CN109390648B - 一种多通道微波-光转换组件的封装结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道微波‑光转换组件的封装结构及方法，封装结构包括金属壳体和设置在金属壳体内的微波链路、光子链路和控制电路；其中：所述金属壳体内部分为上、下两部分，上部分包括若干独立通道，用于装配微波链路及光子链路，下部用于装配控制电路。本发明涉及的一种多通道微波‑光转换组件的封装结构及方法，可在同一壳体内实现多通道微波链路、光子链路及控制电路的封装。所述封装结构具有良好的散热与电磁屏蔽能力；所述封装结构及方法可实现气密性封装，具有高可靠性；所述封装结构及方法可实现多通道之间的物理隔离与电磁隔离。所述结构与方法可显著提升组件的集成度。

Description

一种多通道微波-光转换组件的封装结构及方法

技术领域

本发明涉及微波光子技术领域，特别涉及一种多通道微波-光转换组件的封装结构及方法，可在同一壳体内实现多通道微波链路、光子链路及控制电路的封装。

背景技术

在传统光载射频(Radio over Fiber)应用中，系统一般由微波组件、光组件与控制电路组件等分立组件搭建，通过光纤、射频电缆、导线等实现电气连接与信号传输。此类系统封装体积大、重量大，无法满足高集成度产品设计的需求。中国专利CN 101017956A公开了一种高速率半导体光发射组件的封装结构及方法，通过类似蝶形管壳的结构实现半导体制冷器、热沉、光芯片等元器件的封装；但封装内部不包括微波链路及控制电路，且结构上不易实现多通道应用。中国专利CN 102569431 A公开了一种光电芯片组件及封装方法，利用封盖代替密封胶进行封装，实现了光电芯片与电路板的一体化封装；但这种利用胶粘或焊接方式将盖板固定在电路板上的封装结构，受限于电路板本身的特性，不易同时实现光子链路与微波频段的信号传输，且存在散热性能不佳的缺点。发明专利CN 104646957 A公开了一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法，通过激光焊接方式实现了高频微波产品的防潮、防腐蚀封装，提高了产品的机械强度及可靠性；但该专利未涉及多通道微波链路、光子链路及控制电路的一体封装。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种多通道微波-光转换组件的封装结构及方法，实现了多路微波链路、光子链路及控制电路在同一壳体内的封装，该结构与方法可显著提升组件的集成度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多通道微波-光转换组件的封装结构，包括金属壳体和设置在金属壳体内的微波链路、光子链路和控制电路；其中：所述金属壳体内部分为上、下两部分，上部分包括若干独立通道，用于装配微波链路及光子链路，下部用于装配控制电路；在金属壳体一侧焊接射频连接头，另一侧焊接光纤套件，在与光纤套件同一侧的下方的金属壳体上装配有多芯矩形连接器；在金属壳体上焊接有绝缘子，所述控制电路与绝缘子的内导体和多芯连接器的内导体间使用钎焊、引线键合方法实现级联、连线；在金属壳体内部上方设置内盖板，覆盖在独立通道上，使每个通道成为独立密闭腔；在金属壳体上表面设置外盖板，所述外盖板与金属壳体间进行气密性装配，在金属壳体底部设置外盖板。

本发明还提供了一种多通道微波-光转换组件的封装方法，包括如下内容：

(1)对金属壳体上、下两部分进行气密性隔离：

对金属壳体进行表面处理；对内盖板和底部外盖板进行表面处理；将嵌入金属焊接至金属壳体；在金属壳体内装配绝缘子；在金属壳体一侧焊接射频连接头，另一侧的光子端口上焊接光纤套件中的金属套管；使用标准紧固件将多芯矩形连接器装配至金属壳体上；

(2)装配微波链路、光子链路和控制电路：

1)装配微波链路时，使用导电胶粘接或共晶方式装配微波传输线、微波芯片和无源器件；使用导电胶粘接、标准紧固件紧固方式装配微波部件；使用钎焊方式连接射频连接头与微波传输线；使用金丝、金带键合连接微波链路中各元件；

2)装配光子链路时，使用导电胶粘接或共晶方式装配光芯片；使用有源校准方式，先将待装配的透镜、隔离器、光纤套件中的光纤透镜等光学元件用夹具夹持，耦合至理想光强后，使用UV胶或激光点焊方法固定；使用金丝、金带键合连接光子链路中各元件，以及光子链路与微波链路；

3)装配控制电路时，使用标准紧固件紧固或焊接方式进行装配；使用钎焊方式连接控制电路与绝缘子，以及控制电路与多芯矩形连接器；使用钎焊方式或金带键合连接控制电路与微波链路，以及控制电路与光子链路；

(3)进行封装：

调测满足指标后使用标准紧固件紧固内盖板，使用激光封焊或平行封焊方式在金属壳体上表面装配外盖板；使用标准紧固件紧固、激光封焊或平行封焊方式在金属壳体底部装配外盖板。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明涉及的一种多通道微波-光转换组件的封装结构及方法，可在同一壳体内实现多通道微波链路、光子链路及控制电路的封装。所述封装结构具有良好的散热与电磁屏蔽能力；所述封装结构及方法可实现气密性封装，具有高可靠性；所述封装结构及方法可实现多通道之间的物理隔离与电磁隔离。所述结构与方法可显著提升组件的集成度。

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为封装结构剖视图。

具体实施方式

一种多通道微波-光转换组件的封装结构，如图1所示，包括：包括金属壳体1、内盖板2、外盖板3、嵌入金属4、外盖板5、射频连接头6、微波链路7、光子链路8、光纤套件9、绝缘子10、控制电路11、多芯矩形连接器12。其中：

1)金属壳体1：金属壳体材料可以是但不限于可伐合金、10号钢、硅铝合金；金属壳体可按需进行表面处理(如：局部电镀金)；金属壳体内部分为上、下两部分，上部用于装配微波链路及光子链路，下部用于装配控制电路；上部分为多个独立腔槽。

2)内盖板2：内盖板材料可以是但不限于可伐合金、10号钢、硅铝合金；内盖板可按需进行表面处理；内盖板装配至金属壳体1上方后可形成多个独立密闭腔，用于实现内部元器件防护及电磁屏蔽。

3)外盖板3：外盖板材料可以是但不限于可伐合金、10号钢、硅铝合金；外盖板可按需进行表面处理；外盖板与金属壳体1间进行气密性装配(如：激光焊接)，用于实现防潮、防腐蚀封装。

4)嵌入金属4：嵌入金属材料可以是但不限于无氧铜、金刚石铜；嵌入金属焊接至金属壳体1；用于实现局部快速散热。

5)外盖板5：外盖板材料可以是但不限于可伐合金、10号钢、硅铝合金；内盖板可按需进行表面处理；外盖板与金属壳体1间进行气密性装配或非气密性装配，用于实现防潮、防腐蚀封装。

6)射频连接头6：射频连接头可以是但不限于SMP、SMA连接头，射频连接头装配至金属壳体1后具备气密性。

7)微波链路7：微波链路由微波芯片、微波传输线、无源器件及微波部件等经固定、级联、连线构成。

8)光子链路8：光子链路包括光芯片、透镜、隔离器、波导分束器及光子部件等经耦合、固定、级联、连线构成。

9)光纤套件9：光纤套件由光纤、金属套管焊接制成；光纤套件中的金属部分焊接至金属壳体1的端口上，焊点具备气密性。

10)绝缘子10：绝缘子由金属外壳、玻璃体、内导体烧结制成；绝缘子焊接至金属壳体1上，焊点具备气密性；绝缘子内导体与金属壳体1间绝缘。

11)控制电路11：控制电路为印制电路板组件；控制电路与绝缘子10的内导体、多芯连接器12的内导体间使用钎焊、引线键合等方法实现级联、连线。

12)多芯矩形连接器12：多芯矩形连接器使用标准紧固件或焊接工艺装配至金属壳体1上。

封装方法具体为：

1)使用机械加工方法完成可伐金属壳体1，金属壳体进行表面处理(表面局部电镀金)；使用机械加工方法完成内盖板2、外盖板5，并进行表面处理(表面化学导电氧化)；使用机械加工方法完成外盖板3，未作表面处理；将嵌入金属4(金刚石铜)焊接至金属壳体1；装配绝缘子10至金属壳体1；使用焊料焊接射频连接头6至金属壳体1；使用焊料焊接光纤套件9中的金属套管至金属壳体1的光子端口上；使用标准紧固件将多芯矩形连接器12装配至金属壳体1。上述装配完成后，组件上、下两部分之间实现了气密性隔离。

2)装配微波链路7，包括使用导电胶粘接或共晶方式装配微波传输线；使用导电胶粘接或共晶方式装配微波芯片、无源器件等；使用导电胶粘接、标准紧固件紧固方式装配微波部件；使用钎焊方式连接射频连接头与微波传输线；使用金丝、金带键合连接微波链路7中各元件。

3)装配光子链路8，包括使用导电胶粘接或共晶方式装配光芯片；使用有源校准方式，将待装配的透镜、隔离器、光纤套件中的光纤透镜等光学元件用夹具夹持，耦合至理想光强后，使用UV胶或激光点焊方法固定；使用金丝、金带键合连接光子链路8中元件，以及光子链路8与微波链路7。

4)使用标准紧固件紧固或焊接方式装配控制电路11；使用钎焊方式连接控制电路11与绝缘子10、控制电路11与多芯矩形连接器12；使用钎焊方式或金带键合连接控制电路11与微波链路7，以及控制电路11与光子链路8。

5)进行调测，满足指标后使用标准紧固件紧固金属壳体微波链路与光子链路部分的内盖板2，使用激光封焊或平行封焊方式装配微波链路与光子链路部分外盖板3；使用标准紧固件紧固、激光封焊或平行封焊方式装配控制电路部分外盖板5。封装完成后，微波链路7与光子链路8所在的组件上部可实现气密性封装。控制电路11所在的组件下部，可按需进行气密或非气密性封装。

上述封装方法中步骤2、3、4可根据具体组件形态、装配实际情况等进行顺序上的调整。

本实施例所述封装结构及方法适用于多通道组件，具体通道数可根据设计需求增加或减少，封装结构与方法与本实施例类同。

Claims (3)

1.一种多通道微波-光转换组件的封装方法，其特征在于：所述多通道微波-光转换组件的封装结构包括金属壳体和设置在金属壳体内的微波链路、光子链路和控制电路；其中：所述金属壳体内部分为上、下两部分，上部分包括若干独立通道，每组微波链路及光子链路装配在一个独立通道之中，下部用于装配控制电路；在金属壳体内部上方设置内盖板，覆盖在独立通道上，使每个通道成为独立密闭腔；在金属壳体上表面设置与金属壳体间进行气密性装配的外盖板，在金属壳体底部设置外盖板；具体的封装方法包括如下内容：

（1）对金属壳体上、下两部分进行气密性隔离：

对金属壳体进行表面处理；对内盖板和底部外盖板进行表面处理；将嵌入金属焊接至金属壳体；在金属壳体内装配绝缘子；在金属壳体一侧焊接射频连接头，另一侧的光子端口上焊接光纤套件中的金属套管；使用标准紧固件将多芯矩形连接器装配至金属壳体上；

（2）装配微波链路、光子链路和控制电路：

1）装配微波链路：使用导电胶粘接或共晶方式装配微波传输线、微波芯片和无源器件；使用导电胶粘接、标准紧固件紧固方式装配微波部件；使用钎焊方式连接射频连接头与微波传输线；使用金丝、金带键合连接微波链路中各元件；

2）装配光子链路：使用导电胶粘接或共晶方式装配光芯片；使用有源校准方式，先将待装配的透镜、隔离器、光纤套件中的光纤透镜光学元件用夹具夹持，耦合至理想光强后，使用UV胶或激光点焊方法将其固定在金属壳体内部；使用金丝、金带键合连接光子链路中各元件，以及光子链路与微波链路；

3）装配控制电路：使用标准紧固件紧固或焊接方式进行装配；使用钎焊方式连接控制电路与绝缘子，以及控制电路与多芯矩形连接器；使用钎焊方式或金带键合连接控制电路与微波链路，以及控制电路与光子链路；

（3）进行封装：

调测满足指标后使用标准紧固件紧固内盖板，使用激光封焊或平行封焊方式在金属壳体上表面装配外盖板；使用标准紧固件紧固、激光封焊或平行封焊方式在金属壳体底部装配外盖板。

2.根据权利要求1所述的一种多通道微波-光转换组件的封装方法，其特征在于：封装完成后，对微波链路与光子链路所在的组件上部实现气密性封装。

3.根据权利要求1所述的一种多通道微波-光转换组件的封装方法，其特征在于：封装完成后，对控制电路所在的组件下部按需进行气密或非气密性封装。

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