光器件封裝詳解-資料下載頁
2025-06-19 13:06本頁面
【正文】 些對準(zhǔn)技術(shù)的例子。 同軸型器件的對準(zhǔn) 同軸型器件的對準(zhǔn)及裝配流程圖 雙透鏡系統(tǒng)的對準(zhǔn) 蝶形封裝雙透鏡系統(tǒng)的對準(zhǔn)及裝配圖 直接耦合的對準(zhǔn) 直接耦合的對準(zhǔn)及裝配圖5 有源光器件的其它組件/子裝配 透鏡。 光模塊內(nèi)部使用的透鏡組件 幾種集成在管殼上的透鏡 熱電制冷器（TEC） TEC原理及實(shí)物圖熱電制冷又稱溫差電制冷，它是利用熱電效應(yīng)（即帕爾貼效應(yīng)）的一種制冷方法，這種方法的制冷效果主要取決于兩種材料的熱電勢。半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢，所以可以用來做成小型熱電制冷器，當(dāng)通以正向電流時(shí)，熱量由上表面流到下表面實(shí)現(xiàn)制冷的功能；反之，當(dāng)通以反向電流時(shí)，熱量由下表面流到上表面實(shí)現(xiàn)制熱的功能。在光發(fā)送器件里面，常用這種小型的制冷器來控制激光器管芯的溫度，使其溫度保持一個(gè)恒定的值，以保持激光器性能（功率、光譜等）的穩(wěn)定。 底座對于單模尾纖的光發(fā)送器件，光信號耦合進(jìn)光纖的直徑約6μm，一旦耦合光路固定好后便不允許有任何位移，例如在徑向發(fā)生1μm的位移將會導(dǎo)致光功率下降到原來的約70％（）。而在管殼內(nèi)部，激光器以及一些光學(xué)組件都固定在底座上，因此要求底座有較好的機(jī)械強(qiáng)度和共面性，稍厚一些的底座其機(jī)械性能自然更好，當(dāng)然也利于散熱。同時(shí)，在生產(chǎn)裝配過程中要注意熱沉的共面性以及安裝定位螺絲的順序和扭矩。 激光器管芯和背光管組件在一個(gè)有源光器件內(nèi)部包含了各個(gè)子組件，由這些子組件按照一定的裝配順序組裝成為一個(gè)完整的器件。通常，激光器管芯和背光檢測管也都是以一個(gè)組件的形式出現(xiàn)的。對于激光器管芯組件來說，一般還集成了匹配電阻，有時(shí)候熱敏電阻也做在同一個(gè)組件上以便準(zhǔn)確地探測激光器管芯的溫度。而背光管一般只有一個(gè)簡單的PIN探測器在上面，用來檢測光功率大小。組裝時(shí)一般都是通過焊料與其他部分焊接在一起。 一些激光器管芯和背光管組件的結(jié)構(gòu)和材料特性6 有源光器件的封裝材料對于光電子器件中所用的材料，主要關(guān)心的是在同一器件內(nèi)部的不同材料間是否會相互影響，如果會相互影響，就不能使用。不相容的材料通常會由于熱膨脹系數(shù)不一致、形成金屬間化合物、粘接不牢、離子污染、腐蝕或氧化、產(chǎn)生氣體污染和腐蝕組件等原因而導(dǎo)器件失效。下面是一些有源光器件封裝過程中常用的材料和粘接方法： 環(huán)氧膠（可采用紫外或者高溫固化）； 焊錫； 搪瓷或低溫玻璃； 激光焊接； 機(jī)械螺絲； 銅焊。與玻璃折射率相匹配的透明紫外膠（）在室溫或紫外線的照射下能迅速固化，而且固化過程可以暴露在空氣中進(jìn)行。玻璃、陶瓷以及其他各種襯底材料可以獲得較高的鍵合強(qiáng)度。即使暴露在高溫高濕等不利環(huán)境下，鍵合強(qiáng)度的長期耐久性依然很好。對于100％的焊料系統(tǒng)，在固化過程中無溶劑或其他揮發(fā)物釋放出來。傳統(tǒng)的有機(jī)粘膠主要用于將器件粘接到襯底以達(dá)到綁定的目的，同時(shí)也可用于熱傳導(dǎo)或者電傳導(dǎo)。通常，器件內(nèi)部的元部件采用多種粘接方法，對于粘接這一過程主要有以下一些要求： 粘接過程中要求最小的機(jī)械位移以保持對準(zhǔn)。 粘接溫度應(yīng)該盡量的低，以便使先固定上去的元部件不出現(xiàn)過應(yīng)力，并保證在冷卻后不會由于熱膨脹的影響而發(fā)生位移。 接合點(diǎn)應(yīng)該有足夠的機(jī)械可靠性，避免在各種環(huán)境應(yīng)力條件以及整個(gè)生命周期過程中發(fā)生位移。 膠膠是光電子器件封裝過程中常用的材料，常用的有環(huán)氧樹脂、硅膠、尿烷、丙烯酸、聚酰亞胺等。膠的特性對于其是否適用于某個(gè)裝配過程非常重要，總的來說有以下一些要求： 易于使用和處理，要有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 不同溫度和濕度范圍內(nèi)保持較好的電特性，在干燥條件下要求電阻率大于1014歐姆/cm。 在固化過程中以及固化后都不允許釋放出氣體，且不能含有水溶性離子（如CL Na+），以免對電子器件造成污染，此外不能對電子器件有腐蝕性。 制造過程中可能使用各種溶劑對器件進(jìn)行清洗，因此，器件所使用的膠要有抗各種溶劑溶解和腐蝕的能力。 在較寬的溫度和濕度范圍內(nèi)有較好的穩(wěn)定性，不能出現(xiàn)化學(xué)上的劣化、水解等。 焊錫光電子器件內(nèi)部廣泛使用焊錫作為粘接材料，這樣的好處有：一是較寬的加工溫度范圍；二是不含有機(jī)材料，這一點(diǎn)對于有源器件的封裝尤其重要。表1列出了有源光器件內(nèi)部常用焊錫材料的熔點(diǎn)。，各點(diǎn)所使用的焊錫情況，從圖中可以看出器件內(nèi)部各點(diǎn)使用的焊錫熔點(diǎn)是不一樣的，這樣有利于裝配。表1 有源光器件封裝常用焊錫及熔點(diǎn)焊錫熔點(diǎn)(℃)Au10Ge310Au10Sn295Au20Sn280Sn37Pb183Sn58Bi138Sn52In118In93 某有源光器件裝配過程中各點(diǎn)使用的焊錫與熔點(diǎn) 搪瓷或低溫玻璃玻璃搪瓷材料通常用于密閉陶瓷封裝中，它的作用是將金屬引線或光纖與殼體密封。它可以和多種材料相結(jié)合，且能獲得良好的密封效果而且還不需要對玻璃進(jìn)行金屬化?？山Y(jié)合材料范圍從非金屬的石英（溫度膨脹系數(shù)5107/℃）一直到金屬的銅（溫度膨脹系數(shù)170107/℃）。此外，玻璃密封劑還可以在高溫或低溫下處理以滿足不同應(yīng)用的需要。 銅焊在有源光器件封裝過程中，銅焊工藝主要用在管殼、管腿等金屬件之間的裝配，它能提供了較高的焊接溫度范圍，且焊接質(zhì)量較好。表二給出了基于銅和金焊接的材料特性。表二 基于銅和金焊接的材料特性成分熔點(diǎn)溫度（℃）Cu40Zn890900Cu40Zn10Ni890920Cu15Ag5P650800AgCuZnCd6207607 附錄：參考資料清單[1] IPC/JSTD040 Optoelectronic Assembly and Packaging Technology
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