板固定在平面上；（2）根据光器件的需求，将高度自适应基板压缩至目标高度；（3）向第一基板上及弹性体内添加粘接剂；（4）将光器件放置在第一基板上进行粘接，等待粘接剂固化，完成对光器件的安装。
16.作为本发明的进一步改进，所述目标高度可通过将所述光器件放置在高度自适应基板上，边压缩高度自适应基板，边对光器件进行耦合至目标值来确定。
17.本发明的另一个方面，提供一种光发射器件，包括以上任一项所述的光器件用高度自适应基板。
18.本发明的另一个方面，提供一种光模块，包括以上所述的光发射器件。
19.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：（1）本发明的光器件用高度自适应基板，包括第一基板和第二基板以及设置在两者之间并分别与之连接的弹性体，以通过弹性体的压缩形变改变两基板之间的距离；同时，通过在第一基板和弹性体上设置相互连通的通孔和导胶孔，以在光器件封装时，粘接剂可通过导胶孔流入弹性体内，以在基板调整至目标高度后，利用粘接剂的固化使弹性体的高度固定，以保持基板调整后的高度。
20.（2）本发明的光器件用高度自适应基板，其通过在弹性体内设置多个间隔设置的通孔，并将通孔设置为相互连通的蜂窝状空间结构，以通过该设置结构实现弹性体的压缩形变能力。
21.（3）本发明的光器件用高度自适应基板，其通过将弹性体采用低膨胀系数的材质，使得弹性体与注入粘接剂固化后结合形成的复合增强结构的热膨胀系数，与第一基板、第二基板的热膨胀系数接近，以保证自适应基板整体的光路在三温区域内的稳定性。
22.（4）本发明中的光器件用高度自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法，其结构简单，使用方便，能够在使用过程中通过压缩调节封装基板的高度，使得光路及粘接剂厚度始终保持在一个比较合适的厚度，提高了光路的稳定性和可靠性，同时，还可大大减少相近尺寸基板的种类数量，降低成本，具有较好的发展前景。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明实施例中光器件用光器件用高度自适应基板的整体结构示意图；图2是本发明实施例中光器件用光器件用高度自适应基板中弹性体的内部结构图；
图3是本发明实施例中光器件安装操作示意图；在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1、第一基板；2、导胶孔；3、弹性体；301、通孔；4、第二基板；5、自适应基板；6、透镜；7、激光器；8、背光监控；9、激光器基板；10、制冷器。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.实施例：请参阅图1~图3，本发明优选实施例中的光器件用高度自适应基板及光器件安装方法包括第一基板1、第二基板4和弹性体3。其中，第一基板1和第二基板4通过弹性体3连接，并可在弹性体3的压缩形变作用下改变两基板之间的距离，进而调节自适应基板5的高度。
31.具体而言，如图1中所示，优选实施例中的第二基板4设置在自适应基板5的底部，用于在调整自适应基板5的高度以及光器件与自适应基板5粘接时，通过第二基板4将自适应基板5固定在操作平面上。
32.进一步地，优选实施例中的第一基板1与第二基板4平行间隔设置，并设置在第二基板4的上面，用于放置光器件，并将光器件粘接在第一基板1的上表面，为光器件提供可靠
粘接；同时，在第一基板1上还设置有至少一个导胶孔2，以通过该导胶孔2将粘接剂注入第一基板1和第二基板4之间，对自适应基板5的中部空间进行填充。实际设置时，导胶孔2的截面形状可以是圆形、方形等规则形状，也可以是其它不规则形状。如图1所示的优选实施例中的导胶孔2的截面形状为圆形。
33.优选地，第一基板1和第二基板4的材质可优选为陶瓷材料，以利用其绝缘性和高导热性等特性，为光器件提供可靠承载，并保证两基板的热膨胀系数与光器件的热膨胀系数相近，提高自适应基板5的稳定性和可靠性。在一个具体实施例中，优选该陶瓷材料为三氧化二铝陶瓷或氮化铝陶瓷。进一步地，优选实施例中的弹性体3设置在第一基板1与第二基板4之间，其两端与分别与第一基板1和第二基板4连接，并可通过弹性体3的压缩形变调整第一基板1与第二基板4之间的距离，以调整自适应基板5的整体高度。
34.可以理解的是，当第一基板1受到向下的压力时，位于第一基板1下部的弹性体3受到挤压被压缩，使得自适应基板5的整体高度变薄；相应地，当压力减小或撤销时，弹性体3可以弹起或恢复原状。
35.进一步地，在弹性体3的中部沿压缩方向还设置有至少一个通孔301，该通孔301与导胶孔2对应匹配并相互连通，实际使用时，可以利用粘接剂通过导胶孔2流入该通孔301内，对通孔301进行填充，使得弹性体3在粘接剂的固化作用下高度固定，弹性体3的中部结构形态也随之固定，从而使得自适应基板5保持在想要的高度。实际操作时，粘接剂可以选用光敏胶、环氧胶、热固胶等，进一步优选为uv光敏胶，以在紫外光的照射下迅速固化。
36.实际设置时，可以先将光器件放置在第一基板1上，并施加一定的向下压力，使得中部弹性体3发生压缩形变，从而确定自适应基板5的目标高度，再注入粘接剂进行固化，以限制弹性体3的形变。
37.可以理解的是，当粘接剂固化使得自适应基板5高度固定后，若后期需要重新调整基板高度或者重复利用基板时，可将粘接剂进行高温或特定溶液进行处理，以将粘接剂融化，使得弹性体能够重新具有形变能力，以重新调整自适应基板5的高度。
38.优选地，通孔301在弹性体3内部沿压缩方向呈螺旋形、网格型或其他树状结构，并在与粘接剂结合固化后形成整体结构。如图1所示，优选实施例中在第一基板1和弹性体3中部设置有多个通孔301，多个通孔301在弹性体3内间隔设置，并在弹性体3内形成蜂窝状空间结构；如图2中所示，进一步优选多个通孔301之间为相互连通设置，使得通过各通孔301注入的粘接剂在弹性体3内相互粘接在一起，提高自适应基板5的整体稳定性。
39.实际设置时，为了保证自适应基板5设置的可靠性，优选弹性体3为低膨胀系数的材质，如图1所示的优选实施例中的弹性体3材质为石英，其与填充到其内部的粘接剂一起固化后形成复合增强结构，以确保该复合增强结构与第一基板1和第二基板4的热膨胀系数接近，提高光器件封装后形成的整体的光路在三温区域（常温、低温、高温）内保持较好的稳定性。
40.进一步地，优选实施例中光器件利用高度自适应基板5进行封装，可用于光发射器件的装配安装中；相应地，该光发射器件可以被包括在任何合适的光模块中。
41.进一步地，对于优选实施例中的光器件用高度自适应基板而言，用于光器件封装时的安装方法具体包括如下步骤：
（1）将高度自适应基板5通过第二基板4固定在平面上。
42.实际操作时，可利用粘接剂将自适应基板5粘接固定在操作平台上，以保证后续操作过程中自适应基板5的位置不会发生位移。
43.（2）根据光器件的需求，将高度自适应基板5压缩至目标高度。
44.实际操作时，若所需基板的目标高度未知，可以先将光器件放置在高度自适应基板5上，并对高度自适应基板5进行压缩，边压缩边利用光器件进行光耦合，并将耦合至目标值时的基板高度作为高度自适应基板5的目标高度；相应地，确定目标高度后，保持高度自适应基板5的高度，并取下光器件，继续进行光器件安装的后续操作。
45.（3）向第一基板1上及弹性体3内添加粘接剂。
46.实际操作时，可以向第一基板1上涂粘接剂，并使得部分粘接剂通过导胶孔2流入弹性体3内；当然，也可以先直接通过导胶孔2向通孔301内注入粘接剂，然后再将第一基板1的上表面涂满粘接剂。
47.（4）将光器件放置在第一基板1上进行粘接，等待粘接剂固化，完成对光器件的安装。
48.进一步地，在一个具体实施例中，利用自适应基板5对光器件的安装是在半导体制冷器10上完成的；同时，对应光器件的封装还设置有激光器7，并通过激光器基板9将激光器7固定在半导体制冷器10，并贴装背光监控8。优选实施例中先通过共晶焊接的方式将激光器7共晶固定在激光器基板9上，然后将共晶好的激光器基板9贴装并通过金丝焊接完成与半导体制冷器10的电气连接。然后，再将自适应基板5中的第二基板4的底面粘接在半导体制冷器10上设计位置。
49.进一步地，优选实施例中的光器件为透镜6，将透镜6放置在第一基板1上，并在激光器7加电发热后利用透镜6进行有源耦合，在耦合过程中，自适应基板5随着透镜6的位置压缩至目标高度后，取下透镜6，然后在第一基板1上进行点胶，并再次将透镜6放置在第一基板上，将光耦合至目标值。此时，多余的粘接剂顺着导胶孔2流入弹性体内部，并使其内部充满粘接剂，通过照射uv光将粘接剂预固化，这样透镜6就和自适应基板5牢牢粘接在一起，同时，自适应基板5内部的粘接剂在固化后限制自适应基板5的形变能力，保持在耦合好的位置高度上，从而实现基板高度自适应的目的。
50.本发明中的光器件用高度自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法，其结构简单，使用方便，能够在使用过程中通过压缩调节封装基板的高度，使得光路及粘接剂厚度始终保持在一个比较合适的厚度，提高了光路的稳定性和可靠性，同时，还可大大减少相近尺寸基板的种类数量，降低成本，具有较好的发展前景。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光器件用高度自适应基板，其特征在于，包括第一基板、第二基板和弹性体；所述第一基板与所述第二基板间隔设置；所述弹性体设置在所述第一基板和所述第二基板之间，其两端分别与所述第一基板和所述第二基板连接，以通过所述弹性体的压缩形变调整所述第一基板与所述第二基板之间的距离；且所述弹性体的内部设置有至少一个通孔，并在所述第一基板上设置有连通该通孔的点胶孔，以通过所述点胶孔向所述通孔内注入粘接剂，使得所述弹性体可在所述粘接剂的固化作用下高度固定。2.根据权利要求1所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，所述弹性体可在所述粘接剂融化后重新调整高度。3.根据权利要求1~2所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，在所述弹性体内部设置有多个通孔，且所述多个通孔在所述弹性体内间隔设置，形成蜂窝状空间结构。4.根据权利要求3所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，多个所述通孔在所述弹性体内部相互连通。5.根据权利要求1~4中任一项所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，所述弹性体的材料为低膨胀系数的材质。6.根据权利要求1~5所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，所述弹性体的材质为石英。7.根据权利要求1~6所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板为陶瓷基板。8.根据权利要求7所述的光器件用高度自适应基板，其特征在于，所述陶瓷基板的材质为三氧化二铝或者氮化铝。9.一种光器件安装方法，其利用权利要求1~8中任一项所述的光器件用高度自适应基板对光器件进行安装，具体包括如下步骤：（1）将高度自适应基板通过第二基板固定在平面上；（2）根据光器件的需求，将高度自适应基板压缩至目标高度；（3）向第一基板上及弹性体内添加粘接剂；（4）将光器件放置在第一基板上进行粘接，等待粘接剂固化，完成对光器件的安装。10.根据权利要求9所述的光器件安装方法，其特征在于，所述目标高度可通过将所述光器件放置在高度自适应基板上，边压缩高度自适应基板，边利用光器件进行光耦合至目标值来确定。11.一种光发射器件，其特征在于，包括权利要求1~8中任一项所述的光器件用高度自适应基板。12.一种光模块，其特征在于，包括权利要求11所述的光发射器件。

技术总结
本发明公开了一种光器件用高度自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法，属于光通信技术领域，包括第一基板和第二基板以及设置在两者之间并分别与之连接的弹性体，以通过弹性体的压缩形变改变两基板之间的距离；同时，通过在第一基板和弹性体上设置相互连通的通孔和导胶孔，以在光器件封装时，粘接剂可通过导胶孔流入弹性体内，并在基板调整至合适高度后，利用粘接剂的固化使弹性体固定保持在一定高度。本发明中的光器件用高度自适应基板和包含其的光发射器件、光模块及安装方法，其结构简单，使用方便，能够根据需要调整基板高度，大大减少了相近尺寸基板的种类数量，降低成本，具有较好的发展前景。具有较好的发展前景。具有较好的发展前景。


技术研发人员：薄生伟 梁付运 熊梦
受保护的技术使用者：长芯盛（武汉）科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/7