[發(fā)明專利]5G通訊20GHz激光器雙芯片封裝基座及其制造方法

在審

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• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107482470A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 溫演聲
• 申請（專利權）人: 廣東格斯泰氣密元件有限公司
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/024;H01S5/042
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙)44231
• 代理人: 張漢青

技術領域

本發(fā)明屬于半導體激光器封裝元件領域,具體地說是一種5G通訊20GHz激光器雙芯片封裝基座及其制造方法。

背景技術

隨著光纖通訊技術的不斷發(fā)展和大數據時代的來臨，通訊容量和帶寬不斷擴大，千兆網也將逐步走進千家萬戶，但由于高速光器件器件(40GHz及以上)受限于同軸TO封裝的限制，目前均采用了蝶形(BTF)封裝，這種蝶形封裝的激光器由于可采用微波線路設計且腔體空間大，所以激光器性能優(yōu)秀，但成本很高，當前的單一芯片TO封裝結構又難以突破40GHz的瓶頸，一定意義上影響了5G通訊的進程。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是將兩激光器芯片封裝激光器中，通過封裝結構和微型微波線路板的設計，實現單一激光器TO封裝達到40GHz的帶寬。本發(fā)明還公開了5G通訊20GHz激光器雙芯片封裝基座的制造方法。

技術方案：一種5G通訊20GHz激光器雙芯片封裝基座，包括基座體,所述基座體上安裝有支撐件,一印刷電路板裝于所述支撐件中,所述印刷電路板上設有第一激光器芯片與第二激光器芯片,所述印刷電路板以銀漿印刷混合微波電路及以帕爾帖漿料印刷TEC電路,二個用于激光器輸入電流監(jiān)測的探測器PD安裝于基座體上,在基座體中還裝有50歐姆高速調制電信號輸入引腳、探測器PD輸入端引腳、TEC電路的輸入端引腳、接地輸出引腳；

所述50歐姆高速調制電信號輸入引腳、探測器PD輸入端引腳和TEC電路的輸入端引腳、接地輸出引腳分別穿設于玻璃絕緣子內孔絕緣封裝于基座體中。

所述50歐姆高速調制電信號輸入引腳有兩個，為同軸結構設置。

所述印刷電路板其襯底采用氮化鋁基片。所述基座體為10號碳鋼鍍鎳3-5微米。

所述50歐姆高速調制電信號輸入引腳為4J50鐵鎳合金，鍍鎳3-5微米。

所述探測器PD輸入端引腳和TEC電路的輸入端引腳為4J50鐵鎳合金，鍍鎳3-5微米。

所述支撐件為無氧銅，鍍鎳3-5微米，以釬焊材料焊接于基座體上，

所述玻璃絕緣子采用HYG9系列低損耗、低介電常數玻璃。

一種5G通訊20GHz激光器雙芯片封裝基座制造方法，其方法包括:

(1)基座體：采用10號碳鋼，經過精密沖壓成型，除油清洗后鍍鎳3-5微米；

(2)支撐件：采用無氧銅，鍍鎳3-5微米，采用厚度為0.1毫米的85-15銀銅焊料，焊接于基座體上；

(3)印刷電路板：采用高導熱氮化鋁基片，長寬1.5毫米，高度0.8毫米，厚度0.3毫米；設置第一激光器芯片與第二激光器芯片，以銀漿印刷混合微波電路及以帕爾帖漿料印刷TEC電路；

(4)玻璃絕緣子：采用HYG9系列低損耗、低介電常數玻璃壓制成型素燒成玻璃絕緣子；

(5)輸入引腳：50歐姆高速調制電信號輸入引腳，材料采用4J50鐵鎳合金，加工成14.5毫米長度，直徑0.3毫米。除油清洗后鍍鎳3-5微米；探測器PD輸入端引腳和TEC電路的輸入端引腳，采用4J50鐵鎳合金，加工成14.5毫米長度，直徑0.45毫米，除油清洗后鍍鎳3-5微米；

(6)燒結和釬焊夾具：采用石墨材料；

(7)除印刷電路板外，將以上材料組裝在夾具上，放入氣氛燒結爐中，溫區(qū)溫度設定參數為：300℃—950℃—300℃—200℃；時間：90-150分鐘；氣氛：分段控制氧化還原氣氛；

(8)表面處理：以上半成品鍍金0.1-0.25微米；

(9)印刷電路板接合，將上述鍍金后的基座放置于夾具上，將印刷電路板共晶接合到支撐件垂直面，得到成品。

有益效果：本發(fā)明通過設計一種特殊的激光器封裝基座，將兩片20GHz激光器芯片同時封裝在一個激光器TO封裝中，通過封裝結構和微型微波線路板的設計，實現單一激光器TO封裝達到40GHz的帶寬，從而大幅降低成本并實現小型化的目的，并實現和現有的光器件標準兼容，有效推進高速光器件的5G網絡的普及速度。本發(fā)明維持原有的TO56封裝基座外形尺寸不變。

本發(fā)明采用雙芯片封裝結構，單一激光器TO封裝實現20-40GHz的信號輸出。

本發(fā)明在封裝基座中引入無氧銅(OFC)和帕爾帖(TEC)半導體制冷，解決高速激光器芯片工作時的散熱問題。

本發(fā)明在封裝基座中引入微波電路，這種電路印刷在氮化鋁(ALN)襯底上，有效降低感抗，容抗。