CN109698173A - 精确定位光、电芯片键合的光模块结构及其组装方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构及其组装方式，光模块结构包括：金属热沉结构，具有位于第一配合面、第二配合面及第三配合面；PCB电路板，位于金属热沉结构的第二配合面上，并使PCB电路板的上表面与金属热沉结构的第一配合面齐平，且第一配合面与第二配合面的高度差大于PCB电路板的厚度；电芯片，贴合于PCB电路板的上表面；TEC温控模块，贴合于金属热沉结构的第三配合面；光芯片，贴合于TEC温控模块的上表面，电芯片与光芯片电性连接。既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能。

Description

精确定位光、电芯片键合的光模块结构及其组装方式
技术领域
本发明涉及光学领域，特别是涉及一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构及其组装方式。
背景技术
目前传统的光模块的组装时因累积公差的原因，导致光、电芯片键合高度很难达到齐平，从而导致光模块高速线阻抗变大，传输性能下降，进而导致误码率大大增加。
而现在市面上部分控制芯片底部的用胶量的方式来控制贴装公差，这种方式虽然能够满足光模块的精度要求，但又造成光模块散热性能大大下降。随着光模块传输速率的要求越来越高，传输距离要求越来越长，其光芯片对温度的敏感性大大增加，故优异的散热性能是光模块越来越不可或缺的条件。
发明内容
基于此，有必要针对上述传统的光模块的光芯片、电芯片键合高度难齐平、散热性能低的问题，提供一种既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，又具有高散热性能的光模块结构。
一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构，包括：
金属热沉结构，具有位于第一配合面、第二配合面及第三配合面；
PCB电路板，位于所述金属热沉结构的第二配合面上，并使所述PCB电路板的上表面与所述金属热沉结构的第一配合面齐平，且所述第一配合面与所述第二配合面的高度差大于所述PCB电路板的厚度；
电芯片，贴合于所述PCB电路板的上表面；
TEC温控模块，贴合于所述金属热沉结构的第三配合面；
光芯片，贴合于所述TEC温控模块的上表面，所述电芯片与所述光芯片电性连接。
在其中一个优选实施方式中，所述金属热沉结构为钨铜热沉结构。
在其中一个优选实施方式中，所述电芯片通过贴片方式贴合于所述PCB电路板的上表面，或/及所述光芯片通过贴片的方式贴合于所述TEC温控模块的上表面。
在其中一个优选实施方式中，所述PCB电路板与所述金属热沉结构贴合固定，以使所述PCB电路板的顶面与所述金属热沉结构的第一配合面齐平。
在其中一个优选实施方式中，所述金属热沉结构呈“U”型结构，所述第一配合面位于所述金属热沉结构的边缘处的顶面，所述第二配合面及所述第三配合面位于所述金属热沉结构的凹处。
在其中一个优选实施方式中，所述金属热沉结构呈“U”型结构，且所述呈“U”型的金属热沉结构的两侧向外弯折以形成第一弯折部，所述第一配合面位于所述第一弯折部的下表面，所述第二配合面及所述第三配合面位于所述金属热沉结构的凹处。
在其中一个优选实施方式中，所述第一配合面与所述PCB电路板的上表面贴合。
上述实施方式中的光模块结构既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，并且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能。
一种用以组装以上光模块结构的组装方式，包括以下步骤：
将所述PCB电路板倒置并固定于定位面上；
将所述金属热沉结构倒置并压紧于所述定位面上，并所述PCB电路板与所述金属热沉结构固定，以使所述PCB电路板的上表面与所述第一配合面齐平；
将所述电芯片贴合PCB电路板的上表面；
将所述TEC温控模块贴合于所述第二配合面；
将所述光芯片贴合于所述TEC温控模块的上表面，并将所述电芯片与所述光芯片电性连接。
在其中一个优选实施方式中，所述PCB电路板通过真空吸附与所述定位面上。
上述实施方式中的组装方式所组装光模块结构既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，并且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能，且该组装方式能够提高上述光模块结构的便利性。
附图说明
图1为本发明第一优选实施方式的精确定位光、电芯片键合的光模块结构的爆炸结构示意图；
图2为本发明第一优选实施方式的精确定位光、电芯片键合的光模块结构的平面结构示意图；
图3为本发明第二优选实施方式的精确定位光、电芯片键合的光模块结构的平面结构示意图；
图4为本发明第三优选实施方式的光模块结构的组装方式的流程图。
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。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
结合图1、图2所示，本发明第一优选实施方式公开了一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构100，该光模块结构100包括金属热沉结构110、PCB电路板120、电芯片130、TEC(Thermo Electric Cooler,半导体致冷器)温控模块140及光芯片150。
具体地，本实施方式中，该金属热沉结构110具有第一配合面111、第二配合面112及第三配合面113，该金属热沉结构110呈“U”型结构，上述第一配合面111、第二配合面112及第三配合面113位于上述呈“U”型结构的金属热沉结构110的顶面。更具体地，上述第一配合面111位于上述“U”型结构的金属热沉结构110的边缘位置的顶面，上述第二配合面112及第三配合面113位于“U”型结构的金属热沉结构110的凹面。
更详细地说，上述金属热沉结构110为钨铜热沉结构。
上述PCB电路板120位于上述金属热沉结构110的第二配合面112上，并使上述PCB电路板120的上表面与上述金属热沉结构110的第一配合面111齐平，且上述第一配合面111与上述第二配合面112的高度差大于上述PCB电路板120的厚度，这样PCB电路板120的上表面与上述金属热沉结构110的第一配合面111齐平时，该PCB电路板120的下表面与金属热沉结构110的第二配合面112之间具有一定的间隙。
更详细地说，上述PCB电路板120与所述金属热沉结构110的侧壁贴合固定，以使上述PCB电路板120的顶面与上述金属热沉结构110的第一配合面111齐平。
上述电芯片130贴合于上述PCB电路板120的上表面，本实施方式中，上述电芯片130通过贴片的方式贴合于上述PCB电路板120的上表面。
上述TEC温控模块140贴合于上述金属热沉结构110的第三配合面113的表面。
上述光芯片150贴合于上述TEC温控模块140的上表面，上述电芯片130与光芯片150电性连接。本实施方式中，上述光芯片150通过贴片的方式贴合与上述TEC温控模块140的上表面。
举例说明，上述实施方式中的光模块结构100，其金属热沉机构110的第一配合面111的表面与PCB电路板的上表面完全齐平，假设上述第一配合面111与第二配合面112之间距离为1.1mm，而PCB电路板的厚度为1.0mm，当第一配合面111完全齐平与上述PCB电路板120的上表面时，第二配合面112与PCB电路板的下表面之间就存在0.1mm间隙，进而可以吸收PCB±0.1mm的厚度公差。
而第三配合面113与第一配合面111之间高度公差完全由金属热沉结构110的本身决定，金属热沉结构110由精密机加工制成，此公差可以控制在±0.02mm。由于PCB电路板120的上表面与第一配合面111完全贴合，故实际上，PCB电路板120的上表面与第三配合面113之间高度公差可控制在±0.02mm；
上述TEC温控模块140贴装在第三配合面113，且光芯片150贴装在TEC上，而电芯片130贴装在与第一配合面111齐平的PCB电路板120的上表面。TEC高度公差为±0.05mm，光芯片高度公差为±0.005mm，电芯片高度公差为±0.005mm，综上累计，光、电芯片的总高度公差为±0.08mm。大大缩减了光、电芯片之间的高度公差。
上述第一实施方式的光模块结构既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，并且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能。
本发明第二优选实施方式公开了另一种一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构200，该光模块结构200包括金属热沉结构210、PCB电路板220、电芯片230、TEC(ThermoElectric Cooler,半导体致冷器)温控模块240及光芯片250。
具体地，本实施方式中，该金属热沉结构110具有第一配合面211、第二配合面212及第三配合面213，该金属热沉结构210呈“U”型结构，且所述呈“U”型的金属热沉结构210的两侧向外弯折以形成第一弯折部，所述第一配合面211位于所述第一弯折部的下表面，所述第二配合面212及所述第三配合面213位于所述金属热沉结构210的凹处。
更详细地说，上述金属热沉结构210为钨铜热沉结构。
上述PCB电路板220位于上述金属热沉结构210的第二配合面212上，并使上述PCB电路板220的上表面与上述金属热沉结构210的第一配合面211贴合，且上述第一配合面211与上述第二配合面212的高度差大于上述PCB电路板220的厚度，这样该PCB电路板220的下表面与金属热沉结构210的第二配合面212之间具有一定的间隙。
上述电芯片230贴合于上述PCB电路板220的上表面，本实施方式中，上述电芯片230通过贴片的方式贴合于上述PCB电路板220的上表面。
上述TEC温控模块240贴合于上述金属热沉结构210的第三配合面213的表面。
上述光芯片250贴合于上述TEC温控模块240的上表面，上述电芯片230与光芯片250电性连接。本实施方式中，上述光芯片250通过贴片的方式贴合与上述TEC温控模块240的上表面。
上述实施方式中的光模块结构既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，并且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能。
结合图4所示，本发明第三优选实施方式公开了一种用以组装以上光模块结构的组装方式，包括以下步骤：
S10：将所述PCB电路板倒置并固定于定位面上；
本步骤中，所述PCB电路板通过真空吸附与所述定位面上。
S20：将所述金属热沉结构倒置并压紧于所述定位面上，并所述PCB电路板与所述金属热沉结构固定，以使所述PCB电路板的上表面与所述第一配合面齐平；
S30：将所述电芯片贴合PCB电路板的上表面；
S40：将所述TEC温控模块贴合于所述第二配合面；
S50：将所述光芯片贴合于所述TEC温控模块的上表面，并将所述电芯片与所述光芯片电性连接。
上述实施方式中的组装方式所组装光模块结构既能够使光芯片、电芯片键合高度齐平，PCB电路板与第二配合面之间具有一定间隙，可以容纳一定的公差，提高光芯片、电芯片键合高度的齐平度，并且利用金属热沉结构且没有利用热胶结构，具有高散热性能，且该组装方式能够提高上述光模块结构的便利性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种精确定位光、电芯片键合的光模块结构，其特征在于，包括：
金属热沉结构，具有位于第一配合面、第二配合面及第三配合面；
PCB电路板，位于所述金属热沉结构的第二配合面上，并使所述PCB电路板的上表面与所述金属热沉结构的第一配合面齐平，且所述第一配合面与所述第二配合面的高度差大于所述PCB电路板的厚度；
电芯片，贴合于所述PCB电路板的上表面；
TEC温控模块，贴合于所述金属热沉结构的第三配合面；
光芯片，贴合于所述TEC温控模块的上表面，所述电芯片与所述光芯片电性连接。
2.根据权利要求1所述的精确定位光、电芯片键合的光模块结构，其特征在于，所述金属热沉结构为钨铜热沉结构。
3.根据权利要求1所述的精确定位光、电芯片键合的光模块结构，其特征在于，所述电芯片通过贴片方式贴合于所述PCB电路板的上表面，或/及所述光芯片通过贴片的方式贴合于所述TEC温控模块的上表面。
4.根据权利要求1所述的精确定位光、电芯片键合的光模块结构，其特征在于，所述PCB电路板与所述金属热沉结构贴合固定，以使所述PCB电路板的顶面与所述金属热沉结构的第一配合面齐平。
5.根据权利要求1所述的精确定位光、电芯片键合的光模块结构，其特征在于，所述金属热沉结构呈“U”型结构，所述第一配合面位于所述金属热沉结构的边缘处的顶面，所述第二配合面及所述第三配合面位于所述金属热沉结构的凹处。
6.根据权利要求1所述的精确定位光、电芯片结合的光模块结构，其特征在于，所述金属热沉结构呈“U”型结构，且所述呈“U”型的金属热沉结构的两侧向外弯折以形成第一弯折部，所述第一配合面位于所述第一弯折部的下表面，所述第二配合面及所述第三配合面位于所述金属热沉结构的凹处。
7.根据权利要求6所述的精确定位光、电芯片结合的光模块结构，其特征在于，所述第一配合面与所述PCB电路板的上表面贴合。
8.一种用以组装权利要求1至权利要求5所述的光模块结构的组装方式，其特征在于，包括以下步骤：
将所述PCB电路板倒置并固定于定位面上；
将所述金属热沉结构倒置并压紧于所述定位面上，并所述PCB电路板与所述金属热沉结构固定，以使所述PCB电路板的上表面与所述第一配合面齐平；
将所述电芯片贴合PCB电路板的上表面；
将所述TEC温控模块贴合于所述第二配合面；
将所述光芯片贴合于所述TEC温控模块的上表面，并将所述电芯片与所述光芯片电性连接。
9.根据权利要求8所述光模块结构的组装方式，其特征在于，所述PCB电路板通过真空吸附与所述定位面上。
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