-
Technisches
Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen eingekapselter
optischer Bauteile mit Wellenleitern und optoelektronischen Einrichtungen, die
auf einem Substrat angeordnet sind, so wie einem Siliziumsubstrat,
und sie betrifft auch die eingekapselten optischen Bauteile und
Bauteile darin.
-
Hintergrund
-
Eingekapselte
optische Bauteile mit verknüpften
Wellenleitern, Verbindungsstücken
usw. sind teuer, und diese Kosten bilden ein Hindernis für die allgemeine
Einführung
der optischen Kommunikationstechnik. Einer der Hauptgründe für die hohen Komponentenkosten
sind die hohen Anforderungen an eine mechanische Präzision bei
einer Ausrichtung eines optoelektronischen Bauteils mit Wellenleitern und
von Wellenleitern in einer Komponente mit anderen Wellenleitern.
Diese Tatsache resultiert darin, dass vielfältige, teure, feine, mechanische
Konstruktionselemente verwendet werden müssen. Der Zusammenbau erfordert
auch eine beträchtliche
Zeit und ist deshalb teuer. Zusätzlich
sind herkömmliche Bauteile
luftdicht oder undurchlässig
gegenüber
einer Diffusion eingekapselt, was weitere Anforderungen an die Einkapselungsverfahren
und an die eingeschlossenen Materialien mit sich bringt (Verarbeiten in
einer Edelgas-Atmosphäre,
relativ hohen Temperaturen und ähnliche
Faktoren). Wenn zweckmäßigere Ausrichtungsverfahren,
Einkapselungsverfahren, die nicht völlig denselben hohen Grad einer
Undurchlässigkeit
haben, und weniger teure Materialien verfügbar wären, könnten die Produktionskosten
pro eingekapseltem Bauteil signifikant reduziert werden.
-
Stand der
Technik
-
Die
U.S. Patente US-A 5 077 878 und US-A 5 163 108 von Armiento et al.
offenbaren, wie optische Empfangselemente, so wie Lichtwellenleiter,
zu aktiven Elementen eines Lichterzeugungschips ausgerichtet werden
durch Bilden von Sockeln oder Vorsprüngen auf der Oberfläche eines
Substratkörpers, vorzugsweise
aus Silizium. Die optischen Lichtwellenleiter werden in V-Rillen in der Oberfläche des Substrats
positioniert und durch photolithografische Techniken fabriziert.
-
Ausrichtungsverfahren
für Bauteile
auf einem Si-Substrat sind auch in der Europäischen veröffentlichten Patentanmeldung
EP-A1 0 571 924 offenbart, wobei Führungsrillen für Führungsstifte
verwendet sind. Wellenleiter mit rechtwinkligen Kernen werden durch
Ablagerung bzw. Deposition auf einem Si-Substrat hergestellt.
-
Gemäß der deutschen
Patentanmeldung DE-A1 39 28 894 (entspricht US-A 5 091 045), die der Öffentlichkeit
verfügbar
gemacht ist, wird der Verbindungsbereich zwischen einem elektrooptischen Bauteil
und Wellenleitern abgedeckt durch Gießen bzw. Formen eines härtenden
oder versteifenden Materials mit einem Brechungsindex, der dem der Wellenleiter
angepasst ist.
-
Eine
Ausrichtungsprozedur ist auch in der veröffentlichten Europäischen Patentanmeldung EP-A1
0 226 296 offenbart.
-
In
der veröffentlichten
Europäischen
Patentanmeldung EP-A2
0 171 615 ist ein hybrider, optischer, integrierter Schaltkreis
offenbart mit vielfältigen "Inseln" auf einem Siliziumsubstrat
zum Positionieren vielfältiger
Einrichtungen und Wellenleiter, die integral in der Oberfläche des
Substrats gebildet sind.
-
Aus
der veröffentlichten
Europäischen
Patentanmeldung EP-A2 0 313 956 ist es bereits bekannt, beim Einkapseln
eines optoelektronischen Bauteils, dieses auf einem Metallsubstrat
zu befestigen und den somit geformten Zusammenbau gesamt in nicht
transparentem Kunststoff 6 einzugießen (1, 5a und 5b).
Schnittstellen zwischen Lichtwellenleiter-Enden in dem Bauteil und
einem durch eine Photo- oder Laserdiode gebildeten Bauteil können vor
diesem in transparentem Kunststoff eingegossen werden (Spalte 5,
Zeilen 6–16).
-
Zusammenfassung
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, optische Bauteile bereitzustellen,
die ein kosteneffizientes Einkapseln von besonders empfindlichen
Stellen bei der Verbindung eines Bauteils und eines Wellenleiters umfassen.
-
Es
ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eingekapselte, optische Bauteile
mit Wellenleitern bereitzustellen, die auf eine einfache Weise zum
Koppeln von optischen Signalen zu und von einem anderen Bauteil
hergestellt sind.
-
Es
ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eingekapselte, optische Bauteile
bereitzustellen, die genau hergestellte Führungen für Führungsstifte bei einer Kontaktoberfläche des
Bauteils zu anderen Bauteilen mit einer auf eine ähnliche
Weise gebildeten Kontaktfläche
haben, und auch zu anderen Führungen
für ein
genaues Positionieren diskreter Wellenleiter und diskreter Komponenten.
-
Es
ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, relativ einfache und nicht
sehr teure Verfahren zum Herstellen eingekapselter, optischer Bauteile
mit optischen Schnittstellen zu anderen ähnlichen Bauteilen bereitzustellen.
-
Diese
Aufgaben werden durch die Erfindung erreicht, deren Eigenschaften
in den beigefügten
Ansprüchen
festgelegt sind.
-
Eine
Einkapselung mit einem genauen Positionieren mechanischer Bauteile
wird durch das Verfahren getätigt,
dass Wellenleiter, ein optisches Bauteil und mögliche elektronische Schaltkreise
zuerst hergestellt und/oder auf einem Substrat aus zum Beispiel
Silizium mit darauf genau hergestellten Führungsrillen werden. Das optische
Bauteil und die Schnittstelle zwischen ihm und dem Wellenleiter
oder sogar der gesamten Einheit werden dann durch Gießen eines
für die
vorliegende Wellenlänge
transparenten elastischen Materials abgedeckt, um einen optischen
Kontakt sicherzustellen und einer Plastikdurchdringung vorzubeugen.
Danach wird das Spritzgießen
der Plastikkapsel getätigt.
-
Bei
der Herstellung eines eingekapselten, optischen Bauteils wird zuerst
eine Platte aus einem geeigneten anorganischen Material hergestellt,
vorzugsweise einem einkristallinen Silizium-Wafer, aber es können auch
Keramikplatten und andere Platten dieses Typs verwendet werden,
die im Allgemeinen eher spröde
sind, und nicht großen
mechanischen Spannungen unterzogen werden können. Hier wird im Nachfolgenden
primär
ein Substrat in der Form eines Silikon-Wafers diskutiert werden.
Dann werden vielfältige
Einrichtungen in und auf der Oberfläche der Platte mittels prozesstechnologischer
Verfahren der bei der Herstellung elektronischer, integrierter Schaltkreise
verwendeten Art fabriziert, so wie durch Ablagerung bzw. Deposition,
Diffusion, Oxidation, Anwenden von Masken von Photoresistmaterial,
lithografischen Mustern, Ätzen,
anderen chemischen Verarbeiten und äquivalenten Verfahren. Der
Begriff "prozesstechnologische
Verfahren" wird
hier im nachfolgenden Verfahren der erwähnten Art angeben. Durch diese
Verfahren werden Schichten und Einrichtungen erhalten, die direkt
in der Platte hergestellt werden und damit integriert werden. Somit
können
untere Umhüllungsbereiche
und darauf Kernbereiche für
Wellenleiter und möglicherweise
auch schließlich
obere Umhüllungsbereiche
erhalten werden. Ein optoelektronisches Bauteil kann auf derselben
Oberfläche
der Substratplatte befestigt werden, die optisch mit den Wellenleitern
gekoppelt werden soll, und diese Komponente wird auch elektrisch
mit jeweiligen elektrischen Anschlüssen verbunden, so wie leitfähigen Flächen, die
auch in und auf der Oberfläche
der Platte hergestellt sind. Die oberen Umhüllungsbereiche können durch
Abdecken wenigstens eines Abschnitts der Oberfläche der Substratplatte produziert
sein, die wenigstens einen Teil der freien Oberfläche der
unteren Umhüllungsbereiche
und wenigstens einen Teil der freien Oberfläche der Kernbereiche umfasst,
zum Beispiel ein Abdecken durch Gießen eines weichen, elastischen
Kunststoffmaterials so wie eines Elastomer-Materials.
-
Bei
der Herstellung der Wellenleiter kann somit zuerst ein unterer Abschnitt
einer Umhüllung
oder die Umhüllungen
durch das Verfahren produziert werden, dass eine Schicht oder einige
Schichten eingeführt
oder beschichtet werden über
eine geeignete Fläche
der Oberfläche
der Platte, die eine oder einige verlängerte und streifenförmige Flächen umfassen kann,
und danach werden die Kernbereiche hergestellt durch Einführen oder
Beschichten einer zusätzlichen
Schicht mit einer verlängerten
Form auf oder in der Oberfläche
der Schicht oder Schichten, die jeweils den unteren Bereich der
Umhüllung
oder Umhüllungen
bilden. Die Herstellung der Schichten wird mittels prozesstechnologischer
Verfahren hergestellt, die üblich
sind innerhalb des Gebietes zum Herstellen elektronischer, integrierter
Schaltkreise. Danach wird wenigstens die Verbindung oder der Schnittstellenbereich
zwischen einem optoelektronischen Bauteil und vorzugsweise allen
Wellenleitern abgedeckt oder beschichtet mit einem Kunststoffmaterial.
-
Das
Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein transparentes Material mit
einem Brechungsindex, der ausgebildet ist zum Verbessern des optischen Koppelns,
d.h. des Koppelns von Licht, zwischen dem optoelektrischen Bauteil
und den Wellenleitern.
-
Auf
wenigstens der Fläche
der Substratplattenoberfläche,
die die erwähnten
Einrichtungen umfasst, die die freien Oberflächen oder Umhüllung oder
Umhüllungen
jeweils und im Besonderen die freien Oberflächen des elastischen Kunststoffmaterials
einschließt,
wird eine zusätzliche,
mechanisch widerstandsfähige,
harte, undurchsichtige Kunststoffschicht geschichtet, so wie durch
Pressspritzen bzw. Spritzpressen oder Spritzgießen, um den Zusammenbau mechanisch
und optisch zu schützen.
-
In
der Platte können
genau ausgerichtete Führungsrillen
produziert werden durch Ätzen,
zum Beispiel durch anisotropisches Ätzen in dem Fall, dass die
Platte vom einkristallinen Typ ist, zum Positionieren von Ausrichtungseinrichtungen
und/oder als Wellenleiter agierenden optischen Lichtwellenleitern.
Buckel (Mesas) oder ähnliche
Vorsprünge
können
durch Verfahren gemäß dem obigen
produziert werden, zum Beispiel durch Ablagerung bzw. Deposition,
zum Positionieren von Einrichtungen so wie auf der Oberfläche der
Platte, zum Beispiel des optoelektronischen Bauteils, angeordneten
diskreten Einrichtungen.
-
Die
Ausrichtungseinrichtungen sind erforderlich, wenn das optische Bauteil
eine optische Verbindungsstückeinrichtung
zum Verbinden des optischen Bauteils mit einem Gerät umfasst,
das ein entsprechendes optisches Verbindungsstück oder eine optische Schnittstelle
hat. Die Ausrichtungseinrichtungen können zylindrische Führungsstifte
sein, und solche Stifte oder Einrichtungen mit wenigstens teilweise
derselben Form, wie sie sind, werden dann vorteilhaft in die entsprechenden
Führungsrillen
auf der Oberfläche
der Substratplatte vor dem Pressspritzen bzw. Spritzpressen oder
Spritzgießen
der Schutzkunststoffschicht platziert.
-
Die
Substratplatte kann eine im Wesentlichen rechtwinklige Form haben,
die in jedem Fall eine gerade Vorderkante und eine flache Vorderoberfläche umfasst.
Für ein
optisches Bauteil, das eine optische Kontaktmöglichkeit zu einem ähnlich gebildeten
Bauteil umfasst, gibt es dann zwei parallele Führungsrillen für Führungsstifte,
die sich auf der oberen Oberfläche
der Platte senkrecht zu der Vorderoberfläche erstrecken, und in dem
Fall, dass die Siliziumplatte eine rechtwinklige Form hat, in der
Nachbarschaft von und parallel zu zwei gegenüberliegenden Kanten davon,
die dann senkrecht zu der Vorderoberfläche sind.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Erfindung wird nun detaillierter mit Verweis auf die nicht einschränkenden
Ausführungsformen
und mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
-
1 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht einer eine optische Verbindungsstückeinrichtung
umfassenden optoelektronischen Kapsel.
-
2a ist
eine perspektivische Ansicht eines Segmentes eines Substrates, das
eine innere Einkapselung eines darauf angeordneten Bauteils und
direkt auf der Oberfläche
des Substrats hergestellte Wellenleiter umfasst.
-
2b ist
eine perspektivische Ansicht eines Segmentes eines Substrates, das
eine innere Einkapselung eines darauf angeordneten Bauteils und
Wellenleiter in der Form diskreter optischer Lichtwellenleiter umfasst.
-
3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Segmentes eines Substrates, das
dem von 2a ähnlich ist, wobei die innere
Einkapselung gleichzeitig einen Umhüllungsabschnitt der Wellenleiter
bildet.
-
4 ist
eine perspektivische Ansicht, schräg von hinten gesehen, eines
in einer optoelektronischen Kapsel zu verwendenden Substrates.
-
Detaillierte
Beschreibung
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht einer eingekapselten optoelektronischen
Einheit oder Opto-Kapsel 1,
deren Basisteil ein Substrat 3 ist. Das Substrat 3 ist
in dem bevorzugten Fall eine einkristalline Siliziumplatte, die
darin und darauf Einrichtungen umfasst, die auf vielfältige Weisen
hergestellt sind und mit der Platte integriert sind, zum Führen von Licht
und zum Positionieren vielfältiger
Einrichtungen. Diese vielfältigen
Einrichtungen sind hergestellt mittels in der Prozesstechnologie
zum Herstellen integrierter, mikroelektronischer Schaltkreise und
mikromechanischer Einrichtungen üblichen
Verfahren. Das Siliziumsubstrat hat im Allgemeinen die Form eines
rechtwinkligen Wafers, der Führungsrillen 5 umfasst,
die sich entlang zweier gegenüberliegender Kanten
erstrecken und rechtwinklig zu einer Vorderkante sind oder einer
flachen Frontoberfläche 6 des Substrats.
Die Führungsrillen 5 haben
einen Querschnitt, der in der veranschaulichten Ausführungsform
als ein symmetrischer Winkel geformt ist, und deren Seiten bilden
einen Winkel, der ungefähr
45 bis 65° zu
der oberen Oberfläche
des Siliziumsubstrats 3 umfasst. Die Führungsrillen 5 wirken
als Führungen für zwei zylindrische
Führungsstifte 7,
die ausziehbar und einsetzbar wie in konventionellen MT-Verbindungsstücken sein
können.
-
Ferner
sind auf der Siliziumplatte Wellenleiter 9 angeordnet,
die sich zentral zwischen den Führungsrillen 5 befinden,
die parallel zueinander sind, und die auch parallel zu diesen sind.
Die Wellenleiter 9 erstrecken sich bis zu der Vorderkante 6 der
Siliziumplatte 3, um fähig
zu sein, Licht bei dieser Kante zu und von einer anderen Opto-Kapsel
oder einem optischen Bauteil (nicht gezeigt) zu führen, welche bei
ihrer Vorderseite auf eine komplementäre oder entsprechende Weise
geformt ist, und welche beabsichtigt ist, bei dem optischen Bauteil 1 platziert
zu werden und in eine korrekte Position durch die Führungsstifte 7 geführt zu werden.
-
Die
anderen Enden der Wellenleiter 9 sind mit einem optoelektronischen,
aktiven oder passiven Bauteil 11 verbunden, zum Beispiel
ist es auch eine Platte, die in einem Stück durch Verfahren hergestellt ist,
die innerhalb der Prozesstechnologie zum Herstellen elektronischer,
integrierter Schaltkreise verwendet werden, und welches an der Siliziumbasis 3 befestigt
ist. Von dem optoelektronischen Bauteil 11 erstrecken sich
elektrische Schaltkreise in der Form einer Einheit 15,
die auch auf der oberen Oberfläche des
Siliziumsubstrats 3 befestigt ist. Die elektronische Treiberschaltkreiseinheit 15 ist
elektrisch mit leitfähigen
Pfaden 16 verbunden, die geeignete Kontaktflächen 16' umfassen, an
welche leitfähige
Drähte 18 zur
Verbindung zu Kontaktstiften 16'' externer elektrischer
Kabel 18' gelötet sind.
-
Zur
Herstellung des eingekapselten, optischen Bauteils 1 wird
zuerst ein Siliziumsubstrat gemäß 1 hergestellt,
das Führungsrillen 5 und
die Wellenleiter 9 umfasst. Die Führungsrillen 5 können mittels
einer temporär
abgesetzten Maske vom Photoresist-Typ und eines Ätzverfahren erhalten werden, die
Wellenleiter 9 können
organisches Polymer-Material oder vorzugsweise anorganisches Material
umfassen. Sie können
wenigstens teilweise mittels der innerhalb der Prozesstechnologie
zum Verarbeiten von Siliziumsubstraten üblichen Verfahren hergestellt werden,
um integrierte, elektronische Schaltkreise und mikromechanische
Elemente herzustellen, so wie Oxidation, Ablagerung bzw. Deposition,
Diffusion, Mustern, Ätzen
usw.. Die elektronische Treiberschaltkreiseinheit 15 und
das optoelektrische Bauteil 11 werden bei ihren Orten positioniert
und mit anderen Einrichtungen der elektrischen Drähte 13 verbunden.
Die elektronische Treiberschaltkreiseinheit 15 wird mit
den leitfähigen
Pfaden 16 verbunden.
-
Um
eine gute optische Kopplung zwischen den Wellenleitern 9 und
dem optoelektronischen Bauteil 11 zu erreichen, wird die
Verbindungsregion dazwischen, vorzugsweise auch das gesamte optoelektronische
Bauteil 11 umfassend, durch Gießen bzw. Formen einer Schicht
eines geeigneten, transparenten, synthetischen Materials 17,
so wie eines Kunststoffmaterials, im Besonderen eines Elastomers,
mit einem geeigneten Brechungsindex abgedeckt.
-
In
den Führungsrillen 5 auf
der Siliziumbasisplatte 3 werden die Führungsstifte 7 platziert
oder möglicherweise
andere Einrichtungen mit derselben Form wie die Führungsstifte
in dem Bereich, wo sie sich innerhalb des optischen Bauteils 1 erstrecken. Die
leitfähigen
Drähte 18' werden mit
den Kontaktflächen 16' verbunden.
Schließlich
wird der auf diese Weise gebildete Zusammenbau abgedeckt durch vollständiges Eingießen mit
einem geeigneten, vorzugsweise dunkel gefärbten oder undurchsichtigen, mechanisch
widerstandsfähigen
Material 19 auf dieselbe Weise wie beim Einkapseln konventioneller,
integrierter, elektronischer Schaltkreise, zum Beispiel mit einem
aushärtbaren
Kunstharzmaterial und durch Pressspritzen davon (so wie Spritzgießen vom
Typ "Reaction Injection
Molding"), Niedrigdruck-Spritzgießen, zum
Beispiel eines geeigneten thermoplastischen Materials usw.. Bei
dieser Gießoperation
bzw. Formoperation wird mindestens alles der Region der oberen Oberfläche des
Siliziumsubstrats 3 abgedeckt, wo sich die Wellenleiter,
das optische Bauteil und vorzugsweise auch die elektronische Treiberschaltkreiseinheit 15 und
ihre elektrischen Verbindungen befinden. Vorteilhafterweise wird
durch Gießen
das gesamte Siliziumsubstrat 3 einschließlich seiner
vielfältigen
Einrichtungen außer
der Vorderoberfläche 6 abgedeckt,
wo die Führungsrillen 5 für die Führungsstifte
und wo eine Verbindung mit einer optischen Einheit mit einer komplementären Form
zum Koppeln optischer Signale hergestellt werden soll.
-
Das
transparente Kunststoffmaterial 17 wirkt auch als ein spannungsentlastendes
Material und kann thermisch geschaffene, mechanische Spannungen
zwischen der Kunststoffkapsel 19 und dem optoelektronischen
Bauteil 11 aufnehmen, sowohl beim Gießen in die Kapsel 19 als
auch später,
bei der realen Verwendung oder der Operation des eingekapselten
Bauteils 1. Das Kunststoffmaterial 17 sollte deshalb
weich und elastisch sein und kann vorteilhafterweise ein geeignet
ausgewähltes
elastisches Material sein.
-
2a ist
eine perspektivische Ansicht des Vorderabschnitts des Siliziumsubstrats 3 in
einer Ausführungsform,
wo die Wellenleiter von Wellenleiterkernen 9 mit einem
rechtwinkligen Querschnitt und einer Umhüllung gebildet sind, die die
Kerne umgeben, und gebildet sind aus einer Schicht 10,
die direkt auf der Oberfläche
des Siliziumsubstrats angeordnet ist, und einer oberen Schicht 10', die sich bei
den Seiten von und auf den Kernen 9' befindet. Die Wellenleiterkerne 9' und die unteren
und oberen Umhüllungsabschnitte 10 und 10' können mittels
unterschiedlicher prozesstechnologischer Verfahren gemäß dem obigen
hergestellt werden, so wie durch Ablagerung bzw. Deposition oder ähnliche
Verfahren auf geeigneten Materialien, Oxidation der Oberfläche eines
Siliziumsubstrats 3, Dopen, Mustern oder Maskieren, Ätzen usw.,
um Schichten mit geeigneten Brechungsindizes herzustellen. Das transparente
Kunststoffmaterial 17 wird auf dem optoelektronischen Bauteil 11 und über der
Verbindungsregion zwischen dem optoelektrischen Bauteil 11 und
den durch die Kerne 9' und
die Umhüllungsabschnitte 10 und 10' gebildeten
Wellenleitern angeordnet. Eine Einkapselung wird schließlich wie
oben hergestellt, die ein Gießen
in ein schützendes,
mechanisch widerstandsfähiges
Material einschließt.
-
Die
Wellenleiterabschnitte 9', 10 und 10' können auch
in Spezialfällen
aus einem geeigneten Polymer-Material hergestellt werden, zum Beispiel einem
Polyimid, und werden dann hergestellt durch Extrudieren von Polymer- Schichten auf der
Oberfläche
der Platte 3 und durch Mustern der Schichten danach.
-
Die
Wellenleiter 9 können
auch diskreter Natur sein, und solch eine Konstruktion wird durch
die perspektivische Ansicht des Vorderabschnitts des Siliziumsubstrats 3 in 2b veranschaulicht.
In dieser Ausführungsform
werden Führungsrillen
in der Oberfläche
des Siliziumsubstrats 3 hergestellt, und sie befinden sich
zwischen und parallel zu den Führungsrillen 5 für die Führungsstifte
und somit senkrecht zu der Vorderkante 6. Die Führungsrillen 20 erstrecken sich
bis zu der Vorderoberfläche
oder Eingriffsoberfläche
des Siliziumsubstrats 3. Die Führungsrillen 20 für die Wellenleiter
können
denselben allgemeinen Querschnitt haben wie die Führungsrillen 5 für die Führungsstifte,
haben aber im Allgemeinen viel kleinere Dimensionen, und sie können auch
durch Maskieren und Ätzen
hergestellt werden. Die Wellenleiter umfassen hier Segmente 9'' optischer Lichtwellenleiter, zum
Beispiel Silika-Fasern, aber es können auch Kunststofffasern
mit einem guten Ergebnis verwendet werden, abhängig von der kurzen Länge der
Faserstücke 9''. Das optische Bauteil 11 selbst
und seine Verbindungsregion zu den inneren Enden der optischen Fasern 9'', deren Enden sich innerhalb des fertigen,
eingekapselten Bauteils befinden, werden wie oben durch Gießen eines
transparenten Materials 17 abgedeckt und mechanisch mit
einem widerstandsfähigen
Polymer-Material 19 eingekapselt.
-
Die
Wellenleiter können
auch insgesamt durch Gießen
des transparenten Materials abgedeckt werden, wenn den Wellenleitern
ein Abschnitt ihrer Umhüllung
fehlt, die dann durch dieses abdeckende, gegossene, transparente
Material gebildet wird, siehe die Ausführungsform von 3.
Hier ist wie in 2a und 2b der
Vorderabschnitt des Siliziumsubstrats 3 gezeigt, wie aus einer
perspektivischen Sicht schräg
von der Vorderseite gesehen, und diese Ausführungsform stimmt mit der Ausführungsform
von 2a überein,
außer
dass der obere Umhüllungsabschnitt 10 nicht
da ist und dass er durch einen Abschnitt des transparenten Materials 17' ersetzt ist.
Diese Materialschicht erstreckt sich hier nicht nur über das
optische Bauteil 11 selbst und seine Verbindungsregion
zu den Wellenleiterkernen 9' und
dem Umhüllungsabschnitt 10 davon,
sondern über
die gesamte freie Oberfläche
der Kerne 9' und
den unteren Umhüllungsabschnitt 10.
Ein geeigneter Brechungsindex wird für das Material 17' ausgewählt, so
dass es als eine Umhüllung
für die
Kerne 9' arbeiten
kann, um vollständige
Wellenleiter zu bilden. Das gesamte Substrat 3 mit seinen
sich darauf befindenden Einrichtungen vielfältiger Arten wird wie oben
durch Gießen
eines mechanisch widerstandsfähigen
Kunststoffmaterials abgedeckt.
-
In 4 ist
eine alternative Ausführungsform in
einer perspektivischen Ansicht veranschaulicht, wie schräg von der
Rückseite
gesehen. Das Siliziumsubstrat 3 wird hier wie oben vorteilhafterweise
und gleichzeitig mit ähnlichen
Substraten eines größeren Siliziumwafers
hergestellt, der aus einem einkristallinen Block geschnitten oder
gesägt
ist. Mittels anisotropischen Ätzens
werden die Führungsrillen 5 für die Führungsstifte
erhalten. Eine aus Silika, SiO2, hergestellte
Region 10 mit einem angepassten Brechungsindex wird mittels
konventioneller Verfahren zum Herstellen von Schichten in oder auf
einer Oberfläche von
Siliziumwafern, so wie mittels der PECVD-Prozedur ("Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition") beschichtet, und
bildet den unteren Umhüllungsabschnitt
für die
Wellenleiter wie in 2a. Streifenförmige Regionen 9', die zum Beispiel
einen rechtwinkligen Querschnitt haben, werden dann auf dieser Schicht
eines Silika-Materials angeordnet, und ihnen wird ein etwas höherer Brechungsindex
gegeben, um Wellenleiterkerne zu bilden. Dann können auch Streben oder Positionierungsbuckel
(Sockel oder Mesas) 25 hergestellt werden zum genauen Positionieren
eines optoelektronischen Bauteils 11', wobei in dieser Ausführungsform
angenommen wird, dass dieses eine vollständige Einheit ist, die ihre
elektronische Treiberschaltanordnung umfasst und direkt mit elektrischen,
leitfähigen
Pfaden 16 verbunden ist. Sie werden auf den Oberflächen der
Siliziumplatte 3 auf eine geeignete Weise hergestellt,
zum Beispiel durch Beschichten von Schichten eines Metalls, so wie
Au, Al, mittels konventioneller Prozeduren, und sie werden mit externen,
elektrischen Leitern verbunden, die in dieser Figur nicht veranschaulicht
sind, auf dieselbe Weise wie oben. Das Siliziumsubstrat 3 wird
zusammen mit seinen vielfältigen
Einrichtungen lokal durch Gießen
eines transparenten Materials abgedeckt, zum Beispiel wie in 3,
und der vollständige
Zusammenbau wird durch Gießen
eines mechanisch widerstandsfähigen
Polymer-Materials
abgedeckt.