CN109856734A - 一种光器件的管壳 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光器件的管壳，包括：壳体；作为所述光器件的电气接口的阵列焊盘，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；所述第一焊盘，位于所述壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；每一所述第二焊盘，位于所述壳体外部，用于与所述管壳外部的FPC连接；每一所述第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；所述第一焊盘与所述第二焊盘通过传输线连接。

Description

一种光器件的管壳

技术领域

本申请实施例涉及光器件技术，涉及但不限于一种光器件的管壳。

背景技术

集成的光器件，具有多通道芯片，需要输入及输出多路信号，因此，光器件的气密封装管壳外部需要多引线的接口，用于使外部的FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)与内部的光电器件建立连接。现有的光器件外部接口的焊盘通常为并列排布的形式，而焊接过程中由于焊盘之间间隙较小，容易产生连锡短路的现象。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种光器件的管壳。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种光器件的管壳，该管壳包括：

壳体；

作为所述光器件的电气接口的阵列焊盘，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

所述第一焊盘，位于所述壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一所述第二焊盘，位于所述壳体外部，用于与所述管壳外部的FPC连接；每一所述第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

所述第一焊盘与所述第二焊盘通过传输线连接。

本申请实施例中通过将管壳外部电气接口的焊盘设置为交错排布的形式，来增大焊盘之间的间距，避免焊接时发生连锡而造成短路，降低工艺难度，提升良率和器件的可靠性。

附图说明

图1为一种集成光接收器的组成结构示意图；

图2为一种光器件的管壳的电气接口示意图；

图3为本申请实施例的一种光器件的管壳的组成结构示意图；

图4为本申请实施例的一种光器件的管壳的电气接口示意图。

具体实施方式

目前用于中、长距离传输的高速光器件，为满足器件长期使用寿命的要求，必须采用气密封装的形式，如BOX气密封装。图1所示为一种典型集成光接收器结构示例，管壳10包括光窗11和陶瓷件12，直流信号线及交流信号线分别设计在FPC 21和FPC 22上，外部PCB板通过两层FPC与陶瓷件12上的焊盘13相连接，焊盘13与陶瓷件12内部多层布线连接至键合金丝31，然后与内部TIA 41(Trans-impedance Amplifier，跨阻放大器)及PD 42(Photo-Diode，光电二极管)形成电气连接。

目前常见的集成光器件，由于器件集成多通道芯片，需要输入及输出多路电信号，直流及交流均需要引出很多引线接口，常见的焊盘设计为并列排布的形式。图2为光器件的电气接口示意图，如图2所示，管壳的壳体14通过钎焊与陶瓷件12连接在一起。陶瓷件12一部分在壳体外侧，一部分在壳体14内侧，分为两层。上层陶瓷件分布着多个DC(直流)信号对应的焊盘，在壳体14内侧的焊盘为DC键合焊盘131，壳体14外侧的焊盘为用于与FPC连接的DC焊盘132；下层陶瓷件分布着多个RF(交流)信号对应的焊盘，在壳体14内层的焊盘为RF键合焊盘133，在壳体14外侧的焊盘为用于与FPC连接的RF焊盘134。每层与FPC连接的焊盘往往排布较为密集，为保证焊接强度，相邻焊盘间间隙设计约0.25毫米-0.3毫米。目前在器件FPC焊接工序常见的焊接工艺有激光焊和热压焊接。激光焊的效率较高，但是容易产生虚焊，可靠性较差；热压焊可靠性较好，但是由于焊接压头的挤压，熔融的锡料容易流到焊盘间间隙，产生连锡短路的现象，这种焊接方式往往需要上锡过程中控制好管壳上的锡量，工艺难度较高。

相关技术中的集成光接收器结构中，在设计电路走线时，通常将交流信号线布置在一层，直流信号线布置在另一层，两层信号间使用陶瓷隔绝。陶瓷组件内部采用一层陶瓷叠加一层铜箔传输线的多层布线工艺，各层铜箔传输线之间需要连通的管脚在陶瓷上还需要采用过孔镀金的方式连通，器件内部管脚互联关系越复杂，所需陶瓷组件层数就会越多。外部焊盘采用并列排布的方式，焊盘间隙一般在0.25至0.3毫米之间。这里的铜箔传输线是一种微带传输线，是由沉积在介质基片上的金属导体带和接地板构成的传输系统，这里的介质基片为陶瓷材料制成。

并列排布的焊盘与FPC进行焊接安装时，FPC金手指与管壳焊盘搭接采用热压焊接工艺焊接，FPC各焊盘上加工有通孔，焊接前需对FPC及管壳焊盘进行拖焊上锡操作，然后将FPC与管壳对准进行压焊操作，焊接工艺完成后通过观察通孔中渗锡情况判断各焊盘是否存在短路、漏焊和虚焊等不良。为避免FPC焊盘与管壳上的焊盘错位造成的短路及虚焊现象，FPC与管壳上的焊盘需要在显微镜下进行精确对位。由于集成光器件引出的管脚众多，焊盘排布密集，相邻焊盘间的间距较小，焊接过程中由于热压焊头的压力，熔融的残留焊锡容易渗到焊盘间造成连锡现象，导致器件失效。

本申请实施例为了解决相关技术中集成光器件FPC焊接容易发生连锡的问题，提出了一种用于集成光器件的封装管壳，从根本上解决了相关技术中集成光器件FPC容易发生连锡造成失效的现象。本申请实施例将FPC与管壳焊接的焊盘由并列排布改进为错位排布的形式，在不增加器件宽度的情况下，有效增大相邻焊盘的间距，同时在陶瓷管壳上相邻焊盘间架构微槽提供渗锡空间，有效避免焊接连锡的现象。

下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步详细阐述。

本申请实施例提供一种光器件的管壳，图3为本申请光器件的管壳的俯视图，如图3所示，该管壳100包括：壳体110、阵列焊盘120；

阵列焊盘120作为光器件的电气接口，包括：第一焊盘121和至少两个第二焊盘122；

第一焊盘121，位于壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件200连接；

每一第二焊盘122，位于壳体外部，用于与管壳外部的FPC连接；每一第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

第一焊盘121与第二焊盘122通过传输线123连接。

这里，阵列焊盘包括位于壳体外部的第二焊盘和位于壳体内部的第一焊盘，

第一焊盘用于与光器件内部的光电元件连接，通常采用金丝键合的方式，一般不存在连锡的问题。因此，第一焊盘仍可以采用并列排布的方式，也可以根据实际的需求来设计排布方式。

第二焊盘用于与外部的FPC通过激光焊或热压焊的方式连接，通过焊锡使第二焊盘与FPC焊接在一起。因此，这里的第二焊盘采用交错排布的设计，每一第二焊盘与其相邻的焊盘之间都不是对齐的，这样，焊盘之间的间距增大，能够有效防止连锡。

第一焊盘与第二焊盘通过传输线连接，传输线一般采用微带传输线，例如铜箔传输线。传输线一端在壳体外部与第二焊盘连接，另一端在壳体内部与第一焊盘连接，这样就建立了壳体内外的电气连接，实现了光器件的电气接口的功能。

本申请实施例提供另一种光器件的管壳，该管壳包括：壳体、阵列焊盘，还包括设置在壳体内表面和外表面的陶瓷组件；

阵列焊盘作为光器件的电气接口，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

内表面的陶瓷组件分布有第一焊盘，外表面的陶瓷组件分布有第二焊盘；

第一焊盘，位于壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一第二焊盘，位于壳体外部，用于与管壳外部的FPC连接；每一第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

第一焊盘与第二焊盘通过传输线连接。

这里，设置一组陶瓷组件，其一部分位于壳体内侧一部分在壳体外侧，两部分相互连通。陶瓷组件用来承载阵列焊盘和传输线，第二焊盘分布在壳体外侧的陶瓷组件上，第一焊盘分布在壳体内部的陶瓷组件上。传输线分布在陶瓷组件上并连接第一焊盘和第二焊盘。传输线可以分布在陶瓷组件的表面，也可以分布在陶瓷组件的内部夹层中，并通过过孔与第一焊盘和第二焊盘相连接。

本申请实施例提供另一种光器件的管壳，该管壳包括：壳体、阵列焊盘，还包括设置在壳体内表面和外表面的陶瓷组件；在所述陶瓷组件的各层之间分布有所述传输线；

阵列焊盘作为光器件的电气接口，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

内表面的陶瓷组件分布有第一焊盘，外表面的陶瓷组件分布有第二焊盘；

第一焊盘，位于壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一第二焊盘，位于壳体外部，用于与管壳外部的FPC连接；每一第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

陶瓷组件上具有过孔，过孔的表面镀有金属，用于使传输线分别与第一焊盘和第二焊盘连接；

第一焊盘与第二焊盘再通过传输线连接。

这里的陶瓷组件采用错层排布的工艺，即一层陶瓷叠加一层铜箔传输线，各层之间的传输线如果需要导通，则通过陶瓷上的镀有金属的过孔来导通。陶瓷组件内部的传输线再通过过孔与陶瓷组件表面分布的焊盘相连接，最终实现第一焊盘与第二焊盘之间的导通。

在其他实施例中，传输线包括直流传输线和交流传输线；

直流传输线与交流传输线分别分布在陶瓷组件的不同层之间，因此，这里的传输线至少有两层，分别为直流传输线和交流传输线，两层传输线之间由一层陶瓷隔离开。传输线都密封在陶瓷组件的内部，通过过孔与陶瓷组件表面的焊盘连接，有效避免了相互之间的干扰。

本申请实施例提供另一种光器件的管壳，该管壳包括：壳体、阵列焊盘，还包括设置在壳体内表面和外表面的陶瓷组件；在所述陶瓷组件的各层之间分布有所述传输线；

阵列焊盘作为光器件的电气接口，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

内表面的陶瓷组件分布有第一焊盘，外表面的陶瓷组件分布有第二焊盘；

第一焊盘，位于壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一第二焊盘，位于壳体外部，用于与管壳外部的FPC连接；每一第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

陶瓷组件上具有过孔，过孔的表面镀有金属，用于使传输线分别与第一焊盘和第二焊盘连接；

第一焊盘与第二焊盘再通过传输线连接；

陶瓷组件上各第二焊盘之间设置有渗锡结构，用于使所述第二焊盘与FPC连接的过程中导出多余的焊锡。

陶瓷组件在壳体外部的部分，上表面交错分布着多个第二焊盘。这里，在各个第二焊盘之间设置渗锡结构，焊接的过程中，多余的焊锡可以进入渗锡结构，从而避免与旁边的其他第二焊盘的焊锡连接，造成短路。

在其他实施例中，渗锡结构包括设置在相邻的各第二焊盘之间的渗锡槽。

这里的渗锡槽是在陶瓷组件表面上开的具有一定宽度和深度的槽，每两个第二焊盘之间可以有一条或多条渗锡槽，可以根据两个焊盘之间空隙大小来设定。在焊接的过程中，多余的焊锡可以流入渗锡槽中，而不会再向旁边扩散，从而有效防止连锡。

在其他实施例中，渗锡结构包括设置在所述第二焊盘上的渗锡孔。在实施的过程中，可以直接在第二焊盘上开一些小孔，作为渗锡孔，这样在焊接的过程中，多余的焊锡可以直接填入渗锡孔，有助于焊接更加牢固，也能够有效防止连锡。需要说明的是，渗锡孔可以与上述渗锡槽同时设置，从而提升防止连锡的效果。

本申请实施例提供另一种光器件的管壳，该管壳包括：壳体、阵列焊盘，还包括设置在壳体内表面和外表面的陶瓷组件；在所述陶瓷组件的各层之间分布有所述传输线；

阵列焊盘作为光器件的电气接口，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

内表面的陶瓷组件分布有第一焊盘，外表面的陶瓷组件分布有第二焊盘；

第一焊盘，位于壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一第二焊盘，位于壳体外部，用于与管壳外部的FPC连接；每一第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

陶瓷组件上具有过孔，过孔的表面镀有金属，用于使传输线分别与第一焊盘和第二焊盘连接；

第一焊盘与第二焊盘再通过传输线连接；

陶瓷组件上各第二焊盘之间设置有渗锡结构，用于使所述第二焊盘与FPC连接的过程中导出多余的焊锡。

陶瓷组件与壳体通过钎焊定位并形成气密连接。

在其他实施例中，壳体包括金属墙体和金属底板；

金属墙体与金属底板通过钎焊连接，并与陶瓷组件形成气密性连接。

陶瓷组件与壳体可以采用钎焊的工艺形成气密性的封装，使陶瓷组件固定在壳体上，形成光器件的管壳的基本框架。壳体又由金属墙体和金属底板钎焊而成，钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。金属墙体和金属底板可以采用不同的合金材料，通过钎焊，与陶瓷组件形成一个完整的气密性封装。

在其他实施例中，光器件的管壳还包括光窗；

光窗位于壳体上与陶瓷组件相对的一侧；

光窗为光器件的光学接口，用于输入或输出光信号。

光窗可以由蓝宝石制成，将外部的光信号输入至光器件内部的光电元件，或者将光电元件发出的光信号输出至光器件的外部。

本申请实施例提供一种光器件管壳，包括：金属壳体、光窗、陶瓷组件和阵列焊盘。金属壳体、光窗和陶瓷组件通过钎焊工艺进行定位，并形成气密连接的腔体。

金属壳体为陶瓷管壳框架；光窗为器件光学接口，实现光信号的输入或输出。

阵列焊盘为器件电学结构，实现管壳内部与外部电路的电气连接，其一端为器件内部金丝键合焊盘，即上述第一焊盘，另一端为器件外部FPC焊盘，即上述第二焊盘。为了便于金丝键合及FPC焊接工艺，阵列焊盘的表面需要镀金或镀镍。

金属壳体可以由一种或多种金属或合金材料钎焊组装而成；陶瓷组件为多层陶瓷高温煅烧而成；第二焊盘错位排布在陶瓷组件上；第二焊盘的形状、尺寸、数量、位置及内部互联关系可以根据器件封装方案而定。此外，陶瓷组件上还可以在相邻的第二焊盘间加工渗锡槽，其宽度和深度可以根据实际器件来设定，例如，设为宽0.15毫米，深0.2毫米的微槽，以提供渗锡空间。第二焊盘上还可以设置渗锡孔，使多余的焊锡直接沉积在渗锡孔中，从而避免焊盘间的连锡造成短路。

如图4所示，壳体14外侧的陶瓷组件132上面分布着第二焊盘210，第二焊盘132采用错位排布的形式，能有效增加相邻焊盘间距，减小焊接工艺难度；第二焊盘相邻的焊盘间加工有微槽220，能够避免相邻焊盘间由于焊接渗锡造成的连锡现象。陶瓷组件上共有26个金丝键合焊盘，即第一焊盘，其中7个为GND(接地端)焊盘，4个为RSSI(信号强度指示信号)焊盘，两个VCC(电源)焊盘以及8个OUT(输出信号)焊盘，OUT焊盘提供了4组100欧姆的差分线；另外还包括5个预留的扩展焊盘。管壳外部的陶瓷组件上对应有26个第二焊盘，错位排布在陶瓷组件的上表面。每一第二焊盘分别与第一焊盘通过陶瓷组件内层的传输线连接，焊盘与传输线通过陶瓷组件上的过孔来实现连接。

在实际应用中，本申请实施例提供的光器件管壳可以是一种用于BOX封装形式的4*25G集成光接收器的陶瓷管壳，包括：金属壳体，蓝宝石光窗，95％氧化铝陶瓷组件，金属壳体包括4J29合金墙体及W80Cu20合金底板。金属墙体、底板和陶瓷组件之间采用Ag72Cu28焊料高温钎焊形成气密连接，蓝宝石光窗边缘金属化后使用Au80Sn20焊料与金属管壳钎焊形成气密连接。陶瓷组件采用一层陶瓷叠加一层铜箔传输线，且各层陶瓷之间错层排布的工艺，连接管壳内部的金丝键合焊盘和外部的FPC焊接焊盘。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光器件的管壳，其特征在于，所述管壳包括：

壳体；

作为所述光器件的电气接口的阵列焊盘，包括：第一焊盘和至少两个第二焊盘；

所述第一焊盘，位于所述壳体内部，用于与所述壳体内部的光电元件连接；

每一所述第二焊盘，位于所述壳体外部，用于与所述管壳外部的柔性印刷电路板FPC连接；每一所述第二焊盘与相邻的第二焊盘交错排布成至少两列；

所述第一焊盘与所述第二焊盘通过传输线连接。

2.根据权利要求1所述的管壳，其特征在于，所述管壳还包括设置在所述壳体的内表面和外表面的陶瓷组件；

所述内表面的陶瓷组件分布有所述第一焊盘，所述外表面的陶瓷组件分布有所述第二焊盘。

3.根据权利要求2所述的管壳，其特征在于，在所述陶瓷组件的各层之间分布有所述传输线；

所述陶瓷组件上具有过孔，所述过孔表面镀有金属，用于使所述传输线分别与所述第一焊盘和第二焊盘连接。

4.根据权利要求3所述的管壳，其特征在于，所述传输线包括直流传输线和交流传输线；

所述直流传输线与交流传输线分别分布在所述陶瓷组件的不同层之间。

5.根据权利要求1至4任一所述的管壳，其特征在于，所述陶瓷组件上各第二焊盘之间设置有渗锡结构，用于使所述第二焊盘与FPC连接的过程中导出多余的焊锡。

6.根据权利要求5所述的管壳，其特征在于，所述渗锡结构包括设置在相邻的各第二焊盘之间的渗锡槽。

7.根据权利要求5所述的管壳，其特征在于，所述渗锡结构包括设置在所述第二焊盘上的渗锡孔。

8.根据权利要求5所述的管壳，其特征在于，所述陶瓷组件与所述壳体通过钎焊定位并形成气密连接。

9.根据权利要求8所述的管壳，其特征在于，所述壳体包括：金属墙体和金属底板；

所述金属墙体与金属底板通过钎焊连接，并与所述陶瓷组件形成气密性连接。

10.根据权利要求9所述的管壳，其特征在于，所述管壳还包括：光窗；

所述光窗位于所述壳体上与所述陶瓷组件相对的一侧；

所述光窗为所述光器件的光学接口，用于输入或输出光信号。