双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法与流程

1.本技术涉及光模块生产领域，特别是涉及双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法。


背景技术：

2.光模块通常需要采用光纤阵列（fiber array，fa），光纤阵列是一种将多个光纤按特定排列方式组合在一起的器件。例如公开号为cn112415654a的中国专利，公开了一种光栅阵列耦合封装结构，包括：光学基板、第一光纤以及光子集成芯片；其中，所述第一光纤容纳于所述光学基板上；所述第一光纤用于传输光信号且包括用于供所述光信号输出的出光口；所述光子集成芯片包括光栅耦合元件以及波导元件；所述光学基板在靠近所述第一光纤的所述出光口处形成有光反射面；所述光反射面的法线与所述光信号的传输方向之间的夹角为锐角；所述光反射面用于将从所述出光口输出的光信号反射进入所述光栅耦合元件；所述光栅耦合元件将经过反射的所述光信号传输至所述波导元件；所述光栅耦合元件的模场与经过反射的所述光信号的模场匹配。但是传统光模块的封装中，遇到同时存在有2个或2个以上的光纤阵列需要耦合时，由于空间结构及耦合系统限制等原因，都是分开进行的，一般先进行发射端（tosa，tx）fa的耦合，紫外（ultra violet，uv）固化，进烤箱烘烤后，再进行接收端（rosa，rx）的fa耦合。
3.因此传统的分开耦合封装的方案，不仅需要多费时间导致生产效率低；同时在tx端fa耦合后，rx端的fa在从耦合设备转移到烤箱的过程中，由于其未被固定，容易在料盘里发生自由摆动，即容易不小心压到物料表面的光电二极管（pin diode，pd）或者印刷电路板组装件（printed circuit board assembly，pcba）上其他的芯片及金线，同时转移物料的途中也容易被掰扯到，对光纤造成不必要的损伤，以及影响耦合效果；此外如果rx端后续工艺单独耦合时，一旦出现坏品，返工的时候还需要把tx端的fa拆掉，该操作容易损坏tx端的光子集成电路（photonic integratedcircuit，pic）芯片，故返工难度较大；并且，目前pic所采用的基底材料主要是磷化铟（inp）、砷化镓（gaas）、铌酸锂（linbo3）等，价格昂贵，一旦损坏，成本很高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法。
5.在一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装组件，用于耦合封装光模块，所述光模块具有光模块印刷电路板组装件、接收端光纤阵列、跳线适配器及发射端光纤阵列；所述双光纤阵列同时耦合封装组件包括定位夹具、夹持结构及支撑台；所述定位夹具设置于所述支撑台上，所述定位夹具用于固定所述光模块印刷电路板组装件及所述跳线适配器；所述夹持结构分别夹持所述接收端光纤阵列、所述跳线适配器及所述发射端光纤阵列，且使所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列分别定位至所述光模块印刷电路板组装件的耦合位置。
6.上述双光纤阵列同时耦合封装组件，一方面使得接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至耦合位置，以实现同时耦合封装，从而解决了传统分开耦合封装的问题；另一方面两个光纤阵列同时取放，同步耦合，节省耦合时间，提高封装效率，并且能更好地保护光纤阵列的光纤不受额外弯折，降低了物料转移过程中，光电二极管及印刷电路板组装件上表面金线等被另一端未固定的光纤阵列端所损伤的风险；再一方面两端同时耦合，减少了分开耦合带来的物料返修问题，一端光纤阵列出现异常或者不合格，即可直接更换光纤阵列组件。
7.在其中一个实施例中，所述定位夹具包括上料定位夹具及光纤阵列定位夹具；所述上料定位夹具用于固定所述光模块印刷电路板组装件；所述光纤阵列定位夹具用于固定所述跳线适配器；所述上料定位夹具设置于所述支撑台上，所述光纤阵列定位夹具设置于所述上料定位夹具上。
8.在其中一个实施例中，所述光纤阵列定位夹具可拆卸地安装于所述上料定位夹具上；或者，所述上料定位夹具与所述光纤阵列定位夹具移动配合，以调整所述上料定位夹具与所述光纤阵列定位夹具的位置；或者，所述上料定位夹具与所述光纤阵列定位夹具一体设置。
9.在其中一个实施例中，所述夹持结构包括第一耦合系统、第一夹爪组件、第二耦合系统及第二夹爪组件；所述第一夹爪组件设置于所述第一耦合系统上，所述第一夹爪组件夹持第一光纤阵列；所述第一耦合系统通过控制所述第一夹爪组件的位置，以使所述第一光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件的第一耦合位置；所述第二夹爪组件设置于所述第二耦合系统上，所述第二夹爪组件夹持所述跳线适配器及第二光纤阵列；所述第二耦合系统通过控制所述第二夹爪组件的位置，以使所述跳线适配器配合所述第二光纤阵列的位置，且使所述第二光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件的第二耦合位置；其中，所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列分别为所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列中的一个，且所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列不同。
10.进一步地，在其中一个实施例中，所述第二夹爪组件包括用于夹持所述跳线适配器的第一部分，及用于夹持所述第二光纤阵列的第二部分；所述第一部分与所述第二部分共用一个安装支架，且所述安装支架设置于所述第二耦合系统上。
11.在其中一个实施例中，所述第二夹爪组件邻近所述第一夹爪组件；或者，所述第一光纤阵列为所述接收端光纤阵列，所述第一耦合位置为光子集成电路耦合位置，所述第二光纤阵列为所述发射端光纤阵列，所述第二耦合位置为光电二极管耦合位置；或者，所述第一光纤阵列为所述发射端光纤阵列，所述第一耦合位置为光电二极管耦合位置，所述第二光纤阵列为所述接收端光纤阵列，所述第二耦合位置为光子集成电路耦合位置。
12.在其中一个实施例中，所述第一夹爪组件包括接收端安装支架、接收端光纤阵列夹爪及接收端光纤阵列夹爪气缸；所述接收端安装支架设置于所述第一耦合系统上，所述第一耦合系统控制所述接收端安装支架的位置；所述接收端光纤阵列夹爪及所述接收端光纤阵列夹爪气缸均设置于所述接收端安装支架上，且所述接收端光纤阵列夹爪气缸驱动连接所述接收端光纤阵列夹爪，以通过所述接收端光纤阵列夹爪夹持所述第一光纤阵列。
13.在其中一个实施例中，所述第二夹爪组件包括发射端安装支架、发射端光纤阵列夹爪、发射端光纤阵列夹爪气缸、光纤跳线安装支架、光纤跳线夹爪及光纤跳线夹爪气缸；
所述发射端安装支架及所述光纤跳线安装支架均设置于所述第二耦合系统上，所述第二耦合系统分别控制所述发射端安装支架及所述光纤跳线安装支架的位置；所述发射端光纤阵列夹爪及所述发射端光纤阵列夹爪气缸均设置于所述发射端安装支架上，且所述发射端光纤阵列夹爪气缸驱动连接所述发射端光纤阵列夹爪，以通过所述发射端光纤阵列夹爪夹持所述第二光纤阵列；所述光纤跳线夹爪及所述光纤跳线夹爪气缸均设置于所述光纤跳线安装支架上，且所述光纤跳线夹爪气缸驱动连接所述光纤跳线夹爪，以通过所述光纤跳线夹爪夹持所述跳线适配器。
14.在其中一个实施例中，所述发射端安装支架与所述光纤跳线安装支架相邻设置；或者，所述发射端安装支架与所述光纤跳线安装支架同步移动；或者，所述发射端安装支架设置于所述光纤跳线安装支架上，所述光纤跳线安装支架设置于所述第二耦合系统上。
15.在其中一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装设备，其包括控制系统、相机定位观察系统、测距传感器、紫外点胶及固化系统、任一实施例所述双光纤阵列同时耦合封装组件；所述控制系统通过所述相机定位观察系统及所述测距传感器，确定所述双光纤阵列同时耦合封装组件上的光模块的光模块印刷电路板组装件、接收端光纤阵列、跳线适配器及发射端光纤阵列的位置，控制所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列分别移动至所述光模块印刷电路板组装件的耦合位置，通过所述紫外点胶及固化系统对所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列，同时进行点胶，并固化。
16.在其中一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装方法，其包括步骤：定位光模块的光模块印刷电路板组装件及跳线适配器；夹持光模块的接收端光纤阵列、跳线适配器及发射端光纤阵列；移动所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列，使所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列分别定位至所述光模块印刷电路板组装件的耦合位置；对所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列，同时进行点胶，并固化。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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。
18.图1为本技术所述双光纤阵列同时耦合封装组件一实施例的结构示意图。
19.图2为图1所示实施例的装配光模块的示意图。
20.图3为图2所示实施例的a处放大示意图。
21.图4为图3所示实施例的b处放大示意图。
22.图5为图2所示实施例的光模块放大示意图。
23.图6为图2所示实施例的光模块放置前的状态示意图。
24.图7为图2所示实施例的部分结构示意图，呈现光模块放置后的状态。
25.图8为图7所示实施例的另一方向示意图。
26.图9为图1所示实施例的装配光模块的另一示意图。
27.图10为图9所示实施例的另一方向示意图。
28.图11为图10所示实施例的c处放大示意图。
29.图12为图11所示实施例的d处放大示意图。
30.图13为图11所示实施例的光模块放置前的状态示意图。
31.图14为图11所示实施例的部分结构示意图，呈现光模块放置后的状态。
32.图15为图14所示实施例的另一方向示意图。
33.图16为图15所示实施例的另一方向示意图。
34.图17为图10所示实施例的第一夹爪组件的结构示意图。
35.图18为图17所示实施例的另一方向示意图。
36.图19为图10所示实施例的第二夹爪组件的结构示意图。
37.图20为图19所示实施例的另一方向示意图。
38.图21为图19所示实施例的另一方向示意图。
39.附图标记：光模块100、光模块印刷电路板组装件110、光电二极管耦合位置111、光子集成电路耦合位置112、接收端光纤阵列120、跳线适配器130、发射端光纤阵列140、光纤跳线150、定位夹具200、上料定位夹具210、光纤阵列定位夹具220、夹持结构300、第一耦合系统310、第一夹爪组件320、接收端安装支架321、接收端光纤阵列夹爪322、接收端光纤阵列夹爪气缸323、第二耦合系统330、第二夹爪组件340、发射端安装支架341、发射端光纤阵列夹爪342、发射端光纤阵列夹爪气缸343、光纤跳线安装支架344、光纤跳线夹爪345、光纤跳线夹爪气缸346、支撑台400。
具体实施方式
40.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本技术的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。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至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。除非另有定义，本技术的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本技术的说明书所使用的术语“及/或”包括一个
或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
42.本技术公开了一种双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法，其包括以下实施例的部分技术特征或全部技术特征；即，所述双光纤阵列同时耦合封装组件及所述双光纤阵列同时耦合封装设备包括以下的部分结构或全部结构。在本技术一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装组件，用于耦合封装光模块，所述光模块具有光模块印刷电路板组装件、接收端光纤阵列、跳线适配器及发射端光纤阵列；所述双光纤阵列同时耦合封装组件包括定位夹具、夹持结构及支撑台；所述定位夹具设置于所述支撑台上，所述定位夹具用于固定所述光模块印刷电路板组装件及所述跳线适配器；所述夹持结构分别夹持所述接收端光纤阵列、所述跳线适配器及所述发射端光纤阵列，且使所述接收端光纤阵列及所述发射端光纤阵列分别定位至所述光模块印刷电路板组装件的耦合位置。上述双光纤阵列同时耦合封装组件，一方面使得接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至耦合位置，以实现同时耦合封装，从而解决了传统分开耦合封装的问题；另一方面两个光纤阵列同时取放，同步耦合，节省耦合时间，提高封装效率，并且能更好地保护光纤阵列的光纤不受额外弯折，降低了物料转移过程中，光电二极管及印刷电路板组装件上表面金线等被另一端未固定的光纤阵列端所损伤的风险；再一方面两端同时耦合，减少了分开耦合带来的物料返修问题，一端光纤阵列出现异常或者不合格，即可直接更换光纤阵列组件。下面结合图1至图21，对所述双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法进行详细说明。
43.在其中一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装组件500如图1所示，其包括定位夹具200、夹持结构300及支撑台400；结合图2，所述双光纤阵列同时耦合封装组件500用于耦合封装光模块100，所述定位夹具200设置于所述支撑台400上，所述定位夹具200用于固定所述光模块100，图1及图2所示为夹持结构300的夹爪移动到取料位置取光模块100的光纤阵列。本技术各实施例适用于光模块为400g dr4或其它类型的光模块中，接收端和发射端各有一个fa需要耦合封装，其中，接收端可简称为收端，发射端可简称为发端。结合图3及图4，所述夹持结构300邻接所述定位夹具200，以使所述夹持结构300能够夹持所述光模块100中的部件。
44.如图5所示，所述光模块100具有光模块印刷电路板组装件110、接收端光纤阵列120、跳线适配器130及发射端光纤阵列140；本实施例中，所述光模块100还具有光纤跳线150。在其中一个实施例中，所述光纤跳线150为mpomulti-fiber push on跳线，例如光纤跳线150为一体物料双fa；对应地，所述跳线适配器130为mt-mpo适配器。
45.通常地，所述光模块100于所述光模块印刷电路板组装件110上设有光子集成电路耦合位置112及光电二极管耦合位置111，所述光模块印刷电路板组装件110即光模块pcba；光子集成电路耦合位置112即pic耦合位置，用于与tx端的fa耦合，即与所述发射端光纤阵列140耦合；光电二极管耦合位置111即pd耦合位置，用于与rx端的fa耦合，即与所述接收端光纤阵列120耦合。所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140分别通过所述跳线适配器130，连接到所述光纤跳线150。其他实施例中，亦可直接从所述光纤跳线150引出所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140，该实施例亦可被理解为所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140分别通过所述跳线适配器130连接到所述光纤跳线150中的一种实现方式。
46.各实施例中，所述定位夹具200设置于所述支撑台400上，所述定位夹具200用于固
定所述光模块100，结合图6及图7，具体地，所述定位夹具200用于固定所述光模块印刷电路板组装件110及所述跳线适配器130。
47.结合图8，在其中一个实施例中，所述定位夹具200包括上料定位夹具210及光纤阵列定位夹具220；所述上料定位夹具210用于固定所述光模块印刷电路板组装件110；所述光纤阵列定位夹具220用于固定所述跳线适配器130；所述上料定位夹具210设置于所述支撑台400上，所述光纤阵列定位夹具220设置于所述上料定位夹具210上。这样的结构设计，使得双光纤阵列同时耦合封装之前，先进行简单定位，通过所述上料定位夹具210及所述光纤阵列定位夹具220进行固定，从而有利于后续的精确定位耦合。
48.进一步地，在其中一个实施例中，上料定位夹具160与光纤阵列定位夹具170为一体可离线夹具亦即上料定位夹具160与光纤阵列定位夹具170为一体设置且部分可分离的夹具。在其中一个实施例中，所述光纤阵列定位夹具220可拆卸地安装于所述上料定位夹具210上；在其中一个实施例中，所述上料定位夹具210与所述光纤阵列定位夹具220移动配合，以调整所述上料定位夹具210与所述光纤阵列定位夹具220的位置；移动配合包括转动配合、滑动配合及滚动配合。在其中一个实施例中，所述上料定位夹具210与所述光纤阵列定位夹具220一体设置。这样的设计，一方面有利于在夹持对准之前，预先控制所述光模块印刷电路板组装件110及所述跳线适配器130的位置，提升了后续夹持定位工艺的效率；另一方面有利于保证所述光模块印刷电路板组装件110及所述跳线适配器130的相对位置，从而保护了所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140，避免光纤阵列的光纤在后续夹持定位工艺受损而导致不良。
49.所述夹持结构300夹爪移动到耦合位置耦合找光的状态如图9及图10所示，各实施例中，所述夹持结构300分别夹持所述接收端光纤阵列120、所述跳线适配器130及所述发射端光纤阵列140，且使所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140分别定位至所述光模块印刷电路板组装件110的耦合位置。结合图11及图12，进一步地，在其中一个实施例中，所述夹持结构300分别夹持所述接收端光纤阵列120、所述跳线适配器130及所述发射端光纤阵列140，且使所述接收端光纤阵列120定位至所述光模块印刷电路板组装件110的光子集成电路耦合位置112，使所述发射端光纤阵列140定位至所述光模块印刷电路板组装件110的光电二极管耦合位置111。
50.本实施例中，如图13及图14所示，所述定位夹具200用于固定所述光模块印刷电路板组装件110及所述跳线适配器130。结合图15及图16，同样地，所述上料定位夹具210用于固定所述光模块印刷电路板组装件110；所述光纤阵列定位夹具220用于固定所述跳线适配器130；所述上料定位夹具210设置于所述支撑台400上，所述光纤阵列定位夹具220设置于所述上料定位夹具210上。
51.在其中一个实施例中，如图9及图10所示，所述夹持结构300包括第一耦合系统310、第一夹爪组件320、第二耦合系统330及第二夹爪组件340；所述第一夹爪组件320设置于所述第一耦合系统310上，所述第一夹爪组件320夹持第一光纤阵列；所述第一耦合系统310通过控制所述第一夹爪组件320的位置，以使所述第一光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件110的第一耦合位置；所述第二夹爪组件340设置于所述第二耦合系统330上，所述第二夹爪组件340夹持所述跳线适配器130及第二光纤阵列；所述第二耦合系统330通过控制所述第二夹爪组件340的位置，以使所述跳线适配器130配合所述第二光纤阵列的位
置，且使所述第二光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件110的第二耦合位置；其中，所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列分别为所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140中的一个，且所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列不同。
52.进一步地，在其中一个实施例中，所述第一耦合系统310及所述第二耦合系统330均为6轴耦合系统，6轴耦合系统可在6个方向运动以调整耦合位置，例如采用xyz空间直角坐标系作为6轴耦合系统的定位及运动方向。在其中一个实施例中，如图9及图10所示，所述第一耦合系统310为左6轴耦合系统，所述第一夹爪组件320为偏置的左夹爪组件；所述第二耦合系统330为右6轴耦合系统，所述第二夹爪组件340为偏置的右夹爪组件。可以理解的是，本实施例中的左、右是相对的空间说明，并非对本技术各实施例的额外限制。
53.在双光纤阵列同时耦合的操作中，发现如果只是定位第一光纤阵列及第二光纤阵列，由于跳线适配器130连着第一光纤阵列及第二光纤阵列，此时会影响光纤阵列耦合的稳定性及准确性，进一步地，在其中一个实施例中，所述夹持结构300或所述夹持结构300的第二夹爪组件340包括用于夹持所述跳线适配器130的第一部分，及用于夹持所述第二光纤阵列的第二部分；所述第一部分与所述第二部分共用一个安装支架，以使所述跳线适配器130与所述发射端光纤阵列140保持一定的位置关系，亦即所述跳线适配器130与所述发射端光纤阵列140的相对位置保持一致，即两者的距离保持不变或者保持在一定的范围内；对于具有第二耦合系统330的实施例，进一步地，在其中一个实施例中，所述安装支架设置于所述夹持结构300的第二耦合系统330上。这样的设计，一方面能应用于光模块的光模块pcba上同时有2个或2个以上的fa需要耦合封装的情景，易于操作所述发射端光纤阵列140与所述跳线适配器130；另一方面有利于配合定位与所述跳线适配器130相连的接收端光纤阵列120，以实现接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至耦合位置从而完成同时耦合封装；再一方面有利于保护所述发射端光纤阵列140，在此基础上亦相对地保护了所述接收端光纤阵列120、所述光电二极管耦合位置111及所述光子集成电路耦合位置112，从而能更好地保护光纤阵列的光纤不受额外弯折，同时在耦合封装阶段，降低了在物料转移过程中光电二极管及印刷电路板组装件上表面金线等被另一端未固定的光纤阵列端所损伤的风险。
54.在其中一个实施例中，所述第二夹爪组件340邻近所述第一夹爪组件320，以便对位置邻近的所述第一耦合位置及所述第二耦合位置进行操作。结合图11及图12，本实施例中，所述第一光纤阵列为所述接收端光纤阵列120，所述第一耦合位置为光子集成电路耦合位置112，所述第二光纤阵列为所述发射端光纤阵列140，所述第二耦合位置为光电二极管耦合位置111。其它实施例中，所述第一光纤阵列为所述发射端光纤阵列140，所述第一耦合位置为光电二极管耦合位置111，所述第二光纤阵列为所述接收端光纤阵列120，所述第二耦合位置为光子集成电路耦合位置112。
55.在其中一个实施例中，如图17及图18所示，所述第一夹爪组件320包括接收端安装支架321、接收端光纤阵列夹爪322及接收端光纤阵列夹爪气缸323；所述接收端安装支架321设置于所述第一耦合系统310上，所述第一耦合系统310控制所述接收端安装支架321的位置；所述接收端光纤阵列夹爪322及所述接收端光纤阵列夹爪气缸323均设置于所述接收端安装支架321上，且所述接收端光纤阵列夹爪气缸323驱动连接所述接收端光纤阵列夹爪322，以通过所述接收端光纤阵列夹爪322夹持所述第一光纤阵列。
56.在其中一个实施例中，如图19及图20所示，所述第二夹爪组件340包括发射端安装
支架341、发射端光纤阵列夹爪342、发射端光纤阵列夹爪气缸343、光纤跳线安装支架344、光纤跳线夹爪345及光纤跳线夹爪气缸346；所述发射端安装支架341及所述光纤跳线安装支架344均设置于所述第二耦合系统330上，所述第二耦合系统330分别控制所述发射端安装支架341及所述光纤跳线安装支架344的位置；所述发射端光纤阵列夹爪342及所述发射端光纤阵列夹爪气缸343均设置于所述发射端安装支架341上，且所述发射端光纤阵列夹爪气缸343驱动连接所述发射端光纤阵列夹爪342，以通过所述发射端光纤阵列夹爪342夹持所述第二光纤阵列；结合图21，所述光纤跳线夹爪345及所述光纤跳线夹爪气缸346均设置于所述光纤跳线安装支架344上，且所述光纤跳线夹爪气缸346驱动连接所述光纤跳线夹爪345，以通过所述光纤跳线夹爪345夹持所述跳线适配器130。
57.考虑到发射端光纤阵列140与跳线适配器130之间的距离相对不长，为了便于操作，在其中一个实施例中，所述发射端安装支架341与所述光纤跳线安装支架344相邻设置，这样的设计，有利于所述发射端光纤阵列夹爪342与所述光纤跳线夹爪345相对较近，易于操作所述发射端光纤阵列140与所述跳线适配器130。为了使所述发射端光纤阵列夹爪342与所述光纤跳线夹爪345保持一定的相对位置，在其中一个实施例中，所述发射端安装支架341设置于所述光纤跳线安装支架344上，所述光纤跳线安装支架344设置于所述第二耦合系统330上；或者，所述光纤跳线安装支架344设置于所述发射端安装支架341上，所述发射端安装支架341设置于所述第二耦合系统330上。进一步地，在其中一个实施例中，所述发射端安装支架341滑动设置于所述光纤跳线安装支架344上；或者反之亦可，即所述光纤跳线安装支架344滑动设置于所述发射端安装支架341上。这样的设计，有利于在将接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至耦合位置时，准确而且快速地确定所述发射端光纤阵列夹爪342与所述光纤跳线夹爪345的相对位置。
58.为了使所述发射端光纤阵列夹爪342与所述光纤跳线夹爪345保持一定的相对距离，在其中一个实施例中，所述发射端安装支架341与所述光纤跳线安装支架344同步移动，以使所述发射端光纤阵列夹爪342与所述光纤跳线夹爪345的相对位置保持一致，即两者的距离始终不变。
59.在其中一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装设备，其包括控制系统、相机定位观察系统、测距传感器、紫外点胶及固化系统、任一实施例所述双光纤阵列同时耦合封装组件500；即所述双光纤阵列同时耦合封装设备包括任一实施例所述双光纤阵列同时耦合封装组件500。本实施例中，所述控制系统通过所述相机定位观察系统及所述测距传感器，确定所述双光纤阵列同时耦合封装组件500上的光模块100的光模块印刷电路板组装件110、接收端光纤阵列120、跳线适配器130及发射端光纤阵列140的位置，控制所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140分别移动至所述光模块印刷电路板组装件110的耦合位置，通过所述紫外点胶及固化系统对所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140，同时进行点胶，并固化。
60.在其中一个实施例中，所述相机定位观察系统用于以拍照方式，确定接收端光纤阵列120、跳线适配器130、发射端光纤阵列140、上料定位夹具210、光纤阵列定位夹具220、第一耦合系统310、第一夹爪组件320、第二耦合系统330及第二夹爪组件340等的位置或者相对位置。在其中一个实施例中，所述测距传感器用于测量接收端光纤阵列120、跳线适配器130、发射端光纤阵列140、上料定位夹具210、光纤阵列定位夹具220、第一耦合系统310、
第一夹爪组件320、第二耦合系统330及第二夹爪组件340等的距离或者相对距离。在其中一个实施例中，所述紫外点胶及固化系统用于在耦合位置，包括光电二极管耦合位置111及光子集成电路耦合位置112，进行点胶，然后紫外固化胶体以实现固定，必要时所述紫外点胶及固化系统还用于烘烤干燥等。在其中一个实施例中，所述控制系统用于控制所述相机定位观察系统、所述测距传感器、所述紫外点胶及固化系统、所述上料定位夹具210、所述光纤阵列定位夹具220、所述第一耦合系统310、所述第一夹爪组件320、所述第二耦合系统330及所述第二夹爪组件340等。
61.采用具有上料定位夹具210及光纤阵列定位夹具220的定位夹具200，装载待耦合的光模块100的光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130至对应位置。将装载有光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130的定位夹具200固定在支撑台400上。
62.控制系统控制第一耦合系统310及第二耦合系统330，带动第一夹爪组件320例如偏置的左夹爪组件，及第二夹爪组件340例如偏置的右夹爪组件，同时运动到fa上料位，同时抓取两个fa以及后端连着的mpo跳线，其中，两个fa作为接收端光纤阵列120及发射端光纤阵列140。相机定位观察系统观察并拍照定位光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130的位置，测距传感器测量得到物料例如光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130的高度。
63.接收端光纤阵列120、发射端光纤阵列140及光纤跳线150分别与跳线适配器130相连接。控制系统同时控制第一耦合系统310及第二耦合系统330同步运动到光模块印刷电路板组装件110的待耦合位置正上方并下降到理论耦合高度；通过预设算法自动耦合找光，同时耦合tx端的fa、rx端的fa，即tx端fa与pic耦合，rx端fa与pd耦合。
64.分别耦合到最佳后，左右耦合系统分别移动两个fa上抬避位，紫外点胶及固化系统分别进行固化胶水、匹配胶水的点胶操作，两个fa移动回耦合最佳位置，再次耦合后uv固化fa，第一夹爪组件320及第二夹爪组件340同时松开以释放fa组件，完成双fa的同时耦合封装。这样的设计，两个fa同时取放，同步耦合，能更好地保护fa的光纤不受额外弯折；同时降低物料转移过程中，因pd及pcba上表面金线等被另一端未固定的fa端所损伤的风险；并且减少了分开耦合带来的物料返修问题，两端同时耦合，一端fa出现异常或者不合格，可以直接更换fa组件。
65.在其中一个具体应用的实施例中，所述相机定位观察系统包括多个相机，光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130分别固定于上料定位夹具210及光纤阵列定位夹具220上，定位夹具200可拆卸地设置在下方载台即支撑台400上，支撑台400或定位夹具200下方固定有下方相机，支撑台400或定位夹具200前方设有高精度位移传感器作为一个所述测距传感器，支撑台400或定位夹具200下侧方x滑台上同时固定前方相机和侧方相机，以识别rx fa的高度位置，支撑台400或定位夹具200下后方高精度xyz滑台上固定有上方相机和一套点紫外固定胶机构作为所述紫外点胶及固化系统，还可以另配置点光学匹配胶系统，且支撑台400或定位夹具200下后方高精度xyz滑台上固定有一套高精度位移传感器，用于检测芯片或pd的高度和θxθy摆角；在左右边各有一套xyz θxθyθz 6轴组，各自上分别有fa夹持机构；上相机识别pic和fa的位置，以及θz角度，由所述高精度位移传感器测量pic高度位置和θxθy摆角，前方有高精度位移传感器测量夹持后fa端面的角度和位置，耦合系统即所述控制系统根据图像和位移测量值进行补偿，将tx fa与pic之间和rx fa与pd之间的位置
关系调节到理论耦合最佳位置，耦合完成后上点胶机构会自动点胶固定胶，点胶完成后fa回到最佳耦合位置，完成后再次耦合，自动照射uv光进行固化。
66.通过配置上方工业相机和高精度位移传感器等，用于拍取pcba芯片、pd、fa上的图像和高度位置，计算芯片特征基准在xy位置和6z的角度偏转，还可以拍取fa在夹具里的图像，计算fa在夹具里xy位置和6z的角度偏转；且设有下方工业相机，用于拍取fa被夹持在夹爪上的图像来计算xy位置和6z的角度偏转；这此图像计算芯片和fa的xy位置及6z的角度偏转会传递给控制系统，控制系统会依照这些值自动进行位置和角度补偿。耦合完成后fa上抬移到避让位置，点胶计嘴运动到期合的最佳位置，针嘴向下运动到点胶位置并点胶回到安全位置后，fa运动回最佳位置再次耦合并uv照射固化。
67.在其中一个实施例中，一种双光纤阵列同时耦合封装方法，其包括步骤：定位光模块100的光模块印刷电路板组装件110及跳线适配器130；夹持光模块100的接收端光纤阵列120、跳线适配器130及发射端光纤阵列140；移动所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140，使所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140分别定位至所述光模块印刷电路板组装件110的耦合位置；对所述接收端光纤阵列120及所述发射端光纤阵列140，同时进行点胶，并固化。在其中一个实施例中，所述双光纤阵列同时耦合封装方法基于任一实施例所述双光纤阵列同时耦合封装组件500实现，即所述双光纤阵列同时耦合封装方法采用任一实施例所述双光纤阵列同时耦合封装组件500实现。而采用所述双光纤阵列同时耦合封装方法，一方面使得接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至耦合位置，以实现同时耦合封装，从而解决了传统分开耦合封装的问题；另一方面两个光纤阵列同时取放，同步耦合，节省耦合时间，提高封装效率，并且能更好地保护光纤阵列的光纤不受额外弯折，降低了物料转移过程中，光电二极管及印刷电路板组装件上表面金线等被另一端未固定的光纤阵列端所损伤的风险；再一方面两端同时耦合，减少了分开耦合带来的物料返修问题，一端光纤阵列出现异常或者不合格，即可直接更换光纤阵列组件。
68.下面结合实际操作，给出所述双光纤阵列同时耦合封装方法的一个具体应用的实施例，包括以下步骤：s01、将pcba和fa装载到夹具上；该步骤s01可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s02、将装载好产品的夹具放到机器对应位置；该步骤s02可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s03、夹具锁紧机构锁紧夹具；该步骤s03可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s04、自动插入加电按头socket和光纤；s05、上方相机定位pic、pd图像，并计算xy位量和θ2；s06、判断图像是否正确，正确则执行s07，否则执行s30；该步骤s06可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行，下同不再赘述；s07、位移传感器测量pic和pd的上表面若干个点，并计算θx和θy；s08、上方相机拍tx&rx fa图像，并计算xy位量和θz；s09、判断图像是否正确，正确则执行s10，否则执行s32；s10、夹爪夹起tx&rx的fa；s11、上方相机拍夹爪上tx&rx fa图像，并计算xy位置和θz；s12、判断图像是否正确，正确则执行s13，否则执行s33；s13、位移传感器测量夹爪上fa上表面的若干个点，并计算θx和θy；s14、调节夹爪上fa、θx、θy和θz；s15、上方相机拍tx&rx fa图像，并计算xy位量和θz；s16、位移传感器测量夹爪上fa上表面的若干个点，并计算θx和θy；s17、判断fa的θx和θy，是则执行s18，否则执行s16；s18、rx fa侧相机拍照，并计算高度位量；s19、tx&rx fa运动到耦合位置；s20、tx&rx fa耦合；s21、判断耦合结果是否达标，是则执行s22，否则执行s35；s22、tx&rx fa运动以避让点胶位置；s23、tx&rx fa于点胶位置点胶；s24、tx&rx fa再次耦合；s25、
uv灯运幼到位，并uv照射；s26、夹爪释放tx&rx fa；s27、各运动轴运动到等待位量，测试并保持数据；s28、产品下电；s29、取下产品，返回执行s01；该步骤s29可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s30、判断是否存在物料或装载问题，是则执行s31，否则执行s05；该步骤s30可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s31、更换产品，返回执行s01；该步骤s31可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s32、判断是否存在物料或装载问题，是则执行s31，否则执行s08；该步骤s32可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s33、判断是否存在物料或装载问题，是则执行s31，否则执行s34；该步骤s33可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s34、重新夹持，执行s11；该步骤s34可以采用机器人自动执行，亦可采用人工执行；s35、发出报警信号。
69.这样的设计，可以实现全自动的双fa同时耦合封装方案，亦可配合人工实现半自动的双fa同时耦合封装方案，同样都解决了传统分开耦合封装的问题，而且还能节省耦合时间，提高封装效率，相对于传统方法，提升了产品良率。
70.需要说明的是，本技术的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法。
71.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的专利保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种双光纤阵列同时耦合封装组件（500），用于耦合封装光模块（100），所述光模块（100）具有光模块印刷电路板组装件（110）、接收端光纤阵列（120）、跳线适配器（130）及发射端光纤阵列（140）；其特征在于，包括定位夹具（200）、夹持结构（300）及支撑台（400）；所述定位夹具（200）设置于所述支撑台（400）上，所述定位夹具（200）用于固定所述光模块印刷电路板组装件（110）及所述跳线适配器（130）；所述夹持结构（300）分别夹持所述接收端光纤阵列（120）、所述跳线适配器（130）及所述发射端光纤阵列（140），且使所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140）分别定位至所述光模块印刷电路板组装件（110）的耦合位置。2.根据权利要求1所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述定位夹具（200）包括上料定位夹具（210）及光纤阵列定位夹具（220）；所述上料定位夹具（210）用于固定所述光模块印刷电路板组装件（110）；所述光纤阵列定位夹具（220）用于固定所述跳线适配器（130）；所述上料定位夹具（210）设置于所述支撑台（400）上，所述光纤阵列定位夹具（220）设置于所述上料定位夹具（210）上。3.根据权利要求2所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述光纤阵列定位夹具（220）可拆卸地安装于所述上料定位夹具（210）上；或者，所述上料定位夹具（210）与所述光纤阵列定位夹具（220）移动配合，以调整所述上料定位夹具（210）与所述光纤阵列定位夹具（220）的位置；或者，所述上料定位夹具（210）与所述光纤阵列定位夹具（220）一体设置。4.根据权利要求1至3中任一项所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述夹持结构（300）包括第一耦合系统（310）、第一夹爪组件（320）、第二耦合系统（330）及第二夹爪组件（340）；所述第一夹爪组件（320）设置于所述第一耦合系统（310）上，所述第一夹爪组件（320）夹持第一光纤阵列；所述第一耦合系统（310）通过控制所述第一夹爪组件（320）的位置，以使所述第一光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件（110）的第一耦合位置；所述第二夹爪组件（340）设置于所述第二耦合系统（330）上，所述第二夹爪组件（340）夹持所述跳线适配器（130）及第二光纤阵列；所述第二耦合系统（330）通过控制所述第二夹爪组件（340）的位置，以使所述跳线适配器（130）配合所述第二光纤阵列的位置，且使所述第二光纤阵列定位于所述光模块印刷电路板组装件（110）的第二耦合位置；其中，所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列分别为所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140）中的一个，且所述第一光纤阵列及所述第二光纤阵列不同；所述第一耦合位置匹配所述第一光纤阵列，且所述第二耦合位置匹配所述第二光纤阵列。5.根据权利要求4所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述第二夹爪组件（340）邻近所述第一夹爪组件（320）；或者，所述第一光纤阵列为所述接收端光纤阵列（120），所述第一耦合位置为光子集成电路耦合位置（112），所述第二光纤阵列为所述发射端光纤阵列（140），所述第二耦合位置为光电二极管耦合位置（111）；或者，所述第一光纤阵列为所述发射端光纤阵列（140），所述第一
耦合位置为光电二极管耦合位置（111），所述第二光纤阵列为所述接收端光纤阵列（120），所述第二耦合位置为光子集成电路耦合位置（112）。6.根据权利要求4所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述第一夹爪组件（320）包括接收端安装支架（321）、接收端光纤阵列夹爪（322）及接收端光纤阵列夹爪气缸（323）；所述接收端安装支架（321）设置于所述第一耦合系统（310）上，所述第一耦合系统（310）控制所述接收端安装支架（321）的位置；所述接收端光纤阵列夹爪（322）及所述接收端光纤阵列夹爪气缸（323）均设置于所述接收端安装支架（321）上，且所述接收端光纤阵列夹爪气缸（323）驱动连接所述接收端光纤阵列夹爪（322），以通过所述接收端光纤阵列夹爪（322）夹持所述第一光纤阵列。7.根据权利要求4所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述第二夹爪组件（340）包括发射端安装支架（341）、发射端光纤阵列夹爪（342）、发射端光纤阵列夹爪气缸（343）、光纤跳线安装支架（344）、光纤跳线夹爪（345）及光纤跳线夹爪气缸（346）；所述发射端安装支架（341）及所述光纤跳线安装支架（344）均设置于所述第二耦合系统（330）上，所述第二耦合系统（330）分别控制所述发射端安装支架（341）及所述光纤跳线安装支架（344）的位置；所述发射端光纤阵列夹爪（342）及所述发射端光纤阵列夹爪气缸（343）均设置于所述发射端安装支架（341）上，且所述发射端光纤阵列夹爪气缸（343）驱动连接所述发射端光纤阵列夹爪（342），以通过所述发射端光纤阵列夹爪（342）夹持所述第二光纤阵列；所述光纤跳线夹爪（345）及所述光纤跳线夹爪气缸（346）均设置于所述光纤跳线安装支架（344）上，且所述光纤跳线夹爪气缸（346）驱动连接所述光纤跳线夹爪（345），以通过所述光纤跳线夹爪（345）夹持所述跳线适配器（130）。8.根据权利要求7所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500），其特征在于，所述发射端安装支架（341）与所述光纤跳线安装支架（344）相邻设置；或者，所述发射端安装支架（341）与所述光纤跳线安装支架（344）同步移动；或者，所述发射端安装支架（341）设置于所述光纤跳线安装支架（344）上，所述光纤跳线安装支架（344）设置于所述第二耦合系统（330）上；或者，所述光纤跳线安装支架（344）设置于所述发射端安装支架（341）上，所述发射端安装支架（341）设置于所述第二耦合系统（330）上。9.一种双光纤阵列同时耦合封装设备，其特征在于，包括控制系统、相机定位观察系统、测距传感器、紫外点胶及固化系统、如权利要求1至8中任一项所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500）；所述控制系统通过所述相机定位观察系统及所述测距传感器，确定所述双光纤阵列同时耦合封装组件（500）上的光模块（100）的光模块印刷电路板组装件（110）、接收端光纤阵列（120）、跳线适配器（130）及发射端光纤阵列（140）的位置，控制所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140）分别移动至所述光模块印刷电路板组装件（110）的耦合位置，通过所述紫外点胶及固化系统对所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140），同时进行点胶，并固化。10.一种双光纤阵列同时耦合封装方法，其特征在于，包括步骤：
定位光模块（100）的光模块印刷电路板组装件（110）及跳线适配器（130）；夹持光模块（100）的接收端光纤阵列（120）、跳线适配器（130）及发射端光纤阵列（140）；移动所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140），使所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140）分别定位至所述光模块印刷电路板组装件（110）的耦合位置；对所述接收端光纤阵列（120）及所述发射端光纤阵列（140），同时进行点胶，并固化。

技术总结
本申请涉及双光纤阵列同时耦合封装组件、设备及方法，包括定位夹具、夹持结构及支撑台；定位夹具用于固定光模块印刷电路板组装件及跳线适配器；夹持结构分别夹持接收端光纤阵列、跳线适配器及发射端光纤阵列，且使接收端光纤阵列及发射端光纤阵列分别定位至光模块印刷电路板组装件的耦合位置。一方面实现同时耦合封装，从而解决了传统分开耦合封装的问题；另一方面两个光纤阵列同时取放，同步耦合，节省耦合时间，提高封装效率，并且能更好地保护光纤阵列的光纤不受额外弯折，降低了物料转移过程中，光电二极管及印刷电路板组装件上表面金线等被另一端未固定的光纤阵列端所损伤的风险；再一方面减少了分开耦合带来的物料返修问题。修问题。修问题。


技术研发人员：许楚滨 黄铁胜
受保护的技术使用者：镭神技术（深圳）有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/20