CN109407226A - 一种高速eml同轴发射组件及其制作方法 - Google Patents

一种高速eml同轴发射组件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速EML同轴发射组件及其制作方法,所述高速EML同轴发射组件中包括TO底座、TEC、陶瓷基板、EML芯片以及热敏电阻;所述TEC的第一面设置在所述TO底座上,所述陶瓷基板设置在所述TEC的第二面上,所述EML芯片设置在所述陶瓷基板上,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。本发明在高低温条件下,能够使热敏电阻上下表面的温度尽可能一致,进而保证了高低温下的DWDM波长稳定性。

Description

一种高速EML同轴发射组件及其制作方法
【技术领域】
本发明涉及光通信技术领域,特别是涉及一种高速EML同轴发射组件及其制作方法。
【背景技术】
在光通信领域,电吸收调制激光器EML(Electroabsorption Modulated Laser,简写为EML)主要用于长距离传输。用于10G、25G的高速EML激光器通常采用BOX封装形式,但这种封装成本较高,不利于批量生产。近年来,针对5G通信网络和光传输网的应用,对10G、25G低成本低功耗的密集波分复用DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing,简写为DWDM)工温模块开发的需求旺盛,因此,非常有必要开发满足要求的带制冷同轴封装的EML发射组件。
针对低功耗的DWDM工温模块需求,目前同轴封装的EML器件,存在如下两个问题:
第一,现有同轴封装的EML器件的波长在DWDM工温模块高低温范围内是变化的,且变化量已超出DWDM波长的容差范围。因为EML器件内部热敏电阻具有上下表面两个电极,其下表面贴片于陶瓷基板上,温度接近芯片实际工作温度,但热敏电阻上表面的温度受周围热传导因素影响较大,导致热敏电阻的上表面和下表面有温度差。
通常DWDM工温模块设置热敏电阻监控温度为一定值,当DWDM工温模块外壳表面温度在低温条件下,会出现热电制冷器TEC(Thermo Electric Cooler,简写为TEC)过制热现象,则芯片实际工作温度要高于热敏电阻监控温度;当DWDM工温模块外壳表面温度在高温条件下,会出现TEC过制冷现象,则芯片实际工作温度要低于热敏电阻监控温度,从而导致EML器件的波长在高低温范围内是变化的。而且如果DWDM工温模块应用温度范围越宽,波长的相对变化量就越大。对于DWDM工温模块(-40~85℃温度范围),目前的同轴带制冷EML器件的波长在高低温极限温度下的波长已超出DWDM波长的容差范围(λ±0.08nm),无法满足DWDM应用要求。
针对这个问题,DWDM工温模块级可以采用软件温度补偿的方式,根据DWDM工温模块外壳表面温度和热敏电阻监控温度之间的关系,基于查表法,对不同温度点的波长进行补偿。但这种方式依赖于每只EML器件封装与在模块上的组装保持一致性,批量生产中在宽温范围内的波长控制精度难以保证,无法满足DWDM波长需求。
第二,目前同轴封装的EML器件在高温85℃下的功耗偏高,难以满足DWDM工温模块低功耗要求,功耗高的主要原因和TO-CAN封装设计有关。
鉴于此,克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明提供了一种高速EML同轴发射组件及其制作方法,本发明要解决的技术问题是现有同轴封装的EML器件的波长在DWDM工温模块高低温范围内的变化量超出DWDM波长的容差范围的问题。
本发明采用如下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种高速EML同轴发射组件,包括TO底座、TEC、陶瓷基板、EML芯片以及热敏电阻;所述TEC的第一面设置在所述TO底座上,所述陶瓷基板设置在所述TEC的第二面上,所述EML芯片设置在所述陶瓷基板上,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。
优选的,还包括隔热块,所述隔热块下表面固定在所述TO底座上;所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接,具体包括:所述隔热块上表面的导电层一端与所述焊盘电气连接,所述隔热块上表面的导电层另一端与所述TO底座上的热敏电阻引脚电气连接。
优选的,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,具体包括:所述热敏电阻上表面,经由至少两根金丝焊线与所述陶瓷基板的焊盘电气连接。
优选的,TO底座的射频引脚的同心位置上设置有一凸台,所述凸台为圆环结构,所述射频引脚作为内导体,所述凸台作为外导体,所述射频引脚和所述凸台组成一段射频同轴传输线,所述射频同轴传输线的阻抗为一预定值。
优选的,所述凸台的上表面与所述TO底座上表面的距离为第一距离,所述TEC上表面与所述TO底座上表面的距离为第二距离,所述第一距离小于所述第二距离。
优选的,所述陶瓷基板上设置预置焊料区,所述EML芯片固化于所述陶瓷基板的预制焊料区。
优选的,所述隔热块为石英基材,在所述石英基材上表面镀导电层,所述石英基材下表面固定在所述TO底座上。
优选的,所述陶瓷基板上还设置有反射镜、背光探测器MPD和滤波电容,所述反射镜、MPD以及滤波电容固定在所述陶瓷基板上。
优选的,所述高速EML同轴发射组件还包括TO帽,所述TO底座与所述TO帽-通过封焊固定,所述TO帽的出光口处设置有透镜。
第二方面,本发明提供了一种高速EML同轴发射组件的制作方法,所述制作方法用于制作如第一方面所述的高速EML同轴发射组件,所述制作方法包括:
贴装所述TEC的第一面在所述TO底座上,贴装所述EML芯片在所述陶瓷基板上;
在所述TEC的第二面上贴装所述陶瓷基板;
在所述陶瓷基板上贴装所述热敏电阻,其中,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。
本发明提供了一种高速EML同轴发射组件及其制作方法,所述高速EML同轴发射组件包括TO底座、TEC、陶瓷基板、EML芯片以及热敏电阻;所述TEC的第一面设置在所述TO底座上,所述陶瓷基板设置在所述TEC的第二面上,所述EML芯片设置在所述陶瓷基板上,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。本发明在高低温条件下,能够使热敏电阻上下表面的温度尽可能一致,进而保证了高低温下的DWDM波长稳定性。
进一步的,本发明提供的高速EML同轴发射组件,用于DWDM工温模块,全温功耗控制在1.5W以内。
更进一步的,本发明提供的同轴封装高速EML发射组件相比于现有的BOX封装的EML发射组件,具有低成本、易于实现批量生产的优势。
【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是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的总体示意图;
图2是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的引脚底视图;
图3是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的TEC在TO底座上贴片的示意图;
图4是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的TEC在TO底座上贴片的俯视图;
图5是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的陶瓷基板的结构图;
图6是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的EML芯片在陶瓷板上的组装示意图;
图7是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的内部元件的贴片组装图;
图8是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的隔热块的结构图;
图9是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件键合完成后的装配图;
图10是本发明实施例一提供的一种高速EML同轴发射组件的波长随DWDM工温模块外壳温度的变化曲线;
图11时本发明实施例二提供的一种高速EML同轴发射组件制作方法的流程示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不应当理解为对本发明的限制。
在本发明各实施例中,符号“/”表示同时具有两种功能的含义,例如“第二进/出光口”表明该端口既可以进光也可以出光。而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况,例如“背向散射光和/或反射光”,则表明其可以表达单独的“背向散射光”,单独的“反射光”,以及“背向散射光和反射光”三种含义中的任意之一。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一:
本发明实施例一提供了一种高速EML同轴发射组件,应用于DWDM工温模块。如图1所示,所述高速EML同轴发射组件包括TO底座1、TEC2、陶瓷基板3、EML芯片4以及热敏电阻5。可选的,所述高速EML同轴发射组件还包括反射镜6。其中,是否需要设置反射镜6是根据选择的EML放置方式为垂直放置EML或者水平放置EML来决定的,在本发明实施例中将以带反射镜6和水平放置EML的结构进行描述,但是本领域技术人员可以知道相应的,若采用垂直放置EML的结构,则无需相应的反射镜6;上述几种可选的组合方式均属于本发明的保护范围内。
在本发明实施例一中,所述TEC2的第一面设置在所述TO底座1上,所述陶瓷基板3设置在所述TEC2的第二面上,其中,所述第一面为TEC2的热面,所述第二面为TEC2的冷面,所述EML芯片4设置在所述陶瓷基板3上,所述反射镜6设置在所述陶瓷基板3上用于对所述EML芯片4的出射光进行全反射,虚线箭头方向为光线射出方向。所述热敏电阻5下表面固定在所述陶瓷基板3上且靠近所述EML芯片4,所述热敏电阻5上表面与所述陶瓷基板3的焊盘312电气连接,所述陶瓷基板3的焊盘312与所述TO底座1上的热敏电阻引脚13实现电气连接。其中,热敏电阻5的下表面通过导电胶粘工艺固化于陶瓷基板3上,反射镜6固化于陶瓷基板3上的工艺可采用导电胶粘或者合适的绝缘胶粘工艺,在此不做限定,陶瓷基板3通过导电胶粘工艺固化于TEC2第二面上,热敏电阻5下表面附近温度是一样的,热敏电阻5的上表面与陶瓷基板3的焊盘电气连接,目的是为了使热敏电阻5上表面温度也接近陶瓷基板的温度,使热敏电阻5的上表面温度和下表面温度尽可能一致。进一步的,所述高速EML同轴发射组件还包括隔热块7,所述隔热块7下表面固定在所述TO底座1上,在隔热块7的上表面设置有导电层71,所述隔热块7上表面的导电层71一端与所述焊盘312电气连接,所述隔热块7上表面的导电层71另一端与所述TO底座1上的热敏电阻引脚13电气连接,一方面起到热隔离作用,另一方面增加了热传导距离,能够极大地减少传导到热敏电阻5的上表面的外界热量,使热敏电阻5的上表面温度和下表面温度尽可能一致。
如图2所示,所述TO底座1上还分别设置有背光探测器MPD正极引脚11、激光器正极引脚12、热敏电阻引脚13、热电制冷器正极引脚14、热电制冷器负极引脚15、射频引脚16以及接地引脚17;其中,所述TEC2具有TEC正极电极和TEC负极电极,所述TEC正极电极与所述TEC正极引脚14电气连接,所述TEC负极电极与所述TEC负极引脚15电气连接。
如图3和图4所示,在TO底座1上的射频引脚16的同心位置上设置有一凸台101,所述凸台101为圆环结构,所述射频引脚16作为内导体,所述凸台101作为外导体,所述射频引脚16和所述凸台101组成一段射频同轴传输线,所述射频同轴传输线的阻抗为一预定值,所述凸台101外表面与所述TO底座1实现电气连接,所述凸台101内表面与所述射频引脚16之间填充玻璃焊料进行烧结固定(所述玻璃焊料为绝缘材料),从设计结构上保证所述射频同轴传输线的阻抗为50欧姆,其中,射频引脚16用于高速信号输入。所述凸台101的上表面与所述TO底座1上表面的距离为第一距离H。所述TEC2是一种小型化的TEC,可以放置于TO-CAN内部,所述TEC 2通过导电粘胶或通过共晶焊工艺固化于TO底座1上,此处采用的共晶焊工艺可采用AuSn(280℃)、SnBi(139℃)或者SnAgCu(217℃)共晶焊方式,在此不作限制。其中,所述TEC 2的第一面为焊接面。所述TEC 2上表面与所述TO底座1表面的距离为第二距离T,所述第一距离H小于所述第二距离T。例如,当第二距离T设计为0.8mm时,第一距离H可设计为0.4mm,目的是高温条件下,减少凸台101热辐射对于TEC2制冷功耗的影响,降低DWDM工温模块的高温功耗。
如图5所示,陶瓷基板3优选的为氮化铝材料,陶瓷基板3分别设置有预置焊料区311、焊盘312以及接地层313,预置焊料区311设置在陶瓷基板的中间位置,用于固定EML芯片4,焊盘312设置在陶瓷基板上表面的边角位置,用于与热敏电阻5实现电气连接,接地层313为镀金层,用于陶瓷基板3接地。
如图6所示,EML芯片4可以采用AuSn(280℃)共晶焊工艺固化于陶瓷基板3的预制金锡焊料区域311,然后采用自动楔焊工艺完成EML芯片4上的楔焊线41的焊接,EML芯片4定位在TO底座1上指定的对准位置。所述EML芯片4的波长在特定工作温度时,满足国际电信联盟远程通信标准化组ITU-T所规定的DWDM波长要求,例如EML芯片4工作在45℃时,EML芯片4波长控制在DWDM波长1546.12nm。
如图7所示,在可选的方案中陶瓷基板3还设置有背光探测器MPD9(MonitorPhotodiode,简写为MPD)和滤波电容10,所述MPD9以及滤波电容10通过导电胶粘工艺固定在所述陶瓷基板上;TO底座1上设置有隔热块7,所述隔热块7通过导电胶粘工艺定位于TO底座1上热敏电阻引脚13附近,以便于隔热块7与热敏电阻引脚13实现电气连接。
陶瓷基板3的焊盘312与TO底座1上的热敏电阻引脚13实现电气连接,是为了使外界热量不易传导到热敏电阻5的上表面,保持热敏电阻5的上表面温度和下表面温度尽可能一致。如图8所示,在隔热块7上镀金作为导电层71,隔热块7的镀金导电层71采用S形状设计,在隔热块7上表面面积大小一定时,采用S形设计导电层71的走线距离更长,增加了热传导的距离,而且隔热块7便于加工。S形镀金导电层71的起始一端与陶瓷基板3的焊盘312通过金丝键合实现电气连接,S形镀金导电层71的结尾一端与热敏电阻引脚13通过金丝键合实现电气连接。隔热块7优选的是采用石英基材制作,其特性是导热系数低,进一步起到将热敏电阻5和外界热隔离的作用,以上因素使外界热量不易传导到热敏电阻5,保证了热敏电阻5上表面和下表面温度尽可能一致。进一步的,所述热敏电阻5上表面经由至少两根金丝焊线与所述陶瓷基板3的焊盘312电器连接,实现热敏电阻5上表面和下表面温度尽可能一致,其中,金丝焊线的数量可以为三根、四根、五根或者两根,以能够使热敏电阻5上表面和下表面温度尽可能一致为宜,本领域技术人员在不付出创造性劳动的基础上,对金丝焊线数量所做的改动,均属于本发明的保护范围。
如图9所示,采用金丝键合工艺完成高速EML同轴发射组件内部元件之间的电气连接,MPD9的负极电极与陶瓷基板3的接地层313可选的通过一根金丝键合电气连接,MPD9的正极电极与MPD正极引脚11可选的通过一根金丝键合电气连接;EML芯片4正极电极通过陶瓷基板3上的滤波电容10作为过渡与EML芯片正极引脚12电气连接;射频引脚16可选的通过两根金丝键合实现与陶瓷基板3的过渡焊盘314电气连接,过渡焊盘314通过电阻315与接地层313实现电气连接,此处过渡焊盘314为本技术领域的通用设计,射频引脚16通过过渡焊盘314为EML芯片4提供高速信号输入。凸台101可选的通过八根金丝键合实现与陶瓷基板3的接地层313的电气连接,采用八根金丝键合目的是使陶瓷基板3镀金接地层313接地,同时八根金丝键合能够减小寄生电感,保证产品的射频性能。热敏电阻5与陶瓷基板3的焊盘312可选的通过三根金丝键合实现电气连接,是为了让热敏电阻5上表面温度也接近陶瓷基板3的温度,使热敏电阻5上表面温度和下表面温度尽可能一致。隔热块7的S形镀金导电层71一端通过金丝键合52与陶瓷基板3的焊盘312电气连接,另一端通过金丝键合53与热敏电阻引脚13电气连接,一方面隔热块7导热系数低起到了热隔离的作用,另一方面分别采用两根金丝键合(52,53)和隔热块7的S形镀金导电层71走线连接,增加了热传导距离,以上两方面因素使外界热量不易传导给热敏电阻5,保证了热敏电阻5的上表面温度和下表面温度尽可能一致。其中,以上金丝焊线的数量还可以为其它数量,本领域技术人员在不付出创造性劳动的基础上,对金丝焊线数量所做的改动,均属于本发明的保护范围。
所述高速EML同轴发射组件适用于TO封装,如图1所示,还包括TO帽8,其中,TO帽8与所述TO底座1通过封焊固定,并且TO帽8的出光口处设置有透镜。其中,封焊固定处通过将透镜中心与TO底座1中心轴线对准进行电阻焊,将TO帽8与TO底座1连接在一起,完成TO-CAN封装。
本发明实施例一的高速EML同轴发射组件,通过光路耦合封装成发射器件,用于10G长距离SFP+模块,经过验证,针对ITU-T规定的DWDM波长1546.12nm,测试SFP+模块外壳温度-43~87℃范围内,器件波长变化为1546.178~1546.1nm,波长随SFP+模块外壳温度的变化率为0.6pm/℃,变化曲线如图10所示,在全温度范围内,波长偏移满足DWDM波长容差范围,同时测试SFP+模块全温功耗控制在1.5W以内。
本发明实施例一提出了一种高速EML同轴发射组件,所述高速EML同轴发射组件包括TO底座、TEC、陶瓷基板、EML芯片以及热敏电阻;所述TEC的第一面设置在所述TO底座上,所述陶瓷基板设置在所述TEC的第二面上,所述EML芯片设置在所述陶瓷基板上,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。本发明在高低温条件下,能够使热敏电阻上下表面的温度尽可能一致,进而保证了高低温下的DWDM波长稳定性。
进一步的,本发明提供的高速EML同轴发射组件,用于DWDM工温模块,全温功耗控制在1.5W以内。
更进一步的,本发明提供的同轴封装高速EML发射组件相比于现有的BOX封装的EML发射组件,具有低成本、易于实现批量生产的优势。
实施例二:
本发明实施例二提供了一种高速EML同轴发射组件的制作方法,所述高速EML同轴发射组件应用于DWDM工温模块,所述制作方法用于制作本发明实施例一任一所述的高速EML同轴发射组件,所述制作方法的具体步骤如图11所示。
步骤S100:贴装所述TEC的第一面在所述TO底座上,贴装所述EML芯片在所述陶瓷基板上。
将所述TEC2通过SnAgCu(217℃)共晶焊工艺贴装固化于所述TO底座1上,所述TEC2的第一面为焊接面。将所述EML芯片4采用AuSn(280℃)共晶焊工艺贴装固化于陶瓷基板3的预制金锡焊料区域311,然后采用自动楔焊工艺完成EML芯片4上的楔焊线41。
步骤S200:在所述TEC的第二面上贴装所述陶瓷基板。
将贴好EML芯片4的陶瓷基板3通过导电粘胶工艺贴装于TEC冷面2上,并将EML芯片4定位于TO底座1上预定位置,然后将TO放置在140℃烘箱中,烘烤40分钟。
步骤S300:在所述陶瓷基板上贴装所述热敏电阻,其中,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。
将所述热敏电阻5、反射镜6、背光探测器MPD9、滤波电容10依次通过导电胶粘工艺贴装于陶瓷基板3上,所述反射镜用于对所述EML芯片4的出射光进行全反射,将隔热块7通过导电胶粘工艺贴装于TO底座1上靠近热敏电阻引脚13的位置,然后将TO放置在140℃烘箱中,烘烤40分钟。
采用金丝键合工艺完成高速EML同轴发射组件内部元件之间的电气连接,MPD9的负极电极与陶瓷基板3的接地层313可选的通过一根金丝键合电气连接,MPD9的正极电极与MPD正极引脚11可选的通过一根金丝键合电气连接;EML芯片4正极电极通过陶瓷基板3上的滤波电容10作为过渡与EML芯片正极引脚12电气连接;射频引脚16可选的通过两根金丝键合实现与陶瓷基板3的过渡焊盘314电气连接,过渡焊盘314通过电阻315与接地层313实现电气连接,此处过渡焊盘314为本技术领域的通用设计,射频引脚16通过过渡焊盘314为EML芯片4提供高速信号输入。凸台101可选的通过八根金丝键合实现与陶瓷基板3的接地层313的电气连接,采用八根金丝键合目的是使陶瓷基板3镀金接地层313接地,同时八根金丝键合能够减小寄生电感,保证产品的射频性能。热敏电阻5与陶瓷基板3的焊盘312可选的通过三根金丝键合实现电气连接,是为了让热敏电阻5上表面温度也接近陶瓷基板3的温度,使热敏电阻5上表面温度和下表面温度尽可能一致。隔热块7的S形镀金导电层71一端通过金丝键合52与陶瓷基板3的焊盘312电气连接,另一端通过金丝键合53与热敏电阻引脚13电气连接,一方面隔热块7导热系数低起到了热隔离的作用,另一方面分别采用两根金丝键合(52,53)和隔热块7的S形镀金导电层71走线连接,增加了热传导距离,以上两方面因素使外界热量不易传导给热敏电阻5,保证了热敏电阻5的上表面温度和下表面温度尽可能一致。其中,以上金丝焊线的数量还可以为其它数量,本领域技术人员在不付出创造性劳动的基础上,对金丝焊线数量所做的改动,均属于本发明的保护范围。
所述高速EML同轴发射组件适用于TO封装,如图1所示,还包括TO帽8,其中,TO帽8与所述TO底座1通过封焊固定,并且TO帽8的出光口处设置有透镜。其中,封焊固定处通过将透镜中心与TO底座1中心轴线对准进行电阻焊,将TO帽8与TO底座1连接在一起,完成TO-CAN封装。
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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速EML同轴发射组件,其特征在于,包括:TO底座(1)、TEC(2)、陶瓷基板(3)、EML芯片(4)以及热敏电阻(5);
所述TEC(2)的第一面设置在所述TO底座(1)上,所述陶瓷基板(3)设置在所述TEC(2)的第二面上,所述EML芯片(4)设置在所述陶瓷基板(3)上,所述热敏电阻(5)下表面固定在所述陶瓷基板(3)上且靠近所述EML芯片(4),所述热敏电阻(5)上表面与所述陶瓷基板(3)的焊盘(312)电气连接,所述陶瓷基板(3)的焊盘(312)与所述TO底座(1)上的热敏电阻引脚(13)实现电气连接。
2.根据权利要求1所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,还包括隔热块(7),所述隔热块(7)下表面固定在所述TO底座(1)上;
所述陶瓷基板(3)的焊盘(312)与所述TO底座(1)上的热敏电阻引脚(13)实现电气连接,具体包括:所述隔热块(7)上表面的导电层(71)一端与所述焊盘(312)电气连接,所述隔热块(7)上表面的导电层(71)另一端与所述TO底座(1)上的热敏电阻引脚(13)电气连接。
3.根据权利要求2所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述热敏电阻(5)上表面与所述陶瓷基板(3)的焊盘(312)电气连接,具体包括:
所述热敏电阻(5)上表面,经由至少两根金丝焊线与所述陶瓷基板(3)的焊盘(312)电气连接。
4.根据权利要求1所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,TO底座(1)的射频引脚(16)的同心位置上设置有一凸台(101),所述凸台(101)为圆环结构,所述射频引脚(16)作为内导体,所述凸台(101)作为外导体,所述射频引脚(16)和所述凸台(101)组成一段射频同轴传输线,所述射频同轴传输线的阻抗为一预定值。
5.根据权利要求4所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述凸台(101)的上表面与所述TO底座(1)上表面的距离为第一距离,所述TEC(2)上表面与所述TO底座(1)上表面的距离为第二距离,所述第一距离小于所述第二距离。
6.根据权利要求1所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述陶瓷基板(3)上设置预置焊料区(311),所述EML芯片(4)固化于所述陶瓷基板(3)的预制焊料区(311)。
7.根据权利要求2所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述隔热块(7)为石英基材,在所述石英基材上表面镀导电层(71),所述石英基材下表面固定在所述TO底座(1)上。
8.根据权利要求1所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述陶瓷基板(3)上还设置有反射镜(6)、背光探测器MPD(9)和滤波电容(10),所述反射镜(6)、MPD(9)以及滤波电容(10)固定在所述陶瓷基板(3)上。
9.根据权利要求1所述的高速EML同轴发射组件,其特征在于,所述高速EML同轴发射组件还包括TO帽(8),所述TO底座(1)与所述TO帽(8)通过封焊固定,所述TO帽(8)的出光口处设置有透镜。
10.一种高速EML同轴发射组件的制作方法,其特征在于,所述制作方法用于制作如权利要求1-9任一所述的高速EML同轴发射组件,所述制作方法包括:
贴装所述TEC的第一面在所述TO底座上,贴装所述EML芯片在所述陶瓷基板上;
在所述TEC的第二面上贴装所述陶瓷基板;
在所述陶瓷基板上贴装所述热敏电阻,其中,所述热敏电阻下表面固定在所述陶瓷基板上且靠近所述EML芯片,所述热敏电阻上表面与所述陶瓷基板的焊盘电气连接,所述陶瓷基板的焊盘与所述TO底座上的热敏电阻引脚实现电气连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112558235A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光发射器及光模块
CN114204408A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 武汉光迅科技股份有限公司 一种集成soa和pin的带制冷to及其制作方法
CN115483315A (zh) * 2022-10-19 2022-12-16 武汉云岭光电股份有限公司 高速率探测器芯片的to-can封装方法及装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112420913A (zh) * 2020-10-10 2021-02-26 杭州敏和光电子技术有限公司 应用于红外传感器的封装结构及红外传感器封装方法
CN116344471B (zh) * 2023-05-26 2023-08-01 四川九州光电子技术有限公司 一种to封装结构、载具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212699A (en) * 1990-07-18 1993-05-18 Fujitsu Limited Temperature-controlling laser diode assembly
CN102043208A (zh) * 2009-10-09 2011-05-04 昂科公司 冷却式激光模块
CN102412240A (zh) * 2011-10-13 2012-04-11 武汉华工正源光子技术有限公司 带温控功能的apd-tia同轴型光电组件及制造方法
CN103534566A (zh) * 2011-05-19 2014-01-22 株式会社伏沃 利用热敏电阻测定温度的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002232067A (ja) * 2001-02-07 2002-08-16 Nec Corp 半導体レーザモジュール
JP2007036046A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送信デバイス
CN102313937A (zh) * 2010-07-02 2012-01-11 深圳新飞通光电子技术有限公司 一种带致冷同轴光发射管芯
JP6794140B2 (ja) * 2016-05-23 2020-12-02 オプト エレクトロニクス ソリューションズ 光送信機及びこれを含む光モジュール
US10241286B2 (en) * 2016-06-30 2019-03-26 OE Solutions Co., Ltd. Optical transmitter and optical module including the same
CN206283097U (zh) * 2016-12-15 2017-06-27 深圳市东飞凌科技有限公司 电吸收调制激光器同轴封装管芯
CN108777430A (zh) * 2018-08-22 2018-11-09 苏州易锐光电科技有限公司 同轴封装光组件及同轴封装激光器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212699A (en) * 1990-07-18 1993-05-18 Fujitsu Limited Temperature-controlling laser diode assembly
CN102043208A (zh) * 2009-10-09 2011-05-04 昂科公司 冷却式激光模块
CN103534566A (zh) * 2011-05-19 2014-01-22 株式会社伏沃 利用热敏电阻测定温度的方法
CN102412240A (zh) * 2011-10-13 2012-04-11 武汉华工正源光子技术有限公司 带温控功能的apd-tia同轴型光电组件及制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112558235A (zh) * 2019-09-25 2021-03-26 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 光发射器及光模块
CN114204408A (zh) * 2021-12-16 2022-03-18 武汉光迅科技股份有限公司 一种集成soa和pin的带制冷to及其制作方法
CN114204408B (zh) * 2021-12-16 2023-12-29 武汉光迅科技股份有限公司 一种集成soa和pin的带制冷to及其制作方法
CN115483315A (zh) * 2022-10-19 2022-12-16 武汉云岭光电股份有限公司 高速率探测器芯片的to-can封装方法及装置

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