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封裝及Bonding
新聞詳情

光模塊的封裝工藝種類

發(fā)布時(shí)間:2022-12-03 17:12:56 最后更新:2023-02-10 09:20:16 瀏覽次數(shù):3200

       光收發(fā)一體模塊由三大部分組成,它們分別是光電器件(TOSA/ROSA)、貼有電子元器件的電路板(PCBA)和LC、SC、MPO等光接口(外殼)。

 

光發(fā)射部分

       光發(fā)射部分由光源、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路(如APC)三部分構(gòu)成,主要測(cè)試光功率、消光比這兩個(gè)參數(shù)。


光接收部分

       光接收部分以PIN為例,是由PINTIA(InGaAs PIN和跨阻放大器)和限幅放大器組成。將輸入的光信號(hào)通過(guò)PIN管轉(zhuǎn)換成光電流,光電流又通過(guò)跨阻放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)經(jīng)限幅放大,并通過(guò)整形濾波器與限幅放大器產(chǎn)生差分

       DATA與DATA的數(shù)據(jù)信號(hào)交流輸出。并具有無(wú)光告警功能,當(dāng)光功率不足以維持模塊正常工作時(shí),SD端產(chǎn)生邏輯低信號(hào),產(chǎn)生告警。


       光模塊的標(biāo)準(zhǔn)和封裝形式有哪些?光模塊封裝的基本結(jié)構(gòu)為光發(fā)射側(cè)模塊(TOSA)和驅(qū)動(dòng)電路,光接收側(cè)模塊是(ROSA)和接收電路。TOSA、ROSA中的技術(shù)壁壘主要在于兩方面:光芯片和封裝技術(shù)。

       一般ROSA中封裝有分光器、光電二極管(將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓)和跨阻放大器(放大電壓信號(hào)),TOSA中封裝有激光驅(qū)動(dòng)器、激光器和復(fù)用器。TOSA、ROSA的封裝工藝主要有以下四種:

TO-CAN同軸封裝

       TO-CAN同軸封裝:殼體通常為圓柱形,因?yàn)槠潴w積小,難以內(nèi)置制冷,散熱困難,難以用于大電流下的高功率輸出,故而難以用于長(zhǎng)距離傳輸。目前最主要的用途還在于2.5Gbit/s及10Gbit/s短距離傳輸。但成本低廉,工藝簡(jiǎn)單。


蝶形封裝

       蝶形封裝:殼體通常為長(zhǎng)方體,結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)功能通常比較復(fù)雜,可以內(nèi)置制冷器、熱沉、陶瓷基塊、芯片、熱敏電阻、背光監(jiān)控,并且可以支持所有以上部件的鍵合引線。殼體面積大,散熱好,可以用于各種速率及80km長(zhǎng)距離傳輸。

蝶形封裝

BOX封裝

       BOX封裝屬于蝶形封裝的一種,用于多通道并行封裝。

BOX封裝

 

COB(Chip On Board)封裝

       COB封裝即板上芯片封裝,將激光芯片粘附在PCB基板上,可以做到小型化、輕型化、高可靠、低成本。


       COB封裝傳統(tǒng)的單路10Gb/s或25Gb/s速率的光模塊采用SFP封裝將電芯片和TO封裝的光收發(fā)組件焊接到PCB板上組成光模塊。而100Gb/s光模塊,在采用25Gb/s芯片時(shí),需要4組組件,若采用SFP封裝,將需要4倍空間。COB封裝可以將TIA/LA芯片、激光陣列和接收器陣列集成封裝在一個(gè)小空間內(nèi),以實(shí)現(xiàn)小型化。技術(shù)難點(diǎn)在于對(duì)光芯片貼片的定位精度(影響光耦合效果)和打線質(zhì)量(影響信號(hào)質(zhì)量、誤碼率)。

 

采用COB工藝制作的10G SFP+ AOC產(chǎn)品(爆炸圖)

結(jié)

       25G及以下速率光模塊多采用單通道TO或蝶形封裝,有標(biāo)準(zhǔn)的制程和自動(dòng)化設(shè)備,技術(shù)壁壘低。但對(duì)于40G及以上速率的高速光模塊,受激光器速率限制(多為25G),主要通過(guò)多通道并行實(shí)現(xiàn),如40G由4×10G實(shí)現(xiàn),而100G則由4×25G實(shí)現(xiàn)。高速光模塊的封裝對(duì)并行光學(xué)設(shè)計(jì)、高速率電磁干擾、體積縮小、功耗增加下的散熱問(wèn)題提出了更高的要求。

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