一种耦合透镜的点胶固化工艺

技术领域

本发明涉及光耦合器件技术领域，尤其涉及一种耦合透镜的点胶固化工艺。

背景技术

光模块是光通信的一种核心器件，用于完成对光信号的光-电或电-光转换，实现光信号和电信号的转换。光模块的主要结构由电路板(PCB)、光电转换单元和耦合透镜(lens)组成，在光模块的组装过程中，先将耦合透镜放置在电路板的耦合区域上以使光电转换单元和光耦合透镜对位设置，然后在耦合区域进行点胶处理，之后对点胶的胶水进行固化实现耦合透镜的固定。

在相关技术中，点胶所采用的胶水一般为热固化胶，将光模块放置在烤箱内进行烘烤固化。然而，在烘烤过程中，在热固化胶水张力作用下会导致耦合透镜位置发生偏移，造成对位误差，导致光模块耦合失效不良，影响光模块生产的良品率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种耦合透镜的点胶固化工艺，旨在解决相关技术中光模块组装的胶水固化过程中发生耦合透镜偏移的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种耦合透镜的点胶固化工艺，包括：

在将耦合透镜放置在电路板的耦合区域上之后采用耦合胶进行点胶处理，完成所述耦合透镜和所述电路板的耦合得到光模块；其中，所述耦合胶为紫外固化胶和热固化胶按照预定比例混合形成；

采用紫外灯照射所述耦合胶进行预固化处理；

对进行所述预固化处理后的光模块进行烘烤处理，完成所述耦合透镜的固化。

可选地，所述烘烤处理过程中的烘烤温度梯度升高，且所述光模块在每一个烘烤温度持续预设时间。

可选地，所述对进行所述预固化处理后的光模块进行烘烤处理的步骤包括：

将多个烤箱的温度升高至预设温度；其中，多个所述烤箱对应的所述预设温度呈梯度升高；

将进行所述预固化处理后的光模块先后放入预设温度的多个所述烤箱内进行烘烤；其中，所述光模块在每一个所述烤箱内烘烤对应的所述预设时间。

可选地，所述烤箱设置有六个，所述将进行所述预固化处理后的光模块先后放入预设温度的多个所述烤箱内进行烘烤的步骤包括：

将进行所述预固化处理后的光模块放入第一烤箱进行烘烤；其中，所述第一烤箱对应的所述预设温度取值范围为50℃-70℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h；

在所述第一烤箱完成烘烤后取出并放入第二烤箱进行烘烤；其中，所述第一烤箱对应的所述预设温度取值范围为70℃-90℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h；

在所述第二烤箱完成烘烤后取出并放入第三烤箱进行烘烤；其中，所述第三烤箱对应的所述预设温度取值范围为90℃-110℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h；

在所述第三烤箱完成烘烤后取出并放入第四烤箱进行烘烤；其中，所述第四烤箱对应的所述预设温度取值范围为110℃-130℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h；

在所述第四烤箱完成烘烤后取出并放入第五烤箱进行烘烤；其中，所述第五烤箱对应的所述预设温度取值范围为130℃-150℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h；

在所述第五烤箱完成烘烤后取出并放入第六烤箱进行烘烤；其中，所述第六烤箱对应的所述预设温度取值范围为150℃-170℃，对应的所述预设时间取值范围为0.3h-0.7h。

可选地，所述对进行所述预固化处理后的光模块进行烘烤处理的步骤包括：

将进行所述预固化处理后的光模块放入烤箱内，所述烤箱的烘烤温度梯度升高至预设温度，且所述光模块在每一个所述预设温度内持续对应的预设时间。

可选地，所述烘烤温度小于所述紫外固化胶的分解温度。

可选地，所述采用紫外灯照射所述耦合胶进行预固化处理的步骤之后，且在所述对进行所述预固化处理后的光模块进行烘烤处理之前，还包括：

对所述光模块的耦合性能进行检测，并根据检测结果执行如下步骤：

当所述光模块的耦合性能符合预设标准时，则进行下一步工序；

当所述光模块的耦合性能不符合预设标准时，则剔除所述耦合胶并重新进行点胶处理。

可选地，所述紫外灯照射时间的取值范围为10s-40s，所述紫外灯的照射功率取值范围为0.30W/cm

可选地，所述紫外灯发射的紫外线透过所述耦合透镜并照射在位于所述耦合透镜底部的所述耦合胶，且所述紫外灯发射的紫外线照射在位于所述所述耦合透镜侧边的所述耦合胶。

可选地，所述紫外固化胶和所述热固化胶混合的预定比列以重量份计为5:5。

本发明中一种耦合透镜的点胶固化工艺与相关技术相比，有益效果在于：由于在对耦合胶进行烘烤固化前先通过紫外灯照射使耦合胶预固化，可以将耦合透镜预固定在电路板上的耦合区域，从而在后续的烘烤处理过程中可以避免胶水张力作用导致耦合透镜发生移动导致对位发生偏移，进而避免耦合透镜和电路板之间的耦合失效，提升光模块的生产良品率。而且，耦合胶预固化后基本定型，在后续的烘烤固化过程中收缩率几乎不再发生变化，有利于整体降低耦合胶的收缩比列，避免耦合透镜脱落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的耦合透镜的点胶固化工艺的基本流程示意图；

图2是本发明实施例1提供的耦合透镜的点胶固化工艺细化步骤的流程示意图；

图3是本发明实施例2提供的耦合透镜的点胶固化工艺细化步骤的流程示意图；

图4是本发明提供的光模块的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：1、电路板；2、耦合透镜。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：

请参阅图1，本发明提供了一种耦合透镜的点胶固化工艺，包括如下步骤：

步骤S10：在将耦合透镜2放置在电路板1的耦合区域上之后采用耦合胶进行点胶处理，完成耦合透镜2和电路板1的耦合得到光模块。

在本发明实施例中，如图3所示，光模块包括电路板1、光电转换单元和耦合透镜2。光电转换单元设置在电路板1上，光电转换单元包括发光装置和收光装置，发光装置可以为激光器，收光装置可以为光电二极管。耦合透镜2包括衍射光组件、光透镜和滤波片，衍射光组件还设有接收口，当激光器发射的光透过光透镜并被滤波片反射汇聚至接收口，可以实现光模块的电-光转换；当从接收口传输的光被滤波片反射至被光电二极管接收时，可以实现光模块的光-电转换。

电路板1上设有耦合区域，耦合区域呈矩形。当耦合透镜2放置在电路板1的耦合区域上时，衍射光组件与电路板1相接触，光电转换单元与光透镜和滤波片对准，以保证光模块的电-光转换和光-电转换，在进行点胶处理后可以将衍射光组件粘接在电路板1上，完成耦合透镜2和电路板1的耦合得到光模块。根据实际需要，衍射光组件的两侧分别设有互不连通的第一凹槽和第二凹槽，多个光透镜设置于第一凹槽的底部，多个滤波片设置于第二凹槽内，且多个滤波片的位置和多个光透镜的位置一一对应设置，多个光透镜的位置和发光装置及收光装置的位置一一对应设置。

其中，点胶处理采用的耦合胶为紫外固化胶和热固化胶按照预定比例混合形成，紫外固化胶可以为丙烯酸类UV胶、硅氧烷类UV胶、环氧类UV胶和聚氨酯类UV胶等，热固化胶可以为环氧树脂胶、脲醛树脂胶和聚氨酯胶等，耦合胶可以为丙烯酸类UV胶和环氧树脂胶混合、丙烯酸类UV胶和聚氨酯胶混合、环氧类UV胶和脲醛树脂胶混合；紫外固化胶和热固化胶混合的预定比列以重量份计可以为5:5，例如5份紫外固化胶和5份热固化胶混合。根据实际需要，预定比例也可以为2:3、4:3、6:4等。

步骤S11：采用紫外灯照射耦合胶进行预固化处理。

具体的，点胶处理后耦合胶部分位于耦合透镜2的底部，部分位于耦合透镜2的侧边，紫外灯发射的紫外线透过耦合透镜2并照射在位于耦合透镜2底部的耦合胶，且紫外灯发射的紫外线照射在位于耦合透镜2侧边的耦合胶。其中，衍射光组件透光设置，以保证紫外灯发射的紫外线可以透过衍射光组件照射在衍射光组件底部的耦合胶上；紫外灯照射时间的取值范围为10s-40s，例如10s、15s、20s、30s、40s等，照射时间过短则会导致耦合胶固化度较低，不易将耦合透镜2预固定在电路板1上的耦合区域，照射时间过长则会降低光模块的生产效率；紫外灯的照射功率取值范围为0.30W/cm

应当理解的是，由于耦合胶的成分中含有紫外固化胶，紫外灯照射后耦合胶会初步固化并定型，从而实现耦合透镜2在电路板1上耦合区域的预固定。

步骤S12：对进行预固化处理后的光模块进行烘烤处理，完成耦合透镜2的固化。

具体的，由于耦合胶的成分中含有热固化胶，可以通过烘烤将耦合胶完全固化，从而实现耦合透镜2在电路板1上耦合区域的强固定。

由于在对耦合胶进行烘烤固化前先通过紫外灯照射使耦合胶预固化，可以将耦合透镜2预固定在电路板1上的耦合区域，从而在后续的烘烤处理过程中可以避免胶水张力作用导致耦合透镜2发生移动导致对位发生偏移，进而避免耦合透镜2和电路板1之间的耦合失效，提升光模块的生产良品率。而且，耦合胶预固化后基本定型，在后续的烘烤固化过程中收缩率几乎不再发生变化，有利于整体降低耦合胶的收缩比列，避免耦合透镜2脱落。

在本发明实施例中，烘烤处理过程中的烘烤温度梯度升高，且光模块在每一个烘烤温度持续预设时间，即耦合胶采用温度梯度升高的方式烘烤，使得耦合胶的加热固化过程可以分为多个阶段，可以有效避免在烘烤过程中胶水张力作用导致耦合透镜2的位置发生偏移。而且，耦合胶在进行紫外灯照射的预固化后进行烘烤固化，相当于对耦合胶进行退火处理，可以消除耦合胶中预固化过程中残留的应力，提供固化的均匀性。

在本发明实施例中，耦合胶的烘烤处理具有多种实现方式，下面进行举例说明。

实施例1：

请参阅图2，本实施例提供了一种耦合透镜的点胶固化工艺的细化步骤，具体包括如下步骤：

步骤S20：在将耦合透镜2放置在电路板1的耦合区域上之后采用耦合胶进行点胶处理，完成耦合透镜2和电路板1的耦合得到光模块。

步骤S21：采用紫外灯照射耦合胶进行预固化处理。

步骤S22：对光模块的耦合性能进行检测，并根据检测结果执行如下步骤：

当光模块的耦合性能符合预设标准时，则进行下一步工序；

当光模块的耦合性能不符合预设标准时，则剔除耦合胶并重新进行点胶处理。

具体的，采用光束分析仪对光模块的耦合性能进行检测，具体为光束分析仪检测光斑尺寸是否符合预设标准。当光斑尺寸符合预设标准时，耦合透镜2与电路板1上的光电转换单元对准，耦合输出光效率保持正常；当光斑尺寸不符合预设标准时，耦合透镜2相对电路板1上的光电转换单元发生偏移，耦合输出光效率降低，耦合胶预固化处理过程中产生的收缩导致耦合透镜2移动。

应当理解的是，由于在进行烘烤处理之前对光模块的耦合性能进行检测，可以保证在进行烘烤处理之前的光模块的耦合性能符合预设标准，避免对耦合性能不符合预设标准的光模块进行烘烤处理，从而避免做无用工序；同时，仅进行预固化处理的耦合胶相较于进行烘烤后的耦合胶更便于剔除，从而有利于降低点胶固化工艺的难度。

需要说明的是，为了避免耦合胶预固化处理过程中产生收缩，预固化处理过程可以分多个阶段进行，例如，预固化处理过程分为三个阶段，具体如下：

第一阶段，在第一预设功率下对应的紫外光照射耦合胶，并保持照射第一预设时间。

第二阶段，在第二预设功率下对应的紫外光照射耦合胶，并保持照射第二预设时间；其中，第二预设功率大于第一预设功率，第二预设时间大于第一预设时间。

第三阶段，在第三预设功率下对应的紫外光照射耦合胶，并保持照射第三预设时间；其中，第三预设功率大于第二预设功率，第三预设时间大于第二预设时间。

其中，第一预设功率可以为0.30W/cm

步骤S23：将多个烤箱的温度升高至预设温度。

其中，多个烤箱对应的预设温度呈梯度升高；多个烤箱的数量可以为2、3、5、6、7等，相邻两个烤箱之间的温度差可以相等或不相等，例如，第一个烤箱和第二个烤箱之间的温度差可以为10℃，第二个烤箱和第三个烤箱之间的温度差可以为10°或20°。

步骤S24：将进行预固化处理后的光模块先后放入预设温度的多个烤箱内进行烘烤，完成耦合透镜2的固化。

具体的，光模块在每一个烤箱内烘烤对应的预设时间，例如，烤箱设置有六个，将进行预固化处理后的光模块先后放入至升温后的多个烤箱内进行烘烤的步骤包括：

步骤S240：将进行预固化处理后的光模块放入第一烤箱进行烘烤；其中，第一烤箱对应的预设温度取值范围为50℃-70℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第一烤箱对应的预设温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃等，优选为60℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

步骤S241：在第一烤箱完成烘烤后取出并放入第二烤箱进行烘烤；其中，第一烤箱对应的预设温度取值范围为70℃-90℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第二烤箱对应的预设温度可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等，优选为80℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

步骤S242：在第二烤箱完成烘烤后取出并放入第三烤箱进行烘烤；其中，第三烤箱对应的预设温度取值范围为90℃-110℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第三烤箱对应的预设温度可以为90℃、95℃、100℃、105℃、110℃等，优选为100℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

步骤S243：在第三烤箱完成烘烤后取出并放入第四烤箱进行烘烤；其中，第四烤箱对应的预设温度取值范围为110℃-130℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第三烤箱对应的预设温度可以为110℃、115℃、120℃、125℃、130℃等，优选为120℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

步骤S244：在第四烤箱完成烘烤后取出并放入第五烤箱进行烘烤；其中，第五烤箱对应的预设温度取值范围为130℃-150℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第三烤箱对应的预设温度可以为130℃、135℃、140℃、145℃、150℃等，优选为140℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

步骤S245：在第五烤箱完成烘烤后取出并放入第六烤箱进行烘烤；其中，第六烤箱对应的预设温度取值范围为150℃-170℃，对应的预设时间取值范围为0.3h-0.7h。其中，第三烤箱对应的预设温度可以为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃等，优选为160℃，预设时间可以为0.3h、0.4h、0.5h、0.6h、0.7h等，优选为0.5h。

在上述步骤S240至步骤S245中，由于各烤箱已升温至预设温度，使得每个烤箱在光模块放入后不需要再耗费时间进行升温，可以减少烘烤处理所需的时间，提升光模块的生产效率；同时，各烤箱之间的温度差较低，有利于避免耦合胶的粘合力受温差的影响而降低。

需要说明的是，在第六烤箱烘烤0.5h后，第六烤箱通过30min从160℃逐渐降温至60°，然后将光模块从烤箱内取出，可以避免光模块突然从高温环境落入常温环境，从而避免因温差骤变导致耦合胶的粘合力下降。

实施例2：

请参阅图3，本实施例提供了一种耦合透镜的点胶固化工艺的细化步骤，具体包括如下步骤：

步骤S30：在将耦合透镜2放置在电路板1的耦合区域上之后采用耦合胶进行点胶处理，完成耦合透镜2和电路板1的耦合得到光模块。

步骤S31：采用紫外灯照射耦合胶进行预固化处理。

步骤S32：对光模块的耦合性能进行检测，并根据检测结果执行如下步骤：

当光模块的耦合性能符合预设标准时，则进行下一步工序；

当光模块的耦合性能不符合预设标准时，则剔除耦合胶并重新进行点胶处理。

步骤S33：将进行预固化处理后的光模块放入烤箱内，烤箱的烘烤温度梯度升高至预设温度，且光模块在每一个预设温度内持续对应的预设时间。

具体的，烤箱设有六个预设温度，分别为60℃、80℃、100℃、120℃、140℃和160℃。在光模块放入烤箱内后，烤箱通过10min从室温逐渐升温至60℃，并在60℃持续烘烤0.5h；烤箱通过5min从60℃逐渐升温至80℃，并在80℃持续烘烤0.5h；烤箱通过5min从80℃逐渐升温至100℃，并在100℃持续烘烤0.5h；烤箱通过5min从100℃逐渐升温至120℃，并在120℃持续烘烤0.5h；烤箱通过5min从120℃逐渐升温至140℃，并在140℃持续烘烤0.5h；烤箱通过5min从140℃逐渐升温至160℃，并在160℃持续烘烤0.5h；最后烤箱通过30min从160℃逐渐降温至60°，然后将光模块从烤箱内取出，耦合胶固化完成。

由于光模块在同一个烤箱内完成烘烤，可以避免光模块在不同温度的烤箱之间流转，同时，每一次升温均采用阶梯式的升温方式，可以给耦合胶充分的反应时间，避免因温差过大导致胶水的粘合力不佳。

需要说明的是，在上述各实施例中，烘烤温度小于紫外固化胶的分解温度，避免在烘烤时紫外固化胶分解，导致耦合胶的粘合力下降；其中，紫外固化胶的分解温度一般为200℃。

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