一种具有恒温控制功能的光电模块组件制造技术

一种具有恒温控制功能的光电模块组件，包括：陶瓷或玻璃基片，光发射组件，光接收组件，集成电路芯片，片式元器件，NTC薄膜电阻，光电模块组件顶层金属电极，集成TEC热电致冷器。本实用新型专利技术采用了一体化集成技术，将光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)有机地集成在一起，从而达到温度精确控制，以解决光电模块组件光电性能参数的精准控制。广泛应用于环境气氛探测、通讯、航天、航空、船舶、精密仪器、地质勘探、石油勘探、其他野外作业、工业控制等领域，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有恒温控制功能的光电模块组件
本技术涉光电模块组件，具体来说，涉及具有恒温控制功能的光电模块组件。
技术介绍
原有具有恒温控制功能的光电模块组件是将分离的光发射组件(简称LD组件)，光接收组件(简称PD组件)，相关集成电路芯片，相关电子元器件，负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)，分离式半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)等采用装贴、键合等传统组装技术，在洁净环境中密封在外壳中，如图1所示。原有技术由于采用分立式组装技术，体积大、组装程序复杂、成品率低、工艺质量一致性很难保证，另一方面，由于采用分立式组装技术，热量传导路径相应过长，造成热信号反馈速度的大大延长，从而影响温度控制的精度范围，进一步影响半导体激光器在高精度、高稳定性使用的场合，或者增大应用系统的设计难度、复杂程度和使用成本。为此，本技术拟采用一体化集成技术，在原有分离器件组装的基础上，将光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)有机地集成在一体，解决上述问题。经检索，在中国专利数据库中涉及温控半导体激光器的专利有《半导体激光器温控装置、温控系统及其控制方法》公开(公告)号为CN110707525A，《一种半导体激光器的温控方法、结构以及固体激光器》公开(公告)号为CN110600989A，《一种半导体激光器及其制备方法》公开(公告)号为CN110890691A，《一种带有自动温控的恒流源式半导体激光器驱动电路》公开(公告)号为CN110086084A，《一种宽温度工作DFB半导体激光器的制备方法》公开(公告)号为CN110752508A。然而迄今为止，尚无采用本实用所述的技术方案的相关申请件。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有恒温控制功能的光电模块组件，将光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)有机地集成在一体，以外解决采用分立式组装技术造成的体积大、工艺质量一致性差、温度控制不灵敏，以致半导体激光器光电性能参数不能精准控制方面的问题。采取的技术方案是：以陶瓷或玻璃基片1为载体，在陶瓷或玻璃基片1的正面将光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)等集成为一体；在陶瓷或玻璃基片1的背面将半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)有机地集成在一体，采用无引脚方式进行电极引出，实现表贴式微型化高可靠组装应用。一体化集成结构示意图如图2所示，具体结构描述如下：本技术所述的一种具有恒温控制功能的光电模块组件，包括：陶瓷或玻璃基片1，光发射组件2，光接收组件3，集成电路芯片4，片式元器件5，NTC薄膜电阻6，光电模块组件顶层金属电极7，集成TEC热电致冷器200。所述集成TEC热电致冷器200包括：集成TECp型半导体201，集成TECn型半导体202，集成TEC顶层金属电极203，集成TEC底层金属电极204，集成TEC平面型负电极205，集成TEC平面型正电极206，集成TEC第一层绝缘介质隔离层207，集成TEC第二层绝缘介质隔离层208，集成TEC二氧化硅缓冲层209。所述陶瓷或玻璃基片1上层为所述NTC薄膜电阻6、所述光电模块组件顶层金属电极7，所述光电模块组件顶层金属电极7的上层组装有所述光发射组件2、所述光接收组件3、所述集成电路芯片4、片式元器件5。所述陶瓷或玻璃基片1下层为所述集成TEC二氧化硅缓冲层209，所述集成TEC二氧化硅缓冲层209的下层为所述集成TEC顶层金属电极203、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层207，所述集成TEC顶层金属电极203的下层为所述集成TECp型半导体201、所述集成TECn型半导体202、集成TEC第一层绝缘介质隔离层207，所述集成TECp型半导体201与所述集成TECn型半导体202之间被所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层207隔离，所述集成TEC底层金属电极204上层为所述TECp型半导体201、所述集成TECn型半导体202、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层207。所述集成TEC底层金属电极204的两端的下层为所述集成TEC平面型负电极205、所述集成TEC平面型正电极206。所述集成TEC底层金属电极204的除两端之外的中部下层为所述集成TEC第二层绝缘介质隔离层208。本技术由于采用了一体化集成技术，光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)之间实现无间隙接触，且属原子间接触，可最大程度、最快地将光发射组件(简称LD组件)的热量传导给NTC薄膜电阻，经信号处理后，迅速将信号传送到半导体热电制冷器(TEC)，以控制半导体热电致冷单元的电流方向，控制升温或降温频率，从而达到温度精确控制，以解决半导体激光器光电性能参数的精准控制。本技术的优点是：①采用光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)一体化集成方法，实现了NTC薄膜电阻与光发射组件(简称LD组件)的无间隙接触，且属原子间接触，可最大程度、最快地将光发射组件(简称LD组件)的热量传导给NTC薄膜电阻，以快速控制半导体热电制冷器(TEC)，达到高灵敏温度控制的目的；②当温控器件外界工作环境温度发生变化时，其内部芯片工作环境温度的变化范围可控制在设定温度的±1.5℃以内，从而降低光发射组件(简称LD组件)相关性能参数指标的温度漂移范围；③实现了原子间的直接接触，大大减小热传导阻抗，加快散热速度，因而，能提升器件的长期可靠性；④节省外贴光发射组件(简称LD组件)、光接收组件(简称PD组件)、相关集成电路芯片、相关电子元器件、负温度系数的热敏电阻(简称NTC薄膜电阻)、半导体热电致冷器(简称TEC热电致冷器)的组装空间，大比缩小器件封装体积，由插件式封装缩小为表贴式封装，大大提高封装的可靠性；⑤半导体热电制冷器(TEC)、负温度系数的热敏电阻(NTC)的形状及大小可随光电模块组件的形状及大小自行设定，大大提升客户化定制能力；(6)集成TEC热电制冷器的p型半导体与所述n型半导体之间完全由散热优良的绝缘介质无缝填充隔离，散热速度远远高于分离TEC热电制冷器，进一步提高产品的可靠性。采用本技术生产的器件广泛应用于环境气氛探测、通讯、航天、航空、船舶、精密仪器、地质勘探、石油勘探、其他野外作业、工业控制等要求在外界环境温度变化时，装备必需具有高精度、高稳定性使用的场合，具有广阔的市场前景。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有恒温控制功能的光电模块组件，其特征是：包括陶瓷或玻璃基片(1)，光发射组件(2)，光接收组件(3)，集成电路芯片(4)，片式元器件(5)，NTC薄膜电阻(6)，光电模块组件顶层金属电极(7)，集成TEC热电致冷器(200)；/n所述集成TEC热电致冷器(200)包括：集成TEC p型半导体(201)，集成TEC n型半导体(202)，集成TEC顶层金属电极(203)，集成TEC底层金属电极(204)，集成TEC平面型负电极(205)，集成TEC平面型正电极(206)，集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，集成TEC第二层绝缘介质隔离层(208)，集成TEC二氧化硅缓冲层(209)；/n所述陶瓷或玻璃基片(1)上层为所述NTC薄膜电阻(6)、所述光电模块组件顶层金属电极(7)，所述光电模块组件顶层金属电极(7)的上层组装有所述光发射组件(2)、所述光接收组件(3)、所述集成电路芯片(4)、片式元器件(5)；/n所述陶瓷或玻璃基片(1)下层为所述集成TEC二氧化硅缓冲层(209)，所述集成TEC二氧化硅缓冲层(209)的下层为所述集成TEC顶层金属电极(203)、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，所述集成TEC顶层金属电极(203)的下层为所述集成TEC p型半导体(201)、所述集成TEC n型半导体(202)、集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，所述集成TEC p型半导体(201)与所述集成TEC n型半导体(202)之间被所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)隔离，所述集成TEC底层金属电极(204)上层为所述TEC p型半导体(201)、所述集成TEC n型半导体(202)、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)；/n所述集成TEC底层金属电极(204)的两端的下层为所述集成TEC平面型负电极(205)、所述集成TEC平面型正电极(206)；/n所述集成TEC底层金属电极(204)的除两端之外的中部下层为所述集成TEC第二层绝缘介质隔离层(208)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有恒温控制功能的光电模块组件，其特征是：包括陶瓷或玻璃基片(1)，光发射组件(2)，光接收组件(3)，集成电路芯片(4)，片式元器件(5)，NTC薄膜电阻(6)，光电模块组件顶层金属电极(7)，集成TEC热电致冷器(200)；
所述集成TEC热电致冷器(200)包括：集成TECp型半导体(201)，集成TECn型半导体(202)，集成TEC顶层金属电极(203)，集成TEC底层金属电极(204)，集成TEC平面型负电极(205)，集成TEC平面型正电极(206)，集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，集成TEC第二层绝缘介质隔离层(208)，集成TEC二氧化硅缓冲层(209)；
所述陶瓷或玻璃基片(1)上层为所述NTC薄膜电阻(6)、所述光电模块组件顶层金属电极(7)，所述光电模块组件顶层金属电极(7)的上层组装有所述光发射组件(2)、所述光接收组件(3)、所述集成电路芯片(4)、片式元器件(5)；
所述陶瓷或玻璃基片(1)下层为所述集成TEC二氧化硅缓冲层(209)，所述集成TEC二氧化硅缓冲层(209)的下层为所述集成TEC顶层金属电极(203)、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，所述集成TEC顶层金属电极(203)的下层为所述集成TECp型半导体(201)、所述集成TECn型半导体(202)、集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)，所述集成TECp型半导体(201)与所述集成TECn型半导体(202)之间被所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)隔离，所述集成TEC底层金属电极(204)上层为所述TECp型半导体(201)、所述集成TECn型半导体(202)、所述集成TEC第一层绝缘介质隔离层(207)；
所述集成TEC底层金属电极(204)的两端的下层为所述集成TEC平面型负电极(205)、所述集成TEC平面型正电极(206)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛虎，王彦孚，毛森，焦英豪，陆凯凯，
申请(专利权)人：广东鸿芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44