好文推荐 | 光纤阵列FA点胶工序经验分享

文章来源：纳诺麦思(天津)新材料有限公司

  光纤阵列FA被称为光通信领域“精密制造巅峰产品”之一，充分体现了制造工艺之美。

  其生产过程已标准化为以下工序

  今天我们以“自家手艺”这个角度，来讨论下和点胶良率息息相关的一些因素。

  点胶工序直接影响光纤的定位精度、粘接强度和长期可靠性。其核心在于高精度控制胶水的涂覆位置、形状和固化效果，以确保低插入损耗(IL)和高回波损耗(RL)。

  点胶工序常见的质量问题，部分源自胶水本身及施胶工艺，而另一部分则来源于其它因素。

  01 胶水性能

  光纤阵列生产会用到两种胶水：FA头胶和FA尾胶。

  以FA头胶为例，FA头胶国产替代，势在必行这篇文章详细分析了FA头胶严格的性能要求，性能不达标的胶水，一定无法通过严苛的可靠性实验，一切努力都是浪费时间。

  所以说，选择大于努力。

  具备配方设计能力的胶水厂家，甚至能够根据材料的批次差异进行配方调整和样品验证。

  02 点胶工艺

  点胶量需要进行精密控制(单点 0.01-0.1 μl)。

  过少无法填充V型槽，过多会污染端面。

  点胶针头的尺寸，需与光纤间距(Pitch)相匹配。

  点胶位置、压力和速度，需与胶水粘度匹配。

  脱泡也是点胶工艺的一个难点，生产厂家对于胶水中的气泡，有严格的尺寸和个数控制。

  03 胶水固化工艺

  以FA头胶为例，胶水填充在光纤与V型槽的微小间隙，通常仅几微米至几十微米。

  尤其是V型槽底部，胶水被光纤和盖板“遮蔽”，会一定程度影响固化UV光或热量的渗透，容易导致固化不完全，形成”阴影”。

  未固化的胶水不仅可能导致缓慢的渗漏，污染光纤端面，从而引发光功率的下降;还可能降低胶水粘接强度和可靠性，带来极大的隐患。

  固化参数要根据V型槽的材料特点进行设定，有的适合常规固化温度，有的则适合阶梯固化方案，量产前要进行谨慎考量和实验。

  04 点胶环境的清洁度

  光纤阵列生产工序中，有多道工序都需要对环境清洁度进行控制， 例如，在“V型槽和盖板组装”工序，如果工件带入尘屑和异物，会在点胶时裹挟进胶水中。

  胶水中的杂质、异物，很可能形成气泡或弱粘接区，最终降低光纤阵列的机械强度，带来巨大的隐患。

  尤其是点胶工序，建议厂家在万级或千级无尘室进行。

  05 材料清洁度

  FA生产的第一个工序是“V型槽清洗”，目的是在点胶前，对V型槽和盖板进行彻底的清洁，以避免异物附着。

  清洗不干净的异物，不仅仅会在点胶后形成杂质;堵塞V型槽的异物，甚至会导致光纤翘曲甚至断裂。

  我们推荐使用等离子清洗设备，它不仅仅能够做好清洁，还能给V型槽的表面进行等离子处理，增加其表面能，有助于胶水的浸润和粘接，可参考胶水浸润的“爱情故事”这篇文章。

  如果采用超声波清洁，则一定要进行多次清洁。

  配合超声波的清洁液，可以采用强碱+弱碱+蚀刻液的组合清洁方式，或者单一的酒精配方;需根据材料特点进行选择。

  06 借助自动化设备能有效减少点胶不良率

  借助高科技自动化设备，例如，光纤切割剥线设备、自动化插纤设备、自动化点胶与视觉校准设备等，点胶后常见的"断纤"、"错位"等不良会显著降低。

  光纤阵列尺寸小，精度要求高，很多工序必须在显微镜或高精度光学辅助设备下进行。

  相比人工操作，自动化设备能够在精度、准确度上大大提高工件的合格率。

  08 材料的热膨胀系数

  光纤阵列的核心功能是实现多通道光纤的精确对准，通常要求光纤间距pitch公差在±0.5μm范围内。

  点胶固化后，V型槽、FA头胶、光纤共同构成复合的三明治结构，这三者的热膨胀系数CTE必须要匹配。

  若三者CTE不匹配，不仅仅引起光纤偏移和pitch不合格，在可靠性实验中的温度循环(如-40°C~85°C)之后就可能导致胶层开裂或脱粘，大大降低其机械强度。

  V型槽不同批次热膨胀系数的不稳定，也是造成点胶后光纤偏移的一个重要原因之一。

  材料的选择是关键，批次控制也必须可少。

  07 检测能力

  点胶后的检测工序，需检查固化后的外观状态、端面位置和间距排列、光学性能测试等。

  在CCD的辅助下，检验员正在检查点胶后的外观不良好的检测能力，能在较短时间内发现质量问题，能避免出现批量性缺陷。

  这里的“检测”不仅仅包含对点胶后的产品进行逐项检验，更包括对全工序生产设备的定期参数点检、检测设备的定期校准、人员检测能力考核(GR&R)等各种预防性检测措施。

  提前识别风险点，做好预防性点检，才能最大可能地生产出合格品。

  总结

  这些年，我们服务了多家光纤阵列生产厂家完成了点胶工序的搭建。希望以上的这点分享，能够帮助到更多的光纤阵列生产厂家。

  做好胶水的选择、点胶工艺设置、固化工艺设置的同时，也必须要从“人机料法环”各个方面做好全工序的管理，才能在点胶工序达到优秀的良率水平。

  生产工艺会随着经验的积累和技术的进步不断地优化和更新，“产品良率”和效率也是我们始终追求的目标，期待我们一起共同努力。