8月13号是光模块系列解读中的《光器件封装与可靠性》专题,下一期是光学芯片的解读。
咱们这些年写光模块,有一个特点是持续更新,今天做个回归性总结,看看聊的内容,以及变化。
宏观上看一看光模块与光学器件的关系
从纵向和横向分别做了对比
光模块的功能光电信号的转换接口,那么需要考虑光学信号的连接,光学封装的特点与电学不同。
光器件是一个热密度很高元器件,且热膨胀系数对光学路径产生较大影响,需要考虑材料与热学的关系
光器件做为产业的一个环节,工作寿命与失效率非常重要,那么在各个环节都需要考虑可靠性问题。
光路的建立,可以隔空耦合,可以通过物理路径,电路的建立在光模块这个小的领域目前依赖物理接触式的路径,
空间光学要考虑长期稳定性,需要考虑前期的耦合难度与制造费用,后期的可靠性需要考虑相对位移的长期精准度,这和材料在不同的温度/不同湿度下,由于膨胀系数不同导致光学路径偏移。
电信号的物理连接路径,则需要考虑连接节点的稳定性、阻抗突变产生的反射,接触不良导致的线路“烧毁”、高频趋肤导致的带宽受限等等。
在这几个层面,分别做了解释。如光学路径
电学路径,高频引脚变细,需要凸台,需要顶部覆盖,需要降低光窗开口等等。
从低速光器件到高速光器件,电信号从低频到高频,在下午分析了各个小类光器件的特点后,重新回归总结了电信号的变迁规律。
--针对散热的需求,不同的产品之间有差异,在下午的可靠性分析中有各类热集聚对芯片的失效影响,上午增加了不同封装时对不同类型器件散热的区别。
如激光器和探测器的不同
另外,散热只是封装的一个维度,还要兼顾其他维度,比如散热与热膨胀系数的兼顾性,对材料的选择就会进一步有所限制。
激光器、调制器、探测器、硅光芯片等等,绝大多数的光学芯片是温度敏感的,但各自的敏感系数又有很大的差异,所以处理方式要么是控制温度、要么是做温度补偿、要么就是选型时回避温度系数大的材料.....
会在器件的封装案例时,做解释。
封装可靠性中有一类器件对于某些气体是敏感的,要不要做气密封装,如何做气密封装,如何做非气密封装时高湿度环境下的芯片自我保护,上午做宏观分类,下午章节有细分解读。
之后配图解释了几个名词,TOcan、TOSA、ROSA、COSA、Tri-OSA、QOSA、COC、COS、SiOB、COB、COP、COG、COW、Flip Chip
在光、电、热等方面,按照总分总的一个模式进行,这一期增加的对比性叙述。
之后对发、收两端做案例分析
在DML与EML的封装案例较多
这些案例用的比较多,比如解释一下TO有些底部出现台阶,有些透镜需要凹陷,EML的芯片有些需要端接匹配电路,有些则不需要......,等等等等
可调谐激光器的增长速度很快,在光模块端引入了对可调谐激光器的需求解析,在封装与可靠性引入对可调谐激光器的封装案例,在芯片原理(也就是下周)会聊一下原理的实现。
探测器的封装,说简单好像比激光器要容易些,但也有一些与发射端不同的变化
最后不同的合分波器件结构也归类做了解释
可靠性这个章节,也是按照如下顺序,举例来进行说明
光学芯片/器件可靠性评估中激活能这个参数的物理意义,不同参数下对可靠性时间的2000小时、5000小时、10000小时,是如何选择和区分的,激活能是预估与实验求取,激活能的准确度以及后期的不断优化与更新。
气密封装这个章节做了缩减,重要的是解读一下气密材料与TO、BOX的选择性和光学、电学及密封性之间的关系,把很多工艺细节做了简化。
比如玻璃在整体的光学封装中用的很多,一个是玻璃做电信号的绝缘焊料,一个是玻璃光学窗,他们在600°到常温,性能的变化,不同场景下的主要区别。
BOX与TO的区别
最后做气密性检测,对于5000PPmv的水汽含量的选择,对于腔内氮气的原因,对于外部氦气和内部选氮气做质谱分析的原理以及产业成本的考虑。
非气密封装,对工艺的新增要求....,这个章节主要是移动了位置,以前单独拿出来聊,现在是放到高速器件中结合起来分析。
最后是光模块的产业特点。