高带宽的EML基板制造技术

本发明专利技术涉及一种高带宽的EML基板，包括PCB板、CUW基板、ALN基板；其中，所述PCB板处理高速数字信号；所述ALN基板具有正反两面，其中，所述ALN基板的正面上设置有处理高速模拟信号的电路；所述ALN基板的背面的一侧在厚度方向上具有台阶状凹陷，该台阶状凹陷中设置EML芯片，该台阶状凹陷的深度大于EML芯片的厚度，使得EML芯片以金锡焊球方式焊接至该台阶状凹陷中时，EML芯片不露出所述ALN基板的背面；ALN基板的背面的非台阶状凹陷部分与CUW基板以有利于热传导的方式贴合在一起；CUW基板与PCB板相连接，使得ALN基板与PCB板相互间不直接接触。本发明专利技术可以使EML基板的高速链路的

【技术实现步骤摘要】
高带宽的EML基板


[0001]本专利技术涉及光纤通信中的光电转换器件，属于光通信
，具体涉及一种高带宽的EML(Electroabsorption Modulated Laser，电吸收调制激光器)基板结构。尤其涉及一种
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3dB带宽大于70GHz的高带宽的EML基板，适用于下一代单波200G的光模块的高速链路需求。

技术介绍

[0002]近年来，云计算、数据中心的不断发展对短距离宽带传输的需求越来越大。5G通信的换代及通信架构的改变即将引起大数据爆发，要求数据中心光模块的速率越来越高，光模块单通道速率从10Gb/s发展到今天的100Gb/s和未来的200Gb/s，对光模块高速链路的带宽需求也越来越高。在短距离应用中，虽然直接调制激光器(DML)具有低成本、低功耗的优势，但其调制带宽和传输距离受到张弛振荡频率和频率啁啾的限制。电吸收调制激光器(EML)与DML相比在啁啾效应、消光比、眼图、抖动、传输距离等性能方面具有优势，可以实现更高速率和更远距离的传输。
[0003]EML由分布式反馈(DFB)激光器和电吸收(EA)调制器单片集成，DFB激光器部分采用多量子阱有源区提供增益，并利用光栅实现对激射波长的选择，以保证单模工作；EA调制器利用量子阱材料在外加电场下的量子限制Stark效应(QCSE)实现对激光器输出光的强度调制。
[0004]但是现有技术中EML基板的技术方案将驱动电路、高频耦合电容、高速bias
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T电路置于PCB板上，将EML芯片置通过银胶粘接于ALN(氮化铝)基板上，将ALN基板置于CUW(铜钨)基板上面，CUW基板与PCB通过黑胶粘接。PCB和EML基板通过金线WB1进行连接，ALN基板上EML阻抗匹配电容和电阻通过金线WB2与EML芯片进行连接。在这种技术方案中，PCB上的元部件与ALN基板上的元部件分布分散，PCB板材高速损耗大，PCB板上部分高速走线插损大、影响带宽；并且连接PCB、ALN基板、EML芯片的WB焊盘和WB金线具有等效电感，成为了限制链路进行高速传输的瓶颈，综上导致当前高速链路方案带宽做到40GHz已经很吃力，提升空间有限，无法满足下一代单波200G光模块的
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3dB带宽大于70GHz的性能需求。
[0005]具体地，当目前100G光模块采用PAM4调制方式时要求其高速链路的
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3dB带宽控制在40GHz以内；当单通道的速率提高到100Gb/s，即光模块的单波传输速率达到200G，以满足4通道800G和8通道1.6T的光模块传输需求时，其高速链路的
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3dB带宽需求在70GHz左右，目前高速链路连接方案将无法满足这种高带宽需求，需要新技术突破。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高带宽的EML基板，包括PCB板、CUW基板、ALN基板；其中，ALN基板设置于CUW基板上，CUW基板与PCB板相连接，使得ALN基板与PCB板相互间不直接接触；所述PCB板处理高速数字信号；所述ALN基板具有正反两面，其中，所述ALN基板的正面上设置有处理高速模拟信号的电路；所述ALN基板的背面的一侧在厚度方
向上具有凹陷，该凹陷中设置EML芯片，该凹陷的深度大于EML芯片的厚度，使得EML芯片以金锡焊球方式焊接至该凹陷中时，所述EML芯片不露出所述ALN基板的背面；所述EML芯片通过金线过孔电连接至所述ALN基板的正面；ALN基板的背面的非台阶状凹陷部分与CUW基板以有利于热传导的方式贴合在一起。
[0007]在上述技术方案中，所述ALN基板为氮化铝基板，所述CUW基板为铜钨基板。
[0008]在上述技术方案中，所述ALN基板通过银胶粘接于所述CUW基板上；所述CUW基板与所述PCB板通过黑胶连接。
[0009]在上述技术方案中，所述ALN基板背面设置所述EML芯片的凹陷为台阶状凹陷；所述EML芯片设置于所述ALN基板背面的台阶状凹陷与所述CUW基板的围合空间内，所述EML芯片与所述围合空间之间的间隙填充有导热银胶。
[0010]在上述技术方案中，所述PCB板上设置有ODSP电路，ODSP电路包括光DSP芯片。
[0011]在上述技术方案中，所述ALN基板的正面设置的处理高速模拟信号的电路包括高频耦合电容、阻抗匹配电阻、耦合电容、驱动电路、偏置T电路。
[0012]在上述技术方案中，所述ODSP电路通过连接线将电信号连接至所述ALN基板正面，连接驱动电路的发送数据引脚TD+和TD
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，驱动电路的输出通过高频耦合电容连接至过孔，高频耦合电容的两端分别通过偏置T电路接连至电源正压VCC和负压VEE。
[0013]在上述技术方案中，所述ALN基板的正面的高频驱动信号、电源地GND、激光器偏置信号分别通过过孔引至ALN基板的背面，并通过对应焊球连接至所述EML芯片。
[0014]在上述技术方案中，连接至VCC的偏置T电路包括将电阻和低频电感相并联后与高频磁珠串联。
[0015]在上述技术方案中，连接至VEE的偏置T电路包括将电阻和低频电感相并联后与高频磁珠串联。
[0016]本专利技术取得了以下技术效果：
[0017]1、本专利技术将现有技术中导致带宽限制的金线连接EML芯片的工艺替换为高速焊球，消除了金线连接导致的导线电感效应的影响，增大基板带宽；
[0018]2、本专利技术将现有技术中布设在PCB板上的处理高频模拟信号的高速器件迁移到ALN基板上，使各个高速器件之间的距离缩短，减小插损；
[0019]3、本专利技术将现有技术中的PCB板上的高速走线替换为ALN基板上的高速走线，由于ALN基板上的高速走线的插损远远小于PCB板上的走线，从而进一步提高高速带宽。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的高带宽的EML基板结构的俯视图；
[0021]图2为本专利技术的高带宽的EML基板结构的侧视图。
[0022]图中标记：10
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PCB板，20
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CUW基板，30
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ALN基板，40
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bias
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T电路，50
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EML芯片，11
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ODSP电路，12
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连接线，31
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高频耦合电容，32
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阻抗匹配电阻，33
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耦合电容，34
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驱动电路，35
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过孔，41
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电阻，42
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低频电容，43
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高频磁珠，44
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电阻，45
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低频电容，46
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高频磁珠，51
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焊球，52
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电源GND焊球，53
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激光器偏置信号焊球，54
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银胶。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高带宽的EML基板，包括PCB板、CUW基板、ALN基板；其中，ALN基板设置于CUW基板上，CUW基板与PCB板相连接，使得ALN基板与PCB板相互间不直接接触；其特征在于：所述PCB板处理高速数字信号；所述ALN基板具有正反两面，其中，所述ALN基板的正面上设置有处理高速模拟信号的电路；所述ALN基板的背面的一侧在厚度方向上具有凹陷，该凹陷中设置EML芯片，该凹陷的深度大于EML芯片的厚度，使得EML芯片以金锡焊球方式焊接至该凹陷中时，所述EML芯片不露出所述ALN基板的背面；所述EML芯片通过金线过孔电连接至所述ALN基板的正面；ALN基板的背面的非台阶状凹陷部分与CUW基板以有利于热传导的方式贴合在一起。2.如权利要求1所述的高带宽的EML基板，其特征在于：所述ALN基板为氮化铝基板，所述CUW基板为铜钨基板。3.如权利要求2所述的高带宽的EML基板，其特征在于：所述ALN基板通过银胶粘接于所述CUW基板上；所述CUW基板与所述PCB板通过黑胶连接。4.如权利要求3所述的高带宽的EML基板，其特征在于：所述ALN基板背面设置所述EML芯片的凹陷为台阶状凹陷；所述EML芯片设置于所述ALN基板背面的台阶状凹陷与所述CUW基板的围合空间内，所述E...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡如龙，鲁丹，彭开盛，
申请(专利权)人：合肥紫钧光恒技术有限公司，
类型：发明
国别省市：