一种减小粘接应力的结构的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及光通信技术领域，特别是涉及一种减小粘接应力的结构。

背景技术：

光芯片在光通信系统中广泛应用。例如光分路器(splitter)、阵列波导光栅(arrayedwaveguidegrating，简写为：awg)、可调光衰减器(variableopticalattenuator，简写为：voa)分别被用于光信号的分支、波长复用/解复用、光信号强度控制等。这些光芯片在封装使用过程中，通常需要对端面进行抛光。为了保护光芯片基板的上表面不在抛光过程中发生崩边，通常需要在芯片基板上表面通过胶粘剂粘接盖玻片进行端面保护，粘接后的示意图如图2所示。由于表面张力的作用，胶粘剂会溢出并在盖玻片侧面和芯片基板表面浸润延伸，如图2的b4位置所示。

盖玻片粘接过程通常使用的紫外固化胶水的热膨胀系数与芯片基板、盖玻片的热膨胀系数有较大差别。器件在高低温循环变化的环境中使用时，由于热胀冷缩的作用，在粘接界面处会产生应力的不平衡。而溢胶会进一步强化应力的不平衡状态，并撕裂芯片基板表面的波导层，从而导致芯片基板失效，如图3所示，b41是由于应力不平衡所导致的表层波导撕裂。

为了进一步解释该过程，可以对只有芯片基板(图1)和粘接有盖玻片的芯片基板(图2)这两种情况进行高低温工况下的应力仿真模拟。图6是在-40℃下的结构应力分布图，其中，曲线6a对应的是图1的结构，曲线6b对应的是图2的结构。从图中可以看到当没有粘接盖玻片时，芯片基板表面的应力分布式是均匀的。而粘接盖玻片后，在盖玻片边缘的b4位置附近的应力分布极不均衡。图7是在85℃下的结构应力分布图，其中，曲线7a对应的是图1的结构，曲线7b对应的是图2的结构。从图中可以看到当没有粘接盖玻片时，芯片基板表面的应力分布式是均匀的。而粘接盖玻片后，在盖玻片边缘的b4位置附近的应力分布极不均衡。当图2中的结构在温度从-40℃～85℃范围循环变化的环境中工作时，由于应力的极大不平衡，将导致图3中b41位置的芯片基板表层撕裂现象。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例要解决的技术问题是现有技术中当没有粘接盖玻片时，芯片基板表面的应力分布式均匀的。而粘接盖玻片后，在盖玻片与芯片基板边缘的位置附近的应力分布极不均衡，从而影响了芯片基板在不同温度下的工作稳定性。

本实用新型实施例采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种减小粘接应力的结构，包括芯片基板、胶粘剂和盖板，具体的：

所述盖板与所述芯片基板通过胶粘剂耦合；其中，所述盖板的边缘区域在与所述芯片基板耦合的位置上，相应胶粘剂内缩在所述盖板的边缘区域与芯片基板构成的夹层之间；

其中，所述胶粘剂内缩状态，使得所述盖板的第一侧的胶粘剂的边缘与所述盖板的第一侧的边缘平行，并且相差第一预设距离。

优选的，所述第一预设距离为0～0.5倍盖板的厚度。

优选的，所述盖板的边缘区域在与所述芯片基板耦合的位置上，具体为：

所述位置位于所述盖板的第一侧边缘区域，且位于芯片基板上表面内部区域的。

优选的，若盖板的第二侧边缘区域与芯片基板的边缘区域上下耦合后呈现齐平状态，则所述盖板的第二侧边缘、芯片基板与盖板的第二侧边缘相对的边缘、以及位于相应边缘之间的胶粘剂的边缘，三者边缘齐平。

优选的，还包括溢胶清除装置，具体的：

所述溢胶清除装置包括用于去除所述第一侧边缘溢胶的切削边，所述切削边包含一倾斜角；所述倾斜角用于在将所述切削边抵进盖板的第一侧与芯片基板之间承载胶粘剂的缝隙，并单向拖动时，形成所述盖板的第一侧边缘与相应侧胶粘剂边缘之间相差第一预设距离的结构。

优选的，所述溢胶清除装置还包括导胶槽，所述导胶槽与所述切削边相邻，用于在切削边刮除所述胶粘剂时，将刮除掉的胶粘剂引入所述导胶槽。

优选的，所述导胶槽的数量为1个或者2个。

优选的，所述溢胶清除装置由聚四氟乙烯、聚氟乙烯或者聚偏氟乙烯制作得到。

优选的，所述溢胶清除装置将粘接过程中的溢胶清除掉之前，先在紫外线强度为150w/cm²的面光源下，照射3-6秒后完成预固化。

与现有技术相比，本实用新型实施例的有益效果在于：

本实用新型提出的减小粘接应力的结构，能大大减小了盖板边缘的应力失衡，确保结构件在高低温循环工况下不会发生芯片表层波导的撕裂现象，提高了结构件的可靠性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为相关技术中单颗芯片基板的示意图；

图2为相关技术中芯片基板粘接盖玻片后的结构示意图；

图3为相关技术中芯片基板粘接盖玻片并经过温度循环后的失效结构示意图；

图4为相关技术中芯片基板粘接盖玻片的理想结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的芯片基板粘接盖玻片的结构示意图；

图6为相关技术中图1、图2、图4、图5结构在-40℃下的结构应力分布图；

图7为相关技术中图1、图2、图4、图5结构在85℃下的结构应力分布图；

图8为本实用新型实施例的溢胶清除工具示意图；

图9为本实用新型实施例的溢胶清除工具示意图；

图10为本实用新型实施例的溢胶清除工具示意图；

图11为本实用新型提供的一种减小粘接应力的结构的实施方式步骤框图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本实用新型实施例提供了一种减小粘接应力的结构，如图5所示，包括芯片基板、胶粘剂和盖板，其中，盖板的至少一侧处于芯片基板的非边缘区域(即处于芯片基板正常的表面区域上，此处是将芯片基板划分为正常的表面区域和边缘区域两部分)，具体的：

所述盖板与所述芯片基板通过胶粘剂耦合；其中，所述盖板的边缘区域在与所述芯片基板耦合的位置上，相应胶粘剂内缩在所述盖板的边缘区域与芯片基板构成的夹层之间；

其中，所述胶粘剂内缩状态，使得所述盖板的第一侧的胶粘剂的边缘与所述盖板的第一侧的边缘平行，并且相差第一预设距离(如图5中标注l所示)。其中，所述第一预设距离一般设置为0～0.5倍盖板的厚度，所述第一预设距离的选定通常根据盖板的大小进行适应性的调整，相应的，盖板的面积越大，则相应的第一预设距离的取值允许选择的空间更大，而如果盖板的面积相对较小，则相应的第一预设阈值的取值会被约束在较小的范围内，其目的是除了应力考虑维度之外，还要综合考虑第一预设距离对于盖板粘接后的固定强度的考虑。

本实用新型实施例提出的减小粘接应力的结构，能大大减小了盖板边缘的应力失衡，确保结构件在高低温循环工况下不会发生芯片表层波导的撕裂现象，提高了结构件的可靠性。

本实用新型实施例所阐述的盖板和芯片基板的位置结构关系至少包括以下几种：

1、盖板所处芯片基板的位置，位于芯片基板中间区域，即盖板的边缘不与芯片基板的边缘相邻；这种情况下，本实用新型实施例中所阐述的第一侧，将衍生成为整个盖板的周边，都要进行所述第一预设距离结构的处理。

2、盖板所处芯片基板的位置，位于芯片基板的一侧、两侧或者三侧临边处，此时具体的，若盖板的第二侧边缘区域与芯片基板的边缘区域上下耦合后呈现齐平状态，则所述盖板的第二侧边缘、芯片基板与盖板的第二侧边缘相对的边缘、以及位于相应边缘之间的胶粘剂的边缘，三者边缘齐平。由此可以看出，本实用新型实施例所提出的第一预设距离结构是专门针对盖板和芯片基板之间非临边耦合区域进行的。

在本实用新型实施例中，所述胶粘剂内缩在所述盖板的第一侧与芯片基板构成的夹层之间，具体包括：

利用溢胶清除装置将粘接过程中位于所述盖板的第一侧的溢胶清除掉，并形成盖板的第一侧边缘与相应侧胶粘剂边缘之间相差第一预设距离的结构；

如图8所示，所述溢胶清除装置包括用于去除所述第一侧边缘溢胶的切削边，所述切削边包含一倾斜角(所示倾斜角的大小根据所要实现的第一预设距离大小，以及位于盖板和芯片基板之间胶粘剂厚度决定)；所述倾斜角用于在将所述切削边抵进盖板的第一侧与芯片基板之间承载胶粘剂的缝隙，并单向拖动时，形成所述盖板的第一侧边缘与相应侧胶粘剂边缘之间相差第一预设距离的结构。为了减小去除溢胶过程中对芯片基板的磨损，优选的，所述溢胶清除装置由聚四氟乙烯、聚氟乙烯或者聚偏氟乙烯制作得到。

如图9所示，存在一种优选的实现方案，所述溢胶清除装置还包括导胶槽，所述导胶槽与所述切削边相邻，用于在切削边刮除所述胶粘剂时，将刮除掉的胶粘剂引入所述导胶槽。如图9和图10所示，所述导胶槽的数量为1个或者2个，甚至于多个。在具体实现过程中，所述导胶槽的可以设计成入口小尾部大的结构，并且可以设计成入口浅尾部深的结构(参考图9来看，深度可以理解图中的槽口离底部的高度)，从而提高吸附溢胶的效果。

在本实用新型实施例中，还为进行去除溢胶的时机，提供了一最优的实现方式，在紫外线强度为150w/cm²的面光源下，照射3-6秒(实际测试过程中，得出照射5秒时，去除效果最佳)后取出，并利用溢胶清除装置将粘接过程中的溢胶清除掉。

实施例2：

本实用新型实施例还提供了一种减小粘接应力的方法，包括芯片基板、胶粘剂和盖板，如图11所示，方法包括：

在步骤201中，将所述胶粘剂点胶在芯片基板表面上对应粘接盖板的区域。

在步骤202中，将盖板放置在芯片基板的胶粘剂上。

在步骤203中，按压盖板，将盖板与芯片基板之间的胶粘剂里面的气泡排出，得到预固化组件。

在步骤204中，将所述预固化组件放置在紫外光下短暂照射，使得胶粘剂呈半固化状态，将所述预固化组件取出。例如：在紫外光强度为150w/cm²的面光源下，照射5秒后取出。

在步骤205中，利用溢胶清除装置将粘接过程中位于所述盖板的第一侧的溢胶清除掉，并形成盖板的第一侧边缘与相应侧胶粘剂边缘之间相差第一预设距离的结构。

其中，所述第一预设距离为0～0.5倍盖板的厚度，所述第一预设距离的选定通常根据盖板的大小进行适应性的调整，相应的，盖板的面积越大，则相应的第一预设距离的取值允许选择的空间更大，而如果盖板的面积相对较小，则相应的第一预设阈值的取值会被约束在较小的范围内，其目的是除了应力考虑维度之外，还要综合考虑第一预设距离对于盖板粘接后的固定强度的考虑。

在步骤206中，将所述完成溢胶清除操作后的预固化组件，放入紫外光面光源下充分固化并老化。

本实用新型实施例提出的减小粘接应力的结构，能大大减小了盖板边缘的应力失衡，确保结构件在高低温循环工况下不会发生芯片表层波导的撕裂现象，提高了结构件的可靠性。

同样考虑实施例1中的两种情况，尤其是在第二种情况中，若盖板的第二侧边缘区域与芯片基板的边缘区域上下耦合后呈现齐平状态，则将盖板放置在芯片基板的胶粘剂上，具体包括：

在将盖板放置在芯片基板的胶粘剂上时，确认所述盖板的第二侧边缘、芯片基板相应边缘、以及相应边缘区域之间的胶粘剂的边缘，三者齐平。

在本实用新型实施例实现过程中，还提供了一种优选的实现方案，能够对溢胶清楚处理后的相应胶粘剂轮廓定形起到进一步优化。具体的，将所述完成溢胶清除操作后的预固化组件，放入紫外光面光源下充分固化并老化之前，所述方法还包括：

在步骤301中，在盖板的第一侧边缘与相应侧胶粘剂边缘之间相差第一预设距离的区域填充光刻胶；

并且，在放入紫外光面光源下充分固化并老化之后，所述方法还包括：

在步骤302中，将带有光刻胶的预固化组件置于去胶机内，在射频电压的能量的作用下，灰化气体被解离为等离子体，所述等离子体和光刻胶发生反应，从而将光刻胶去除。

相比较本实用新型实施例，上述步骤301和步骤302的引入，能够保证盖板第一侧的胶粘剂的边界一致性更好，并且，盖板大小相对较小时，能够保证相应的第一预设距离的精准性，因为，可以防止在进行第二轮固化过程中会发生第一侧的胶粘剂边界的形变。

实施例3：

在介绍了实施例1所述的减小粘接应力的结构以及实施例2所述的减小粘接应力的方法后。本实用新型实施例将结合具体事例场景下的结构，并配以相应的实验测试数据，论证本实用新型实施例所提出的技术方案的可信性。

如图4所示，一种减小粘接应力的结构包括：芯片基板c1、胶粘剂c2、盖板c3；c4是盖板的粘接边缘区域。所述胶粘剂c2在粘接边缘区域c4处与盖板c3的边缘平齐，无胶水溢出。其中，所述无胶水溢出的状态，可以通过图8中的溢胶清除工具5实施。所述的溢胶清除工具5的尖端角度6不超过90度。

将所述的溢胶清除工具5的尖端，在粘接边缘区域c4处，沿盖板c3的边缘，贴着芯片基板c1的表面划过，将粘接过程中的溢胶清除掉。

然后将胶粘剂固化，形成图4中的结构件。

图5为本实用新型实施例的另一种减小粘接应力的结构的示意图。芯片基板d1、胶粘剂d2、盖板d3；d4是盖板的粘接边缘区域。所述胶粘剂c2在粘接边缘区域d4处，未触及与盖板d3的边缘。所述的图5中的结构件将作为应力分布仿真分析的对比组结构。

对图1、图2、图4、图5的结构在-40℃和85℃环境下分别进行的结构应力分布仿真。如图6所述，图1、图2、图4、图5结构在-40℃下的结构应力分布情况分别对应与曲线6a、曲线6b、曲线6c、曲线6d；如图7所述，图1、图2、图4、图5结构在85℃下的结构应力分布情况分别对应与曲线7a、曲线7b、曲线7c、曲线7d。

通过对比曲线6b和曲线6c可以看出，在低温条件下，图4结构可以明显减小粘接应力。通过对比曲线7b和曲线7c可以看出，在高温条件下，图4结构可以明显减小粘接应力。通过对比曲线6c和曲线6d可以看出，在低温条件下，图4结构和图5结构的应力不均衡大小相同。通过对比曲线7c和曲线7d可以看出，在高温条件下，图5结构的应力相比较图4结构而言，能够取得更优的效果。这也进一步论证了本实用新型实施例所提出方案的有效性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。