本發明涉及光波導技術領域，尤其涉及一種聚合物光波導芯片的制作方法。

背景技術：

光波導芯片是光互連技術的基本器件，傳統的光波導芯片材料主要是二氧化硅、硅、化合物半導體等無機材料。近年來，聚合物材料因其加工工藝簡單，價格低廉，易于集成等特點，被廣泛應用于光波導芯片的制作。

目前有多種聚合物光波導芯片的制作工藝，但這些方法在被廣泛使用的同時，也存在著許多的問題。例如反應離子蝕刻法工藝裝置復雜，難以控制其制備過程；平板影印法對于制備的光波導芯片尺寸的控制還不盡如人意；光漂白技術對于所使用的聚合物材料的種類有特定的要求，其對材料的適應性較差；激光燒蝕無法滿足光波導芯片較高的表面平整度；熱模壓印法對材料的熱穩定性及金屬壓模的平整度有較高的要求；刮刀法則依賴于操作員的技術熟練度。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種聚合物光波導芯片的制作方法，以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。

本發明實施例提供一種聚合物光波導芯片的制作方法，包括：

制作凹模具；

將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面；

控制壓板的位移，使所述壓板對所述聚合物芯層材料進行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，并使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離；

加熱固化所述聚合物芯層材料；

將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導陣列；

對所述聚合物光波導陣列進行切割分塊，得到聚合物光波導芯片。

優選的，在真空箱體中完成所述聚合物光波導陣列的制作。

優選的，所述真空箱體的真空度為0～-0.1mpa。

優選的，通過超快激光對硅晶圓直寫制作所述凹模具。

優選的，所述凹模具的凹槽深度為0.3mm、凹槽寬度為0.3mm、凹槽周期為1.5mm。

優選的，所述聚合物芯層材料為聚二甲基硅氧烷聚合物。

優選的，通過單軸驅動器控制所述壓板的位移。

優選的，所述第一距離為0.3mm。

優選的，所述加熱固化的溫度為60℃~70℃，所述加熱固化的時間為12~24小時。

本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

在本發明實施例中，利用凹模具制作脊形波導，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導芯片具有加工工藝簡單，價格低廉，易于集成的優點；機械按壓和加熱固化的操作對裝置要求較低、對材料的適應性較強；根據需要對聚合物光波導陣列進行切割分塊，可以得到相應尺寸的光波導芯片。本發明提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法可以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法的工藝流程圖；

圖2為本發明實施例提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法中的凹模具的結構示意圖；

圖3為圖2中的凹模具的局部放大圖；

圖4為圖3中的凹模具的左視圖。

其中，1-凹模具，2-聚合物芯層材料，3-壓板。

具體實施方式

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種聚合物光波導芯片的制作方法，以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。

本發明實施例的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：

一種聚合物光波導芯片的制作方法，包括：

制作凹模具；

將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面；

控制壓板的位移，使所述壓板對所述聚合物芯層材料進行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，并使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離；

加熱固化所述聚合物芯層材料；

將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導陣列；

對所述聚合物光波導陣列進行切割分塊，得到聚合物光波導芯片。

利用凹模具制作脊形波導，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導芯片具有加工工藝簡單，價格低廉，易于集成的優點；機械按壓和加熱固化的操作對裝置要求較低、對材料的適應性較強；根據需要對聚合物光波導陣列進行切割分塊，可以得到相應尺寸的光波導芯片。本發明提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法可以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

本實施例提供了一種聚合物光波導芯片的制作方法，如圖1(a)-(f)所示，包括以下步驟：

步驟1：制作凹模具，如圖1(a)所示。

通過超快激光對硅晶圓直寫制作所述凹模具1。所述硅晶圓優選為6英寸雙拋硅晶圓，所述硅晶圓也可以為其他規格的硅晶圓。

所述凹模具1的結構如圖2、圖3、圖4所示。其中，圖3為圖2中的凹模具的局部放大圖；圖4為圖3中的凹模具的左視圖。所述凹模具1的總長為a的整數倍，所述凹模具1的總寬為b的整數倍，所述所述凹模具1的凹槽寬度為c，所述所述凹模具1的凹槽周期為d，所述所述凹模具1的凹槽深度為e，所述硅晶圓的厚度為f。

一種優選的情況，所述凹模具1的凹槽深度為0.3mm、凹槽寬度為0.3mm、凹槽周期為1.5mm。上述尺寸的調整范圍均為±2μm。

所述凹模具1的凹部幾何尺寸決定最終得到的聚合物光波導芯片的脊寬、脊高。

所述凹模具1經過清洗、烘干后放入真空箱體以備使用。所述真空箱體的箱體表面安裝有玻璃觀察窗和真空手套，用于在抽真空的情況下的觀察和操作。所述真空箱體與真空泵通過高壓管相連，所述真空泵用于抽真空。

使用真空箱能有效減少氣體混入聚合物材料，避免聚合物材料在制作過程中出現氣泡，避免出現波導缺陷，引起光的散射。所述真空箱體的真空度優選為0～-0.1mpa。

步驟2：將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面，如圖1(b)所示。

所述聚合物芯層材料2為聚二甲基硅氧烷聚合物（pdms）。其中，pdms的預聚體：固化劑（質量比）=10:1。一種優選的情況，在所述真空箱體中，取2.5～3ml的所述聚合物芯層材料2涂覆于所述凹模具1的表面。

步驟3：控制壓板的位移，使所述壓板對所述聚合物芯層材料進行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，如圖1(c)所示。

具體的，所述壓板3安裝在單軸驅動器上，所述單軸驅動器安裝在所述真空箱體內壁上，通過所述單軸驅動器控制所述壓板3的位移，對所述聚合物芯層材料2實施精確按壓。即利用機械按壓的方式，通過所述壓板3對所述聚合物芯層材料2進行施壓，使得所述聚合物芯層材料2填充所述凹模具1的凹槽。

步驟4：控制壓板的位移，使所述壓板對所述聚合物芯層材料進行施壓，使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離，如圖1(d)所示。

即對所述聚合物芯層材料進行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽后，繼續通過所述壓板3對所述聚合物芯層材料2進行施壓，使得所述壓板3與所述凹模具1表面的距離為第一距離。

具體的，通過控制所述單軸驅動器的位移，實現控制所述壓板3的位移。一種優選的情況，所述第一距離為0.3mm。所述第一距離的調整范圍為±2μm。

所述第一距離決定最終制得的聚合物光波導芯片脊兩邊的芯厚度。

步驟5：加熱固化所述聚合物芯層材料。

固定所述壓板3后，將所述壓板3四周殘余的所述聚合物芯層材料2清理干凈，然后對所述聚合物芯層材料2進行加熱固化操作。加熱器安裝在所述真空箱內，且位于所述真空箱底部，所述加熱器采用輻射傳熱的方式對所述真空箱體內進行加熱。所述加熱固化的溫度為60℃~70℃，所述加熱固化的時間為12~24小時。

步驟6：將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導陣列，如圖1(e)所示。

完成固化后，將所述聚合物芯層材料2與所述凹模具1、所述壓板3剝離開。

步驟7：對所述聚合物光波導陣列進行切割分塊，得到聚合物光波導芯片，如圖1(f)所示。

將經固化的所述聚合物芯層材料2從所述真空箱體內取出，獲得成型的聚合物光波導陣列，按圖2中劃分網格的方式對所述聚合物光波導陣列進行切割，經打磨、清洗、烘干等工序即可得到總共20塊聚合物光波導芯片。所述聚合物光波導芯片的包層為空氣。

所述凹模具1的尺寸可控，劃分網格的方式任意可選，因此可以根據需要制作制定尺寸的光波導芯片。

本發明利用凹模具制作脊形波導，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導芯片具有加工工藝簡單，價格低廉，易于集成的優點；機械按壓和加熱固化的操作對裝置要求較低、對材料的適應性較強；根據需要對聚合物光波導陣列進行切割分塊，可以得到相應尺寸的光波導芯片。本發明提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法可以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。此外，使用真空箱能避免聚合物材料在制作過程中出現氣泡，避免出現波導缺陷。

本發明實施例提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法至少包括如下技術效果：

在本發明實施例中，利用凹模具制作脊形波導，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導芯片具有加工工藝簡單，價格低廉，易于集成的優點；機械按壓和加熱固化的操作對裝置要求較低、對材料的適應性較強；根據需要對聚合物光波導陣列進行切割分塊，可以得到相應尺寸的光波導芯片。本發明提供的一種聚合物光波導芯片的制作方法可以簡化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產品次品率。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。