垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构及其工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构及其工艺方法，所述结构包括一基板（1），所述基板（1）上贴装有光发送器（2）和光接收器（3），所述光发送器（2）和光接收器（3）外均设置有金属外壳（4），所述金属外壳（4）包括外围壳体（4.1），所述外围壳体（4.1）中心沿竖直方向设置有圆形通孔（4.2），所述圆形通孔（4.2）中部设置有透镜（5），所述金属外壳（4）外部的基板（1）上贴装有芯片（6）和无源器件（7），所述金属外壳（4）的圆形通孔（4.2）上端露出塑封料（9）形成光口（10）。本发明专利技术采用金属外壳部件，将光电发送模块和接收模块集成在一个SiP封装中，缩减了现有产品繁杂的工艺，提高生产效率，同时提升了产品的抗外力能力及密闭性。

【技术实现步骤摘要】
垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构及其工艺方法
本专利技术涉及一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构及其工艺方法，属于半导体封装

技术介绍
光纤技术已经越来越普及，光电模块已经被广泛的应用。目前的光电模块主要由接收光学子装配、发送光学子装配、光接口、内部电路板、导热架和外壳等部分组装而成（参见图1）。其中发送光学子装配是将光发送器件组装于发送侧PCB上，光发送器件一般又由激光器（激光二极管）、背光管（背光检测管）、热敏电阻、TEC制冷器以及光学准直机构等元部件集成在一个金属管壳内部；接收光学子装配是将光接收器件组装于接收侧PCB上，光接收器件一般又由光电探测器（APD管或PIN管）、前置放大器以及热敏电阻等元部件集成在一个金属管壳内部。完成一个完整的光电收发一体模块结构，需要一级一级组装完成，整个过程工序多，生产效率比较低，并且组装式光电收发一体模块结构的抗外力能力比较差，组装式光电收发一体模块结构的密闭性也不够好，容易遭受水汽侵蚀。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构及其工艺方法，它通过特殊的金属外壳部件，配合SiP封装工艺，将光电模块的发送模块和接收模块以及光电模块的控制电路集成在一个SiP封装中，缩减了现有产品繁杂的工艺，提高生产效率，同时提升了产品的抗外力能力及密闭性。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，它包括一基板，所述基板上贴装有光发送器和光接收器，所述光发送器包括第一铜块，所述第一铜块侧面贴装有激光器，所述激光器下方的基板上贴装有背光板，所述背光板和激光器通过第一金属线连接至基板，所述光接收器包括第二铜块，所述第二铜块上贴装有探测器和前放IC，所述探测器与前放IC之间、探测器与第二铜块之间以及前放IC与第二铜块之间均通过第一金属线相连接，所述光发送器和光接收器外均设置有金属外壳，所述金属外壳包括外围壳体，所述外围壳体中心沿竖直方向设置有圆形通孔，所述圆形通孔中部设置有阶梯凸环，所述阶梯凸环上设置有透镜，所述金属外壳外部的基板上贴装有芯片和无源器件，所述芯片通过第二金属线连接至基板上，所述金属外壳、芯片和无源器件外包封有塑封料，所述金属外壳的圆形通孔上端露出塑封料形成光口。所述光发送器的元件和光接收器的元件分别设置于各自金属外壳内的透镜下方。所述光发送器的激光器中心和背光板中心与其外侧的金属外壳的圆形通孔中心以及圆形通孔内的透镜中心依次在同一直线上。所述光接收器的探测器中心与其外侧的金属外壳的圆形通孔中心以及圆形通孔内的透镜中心依次在同一直线上。所述金属壳体的光口为喇叭状。所述金属外壳的圆形通孔上部开口处设置有软性填充物，所述软性填充物位于透镜上方。一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构的工艺方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、取一基板；步骤二、在基板上贴装第一铜块和第二铜块；步骤三、在第一铜块上贴装激光器，激光器下方基板上贴装背光管形成光发送器，在第二铜块上贴装探测器和前放IC形成光接收器，在光发送器和光接收器外围的基板上进行装片打线以及贴装无源器件；步骤四、在光发送器和光接收器外贴装金属外壳，金属外壳包括外围壳体，外围壳体中心沿竖直方向开设有圆形通孔，圆形通孔中部设置有阶梯凸环，阶梯凸环处设置有透镜，光发送器和光接收器的元件分别设置于各自金属外壳内的透镜下方，圆形通孔上部开口处设置有软性填充物；步骤五、对产品进行塑封；步骤六、通过切割工序得到单个封装单元；步骤七、将单个封装单元圆形通孔内的软性填充物取出以露出光口。步骤四中填充的软性填充物高度稍微超出金属外壳。步骤二中的第一铜块和第二铜块由基板通过表面贴装工艺实现，或由MIS通过电镀铜凸块的工艺实现。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、相比于传统的光模块，本专利技术通过使用SiP封装工艺将光收发组件及原本的PCB控制电路板一起集成在SiP封装模块中，省去了传统光模块一级、二级、三级组装工序，模组化生产模式可以提高生产效率；并且塑封于一体的结构，可以增强产品抗外力的能力；2、相比传统的光模块，本专利技术的整个产品由塑封料包裹，增加了产品的密闭性，避免产品内部电路及电子器件遭受水汽侵蚀；3、金属外壳通过装片的工艺贴装在基板上，为了保证透镜不被沾污，在金属件开口处填充了软性填充物，且填充物高度稍微超出金属件以保证注塑时和上模有软性接触并密封，待注塑完成后再取出填充物露出光口。附图说明图1为现有的光电收发一体模块的结构示意图。图2为本专利技术一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构的示意图。图3为图2结构中光发送器的左视图。图4为本专利技术一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构另一实施例的示意图。图5~图10为本专利技术一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构工艺方法的各工序流程图。其中：基板1光发送器2第一铜块2.1背光板2.2激光器2.3第一金属线2.4光接收器3第二铜块3.1探测器3.2前放IC3.3金属外壳4外围壳体4.1圆形通孔4.2阶梯凸环4.3透镜5芯片6无源器件7第二金属线8塑封料9光口10软性填充物11。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图2、图3所示，本实施例中的一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，它包括一基板1，所述基板1上贴装有光发送器2和光接收器3，所述光发送器2包括第一铜块2.1，所述第一铜块2.1侧面贴装有激光器2.3，所述激光器2.3下方的基板1上贴装有背光板2.2，所述背光板2.2和激光器2.3通过第一金属线2.4连接至基板1，所述光接收器3包括第二铜块3.1，所述第二铜块3.1上贴装有探测器3.2和前放IC3.3，所述探测器3.2与前放IC3.3之间、探测器3.2与第二铜块3.1之间以及前放IC3.3与第二铜块3.1之间均通过第一金属线2.4相连接，所述光发送器2和光接收器3外均设置有金属外壳4，所述金属外壳4包括外围壳体4.1，所述外围壳体4.1中心沿竖直方向设置有圆形通孔4.2，所述圆形通孔4.2中部设置有阶梯凸环4.3，所述阶梯凸环4.3上设置有透镜5，所述金属外壳4外部的基板1上贴装有芯片6和无源器件7，所述芯片6通过第二金属线8连接至基板1上，所述金属外壳4、芯片6和无源器件7外包封有塑封料9，所述金属外壳4的圆形通孔4.2上端露出塑封料9形成光口10；所述光发送器2的元件和光接收器3的元件分别设置于各自金属外壳4内的透镜5下方；所述光发送器2的激光器2.3中心和背光板2.2中心与其外侧的金属外壳4的圆形通孔4.2中心以及圆形通孔4.2内的透镜5中心依次在同一直线上；所述光接收器3的探测器3.2中心与其外侧的金属外壳4的圆形通孔4.2中心以及圆形通孔4.2内的透镜5中心依次在同一直线上；所述金属外壳4的圆形通孔4.2上部开口处设置有软性填充物11，所述软性填充物11位于透镜5上方；参见图4，优选的金属壳体4的光口10为喇叭状。其工艺方法包括以下步骤：步骤一、参见图5，取一基板；步骤二、参见图6，在基板上贴装第一铜块和第二铜块；步骤三、参见图7，在第一铜块上贴装激光器，激光器下方基板上贴装背光管形成光发送器，在第二铜块上贴装探测器和前放IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，其特征在于：它包括一基板（1），所述基板（1）上贴装有光发送器（2）和光接收器（3），所述光发送器（2）包括第一铜块（2.1），所述第一铜块（2.1）侧面贴装有激光器（2.3），所述激光器（2.3）下方的基板（1）上贴装有背光板（2.2），所述背光板（2.2）和激光器（2.3）通过第一金属线（2.4）连接至基板（1），所述光接收器（3）包括第二铜块（3.1），所述第二铜块（3.1）上贴装有探测器（3.2）和前放IC（3.3），所述探测器（3.2）与前放IC（3.3）之间、探测器（3.2）与第二铜块（3.1）之间以及前放IC（3.3）与第二铜块（3.1）之间均通过第一金属线（2.4）相连接，所述光发送器（2）和光接收器（3）外均设置有金属外壳（4），所述金属外壳（4）包括外围壳体（4.1），所述外围壳体（4.1）中心沿竖直方向设置有圆形通孔（4.2），所述圆形通孔（4.2）中部设置有阶梯凸环（4.3），所述阶梯凸环（4.3）上设置有透镜（5），所述金属外壳（4）外部的基板（1）上贴装有芯片（6）和无源器件（7），所述芯片（6）通过第二金属线（8）连接至基板（1）上，所述金属外壳（4）、芯片（6）和无源器件（7）外包封有塑封料（9），所述金属外壳（4）的圆形通孔（4.2）上端露出塑封料（9）形成光口（10）。...

【技术特征摘要】
1.一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，其特征在于：它包括一基板（1），所述基板（1）上贴装有光发送器（2）和光接收器（3），所述光发送器（2）包括第一铜块（2.1），所述第一铜块（2.1）侧面贴装有激光器（2.3），所述激光器（2.3）下方的基板（1）上贴装有背光板（2.2），所述背光板（2.2）和激光器（2.3）通过第一金属线（2.4）连接至基板（1），所述光接收器（3）包括第二铜块（3.1），所述第二铜块（3.1）上贴装有探测器（3.2）和前放IC（3.3），所述探测器（3.2）与前放IC（3.3）之间、探测器（3.2）与第二铜块（3.1）之间以及前放IC（3.3）与第二铜块（3.1）之间均通过第一金属线（2.4）相连接，所述光发送器（2）和光接收器（3）外均设置有金属外壳（4），所述金属外壳（4）包括外围壳体（4.1），所述外围壳体（4.1）中心沿竖直方向设置有圆形通孔（4.2），所述圆形通孔（4.2）中部设置有阶梯凸环（4.3），所述阶梯凸环（4.3）上设置有透镜（5），所述金属外壳（4）外部的基板（1）上贴装有芯片（6）和无源器件（7），所述芯片（6）通过第二金属线（8）连接至基板（1）上，所述金属外壳（4）、芯片（6）和无源器件（7）外包封有塑封料（9），所述金属外壳（4）的圆形通孔（4.2）上端露出塑封料（9）形成光口（10）。2.根据权利要求1所述的一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，其特征在于：所述光发送器（2）的元件和光接收器（3）的元件分别设置于各自金属外壳（4）内的透镜（5）下方。3.根据权利要求1所述的一种垂直型光电收发功能一体的SiP封装结构，其特征在于：所述光发送器（2）的激光器（2.3）中心和背光板（2.2）中心与其外侧的金属外壳（4）的圆形通孔（4.2）中心以及圆形通孔（4.2）内的透镜（5）中心依...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾骁，任慧，
申请(专利权)人：江苏长电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32