一種同軸封裝光通信器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種同軸封裝光通信器件，包括管座、設(shè)置于管座上的分布有微帶線的陶瓷基板以及光電芯片；管座沿軸向設(shè)置有插孔，陶瓷基板穿設(shè)于插孔內(nèi)并與管座結(jié)合為一體，光電芯片安裝在陶瓷基板位于管座內(nèi)側(cè)的微帶線上，并通過位于管座外側(cè)的微帶線與外部系統(tǒng)進(jìn)行電連接。通過這種方式，本發(fā)明采用同軸封裝的結(jié)構(gòu)，大幅減小光通信器件的體積，降低器件成本及與光纖耦合的難度，同時(shí)制作過程簡(jiǎn)單，制作成本較低；利用陶瓷基板及在陶瓷基板上制作的微帶線，減少高頻信號(hào)連接的次數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)高速高頻光信號(hào)的調(diào)制，可廣泛應(yīng)用于速率高于10G的高速光纖通信系統(tǒng)中。
【專利說明】
一種同軸封裝光通信器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同軸封裝光通信器件。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信蓬勃發(fā)展，100G光通訊系統(tǒng)已在骨干網(wǎng)商用，1G系統(tǒng)正在邁進(jìn)接入網(wǎng)，16G系統(tǒng)正在光纖通道穩(wěn)步推進(jìn)。高速光收發(fā)一體模塊是完成這些高速光纖系統(tǒng)光電變換的關(guān)鍵部件，而在這些部件中的核心組件是具有標(biāo)準(zhǔn)光接口的光發(fā)射組件和光接收組件。光發(fā)射組件是將激光器(Laser Device，LD)高精度地安裝在具有標(biāo)準(zhǔn)光纖接口的金屬套件中，光接收組件是將光探測(cè)器(Photodetector，PD)高精度地安裝在具有標(biāo)準(zhǔn)光纖接口的金屬套件中。
[0003]目前，對(duì)速率低于1G的光發(fā)射組件和光接收組件均采用同軸封裝的結(jié)構(gòu)，對(duì)于速率高于1G的光發(fā)射組件和光接收組件多采用蝶形封裝的結(jié)構(gòu)。高速蝶形封裝采用金屬陶瓷長(zhǎng)方形管殼設(shè)計(jì)，具有很好的高頻特性，可以裝配半導(dǎo)體制冷器(Thermal ElectricalRefrigerator，TEC)，多用于40G的光發(fā)射組件和光接收組件的高端封裝，但是高速蝶形封裝成本高昂、制造復(fù)雜、光纖耦合復(fù)雜困難，而且其只有固定模式的光接口，難于制作可插拔式光接口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種同軸封裝光通信器件，旨在解決高速蝶型封裝成本高、制作復(fù)雜、光纖耦合復(fù)雜及難于制作可插拔式光接口的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種同軸封裝光通信器件，包括管座、設(shè)置于管座上的分布有微帶線的陶瓷基板以及光電芯片；
[0006]管座沿軸向設(shè)置有插孔，陶瓷基板穿設(shè)于插孔內(nèi)并與管座結(jié)合為一體，光電芯片安裝于陶瓷基板位于管座內(nèi)側(cè)的微帶線上，并通過位于管座外側(cè)的微帶線與外部系統(tǒng)進(jìn)行電連接。
[0007]其中，微帶線為共面波導(dǎo)微帶線，共面波導(dǎo)微帶線包括中心導(dǎo)體帶和接地帶，中心導(dǎo)體帶位于陶瓷基板的主表面的中間區(qū)域，接地帶位于中心導(dǎo)體帶的周邊區(qū)域且包圍中心導(dǎo)體帶，光電芯片安裝在接地帶上；
[0008]陶瓷基板的主表面上還分布有低頻引線，低頻引線分別位于接地帶兩側(cè)的區(qū)域。
[0009]其中，光電芯片為激光器芯片，激光器芯片的貼裝于接地帶遠(yuǎn)離管座的上方。
[0010]其中，激光器芯片為側(cè)面發(fā)光型激光器芯片，激光器芯片的正電極通過金絲球焊技術(shù)焊接在中心導(dǎo)體帶上，激光器芯片的負(fù)電極通過共晶焊接技術(shù)焊接在接地帶上。
[0011]其中，管座內(nèi)側(cè)連接有帶光窗的密封管帽，密封管帽上設(shè)有聚焦透鏡，聚焦透鏡與激光器芯片的發(fā)光區(qū)處于同一光軸。
[0012]其中，還包括光探測(cè)器芯片，光探測(cè)器芯片裝載在一陶瓷墊片上，陶瓷墊片焊接或貼裝于接地帶上，使得光探測(cè)芯片的光敏面與管座主表面之間的角度為銳角。
[0013]其中，還包括多個(gè)管腳，多個(gè)管腳從管座外側(cè)穿過管座，并凸出于管座內(nèi)側(cè)。
[0014]其中，還包括光探測(cè)器芯片，光探測(cè)器芯片裝載在一陶瓷墊片上，陶瓷墊片焊接或貼裝于管腳凸出管座內(nèi)側(cè)的表面上，光探測(cè)器芯片的正負(fù)電極分別電連接對(duì)應(yīng)的管腳。其中，還包括管座散熱器及半導(dǎo)體制冷器；
[0015]管座散熱器設(shè)置于管座上，半導(dǎo)體制冷器的制冷面貼裝于陶瓷基板的主表面對(duì)應(yīng)的背面，半導(dǎo)體制冷器的散熱面貼裝于管座散熱器的表面。
[0016]其中，管座散熱器與管座為一體沖壓制成。
[0017]有益效益:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過提供一種同軸封裝光通信器件，包括管座、設(shè)置于管座上的分布有微帶線的陶瓷基板以及光電芯片;管座沿軸向設(shè)置有插孔，陶瓷基板穿設(shè)于插孔內(nèi)并與管座結(jié)合為一體，光電芯片安裝在陶瓷基板位于管座內(nèi)側(cè)的微帶線，并通過位于管座外側(cè)的微帶線與外部系統(tǒng)進(jìn)行電連接。通過這種方式，本發(fā)明采用同軸封裝的結(jié)構(gòu)，大幅減小光通信器件的體積，降低器件成本及與光纖耦合的難度，同時(shí)制作過程簡(jiǎn)單，制作成本較低;利用陶瓷基板及在陶瓷基板上制作的微帶線，減少高頻信號(hào)連接的次數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)高速高頻光信號(hào)的調(diào)制，可廣泛應(yīng)用于速率高于1G的高速光纖通信系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中的管座內(nèi)側(cè)連接密封管帽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第一實(shí)施方式中光聚焦的原理示意圖；
[0021 ]圖4是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是圖4中陶瓷基板、半導(dǎo)體制冷器及管座散熱器的截面示意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第三實(shí)施方式中LD芯片和M-H)芯片的電路連接示意圖；
[0025]圖8是本發(fā)明同軸封裝光通信器件第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明所提供的一種同軸封裝光通信器件做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明同軸封裝光電器件第一實(shí)施方式，包括管座11、設(shè)置于管座11上的分布有微帶線14的陶瓷基板13以及光電芯片15。
[0028]具體地，本實(shí)施方式的管座11類似與傳統(tǒng)同軸封裝結(jié)構(gòu)(TO-CAN)中的TO-管座，可選T0-46或T0-56等，但是與傳統(tǒng)的TO-管座不同的是，本實(shí)施方式的管座11沒有管腳，而是在管座11上另外沿軸向方向設(shè)置有插孔12，在插孔12內(nèi)放置陶瓷基板13，使陶瓷基板13穿設(shè)于插孔12內(nèi)并與管座11結(jié)合為一體。
[0029]管座11的材料可選為可伐金屬，可伐金屬具有良好的導(dǎo)熱性和低的熱膨脹系數(shù)，可以使光通信器件在寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的工作性能;利用低溫玻璃漿料可使可伐金屬與陶瓷熔接結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)管座11與陶瓷基板13的一體結(jié)合。
[0030]陶瓷基板13在管座11中放置的位置和穿設(shè)的角度不受限制，但是為了便于光電芯片15的安裝和后續(xù)光軸的調(diào)節(jié)，通常為垂直穿設(shè)，也就是使陶瓷基板13垂直于管座11。
[0031]陶瓷基板13具有高頻特性突出、熱導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在陶瓷基板13上制作微帶線14，可使光通信器件具有良好的高頻性能和散熱功能等。陶瓷基板13的材料可選氧化鋁或氮化鋁，其中氧化鋁應(yīng)用比較廣泛，氮化鋁多應(yīng)用于對(duì)導(dǎo)熱散熱有很高要求的航空航天領(lǐng)域;實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要選擇合適的材料，對(duì)此并不做限定。
[0032]在陶瓷基板13上分布有微帶線14，微帶線14是一種微波傳輸線，而微波是頻率為300MHz?300GHz的電磁波，是一種超高頻電磁波，將光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制生成高速高頻的微波光子信號(hào)，利用微波光子信號(hào)在光纖網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，頻帶寬、抗干擾性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速、數(shù)字信號(hào)的傳輸，因此可廣泛應(yīng)用于速率高于1G的高速光纖系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)高速同軸封裝的器件結(jié)構(gòu)提供條件。
[0033]微帶線14的制作可選利用厚膜工藝或薄膜工藝進(jìn)行。本實(shí)施方式采用薄膜工藝，其制作過程為首先用真空蒸發(fā)的方法在拋光了的陶瓷基板13的主表面131上蒸發(fā)上一層厚度為20-40nm的鉻，再在鉻層上蒸發(fā)厚度約為Ιμπι的金、銅或銀等，然后在表面涂感光膠并貼上所需電路圖形照片的底片，置于紫外光下進(jìn)行曝光，經(jīng)蝕刻后，留下感光部分的電路圖形，即微帶線14。
[0034]微帶線14具有一定的厚度、寬度和長(zhǎng)度，厚度、寬度和長(zhǎng)度的大小根據(jù)阻抗匹配的實(shí)際情況而定。利用上述方式形成的微帶線14及所用陶瓷基板13的面積都大為減小，電路圖形更加小型化和集成化。微帶線14可選為共面波導(dǎo)微帶線，共面波導(dǎo)微帶線包括中心導(dǎo)體帶141和接地帶142，中心導(dǎo)體帶141位于陶瓷基板13的主表面131的中間區(qū)域，接地帶142位于中心導(dǎo)體帶141的周邊區(qū)域且包圍中心導(dǎo)體帶141，接地帶142與中心導(dǎo)體帶141之間間隔一定距離，從而使接地帶142和中心導(dǎo)體帶141電性絕緣。
[0035]在陶瓷基板13的主表面131上還分布有低頻引線161/162，低頻引線161/162分別位于接地帶142兩側(cè)的區(qū)域，低頻引線161/162與接地帶142間隔一定距離，使兩者電性絕緣，低頻引線161/162用于器件內(nèi)部或與外部系統(tǒng)之間的低頻信號(hào)、或直流信號(hào)進(jìn)行電路連接，能夠?qū)崿F(xiàn)僅利用陶瓷基板13即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)光通信器件的電路連接功能。
[0036]分布有微帶線14和低頻引線161/162的陶瓷基板13穿設(shè)于管座11上，管座11將陶瓷基板13分為兩部分，一部分位于管座內(nèi)側(cè)101，另一部分位于管座外側(cè)102，位于管座內(nèi)側(cè)101的微帶線14上安裝有光電芯片15，位于管座外側(cè)102的微帶線14和/或低頻引線161/162與外部系統(tǒng)(圖中未示出)進(jìn)行電連接，外部系統(tǒng)是電纜網(wǎng)絡(luò)中的一系列裝置、系統(tǒng)或電路，用于傳輸電信號(hào)，通過電流傳輸信息進(jìn)行通信。
[0037]光電芯片15是進(jìn)行光發(fā)射或光接收的芯片，光發(fā)射芯片可選為L(zhǎng)D芯片，LD芯片通常為側(cè)面發(fā)光型LD芯片，光接收芯片可選為ro芯片，ro芯片通常為側(cè)面入光型高速ro芯片；光發(fā)射芯片是通過獲取外部系統(tǒng)的電信號(hào)并進(jìn)行直接調(diào)制，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)送入光纖網(wǎng)絡(luò)中；光接收芯片是將接收到的光纖網(wǎng)絡(luò)中的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用外部系統(tǒng)將電信號(hào)送入電纜網(wǎng)絡(luò)中；
[0038]將光電芯片15安裝于陶瓷基板13的微帶線14上，安裝位置通常位于微帶線14的接地帶142遠(yuǎn)離管座11的上方，安裝可以是光電芯片15直接焊接或貼裝在接地帶142上，或者是通過附加一載體實(shí)現(xiàn)安裝，將載體焊接或貼裝在接地帶142上，而將光電芯片15安裝在載體上的合適位置；
[0039]光電芯片15與微帶線14電性連接，實(shí)現(xiàn)高頻高速光信號(hào)的發(fā)射或接收；同時(shí)由于陶瓷基板13具有較高的熱導(dǎo)率，整個(gè)器件的熱量可通過光電芯片15傳遞到陶瓷基板13，陶瓷基板13將熱量傳遞至管座11上釋放出去，可以實(shí)現(xiàn)很好的散熱功能。
[0040]在將光信號(hào)送入光纖網(wǎng)絡(luò)或者接收來自光纖網(wǎng)絡(luò)的光信號(hào)時(shí)，需要對(duì)光信號(hào)進(jìn)行聚焦，聚焦后的光信號(hào)有利于在光纖中進(jìn)行反射傳播。如圖2所示，在管座內(nèi)側(cè)101連接有帶光窗的密封管帽18，密封管帽18與管座11通過高溫焊接在一起，將管座內(nèi)側(cè)101的器件密封起來，防止光泄漏;在密封管帽18上的光窗位置安裝聚焦透鏡181，聚焦透鏡181與密封管帽18密封，聚焦透鏡181的光軸與光電芯片15的出光光軸或感光光軸為同軸。
[0041]以光電芯片15為L(zhǎng)D芯片15為例，如圖3所示，LD芯片15的發(fā)光區(qū)151與聚焦透鏡181的光軸為同軸，發(fā)光區(qū)151發(fā)出的激光通過聚焦透鏡181發(fā)射出去。
[0042]本實(shí)施方式的光通信器件，光電芯片15周圍還可包括一些外圍電路，如在微帶線14上制作一25 Ω的薄膜電阻，或安裝一25 Ω的電阻，使驅(qū)動(dòng)芯片更好地與光電芯片15匹配；如在陶瓷基板13上相應(yīng)位置安裝熱敏電阻、電容或其他電子元器件等，輔助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度控制、自動(dòng)功率控制、直流偏置供給的功能，在此不做具體闡述。
[0043]這些光通信器件采用同軸封裝，大幅減小光通信器件的體積，降低器件成本，同時(shí)制作過程簡(jiǎn)單，制作成本較低，而且同軸封裝還可進(jìn)一步制作可插拔式光接口；利用陶瓷基板13高效散去光通信器件內(nèi)部大量的熱量，穩(wěn)定光電芯片15的管芯溫度;在陶瓷基板13上制作微帶線14，能夠?qū)崿F(xiàn)高速高頻光信號(hào)的調(diào)制，可廣泛應(yīng)用于速率高于1G的高速光纖系統(tǒng)中，另外在陶瓷基板13上還分布有低頻引線161/162，完善低頻及直流電路連接，無需額外增加低頻及直流連接接口，可進(jìn)一步減小光通信器件的體積，降低器件成本。
[0044]本實(shí)施方式的微帶線為共面波導(dǎo)微帶線，在其他實(shí)施方式中，微帶線的制作還可通過在陶瓷基板的主表面的中間區(qū)域制作中心導(dǎo)體帶，在主表面對(duì)應(yīng)的背面制作金屬接地層來實(shí)現(xiàn)。
[0045]請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明同軸封裝光通信器件第二實(shí)施方式，與第一實(shí)施方式的不同之處在于，本實(shí)施方式的光通信器件還包括管座散熱器23和半導(dǎo)體制冷器21。
[0046]管座散熱器23凸出于管座內(nèi)側(cè)101設(shè)置，管座散熱器23為鎢銅或鎳材料，該管座散熱器23可以與管座11 一起沖壓制成，或者通過焊料焊接在管座11上，管座散熱器23的形狀可選為立方體或梯形體，朝向制冷面201和散熱面202的表面平整。
[0047]具體參閱圖5，半導(dǎo)體制冷器21設(shè)置于管座散熱器23和陶瓷基板13之間，半導(dǎo)體制冷器21的制冷面201貼裝或焊接于陶瓷基板13的主表面131對(duì)應(yīng)的背面132上，用于吸收陶瓷基板13的熱量，半導(dǎo)體制冷器21的散熱面202貼裝或焊接于管座散熱器23的表面，用于將熱量傳遞至管座散熱器23，貼裝或焊接時(shí)要使兩個(gè)器件之間沒有空隙，以實(shí)現(xiàn)良好的熱傳導(dǎo)和器件的長(zhǎng)期可靠性。
[0048]整個(gè)光通信器件產(chǎn)生的熱量傳遞至陶瓷基板13，半導(dǎo)體制冷器21的制冷面201吸收陶瓷基板13的熱量，傳遞至散熱面202，散熱面202與管座散熱器23貼合，熱量進(jìn)一步傳遞至管座散熱器23，經(jīng)由管座11釋放出去，實(shí)現(xiàn)散熱。
[0049]光電芯片15在高頻高速狀態(tài)下工作，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，在陶瓷基板13無法滿足散熱的情況下，增設(shè)半導(dǎo)體制冷器21，提高器件的整體散熱效果，有助于穩(wěn)定光電芯片15的管芯溫度，有利于實(shí)現(xiàn)高速光信號(hào)傳輸時(shí)的器件可靠性。
[0050]請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明同軸封裝光通信器件第三實(shí)施方式，光通信器件為光發(fā)射器件，光電芯片305為L(zhǎng)D芯片305，光發(fā)射器件包括管座301、設(shè)置于管座301上的分布有微帶線304的陶瓷基板303、LD芯片305及PD芯片307，其中PD芯片307是一種背光探測(cè)器(MonitorPhotod1de，M-PD)芯片 307。
[0051 ]在管座301沿軸向方向設(shè)置有插孔302，在插孔302內(nèi)放置陶瓷基板303使陶瓷基板303垂直穿設(shè)于插孔302內(nèi)，利用低溫玻璃漿料將陶瓷基板303與管座301熔接結(jié)合為一體；陶瓷基板303上的微帶線304為共面波導(dǎo)微帶線304，包括中心導(dǎo)體帶3041和接地帶3042，形成高頻微波傳輸線，在陶瓷基板303上還分布有低頻引線3081/3082，形成低頻、直流連接線。
[0052]LD芯片305為側(cè)面發(fā)光型LD芯片，將LD芯片305直接貼裝于接地帶3042上，貼裝位置設(shè)置于接地帶3042遠(yuǎn)離管座內(nèi)側(cè)3011的上方。在接地帶3042靠近管座內(nèi)側(cè)3011的下方安裝有M-H)芯片307，Μ-Η)芯片307用于接收LD芯片305發(fā)射的激光信號(hào)，將激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而檢測(cè)LD芯片305輸出的激光光強(qiáng)，因此M-PD芯片307的光敏面以能最大化感知LD芯片305發(fā)出的激光為宜；
[0053]本實(shí)施方式中，選取一立方體形狀的陶瓷墊片306，首先將M-PD芯片307通過貼裝或焊接的方式裝載在陶瓷墊片306的一個(gè)表面上，將陶瓷墊片306中未放置M-PD芯片307的表面焊接或貼裝于接地帶3042上，從而使得M-PD芯片307的光敏面與管座301主表面成銳角，通?？蛇x80°-85°，這里所述的管座301主表面是管座301朝向管座內(nèi)側(cè)3011的上表面。
[0054]LD芯片305和M-PD芯片307安裝完畢后，需要分別對(duì)兩者的電極進(jìn)行電性連接，實(shí)現(xiàn)電流通路。由于LD芯片305和M-H)芯片307的核心部分都是由P型和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的PN結(jié)管芯，其各自的連接也多是針對(duì)PN結(jié)的P電極，也稱正電極，以及PN結(jié)的N電極，也稱負(fù)電極的連接情況進(jìn)行表述；
[0055]圖7是LD芯片305和M-13D芯片307的電路連接示意圖，圖7中的LD芯片305和M-13D芯片307的電極彼此互不連接，LD芯片305的正電極I通過金絲球焊技術(shù)焊接在中心導(dǎo)體帶3041上，LD芯片305的負(fù)電極2通過共晶焊接技術(shù)焊接在接地帶3042上。M-H)芯片307的正負(fù)電極3/4分別電連接在陶瓷墊片306對(duì)應(yīng)的電極上，電連接可通過貼片或利用金絲球焊技術(shù)進(jìn)行金絲焊接，陶瓷墊片306再和陶瓷基板303上的低頻引線161/162連接。
[0056]在LD芯片305發(fā)射激光信號(hào)時(shí)，M_PD芯片307的光敏面感知到激光信號(hào)，將激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)如電壓信號(hào)或電流信號(hào)，繼而得出LD芯片305的發(fā)射激光光強(qiáng)，從而可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)LD芯片305的工作性能。
[0057]本實(shí)施方式的光通信器件，位于管座外側(cè)3012的中心導(dǎo)體帶3041、接地帶3042及低頻引線3081/3082可用于與外部系統(tǒng)(圖中未示出)連接，外部系統(tǒng)將電纜網(wǎng)絡(luò)中的電信號(hào)傳輸至中心導(dǎo)體帶3041上，通過LD芯片305將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成激光信號(hào)，再經(jīng)由中心導(dǎo)體帶3041傳送至光纖網(wǎng)絡(luò)中，可實(shí)現(xiàn)速率高于10G的高速光信號(hào)傳輸；同時(shí)米用同軸封裝的結(jié)構(gòu)將LD芯片305和M-PD芯片307均安裝于陶瓷基板303上，器件所占體積、面積大大減小，制作過程更加簡(jiǎn)單，成本更低。
[0058]需要說明的是，上述提到的貼裝或焊接都是連接工藝，在某些情況下，兩者可以互換，或者采用除上述兩種方式外的其他連接工藝，以能滿足實(shí)際需求為準(zhǔn)。
[0059]請(qǐng)參閱圖8，本發(fā)明同軸封裝光通信器件第四實(shí)施方式，光電芯片408為L(zhǎng)D芯片408，光發(fā)射器件包括管座401、設(shè)置于管座401上的分布有微帶線407的陶瓷基板406、設(shè)置于管座401上的多個(gè)管腳402/403/404、LD芯片408及M-PD芯片409。
[0060]在管座401沿軸向方向設(shè)置有插孔411，在插孔411內(nèi)放置陶瓷基板406，使陶瓷基板406垂直穿設(shè)于插孔411內(nèi)，利用低溫玻璃漿料將陶瓷基板406與管座401熔接結(jié)合為一體；陶瓷基板406上的微帶線407為共面波導(dǎo)微帶線407，包括中心導(dǎo)體帶4071和接地帶4072，形成高速光波傳輸線，在陶瓷基板406上還分布有低頻引線4121/4122，形成低頻、直流連接線。
[0061 ] 在接地帶4072位于管座內(nèi)側(cè)4011的上方貼裝有LD芯片408，LD芯片408的正電極與中心導(dǎo)體帶4071上的對(duì)應(yīng)電極相連接，LD芯片408的負(fù)電極與接地帶4072上的對(duì)應(yīng)電極連接，位于管座外側(cè)4012的中心導(dǎo)體帶4071、接地帶4072及低頻引線4121/4122用于與外部系統(tǒng)(圖中未示出)進(jìn)行電連接。
[0062]設(shè)置于管座401上的多個(gè)管腳402/403/404從管座外側(cè)4012穿過管座401，并凸出于管座內(nèi)側(cè)4011，管腳402/403/404可選為柱狀金屬管腳，在中心導(dǎo)體帶4071所在的軸線方向上設(shè)一管腳403，在管腳403凸出管座內(nèi)側(cè)4011的表面上設(shè)有陶瓷墊片405，陶瓷墊片405通過焊料焊接在管腳403上，在陶瓷墊片405的表面上貼裝M-PD芯片409，使得M-PD芯片409的光敏面與LD芯片408的發(fā)光區(qū)成80° -85°銳角，M_H)芯片409的正負(fù)電極分別通過金絲球焊方式焊接在對(duì)應(yīng)的管腳402/404上，管腳403可接地。
[0063]本實(shí)施方式中，外部系統(tǒng)通過與位于管座外側(cè)4012的微帶線407和/或低頻引線4021/4022連接，將電纜網(wǎng)絡(luò)中的電信號(hào)傳輸至中心導(dǎo)體帶4071上，通過LD芯片408將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成激光信號(hào)，再經(jīng)由中心導(dǎo)體帶4071傳送至光纖網(wǎng)絡(luò)中，可實(shí)現(xiàn)速率高于1G的光信號(hào)傳輸，在LD芯片408發(fā)射激光信號(hào)時(shí)，M-H)芯片409的光敏面感知到激光信號(hào)，將激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)如電壓信號(hào)或電流信號(hào)等，繼而得出LD芯片408的發(fā)射激光光強(qiáng)，從而可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)LD芯片408的工作性能。
[0064]LD芯片408、M-PD芯片409在設(shè)置分布有微帶線407的陶瓷基板406以及多個(gè)管腳402/403/404的管座401上實(shí)現(xiàn)高速光信號(hào)傳輸?shù)耐S封裝，相比傳統(tǒng)的高速光信號(hào)傳輸?shù)牡头庋b來說，器件體積減小，制作工藝簡(jiǎn)單，可以降低生產(chǎn)成本。
[0065]本實(shí)施方式的LD芯片408貼裝在接地帶4072上，但是在一些低速激光信號(hào)傳輸?shù)膱?chǎng)合，也可將LD芯片408連接在對(duì)應(yīng)的管腳402/403/404上，使得本實(shí)施方式的同軸封裝結(jié)構(gòu)同時(shí)具有高速激光信號(hào)傳輸和低速激光信號(hào)傳輸?shù)墓δ?，具有很?qiáng)的實(shí)用性。
[0066]同時(shí)，本實(shí)施方式的外部系統(tǒng)與位于管座外側(cè)4012的微帶線407和/或低頻引線4021/4022連接，也就是說陶瓷基板406穿設(shè)于插孔411內(nèi)，凸出在管座外側(cè)4012，但是在其他實(shí)施方式中，陶瓷基板穿設(shè)與插孔內(nèi)，可只保留管座內(nèi)側(cè)的部分，外部系統(tǒng)可與位于管座外側(cè)的多個(gè)管腳進(jìn)行電連接，實(shí)現(xiàn)將電纜網(wǎng)絡(luò)中的電信號(hào)傳輸至微帶線上的功能，從而省略位于管座外側(cè)的陶瓷基板部分，進(jìn)一步簡(jiǎn)化光通信器件的同軸封裝。
[0067]需要說明的是，在以上所述的第三實(shí)施方式和第四實(shí)施方式中，M-PD芯片也可去除，將LD芯片更換成側(cè)面入光型高速PD芯片，利用側(cè)面入光型高速PD芯片實(shí)現(xiàn)高速光接收器件的同軸封裝。
[0068]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同軸封裝光通信器件，其特征在于，包括管座、設(shè)置于所述管座上的分布有微帶線的陶瓷基板以及光電芯片； 所述管座沿軸向設(shè)置有插孔，所述陶瓷基板穿設(shè)于所述插孔內(nèi)并與所述管座結(jié)合為一體，所述光電芯片安裝在所述陶瓷基板位于所述管座內(nèi)側(cè)的微帶線上，并通過位于所述管座外側(cè)的微帶線與外部系統(tǒng)進(jìn)行電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于， 所述微帶線為共面波導(dǎo)微帶線，所述共面波導(dǎo)微帶線包括中心導(dǎo)體帶和接地帶，所述中心導(dǎo)體帶位于所述陶瓷基板的主表面的中間區(qū)域，所述接地帶位于所述中心導(dǎo)體帶的周邊區(qū)域且包圍所述中心導(dǎo)體帶，所述光電芯片安裝于所述接地帶上； 所述陶瓷基板的主表面上還分布有低頻引線，所述低頻引線分別位于所述接地帶兩側(cè)的區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于， 所述光電芯片為激光器芯片，所述激光器芯片貼裝于所述接地帶遠(yuǎn)離所述管座的上方。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于， 所述激光器芯片為側(cè)面發(fā)光型激光器芯片，所述激光器芯片的正電極通過金絲球焊技術(shù)焊接在所述中心導(dǎo)體帶上，所述激光器芯片的負(fù)電極通過共晶焊接技術(shù)焊接在所述接地帶上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于， 所述管座內(nèi)側(cè)連接有帶光窗的密封管帽，所述密封管帽上設(shè)有聚焦透鏡，所述聚焦透鏡與所述激光器芯片的發(fā)光區(qū)處于同一光軸。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于，還包括光探測(cè)器芯片，所述光探測(cè)器芯片裝載在一陶瓷墊片上，所述陶瓷墊片焊接或貼裝于所述接地帶上，使得所述光探測(cè)芯片的光敏面與所述管座主表面之間的角度為銳角。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于，還包括多個(gè)管腳，所述多個(gè)管腳從所述管座外側(cè)穿過所述管座，并凸出于所述管座內(nèi)側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于，還包括光探測(cè)器芯片，所述光探測(cè)器芯片裝載在一陶瓷墊片上，所述陶瓷墊片焊接或貼裝于所述管腳凸出所述管座內(nèi)側(cè)的表面上，所述光探測(cè)器芯片的正負(fù)電極分別電連接對(duì)應(yīng)的所述管腳。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于，還包括管座散熱器及半導(dǎo)體制冷器； 所述管座散熱器設(shè)置于所述管座上，所述半導(dǎo)體制冷器的制冷面貼裝于所述陶瓷基板的主表面對(duì)應(yīng)的背面，所述半導(dǎo)體制冷器的散熱面貼裝于所述管座散熱器的表面。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同軸封裝光通信器件，其特征在于， 所述管座散熱器與所述管座為一體沖壓制成。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK106054327SQ201610548616
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】柴廣躍
【申請(qǐng)人】深圳大學(xué)