CN218896222U - 气密封装盒、光器件和光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种气密封装盒、光器件和光模块。所述气密封装盒包括基座、与所述基座合围出气密封装腔的通光罩以及安装在所述气密封装腔内的光电芯片，所述光电芯片所收发的光信号透过所述通光罩进出所述气密封装腔；所述基座具有位于所述气密封装腔内的第一焊盘组、位于所述气密封装腔外的第二焊盘组以及在所述基座的厚度方向上位于所述第一焊盘组和所述第二焊盘组之间的介电层；所述第一焊盘组电连接于所述光电芯片，所述第二焊盘组通过贯通所述介电层的导电过孔电连接于所述第一焊盘组并用于与外部构件电连接。如此，在满足气密性和光通信的同时，能够以焊盘方式与外部构件电连接，气密封装难度低、成本低，且满足高速率的应用要求。

Description

气密封装盒、光器件和光模块

技术领域

本实用新型属于光通信元件制造技术领域，具体涉及一种气密封装盒、光器件和光模块。

背景技术

光模块的气密光器件常用的封装形式包括BOX封装和TO封装。

TO封装结构一般是将光电芯片封装在密封盒内，再经由管脚电连接于密封盒外的电路板。TO封装结构虽然价格低廉，然而，一方面由于密封盒及其管脚的自身结构原因，再一方面是由于管脚难以与硬质电路板直接互连，而必须经过柔性电路板的过度才能与硬质电路板建立电连接，导致TO封装难以满足光模块对高速率的应用要求，尤其是在需要管脚较多(比如对于多通道光模块)时，TO封装更是难以实现。

BOX封装结构则一般是将光电芯片固定安装在气密管壳的基座上，再与延伸到管壳内的电路板或者经过过渡件与管壳外的电路板建立电连接。该BOX封装结构虽然可以相对TO封装在高速率应用场景下具有一些优势，但是BOX封装结构制作工艺复杂，并且管壳需要布置大面积的镀金，价格昂贵，而且也难以在更高速产品的应用中进一步优化高频性能。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种气密封装盒、光器件和光模块，用以解决如上提到的高速率、气密封装难度低、成本低等难以兼顾的问题。

为实现上述实用新型目的，一实施方式提供一种气密封装盒，其包括基座、与所述基座合围出气密封装腔的通光罩以及安装在所述气密封装腔内的光电芯片，所述光电芯片所收发的光信号透过所述通光罩进出所述气密封装腔；所述基座具有位于所述气密封装腔内的第一焊盘组、位于所述气密封装腔外的第二焊盘组以及在所述基座的厚度方向上位于所述第一焊盘组和所述第二焊盘组之间的介电层；所述第一焊盘组电连接于所述光电芯片，所述第二焊盘组通过贯通所述介电层的导电过孔电连接于所述第一焊盘组并用于与外部构件电连接。

优选地，所述第一焊盘组包括第一射频焊盘和第一地焊盘；所述第二焊盘组包括与所述第一射频焊盘通过导电过孔电连接的第二射频焊盘，以及包括与所述第一地焊盘通过导电过孔电连接的第二地焊盘。

优选地，所述第一焊盘组还包括第一直流焊盘，所述第二焊盘组包括与所述第一直流焊盘通过导电过孔电连接的第二直流焊盘。

优选地，所述第一焊盘组和所述第二焊盘组在所述基座的厚度方向上背向设置；

或者，所述第二焊盘组的第一部分和所述第一焊盘组在所述基座的厚度方向上同向设置，且所述第二焊盘组的第二部分和所述第一焊盘组在所述基座的厚度方向上背向设置。

优选地，所述基座设置有环绕在所述第一焊盘组四周的密封环，所述通光罩设置有与所述密封环焊接以形成所述气密封装腔的焊料环。

优选地，所述光电芯片设置为光探测芯片，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的电芯片，所述光探测芯片通过键合引线电连接于所述电芯片，所述电芯片通过键合引线电连接于所述第一焊盘组。

优选地，所述光探测芯片的入光面朝向所述通光罩设置，所述入光面接收穿过所述通光罩入射至所述气密封装腔内的光信号。

优选地，所述光电芯片设置为激光芯片，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的陶瓷基板，所述陶瓷基板固定于所述基座上，所述激光芯片固定安装于所述陶瓷基板上并与所述陶瓷基板的信号线通过键合引线或焊接电连接；所述陶瓷基板通过键合引线电连接于所述第一焊盘组。

优选地，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的制冷器，所述制冷器的底面固定安装在所述基座上，其顶面固定安装有所述陶瓷基板。

优选地，所述激光芯片的出光面与所述通光罩之间设置有聚焦透镜，所述激光芯片发射的光信号经由所述聚焦透镜后穿过所述通光罩出射至所述气密封装腔外。

优选地，所述通光罩设置为可供红外光信号通过的材料，优选玻璃结构体或硅结构体。

为实现上述实用新型目的，一实施方式提供一种光器件，其包括开设有光窗的管壳、所述的气密封装盒以及位于所述气密封装盒和所述光窗之间光路中的光学组件。

为实现上述实用新型目的，一实施方式提供一种光模块，其包括所述的光器件以及电路板，所述第二焊盘组通过键合引线或锡焊电连接于所述电路板。

与常用技术相比，本实用新型的技术效果在于：基于气密封装盒的设置，基座和通光罩合围出所述气密封装腔，光电芯片通过通光罩与外部光学器件实现光路连接，由此实现光电芯片的气密性防护需求的同时，满足光电芯片的光通信使用功能；并且第二焊盘组的设置，使得气密封装盒能够以焊盘方式与外部构件进行电连接，以满足电通信使用功能，相较于常用的封装结构，不仅气密封装难度低、成本低，而且与外部构件的电连接操作简单、易于实现、能够满足光模块对高速率的应用要求。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的气密封装盒的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的气密封装盒的结构分解图；

图3是本实用新型实施例1的光器件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1的光器件省略盖板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例1的光器件的分解结构示意图；

图6是本实用新型实施例1的光模块的简略结构示意图；

图7是本实用新型实施例2的气密封装盒的一视角下的结构示意图；

图8是本实用新型实施例2的气密封装盒的再一视角下的结构示意图；

图9是本实用新型实施例2的气密封装盒的结构分解图；

图10是本实用新型实施例2的光器件的结构示意图；

图11是本实用新型实施例2的光器件省略盖板的结构示意图；

图12是本实用新型实施例2的光器件的分解结构示意图；

图13是本实用新型实施例2的光模块的简略结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

实施例1

参图1，本实施例提供了一种气密封装盒11，其包括基座111、通光罩112以及若干电子元器件。

基座111构成供所述的若干电子元器件固定安装的安装座。参图1和图2，在本实施例中，基座111大致呈矩形板状结构，其具有在其厚度方向上相对的第一侧111a和第二侧111b。所述的若干电子元器件固定安装在基座111的第一侧111a，基座111的第二侧111b则构成气密封装盒11的部分外表面。

参图2，通光罩112与基座111合围出气密封装盒11的气密封装腔，所述的若干电子元器件位于该所述气密封装腔内，以被通光罩112和基座111进行气密性保护。在本实施例中，通光罩112大致呈矩形五面体盒结构，其包括矩形罩盖板1121、以及在罩盖板1121四周边缘处的垂直围板1122。通光罩112扣合在基座111的第一侧111a，并且布置成罩盖板1121与基座111相对、围板1122与基座111相接并包围在所述的若干电子元器件四周和后文所述的第一焊盘组1111四周的状态，由此在通光罩112与基座111之间构造出所述气密封装腔。

在本实施例中，通光罩112和基座111以焊接方式予以气密性固定配接。具体地，基座111的第一侧111a具有密封环1113，该密封环1113具体可以是矩形环绕一周的镀金环；相对应的，通光罩112的围板1122的端面设置有焊料环1123，例如焊锡。焊料环1123和密封环1113位置相适配，通过二者之间的焊接来实现通光罩112和基座111的气密性配接。当然，本申请中通光罩112和基座111的气密性配接的方式不限于此，比如也可以采用固定胶粘贴的方式实现气密性配接。

通光罩112具有透光性，其至少部分设置为可供红外光的光信号通过的材质，比如设置为玻璃、硅等。在本实施例中，通光罩112的罩盖板1121以及围板1122为一体成型的玻璃结构体或硅结构体。

所述的若干电子元器件至少包括用于实现光电转换并进行光信号收发的光电芯片113，该光电芯片113所收发的光信号可以透过通光罩112进出所述气密封装腔，也即，通光罩112可以供所述气密封装腔内部的光电芯片113与所述气密封装腔外部的光学组件13(标号参图5)进行光路连接。

参图1和图2，基座111具有位于所述气密封装腔内的第一焊盘组1111和位于所述气密封装腔外的第二焊盘组1112。第一焊盘组1111形成在基座111的第一侧111a，并被前文所述的密封环1113从四周完全环绕且与密封环1113绝缘分布，第一焊盘组1111与所述气密封装腔内的光电芯片113电连接。第二焊盘组1112电连接于第一焊盘组1111并且供气密封装盒11的外部构件(比如后文中所述的电路板190)电连接。如此，本实施例的气密封装盒11，基座111和通光罩112合围出所述气密封装腔，由此实现光电芯片113的气密性防护需求的同时，满足光电芯片113的光通信使用功能，并且第二焊盘组1112的设置，使得气密封装盒11能够以焊盘方式满足电通信使用功能，相较于常用的封装结构，不仅气密封装难度低、成本低，而且与外部构件的电连接操作简单、易于实现、能够满足光模块对高速率的应用要求。

具体地，参图2，第一焊盘组1111包括在基座111的厚度方向上同层布置的第一射频焊盘11111、第一地焊盘11112和第一直流焊盘11113；参图1，第二焊盘组1112包括在基座111的厚度方向上同层布置的第二射频焊盘11121、第二地焊盘11122和第二直流焊盘11123。

基座111还具有在厚度方向上位于第一焊盘组1111和第二焊盘组1112之间的介电层，该介电层优选设置为绝缘且散热优异的绝缘气密材料，优选为氮化铝材质，但不限于此。也即，本实施例中，第一焊盘组1111、所述介电层、第二焊盘组1112在基座111的厚度方向上依次层叠。

在本实施例中，第一焊盘组1111和第二焊盘组1112在基座111的厚度方向上背向设置。具体地，第一焊盘组1111如前所述设置在基座111的第一侧111a，例如可以由层设在所述介电层的一表面(朝向基座111的第一侧111a的表面)上的镀金层经由图形化而形成；相对的，第二焊盘组1112则设置在基座111的第二侧111b，例如可以由层设在所述介电层的另一表面(朝向基座111的第二侧111b的表面)上的镀金层经由图形化而形成。

第一焊盘组1111和第二焊盘组1112通过贯通所述介电层的导电过孔1114相连接。具体地，第一射频焊盘11111通过导电过孔连接第二射频焊盘11121，第一地焊盘11112通过导电过孔连接第二地焊盘11122，第一直流焊盘11113通过导电过孔连接第二直流焊盘11123。当然，第一焊盘组1111和第二焊盘组1112的连接方式不限于优选地导电过孔1114，还可以替换为其它(比如后文实施例2所示的导电层2115结构)。如此，通过该优选地导电过孔1114，在前述的有益效果基础上，可以进一步地降低成本、提升高速率应用中的可行性。

进一步地，光电芯片113的数目设置为两个或更多个，以使得本实施例的气密封装盒11可以适用于两通道或更多通道的光器件/光模块中。在附图中，光电芯片113的数目示例为4个，相应的可以使用四通道光器件/光模块。如此，相对于常用的封装方式而言，本实施例在两通道或更多通道的光器件/光模块中的优势更加明显，例如相较于BOX封装大大降低了镀金面积所造成的高成本、以及管壳气密性要求高所造成的高成本和高难度，相较于TO封装大大降低了管脚过多造成的安装难度大，由此，整体上大大降低了封装难度和结构成本，满足高速率的应用要求。

在本实施例中，光电芯片113具体设置为接收光信号并将光信号转化为电信号的光探测芯片(为便于理解，本实施例中同样以标号113予以说明)，所述的若干电子元器件还包括电芯片114和电容115，本实施例中前述电芯片114为跨阻放大器。

光探测芯片113的底面通过导电胶(比如银胶)粘贴固定在基座111上，顶面通过键合引线电连接于电芯片114以实现二者之间的射频信号连接和地信号连接。

电芯片114的底面通过导电胶(比如银胶)粘贴固定在基座111，具体可以是固定在第一地焊盘11112上以实现接地；电芯片114的顶面则通过键合引线分别电连接于第一射频焊盘11111和第一地焊盘11112。

电容115的底面通过导电胶(比如银胶)粘贴固定在基座111上，具体可以是固定在第一地焊盘11112上以实现接地。

可以理解的，光探测芯片113、电芯片114、电容115通过导电胶粘贴固定在基座111上的方式可以替换为焊接方式，比如光探测芯片113通过锡焊固定在基座111上，其它不再枚举。

本实施例的气密封装盒11，光探测芯片113的入光面(也即前述的光电芯片113的顶面)朝向通光罩112的罩盖板1121设置，光信号穿过通光罩112的罩盖板1121入射到气密封装盒11内的光探测芯片113的入光面，而后由光探测芯片113转化为电信号，该电信号再依次经由键合引线传输至电芯片114、经由键合引线传输至基座111的第一焊盘组1111(具体可以是第一射频焊盘11111)、经由导电过孔1114传输至基座111的第二焊盘组1112(具体可以是第二射频焊盘11121)。

进一步地，参看图3至图5，本实施例还提供了一种应用了前述的气密封装盒11的光器件100，该光器件100具体包括气密封装盒11、管壳12、光学组件13和光口组件14。

参图3，管壳12大致呈长方体盒状结构，其包括管座121和与管座121配接以合围出容纳腔的盖板122，管座121和盖板122具体可采用激光焊接或固定胶粘贴等方式进行相互固定。

在本实施例中，参图4，管座121包括呈矩形的底板1211、在底板1211的相对两边沿处垂直延伸的一对第一侧壁1212、以及在底板1211的另一边沿处垂直延伸的第二侧壁1213。参图3，与管座121构型相适配的，盖板122设置为L形结构，包括与底板1211相对设置的矩形顶板1221、以及与第二侧壁1213相对设置的第三侧壁1222。而可以理解的，该实施例所示的管座121的构型和盖板122的构型仅为一种具体示例，在管座121和盖板122可以配合形成盒装结构的情况下，管座121和盖板122可以采用本领域任意可行的构型予以实施。

进一步地，管座121构成供气密封装盒11和光口组件14等固定安装的安装座，其优选设置为散热优异的金属材质。其中，参图5，管壳12的一端开设有光窗1210，在本实施例中，光窗1210为贯通第二侧壁1213设置的圆形通孔，管壳12的所述容纳腔通过该光窗1210与外界相连通；光口组件14固定安装在光窗1210处，具体可以采用激光焊接的方式。气密封装盒11固定安装在底板1211上并位于管壳12的与光窗1210相对的一端处，具体可以是基座111的第二侧111b采用固定胶粘贴的方式或者通过焊接的方式贴装在底板1211上。

在常用的封装方式中，为了保证气密性，往往需要严格要求光口组件14与光窗1210之间、管座121和盖板122之间、等等一系列接缝位置处的气密性，而在本申请中，基于气密封装盒11的设置，光电芯片113被气密封装在由基座111和通光罩112合围出的气密封装腔内，光电芯片113可以通过基座111与外部构件进行电连接、通过通光罩112与外部构件进行光路连接，由此，一方面，在光器件100具有气密性要求时(也即光器件100设置为气密光器件)，对于管壳12自身的气密性要求大大降低，比如对管座121和盖板122之间接缝处的气密性要求、对光窗1210与光口组件14相接处的气密性要求、等等，均大大降低，从而降低了管壳12自身的气密封装难度和封装成本，甚至于管壳12自身完全无需气密封装(即光器件100设置为非气密光器件)即可达到对所述的若干电子元器件的气密性防护的要求；再一方面，还可以避免在管座121上进行大面积镀金，大大降低了材料成本；另一方面，第二焊盘组1112可以通过焊盘方式直接与外部构件进行电连接，连接操作简单且方便，大大降低了电连接的难度和成本，利于实现对高速率的进一步提升。

通过上述可见，本实施例的气密封装盒11既可以应用于气密光器件的场景中，又可以应用于非气密光器件的场景中。

其中，在本实施例中，光口组件14包括沿远离光窗1210依次设置的金属套筒141、金属过渡环142和上件143。其中，上件143通过激光焊接与过渡环142相连接，过渡环142通过激光焊接与金属套筒141相连接；金属套筒141则通过激光焊接固定在光窗1210中，其内部通道中固定安装有准直透镜134，该准直透镜134和金属套筒141可通过绝缘胶水实现固定连接。在光器件100实施为气密光器件时，金属套筒141与光窗1210气密性配接，而如前所述，基于本申请的气密封装盒11的设置，使得管壳12自身的气密性封装要求可以降低，相应的对金属套筒141与光窗1210之间的气密性要求降低，降低了金属套筒141的安装难度和成本。

再者，气密封装盒11的一部分位于管壳12的所述容纳腔内，此处的“气密封装盒11的一部分”包括通光罩112的至少部分，以使得通过通光罩112在光电芯片113和管壳12内的光学组件13之间建立光学连接。而气密封装盒11的另一部分则沿背离光窗1210的方向凸伸出管壳12的所述容纳腔外，该处所述的另一部分具有第二焊盘组1112，以使得第二焊盘组1112与外部构件(比如后文所述的电路板)进行电连接，从而进一步提升高速率的可行性。如此，基于气密封装盒11的设置，使得管壳12自身封装时，管座121和气密封装盒11之间、盖板122和气密封装盒11之间的气密性要求降低，降低了封装难度和成本。

另外，如前所述，本实施例中光电芯片113设置为光探测芯片113且数目设置为4个，相应的，光器件100设置为四通道光接收器件。当然，光器件100的通道数目不限于此，其依照光电芯片113的数目不同而相应变化。

进一步地，参图5所示，光学组件13包括沿光探测芯片113至光窗1210的光学路径上依次布置的反射镜131、微透镜阵列132、波分解复用器133、准直透镜134。如此，本实施例的光器件100中，外部的光信号由光口组件14进入光器件100中，依次经准直透镜134准直、波分解复用器133分波、微透镜阵列132聚焦、反射镜131反射后，穿过通光罩112入射到气密封装盒11内的光探测芯片113的入光面(也即前述的光电芯片113的顶面)，而后由光探测芯片113转化为电信号，该电信号再依次经由键合引线传输至电芯片114、经由键合引线传输至基座111的第一焊盘组1111(具体可以是第一射频焊盘11111)、经由导电过孔传输至基座111的第二焊盘组1112(具体可以是第二射频焊盘11121)。

可以理解的，光学组件13所包含的具体元件不限于图中示例，还可以包含除反射镜131、微透镜阵列132、波分解复用器133、准直透镜134之外的其它光学元件，或者可以省略其中部分光学元件，具体以本领域已知可行方式予以实施，不再赘述。

进一步地，本实施例中，如前所述，基座111的第二侧111b贴装在管座121的底板1211上，相对应的，反射镜131位于通光罩112的罩盖板1121背对基座111的一侧，光信号自反射镜131反射后，穿过罩盖板1121入射至光探测芯片113。而本申请不限于此，比如可以将基座111由图中平行于管座121的底板1211的方位变化为垂直于管座121的底板1211的方位，通光罩112的罩盖板1121朝向光窗1210的方向布置，由此可以省略反射镜131，而使得光信号由微透镜阵列132出射后直接穿过通光罩112的罩盖板1121到达光探测芯片113处。

在本实施例中，光学组件13至少部分安装在管壳12的容纳腔内。具体地，反射镜131和微透镜阵列132通过光学胶固定为一体，该一体件通过绝缘胶水粘贴固定在管座121的底板1211上；同样的，波分解复用器133通过绝缘胶水粘贴固定在管座121的底板1211上；准直透镜134通过绝缘胶水粘贴固定在光口组件14的中空通道中。这些光学元件的安装方式不限于此，例如，反射镜131可以与微透镜阵列132分体设置，也即不与微透镜阵列132固定为一体，而是直接通过光学胶粘贴固定在通光罩112的罩盖板1121上。

另外，在变化实施例中，也可以将反射镜131以及/或者微透镜阵列132集成在通光罩112上，具体地，本领域技术人员可以依反射镜131、微透镜阵列132的功能在可行情况下对通光罩112进行结构设计，例如直接在通光罩112上通过镀反射膜的方式形成出反射镜131，再例如直接在通光罩112上通过构建球面区域而形成处具有聚焦功能的微透镜阵列132，不予赘述。

参看图6，本实施例还提供了一种光模块，其应用了前述的气密封装盒11以及光器件100。该光模块包括光器件100以及电路板190。

在图示中，电路板190位于管壳12的外部，其表面的信号线与气密封装盒11的第二焊盘组1112通过键合引线实现电连接。

具体地，第二焊盘组1112的第二射频焊盘11121通过键合引线与电路板190的射频信号线电连接，如此，结合前文所述，电信号自基座111的第一焊盘组1111(具体可以是第一射频焊盘11111)经由导电过孔传输至基座111的第二焊盘组1112(具体可以是第二射频焊盘11121)之后，即可通过键合引线传输至电路板190的射频信号线中，从而实现光探测芯片113与电路板190之间的高速链路；第二焊盘组1112的第二地焊盘11122通过键合引线与电路板190的地信号线电连接，从而建立高速链路回流路径，相对于常用的封装方式，在气密封装难度低且成本低的同时，大大提高了速率，适应市场对光模块越来越高的速率要求；第二直流焊盘11123通过键合引线与电路板190的直流信号线电连接。

在本实施例中，电路板190具体可以是硬质电路板，基于气密封装盒11的第二焊盘组1112的设置，可以实现气密封装盒11与硬质电路板之间的键合引线或锡焊的电连接，相较于常用封装方式的管脚结构，大大降低了电连接难度，尤其是在本实施例中的多通道光模块的产品中。当然，在变化实施例中，电路板190和第二焊盘组1112之间也可以用锡焊的电连接方式取代图示的键合引线电连接方式，或者，电路板190也可以设置为柔性电路板，比如第二焊盘组1112先通过键合引线或锡焊与该柔性电路板电连接，该柔性电路板再通过键合引线或锡焊电连接另一硬质电路板。

再者，与光电芯片113的具体类型和数目相对应的，本实施例中，所述光模块具体可以为四通道光接收机(ROSA)。而需要说明的是，本申请的光模块不限于此，例如其也可以设置为兼具光发送功能和光接收功能的光收发一体机或者变化为如后文实施例2的只具有光发送功能的光发射机(TOSA)。并且，光模块的通道数也不限于四通道，而是可以设置为八通道、单通道等等。

实施例2

参图7至图9，本实施例提供了一种气密封装盒21，其包括基座211、通光罩212以及若干电子元器件。

基座211构成供所述的若干电子元器件固定安装的安装座。在本实施例中，基座211大致呈矩形板状结构，其具有在其厚度方向上相对的第一侧211a和第二侧211b。所述的若干电子元器件固定安装在基座211的第一侧211a，基座211的第一侧211a的一部分以及第二侧211b构成气密封装盒21的部分外表面。

参图9，通光罩212与基座211合围出气密封装盒21的气密封装腔，所述的若干电子元器件位于该所述气密封装腔内以被通光罩212和基座211进行气密性保护。在本实施例中，通光罩212大致呈矩形五面体盒结构，其包括矩形罩盖板2121、以及在罩盖板2121四周边缘处的垂直围板2122。通光罩212扣合在基座211的第一侧211a，并且布置成罩盖板2121与基座211相对、围板2122与基座211相接并包围在所述的若干电子元器件四周和后文所述的第一焊盘组2111四周的状态，由此在通光罩212与基座211之间构造出所述气密封装腔。

在本实施例中，通光罩212和基座211以焊接方式予以气密性固定配接。具体地，基座211的第一侧211a具有密封环2113，该密封环2113具体可以是矩形环绕一周的镀金环；相对应的，通光罩212的围板2122的端面设置有焊料环2123，例如焊锡。焊料环2123和密封环2113位置相适配，通过二者之间的焊接来实现通光罩212和基座211的气密性配接。当然，本申请中通光罩212和基座211的气密性配接的方式不限于此，比如也可以采用固定胶粘贴的方式实现气密性配接。

通光罩212具有透光性，其至少部分设置为可供红外光的光信号通过的材料，比如设置为玻璃结构体、硅结构体等。在本实施例中，通光罩212的罩盖板2121以及围板2122为一体成型的玻璃结构体或硅结构体。

所述的若干电子元器件至少包括用于实现光电转换并进行光信号收发的光电芯片213，该光电芯片213所收发的光信号可以透过通光罩212进出所述气密封装腔，也即，通光罩212可以供所述气密封装腔内部的光电芯片213与所述气密封装腔外部的光学组件23(标号参图12)进行光路连接。

参图7至图9，基座211具有位于所述气密封装腔内的第一焊盘组2111和位于所述气密封装腔外的第二焊盘组。第一焊盘组2111形成在基座211的第一侧211a，并被前文所述的密封环2113从四周完全环绕且与密封环2113绝缘分布，第一焊盘组2111与所述气密封装腔内的光电芯片213电连接。所述第二焊盘组电连接于第一焊盘组2111并且供气密封装盒21的外部构件(比如后文中所述的电路板290)电连接。如此，本实施例的气密封装盒21，基座211和通光罩212合围出所述气密封装腔，由此实现光电芯片213的气密性防护需求的同时，满足光电芯片213的光通信使用功能，并且所述第二焊盘组的设置，使得气密封装盒21能够以焊盘方式满足电通信使用功能，相较于常用的封装结构，不仅气密封装难度低、成本低，而且与外部构件的电连接操作简单、易于实现、能够满足光模块对高速率的应用要求。

具体地，参图9，第一焊盘组2111包括在基座211的厚度方向上同层布置的第一射频焊盘21111、第一地焊盘21112和第一直流焊盘21113；参图7和图8，所述第二焊盘组包括第二射频焊盘21121、第二地焊盘21122和第二直流焊盘21123。

基座211还具有在厚度方向上位于第一焊盘组2111和所述第二焊盘组之间的介电层，该介电层优选设置为绝缘且散热优异的绝缘气密材料，优选为氮化铝材质，但不限于此。

在本实施例中，所述第二焊盘组的第一部分2112a与第一焊盘组2111在基座211的厚度方向上同向设置，而所述第二焊盘组的第二部分2112b与第一焊盘组2111在基座211的厚度方向上背向设置。其中，第一焊盘组2111、所述第二焊盘组的第一部分2112a、所述第二焊盘组的第二部分2112b在所述基座的厚度方向上依次层叠。

具体地，第一焊盘组2111如前所述设置在基座211的第一侧211a，例如可以由层设在所述介电层的一表面(朝向基座211的第一侧211a的表面)上的镀金层经由图形化而形成；参图7，所述第二焊盘组中的第二射频焊盘21121和第二地焊盘21122设置在基座211的第一侧211a，以构成所述的所述第二焊盘组的第一部分2112a，而所述第二焊盘组中的第二直流焊盘21123则设置在基座211的第二侧211b，以构成所述的所述第二焊盘组的第二部分2112b。如此，本实施例中第二射频焊盘21121和第二地焊盘21122相对于第二直流焊盘21123更加靠近第一焊盘组2111，从而缩短高速信号的链路长度，利于进一步提升高速信号的速率。

当然，该实施例中仅为一种优选实现方式，本申请不限于此，例如，可以将所述第二焊盘组如实施例1一样全部设置为与第一焊盘组2111背向，或者全部设置为与第一焊盘组2111同向，或者所述第二焊盘组的第二射频焊盘21121、第二地焊盘21122、第二直流焊盘21123三者中的任意个设置为与第一焊盘组2111背向而其余设置为与第一焊盘组2111同向。

进一步地，对于与第一焊盘组2111背向设置的所述第二焊盘组的第二部分2112b而言，该第二部分2112b优选地与第一焊盘组2111通过贯通所述介电层的导电过孔2114相连接。例如，第二直流焊盘21123通过导电过孔2114电连接第一直流焊盘21113。

对于与第一焊盘组2111同向设置的所述第二焊盘组的第一部分2112a而言，参图9，该第一部分2112a可以与第一焊盘组2111通过所述介电层的侧端面上的导电层2115实现电连接。例如，第二射频焊盘21121通过导电层2115电连接第一射频焊盘21111，第二地焊盘21122通过导电层2115电连接第一地焊盘21112。而可以理解的，在变化实施例中，所述第二焊盘组的第一部分2112a也可以通过导电过孔(例如图9中虚线圆及标号2114’所示意)来电连接于第一焊盘组2111，而省略到所述介电层的侧端面上的导电层2115。

进一步地，光电芯片213的数目设置为两个或更多个，以使得本实施例的气密封装盒21可以适用于两通道或更多通道的光器件/光模块中。在附图中，光电芯片213的数目示例为4个，相应的可以使用四通道光器件/光模块。如此，相对于现有的封装方式而言，本实施例在两通道或更多通道的光器件/光模块中的优势更加明显，大大降低了封装难度和结构成本，满足高速率的应用要求。

在本实施例中，光电芯片213具体设置为接收电信号并将电信号转化为光信号的激光芯片(为便于理解，本实施例中同样以标号213予以说明)，所述的若干电子元器件还包括陶瓷基板216和制冷器217。

激光芯片213固定在陶瓷基板216上并与陶瓷基板216进行射频信号和地信号的电连接，二者通常作为整体性的一个组件来与其它构件进行机械安装(例如制冷器217)、光学适配(例如与后文所述的聚焦透镜218)等，故此二者通常又被统一命名为COC(全称chip onceramic)组件。激光芯片213和陶瓷基板216之间的电连接方式和安装固定方式以本领域任意可行方式予以实施。

陶瓷基板216的顶面通过键合引线分别电连接于第一射频焊盘21111和第一地焊盘21112；所述陶瓷基板216固定于所述基座211上，本实施例中具体为陶瓷基板216底面通过导电胶(比如银胶)粘贴固定在制冷器217的顶面。而制冷器217底面通过导电胶(比如银胶)粘贴固定在基座211的第一侧211a上，如此，制冷器217可用于将COC组件(尤其是激光芯片213)的热量及时高效地传递至基座211上，以稳定激光芯片213的工作温度。

另外，在本实施例中，密封环2113可以通过绝缘介质材料分别与第一焊盘组2111、所述第二焊盘组相绝缘布置，以避免造成第一焊盘组2111、所述第二焊盘组的短路。

进一步地，在本实施例中，气密封装盒21还包括通过固定胶固定安装在基座211的第一侧211a上的聚焦透镜218，聚焦透镜218和激光芯片213在基座211的第一侧211a并排设置并且背离基座211高于密封环2113。如此，本实施例的气密封装盒21，电信号自基座211的所述第二焊盘组传输至基座211的第一焊盘组2111，而后经键合引线传输至陶瓷基板216、再传输至激光芯片213并由激光芯片213转化为光信号，该光信号发射至聚焦透镜218聚焦后穿过通光罩112的围板1122，之后离开气密封装盒21。

进一步地，参看图10至图12，本实施例还提供了一种应用了前述的气密封装盒21的光器件200，该光器件200具体包括气密封装盒21、管壳22、光学组件23和光口组件24。

参图10，管壳22大致呈长方体盒状结构，其包括管座221和与管座221配接以合围出容纳腔的盖板222，管座221和盖板222具体可采用激光焊接或固定胶粘贴等方式进行相互固定。

在本实施例中，参图11，管座221包括呈矩形的底板2211、在底板2211的相对两边沿处垂直延伸的一对第一侧壁2212、以及在底板2211的另一边沿处垂直延伸的第二侧壁2213。参图10，与管座221构型相适配的，盖板222设置为L形结构，包括与底板2211相对设置的矩形顶板2221、以及与第二侧壁2213相对设置的第三侧壁2222。而可以理解的，该实施例所示的管座221的构型和盖板222的构型仅为一种具体示例，在管座221和盖板222可以配合形成盒装结构的情况下，管座221和盖板222可以采用本领域任意可行的构型予以实施。

进一步地，管座221构成供气密封装盒21、光学组件23、光口组件24等固定安装的安装座，其优选设置为散热优异的金属材质。其中，参图12，管壳22的一端开设有光窗2210，在本实施例中，光窗2210为贯通第二侧壁2213设置的圆形通孔，管壳22的所述容纳腔通过该光窗2210与外界相连通；光口组件24固定安装在光窗2210处，具体可以采用激光焊接的方式。气密封装盒21固定安装在底板2211上并位于管壳12的与光窗1210相对的一端处，具体可以是基座211的第二侧211b采用固定胶粘贴的方式或者通过焊接的方式贴装在底板2211上。

在常用的封装方式中，为了保证气密性，往往需要严格要求光口组件24与光窗2210之间、管座221和盖板222之间、等等一系列接缝位置处的气密性，而在本申请中，基于气密封装盒21的设置，光电芯片213被气密封装在由基座211和通光罩212合围出的气密封装腔内，光电芯片213可以通过基座211与外部构件进行电连接、通过通光罩212与外部构件进行光路连接，由此，一方面，在光器件200具有气密性要求时(也即光器件200设置为气密光器件)，对于管壳22自身的气密性要求大大降低，比如对管座221和盖板222之间接缝处的气密性要求、对光窗2210与光口组件24相接处的气密性要求、等等，均大大降低，从而降低了管壳22自身的气密封装难度和封装成本，甚至于管壳22自身完全无需气密封装(即光器件200设置为非气密光器件)即可达到对所述的若干电子元器件的气密性防护的要求；再一方面，还可以避免在管座221上进行大面积镀金，大大降低了材料成本；另一方面，第二焊盘组可以通过焊盘方式直接与外部构件进行电连接，连接操作简单且方便，大大降低了电连接的难度和成本，利于实现对高速率的进一步提升。

通过上述可见，本实施例的气密封装盒21既可以应用于气密光器件的场景中，又可以应用于非气密光器件的场景中。

另外，如前所述，本实施例中光电芯片213设置为激光芯片213且数目设置为4个，相应的，光器件200设置为四通道光发射器件。当然，光器件200的通道数目不限于此，其依照光电芯片213的数目不同而相应变化。

光口组件24包括沿远离光窗2210依次设置的金属套筒241和上件243。其中，上件243通过激光焊接与金属套筒241相连接，金属套筒241则通过激光焊接固定在光窗2210中。在光器件200实施为气密光器件时，金属套筒241与光窗2210气密性配接，而如前所述，基于本申请的气密封装盒21的设置，使得管壳22自身的气密性封装要求可以降低，相应的对金属套筒241与光窗2210之间的气密性要求降低，降低了金属套筒241的安装难度和成本。

优选地，气密封装盒21的一部分位于管壳22的所述容纳腔内，此处的“气密封装盒21的一部分”包括通光罩212的至少部分，以使得通过通光罩212在光电芯片213和管壳22内的光学组件23之间建立光学连接。而气密封装盒21的另一部分则沿背离光窗2210的方向凸伸出管壳22的所述容纳腔外，该处所述的另一部分具有所述第二焊盘组。也即，所述第二焊盘组位于管壳22的所述容纳腔外，如此，可以便于所述第二焊盘组与外部构件(比如后文所述的电路板290)进行电连接，从而进一步提升高速率的可行性。并且，如前所述，基于气密封装盒21的设置，使得管壳22自身封装时，管座221和气密封装盒21之间、盖板222和气密封装盒21之间的气密性要求降低，降低了封装难度和成本。

进一步地，参图11和图12所示，光学组件23包括沿激光芯片213至光窗2210的光学路径上依次布置的准直透镜231、波分复用器232、隔离器233。如此，本实施例的光器件200中，由激光芯片213转化成的光信号，依次经过聚焦透镜218聚焦、穿过通光罩112的围板1122、准直透镜231准直、波分复用器232合波、隔离器233隔离之后，由光窗2210处的光口组件24离开光器件200。

可以理解的，光学组件23所包含的具体元件不限于图中示例，还可以包含除准直透镜231、波分复用器232、隔离器233之外的其它例如隔离器等光学元件，或者可以省略其中部分光学元件，具体以本领域已知可行方式予以实施，不再赘述。

如前所述，在本实施例中，聚焦透镜218固定安装在基座211的第一侧211a上，准直透镜231、波分复用器232、隔离器233固定安装在管座221的底板2211上。而在变化实施例中，也可以将聚焦透镜218或者准直透镜231集成在通光罩212上，具体地，本领域技术人员可以依聚焦透镜218、准直透镜231的功能在可行情况下对通光罩212进行结构设计，例如直接在通光罩212上通过构建球面区域而形成处具有聚焦功能的聚焦透镜218，不予赘述。

进一步地，参看图13，本实施例还提供了一种光模块，其应用了前述的气密封装盒21以及光器件200。该光模块包括光器件200以及电路板290。

在图示中，电路板290位于管壳22的外部，其表面的信号线与气密封装盒21的所述第二焊盘组通过键合引线实现电连接。

具体地，所述第二焊盘组的第二射频焊盘21121通过键合引线与电路板290的射频信号线电连接，如此，结合前文所述，电信号自基座211的第一焊盘组2111(具体可以是第一射频焊盘21111)经由导电过孔传输至基座211的所述第二焊盘组(具体可以是第二射频焊盘21121)之后，即可通过键合引线传输至电路板290的射频信号线中，从而实现激光芯片213与电路板290之间的高速链路；所述第二焊盘组的第二地焊盘21122通过键合引线与电路板290的地信号线电连接，从而建立高速链路回流路径，相对于常用的封装方式，在气密封装难度低且成本低的同时，大大提高了速率，适应市场对光模块越来越高的速率要求；第二直流焊盘21123通过键合引线与电路板290的直流信号线电连接。

在本实施例中，电路板290具体可以是硬质电路板，基于气密封装盒21的所述第二焊盘组的设置，可以实现气密封装盒21与硬质电路板之间的键合引线或锡焊的电连接，相较于常用封装方式的管脚结构，大大降低了电连接难度，尤其是在本实施例中的多通道光模块的产品中。当然，在变化实施例中，电路板290和所述第二焊盘组之间也可以用锡焊的电连接方式取代图示的键合引线电连接方式，或者，电路板190也可以设置为柔性电路板，比如所述第二焊盘组先通过键合引线或锡焊与柔性电路板电连接，该柔性电路板再通过键合引线或锡焊电连接于另一硬质电路板。

再者，与光电芯片213的具体类型和数目相对应的，本实施例中，所述光模块具体可以为四通道光发射机(TOSA)。而需要说明的是，本申请的光模块不限于此，例如其也可以设置为兼具光发送功能和光接收功能的光收发一体机或者变化为只具有光接收功能的光接收机(ROSA)。并且，光模块的通道数也不限于四通道，而是可以设置为八通道、单通道等等。

综上所述，本实施方式的有益效果在于：光电芯片被气密封装在气密封装盒内，光电芯片可以通过基座与外部构件(比如电路板)进行电连接、通过通光罩与外部光学元件进行光路连接，由此，一方面，对于管壳自身的气密性要求大大降低，从而降低了气密封装难度和封装成本，甚至于管壳自身完全无需气密封装即可达到对所述的若干电子元器件的气密性防护的要求；再一方面，还可以避免在管壳上进行大面积镀金，大大降低了材料成本；另一方面，第二焊盘组可以通过焊盘方式直接与外部构件(比如电路板)进行电连接，连接操作简单且方便，大大降低了电连接的难度和成本，利于实现对高速率的进一步提升。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种气密封装盒，其特征在于，包括基座、与所述基座合围出气密封装腔的通光罩以及安装在所述气密封装腔内的光电芯片，所述光电芯片所收发的光信号透过所述通光罩进出所述气密封装腔；所述基座具有位于所述气密封装腔内的第一焊盘组、位于所述气密封装腔外的第二焊盘组以及在所述基座的厚度方向上位于所述第一焊盘组和所述第二焊盘组之间的介电层；所述第一焊盘组电连接于所述光电芯片，所述第二焊盘组通过贯通所述介电层的导电过孔电连接于所述第一焊盘组并用于与外部构件电连接。

2.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述第一焊盘组包括第一射频焊盘和第一地焊盘；所述第二焊盘组包括与所述第一射频焊盘通过导电过孔电连接的第二射频焊盘，以及包括与所述第一地焊盘通过导电过孔电连接的第二地焊盘。

3.根据权利要求2所述的气密封装盒，其特征在于，所述第一焊盘组还包括第一直流焊盘，所述第二焊盘组包括与所述第一直流焊盘通过导电过孔电连接的第二直流焊盘。

4.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述第一焊盘组和所述第二焊盘组在所述基座的厚度方向上背向设置；

或者，所述第二焊盘组的第一部分和所述第一焊盘组在所述基座的厚度方向上同向设置，且所述第二焊盘组的第二部分和所述第一焊盘组在所述基座的厚度方向上背向设置。

5.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述基座设置有环绕在所述第一焊盘组四周的密封环，所述通光罩设置有与所述密封环焊接以形成所述气密封装腔的焊料环。

6.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述光电芯片设置为光探测芯片，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的电芯片，所述光探测芯片通过键合引线电连接于所述电芯片，所述电芯片通过键合引线电连接于所述第一焊盘组。

7.根据权利要求6所述的气密封装盒，其特征在于，所述光探测芯片的入光面朝向所述通光罩设置，所述入光面接收穿过所述通光罩入射至所述气密封装腔内的光信号。

8.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述光电芯片设置为激光芯片，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的陶瓷基板，所述陶瓷基板固定于所述基座上，所述激光芯片固定安装于所述陶瓷基板上并与所述陶瓷基板的信号线通过键合引线或焊接电连接；所述陶瓷基板通过键合引线电连接于所述第一焊盘组。

9.根据权利要求8所述的气密封装盒，其特征在于，所述气密封装盒还包括位于所述气密封装腔内的制冷器，所述制冷器的底面固定安装在所述基座上，其顶面固定安装有所述陶瓷基板。

10.根据权利要求8所述的气密封装盒，其特征在于，所述激光芯片的出光面与所述通光罩之间设置有聚焦透镜，所述激光芯片发射的光信号经由所述聚焦透镜后穿过所述通光罩出射至所述气密封装腔外。

11.根据权利要求1所述的气密封装盒，其特征在于，所述通光罩设置为可供红外光信号通过的材料，优选玻璃结构体或硅结构体。

12.一种光器件，其特征在于，包括开设有光窗的管壳、权利要求1至11任一项所述的气密封装盒以及位于所述气密封装盒和所述光窗之间光路中的光学组件。

13.一种光模块，其特征在于，包括权利要求12所述的光器件以及电路板，所述第二焊盘组通过键合引线或锡焊电连接于所述电路板。

Images