CN109254364A - 一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法 - Google Patents

一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法，器件包括无源适配器组件和有源光器件组件，其中：无源适配器组件包括金属法兰，陶瓷插芯和陶瓷环，其中，所述陶瓷插芯尾端压入陶瓷环中，陶瓷插芯前端和陶瓷环前端整体压入金属法兰中；所述有源光器件组件包括激光器TO‑CAN、金属管座和光隔离器，其中激光器TO‑CAN与金属管座通过焊接为一体，所述光隔离器分别与无源适配器组件的金属法兰和陶瓷插芯采用胶粘为一体，所述金属管座与无源适配器组件的金属法兰采用激光焊接连接。本发明将激光器TO‑CAN与金属管座之间、金属管座与金属法兰之间以及金属法兰与陶瓷插芯之间均进行了密封工艺处理，整体实现了器件的全密封性。

Description

一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法
技术领域
本发明涉及一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法。
背景技术
在一般通信机房或用户家中，客户对光器件的整体密封性并没有过多要求，所以常规结构和封装方法主要考虑指标都在产品的光电输出参数和稳定性方面。但如果使用于空间和大型地面站，以及水下光通讯设备中，外部恶劣的环境就会对光器件内部造成破坏，尤其是潮湿的水汽会进入到光器件内部，污染光学元件，造成光电指标的下降甚至是光器件的彻底失效。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法，彻底解决了外部潮湿水汽对光器件的破坏。
本发明所采用的技术方案是：一种新型全密封单纤单向光器件，包括无源适配器组件和有源光器件组件，其中：无源适配器组件包括金属法兰，陶瓷插芯和陶瓷环，其中，所述陶瓷插芯尾端压入陶瓷环中，陶瓷插芯前端和陶瓷环前端整体压入金属法兰中；在金属法兰和陶瓷环之间设置金属插座，所述金属插座一部分压入金属法兰中，一部分伸出金属法兰尾部；所述有源光器件组件包括激光器TO-CAN、金属管座和光隔离器，其中激光器TO-CAN与金属管座通过焊接为一体，所述光隔离器分别与无源适配器组件的金属法兰和陶瓷插芯采用胶粘为一体，所述金属管座与无源适配器组件的金属法兰采用激光焊接连接。
本发明还公开了一种新型全密封单纤单向光器件的封装方法，包括如下步骤：
步骤一、将陶瓷插芯压入金属法兰，然后在二者之间的缝隙中进行烤胶密封：
采用自动点胶机进行点胶，在85℃的条件下烘烤30±5分钟，烤胶后进行陶瓷插芯端面全检，保证在25um-120um的环形中污点小于2um，且划痕小于3um，全检合格后再以同样的方式对光隔离器进行烤胶；
步骤二、将激光器TO-CAN与金属管座进行储能焊接：
采用电压放电进行金属披锋熔接，将TO-CAN与金属管座焊接为一体，储能焊接后对组件进行检漏处理；
步骤三、检漏合格后将金属管座与金属法兰之间进行激光焊接：
采用激光高温将两部件结合处连接在一起，焊接时先对接焊接8-12个点，要求无焊穿、虚焊等不良，然后器件进行首次功率判别，合格后进入温循箱进行温度循环；
步骤四、器件温度循环后进行二次功率测试，测试合格后进行激光密封焊：
采用自动焊接定角度自动旋转焊接方式，保证每两个焊点间隔相同，每两个焊点重叠至少1/3，焊接完成后，整圈焊点为鱼鳞状，激光焊接后需要检查焊点，焊点要求无漏焊，然后进行三次功率测试，该测试仍然采用同设备测试；
步骤五、功率测试合格再进行二次检漏，确保激光焊接密封焊无漏焊、无虚焊、无焊缝，检漏合格的器件再进行二次温度循环，释放密封焊导致的应力；然后再进行全部项目三温-40℃、25℃、85℃测试，测试项目包括：功率、阈值电流、斜效率、监视电流、工作电压、电阻和光谱测试，最后合格产品进行包装。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：针对现有光器件整体密封性差的问题，本发明公开了一种新型全密封单纤单向光器件及其封装方法，将激光器TO-CAN与金属管座之间、金属管座与金属法兰之间以及金属法兰与陶瓷插芯之间均进行了密封工艺处理，整体实现了器件的全密封性，具体优点表现如下：
1、增加了激光器TO-CAN与金属管座之间储能焊后的检漏，保证了TO-CAN与管座之间的密闭性；
2、增加了金属管座与金属法兰之间激光焊接焊点，保证了金属管座与金属法兰之间的密闭性；
3、增加了金属法兰与陶瓷插芯之间的缝隙烤胶，保证了金属法兰与陶瓷插芯之间的密闭性；
4、整个器件处于全密封状态，保证了激光器TO-CAN不受外界环境污染，保证了整个产品的性能。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本全密封单纤单向光器件的结构示意图。
具体实施方式
一种新型全密封单纤单向光器件，如图1所示，包括：激光器TO-CAN 1、金属管座2、光隔离器3、金属法兰4、陶瓷插芯5、陶瓷环6、金属插座7等，该组件分为无源适配器组件和有源光器件组件，其中：
无源适配器组件包含：金属法兰4，陶瓷插芯5，陶瓷环6，金属插座7，其中陶瓷插芯5与金属法兰4为紧配合关系，采用压力机直接压入；陶瓷环6与陶瓷插芯5为紧配合关系，为人工直接装配；金属插座7与金属法兰4为紧配合关系，采用压力机直接压入；
有源光器件组件包含：激光器TO-CAN1、金属管座2、光隔离器3、无源适配器，其中激光器TO-CAN1与金属管座2为电阻焊放电熔接为一体；光隔离器3与无源适配器采用胶粘为一体；金属管座2与无源适配器采用激光焊接连接。
本发明还提供了一种新型全密封单纤单向光器件的封装方法，包括如下步骤：
步骤一、将陶瓷插芯5压入金属法兰4，然后在二者之间的缝隙中进行烤胶密封，该烤胶采用自动点胶机进行点胶，保证胶量的一致性，在85℃的条件下，进行烘烤30±5分钟，保证胶量流动以及烘烤时间足够充分，烤胶后需进行陶瓷插芯5端面全检，保证在25um-120um的环形中污点小于2um，且划痕小于3um，全检合格后再进行光隔离器3的烤胶，该处烤胶采用半自动点胶机以保证出胶量的一致性，在85℃条件下烘烤30±5分钟；
步骤二、将激光器TO-CAN 1与金属管座2进行储能焊接，该处焊接为电压放电进行金属披锋熔接，将TO-CAN1与金属管座2焊接为一体，储能焊接后对组件进行检漏处理：将器件放入检漏仪中检细漏，压氦时间大于2小时，压氦压力：0.4±0.05Mpa，检漏率＜5*10-9Pa.m3/s，如有漏气仪器自动报警，器件视为不合格，不合格器件需废弃，检漏合格器件才能进行下一步封装；
步骤三、检漏合格后将金属管座2与金属法兰4之间进行激光焊接，该焊接为激光高温将两部件结合处连接在一起，焊接时先按照普通产品对接焊接8-12个点，要求无焊穿、虚焊等不良，然后器件进行首次功率判别，合格后进入温循箱进行温度循环，温度循环要求在-40℃～85℃之间循环，其中恒温(-40℃、85℃)保持时间至少30分钟为一个循环周期，每次循环需30个周期。充分的高低温温变可以释放焊接时产生的应力，以达到更优的产品性能；
步骤四、器件温度循环后进行二次功率测试，本次测试要求与温循前功率测试同设备，测试合格器件进行激光焊密封焊，该处焊接采用自动焊接定角度自动旋转焊接方式，保证每两个焊点间隔相同，每两个焊点重叠至少1/3，焊接完成后，整圈焊点为鱼鳞状，激光焊接后需要检查焊点，焊点要求无漏焊，然后进行三次功率测试，该测试仍然采用同设备测试；
步骤五、功率测试合格器件再进行二次检漏，该处检漏确保激光焊接密封焊无漏焊、无虚焊、无焊缝，检漏合格的器件再进行二次温度循环，本次循环为释放密封焊导致的应力，温度循环后再进行全部项目三温-40℃、25℃、85℃测试，测试项目有：功率、阈值电流、斜效率、监视电流、工作电压、电阻、光谱测试等，最后合格产品进行包装。
本发明的工作原理是：
激光器TO-CAN 1与金属管座2之间进行储能焊接密封、金属管座2与金属法兰4之间进行激光焊密封、金属法兰4与陶瓷插芯5之间进行烤胶密封工艺处理。本发明在保证器件基本结构不变的情况下，实现器件从激光器TO-CAN 1到陶瓷插芯5之间处于全密封环境，确保激光器TO-CAN 1不受外界环境影响，保证了整个器件的性能和清洁度。

Claims (10)

1.一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：包括无源适配器组件和有源光器件组件，其中：无源适配器组件包括金属法兰，陶瓷插芯和陶瓷环，其中，所述陶瓷插芯尾端压入陶瓷环中，陶瓷插芯前端和陶瓷环前端整体压入金属法兰中；在金属法兰和陶瓷环之间设置金属插座，所述金属插座一部分压入金属法兰中，一部分伸出金属法兰尾部；所述有源光器件组件包括激光器TO-CAN、金属管座和光隔离器，其中激光器TO-CAN与金属管座通过焊接为一体，所述光隔离器分别与无源适配器组件的金属法兰和陶瓷插芯采用胶粘为一体，所述金属管座与无源适配器组件的金属法兰采用激光焊接连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：所述陶瓷插芯与金属法兰为紧配合关系。
3.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：所述陶瓷环与陶瓷插芯为紧配合关系。
4.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：所述金属插座与金属法兰为紧配合关系。
5.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：激光器TO-CAN与金属管座之间进行储能焊接密封。
6.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：所述金属管座与金属法兰之间进行激光焊密封。
7.根据权利要求1所述的一种新型全密封单纤单向光器件，其特征在于：所述金属法兰与陶瓷插芯之间进行烤胶密封。
8.一种新型全密封单纤单向光器件的封装方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将陶瓷插芯压入金属法兰，然后在二者之间的缝隙中进行烤胶密封：
采用自动点胶机进行点胶，在85℃的条件下烘烤30±5分钟，烤胶后进行陶瓷插芯端面全检，保证在25um-120um的环形中污点小于2um，且划痕小于3um，全检合格后再以同样的方式对光隔离器进行烤胶；
步骤二、将激光器TO-CAN与金属管座进行储能焊接：
采用电压放电进行金属披锋熔接，将TO-CAN与金属管座焊接为一体，储能焊接后对组件进行检漏处理；
步骤三、检漏合格后将金属管座与金属法兰之间进行激光焊接：
采用激光高温将两部件结合处连接在一起，焊接时先对接焊接8-12个点，要求无焊穿、虚焊等不良，然后器件进行首次功率判别，合格后进入温循箱进行温度循环；
步骤四、器件温度循环后进行二次功率测试，测试合格后进行激光密封焊：
采用自动焊接定角度自动旋转焊接方式，保证每两个焊点间隔相同，每两个焊点重叠至少1/3，焊接完成后，整圈焊点为鱼鳞状，激光焊接后需要检查焊点，焊点要求无漏焊，然后进行三次功率测试，该测试仍然采用同设备测试；
步骤五、功率测试合格再进行二次检漏，确保激光焊接密封焊无漏焊、无虚焊、无焊缝，检漏合格的器件再进行二次温度循环，释放密封焊导致的应力；然后再进行全部项目三温-40℃、25℃、85℃测试，测试项目包括：功率、阈值电流、斜效率、监视电流、工作电压、电阻和光谱测试，最后合格产品进行包装。
9.根据权利要求8所述的一种新型全密封单纤单向光器件的封装方法，其特征在于：步骤二所述检漏处理的方法是：将器件放入检漏仪中检细漏，压氦时间大于2小时，压氦压力：0.4±0.05Mpa，检漏率＜5*10-9Pa.m3/s。
10.根据权利要求8所述的一种新型全密封单纤单向光器件的封装方法，其特征在于：步骤三所述温度循环的工艺为：在-40℃～85℃之间循环，其中恒温保持时间至少30分钟为一个循环周期，每次循环需30个周期。
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