DE4232608C2 - Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus der Patentanmeldung DE-P 42 12 208.2 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung optischer Polymer-Bauelemente mit integrierter Faser-Chip-Kopplung in Abformtechnik bekannt. Dabei wird zur Ein­ kopplung einer integriert optischen Schaltung zwischen zwei Glas­ fasern ein Polymer-Substrat mittels einer Masterstruktur so geformt, daß die Glasfasern in einer V-förmigen Nut im Substrat zu liegen kommen. Ihre Längsachse fluchtet dabei mit der Längsachse eines im Substrat zwischen den V-förmigen Nuten angeordneten Lichtwellen­ leitergrabens. Durch Auffüllen der Nuten und des Lichtwellenleiter­ grabens mit Polymer-Klebstoff wird mit dem Auflegen eines Polymer-Deckels sowohl eine mechanisch feste Verbindung von Substrat und Deckel als auch eine optische Kopplung der Glasfasern an den aus dem Polymer-Klebstoff gebildeten Lichtwellenleiter gewährleistet.
Des weiteren ist aus dem Artikel "Channel glass wave guide detectors with grafted GaAs film in embedded configuration" in Electronic Letters 27 (1991), Seiten 410 bis 412 von Chan, Yi-Yan, et al. be­ kannt, auf einem Glas-Substrat einen aufgepfropften Photodetektor an einen im Substrat befindlichen Lichtwellenleiter evaneszent anzu­ koppeln. Dieses Herstellungsverfahren erfordert eine präzise Justage des Wellenleiters und des Photodetektors zueinander, die für jedes Bauteil individuell durchgeführt werden muß und ein kompliziertes Justierverfahren beinhaltet.
Die DE 33 45 717 offenbart ein integriert-optisches Bauelement mit zwei Trägersubstraten, in denen sich teilweise überlappende Schicht- oder Streifenwellenleiter angeordnet sind. Die Justierung der Trägersubstrate in ihrer Lage zueinander ist hierfür sehr aufwendig.
In der US 47 25 114 ist ein optisches Kommunikationssystem gezeigt, bei dem zwei Substrate aufeinander mittels Justiergräben und Justierleisten laterial zueinander in ihrer Lage fixiert sind. Dadurch erfolgt beim Auflegen eines Substrats auf das andere Substrat eine automatische Justage. In den Substraten sind jedoch keine optischen Bauelemente enthalten, so daß eine zusätzliche Ankopplung für die Verwendung eines optischen Bauelementes notwendig ist.
In der US 40 79 404 ist eine integriert-optische Schaltung mit einem integriert-optischen Bauelement offenbart, das sich in einem ersten Substrat befindet, das auf ein zweites Substrat aufgesetzt wird. Auch hier ist ein aufwendiges Justieren der beiden Substrate zueinander notwendig.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Deckel für eine integriert optische Schaltung mit äußerst geringem Justieraufwand hergestellt werden kann. Weiter besteht der Vorteil, daß das er­ findungsgemäße Verfahren besonders für die Massenfertigung geeignet ist, da das Justierprinzip automatisierbar ist und mehrere Deckel für integriert optische Schaltungen gleichzeitig , als auch mehrere integriert optische Schaltungen in einem Deckel zusammen auf einmal hergestellt werden können.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteil­ hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch ange­ gebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Justierelemente und des optischen Bauelements mit teilweise schrägen Seitenflächen, wodurch selbst bei geringfügigen Dejustierungen das optische Bauelement durch die Schwerkraft selbsttätig lateral justiert wird. Weiterhin vorteilhaft ist die Anbringung von weiteren Justier­ elementen, welche ebenfalls selbsttätig einer vertikalen Justierung des optischen Bauelements dienen.
Erhebungen, welche eine Bragg-Struktur im Deckel zurücklassen, führen den Vorteil mit sich, daß bereits bei der Herstellung des Deckels Bragg-Strukturen mit hergestellt werden. Die Kontaktierung der Chipkontakte durch beim erfindungsgemäßen Herstellungsprozeß entstehende Aussparungen erspart in vorteilhafter Weise einen zu­ sätzlichen Verfahrensschritt. Die Verwendung einer Trägerplatte er­ leichtert zum einen die Handhabung des optischen Bauelements und erlaubt zum anderen die gleichzeitige Herstellung mehrerer Systeme desselben Typs. Die Verwendung einer Zusatzplatte steigert in vor­ teilhafter Weise die mechanische Stabilität der Gesamtanordnung.
V-förmige Nuten erleichtern das An­ koppeln von Glasfasern an ein den Deckel enthaltendes System. Das Herstellungsverfahren eignet sich besonders für die Integration von integrierten Photodetektoren, als auch von thermischen Aktoren, da hier eine besonders exakte Justierung erforderlich ist, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders aufwandsarm reali­ siert wird.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Deckel eignet sich besonders für die Anwendung in einer integriert optischen Schaltung, wobei der Lichtwellenleiter in vorteilhafter Weise bei der Verbindung des Deckels mit einem Sub­ strat durch den Kleber, welcher eine Nut im Substrat füllt, gebildet wird.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische aufgebrochene Darstellung einer inte­ griert optischen Schaltung mit Substrat, Deckel und Glasfasern;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Formstempels und des einzulegenden Photodetektors,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Formstempel mit eingelegtem Photodetektor, wobei der Photodetektor breiter als der Abstand der Justierelemente ist,
Fig. 4 einen Querschnitt durch den Formstempel mit eingelegtem Photodetektor, wobei der Photodetektor schmäler als der Abstand der Justierelemente ist,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine integriert optische Schaltung mit Substrat und aufgesetztem Deckel mit Photodetektor und Zusatz­ platte,
Fig. 6 eine untere Draufsicht auf den thermischen Aktor,
Fig. 7 einen Querschnitt durch eine integriert optische Schaltung mit Substrat und aufgesetztem Deckel mit thermischem Aktor,
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Formstempels zur Her­ stellung des Deckels mit thermischem Aktor.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt eine perspektivische aufgebrochene Darstellung einer integriert optischen Schaltung mit einem Substrat 20, einem Deckel 25 und Glasfasern 34. Das Substrat 20 besteht vorzugsweise aus einem Polymer (z. B. Plexiglas) und umfaßt eine Bodenplatte 21, welche zwei miteinander fluchtende V-förmige Nuten 22 sowie eine zwischen den V-förmigen Nuten 22 liegende Nut 23, deren Längsachse ebenfalls mit der Längsachse der V-förmigen Nuten 22 fluchtet, mit rechteckigem Querschnitt aufweist. Das Substrat 20 ist mittels eines optisch transparenten Klebers 24 mit dem Deckel 25 verbunden. Der Kleber 24 ist vorzugsweise ebenfalls ein Polymer. Der Kleber 24 füllt außerdem die Nut 23 und bildet so einen Lichtwellenleiter 26. Der Deckel 25 umfaßt eine Deckelplatte 27, die an ihre Unterseite zwei weitere V-förmige Nuten 28 aufweist, welche bei aufgeklebtem Deckel 25 genau über den V-förmigen Nuten 22 des Substrats 20 zu liegen kommen. Des weiteren ist in der Deckelplatte 27 ein optisches Bauelement 29 an­ gebracht. Beispielhaft sei das optische Bauelement 29 ein Photo­ detektor, der an seiner Unterseite eine Absorptionszone 30 aufweist. Der Photodetektor 29 liegt nur von einer dünnen Teilschicht 33 der Deckelplatte 27 vom Substrat 20 getrennt und kommt bei aufgeklebtem Deckel 25 mit der Absorptionszone 30 direkt über dem Lichtwellenleiter 26 zu liegen. Zwei Verbindungsleitungen 31 verlaufen zwischen dem Substrat 20 und dem Deckel 25 und setzen sich durch eine von zwei quaderförmigen Aussparungen 32, welche in der Teilschicht 33 unter dem Photodetektor 29 parallel zum Licht­ wellenleiter 26 je rechts und links äquidistant liegen, fort, wo sie mit zwei elektrischen Kontakten 18 leitfähig verbunden sind. Die elektrischen Kontakte 18 verlaufen zwischen der Teilschicht 33 und dem Photodetektor 29 bis zur Absorptionszone 30, wo sie zur Kon­ taktierung der Absorptionszone 30 dienen. In die V-förmigen Nuten 22 und 28 ist von je einer Seite eine Glasfaser 34 eingeführt. An seiner Unterseite weist der Deckel 25 außerdem vier invers-eckdach­ förmige Vertiefungen 35 auf, welche ebenfalls mit dem Kleber 24 ge­ füllt sind und an je einem Eck des Photodetektors 29 angeordnet sind.
Der Photodetektor 29 ist in dieser Anordnung evaneszent an den Lichtwellenleiter 26 angekoppelt. Durch die Glasfaser 34 laufendes Licht setzt seinen Weg durch den Lichtwellenleiter 26 fort und ge­ langt wieder in die weiterführende Glasfaser 34. Der Lichtwellen­ leiter 26, welcher aus dem Kleber 24 gebildet wird, besitzt einen höheren Brechungsindex als die Materialien für die Deckelplatte 27 und die Bodenplatte 21, der möglichst gleich dem Brechungsindex der Glasfasern 34 sein sollte, um optische Verluste gering zu halten. Der Photodetektor 29 ist geeignet, Licht im Lichtwellenleiter 26 zu detektieren und ein daraus resultierendes Detektionssignal an die Verbindungsleitungen 31 abzugeben. Der Photodetektor 29 ist daher so positioniert, daß die Absorptionszone 30 genau über dem Lichtwellen­ leiter 26 zu liegen kommt. Dazu ist eine präzise Justierung der An­ ordnung bei ihrem Zusammenbau nötig. Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe durch einen selbstjustierenden Herstellungsprozeß des Deckels 25. Dazu wird der Photodetektor 29 zum Einbinden in den Deckel 25 über einen Formstempel 10 justiert (vgl. Fig. 2). Die Herstellung des Deckels 25 mit dem darin integrierten Photodetektor 29 erfolgt über das Ein­ gießen einer aushärtbaren Flüssigkeit in die Anordnung aus Form­ stempel 10 und Photodetektor 29. Diese aushärtbare Flüssigkeit sei beispielhaft ein Flüssig-Polymer. Nach dem Aushärten wird der Form­ stempel 10 entfernt.
In Fig. 2 ist der Formstempel 10 zur Herstellung des Deckels 25 dargestellt. Er umfaßt eine Grundplatte 11, auf der zwei dachförmige Erhebungen 15 sowie vier Justierelemente 13 in Form von eckdach­ förmigen Erhebungen angebracht sind, die somit schräge Seitenflächen 9 aufweisen. Die vier Justierelemente 13 bilden die vier Ecken eines Rechtecks, während die dachförmigen Erhebungen 15 in ihrer First­ linie fluchten und die Firstlinie das Rechteck mittig schneidet und die dachförmigen Erhebungen 15 außerhalb des Rechtecks auf je einer Seite liegen. Parallel zur Firstlinie weist der Formstempel 10 außerdem zwei quaderförmige weitere Justierelemente 14 auf, welche innerhalb des Rechtecks liegen und je links und rechts äquidistant der Firstlinie liegen und die Funktion von Abstandsleisten haben.
Die Justierelemente 13 dienen der lateralen Zentrierung und Aufnahme des Photodetektors 29, dessen Unterseite dabei auf den quader­ förmigen weiteren Justierelementen 14 zu liegen kommt, wodurch der Photodetektor 29 vertikal justiert wird. Der Formstempel 10 ist idealerweise aus Nickel in einem Galvanikprozeß hergestellt.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen je einen Querschnitt durch eine Anordnung aus Formstempel 10 und eingelegtem Photodetektor 29 beim erfindungs­ gemäßen Verfahren der Herstellung des Deckels 25. Der Photodetektor 29 ist mit seiner Oberseite an einer Trägerplatte 16 befestigt. Für die Wahl des Trägerplattenmaterials ist beispielsweise Kupfer, Silizium, Teflon oder Keramik geeignet. Zu allen vier Seiten ist der Photodetektor 29 teilweise nach unten abgeschrägt, d. h. der Photo­ detektor 29 besitzt vier weitere schräge Seitenflächen 12, im folgenden Fasen genannt. Die Steigung der Fasen 12 ist geringer als die der schrägen Seitenflächen 9 der Justierelemente 13. Je nach den Abmessungen der Fasen 12 und der Justierelemente 13 kommt der Photo­ detektor 29 unterschiedlich auf dem Formstempel 10 zu liegen: Sind die Fasen 12 höher als die Justierelemente 13, so berühren die Justierelemente 13 mit ihren Firstlinien die Fasen 12 entlang derer Flanken, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Sind die Fasen 12 niedriger als die Justierelemente 13, so berühren die Justier­ elemente 13 die oberen Begrenzungskanten der Fasen 12 mit ihren dem Photodetektor 29 zugewandten schrägen Seitenflächen 9, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. In jedem Fall ist der Photodetektor 29 so bemessen daß er mit seiner Unterfläche auf den quaderförmigen weiteren Justierelementen 14 aufsitzt.
Besteht der Photodetektor z. B. aus Indiumphosphid oder Gallium­ arsenid, so kann zur Herstellung der Fasen 12 parallel zum Licht­ wellenleiter 26 ein Ätzverfahren angewandt werden bei dem z. B. bei Oberflächenausrichtung des Detektorkristalls in (100)-Richtung mit einer HCL-Lösung in (011)-Richtung geätzt wird, was hochpräzise Fasen 12 ergibt. Die Fasen 12 senkrecht zum Lichtwellenleiter 26 können entweder ebenfalls geätzt werden, oder auch mit einer Wafer­ säge hergestellt werden, wobei beide Verfahren ungenauere Fasen 12 zur Folge haben, da das Verfahren nicht in (011)-Richtung erfolgt, was sich bei der Justierung aber nur in Lichtwellenleiterlängs­ richtung auswirkt und somit tolerierbar ist. V-Nuten und somit auch die Fasen 12 können bei Photodetektoren aus Silizium in allen Rich­ tungen geätzt werden. Nach der Positionierung des Photodetektors 29 im Formstempel 10 wird das Flüssig-Polymer über die Anordnung ge­ gossen, welches alle Hohlräume der Anordnung ausfüllt. Dann härtet das Flüssig-Polymer zu einem starren Gebilde aus, das den Deckel 25 bildet. Es ist besonders zweckmäßig, die weiteren Justierelemente zur Unterstützung des Gießvorgangs vielteilig auszuführen.
Zur Herstellung des Deckels 25 sind zwei Verfahrenswege möglich:
  • 1. Nach der Befestigung des Photodetektors 29 an der Trägerplatte 16 wird die Trägerplatte 16 mit der Seite, auf der der Photodetektor 29 befestigt ist, nach oben in eine mit Flüssig-Polymer gefüllte Wanne gelegt und anschließend der ebenfalls mit Flüssig-Polymer benetzte Formstempel 10 grob vorjustiert in die Wanne gelegt, daß die Justierelemente 13 den vorgesehenen Justiervorgang selbsttätig aus­ führen. Nach der Aushärtezeit unter der Anwendung eines Anpreßdrucks wird der Formstempel 10 wieder von der Anordnung entfernt. Auch die Trägerplatte 16 kann entfernt werden.
  • 2. Alternativ dazu kann der Formstempel 10 als Boden einer Wanne dienen und der Photodetektor 29 darauf abgesenkt werden. Dann wird das Flüssig-Polymer eingebracht und wieder die Aushärtezeit abge­ wartet, bevor die Anordnung entformt wird.
Die quaderförmigen weiteren Justierelemente 14 hinterlassen dabei die quaderförmigen Aussparungen 32 im Deckel 25. Die quaderförmigen Aussparungen 32 von den quaderförmigen weiteren Justierelementen 14 dienen beim folgenden Verfahrensschritt des Aufbringens der Ver­ bindungsleitungen 31 als Kontaktlöcher für die Kontaktierung der elektrischen Kontakte 18 des Photodetektors 29. Für diesen Zweck ist es günstig, die Kanten der quaderförmigen weiteren Justierelemente 14 schräg zu gestalten, um einen sicheren elektrischen Kontakt beim Aufbringen des Verbindungsleitungsmaterials zu gewährleisten. Das Aufbringen der Verbindungsleitungen 31 nach dem Entformen des Deckels 25 erfolgt zweckmäßigerweise mit einem photolithographischen Ätzverfahren und nachfolgender Metallbeschichtung, z. B. Sputtern. Die dachförmigen Erhebungen 15 hinterlassen nach dem Entformen die weiteren V-förmigen Nuten 28 in der Deckelplatte 27, welche zur Auf­ nahme und Justierung der einzulegenden Glasfasern 34 beim Zusammen­ bau der integriert optischen Schaltung dienen. Nach der Herstellung des Deckels 25 kann zum Zusammenbau der integriert optischen Schal­ tung der Deckel 25 mittels des Klebers 24 auf das Substrat 20 ge­ klebt werden, wobei gleichzeitig die Glasfasern 34 in die vorge­ sehenen V-förmigen Nuten 22, 28 eingelegt werden und ebenfalls mittels des Klebers 24 mechanisch und optisch an der Anordnung aus Deckel 25 und Substrat 20 befestigt werden. Die beim Formvorgang in der Deckelplatte 27 zurückbleibenden invers-eckdachförmigen Ver­ tiefungen 35 in Form der inversen Justierelemente 13 werden beim Verbinden von Deckel 25 und Substrat 20 für die integriert optische Schaltung vom Kleber 24 ausgefüllt und haben keine weitere Funktion. Die von den quaderförmigen weiteren Justierelementen 14 nach dem Entformen in der Deckelplatte 27 hinterlassenen quaderförmigen Aussparungen 32, durch die im nächsten Verfahrensschritt die elektrischen Kontakte 18 mit den Ver­ bindungsleitungen 31 verbunden wurden, werden beim nachfolgenden, dem Zusammenbau der integriert optischen Schaltung dienenden, Kleben mit dem Kleber 24 gefüllt.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die integriert optische Schal­ tung mit dem Deckel 25 auf dem Substrat 20 unter Verwendung einer Zusatzplatte 17. Auf dem Substrat 20, welches den Lichtwellenleiter 26 enthalt, ist der Deckel 25 aufgeklebt. Er enthält den Photodetektor 29, der in die Deckelplatte 27 eingebettet ist und auf seiner Oberseite mit der Zusatzplatte 17 verbunden ist. Die Zusatz­ platte 17 ist mit ihrer Oberseite an der Trägerplatte 16 befestigt. Die Absorptionszone 30 an der Unterseite des Photodetektors 29 ist durch die Teilschicht 33 vom Substrat 20 getrennt. Die elektrischen Kontakte 18 sind mit den Verbindungsleitungen 31, welche durch die quaderformigen Aussparungen 32, die durch die quaderförmigen weiteren Justierelemente 14 im Deckel 25 entstanden sind, verlaufen, verbunden. Die Verbindungsleitungen 31 verlaufen weiter zwischen Deckel 25 und Substrat 20 nach außen. Die Trägerplatte 16 wurde hier nach dem Erstarren des Flüssig-Polymers nicht von der Anordnung ent­ fernt. Die Zusatzplatte 17 zwischen Photodetektor 29 und Träger­ platte 16 ist in ihren Außenabmessungen größer als der Photodetektor 29 und kleiner als die Trägerplatte 16. Die Zusatzplatte 17 dient der Verdickung des Deckels 25, der dadurch mechanisch stabiler wird.
Für eine verbesserte Funktion ist es möglich, die Unterseite des Photodetektors 29 möglichst großflächig zu metallisieren, um ein Eindringen des im Lichtwellenleiter 26 geführten elektromagnetischen Feldes in den Photodetektor 29 zu verhindern, da dies erhöhte Wellenleiterverluste bedeuten würde. Da aber die Metallisierung andererseits störenden Einfluß auf die Ausbreitung des Lichts im Lichtwellenleiter 26 hat, ist es sinnvoll, den Abstand zwischen der Metallisierung des Photodetektors 29 und dem Lichtwellenleiter 26 zu vergrößern. Dies ist möglich, indem die Höhe der weiteren Justier­ elemente 14 vergrößert wird. Um den damit auch vergrößerten Abstand zwischen der Absorptionszone 30 und dem Lichtwellenleiter 26 auszu­ gleichen, ist es zweckmäßig, wenn der Photodetektor 29 auf der zwischen den weiteren Justierelementen 14 liegenden Fläche der Unterseite auf der sich auch die Absorptionszone 30 befindet, eine Erhöhung aufweist, die vorzugsweise aus dem gleichen Material be­ steht, wie der Photodetektor 29 und die Aufgabe hat, aufgrund ihres höheren Brechungsindizes die Auskopplung des Lichts aus dem Licht­ wellenleiter 29 zur Absorptionszone 30 zu verbessern.
Als weitere Anwendung ist die Integration eines weiteren optischen Bauelements 36 in Form eines thermischen Aktors vorgesehen. Auch hier wird die Justierung des thermischen Aktors 36 bereits beim Her­ stellen des Deckels 25, in den der thermische Aktor 36 integriert werden soll, mittels des Formstempels 10 vorgenommen. Der Aufbau des Substrats 20, sowie die Anordnung der Glasfasern 34 und des Licht­ wellenleiters 26 ist daher gleich dem oben beschriebenen.
In Fig. 6 ist ein thermischer Aktor 36 mit einem Heizdraht 19 in einer unteren Draufsicht dargestellt. Der Heizdraht 19 ist auf der Unterseite des thermischen Aktors 36 befestigt, besitzt zwei weitere elektrische Kontakte 37 als Anschlüsse und dient der thermischen Ansteuerung des thermisch empfindlichen aus dem Kleber 24 gebildeten Lichtwellenleiters 26.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung aus Substrat 20 und Deckel 25 mit thermischem Aktor 36 mit dem Heizdraht 19. Der thermische Aktor 36 ist mit seiner Oberseite an der Trägerplatte 16 befestigt und weist an seiner Unterseite die weiteren elektrischen Kontakte 37 und den Heizdraht 19 auf. Der Heizdraht 19 kommt bei aufgeklebtem Deckel 25 genau über dem Lichtwellenleiter 26 zu liegen. Auf der Unterseite ist das Substrat 20 mit einer Kühlplatte 8 verbunden.
Durch den Heizdraht 19 fließender Strom ergibt eine Wärmeent­ wicklung, wodurch der Heizdraht 19 seine nächste Umgebung, insbe­ sondere den Lichtwellenleiter 26, erwärmt. Zur Abführung der Wärme ist die als Wärmesenke dienende Kühlplatte 8 vorgesehen, die an der Unterseite des Substrats 20 thermisch leitfähig befestigt ist. Es ist ebenso möglich die Kühlplatte 8 auf der Oberseite des Deckels 25 thermisch leitfähig zu befestigen. Durch die Integration des thermischen Aktors 36 in den Verlauf des mittels Glasfasern 34 und Lichtwellenleiter 26 geführten Lichts kann ein Lichtsignal im Lichtwellenleiter 26 thermooptisch verändert werden, da der Licht­ wellenleiter 26 einen temperaturabhängigen Brechungsindex aufweist.
Fig. 8 enthält die perspektivische Darstellung des Formstempels 10 zur Herstellung des Deckels 25 mit thermischem Aktor 36 mit Heiz­ draht 19. Der Formstempel 10 in Fig. 7 unterscheidet sich vom Form­ stempel 10 in Fig. 2 lediglich durch die Anordnung und Form der quaderförmigen weiteren Justierelemente 14. Der Formstempel 10 weist hier anstelle der quaderförmigen weiteren Justierelemente 14 Ab­ standshalter 38 auf, die in einer Würfel-Fünf-Formation auf der Oberfläche der Grundplatte 11 innerhalb des von den eckdachförmigen Justierelementen 13 gebildeten Rechtecks angeordnet sind. Da im Falle der Integration eines thermischen Aktors mit Heizdraht 19 geringe Anforderungen an die Exaktheit der Justierung des Heiz­ drahts 19 in vertikaler Richtung bestehen, genügen hier einfache aufgeklebte Blechscheiben oder auch galvanisch aufgewachsene Er­ höhungen als Abstandshalter 38.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert-optische Schaltung, die ein Substrat aufweist, in dem ein Lichtwellenleiter integriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formstempel (10) mit lateralen Justierelementen (13) versehen wird, daß der Formstempel (10) mit den Justierelementen (13) mit einem optischen Bauelement (29) versehen wird und daß der Deckel (25) durch Gießen einer aushärtbaren Flüssigkeit um das optische Bauelement (29) herum hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement (29) und die Justierelemente (13) zumindest teilweise mit schrägen Seitenflächen versehen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (10) mit weiteren Justierelementen (14) versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (10) mit Formelementen zur Erzeugung einer Bragg-Struktur versehen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entformen des Formstempels (10) elektrisch leitfähiges Material auf Teilflächen der Unterseite des Deckels (25) aufgebracht wird und daß durch die mittels den weiteren Justierelementen (14) hergestellten Aussparungen (32) Kontaktierungen zwischen dem optischen Bauelement (29) und Verbindungsleitungen (31) gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauelement (29) vor dem Auflegen auf den Formstempel (10) mit seiner Oberseite an einer Trägerplatte (16) befestigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem optischen Bauelement (29) und der Trägerplatte (16) eine Zusatzplatte (17) angeordnet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (10) mit Erhebungen (15) zur Herstellung V-förmiger Nuten (28) im Deckel (25) versehen wird.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4240950C1 (de) * 1992-12-07 1994-03-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Herstellen eines Deckels für eine integriert optische Schaltung und Deckel für eine integriert optische Schaltung
DE4300652C1 (de) * 1993-01-13 1994-03-31 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung einer hybrid integrierten optischen Schaltung und Vorrichtung zur Emission von Lichtwellen
SE513183C2 (sv) * 1994-03-18 2000-07-24 Ericsson Telefon Ab L M Förfarande för framställning av en optokomponent samt kapslad optokomponent
JP3085440B2 (ja) * 1994-09-12 2000-09-11 株式会社日立製作所 光アッセンブリの製造方法
EP0783714B1 (de) * 1994-09-26 2001-11-28 Infineon Technologies AG Koppelanordnung zum optischen aneinanderkoppeln eines oeic-bausteins und optischer fasern
DE4438053C2 (de) * 1994-10-25 2002-05-02 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Struktur
DE19602232A1 (de) * 1996-01-23 1997-07-24 Bosch Gmbh Robert Integriert optische Schaltung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19608667C2 (de) * 1996-03-06 2001-02-15 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Einrichtung zur Abformung eines Mikrostruktursubstrates
US5966486A (en) * 1996-08-29 1999-10-12 The Whitaker Corporation Tilted notched for passive optical alignment
DE19642088A1 (de) * 1996-10-12 1998-04-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Körpers, eines Gußrahmens und eines integriert-optischen Bauteils
EP0953210A1 (de) * 1996-12-19 1999-11-03 TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (publ) Verbindung von flipchip typ mit elastischen kontakten
SE9604678L (sv) 1996-12-19 1998-06-20 Ericsson Telefon Ab L M Bulor i spår för elastisk lokalisering
JP3087676B2 (ja) * 1997-02-13 2000-09-11 日本電気株式会社 ゲル状樹脂を用いた光結合系及び実装構造
WO1999059225A1 (en) * 1998-05-08 1999-11-18 Ut Automotive Dearborn, Inc. Foamed housing for a circuit board
DE19842694A1 (de) * 1998-09-17 2000-04-20 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Mikrostrukturierter Körper sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE19861162A1 (de) * 1998-11-06 2000-06-29 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte sowie Leiterplatte
US7345316B2 (en) * 2000-10-25 2008-03-18 Shipley Company, L.L.C. Wafer level packaging for optoelectronic devices
US6932519B2 (en) 2000-11-16 2005-08-23 Shipley Company, L.L.C. Optical device package
US6827503B2 (en) 2000-12-01 2004-12-07 Shipley Company, L.L.C. Optical device package having a configured frame
US6883977B2 (en) * 2000-12-14 2005-04-26 Shipley Company, L.L.C. Optical device package for flip-chip mounting
WO2002079845A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Iljin Corporation Small-formed optical module with optical waveguide
WO2002079844A1 (en) * 2001-03-28 2002-10-10 Iljin Corporation Small-formed optical module
DE10225618A1 (de) * 2002-06-07 2004-01-08 Schott Glas Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit langgestreckten Strukturen
US6796725B2 (en) * 2001-10-05 2004-09-28 Kyocera America, Inc. Opto-electronic package for integrated sealing of optical fibers
DE10206464A1 (de) * 2002-02-16 2003-08-28 Micronas Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Sensor- oder Aktuatoranordnung sowie Sensor- oder Aktuatoranordnung
US6808322B2 (en) * 2002-09-24 2004-10-26 Triquint Technology Holding Co. Devices and method of mounting
US6856717B2 (en) * 2003-03-24 2005-02-15 Hymite A/S Package with a light emitting device
JP7429928B2 (ja) 2018-09-19 2024-02-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光デバイスおよび光検出システム
CN113614571A (zh) * 2019-04-25 2021-11-05 松下知识产权经营株式会社 光设备、光检测系统及其制造方法
US20220390689A1 (en) * 2019-09-30 2022-12-08 Kyocera Corporation Optical waveguide package and light-emitting device
EP4040515A4 (de) * 2019-09-30 2023-10-25 Kyocera Corporation Gehäuse für optische wellenleiter und lichtemittierende vorrichtung

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2226754B1 (de) * 1973-04-20 1975-08-22 Thomson Csf
CA1094369A (en) * 1975-11-11 1981-01-27 Peter K. Runge Optical fiber connector and method of making
US4079404A (en) * 1976-12-30 1978-03-14 International Business Machines Corporation Self-aligning support structure for optical components
US4188708A (en) * 1977-10-03 1980-02-19 National Semiconductor Corporation Integrated circuit package with optical input coupler
JPS59121008A (ja) * 1982-12-27 1984-07-12 Tokyo Inst Of Technol 三次元光集積回路
JPS6049304A (ja) * 1983-08-29 1985-03-18 Fujitsu Ltd 光集積回路と発光・受光素子の光学的結合構造
DE3345717A1 (de) * 1983-12-17 1985-06-27 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Integriert-optisches bauelement
US4725114A (en) * 1984-09-28 1988-02-16 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical waveguide lateral alignment arrangement
EP0495559B1 (de) * 1987-01-21 1994-10-05 AT&T Corp. Hybridlaser für optisches Nachrichtenwesen
US4914667A (en) * 1987-01-21 1990-04-03 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Hybrid laser for optical communications, and transmitter, system, and method
DE3736026A1 (de) * 1987-10-24 1989-05-03 Standard Elektrik Lorenz Ag Optoelektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
US4904036A (en) * 1988-03-03 1990-02-27 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Subassemblies for optoelectronic hybrid integrated circuits
US5179601A (en) * 1989-06-16 1993-01-12 Hitachi, Ltd. Method of manufacturing circuit structure by insert molding of electric and/or optical transmission medium
US5061033A (en) * 1990-12-03 1991-10-29 Motorola, Inc. Removable optical interconnect for electronic modules
US5165002A (en) * 1991-11-27 1992-11-17 Motorola, Inc. Method of coupling an electrical signal to an optical fiber
DE4212208A1 (de) * 1992-04-10 1993-10-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung optischer Polymerbauelemente mit integrierter Faser-Chip-Kopplung in Abformtechnik
US5343544A (en) * 1993-07-02 1994-08-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Integrated optical fiber coupler and method of making same

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Publication number Publication date
DE59307858D1 (de) 1998-01-29
EP0614539A1 (de) 1994-09-14
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US5454055A (en) 1995-09-26
EP0614539B1 (de) 1997-12-17

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