普萊信發(fā)布FAB120/FAB150光纖陣列貼裝機(jī)，助力光模塊光釬組裝自動化

  ICC訊 光模塊中的光纖陣列（FA）貼裝，是將已經(jīng)封裝好、研磨拋光完畢的FA成品，高精度地光路對準(zhǔn)到光模塊內(nèi)部的光學(xué)芯片（如激光器LD、探測器PD、或硅光芯片）上，并永久固定的過程。這是光模塊（尤其是高速相干模塊、硅光模塊、CPO等先進(jìn)封裝模塊）制造中最核心、技術(shù)難度最高的步驟之一，直接決定了模塊的光學(xué)性能和長期可靠性。

  目前FA貼裝基本采用人工貼裝的方式，效率低下。近期，普萊信創(chuàng)造性開發(fā)了FAB120光纖陣列貼裝機(jī)（TX FA/RX FA貼裝），F(xiàn)AB150光纖陣列貼裝機(jī)（FA Pigtail貼裝），效率是人工貼裝的10倍，擁有自動Plasma清洗、FA光路校準(zhǔn)、FA尺寸測量、UV固化等功能。助力光模塊廠家實(shí)現(xiàn)光纖FA組裝的全自動化，極大降低人工成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率。

  光纖陣列FA組裝流程

  步驟一：準(zhǔn)備工作

  1.  基板/載板準(zhǔn)備：光芯片（如DFB激光器陣列、硅光芯片）通常已經(jīng)通過共晶焊或貼片膠固定在載板或熱沉上，并完成了金線鍵合。

  2.  清潔：使用等離子清洗機(jī)清潔芯片的光耦合區(qū)域（如光柵耦合器、邊緣）和光纖陣列的端面，去除有機(jī)污染物，提高表面能，確保膠水浸潤性和長期粘接強(qiáng)度。

  3.  點(diǎn)膠準(zhǔn)備：根據(jù)膠水特性，可能需要對載板進(jìn)行預(yù)熱（如80°C）。準(zhǔn)備好高精度點(diǎn)膠系統(tǒng)和低粘度、低收縮率、匹配熱膨脹系數(shù)（CTE）的紫外固化膠或紫外/熱雙固化膠。

  步驟二：精密點(diǎn)膠

  使用微型點(diǎn)膠針頭，將預(yù)先確定的、極少量的膠水點(diǎn)到光纖陣列與載板的粘接區(qū)域（通常避開直接的光路區(qū)域），粘膠面積＞80%區(qū)域，F(xiàn)A光面前后無膠水污染。

  步驟三：無源貼裝

  通過無源貼裝的方式，在視覺系統(tǒng)輔助下，通過光纖光路對準(zhǔn)載板上的Mark點(diǎn)，將光纖陣列精準(zhǔn)貼裝到載板的耦合區(qū)域，一般要求貼裝精度±30μm，完成光路對準(zhǔn)與耦合。

  步驟四：UV固化

  預(yù)固化：施加低強(qiáng)度的紫外光進(jìn)行10-20秒鐘的UV固化，使膠水達(dá)到凝膠狀態(tài)，將光纖陣列固定在當(dāng)前位置。

  步驟五：最終固化

  最終固化：貼裝完成后，隨后會放入烘箱進(jìn)行熱固化（150℃/小時(shí)），以進(jìn)一步提升粘接強(qiáng)度和可靠性。

  步驟六：測試與保護(hù)

  1.  性能復(fù)測：固化完全冷卻后，再次測量各通道的插入損耗和回波損耗，確認(rèn)其滿足規(guī)格要求（通常會有0.2-0.5dB的固化損耗余量）。

  2.  可靠性增強(qiáng)：在粘接區(qū)域周圍點(diǎn)涂環(huán)氧樹脂或硅膠等應(yīng)力釋放膠/底部填充膠，形成一個保護(hù)性的“圓角”，以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、緩解熱應(yīng)力，并防止膠層在溫循中開裂。

  3.  封蓋/點(diǎn)黑膠：對于開放式結(jié)構(gòu)，可能需要蓋上金屬或塑料保護(hù)蓋。在某些設(shè)計(jì)中，會在光路周圍點(diǎn)涂遮光黑膠，防止雜散光干擾。

  關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)與挑戰(zhàn)

  高精度對準(zhǔn)：FA要求貼裝精度±30μm；角度公差：±0.3°。

  精準(zhǔn)力控：需要保證力控的一致性，精準(zhǔn)控制FA貼裝高度一致性。

  膠水科學(xué)與工藝：選擇合適膠水，精準(zhǔn)控制膠量，膠量過多會污染光路或芯片，過少則粘接強(qiáng)度不足。

  應(yīng)力管理：膠水固化收縮、材料間CTE不匹配產(chǎn)生的熱應(yīng)力，是導(dǎo)致耦合效率隨溫度變化（溫漂）和長期老化的主因。通過膠水選擇、點(diǎn)膠圖案設(shè)計(jì)和固化工藝來最小化應(yīng)力至關(guān)重要。

  自動化與效率：該流程是光模塊產(chǎn)線的瓶頸。開發(fā)多通道并行對準(zhǔn)、快速搜索算法和自動化一體化設(shè)備是提升產(chǎn)量的關(guān)鍵。

  潔凈環(huán)境：必須在萬級或千級超凈間中操作，防止灰塵落在端面或光芯片上，造成永久性損傷。

  隨著400G/800G/1.6T等光模塊的需求激增，為了降低人工成本，保證生產(chǎn)效率和良率，光模塊生產(chǎn)的自動化要求越來越高。其中，光模塊中的光纖貼裝是一個集精密機(jī)械、主動光學(xué)反饋、膠粘劑化學(xué)和自動化控制于一體的尖端微組裝工藝。普萊信的FAB120和FAB150光纖陣列貼裝機(jī)，將助力光模塊廠家實(shí)現(xiàn)光纖陣列FA組裝的全自動化和降本增效。