有源光器件封裝：激光焊錫工藝的應用

廣義的光通信器件按照物理形態的不同，可分為：芯片、有源光器件、無源光器 件、光模塊與子系統這四大類。其中，有源光收發模塊在光通信器件中占據蕞大 份額，約 65%。有源光器件主要用于光電信號轉換，包括激光器、調制器、探測器和集成器件等。

有源光器件的封裝結構

前面提到，有源光器件的種類繁多且其封裝形式也是多種多樣，這樣到目前為止，對于光發送和接收器件的封裝， 業界還沒有統一的標準，各個廠家使用的封裝形式、 管殼外形尺寸等相差較大，但大體上可以分為同軸型 和蝶形封裝兩種，如圖 2.1所示。而對于光收發一體模塊，其封裝形式則較為規范，主要有 1×9和2×9大封裝、 2×5和2×10小封裝（ SFF）以及支持熱插拔的 SFP和GBIC 等封裝。

光器件與一般的半導體器件不同，它除了含有電學部分外，還有光學準直機構，因此其封裝結構比較復雜，并且通常由一些不同的子部件構成。其子部件一般有兩種結構，一種是激光二極管、光電探測器等有源部分都安裝在密閉型的封裝里面，同一封裝里面可以只含有一個有源光器件，也可以與其它的元部件集成在一起。TO-CAN 就是蕞常見的一種，如圖 2.2所示，它管帽上有透鏡或玻璃窗，管腳一般采用“金屬－玻璃”密封。這種以 TO-CAN 形式封裝的部件一般用于更高一級的裝配，例如可以加上適當的光路準直機構和外圍驅動電路構成光發送或接收模塊以及收發一體模塊。

圖 2.2 TO-CAN封裝外形和結構

另一種結構就是將激光器或者探測器管芯直接安裝在一個子裝配上（ submount），然后再粘接到一個更大的基底上面以提供熱沉，上面可能還有熱敏電阻、透鏡等元件，這樣的單元一般稱為光學子裝配（ OSA：optical subassembly）。光學子裝配一般又分為兩種：發送光學子裝配（ TOSA ）和接收光學子裝配（ ROSA），圖 2.3就是一個典型的蝶形封裝用發送    實物圖。光學子裝配通常安裝在 TEC制冷器上或者直接安裝在封裝殼體的底座上。

圖 2.3 光學子裝配（OSA）

有源光器件激光焊接

有源光器件是光通信系統中將電信號轉換成光信號或將光信號轉換成電信號的關鍵器件，是光傳輸系統的心臟，在光通訊領域具有重要的地位。目前，連續脈沖激光錫焊技術大量應用于有源光器件的封裝，它具有焦點小、功率密度高、熱影響區小等特性。

有源光器件激光焊接案例

而采用激光焊接這種新型的焊接技術，具備焊接牢固，變形極小，精度高，易實現自動控制等優點，使之成為光通訊器件封裝的重要手段之一。光通訊器件封裝對焊接機能量分配及能量穩定性有非常高的要求，對于環境的要求和能量偏差值≤0.03J,為了滿足需求，紫宸激光專門研發針對光通訊器件的一款激光焊錫機。

設備采用旋轉式工作臺，6個工位焊接，正反面焊接交替完成，上下焊接互不耽誤時間，工作效率高。焊接完后，功率偏差在5%以內的直通率要求90%以上，老化測試后的直通率要求不變化；CCD智能相機視覺定位系統，分辨率高，響應時間快，編程簡單，可以完成任意復雜圖形的高精度重復精密焊接；AOI焊后檢測系統，可高清快速檢測出每個焊點是否達到要求，同時具有補焊的功能，即檢測到焊接是不良可直接補焊。保障產品焊接良率不斷接近100%。