CN103984068A - Qfn封装的宽带高速传输的并行光收发组件 - Google Patents

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本发明涉及QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，包括印刷电路板、光纤阵列和光纤取向装置，印刷电路板表面设有第一衬底基片和第二衬底基片，第一衬底基片上设置PD光电探测器阵列，第一衬底基片的正前方设置TIA跨阻放大器并与PD光电探测器阵列相连，第二衬底基片上设置LD激光器阵列，第二衬底基片的正前方设置激光器Driver驱动芯片并与LD激光器阵列相连；光纤阵列通过光纤取向装置上的导针分别与第一透镜阵列和第二透镜阵列组装于一体且分别与PD光电探测器阵列、LD激光器阵列耦合。实现多通道的短距离多模光纤并行传输和长距离（2km）单模光纤并行传输，具有耦合效率高和传输速度快等特点。

Description

QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件
技术领域
本发明涉及一种QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，属于光通讯设备技术领域。
背景技术
QFN（Quad Flat No-leadPackage，方形扁平无引脚封装），是表面贴装型封装之一。QFN之前一直广泛应用于电学封装，现如今，板间互联、嵌入式光学的发展使得QFN结构在光学封装上也得到了发展。Avago公司已经推出了QFN封装结构的光收发组件，但其光收发组件目前仅支持短距离（<100m）的多模光纤传输，主要应用在板间互联上。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，实现多通道的短距离多模光纤并行传输和长距离（2km）单模光纤并行传输。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，特点是：包括印刷电路板、光纤阵列、光纤取向装置、第一透镜阵列和第二透镜阵列，所述印刷电路板表面设有第一衬底基片和第二衬底基片，第一衬底基片上设置PD光电探测器阵列，第一衬底基片的正前方设置TIA跨阻放大器并与PD光电探测器阵列相连，第二衬底基片上设置LD激光器阵列，第二衬底基片的正前方设置激光器Driver驱动芯片并与LD激光器阵列相连；光纤阵列通过光纤取向装置上的导针分别与第一透镜阵列和第二透镜阵列组装于一体且分别与PD光电探测器阵列、LD激光器阵列耦合。
进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述印刷电路板背面边缘设有镀金结构的金属电极。
更进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述TIA跨阻放大器通过金线键合方式与PD光电探测器阵列电性连接，激光器Driver驱动芯片通过金线键合方式与LD激光器阵列电性连接。
更进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述PD光电探测器阵列与LD激光器阵列并行排列，通过flipchip倒装工艺方式、AuSn合金焊接方式或银胶贴装方式分别设于第一衬底基片、第二衬底基片上。
更进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述第一衬底基片和第二衬底基片通过绝缘胶贴装在印刷电路板上。
再进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述光纤阵列由八根平行以上等距排列的光纤组成，均分为两组，光纤阵列的前端露出长度一致的裸纤，其耦合面分别通过第一透镜阵列和第二透镜阵列以一对一的方式分别与PD光电探测器阵列和LD激光器阵列的有效中心区域对准。
再进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述光纤取向装置包含底板、盖板和导针，底板表面刻有V型槽，V型槽内设有导针，其上盖有盖板保护，盖板与底板通过UV固定胶粘接。
再进一步地，上述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，所述第一透镜阵列和第二透镜阵列均有多个透镜面，且均设有与光纤取向装置中导针相配的通孔。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明用于宽带高速传输的新型的QFN封装结构的并行光收发组件，填补QFN多通道长距离光收发组件的空白，可实现多通道的短距离多模光纤并行传输和长距离（2km）单模光纤并行传输。采用独特的封装技术，对LD激光器阵列和PD光电探测器阵列采用主动对准技术进行光学耦合，对光学透镜和光纤阵列采用被动组装，具有耦合效率高、加工成本低、工序少、体积小和传输速度快等特点，可应用于光通信传输模块和嵌入式光学模块，适合批量生产应用。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：QFN宽带高速传输的并行光收发组件的立体结构示意图；
图2：QFN宽带高速传输的并行光收发组件的内部结构示意图；
图3：印刷电路板的结构示意图；
图4：QFN宽带高速传输的并行光收发组件的内部组件分解示意图；
图5：光纤取向装置结构和光纤放置位置示意图。
具体实施方式
本发明设计一种新型QFN结构的宽带高速传输的并行光收发组件，可实现多通道的短距离多模光纤并行传输和长距离（2km）单模光纤并行传输，在一个单体结构中实现多路电信号与光信号的相互转换，具有集成度高、体积小和传输速度快等优点。
如图1、图2所示，QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，包括印刷电路板1、金属外壳2、光纤阵列3、光纤取向装置4、第一透镜阵列5和第二透镜阵列6，金属外壳2和印刷电路板1相匹配，用于光收发组件的外形封装；印刷电路板1表面设有第一衬底基片7和第二衬底基片8，第一衬底基片7上设置PD光电探测器阵列11，第一衬底基片7的正前方设置TIA跨阻放大器9并与PD光电探测器阵列11相连，第二衬底基片8上设置LD激光器阵列12，第二衬底基片8的正前方设置激光器Driver驱动芯片10并与LD激光器阵列12相连；光纤阵列3通过光纤取向装置4上的导针13分别与第一透镜阵列5和第二透镜阵列6组装于一体且分别与PD光电探测器阵列11、LD激光器阵列12耦合。
如图3所示，印刷电路板1背面边缘设有镀金结构的金属电极14，用于电信号传输。
如图4，PD光电探测器阵列11和LD激光器阵列12通过flipchip倒装工艺方式、AuSn合金邦定或银胶分别贴装在第一衬底基片7和第二衬底基片8上，而后再将第一衬底基片7和第二衬底基片8通过绝缘胶贴装组装在印刷电路板1上；TIA跨阻放大器9和激光器Driver驱动芯片10分别用银胶粘接在第一衬底基片7和第二衬底基片8的对应正前方。TIA跨阻放大器9通过金线键合方式与PD光电探测器阵列11电性连接，激光器Driver驱动芯片10通过金线键合方式与LD激光器阵列12电性连接；光纤阵列3固定在光纤取向装置4中，并通过导针13与第一透镜阵列5和第二透镜阵列6组装固定，再分别与PD光电探测器阵列11和LD激光器阵列12进行耦合对准，结合处置以UV胶水固定。
如图5所示，光纤取向装置4包括导针13、盖板15和底板16，底板16表面刻有四个光纤V型槽和两个导孔V型槽，四个光纤V型槽内分别放置一根光纤阵列的裸纤，裸纤长度保持一致，其上盖有盖板15保护；两个导孔V型槽内分别放置一根导针，然后通过UV固定胶连接底板16与盖板15。
光纤阵列3由八根平行以上等距排列的光纤组成，均分为两组，光纤阵列的前端露出长度一致的裸纤，置于光纤取向装置4的V型槽内，其耦合面以一对一方式分别通过第一透镜阵列5、第二透镜阵列6上的透镜与PD光电探测器阵列11和LD激光器阵列12的有效中心区域进行耦合对准，以达到高的耦合效率。
第一透镜阵列5和第二透镜阵列6上分别有四个并排的透镜和两个通孔，通孔尺寸与导针对应相配。第一透镜阵列5上的透镜需实现将光纤阵列3中的光束90°转弯并汇聚在PD光电探测器阵列11上对应PD的通光孔区域，以达到较高耦合效率；第二透镜阵列6上的透镜需实现将LD激光器阵列12发出的光束90°以较高耦合效率进入光纤阵列3的功能。
综上所述，本发明用于宽带高速传输的新型的QFN封装结构的并行光收发组件，填补QFN多通道长距离光收发组件的空白，可实现多通道的短距离多模光纤并行传输和长距离（2km）单模光纤并行传输。采用独特的封装技术，对LD激光器阵列和PD光电探测器阵列采用主动对准技术进行光学耦合，对光学透镜和光纤阵列采用被动组装，具有耦合效率高、加工成本低、工序少、体积小和传输速度快等特点，可应用于光通信传输模块和嵌入式光学模块，适合批量生产应用。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：包括印刷电路板、光纤阵列、光纤取向装置、第一透镜阵列和第二透镜阵列，所述印刷电路板表面设有第一衬底基片和第二衬底基片，第一衬底基片上设置PD光电探测器阵列，第一衬底基片的正前方设置TIA跨阻放大器并与PD光电探测器阵列相连，第二衬底基片上设置LD激光器阵列，第二衬底基片的正前方设置激光器Driver驱动芯片并与LD激光器阵列相连；光纤阵列通过光纤取向装置上的导针分别与第一透镜阵列和第二透镜阵列组装于一体且分别与PD光电探测器阵列、LD激光器阵列耦合。
2.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述印刷电路板背面边缘设有镀金结构的金属电极。
3.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述TIA跨阻放大器通过金线键合方式与PD光电探测器阵列电性连接，激光器Driver驱动芯片通过金线键合方式与LD激光器阵列电性连接。
4.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述PD光电探测器阵列与LD激光器阵列并行排列，通过flipchip倒装工艺方式、AuSn合金焊接方式或银胶贴装方式分别设于第一衬底基片、第二衬底基片上。
5.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述第一衬底基片和第二衬底基片通过绝缘胶贴装在印刷电路板上。
6.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤阵列由八根平行以上等距排列的光纤组成，均分为两组，光纤阵列的前端露出长度一致的裸纤，其耦合面分别通过第一透镜阵列和第二透镜阵列以一对一的方式分别与PD光电探测器阵列和LD激光器阵列的有效中心区域对准。
7.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述光纤取向装置包含底板、盖板和导针，底板表面刻有V型槽，V型槽内设有导针，其上盖有盖板保护，盖板与底板通过UV固定胶粘接。
8.根据权利要求1所述的QFN封装的宽带高速传输的并行光收发组件，其特征在于：所述第一透镜阵列和第二透镜阵列均有多个透镜面，且均设有与光纤取向装置中导针相配的通孔。
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