光器件封裝詳解

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1、產(chǎn)品名稱無產(chǎn)品版本共28頁無有源光器件的結(jié)構(gòu)和封裝分析：日期：擬制：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：目錄1有源光器件的分類52有源光器件的封裝結(jié)構(gòu)52.1光發(fā)送器件的封裝結(jié)構(gòu)62.1.1同軸型光發(fā)送器件的封裝結(jié)構(gòu)72.1.2蝶形光發(fā)送器件的封裝結(jié)構(gòu)72.2光接收器件的封裝結(jié)構(gòu)82.2.1同軸型光接收器件的封裝結(jié)構(gòu)82.2.2蝶形光接收器件的封裝結(jié)構(gòu)92.3光收發(fā)一體模塊的封裝結(jié)構(gòu)92.3.11×9和2×9大封裝光收發(fā)一體模塊92.3.2GBIC（GigabitInterfaceConverter）光收發(fā)一體模塊102.3.3SFF（SmallFormFactor）小封裝光收發(fā)一體

2、模塊112.3.4SFP（SmallFormFactorPluggable）小型可插拔式光收發(fā)一體模塊122.3.5光收發(fā)模塊的子部件123有源光器件的外殼143.1機(jī)械及環(huán)境保護(hù)143.2熱傳遞143.3電通路153.3.1玻璃密封引腳153.3.2單層陶瓷153.3.3多層陶瓷163.3.4同軸連接器163.4光通路173.5幾種封裝外殼的制作工藝和電特性實(shí)例183.5.1小型雙列直插封裝（MiniDIL）183.5.2多層陶瓷蝶形封裝（Multilayerceramicbutterflytypepackages）193.5.3射頻連接器型封裝204有源光器件的耦合和對準(zhǔn)2

3、04.1耦合方式204.1.1直接耦合214.1.2透鏡耦合224.2對準(zhǔn)技術(shù)224.2.1同軸型器件的對準(zhǔn)224.2.2雙透鏡系統(tǒng)的對準(zhǔn)234.2.3直接耦合的對準(zhǔn)235有源光器件的其它組件/子裝配235.1透鏡235.2熱電制冷器（TEC）245.3底座255.4激光器管芯和背光管組件256有源光器件的封裝材料266.1膠266.2焊錫276.3搪瓷或低溫玻璃276.4銅焊287附錄：參考資料清單28有源光器件的結(jié)構(gòu)和封裝關(guān)鍵詞：有源光器件、材料、封裝摘要：本文對光發(fā)送器件、光接收器件以及光收發(fā)一體模塊等有源光器件的封裝類型、材料、結(jié)構(gòu)和電特性等各個方面進(jìn)行了研究，給出了詳

4、細(xì)研究結(jié)果?？s略語清單：無縮略語英文全名中文解釋1有源光器件的分類一般把能夠?qū)崿F(xiàn)光電（O/E）轉(zhuǎn)換或者電光（E/O）轉(zhuǎn)換的器件叫做有源光電子器件，其種類非常繁多，這里只討論用于通信系統(tǒng)的光電子器件。在光通信系統(tǒng)中，常用的光電子器件可以分為以下幾類：光發(fā)送器件、光接收器件、光發(fā)送模塊、光接收模塊和光收發(fā)一體模塊。光發(fā)送器件一般是在一個管殼內(nèi)部集成了激光二極管、背光檢測管、熱敏電阻、TEC制冷器以及光學(xué)準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)等元部件，實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的功能，最少情況可以只包含一個激光二極管。而光發(fā)送模塊則是在光發(fā)送器件的基礎(chǔ)上增加了一些外圍電路，如激光器驅(qū)動電路、自動功率控制電路等，比起光發(fā)送器件

5、來說其集成度更高、使用更方便。光接收器件一般是在一個管殼內(nèi)部集成了光電探測器（APD管或PIN管）、前置放大器以及熱敏電阻等元部件，實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的功能，最少情況可以只包含一個光電探測器管芯。光接收模塊則是在光接收器件的基礎(chǔ)上增加了放大電路、數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)電路等外圍電路，同樣使用起來更加方便。把光發(fā)送模塊和光接收模塊再進(jìn)一步集成到同一個器件內(nèi)部便形成了光收發(fā)一體模塊。它的集成度更高，使用也更加方便，目前廣泛用于數(shù)據(jù)通信和光傳輸?shù)阮I(lǐng)域。2有源光器件的封裝結(jié)構(gòu)前面提到，有源光器件的種類繁多且其封裝形式也是多種多樣，這樣到目前為止，對于光發(fā)送和接收器件的封裝，業(yè)界還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個

6、廠家使用的封裝形式、管殼外形尺寸等相差較大，但大體上可以分為同軸型和蝶形封裝兩種，如圖2.1所示。而對于光收發(fā)一體模塊，其封裝形式則較為規(guī)范，主要有1×9和2×9大封裝、2×5和2×10小封裝（SFF）以及支持熱插拔的SFP和GBIC等封裝。圖2.1光通信系統(tǒng)常用的兩種封裝類型的有源光器件光器件與一般的半導(dǎo)體器件不同，它除了含有電學(xué)部分外，還有光學(xué)準(zhǔn)直機(jī)構(gòu)，因此其封裝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且通常由一些不同的子部件構(gòu)成。其子部件一般有兩種結(jié)構(gòu)，一種是激光二極管、光電探測器等有源部分都安裝在密閉型的封裝里面，同一封裝里面可以只含有一個有源光器件，也可以與其它的元部件集成在一起。TO-CA

7、N就是最常見的一種，如圖2.2所示，它管帽上有透鏡或玻璃窗，管腳一般采用“金屬－玻璃”密封。這種以TO-CAN形式封裝的部件一般用于更高一級的裝配，例如可以加上適當(dāng)?shù)墓饴窚?zhǔn)直機(jī)構(gòu)和外圍驅(qū)動電路構(gòu)成光發(fā)送或接收模塊以及收發(fā)一體模塊。圖2.2TO-CAN封裝外形和結(jié)構(gòu)圖另一種結(jié)構(gòu)就是將激光器或者探測器管芯直接安裝在一個子裝配上（submount），然后再粘接到一個更大的基底上面以提供熱沉，上面可能還有熱敏電阻、透鏡等元件，這樣的單元一般稱為光學(xué)子裝配（OSA：opticalsubassembly