CN113267915B - 一种倒装焊电光调制器封装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倒装焊电光调制器封装装置，包括管壳、电光调制器芯片、带状线以及射频连接器，所述电光调制器芯片位于管壳内，所述带状线位于管壳的壳体与电光调制器芯片之间，电光调制器芯片的直流与射频电极通过倒装焊的方式与带状线连接，所述带状线与射频连接器连接；本发明的优点在于：降低设计布局的难度，减少寄生电容和寄生电感，避免调制带宽受影响，同时利用带状线替代传统的微带线，加强信号屏蔽作用，有效改善腔体效应和射频信号间的串扰，避免多了信号串扰。

Description

一种倒装焊电光调制器封装装置
技术领域
本发明涉及光通信和微波光子技术领域，更具体涉及一种倒装焊电光调制器封装装置。
背景技术
电光调制器是用来将射频微波信号调制到光载波上的中间器件。由于具有宽的调制带宽、较高的调制效率，电光调制器在光通信和雷达军用设备中广泛得到应用。调制带宽是电光调制器模块封装中的重要指标，如图1所示，传统通常采用金丝键合的方式实现调制器芯片11的电极与射频转接头12或者微带板13的射频信号过渡。为了满足金丝键合的要求，芯片直流与射频的焊盘需要预留在电光调制器芯片边缘的特定位置且设置金丝14用于连接射频转接头12与调制器芯片11，增加了芯片电极设计布局的难度，同时需要设计电极与焊盘之间的阻抗匹配，与此同时，在高频时，金丝键合引入的寄生电容和寄生电感，会影响调制器的射频调制带宽。另外，由于电光调制器的尺寸较大，封装壳体内的腔体效应也将严重影响封装后的芯片带宽；同时，当存在多路信号输入时，多路信号间的信号串扰也将对调制器的封装性能指标产生不利影响。
中国专利申请号200910085877.4，公开了一种提高电光调制器调制带宽的可集成化方法，该方法包括如下制作步骤：步骤1：在高速电路板上制作高通滤波器，高通滤波器输入端电极与高速电路板边缘靠齐；步骤2：将同轴射频转接头与高速电路板上的高通滤波器的输入端电极焊接在一起；步骤3：在靠近高通滤波器的输出电极的端部、在高速电路板上涂敷粘结剂，将电光调制器芯片固定在高速电路板上；步骤4：利用互连金丝将电光调制器的输入端电极与高通滤波器的输出端电极互连在一起，完成器件的制作。该专利申请采用的就是现有技术金丝键合的方式实现调制器芯片电极与射频转接头或者微带板的射频信号过渡，存在芯片的设计布局难度大、调制带宽受影响以及多路信号串扰的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术电光调制器封装方式存在芯片的设计布局难度大、调制带宽受影响以及多路信号串扰的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种倒装焊电光调制器封装装置，包括管壳、电光调制器芯片、带状线以及射频连接器，所述电光调制器芯片位于管壳内，所述带状线位于管壳的壳体与电光调制器芯片之间，电光调制器芯片的直流与射频电极通过倒装焊的方式与带状线连接，所述带状线与射频连接器连接。
本发明的电光调制器芯片的直流与射频电极通过倒装焊的方式与带状线连接，无需设置专门的焊盘结构，极大得简化了芯片电极的布局设计，降低设计布局的难度，利用倒装焊技术替代金丝键合实现电光调制器芯片与带状线间的信号连接，减少寄生电容和寄生电感，避免调制带宽受影响，同时利用带状线替代传统的微带线，加强信号屏蔽作用，有效改善腔体效应和射频信号间的串扰，避免多了信号串扰。
进一步地，倒装焊电光调制器封装装置还包括多个焊球点，所述电光调制器芯片的每个直流与射频电极对应一个焊球点，每个焊球点上焊接一个焊球，所述焊球通过倒装焊的方式与带状线连接。
更进一步地，所述电光调制器芯片包括基底晶片、贴敷于基底晶片上的至少一个射频传输线，每个射频传输线中嵌入一条光学波导，所述基底晶片用于承载电光调制器芯片，射频传输线用于传输射频信号，所述光学波导用于将射频微波信号调制到光载波上并输出。
更进一步地，所述射频传输线的端部设置多个射频信号输入口，每个所述射频信号输入口均连接一个直流与射频电极，所述光学波导的一端为电光调制器芯片的保偏光入口，保偏光入口输入光信号，光学波导的另一端为电光调制器芯片的保偏光出口，保偏光出口输出调制到光载波上的射频微波信号。
更进一步地，所述电光调制器芯片为强度调制器、相位调制器或者电光调制器阵列。
更进一步地，所述电光调制器芯片的工作温度为-40℃～+80℃。
进一步地，倒装焊电光调制器封装装置还包括多个植球点，所述植球点位于带状线与电光调制器芯片之间。
进一步地，倒装焊电光调制器封装装置还包括带状线过渡板，带状线过渡板位于管壳的壳体上，射频连接器位于管壳外部，所述带状线通过带状线过渡板与射频连接器连接。
更进一步地，所述带状线通过设置其宽度和厚度实现阻抗匹配。
更进一步地，所述带状线的形状为矩形。
本发明的优点在于：
(1)本发明的电光调制器芯片的直流与射频电极通过倒装焊的方式与带状线连接，无需设置专门的焊盘结构，极大得简化了芯片电极的布局设计，降低设计布局的难度，利用倒装焊技术替代金丝键合实现电光调制器芯片与带状线间的信号连接，减少寄生电容和寄生电感，避免调制带宽受影响，同时利用带状线替代传统的微带线，加强信号屏蔽作用，有效改善腔体效应和射频信号间的串扰，避免多了信号串扰。
(2)本发明的电光调制器芯片的每个直流与射频电极对应一个焊球点，每个焊球点上焊接一个焊球，所述焊球通过倒装焊的方式与带状线连接，倒装焊的焊球点位置能根据电光调制器芯片的直流与射频电极位置灵活设置，极大得简化了电光调制器芯片的电极的布局设计。
(3)本发明的倒装焊电光调制器封装装置还包括多个植球点，所述植球点位于带状线与电光调制器芯片之间，能够起到支撑和接地作用。
(4)本发明的倒装焊电光调制器封装装置还包括带状线过渡板，由于射频连接器设置于管壳外，通过带状线过渡板更加有利于带状线与射频连接器的连接，起到过渡连接的作用。
(5)本发明省略了现有技术直流与射频电极上的焊盘，不需要设计直流与射频电极与其焊盘之间的阻抗匹配，通过调整带状线的线宽和线的厚度能够实现阻抗匹配。
(6)本发明带状线的形状最优选的方案为矩形，主要是与光学波导以及射频传输线的形状匹配，便于空间布局以及焊球点的设计。
附图说明
图1为现有技术电光调制器封装结构金丝键合示意图；
图2为现有技术电光调制器结构示意图；
图3为本发明实施例所公开的一种倒装焊电光调制器封装装置的焊球点位置仰视方向的示意图；
图4为本发明实施例所公开的一种倒装焊电光调制器封装装置的电光调制器芯片与带状线进行倒装焊的侧视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，为现有技术电光调制器芯片结构示意图，包括基底晶片1、贴敷于基底晶片1上的2个射频传输线2，射频传输线2有多个射频信号输入口，射频信号输入口通过直流与射频电极3连接射频与直流信号焊盘4，射频与直流信号焊盘4设置于电光调制器芯片的边缘位置并且通过金丝键合的方式与外部的射频连接器(图未示)连接。
如图3和图4所示，本发明提供一种倒装焊电光调制器封装装置，省略了射频与直流信号焊盘4，并且额外设置焊球点5，采用倒装焊的方式替代现有书金丝键合的方式实现射频连接器与电光调制器芯片的连接，具体内容如下：电光调制器封装装置包括管壳(图未示)、电光调制器芯片、带状线7、多个焊球点5以及射频连接器，所述电光调制器芯片位于管壳内，所述带状线7位于管壳的壳体与电光调制器芯片之间，所述电光调制器芯片的每个直流与射频电极3对应一个焊球点5，每个焊球点5上焊接一个焊球6，所述焊球6通过倒装焊的方式与带状线7连接，所述带状线7与射频连接器连接。所述焊球点5通过倒装焊的方式与带状线7连接，倒装焊的焊球点5位置能根据电光调制器芯片的直流与射频电极3位置灵活设置，极大得简化了电光调制器芯片的电极的布局设计。
继续参阅图3和图4，所述电光调制器芯片包括基底晶片1、贴敷于基底晶片1上的至少一个射频传输线2，每个射频传输线2中嵌入一条光学波导8，所述基底晶片1用于承载电光调制器芯片，射频传输线2用于传输射频信号，所述光学波导8用于将射频微波信号调制到光载波上并输出。所述射频传输线2的端部设置多个射频信号输入口，每个所述射频信号输入口均连接一个直流与射频电极3，所述光学波导8的一端为电光调制器芯片的保偏光入口，保偏光入口输入光信号，光学波导8的另一端为电光调制器芯片的保偏光出口，保偏光出口输出调制到光载波上的射频微波信号。所述电光调制器芯片为强度调制器、相位调制器或者电光调制器阵列。所述电光调制器芯片的工作温度为-40℃～+80℃。
作为进一步改进的方案，倒装焊电光调制器封装装置还包括多个植球点(图未示)，所述植球点位于带状线7与电光调制器芯片之间。所述植球点并没有导电作用，可以采用橡胶或者其他材质，植球点位于带状线7与电光调制器芯片之间，能够起到支撑和接地作用。
作为进一步改进的方案，倒装焊电光调制器封装装置还包括带状线7过渡板，带状线7过渡板位于管壳的壳体上，射频连接器位于管壳外部，所述带状线7通过带状线7过渡板与射频连接器连接。由于射频连接器设置于管壳外，通过带状线7过渡板更加有利于带状线7与射频连接器的连接，起到过渡连接的作用。
本发明所述带状线7通过设置其宽度和厚度实现阻抗匹配。省略了现有技术直流与射频电极3上的焊盘，不需要设计直流与射频电极3与其焊盘之间的阻抗匹配，通过调整带状线7的线宽和线的厚度能够实现阻抗匹配。
本发明所述带状线7的形状最优选的方案为矩形，但是不限于矩形，主要是为了与光学波导8以及射频传输线2的形状匹配，便于空间布局以及焊球点5的设计。
本发明通过射频连接器发射射频信号，射频信号经过带状线7以后传输到焊球点5，再通过焊球点5传输到焊球6，焊球6传输到直流与射频电极3，然后直流与射频电极3将射频信号在射频传输线2上传输，传输过程中光学波导8加在光信号对射频信号进行调制，然后光学波导8输出将射频微波信号调制到光载波上的信号。
通过以上技术方案，本发明的电光调制器芯片的直流与射频电极3通过倒装焊的方式与带状线7连接，无需设置专门的焊盘结构，极大得简化了芯片电极的布局设计，降低设计布局的难度，利用倒装焊技术替代金丝键合实现电光调制器芯片与带状线7间的信号连接，减少寄生电容和寄生电感，避免调制带宽受影响，同时利用带状线7替代传统的微带线，加强信号屏蔽作用，有效改善腔体效应和射频信号间的串扰，避免多了信号串扰。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，包括管壳、电光调制器芯片、带状线以及射频连接器，所述电光调制器芯片位于管壳内，所述带状线位于管壳的壳体与电光调制器芯片之间，电光调制器芯片的直流与射频电极通过倒装焊的方式与带状线连接，所述带状线与射频连接器连接；
还包括多个焊球点，所述电光调制器芯片的每个直流与射频电极对应一个焊球点，每个焊球点上焊接一个焊球，所述焊球通过倒装焊的方式与带状线连接；所述带状线通过设置其宽度和厚度实现阻抗匹配；倒装焊的焊球点位置根据电光调制器芯片的直流与射频电极位置设置；还包括多个植球点，所述植球点位于带状线与电光调制器芯片之间；还包括带状线过渡板，带状线过渡板位于管壳的壳体上，射频连接器位于管壳外部，所述带状线通过带状线过渡板与射频连接器连接。
2.根据权利要求1所述的一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，所述电光调制器芯片包括基底晶片、贴敷于基底晶片上的至少一个射频传输线，每个射频传输线中嵌入一条光学波导，所述基底晶片用于承载电光调制器芯片，射频传输线用于传输射频信号，所述光学波导用于将射频微波信号调制到光载波上并输出。
3.根据权利要求2所述的一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，所述射频传输线的端部设置多个射频信号输入口，每个所述射频信号输入口均连接一个直流与射频电极，所述光学波导的一端为电光调制器芯片的保偏光入口，保偏光入口输入光信号，光学波导的另一端为电光调制器芯片的保偏光出口，保偏光出口输出调制到光载波上的射频微波信号。
4.根据权利要求2所述的一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，所述电光调制器芯片为强度调制器、相位调制器或者电光调制器阵列。
5.根据权利要求4所述的一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，所述电光调制器芯片的工作温度为-40℃～+80℃。
6.根据权利要求1所述的一种倒装焊电光调制器封装装置，其特征在于，所述带状线的形状为矩形。
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