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    Ein optoelektronisches Gehäuse bzw. eine optoelektronische Unterbaugruppe umfaßt einen Kantenemissionslaser und einen Reflektor, der einen Strahl von dem Laser durch eine Montagebasis lenkt. Die Montagebasis enthält passive oder aktive Schaltungselemente, die mit dem Laser elektrisch verbunden sind. Der Laser kann entweder unter Verwendung einer Abdeckung, in die der Reflektor integriert ist, oder unter Verwendung eines Kapselungsmaterials, das den Laser umhüllt, vor der Umwelt geschützt sein. Ein Ausrichtungspfosten, der so bemessen ist, daß er in eine Hülse paßt, ist dort angebracht, wo das optische Signal aus der Montagebasis hervortritt. Ein Einstecken des Pfostens in ein Ende der Hülse und ein Einführen einer optischen Faser in das andere Ende der Hülse, so daß die optische Faser an den Pfosten anstößt, richtet anschließend die optische Faser aus, um das optische Signal zu empfangen.An optoelectronic package includes an edge emission laser and a reflector which directs a beam from the laser through a submount. The submount includes passive or active circuit elements that are electrically connected to the laser. The laser can be protected from the environment either by using a cover in which the reflector is integrated, or by using an encapsulating material which encases the laser. An alignment post sized to fit within a sleeve is located where the optical signal emerges from the submount. Inserting the post into one end of the sleeve and inserting an optical fiber into the other end of the sleeve so that the optical fiber abuts the post then aligns the optical fiber to receive the optical signal.
    公开号:DE102004025661A1
    申请号:DE102004025661
    申请日:2004-05-26
    公开日:2005-04-14
    发明作者:Brenton A. Palo Alto Baugh；Christopher L. Santa Clara Coleman；Kendra Marina Del Rey Gallup；James A. Milpitas Matthews；Tanya J. Edina Snyder；James H. Walnut Creek Williams；Robert E. Palo Alto Wilson
    申请人:Agilent Technologies Inc；
    IPC主号:H01S5-022
    专利说明:
    [0001] DiesePatentschrift bezieht sich auf die folgenden gleichzeitig eingereichtenUS-Patentanmeldungen und nimmt diese durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheitauf: Seriennummer UNBEKANNT, mit dem Titel „Alignment Post for OpticalSubassemblies Made With Cylindrical Rods, Tubes, Spheres, or SimilarFeatures", AnwaltsaktenzeichenNr. 10030442-1; Seriennummer UNBEKANNT, mit dem Titel „Wafer-LevelPackaging of Optoelectronic Devices", Anwaltsaktenzeichen Nr. 10030489-1; Seriennummer UNBEKANNT,mit dem Titel „IntegratedOptics and Electronics",Anwaltsaktenzeichen Nr. 10030566-1; Seriennummer UNBEKANNT, mitdem Titel „Methodsto Make Diffractive Optical Elements", Anwaltsaktenzeichen Nr. 10030769-1;Seriennummer UNBEKANNT, mit dem Titel „Optoelectronic Device PackagingWith Hermetically Sealed Cavity and Integrated Optical Element", Anwaltsaktenzeichen Nr.10030386-1; Seriennummer UNBEKANNT, mit dem Titel „SurfaceEmitting Laser Package Having Integrated Optical Element And AlignmentPost", AnwaltsaktenzeichenNr. 11030807-1; und Seriennummer UNBEKANNT, mit dem Titel „OpticalReceiver Package",Anwaltsaktenzeichen Nr. 10030808-1.ThesePatent refers to the following concurrently filedUS patent applications and incorporated by reference in their entiretyon: serial number UNKNOWN, entitled "Alignment Post for OpticalSubassemblies Made With Cylindrical Rods, Tubes, Spheres, or SimilarFeatures ", Attorney DocketNo. 10030442-1; Serial number UNKNOWN, titled Wafer LevelPackaging of Optoelectronic Devices ", Attorney Docket No. 10030489-1; Serial Number UNKNOWN,entitled "IntegratedOptics and Electronics ",Attorney Docket No. 10030566-1; Serial number UNKNOWN, withthe title "Methodsto Make Diffractive Optical Elements ", Attorney Docket No. 10030769-1;Serial number UNKNOWN, entitled "Optoelectronic Device PackagingWith Hermetically Sealed Cavity and Integrated Optical Element ", Attorney Docket No.10030386-1; Serial number UNKNOWN, titled "SurfaceEmitting Laser Package Having Integrated Optical Element And AlignmentPostal Service LawyerNo. 11030807-1; and serial number UNKNOWN, entitled "OpticalReceiver Package ",Attorney Docket No. 10030808-1.
    [0002] OptoelektronischeHalbleiterbauelemente bzw. Halbleitervorrichtungen wie z. B. Laserdioden für optischeSende-/und Empfangsgerätekönnenunter Verwendung von Waferverarbeitungstechniken auf effizienteWeise hergestellt werden. Allgemein bilden Waferverarbeitungstechnikengleichzeitig eine großeAnzahl (z. B. Tausende) von Bauelementen auf einem Wafer. Der Waferwird dann geschnitten, um einzelne Chips zu trennen. Eine gleichzeitige Herstellungeiner großenAnzahl von Chips hältdie Kosten pro Chip niedrig, jedoch muß allgemein jeder Chip in einSystem eingehäustbzw. eingebaut werden, das den Chip schützt und das sowohl elektrischeals auch optische Schnittstellen zur Verwendung der Bauelementeauf dem Chip liefert.OptoelectronicSemiconductor devices or semiconductor devices such. B. laser diodes for opticalTransmitters and receiverscanusing wafer processing techniques on efficientBe made way. Generally, wafer processing techniquesat the same time a big oneNumber (eg thousands) of devices on a wafer. The waferis then cut to separate individual chips. A simultaneous productiona big oneNumber of chips stopsthe cost per chip is low, but generally every chip must be in oneSystem housedor built in, which protects the chip and that both electricalas well as optical interfaces for using the devicesdelivers on the chip.
    [0003] DerZusammenbau eines Gehäusesoder eines Systems, das ein optoelektronisches Bauelement enthält, istaufgrund des Erfordernisses, mehrere optische Komponenten mit einemHalbleiterbauelement auszurichten, oft kostspielig. Beispielsweise kanndie Sendeseite eines optischen Sende-/Empfänger-Chips einen Fabry-Perot-Laser umfassen,der von einer Kante des Chips ein optisches Signal emittiert. Jedochkann ein gewünschterPfad des optischen Signals erfordern, daß Licht aus einer anderen Richtung,z. B. der Stirnseite eines Gehäuses,austritt. Ein Drehspiegel kann das optische Signal von seiner ursprünglichenRichtung in die gewünschte Richtungablenken. Zusätzlichkann eine Linse oder ein anderes optisches Element notwendig sein,um das optische Signal zu fokussieren oder zu verändern unddie Kopplung des optischen Signals in eine externe optische Faserzu verbessern. Eine Ausrichtung eines Drehspiegels zur Kante desChips, der Linse zum Drehspiegel und einer optischen Faser zur Linsekann ein zeitaufwendiger/kostspieliger Vorgang sein.Of theAssembly of a housingor a system including an opto-electronic devicedue to the requirement of having multiple optical components with oneAlign semiconductor device, often costly. For example, canthe transmitting side of an optical transceiver chip comprises a Fabry-Perot laser,which emits an optical signal from an edge of the chip. howevercan be a desired onePath of the optical signal require that light from another direction,z. B. the front side of a housing,exit. A rotating mirror can take the optical signal from its originalDirection in the desired directiondistracted. additionallya lens or other optical element may be necessaryto focus or change the optical signal andthe coupling of the optical signal into an external optical fiberto improve. An orientation of a rotating mirror to the edge of theChips, the lens to the rotating mirror and an optical fiber to the lenscan be a time consuming / costly process.
    [0004] DasHäusenauf Waferebene ist eine vielversprechende Technologie zum Verringernder Größe und derKosten des Häusensvon optoelektronischen Bauelementen. Bei der Häusung auf Waferebene werdenKomponenten, die herkömmlicherweiseseparat an getrennten Gehäusengebildet und befestigt wurden, statt dessen auf einem Wafer, dermehreren Gehäusenentspricht, hergestellt. Die sich ergebenden Strukturen können entwedereinzeln oder gleichzeitig befestigt und später geschnitten werden, um einzelneGehäusezu trennen.ThehousingsAt the wafer level is a promising technology to reducethe size and theCost of housingof optoelectronic components. At the wafer level housing will beComponents, conventionallyseparately on separate housingswere formed and fixed, instead on a wafer, theseveral housingscorresponds, manufactured. The resulting structures can eitherindividually or simultaneously attached and later cut to individualcasingto separate.
    [0005] Häusungstechnikenund Strukturen, die die Größe und/oderKosten von optoelektronischen Baugruppen verringern können, werdengesucht.Häusungstechnikenand structures that are the size and / orCosts of optoelectronic assemblies can be reducedsearched.
    [0006] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vorrichtungenund Verfahren mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.TheObject of the present invention is devicesand to provide methods with improved characteristics.
    [0007] DieseAufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 oder 17 sowiedurch Verfahren gemäß Anspruch10 oder 22 gelöst.TheseThe object is achieved by devices according to claim 1 or 17 as wellby methods according to claim10 or 22 solved.
    [0008] Gemäß einemAspekt der Erfindung sind ein Reflektor und ein Kantenemissionslaseran einer Montagebasis befestigt. Die Montagebasis umfaßt passiveoder aktive elektrische Komponenten, die mit dem Laser elektrischverbunden sind. Die Montagebasis kann ferner optische Elemente umfassen,und der Reflektor ist positioniert, um ein optisches Signal vondem Laser durch die Montagebasis zu reflektieren. Ein Ausrichtungspfostenkann anschließenddort an der Montagebasis angebracht werden, wo das optische Signalhervortritt. Ein Einfügendes Pfostens in ein Ende einer Hülseund ein Einfügeneiner Ferrule, die eine optische Faser enthält, in das gegenüberliegendeEnde der Hülse,richtet die beiden aus, wodurch eine effiziente Kopplung des optischenSignals zu der optischen Faser erreicht wird.According to oneAspect of the invention are a reflector and an edge emission laserattached to a mounting base. The mounting base includes passiveor active electrical components that are electrically connected to the laserare connected. The mounting base may further comprise optical elements,and the reflector is positioned to receive an optical signal fromto reflect the laser through the mounting base. An alignment postcan subsequentlyThere are attached to the mounting base, where the optical signalemerges. An insertionof the post in one end of a sleeveand an inserta ferrule containing an optical fiber, in the oppositeEnd of the sleeve,aligns the two, thereby providing efficient coupling of the opticalSignal is achieved to the optical fiber.
    [0009] DerLaser kann durch ein transparentes Kapselungsmaterial, das auf dieMontagebasis aufgebracht wird, um den Laser zu umhüllen, geschützt werden.Alternativ dazu kann eine Abdeckung an der Montagebasis befestigtsein, um einen Hohlraum zu bilden, der den Laser einschließt, undder Reflektor kann als reflektierender Abschnitt der Hohlraumwand indie Abdeckung eingebaut sein.Of theLaser can be activated by a transparent encapsulation material, which on theMounting base is applied to envelop the laser to be protected.Alternatively, a cover may be attached to the mounting basebe to form a cavity, which includes the laser, andthe reflector can be used as a reflective section of the cavity wall inthe cover should be installed.
    [0010] Einspezifisches Ausführungsbeispielder Erfindung ist ein Bauelement, das eine Montagebasis, einen Kantenemissionslaserund einen Reflektor umfaßt.Die Montagebasis umfaßtLeiterbahnen, und der Kantenemissionslaser ist mit den Leiterbahnen elektrischgekoppelt. Der Reflektor ist positioniert, um das optische Signalvon dem Kantenemissionslaser durch die Montagebasis zu reflektieren.Ein Ausrichtungs pfosten kann dort an der Montagebasis befestigtsein, wo das optische Signal hervortritt. Zusätzlich kann ein optisches Elementwie z. B. eine Beugungslinse in dem Pfad des optischen Signals befestigtsein oder entlang des Pfades des optischen Signals in die Montagebasisintegriert sein.Onespecific embodimentThe invention is a device comprising a mounting base, an edge emission laserand a reflector.The mounting base includesTracks, and the edge emission laser is electrically connected to the trackscoupled. The reflector is positioned to the optical signalfrom the edge emission laser through the mounting base.An alignment post can be attached to the mounting base therebe where the optical signal emerges. In addition, an optical elementsuch as For example, a diffractive lens is mounted in the path of the optical signalor along the path of the optical signal into the mounting basebe integrated.
    [0011] Beieiner Variation dieses Ausführungsbeispielsist der Reflektor ein reflektierender Abschnitt einer Innenwandeiner Abdeckung, die an der Montagebasis befestigt ist, um den Laserin einem Hohlraum hermetisch abzudichten. Alternativ dazu kann aufdie Montagebasis ein transparentes Kapselungsmaterial wie z. B.Silizium aufgebracht werden, um den Laser zu umhüllen und zu schützen.ata variation of this embodimentthe reflector is a reflective portion of an inner walla cover which is attached to the mounting base to the laserhermetically sealed in a cavity. Alternatively, onthe mounting base a transparent encapsulating material such. B.Silicon are applied to envelop and protect the laser.
    [0012] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend aufdie beiliegenden Zeichnungen nähererläutert.Es zeigen:preferredembodimentsThe present invention will be described below with reference to FIGthe enclosed drawings closerexplained.Show it:
    [0013] 1 einen Querschnitt einesAbschnitts einer Struktur, die währendeines Häusungsprozesses aufWaferebene füroptische Halbleiterbauelemente gemäß einem Ausführungsbeispielder Erfindung, der Drahtbonden fürelektrische Verbindungen verwendet, gebildet wird; 1 Fig. 12 is a cross-sectional view of a portion of a structure formed during a wafer-level packaging process for optical semiconductor devices according to an embodiment of the invention using wire bonding for electrical connections;
    [0014] 2 einen Querschnitt einesAbschnitts einer Struktur, die währendeines Häusungsprozesses aufWaferebene füroptische Halbleiterbauelemente gemäß einem Ausführungsbeispielder Erfindung, der Flip-Chip-Strukturen für elektrische Verbindungenverwendet, gebildet wird; 2 Fig. 12 is a cross-sectional view of a portion of a structure formed during a wafer-level packaging process for optical semiconductor devices according to an embodiment of the invention using electrical interconnect flip-chip structures;
    [0015] 3A einen Querschnitt einerMontagebasis fürein optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispielder Erfindung; 3A a cross section of a mounting base for an optoelectronic device according to an embodiment of the invention;
    [0016] 3B eine Draufsicht einerMontagebasis gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung, das eine akti ve Schaltungsanordnung in der Montagebasisumfaßt; 3B a plan view of a mounting base according to an embodiment of the invention, which comprises a akti ve circuitry in the mounting base;
    [0017] 4A und 4B perspektivische Ansichten von Abdeckungenfür optischeHalbleiterbauelementgehäusegemäß alternativenAusführungsbeispielen derErfindung; 4A and 4B perspective views of covers for semiconductor optical device packages according to alternative embodiments of the invention;
    [0018] 5 ein Optisches-Bauelement-Gehäuse gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung, das eine Abdeckung und einen optischen Ausrichtungspfostenumfaßt; 5 an optical device package according to an embodiment of the invention comprising a cover and an optical alignment post;
    [0019] 6 ein Optisches-Bauelement-Gehäuse gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung, das ein Kapselungsmaterial und einen optischen Ausrichtungspfostenverwendet; 6 an optical device package according to an embodiment of the invention using an encapsulating material and an optical alignment post;
    [0020] 7 das Optische-Bauelement-Gehäuse der 5, wenn es mit einer Hülse undeinem Optikfaserverbinder zusammengebaut ist; und 7 the optical component housing the 5 when assembled with a sleeve and an optical fiber connector; and
    [0021] 8 ein Ausführungsbeispielder Erfindung, bei dem eine optische Baugruppe über eine flexible Schaltungsplatinemit einer starren Schaltungsplatine verbunden ist. 8th an embodiment of the invention, in which an optical assembly is connected via a flexible circuit board to a rigid circuit board.
    [0022] DieVerwendung derselben Referenzsymbole in verschiedenen Figuren weistauf ähnlicheoder identische Posten hin.TheUsing the same reference symbols in different figuresto similar onesor identical items.
    [0023] Gemäß einemAspekt der Erfindung umfaßt einGehäusefür einenKantenemissionslaser eine Montagebasis und einen Reflektor, derein optisches Signal von dem Laser durch die Montagebasis richtet.Die Montagebasis kann ein Halbleitersubstrat sein, das passive oderaktive Schaltungselemente umfaßt,die an dem Chip befestigt sind. Ein Ausrichtungspfosten kann dortan der Montagebasis befestigt sein, wo das optische Signal nacheiner Reflexion von dem Reflektor hervortritt. Der Reflektor kannentweder ein separates Ele ment sein oder er kann ein Bestandteileiner Abdeckung sein, die an der Montagebasis befestigt ist, wodurchder Laser in einem Hohlraum hermetisch abgedichtet wird. Wenn der Reflektorein separates Element ist, kann auf den Laser und die Montagebasisein transparentes Kapselungsmaterial aufgebracht sein, um den Laserzu schützen.According to oneAspect of the invention comprisescasingfor oneEdge emission laser a mounting base and a reflector, thedirecting an optical signal from the laser through the mounting base.The mounting base may be a semiconductor substrate that is passive orcomprises active circuit elements,which are attached to the chip. An alignment post can therebe attached to the mounting base, where the optical signal toa reflection of the reflector emerges. The reflector caneither a separate element or he can be an ingredienta cover which is attached to the mounting base, wherebythe laser is hermetically sealed in a cavity. If the reflectorA separate item is on the laser and the mounting basea transparent encapsulating material may be applied to the laserto protect.
    [0024] EinHerstellungsprozeß aufWaferebene für dieseGehäusebefestigt mehrere Laser an einem Montagebasiswafer. Reflektorensind an bestimmten Positionen an dem Montagebasiswafer befestigt,um optische Signale von jeweiligen Lasern zu reflektieren. Die Reflektorenkönnenentweder separate Elemente sein oder können reflektierende Bestandteile vonHohlräumenin einem Abdeckungswafer sein. Ein Schutz der Chips vor Umwelteinflüssen kannentweder durch ein Kapselungsmaterial geliefert werden, das aufgebrachtwird, um die Laser zu umhüllen, oderindem Hohlräume,die durch Befestigen eines Abdeckungswafers an dem Montagebasisgehäuse gebildetwerden, hermetisch abgedichtet werden. Der Montagebasiswafer wirdgeschnitten, um einzelne Gehäusezu trennen. Ausrichtungspfosten können vor oder nach der Trennungder Gehäusean den Montagebasen befestigt werden, um eine Ausrichtung der Gehäuse in eineroptischen Unterbaugruppe (OSA – opticalsubassembly) zu vereinfachen.A wafer level fabrication process for these packages attaches multiple lasers to a submount wafer. Reflectors are attached to the submount base wafer at specific locations to reflect optical signals from respective lasers. The reflectors may either be separate elements or may be reflective components of cavities in a cover wafer. Environmental protection of the chips may be provided either by encapsulating material applied to envelop the lasers or by hermetically sealing voids formed by attaching a cap wafer to the submount housing. The mounting base wafer is cut to separate individual housings. Alignment posts may be attached to the mounting bases prior to or subsequent to separation of the housings to align the housings in an optical subassembly (OSA - optical subassembly).
    [0025] 1 zeigt eine Struktur 100,die während einesHäusungsprozessesauf Waferebene gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung hergestellt wird. Die Struktur 100 umfaßt mehrereKantenemissonslaser 110. Die Laser 110 können einenherkömmlichenEntwurf aufweisen und könnenunter Verwendung von Verfahren, die in der Technik hinreichend bekanntsind, hergestellt sein. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispielist jeder Laser 110 ein Fabry-Perot-Laser zur Verwendungbei dem sendenden Abschnitt eines optischen Senders. 1 shows a structure 100 produced during a wafer level packaging process according to an embodiment of the invention. The structure 100 includes several edge emission lasers 110 , The lasers 110 may be of conventional design and may be made using techniques well known in the art. In a specific embodiment, each laser is 110 a Fabry-Perot laser for use in the transmitting section of an optical transmitter.
    [0026] JederLaser 110 befindet sich in einem der Hohlräume 140,die zwischen einem Montagebasiswafer 120 und einem Abdec kungswafer 130 gebildet sind.Bei dem Ausführungsbeispielder 1 sind die Laser 110 andem Montagebasiswafer 120 befestigt und elektrisch mitdemselben verbunden. Die Laser 110 können unter Verwendung einerherkömmlichen Chipbefestigungsausrüstung inder gewünschtenPosition festgeklebt oder auf andere Weise in derselben befestigtsein. In der Struktur 100 verbindet ein Drahtbonden dieVerbindungsanschlußflächen 115 aufden Lasern 110 mit internen Verbindungsanschlußflächen 122 aufdem Wafer 120.Every laser 110 is located in one of the cavities 140 between a mounting base wafer 120 and a cover wafer 130 are formed. In the embodiment of the 1 are the lasers 110 on the submount wafer 120 attached and electrically connected to the same. The lasers 110 may be glued or otherwise secured in the desired position using conventional die attach equipment. In the structure 100 wire bonding connects the connection pads 115 on the lasers 110 with internal connection pads 122 on the wafer 120 ,
    [0027] DerWafer 120 ist vorwiegend aus Silizium und/oder anderenMaterialien hergestellt, die fürdie Wellenlänge(z. B. 1100 nm oder länger)der optischen Signale von den Lasern 110 transparent sind. DerWafer 120 umfaßtferner Schaltungselemente wie z. B. Verbindungsanschlußflächen 122 undelektrische Leiterbahnen oder Durchkontaktierungen (nicht gezeigt),die die Laser 110 mit externen Anschlüssen 124 verbinden.Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispielbefinden sich die externen Anschlüsse 124 auf der oberenOberflächedes Montagebasiswafers 120, die externen Anschlüsse könnten alternativdazu jedoch auch auf der unteren Oberfläche vorgesehen sein. Zusätzlich können aktive Bauelemente(nicht gezeigt) wie z. B. Transistoren, ein Verstärker odereine Überwachungseinrichtung/einSensor in den Wafer 120 integriert sein.The wafer 120 is predominantly made of silicon and / or other materials suitable for the wavelength (eg, 1100 nm or longer) of the optical signals from the lasers 110 are transparent. The wafer 120 further includes circuit elements such as. B. connection pads 122 and electrical traces or vias (not shown) containing the lasers 110 with external connections 124 connect. In the illustrated embodiment, the external terminals are located 124 on the upper surface of the mounting base wafer 120 However, the external terminals could alternatively be provided on the lower surface as well. In addition, active components (not shown) such as. As transistors, an amplifier or a monitoring device / a sensor in the wafer 120 be integrated.
    [0028] DerAbdeckungswafer 130 ist so hergestellt, daß er inBereichen, die den Lasern 110 auf dem Montagebasiswafer 120 entsprechen,Vertiefungen oder Hohlräume 140 undin Bereichen überden externen Anschlüssen 124 Sägekanäle 144 umfaßt. DerWafer 130 kann aus Silizium oder einem beliebigen zweckmäßigen Materialhergestellt werden, das fürdie Bildung von Hohlräumen 140 dergewünschtenForm geeignet ist. Die Hohlräume 140 können auf verschiedeneWeisen gebildet werden, einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, einesFormens, Prägens,Ultraschallbearbeitens und (isotropen-, anisotropen- oder Plasma-) Ätzens.The cover wafer 130 is made in such a way that it is in areas that the lasers 110 on the mounting base wafer 120 correspond to depressions or cavities 140 and in areas above the external terminals 124 Sägekanäle 144 includes. The wafer 130 can be made of silicon or any suitable material that is responsible for the formation of voids 140 the desired shape is suitable. The cavities 140 can be formed in a variety of ways, including, but not limited to, molding, embossing, ultrasonic processing, and (isotropic, anisotropic, or plasma) etching.
    [0029] Diegesamte Oberflächedes Abdeckungswafers 130 oder ein Teil derselben, die Hohlräume 140 umfaßt, istentweder reflektierend oder mit einem reflektierenden Material beschichtet,so daß Reflektoren 150 anden erforderlichen Stellen in den Abdeckungswafer 130 integriertsind, um optische Signale von den Lasern 110 in die gewünschte Richtungzu reflektieren. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel bildet eineAufbringung eines reflektierenden Metalls die Reflektoren 150,das Metall kann jedoch auf ausgewählte Bereiche beschränkt sein,um eine Dochtwirkung zu vermeiden, wenn ein Lötmittel die Wafer 120 und 130 miteinanderverbindet. Die Reflektoren 150 können planar sein, um das optische Signallediglich in die gewünschteRichtung zu reflektieren oder umzukehren, können alternativ dazu jedochauch nicht-planar sein, um, falls gewünscht, eine Strahlformung zuliefern.The entire surface of the cover wafer 130 or part of it, the cavities 140 is either reflective or coated with a reflective material, so that reflectors 150 at the required locations in the cover wafer 130 are integrated to receive optical signals from the lasers 110 to reflect in the desired direction. In an exemplary embodiment, an application of a reflective metal forms the reflectors 150 However, the metal may be limited to selected areas to avoid wicking when a solder is used to form the wafers 120 and 130 connects with each other. The reflectors 150 may be planar to reflect or reverse the optical signal only in the desired direction, but may alternatively be non-planar to provide beamforming if desired.
    [0030] Beieinem exemplarischen Ausführungsbeispielist der Abdeckungswafer 130 Silizium, und ein anisotropes Ätzen desSiliziums bildet Hohlräume 140,die sehr glatte planare Facetten auf den <111> Ebenender Siliziumkristallstruktur aufweisen. Die Reflektoren 150 sindFacetten, die mit einem reflektierenden Material wie z. B. einemTi/Pt/Au-Metallstapelbeschichtet sind. Der bevorzugte Winkel der Reflektoren 150 beträgt 45 Gradrelativ zu der Oberflächedes Wafers 130, so daß dieReflektoren 150 optische Signale, die die Laser 110 parallelzu der Oberflächedes Wafers 120 emittieren, in eine Richtung reflektieren,die zu der Oberflächedes Montagebasiswafers 120 senkrecht ist. Ein Siliziumwafer,der um 9,74 Grad von der Achse abweichend geschnitten wird, kannverwendet werden, um fürjeden Reflektor 150 einen 45-Grad-Winkel zu erzielen. Jedochkann ein Ätzeneines Siliziums, das auf der Achse oder außeraxial bei unterschiedlichenWinkeln geschnitten wird, Reflektoren 150 bei Winkeln erzeugen,die für vieleAnwendungen geeignet sein können.In an exemplary embodiment, the cover wafer is 130 Silicon, and anisotropic etching of the silicon forms cavities 140 which have very smooth planar facets on the <111> planes of the silicon crystal structure. The reflectors 150 are facets made with a reflective material such. B. a Ti / Pt / Au metal stack are coated. The preferred angle of the reflectors 150 is 45 degrees relative to the surface of the wafer 130 so that the reflectors 150 optical signals that the lasers 110 parallel to the surface of the wafer 120 emit, in a direction reflecting, to the surface of the mounting base wafer 120 is vertical. A silicon wafer cut by 9.74 degrees off the axis may be used to provide each reflector 150 to achieve a 45 degree angle. However, etching of silicon that is cut on-axis or off-axis at different angles can be reflectors 150 at angles that may be suitable for many applications.
    [0031] Optionalkönnenoptische Elemente 160 wie z.B. Linsen oder Prismen entlangder Pfade der optischen Signale von den Lasern 110 an demMontagebasiswafer 120 befestigt sein oder in denselbenintegriert sein. Bei 1 sinddie optischen Elemente 160 Linsen, die in den Wafer 120 integriertsind und dazu dienen, die optischen Signale zum Zweck einer besserenKopplung in eine optische Faser oder ein anderes optisches Bauelement,das in 1 nicht gezeigtist, zu fokussieren. Die US-Patentanmeldung Nr. 10/210,598 mit demTitel „OpticalFiber Coupler Having a Relaxed Alignment Tolerance" offenbart bifokaleBeugungslinsen, die füroptische Elemente 160 geeignet sind, wenn ein Koppeln deroptischen Signale in optische Fasern gewünscht wird.Optionally, optical elements 160 such as lenses or prisms along the paths of the optical signals from the lasers 110 on the submount wafer 120 be attached or integrated into the same. at 1 are the optical elements 160 Lenses in the wafer 120 are integrated and serve the optical signals for the purpose of better coupling into an optical fiber or other optical device, which in 1 not shown, to focus. U.S. Patent Application No. 10 / 210,598 entitled "Optical Fiber Coupler Having a Relaxed Alignment Tolerance" discloses bifocal diffractive lenses suitable for optical elements 160 are suitable when coupling the optical signals to optical fibers is desired.
    [0032] DerMontagebasiswafer 120 und der Abdeckungswafer 130 sindausgerichtet und miteinander verbunden. Zum Befestigen der Wafer 120 und 130 könnten eineVielzahl von Waferbondingtechniken eingesetzt werden, einschließlich einesLötens,Bondens durch Wärmekompressionoder Bondens mit einem Haftmittel. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispielder Erfindung befestigt ein Lötenunter Verwendung eines eutektischen Gold/Zinn-Lötmittels die Wafer 120 und 130 aneinanderund dichtet die Hohlräume 140 hermetischab. Die hermetischen Abdichtungen an den Hohlräumen 140 schützen dieeingeschlossenen Laser 110 vor Umweltschäden.The mounting base wafer 120 and the cover wafer 130 are aligned and connected. To attach the wafers 120 and 130 For example, a variety of wafer bonding techniques could be used, including soldering, bonding by thermal compression, or bonding with an adhesive. In the exemplary embodiment of the invention, soldering using a gold / tin eutectic solder affixes the wafers 120 and 130 to each other and seals the cavities 140 hermetically off. The hermetic seals on the cavities 140 protect the enclosed lasers 110 against environmental damage.
    [0033] Nachdemdie Wafer 120 und 130 verbunden wurden, kann dieStruktur 100 geschnitten werden, um einzelne Gehäuse zu erzeugen,die jeweils einen Laser 110 umfassen, der in einem Hohlraum 140 hermetischabgedichtet ist. Insbesondere ermöglichen Sägekanäle 144 ein Sägen desAbdeckungswafers 130 entlang der Linien 136, ohnedarunterliegende Strukturen, z.B. die externen Anschlüsse 124,zu beschädigen.Nach dem Sägendes Abdeckungswafers 130 kann der Montagebasiswafer 120 entlangder Linien 126 geschnitten werden, um einzelne Gehäuse zu trennen.After the wafers 120 and 130 The structure can be connected 100 be cut to produce individual housings, each one a laser 110 include that in a cavity 140 hermetically sealed. In particular, sawing channels allow 144 sawing the cover wafer 130 along the lines 136 , without underlying structures, eg the external connections 124 to damage. After sawing the cover wafer 130 may be the mounting base wafer 120 along the lines 126 be cut to separate individual housings.
    [0034] 2 veranschaulicht eine Struktur 200 gemäß einemalternativen Ausführungsbeispielder Erfindung, das Flip-Chip-Strukturenverwendet, um Laser 210 an einem Montagebasiswafer 220 zubefestigen. Fürein Flip-Chip-Häusenwerden Verbindungsanschlußflächen 212 aufLasern 210 positioniert, um leitfähige Säulen oder Kontakthügel 222 auf demMontagebasiswafer 220 zu berühren. Die Kontakthügel 222 enthaltenallgemein ein Lötmittel,das aufgeschmolzen werden kann, um die Laser 210 physischund elektrisch an dem Wafer 220 zu befestigen. Eine (nichtgezeigte) Unterfüllungkann ferner verwendet werden, um die mechanische Integrität zwischendem Wafer 210 und dem Montagebasiswafer 220 zuverbessern. Abgesehen von dem Verfahren zur Befestigung und elektrischenVerbindung der Laser 210 an dem Wafer 220 istdie Struktur 200 im wesentlichen dieselbe wie die oben beschriebene Struktur 100. 2 illustrates a structure 200 according to an alternative embodiment of the invention, the flip-chip structures used to laser 210 on a mounting base wafer 220 to fix. For a flip-chip package, connection pads are used 212 on lasers 210 positioned to conductive pillars or bumps 222 on the mounting base wafer 220 to touch. The contact hills 222 generally contain a solder that can be melted down to the lasers 210 physically and electrically to the wafer 220 to fix. An underfill (not shown) may also be used to increase the mechanical integrity between the wafer 210 and the mounting base wafer 220 to improve. Apart from the method of attachment and electrical connection of the laser 210 on the wafer 220 For example, the structure 200 is substantially the same as the structure described above 100 ,
    [0035] Obwohl 1 und 2 Strukturen veranschaulichen, die während einesHäusungsprozessesauf Waferebene gebildet werden, können ähnliche Techniken für eineneinzelnen Kantenemissionslaser eingesetzt werden, wo ein Reflektorein optisches Signal von dem Laser durch eine Montagebasis umleitet.Even though 1 and 2 Illustrating structures formed during a wafer-level packaging process, similar techniques may be employed for a single edge-emitting laser where a reflector redirects an optical signal from the laser through a submount.
    [0036] 3A zeigt einen Querschnitteiner Montagebasis 300 für ein Optisches-Bauelement-Gehäuse gemäß einemveranschaulichenden Ausführungsbeispielder Erfindung. Füreinen Häusungsprozeß auf Waferebeneist die Montagebasis 300 ein Bestandteil eines Montagebasiswafersund wird erst nach einem Verbinden des Montagebasiswafers, wie esoben beschrieben wurde, von anderen, ähnlichen Montagebasen getrennt.Alternativ dazu kann die Montagebasis 300 zur Herstellungeines einzelnen Gehäuses vonanderen, ähnlichenMontagebasen getrennt werden, bevor ein Optisches-Bauelement-Chipan der Montagebasis 300 befestigt wird. 3A shows a cross section of a mounting base 300 for an optical device package according to an illustrative embodiment of the invention. For a wafer level packaging process, the mounting base is 300 is a component of an assembly base wafer and is separated from other similar mounting bases only after joining the submount base wafer as described above. Alternatively, the mounting base 300 to separate a single package from other, similar assembly bases before an optical device chip is attached to the submount 300 is attached.
    [0037] DieMontagebasis 300 kann unter Verwendung von Waferverarbeitungstechnikenhergestellt werden, wie sie beispielswei se in einer gleichzeitig eingereichtenUS-Patentanmeldung Nr. UNBEKANNT, mit dem Titel „Integrated Optics And Electronics", Anwaltsaktenzeichen10030566-1, beschrieben werden. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispielumfaßtdie Montagebasis 300 ein Siliziumsubstrat 310,das füroptische Signale, die Licht einer langen Wellenlänge verwenden, transparentist.The mounting base 300 can be fabricated using wafer processing techniques, such as described in co-pending United States Patent Application No. UNKNOWN, entitled "Integrated Optics And Electronics, Attorney Docket No. 10030566-1." In the illustrated embodiment, the mounting base comprises 300 a silicon substrate 310 which is transparent to optical signals using light of a long wavelength.
    [0038] Aufdem Siliziumsubstrat 310 wird beispielsweise dadurch eineLinse 320 gebildet, daß abwechselndeSchichten aus Polysilizium und Oxid gebildet werden, um die gewünschte Formoder die gewünschtenCharakteristika einer Beugungs- oder Brechungslinse zu erzielen.Eine gleichzeitig eingereichte US-Patentanmeldung Nr. UNBEKANNT,mit dem Titel „Methodsto Make Diffractive Optical Elements", Anwaltsaktenzeichen 10030769-1, beschreibteinige Prozesse, die füreine Herstellung der Linse 320 geeignet sind.On the silicon substrate 310 becomes a lens, for example 320 formed alternating layers of polysilicon and oxide are formed to achieve the desired shape or the desired characteristics of a diffractive or refractive lens. A concurrently filed US Patent Application No. UNKNOWN, entitled "Methods to Make Diffractive Optical Elements," Attorney Docket No. 10030769-1, describes some processes necessary for lens fabrication 320 are suitable.
    [0039] Aufdem Siliziumsubstrat 310 ist eine planarisierte isolierendeSchicht 330 gebildet, um die Linse 320 zu schützen undum eine flache Oberflächezu liefern, auf der die Metallisierung strukturiert werden kann.Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispielder Erfindung ist die Schicht 330 eine TEOS-Schicht (TEOS= Tetraethylorthosilicat), die etwa 10.000 Å dick ist.On the silicon substrate 310 is a planarized insulating layer 330 formed around the lens 320 to protect and to provide a flat surface on which the metallization can be structured. In an exemplary embodiment of the invention, the layer is 330 a TEOS layer (TEOS = tetraethyl orthosilicate) which is about 10,000 Å thick.
    [0040] Leiterbahnen 340 können auseiner Metallschicht, z. B. einem 10.000 Å dicken TiW/AlCu/TiW-Stapel,strukturiert werden. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispielbildet ein Prozeß, derein Aufdampfen eines Metalls auf die Schicht 330 und einenAbhebeprozeß,um unerwünschtesMetall zu beseitigen, umfaßt,Bahnen 340. Eine isolierende Schicht 332 (z. B.eine weitere TEOS-Schicht einer Dicke von etwa 10.000 Å) kannaufgebracht werden, um die Bahnen 340 zu vergraben undzu isolieren. Die isolierende Schicht kann Öffnungen 338 umfassen,die optional mit Au bedeckt sind (nicht gezeigt), um die Fähigkeitzu liefern, unter Verwendung eines Drahtbondens elektrische Verbindungenherzustel len. Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl von Schichtenvon vergrabenen Bahnen gebildet werden. Eine Passivierungsschicht 334 einesrelativ harten und chemikalienbeständigen Materials wie z. B.Siliziumnitrid in einer etwa 4.500 Å dicken Schicht kann auf denanderen isolierenden Schichten gebildet sein, um die darunterliegendeStruktur zu schützen. ZumZweck eines Verbindens/Anlötensmit bzw. an einer Abdeckung ist auf der Passivierungsschicht 334 eineMetallschicht 360 (z. B. ein Ti/Pt/Au-Stapel einer Dickevon etwa 5.000 Å)gebildet.conductor tracks 340 can be made of a metal layer, for. Example, a 10,000 Å thick TiW / AlCu / TiW stack structured. In an exemplary embodiment, a process that involves vapor deposition of a metal onto the layer 330 and a lift-off process to eliminate unwanted metal includes webs 340 , An insulating layer 332 (eg, another TEOS layer about 10,000 angstroms thick) may be applied to the webs 340 to bury and isolate. The insulating layer may have openings 338 optionally covered with Au (not shown) to provide the ability to produce electrical connections using wire bonding. In this way, any number of layers of buried webs can be formed. A passivation layer 334 a relatively hard and chemical resistant material such. For example, silicon nitride in an approximately 4,500 Å thick layer may be formed on the other insulating layers to protect the underlying structure. For the purpose of bonding / soldering to a cover is on the passivation layer 334 a metal layer 360 (eg, a Ti / Pt / Au stack about 5,000 Å thick).
    [0041] DieMontagebasen in den oben beschriebenen Gehäusen können eine passive oder eineaktive Schaltungsanordnung beinhalten. 3B veranschaulicht den Entwurf einerMontagebasis 350, die ein Substrat 310 umfaßt, in demund auf dem eine aktive Schaltung 370 hergestellt wurde.Die aktive Schaltung 370 kann verwendet werden, um Eingangs-oder Ausgangssignale von einem Chip oder von Chips, die an der Montagebasis 350 befestigt werden,zu verarbeiten. Das Substrat 310 ist ein Halbleitersubstrat,auf dem die integrierte aktive Schaltung 370 unter Verwendungvon standardmäßigen IC-Verarbeitungstechnikenhergestellt werden kann. Nachdem die Schaltung 370 festgelegtwurde, werden interne Anschlußflächen bzw.Anschlüsse 342 für eine Verbindungmit einem Optoelektronisches-Bauelement-Chip und externe Verbindungsanschlußflächen bzw.Anschlüsse 344 zumVerbinden mit der Außenweltgebildet und miteinander und/oder mit der aktiven Schaltung 370 verbunden. Beidem in 3B veranschaulichtenAusführungsbeispielnehmen die externen Anschlußflächen 344 I-/O-Signalewie z. B. Leistungsversorgungs-, Masse- und Datensignale auf.The mounting bases in the housings described above may include passive or active circuitry. 3B illustrates the design of a mounting base 350 that is a substrate 310 includes, in and on the an active circuit 370 was produced. The active circuit 370 Can be used to input or output signals from a chip or chips attached to the mounting base 350 be attached, process. The substrate 310 is a semiconductor substrate on which the integrated active circuit 370 can be made using standard IC processing techniques. After the circuit 370 has been specified, become internal pads or connections 342 for connection to an optoelectronic device chip and external connection pads 344 formed for connection to the outside world and with each other and / or with the active circuit 370 connected. At the in 3B illustrated embodiment take the external pads 344 I / O signals such. B. power supply, ground and data signals.
    [0042] Dasoptische Element 320 befindet sich in einem Bereich desSubstrats 310, der frei von elektronischen Bahnen oderKomponenten ist, um den reflektierten Pfad des optischen Signalsaufzunehmen.The optical element 320 is located in a region of the substrate 310 which is free of electronic traces or components to receive the reflected path of the optical signal.
    [0043] DerLötring 360 zumBefestigen einer Abdeckung ist zwischen der aktiven Schaltung 370 undexternen Verbindungsanschlußflächen 344 gebildet. Eineeinzelne Abdeckung, die bemessen ist, um einen Zugriff auf die externenVerbindungsanschlußflächen 344 zuermöglichen,kann an dem Lötring 360 befestigtsein. Alternativ dazu kann der Abdeckungswafer bei einem Waferebene-Häusungsprozeß, bei demmehrere Abdeckungen in einem Abdeckungswafer hergestellt werden,teilweise geätztwerden, um externe Anschlußflächen 344 aufzunehmen,bevor der Abdeckungswafer an einem Montagebasiswafer befestigt wird.The solder ring 360 for fixing a cover is between the active circuit 370 and external connection pads 344 educated. A single cover sized to access the external connection pads 344 to allow, on the solder ring 360 be attached. Alternatively, in a wafer plane packaging process in which multiple covers are made in a cap wafer, the cap wafer may be partially etched to external pads 344 before the cover wafer is attached to a submount wafer.
    [0044] 4A zeigt eine perspektivischeAnsicht einer Abdeckung 400, die sich für eine Befestigung an der Montagebasis 300 der 3A eignet. Die Abdeckung 400 kannunter Verwendung von standardmäßigen Waferverarbeitungstechnikenhergestellt werden. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel derErfindung bildet ein anisotropes Ätzen eines Siliziumsubstrats 410 einenHohlraum 420, der eine sehr glatte Facette 430 aufeiner <111> Ebene der Siliziumkristallstrukturaufweist. Zumindest die Zielfacette 430 des Hohlraums 420 istreflektierend oder mit einem reflektierendem Material (z. B. einem Ti/Pt/Au-Metallstapel)beschichtet. Dies ermöglicht, daß die Facette 430 derAbdeckung 400 als Reflektor fungiert. 4A shows a perspective view of a cover 400 , which are suitable for attachment to the mounting base 300 of the 3A suitable. The cover 400 can be made using standard wafer processing techniques. In an exemplary embodiment of the invention, an anisotropic etching of a silicon substrate forms 410 a cavity 420 that has a very smooth facet 430 at a <111> level of the silicon crystal structure. At least the target facet 430 of the cavity 420 is reflective or coated with a reflective material (eg, a Ti / Pt / Au metal stack). This allows the facet 430 the cover 400 acts as a reflector.
    [0045] 4B zeigt eine perspektivischeAnsicht einer Abdeckung 450 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispielder Erfindung. Die Abdeckung 450 umfaßt eine Struktur 460,die aus zwei Schichten gebildet ist, die einen Abstandshalterring 462 undeine Trägerplatte 464 umfassen.Ein Vorteil der Abdeckung 450 besteht darin, daß die zweiSchichten 462 und 464 auf unterschiedliche Weiseverarbeitet und/oder aus unterschiedlichen Materialien hergestelltsein können.Insbesondere kann der Abstandshalterring 462 aus Siliziumhergestellt sein, das vollständigdurchgeätztist, um einen Ring zu bilden, der planare Spiegeloberflächen 430 beidem gewünschtenWinkel aufweist, und die Trägerplatte 464 kann auseinem Material wie z. B. Glas hergestellt sein, das für kürzere Lichtwellenlängen transparentist. 4B shows a perspective view of a cover 450 according to an alternative embodiment of the invention. The cover 450 includes a structure 460 , which is made up of two layers that form a spacer ring 462 and a carrier plate 464 include. An advantage of the cover 450 is that the two layers 462 and 464 can be processed in different ways and / or made of different materials. In particular, the spacer ring 462 made of silicon that is completely etched through to form a ring, the planar mirror surfaces 430 at the desired angle, and the carrier plate 464 can be made of a material such. B. glass, which is transparent to shorter wavelengths of light.
    [0046] Umein Optisches-Bauelement-Gehäuseunter Verwendung der Montagebasis 300 und der Abdeckung 400 oder 450 zusammenzubauen,wird an der Montagebasis 300 unter Verwendung von herkömmlichenChipbefestigungs- und Drahtbondungsprozessen oder, alternativ dazu,unter Verwendung von Flip-Chip-Häusungsprozessenein Laser angebracht. Elektrische Verbindungen mit den Bahnen 340 aufder Montagebasis 300 könnenden Laser mit Leistung versorgen und Datensignale an den oder vondem Chip übermitteln.Die Abdeckung 400 oder 450 wird an der Montagebasis 300 befestigt,nachdem der Laser befestigt wurde. Dies kann entweder auf der Einzelgehäuseebeneoder auf einer Waferebene erfolgen, die oben beschrieben wurde.Durch ein Strukturieren von AuSn (oder eines anderen Lötmittels)auf die Montagebasis 300 oder die Abdeckung 400 kanneine hermetische Abdichtung erhalten werden, so daß, wenndie Wafer zusammenplaziert werden, ein Lötmittelaufschmelzvorgang eine hermetischeAbdichtung erzeugt, die den umschlossenen Laser schützt.To an optical device package using the mounting base 300 and the cover 400 or 450 Assembling will be at the assembly base 300 using conventional die attach and wire bonding processes or, alternatively, a laser attached using flip-chip packaging processes. Electrical connections with the trains 340 on the mounting base 300 can power the laser and transmit data signals to or from the chip. The cover 400 or 450 will be at the mounting base 300 attached after the laser has been attached. This can be done either at the single package level or at a wafer level described above. By structuring AuSn (or other solder) on the mounting base 300 or the cover 400 For example, a hermetic seal may be obtained so that when the wafers are placed together, a solder reflow process creates a hermetic seal which protects the enclosed laser.
    [0047] 5 veranschaulicht eine optischeUnterbaugruppe bzw. ein Gehäuse 500 gemäß einemAusführungsbeispielder Erfindung. Das Gehäuse 500 umfaßt einenKantenemissionslaser 510. Der Laser 510 ist aneiner Montagebasis 520 angebracht und elektrisch mit derselbenverbunden und ist in einem Hohlraum 540 abgedichtet, derhermetisch abgedichtet wird, wenn eine Abdeckung 530 mitder Montagebasis 520 verbunden wird. Der Hohlraum 540 veranschaulichteine Konfiguration, bei der die Abdeckung 530 aus einemSilizium hergestellt ist, das eine <100> Ebenebei einem Winkel von 9,74° vonihrer unteren und ihrer oberen Hauptoberfläche aufweist. Die Abdeckung 540 kannnaß geätzt werden,so daß sichdie Oberflächefür einenReflektor 550 entlang einer <111> Ebenedes Siliziumsubstrats bildet und somit einen 45°-Winkel mit den Hauptoberflächen derAbdeckung 530 und der Montagebasis 520 aufweist. 5 illustrates an optical subassembly or a housing 500 according to an embodiment of the invention. The housing 500 includes an edge emission laser 510 , The laser 510 is on a mounting base 520 attached and electrically connected to the same and is in a cavity 540 sealed, which is hermetically sealed when a cover 530 with the mounting base 520 is connected. The cavity 540 illustrates a configuration in which the cover 530 is made of a silicon having a <100> plane at an angle of 9.74 ° from its lower and upper major surfaces. The cover 540 can be wet etched so that the surface of a reflector 550 along a <111> plane of the silicon substrate and thus a 45 ° angle with the major surfaces the cover 530 and the mounting base 520 having.
    [0048] Gemäß einemAspekt der Erfindung ist ein Überwachungseinrichtungschip 515 ebenfallsan der Montagebasis 520 angebracht und elektrisch mit derselbenverbunden. Der Überwachungseinrichtungschip 515 enthält einePhotodiode, die die Intensität desoptischen Signals von dem Laser 510 mißt. Dies ermöglicht ein Überwachendes Lasers in dem Laser 510, um einen gleichmäßigen Ausgangzu gewährleisten.According to one aspect of the invention, a monitoring device chip 515 also at the mounting base 520 attached and electrically connected to the same. The monitoring device chip 515 Contains a photodiode that measures the intensity of the optical signal from the laser 510 measures. This allows monitoring of the laser in the laser 510 to ensure a smooth output.
    [0049] EinPfosten 560 ist mit dem optischen Signal, das nach einerReflexion von dem Reflektor 550 von dem Chip 510 emittiertwird, ausgerichtet. Insbesondere kann der Pfosten 560 ander Stelle, an der der Lichtstrahl austritt, auf der Montagebasis 520 andie richige Stelle epoxidiert werden. Der Pfosten 560 kannviele Formen aufweisen, einschließlich, aber nicht ausschließlich, eineshohlen Zylinders oder einer massiven Struktur wie z. B. eines Zylindersoder einer Sphäreeines optisch transparenten Materials. Der Pfosten 560 fungiertals Ausrichtungsmerkmal zum Ausrichten einer optischen Faser ineinem Verbinder mit dem Licht, das von dem Laser in dem Gehäuse 500 emittiertwird.A post 560 is with the optical signal after reflection from the reflector 550 from the chip 510 emitted is aligned. In particular, the post can 560 at the point where the light beam exits, on the mounting base 520 be epoxidized to the right place. The post 560 can have many forms, including, but not limited to, a hollow cylinder or a solid structure such as a metal cylinder. B. a cylinder or a sphere of an optically transparent material. The post 560 acts as an alignment feature for aligning an optical fiber in a connector with the light received from the laser in the housing 500 is emitted.
    [0050] 6 veranschaulicht eine optischeUnterbaugruppe oder ein Gehäuse 600 gemäß einemalternativen Ausführungsbeispielder Erfindung. Das Gehäuse 600 umfaßt Chips 510 und 515,die mit einer Montagebasis 520, wie sie oben beschrieben wurde,verbunden sind. Statt eine Abdeckung mit einem integrierten Reflektoraufzuweisen, weist das Gehäuse 600 einenReflektor 630 auf, der das optische Signal von dem Laser 510 durchdie Montagebasis 520 reflektiert. Der Reflektor 630 kannaus Glas, Silizium oder einem beliebigen geeigneten Material hergestelltsein, das geformt und beschichtet werden kann, um eine reflektierendeFacette, die die gewünschteOrientierung aufweist, zu liefern. Der Pfosten 560 istdort, wo das optische Signal aus der Montagebasis 520 hervortritt,an der Montagebasis 520 befestigt. 6 illustrates an optical subassembly or housing 600 according to an alternative embodiment of the invention. The housing 600 includes chips 510 and 515 that with a mounting base 520 , as described above, are connected. Instead of having a cover with an integrated reflector, the housing faces 600 a reflector 630 on which the optical signal from the laser 510 through the mounting base 520 reflected. The reflector 630 may be made of glass, silicon or any suitable material that can be shaped and coated to provide a reflective facet having the desired orientation. The post 560 is where the optical signal from the mounting base 520 stands out, at the mounting base 520 attached.
    [0051] EinKapselungsmaterial 640 wie z. B. Silizium oder ein anderesgeeignetes Material, das fürdas optische Signal transparent ist, umgibt und schützt dieChips 510 und 515. 6 zeigtdas Kapselungsmaterial 640, wie es die Chips 510 und 515 undden Reflektor umhüllt,jedoch kann die Größe und Form desKapselungsmaterials 640 variiert werden. Allgemein solltedas Kapselungsmaterial 640 ausreichend sein, um die Chips 510 und 515 abzudeckenund den Raum zwischen dem Laser 510 und dem Reflektor 630 zufüllen,um eine Störungdes optischen Signals zu minimieren. Herkömmliche Techniken wie z. B. Entgasenund eine sorgfältigeAufbringung des Kapselungsmaterials 640 können verwendetwerden, um eine Störungdes optischen Signals währendder Übertragungdurch das Kapselungsmaterial 640 zu vermeiden.An encapsulation material 640 such as Silicon or other suitable material that is transparent to the optical signal, surrounds and protects the chips 510 and 515 , 6 shows the encapsulating material 640 like the chips 510 and 515 however, the size and shape of the encapsulating material may be wrapped around the reflector 640 be varied. Generally, the encapsulating material should 640 be enough for the chips 510 and 515 cover and the space between the laser 510 and the reflector 630 to minimize interference of the optical signal. Conventional techniques such. B. degassing and careful application of the encapsulating material 640 can be used to disturb the optical signal during transmission through the encapsulating material 640 to avoid.
    [0052] 7 zeigt eine optische Baugruppe 700, diedie Unterbaugruppe 500 der 5 enthält. Eine optischeBaugruppe, die eine Unterbaugruppe 600 enthält, könnte einen ähnlichenAufbau aufweisen. Eine Baugruppe 700 umfaßt eineHülse 720,die den Pfosten 560 des Gehäuses 500 enthält, undeine optische Faser 730 in einer Ferrule 740.Die Ferrule 740 kann ein Bestandteil eines herkömmlichenOptikfaserverbinders (nicht gezeigt) sein. Die Hülse 720 ist im Grundeein Hohlzylinder, der eine Bohrung aufweist, die sowohl den Pfosten 560 alsauch die Ferrule 740 aufnimmt. Dementsprechend kann derInnendurchmesser eines Endes der Hülse 720 bemessen sein,um standardmäßige Optikfaserferrulenaufzunehmen, die eine beliebige Größe aufweisen können, üblicherweisejedoch einen Durchmesser von 1,25 mm oder 2,5 mm aufweisen. Für eine gleichmäßige Bohrung,wie sie beispielsweise in der Hülse 720 der 7 gezeigt ist, weist derPfosten 560 einen Durchmesser auf, der dem Durchmesserder Ferrule 740 entspricht. Alternativ dazu kann sich der Durchmesserder Bohrung in der Hülse 720 anjedem Ende unterscheiden, um den Pfosten 560 bzw. die Ferrule 740 aufzunehmen.Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel können dieFunktionen der Hülse 720 undder Ferrule 740 in einer einzigen Struktur kombiniert werden,die eine optische Faser (die z. B. einen typischen Nacktdurchmesservon etwa 125 μmaufweist) enthält,die mit einer Öffnung ausgerichtetist, die den Pfosten 560 (der z. B. einen Durchmesser vonetwa 1 mm oder mehr aufweist) aufnimmt. 7 shows an optical assembly 700 that the subassembly 500 of the 5 contains. An optical assembly that is a subassembly 600 contains, could have a similar structure. An assembly 700 includes a sleeve 720 that the post 560 of the housing 500 contains, and an optical fiber 730 in a ferrule 740 , The ferrule 740 may be part of a conventional optical fiber connector (not shown). The sleeve 720 is basically a hollow cylinder that has a bore that supports both the post 560 as well as the ferrule 740 receives. Accordingly, the inner diameter of one end of the sleeve 720 be sized to accommodate standard optical fiber ferrules which may be of any size but are typically 1.25mm or 2.5mm in diameter. For a uniform bore, as for example in the sleeve 720 of the 7 is shown, the post points 560 a diameter equal to the diameter of the ferrule 740 equivalent. Alternatively, the diameter of the bore may be in the sleeve 720 at each end, make a difference around the post 560 or the ferrule 740 take. In a further alternative embodiment, the functions of the sleeve 720 and the ferrule 740 are combined in a single structure containing an optical fiber (e.g., having a typical neck diameter of about 125 microns) aligned with an opening which forms the post 560 (eg, having a diameter of about 1 mm or more).
    [0053] Dieobere Oberflächedes Pfostens 560 fungiert als Faserstopp und steuert die „z" Positionen der Ferrule 740 undsomit der optischen Faser 730 relativ zu dem Laser 510.Die Längedes Pfostens 560 ist somit bezüglich eines effizienten Koppelnsdes optischen Signals von dem Gehäuse 500 in die optische Faser,die an den Pfosten 560 anstößt, ausgewählt. Insbesondere hängt dieLänge desPfostens 560 von etwaigen Fokussierungselementen ab, diein und auf der Montagebasis 520 gebildet sein können.The upper surface of the post 560 acts as a fiber stop and controls the "z" positions of the ferrule 740 and thus the optical fiber 730 relative to the laser 510 , The length of the post 560 is thus in terms of efficiently coupling the optical signal from the housing 500 in the optical fiber attached to the post 560 abuts, selected. In particular, the length of the post depends 560 from any focussing elements in and on the mounting base 520 can be formed.
    [0054] DiePassung des Pfostens 560 und der Ferrule 740 indie Hülse 720 gibtdie Position in einer „x-y"-Ebene des Pfostens 560 undder optischen Faser 730 vor. Auf diese Weise ist die optischeFaser 730 in der x-y-Ebene relativ zu dem Pfosten 560 mittigangeordnet, wodurch das von dem Laser 510 emittierte Lichtauf der optischen Faser 730 zentriert wird. Dementsprechendvereinfacht eine ordnungsgemäße Positionierungeines Pfostens 560, der die gewünschte Länge aufweist, während derHerstellung des Gehäuses 500 eineAusrichtung der optischen Faser 730 zum Zweck eines effizientenKoppelns des optischen Signals.The fit of the post 560 and the ferrule 740 in the sleeve 720 gives the position in an "xy" plane of the post 560 and the optical fiber 730 in front. This is the optical fiber 730 in the xy plane relative to the post 560 centered, eliminating that from the laser 510 emitted light on the optical fiber 730 is centered. Accordingly, a proper positioning of a post simplifies 560 which has the desired length during manufacture of the housing 500 an alignment of the optical fiber 730 for the purpose of efficient copying pelns the optical signal.
    [0055] ExterneAnschlüssedes Gehäuses 500 oder 600 sindallgemein mit einer Schaltungsplatine verbunden, die andere Komponenteneines optischen Senders oder eines optischen Sende-/Empfangsgeräts enthält. 8 zeigt ein Ausführungsbeispielder Erfindung, bei dem Anschlüsseauf der oberen Oberflächedes Gehäusesmit einer flexiblen Schaltung 810 verbunden sind. Die flexibleSchaltung 810 ist allgemein ein flexibles Band oder Substrat,das Leiterbahnen enthält,die an externe Anschlüssedes Gehäuses 500 oder 600 angelötet seinkönnen.Ein Loch kann durch die flexible Schaltung 810 gebildet sein,um vorstehende Strukturen wie z. B. die Abdeckung 530 oderdas Kapselungsmaterial 640 des Gehäuses 500 oder 600 aufzunehmen.Eine starre Schaltungsplatine 820, auf der andere Komponenten 830 desoptischen Senders oder Sende-/Empfangsgeräts angebracht sind, ist durchdie flexible Schaltung 810 und die Montagebasis in demGehäusemit dem optoelektronischen Bauelement in dem Gehäuse 500 oder 600 elektrischverbunden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindungkönnen Außenanschlüsse einesGehäuses 500 oder 600 direktmit einer starren Schaltungsplatine verbunden sein, vorausgesetzt,daß diesich ergebende Orientierung der Hülse 720 für einenOptikfaserverbinder zweckmäßig ist.External connections of the housing 500 or 600 are generally connected to a circuit board containing other components of an optical transmitter or optical transceiver. 8th shows an embodiment of the invention, wherein the connections on the upper surface of the housing with a flexible circuit 810 are connected. The flexible circuit 810 is generally a flexible tape or substrate that contains traces connected to external terminals of the package 500 or 600 can be soldered. A hole can be made through the flexible circuit 810 be formed to projecting structures such. B. the cover 530 or the encapsulating material 640 of the housing 500 or 600 take. A rigid circuit board 820 on the other components 830 of the optical transmitter or transceiver is by the flexible circuit 810 and the mounting base in the housing with the optoelectronic component in the housing 500 or 600 electrically connected. In an alternative embodiment of the invention, external connections of a housing 500 or 600 be directly connected to a rigid circuit board, provided that the resulting orientation of the sleeve 720 is useful for an optical fiber connector.
    [0056] Obwohldie Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispielebeschrieben wurde, ist die Beschreibung lediglich ein Beispiel derAnmeldung der Erfindung und sollte nicht als einschränkend angesehenwerden. Verschiedene Adaptationen und Kombinationen von Merkmalender offenbarten Ausführungsbeispielefallen in den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die folgendenPatentansprüchedefiniert ist.Even thoughthe invention with reference to specific embodimentshas been described, the description is merely an example ofApplication of the invention and should not be considered as limitingbecome. Various adaptations and combinations of featuresof the disclosed embodimentsfall within the scope of the invention as defined by the followingclaimsis defined.
    权利要求:
    Claims (26)
    [1]
    Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eineMontagebasis (520), die Leiterbahnen enthält; einenKantenemissionslaser (510), der mit den Leiterbahnen elektrischgekoppelt ist; und einen Reflektor (550), der positioniertist, um ein optisches Signal von dem Kantenemissionslaser (510) durchdie Montagebasis (520) zu reflektieren.Device comprising: a mounting base ( 520 ) containing tracks; an edge emission laser ( 510 ) electrically coupled to the tracks; and a reflector ( 550 ) positioned to receive an optical signal from the edge emitting laser ( 510 ) through the mounting base ( 520 ) to reflect.
    [2]
    Vorrichtung gemäß Anspruch1, die ferner einen Ausrichtungspfosten (560) aufweist,der dort an der Montagebasis (520) befestigt ist, wo dasoptische Signal aus der Montagebasis (520) hervortritt.Apparatus according to claim 1, further comprising an alignment post ( 560 ), which there at the mounting base ( 520 ), where the optical signal from the mounting base ( 520 ).
    [3]
    Vorrichtung gemäß Anspruch1 oder 2, die ferner eine Linse (320) in dem Pfad des optischenSignals aufweist.Device according to claim 1 or 2, further comprising a lens ( 320 ) in the path of the optical signal.
    [4]
    Vorrichtung gemäß Anspruch3, bei der die Linse (320) entlang des Pfades der optischenSignals in die Montagebasis (520) integriert ist.Device according to Claim 3, in which the lens ( 320 ) along the path of the optical signal into the mounting base ( 520 ) is integrated.
    [5]
    Vorrichtung gemäß Anspruch3 oder 4, bei der die Linse (320) ein optisches Beugungselementumfaßt.Device according to Claim 3 or 4, in which the lens ( 320 ) comprises an optical diffraction element.
    [6]
    Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 5, bei der der Reflektor (550) einen Abschnitt einerInnenwand eines Hohlraums (540) in einer Abdeckung (530)aufweist, die überdem Chip liegt.Device according to one of claims 1 to 5, in which the reflector ( 550 ) a portion of an inner wall of a cavity ( 540 ) in a cover ( 530 ), which is above the chip.
    [7]
    Vorrichtung gemäß Anspruch6, bei der die Abdeckung (530) an der Montagebasis (520)befestigt ist, um den Chip in dem Hohlraum (540) hermetisch abzudichten.Device according to Claim 6, in which the cover ( 530 ) at the mounting base ( 520 ) is attached to the chip in the cavity ( 540 ) hermetically seal.
    [8]
    Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche1 bis 7, die ferner ein transparentes Kapselungsmaterial (640)aufweist, das an der Montagebasis (520) befestigt ist undden Chip umhüllt.Device according to one of claims 1 to 7, further comprising a transparent encapsulating material ( 640 ) mounted on the mounting base ( 520 ) is attached and wrapped around the chip.
    [9]
    Vorrichtung gemäß Anspruch8, bei der das Kapselungsmaterial (640) Silizium umfaßt.Apparatus according to claim 8, wherein the encapsulating material ( 640 ) Silicon.
    [10]
    Verfahren, das folgende Schritte umfaßt: elektrischesVerbinden eines Lasers (510) mit einer Montagebasis (520);und Befestigen eines Reflektors (550) an der Montagebasis(520) an einer derartigen Position, daß ein optisches Signal vondem Laser (510) durch die Montagebasis (520) reflektiertwird.A method comprising the steps of: electrically connecting a laser ( 510 ) with a mounting base ( 520 ); and attaching a reflector ( 550 ) at the mounting base ( 520 ) at a position such that an optical signal from the laser ( 510 ) through the mounting base ( 520 ) is reflected.
    [11]
    Verfahren gemäß Anspruch10, das ferner ein Befestigen eines Ausrichtungspfostens (560)an der Montagebasis (520) an der Stelle umfaßt, an derdas optische Signal hervortritt.The method of claim 10, further comprising attaching an alignment post (10). 560 ) at the mounting base ( 520 ) at the point where the optical signal emerges.
    [12]
    Verfahren gemäß Anspruch10 oder 11, das ferner ein Einkapseln des Lasers (510)in einem transparenten Material, das den Laser (510) schützt, umfaßt.A method according to claim 10 or 11, further comprising encapsulating the laser ( 510 ) in a transparent material containing the laser ( 510 ) covers.
    [13]
    Verfahren gemäß Anspruch12, bei dem das transparente Material Silizium umfaßt.Method according to claim12, wherein the transparent material comprises silicon.
    [14]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche10 bis 13, bei dem der Laser (510) ein Kantenemissionslaserist.Method according to one of Claims 10 to 13, in which the laser ( 510 ) is an edge emission laser.
    [15]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche10 bis 14, bei dem das elektrische Verbinden des Lasers (510)ein Verbinden einer Mehrzahl von Lasern mit einem Montagebasiswafer(120) umfaßt,der die Montagebasis (520) umfaßt.Method according to one of claims 10 to 14, in which the electrical connection of the laser ( 510 ) connecting a plurality of lasers to a submount wafer ( 120 ) comprising the mounting base ( 520 ).
    [16]
    Verfahren gemäß Anspruch15, das ferner ein Schneiden des Montagebasiswafers (120),um die Montagebasis (520) von ähnlichen Montagebasen zu trennen,umfaßt.The method of claim 15, further comprising cutting the submount wafer (FIG. 120 ) to the mounting base ( 520 ) to separate from similar mounting bases comprises.
    [17]
    Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eineMontagebasis (520), die Leiterbahnen enthält; einenChip, der einen Laser (510) enthält, der mit den Leiterbahnenin der Montagebasis (520) elektrisch gekoppelt ist; und einenReflektor (550), der positioniert ist, um ein optischesSignal von dem Laser (510) durch die Montagebasis (520)zu reflektieren.Device comprising: a mounting base ( 520 ) containing tracks; a chip that has a laser ( 510 ) which is connected to the tracks in the mounting base ( 520 ) is electrically coupled; and a reflector ( 550 ) positioned to receive an optical signal from the laser ( 510 ) through the mounting base ( 520 ) to reflect.
    [18]
    Vorrichtung gemäß Anspruch17, bei der der Reflektor (550) einen Abschnitt einer Innenwandeines Hohlraums (540) in einer Abdeckung (530)aufweist, die an der Montagebasis (520) befestigt ist und denLaser (510) in dem Hohlraum (540) hermetisch abdichtet.Device according to Claim 17, in which the reflector ( 550 ) a portion of an inner wall of a cavity ( 540 ) in a cover ( 530 ) located at the mounting base ( 520 ) and the laser ( 510 ) in the cavity ( 540 ) hermetically seals.
    [19]
    Vorrichtung gemäß Anspruch17 oder 18, die ferner ein transparentes Kapselungsmaterial (640) aufweist,das an der Montagebasis (520) befestigt ist und den Laser(510) umhüllt.Apparatus according to claim 17 or 18, further comprising a transparent encapsulating material ( 640 ) mounted on the mounting base ( 520 ) and the laser ( 510 ) wrapped.
    [20]
    Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche17 bis 19, die ferner einen Ausrichtungspfosten (560) aufweist,der dort an der Montagebasis (520) befestigt ist, wo dasoptische Signal aus der Montagebasis (520) hervortritt.Device according to one of claims 17 to 19, further comprising an alignment post ( 560 ), which there at the mounting base ( 520 ), where the optical signal from the mounting base ( 520 ).
    [21]
    Vorrichtung gemäß einemder Ansprüche17 bis 20, die ferner ein optisches Element (320) aufweist,das entlang des Pfads des optischen Signals in die Montagebasis(520) integriert ist.Device according to one of claims 17 to 20, further comprising an optical element ( 320 ) along the path of the optical signal into the mounting base (FIG. 520 ) is integrated.
    [22]
    Verfahren, das folgende Schritte umfaßt: elektrischesVerbinden eines Chips, der einen Laser (510) enthält, miteiner Montagebasis (520); und Befestigen eines Reflektors(550) an der Montagebasis (520) an einer derartigenPosition, daß einoptisches Signal von dem Laser (510) durch die Montagebasis(520) reflektiert wird.A method comprising the steps of electrically connecting a chip to a laser ( 510 ), with a mounting base ( 520 ); and attaching a reflector ( 550 ) at the mounting base ( 520 ) at a position such that an optical signal from the laser ( 510 ) through the mounting base ( 520 ) is reflected.
    [23]
    Verfahren gemäß Anspruch22, das ferner ein Befestigen eines Ausrichtungspfostens (560)an der Stelle an der Montagebasis (520) umfaßt, wo dasoptische Signal aus der Montagebasis (520) hervortritt.The method of claim 22, further comprising attaching an alignment post (16). 560 ) at the location on the mounting base ( 520 ), where the optical signal from the mounting base ( 520 ).
    [24]
    Verfahren gemäß Anspruch22 oder 23, das ferner ein Einkapseln des Lasers (510)in ein transparentes Kapselungsmaterial (640), das denLaser schützt,umfaßt.A method according to claim 22 or 23, further comprising encapsulating the laser ( 510 ) in a transparent encapsulating material ( 640 ), which protects the laser, includes.
    [25]
    Verfahren gemäß Anspruch22 oder 23, bei dem das Befestigen des Reflektors (550)ein Befestigen einer Abdeckung (530) an der Montagebasis (520),um den Laser (510) in einem Hohlraum (540) hermetischabzudichten, umfaßt,wobei der Reflektor (550) an einer Wand des Hohlraums (540)integriert ist.A method according to claim 22 or 23, wherein attaching the reflector ( 550 ) attaching a cover ( 530 ) at the mounting base ( 520 ) to the laser ( 510 ) in a cavity ( 540 ) hermetically sealed, wherein the reflector ( 550 ) on a wall of the cavity ( 540 ) is integrated.
    [26]
    Verfahren gemäß einemder Ansprüche22 bis 25, bei dem das elektrische Verbinden des Lasers (510)ein Verbinden einer Mehrzahl von Lasern (110) mit einemMontagebasiswafer (120) umfaßt, der die Montagebasis (520)umfaßt,und bei dem das Verfahren ferner ein Schneiden des Montagebasiswafers (120)umfaßt,um die Montagebasis (520) und den an derselben befestigtenLaser (510) von ähnlichen Montagebasen,an denen Laser (110) befestigt sind, zu trennen.Method according to one of Claims 22 to 25, in which the electrical connection of the laser ( 510 ) connecting a plurality of lasers ( 110 ) with a mounting base wafer ( 120 ) comprising the mounting base ( 520 ), and wherein the method further comprises cutting the submount ( 120 ) to the mounting base ( 520 ) and attached to the same laser ( 510 ) of similar mounting bases where lasers ( 110 ) are disconnected.
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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