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一种带升温功能的光器件的制作方法

时间:2022-01-23 阅读: 作者:专利查询

一种带升温功能的光器件的制作方法

1.本发明涉及光通信器件封装技术领域,具体为一种带升温功能的光器件。


背景技术:

2.光器件行业处于光通信产业链的中游,为下游光系统设备商提供器件、模块、子系统等产品,光器件行业的产品较为广泛,根据功能划分,光器件分为有源器件和无源器件,光有源器件是光通信系统中需要外加能源驱动工作的可以将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的光电子器件,是光传输系统的心脏,光无源器件是不需要外加能源驱动工作的光电子器件,包括光纤连接器、光纤耦合器、波分复用器、光衰减器和光隔离器等,是光传输系统的关节,光连接器是光无源器件中应用最广、数量最多的器件,耦合器和波分复用器次之,其它器件使用量较少,随着光通信技术的发展,密集波分复用器、大端口数矩阵光开关的需求将会逐渐增加,近年来光通信的发展十分迅速,应用环境多种多样,半导体激光器是光通信系统中最为重要的元器件之一,而半导体激光器对温度十分敏感,它的输出波长会随着温度升高而增大。
3.现有的光器件由于半导体激光器和光模块中其他元器件在工作中会产生大量的热,所以光器件的工作温度通常是高于环境温度,激光器芯片厂商为降低升温对激光器影响,通常会将芯片的实际波长做的低于要求波长1-5nm,这就使得一些波长需求范围较窄的光器件在低温环境下波长低于要求范围,限制了此类光器件的应用范围,而且带tec的光器件由于其高昂的价格使得其只能应用在少数需要精准控温的光器件上,增加了生产成本,加入光器件的封装设计中较为困难,对光器件和光模块的尺寸外观等造成影响。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种带升温功能的光器件,以解决上述背景技术中提出的现有的光器件由于半导体激光器和光模块中其他元器件在工作中会产生大量的热,所以光器件的工作温度通常是高于环境温度,激光器芯片厂商为降低升温对激光器影响,通常会将芯片的实际波长做的低于要求波长1-5nm,这就使得一些波长需求范围较窄的光器件在低温环境下波长低于要求范围,限制了此类光器件的应用范围,而且带tec的光器件由于其高昂的价格使得其只能应用在少数需要精准控温的光器件上,增加了生产成本,加入光器件的封装设计中较为困难,对光器件和光模块的尺寸外观等造成影响的问题。
5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种带升温功能的光器件,包括管座,管座的顶部固定安装有基板,所述基板的一侧表面固定安装有热层,所述基板的一侧对应的管座顶部固定安装有管脚,所述热层的一侧表面固定安装有激光器,所述基板的一侧设置有贴片电阻。
6.优选的,所述激光器的一侧对应的热层表面设置有贴片粘区,所述贴片粘区对应的热层后侧开设有镂空槽。
7.优选的,所述激光器通过热层贴于管座的中心位置,且热层的材质为aln,采用金
锡焊料贴片。
8.优选的,所述基板的一侧对应的管座顶部固定安装有垫块,所述管座的四周表面环绕开设有凹槽。
9.优选的,所述贴片电阻的两极通过焊线与管脚固定连接。
10.与现有技术相比,本发明的有益效果是:
11.该一种带升温功能的光器件,在进行日常使用的过程中,根据光器件对温度补偿和功耗要求不同,灵活选择贴片电阻的位置和方式,由于贴片电阻尺寸很小,非常容易加入光器件的封装设计中,基本不会对光器件和光模块的尺寸外观等造成影响,封装设计时贴片电阻距离激光器越近,升温效率越高,提升了光器件的应用范围。
12.该一种带升温功能的光器件,在进行日常使用的过程中,光模块可以通过监控温度和波长两种方式适时启动升温,精准控制升温时机,当光模块处于低温下需要温度补偿时,给贴片电阻加不同电流,测试激光器的波长,激光器波长随贴片电阻的功耗增加而增大,贴片电阻价格便宜,升温效率较高,减少了生产成本,相较于tec等温度控制器,在只需要低温补偿的应用需求中具有超高的性价比。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图;
14.图2为本发明的垫块式贴片电阻部分结构示意图;
15.图3为本发明的一体化阶梯型激光器热层部分结构示意图;
16.图4为本发明的热层主视图;
17.图5为本发明的热层俯视图。
18.图中:1、管座;2、基板;3、热层;4、管脚;5、激光器;6、贴片电阻;7、贴片粘区;8、镂空槽;9、垫块;10、凹槽。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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做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。
20.请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种带升温功能的光器件,包括管座1,管座1的顶部固定安装有基板2,基板2的一侧表面固定安装有热层3,基板2的一侧对应的管座1顶部固定安装有管脚4,热层3的一侧表面固定安装有激光器5,基板2的一侧设置有贴片电阻6,贴片电阻6一般两个电极均在正面,所以贴片胶可选择导热率较低的绝缘胶,有助于提高升温效率,激光器5的一侧对应的热层3表面设置有贴片粘区7,贴片粘区7对应的热层3后侧开设有镂空槽8,激光器5通过热层3贴于管座1的中心位置,且热层3的材质为aln,采用金锡焊料贴片,将激光器5通过专用热层3贴于管座1的中心位置,按图1方式将贴片电阻6通过银胶直接贴装在激光器5旁边,将激光器5和贴片电阻6按设计要求焊线到管脚4,再按光器件和光模块要求进行其他工序的生产,给贴片电阻6加不同电流,测试激光器5的波长,可发现激光器5波长随贴片电阻6功耗增加而增大,波长提高效率约4.5nm/w(同轴光器件/sfp
光模块),激光器5按相同工艺生产,贴片电阻6按图2方式通过垫块9和银胶一起贴装在管座1上,给贴片电阻6加不同电流,测试激光,5的波长,激光器5的波长随贴片电阻6的功耗增加而增大,波长提高效率约3.3nm/w(同轴光器件/sfp光模块),提升温度补偿效率可按图3设计开发“一体化阶梯型激光器热层”,将激光器5和贴片电阻6放置在同一个热层3上,贴片电阻6与激光器5更为接近,且贴片电阻6所在的区域底部做阶梯型的镂空设计,开设有镂空槽8,其所产生的热量大部分将沿着图3中箭头方向经过激光器5,使得电阻产生的热量无法直接通过热层3传到光器件的管座1或基板2上,只能经过激光器5所在区域再传到管座1或基板2上,相较于图1和图2的贴片方式,此种设计中激光器的升温效率将进一步增加。
21.基板2的一侧对应的管座1顶部固定安装有垫块9,垫块9可选择导热率较低的材料,管座1的四周表面环绕开设有凹槽10,贴片电阻6的两极通过焊线与管脚4固定连接,光模块可以通过监控温度和波长两种方式适时启动升温,精准控制升温时机,当光模块处于低温下需要温度补偿时,给贴片电阻6加不同电流,测试激光器5的波长,激光器5波长随贴片电阻6的功耗增加而增大,贴片电阻6价格便宜,升温效率较高,减少了生产成本,相较于tec等温度控制器,在只需要低温补偿的应用需求中具有超高的性价比,由于贴片电阻6尺寸很小,非常容易加入光器件的封装设计中,且可根据设计要求灵活选择贴片电阻6的位置和方式,基本不会对光器件和光模块的尺寸外观等造成影响,封装设计时贴片电阻6距离激光器5越近,升温效率越高。
22.工作原理:封装时,对于温度补偿和功耗要求不高的光器件,可将贴片电阻6通过银胶直接贴装在激光器5旁边,或者挑选与贴片电阻6尺寸配套的垫块9安装在管座1的顶部,且垫块9尽量接近激光器5,再将贴片电阻6通过胶粘的方式贴到垫块9上,贴片电阻6的阻值可根据模块供电方式和升温功耗计算得出,将激光器5和贴片电阻6按设计要求焊线到管座1的管脚4,再按光器件和光模块要求进行其他工序的生产,提高了升温效率,对于温度补偿和功耗要求较高的光器件,可设计一体化阶梯型热层,将贴片电阻6和激光器5贴在同一热层3上,热层3上用于粘贴贴片电阻6的贴片粘区7对应的热层3后侧采用镂空设计,开设有镂空槽8,使得电阻产生的热量无法直接通过热层3传到光器件的管座1或基板2上,只能经过激光器5所在区域再传到管座1或基板2上,进一步提升了光器件的升温效率,由于贴片电阻6尺寸很小,非常容易加入光器件的封装设计中,且可根据设计要求灵活选择贴片电阻6的位置和方式,基本不会对光器件和光模块的尺寸外观等造成影响,封装设计时贴片电阻6距离激光器5越近,升温效率越高,光模块可以通过监控温度和波长两种方式适时启动升温,精准控制升温时机,当光模块处于低温下需要温度补偿时,给贴片电阻6加不同电流,测试激光器5的波长,激光器5波长随贴片电阻6的功耗增加而增大,贴片电阻6价格便宜,升温效率较高,减少了生产成本,相较于tec等温度控制器,在只需要低温补偿的应用需求中具有超高的性价比。
23.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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、物品或者设备不仅包括那些要素,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、物品或者设备所固有的要素。
24.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。