一种同轴封装光通信器件制造技术

本发明专利技术公开一种同轴封装光通信器件，包括管座、设置于管座上的分布有微带线的陶瓷基板以及光电芯片；管座沿轴向设置有插孔，陶瓷基板穿设于插孔内并与管座结合为一体，光电芯片安装在陶瓷基板位于管座内侧的微带线上，并通过位于管座外侧的微带线与外部系统进行电连接。通过这种方式，本发明专利技术采用同轴封装的结构，大幅减小光通信器件的体积，降低器件成本及与光纤耦合的难度，同时制作过程简单，制作成本较低；利用陶瓷基板及在陶瓷基板上制作的微带线，减少高频信号连接的次数，更好地实现高速高频光信号的调制，可广泛应用于速率高于10G的高速光纤通信系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，尤其涉及一种同轴封装光通信器件。
技术介绍
光纤通信蓬勃发展，100G光通讯系统已在骨干网商用，10G系统正在迈进接入网，16G系统正在光纤通道稳步推进。高速光收发一体模块是完成这些高速光纤系统光电变换的关键部件，而在这些部件中的核心组件是具有标准光接口的光发射组件和光接收组件。光发射组件是将激光器(Laser Device，LD)高精度地安装在具有标准光纤接口的金属套件中，光接收组件是将光探测器(Photodetector，PD)高精度地安装在具有标准光纤接口的金属套件中。目前，对速率低于10G的光发射组件和光接收组件均采用同轴封装的结构，对于速率高于10G的光发射组件和光接收组件多采用蝶形封装的结构。高速蝶形封装采用金属陶瓷长方形管壳设计，具有很好的高频特性，可以装配半导体制冷器(Thermal Electrical Refrigerator，TEC)，多用于40G的光发射组件和光接收组件的高端封装，但是高速蝶形封装成本高昂、制造复杂、光纤耦合复杂困难，而且其只有固定模式的光接口，难于制作可插拔式光接口。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种同轴封装光通信器件，旨在解决高速蝶型封装成本高、制作复杂、光纤耦合复杂及难于制作可插拔式光接口的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种同轴封装光通信器件，包括管座、设置于管座上的分布有微带线的陶瓷基板以及光电芯片；管座沿轴向设置有插孔，陶瓷基板穿设于插孔内并与管座结合为一体，光电芯片安装于陶瓷基板位于管座内侧的微带线上，并通过位于管座外侧的微带线与外部系统进行电连接。其中，微带线为共面波导微带线，共面波导微带线包括中心导体带和接地带，中心导体带位于陶瓷基板的主表面的中间区域，接地带位于中心导体带的周边区域且包围中心导体带，光电芯片安装在接地带上；陶瓷基板的主表面上还分布有低频引线，低频引线分别位于接地带两侧的区域。其中，光电芯片为激光器芯片，激光器芯片的贴装于接地带远离管座的上方。其中，激光器芯片为侧面发光型激光器芯片，激光器芯片的正电极通过金丝球焊技术焊接在中心导体带上，激光器芯片的负电极通过共晶焊接技术焊接在接地带上。其中，管座内侧连接有带光窗的密封管帽，密封管帽上设有聚焦透镜，聚焦透镜与激光器芯片的发光区处于同一光轴。其中，还包括光探测器芯片，光探测器芯片装载在一陶瓷垫片上，陶瓷垫片焊接或贴装于接地带上，使得光探测芯片的光敏面与管座主表面之间的角度为锐角。其中，还包括多个管脚，多个管脚从管座外侧穿过管座，并凸出于管座内侧。其中，还包括光探测器芯片，光探测器芯片装载在一陶瓷垫片上，陶瓷垫片焊接或贴装于管脚凸出管座内侧的表面上，光探测器芯片的正负电极分别电连接对应的管脚。其中，还包括管座散热器及半导体制冷器；管座散热器设置于管座上，半导体制冷器的制冷面贴装于陶瓷基板的主表面对应的背面，半导体制冷器的散热面贴装于管座散热器的表面。其中，管座散热器与管座为一体冲压制成。有益效益：与现有技术相比，本专利技术通过提供一种同轴封装光通信器件，包括管座、设置于管座上的分布有微带线的陶瓷基板以及光电芯片；管座沿轴向设置有插孔，陶瓷基板穿设于插孔内并与管座结合为一体，光电芯片安装在陶瓷基板位于管座内侧的微带线，并通过位于管座外侧的微带线与外部系统进行电连接。通过这种方式，本专利技术采用同轴封装的结构，大幅减小光通信器件的体积，降低器件成本及与光纤耦合的难度，同时制作过程简单，制作成本较低；利用陶瓷基板及在陶瓷基板上制作的微带线，减少高频信号连接的次数，更好地实现高速高频光信号的调制，可广泛应用于速率高于10G的高速光纤通信系统中。附图说明图1是本专利技术同轴封装光通信器件第一实施方式的结构示意图；图2是图1中的管座内侧连接密封管帽的结构示意图；图3是本专利技术同轴封装光通信器件第一实施方式中光聚焦的原理示意图；图4是本专利技术同轴封装光通信器件第二实施方式的结构示意图；图5是图4中陶瓷基板、半导体制冷器及管座散热器的截面示意图；图6是本专利技术同轴封装光通信器件第三实施方式的结构示意图；图7是本专利技术同轴封装光通信器件第三实施方式中LD芯片和M-PD芯片的电路连接示意图；图8是本专利技术同轴封装光通信器件第四实施方式的结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术所提供的一种同轴封装光通信器件做进一步详细描述。如图1所示，本专利技术同轴封装光电器件第一实施方式，包括管座11、设置于管座11上的分布有微带线14的陶瓷基板13以及光电芯片15。具体地，本实施方式的管座11类似与传统同轴封装结构(TO-CAN)中的TO-管座，可选TO-46或TO-56等，但是与传统的TO-管座不同的是，本实施方式的管座11没有管脚，而是在管座11上另外沿轴向方向设置有插孔12，在插孔12内放置陶瓷基板13，使陶瓷基板13穿设于插孔12内并与管座11结合为一体。管座11的材料可选为可伐金属，可伐金属具有良好的导热性和低的热膨胀系数，可以使光通信器件在宽的温度范围内具有良好的工作性能；利用低温玻璃浆料可使可伐金属与陶瓷熔接结合在一起，从而实现管座11与陶瓷基板13的一体结合。陶瓷基板13在管座11中放置的位置和穿设的角度不受限制，但是为了便于光电芯片15的安装和后续光轴的调节，通常为垂直穿设，也就是使陶瓷基板13垂直于管座11。陶瓷基板13具有高频特性突出、热导率高、热稳定性好等优点，在陶瓷基板13上制作微带线14，可使光通信器件具有良好的高频性能和散热功能等。陶瓷基板13的材料可选氧化铝或氮化铝，其中氧化铝应用比较广泛，氮化铝多应用于对导热散热有很高要求的航空航天领域；实际应用中根据需要选择合适的材料，对此并不做限定。在陶瓷基板13上分布有微带线14，微带线14是一种微波传输线，而微波是频率为300MHz～300GHz的电磁波，是一种超高频电磁波，将光信号进行调制生成高速高频的微波光子信号，利用微波光子信号在光纤网络中传输数据，频带宽、抗干扰性强，可实现远距离、高速、数字信号的传输，因此可广泛应用于速率高于10G的高速光纤系统中，为实现高速同轴封装的器件结构提供条件。微带线14的制作可选利用厚膜工艺或薄膜工艺进行。本实施方式采用薄膜工艺，其制作过程为首先用真空蒸发的方法在抛光了的陶瓷基板13的主表面131上蒸发上一层厚度为20-40nm的铬，再在铬层上蒸发厚度约为1μm的金、铜或银等，然后在表面涂感光胶并贴上所需电路图形照片的底片，置于紫外光下进行曝光，经蚀刻后，留下感光部分的电路图形，即微带线14。微带线14具有一定的厚度、宽度和长度，厚度、宽度和长度的大小根据阻抗匹配的实际情况而定。利用上述方式形成的微带线14及所用陶瓷基板13的面积都大为减小，电路图形更加小型化和集成化。微带线14可选为共面波导微带线，共面波导微带线包括中心导体带141和接地带142，中心导体带141位于陶瓷基板13的主表面131的中间区域，接地带142位于中心导体带141的周边区域且包围中心导体带141，接地带142与中心导体带141之间间隔一定距离，从而使接地带142和中心导体带141电性绝缘。在陶瓷基板13的主表面131上还分布有低频引线161/16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴封装光通信器件，其特征在于，包括管座、设置于所述管座上的分布有微带线的陶瓷基板以及光电芯片；所述管座沿轴向设置有插孔，所述陶瓷基板穿设于所述插孔内并与所述管座结合为一体，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板位于所述管座内侧的微带线上，并通过位于所述管座外侧的微带线与外部系统进行电连接。

【技术特征摘要】
1.一种同轴封装光通信器件，其特征在于，包括管座、设置于所述管座上的分布有微带线的陶瓷基板以及光电芯片；所述管座沿轴向设置有插孔，所述陶瓷基板穿设于所述插孔内并与所述管座结合为一体，所述光电芯片安装在所述陶瓷基板位于所述管座内侧的微带线上，并通过位于所述管座外侧的微带线与外部系统进行电连接。2.根据权利要求1所述的同轴封装光通信器件，其特征在于，所述微带线为共面波导微带线，所述共面波导微带线包括中心导体带和接地带，所述中心导体带位于所述陶瓷基板的主表面的中间区域，所述接地带位于所述中心导体带的周边区域且包围所述中心导体带，所述光电芯片安装于所述接地带上；所述陶瓷基板的主表面上还分布有低频引线，所述低频引线分别位于所述接地带两侧的区域。3.根据权利要求2所述的同轴封装光通信器件，其特征在于，所述光电芯片为激光器芯片，所述激光器芯片贴装于所述接地带远离所述管座的上方。4.根据权利要求3所述的同轴封装光通信器件，其特征在于，所述激光器芯片为侧面发光型激光器芯片，所述激光器芯片的正电极通过金丝球焊技术焊接在所述中心导体带上，所述激光器芯片的负电极通过共晶焊接技术焊接在所述接地带上。5.根据权利要求3所述的同轴封装光通信器...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴广跃，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44