CN104570236B - 高速蝶形封装光发射器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速蝶形封装光发射器组件，包括蝶形金属陶瓷管壳、背光探测器、热敏电阻、准直透镜、聚焦透镜、陶瓷插针、光隔离器、高密度电阻陶瓷基板、隔热热沉、激光器芯片、过渡块以及半导体制冷器；半导体制冷器设于蝶形金属陶瓷管壳的底部，隔热热沉和过渡块分别设于半导体制冷器上，背光探测器、热敏电阻以及激光器芯片依次设于过渡块上；高密度电阻陶瓷基板设于隔热热沉上，准直透镜采用玻璃焊料固定于高密度电阻陶瓷基板上；陶瓷插针固定于蝶形金属陶瓷管壳上，光隔离器固定于陶瓷插针的端面上。采用玻璃焊料实现准直透镜的耦合粘接，不仅克服了激光焊接焊后有应力、紫外胶固化时间长等缺点，还具有高可靠性和高耦合效率等效果。

Description

高速蝶形封装光发射器组件
技术领域
本发明涉及一种高速蝶形封装光发射器组件，属于光通信领域。
背景技术
目前，光发射器组件是现代光纤通信的核心器件，10Gb/s及以上的高速光发射器通常采用蝶形封装以提高器件的高频性能。对器件的可靠性也提出了较高的要求。要保证器件的可靠性，准直透镜固定后的稳定性及抗位移的能力是其中非常关键的部分。传统的蝶形封装TOSA光发射组件中准直透镜的固定采用激光焊接或紫外胶固定。一些蝶形激光器组件采用光纤光路结构，光纤直接用激光焊接或紫外胶固定，用激光焊接固定准直透镜的方式容易产生应力，导致光路位移；采用紫外胶固定方式，作业时间长，粘接强度不是很好，容易失效；而采用光纤光路结构的蝶形封装器件带有尾纤，又不方便插拔。
因此有必要设计一种高速蝶形封装光发射器组件，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种既克服激光焊接焊后有应力、紫外胶固化时间长等缺点，又达到高可靠性和高耦合效率的高速蝶形封装光发射器组件。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种高速蝶形封装光发射器组件，包括蝶形金属陶瓷管壳、背光探测器、热敏电阻、准直透镜、聚焦透镜、陶瓷插针、光隔离器、高密度电阻陶瓷基板、隔热热沉、激光器芯片、过渡块以及半导体制冷器；所述半导体制冷器设于所述蝶形金属陶瓷管壳的底部，所述隔热热沉和所述过渡块分别设于所述半导体制冷器上，所述背光探测器、所述热敏电阻以及所述激光器芯片依次设于所述过渡块上；所述高密度电阻陶瓷基板设于所述隔热热沉上，所述准直透镜采用玻璃焊料固定于所述高密度电阻陶瓷基板上，所述聚焦透镜固定于所述蝶形金属陶瓷管壳上，并与所述准直透镜正对设置；所述陶瓷插针固定于所述蝶形金属陶瓷管壳上，所述光隔离器固定于所述陶瓷插针的端面上，所述光隔离器与所述聚焦透镜正对设置。
进一步地，所述过渡块为氮化铝热沉。
进一步地，所述过渡块与所述半导体制冷器之间设有金属热沉。
进一步地，所述金属热沉为钨铜热沉。
进一步地，所述光隔离器采用胶水粘贴于所述陶瓷插针的端面上。
进一步地，所述隔热热沉为锑化铋隔热热沉。
进一步地，所述蝶形金属陶瓷管壳由可阀合金、氧化铝以及钨铜制成。
本发明具有以下有益效果：
所述高密度电阻陶瓷基板设于所述隔热热沉上，所述准直透镜采用玻璃焊料固定于所述高密度电阻陶瓷基板上，所述聚焦透镜固定于所述蝶形金属陶瓷管壳上，并与所述准直透镜正对设置。采用玻璃焊料代替传统的激光焊接和胶粘工艺，在蝶形金属陶瓷管壳内实现准直透镜的耦合粘接，不仅克服了激光焊接焊后有应力，紫外胶固化时间长等缺点，还具有高可靠性和高耦合效率等有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的高速蝶形封装光发射器组件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，本发明实施例提供一种高速蝶形封装光发射器组件，包括蝶形金属陶瓷管壳1、背光探测器3、热敏电阻4、准直透镜5、聚焦透镜6、陶瓷插针7、光隔离器8、高密度电阻陶瓷基板9、隔热热沉10、激光器芯片12、过渡块13以及半导体制冷器14。
如图1，所述半导体制冷器14设于所述蝶形金属陶瓷管壳1的底部，所述隔热热沉10和所述过渡块13分别设于所述半导体制冷器14上，所述背光探测器3、所述热敏电阻4以及所述激光器芯片12依次设于所述过渡块13上，所述过渡块13为氮化铝热沉；所述过渡块13与所述半导体制冷器14之间设有金属热沉2，所述金属热沉2为钨铜热沉。
如图1，所述高密度电阻陶瓷基板9设于所述隔热热沉10上，所述隔热热沉10为锑化铋隔热热沉。所述准直透镜5采用玻璃焊料11固定于所述高密度电阻陶瓷基板9上，所述聚焦透镜6固定于所述蝶形金属陶瓷管壳1上，并与所述准直透镜5正对设置。其中，采用锑化铋的热沉作为隔热热沉10，使热量集中在高密度电阻陶瓷基板9，保证玻璃焊料11融化充分。
如图1，所述陶瓷插针7固定于所述蝶形金属陶瓷管壳1上，所述光隔离器8固定于所述陶瓷插针7的端面上，所述光隔离器8与所述聚焦透镜6正对设置，在本较佳实施例中，所述光隔离器8采用胶水粘贴于所述陶瓷插针7的端面上。
所述蝶形金属陶瓷管壳1由可阀合金、氧化铝以及钨铜制成，具体为：蝶形金属陶瓷管壳1的金属部分为可阀合金，高频输入的陶瓷部分为氧化铝，管壳底部为钨铜。
如图1，所述高速蝶形封装光发射器组件的装配如下：
在蝶形金属陶瓷管壳1底部装配有用于控制芯片工作温度的半导体制冷器14；将激光器芯片12、热敏电阻4、背光探测器3装配在所述氮化铝热沉（过渡块13）上；将所述氮化铝热沉装配在所述半导体制冷器14上；将所述高密度电阻陶瓷基板9置于所述锑化铋隔热热沉10上；将所述锑化铋隔热热沉10置于所述半导体制冷器14上；将所述准直透镜5用玻璃焊料11固定在所述高密度电阻陶瓷基板9上；将所述聚焦透镜6固定在蝶形金属陶瓷管壳1上；将所述光隔离器8用胶粘接在陶瓷插针7的端面上；最后将陶瓷插针7用激光焊接固定到蝶形金属陶瓷管壳1上，即可完成整改装置的装配过程。
具体的为：所述高速蝶形封装光发射器组件采用双透镜结构，用玻璃焊料11固定准直透镜5，焊接完成后准直透镜5的应力很小，从而保证高的耦合效率和光路稳定性。半导体制冷器14焊接在蝶形金属陶瓷管壳1的钨铜底板上，保证良好的热传导和器件的长期可靠性。锑化铋隔热热沉10用焊料焊接在半导体制冷器14上，同时需要保证焊接后的强度。高密度电阻陶瓷基板9焊接在锑化铋隔热热沉10上。将热敏电阻4、激光器芯片12、和背光探测器3焊接在过渡块13上，然后将过渡块13焊接在金属热沉2上，焊接好后的热沉组件在高倍显微镜下准确的焊接于半导体制冷器14上。装配完成后进行准直透镜5的耦合和焊接，焊接过程中为了产生足够的热融化玻璃焊料11，需要用探针给高密度电阻陶瓷基板9加电，为了实现锑化铋隔热热沉10的隔热效果，需要利用探针给锑化铋隔热热沉10加上微小的电流，光隔离器8粘接到陶瓷插针7上，最后通过激光焊接将陶瓷插针7焊接在蝶形金属陶瓷管壳1上，以实现光纤耦合。
综上所述，所述高速蝶形封装光发射器组件采用玻璃焊料代替传统的激光焊接和胶粘工艺，在蝶形金属陶瓷管壳内实现准直透镜的耦合粘接，不仅克服了激光焊接焊后有应力，紫外胶固化时间长等缺点，还具有高可靠性和高耦合效率等有益效果。而为了解决玻璃焊料融化温度高的问题，采用了高密度电阻陶瓷基板，在一定电流下，高密度电阻陶瓷基板产生很高的热量，从而很容易解决这一问题。又。为了使得玻璃焊料融化充分，热量不过早的流逝，本发明采用了锑化铋隔热热沉，锑化铋在微小电流下，隔热性能非常好。玻璃焊料跟准直透镜固定后，强度好，应力小，具有很高的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速蝶形封装光发射器组件，其特征在于，包括蝶形金属陶瓷管壳、背光探测器、热敏电阻、准直透镜、聚焦透镜、陶瓷插针、光隔离器、高密度电阻陶瓷基板、隔热热沉、激光器芯片、过渡块以及半导体制冷器；
所述半导体制冷器设于所述蝶形金属陶瓷管壳的底部，所述隔热热沉和所述过渡块分别设于所述半导体制冷器上，所述过渡块与所述半导体制冷器之间设有金属热沉，所述隔热热沉为锑化铋隔热热沉，所述背光探测器、所述热敏电阻以及所述激光器芯片依次设于所述过渡块上；
所述高密度电阻陶瓷基板设于所述隔热热沉上，所述准直透镜采用玻璃焊料固定于所述高密度电阻陶瓷基板上，所述聚焦透镜固定于所述蝶形金属陶瓷管壳上，并与所述准直透镜正对设置；
所述陶瓷插针固定于所述蝶形金属陶瓷管壳上，所述光隔离器固定于所述陶瓷插针的端面上，所述光隔离器与所述聚焦透镜正对设置。
2.如权利要求1所述的高速蝶形封装光发射器组件，其特征在于：所述过渡块为氮化铝热沉。
3.如权利要求1所述的高速蝶形封装光发射器组件，其特征在于：所述金属热沉为钨铜热沉。
4.如权利要求1所述的高速蝶形封装光发射器组件，其特征在于：所述光隔离器采用胶水粘贴于所述陶瓷插针的端面上。
5.如权利要求1所述的高速蝶形封装光发射器组件，其特征在于：所述蝶形金属陶瓷管壳由可阀合金、氧化铝以及钨铜制成。
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