[发明专利]一种气密性并行传输光器件

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤指提供一种气密性并行传输光器件，可适用于中光模块的应用。具体地说，涉及到器件的高密度封装设计，可有效提高光器件的性能和可靠性。

背景技术

目前，随着光通信领域的飞速发展，很多短距离互连的产品都要求满足更高速率、更高容量的采用并行传输方式。在现有技术中，业内使用的大部分该产品已采用了COB的方式来进行封装，如1*1单通道产品，1*4四通道阵列产品,1*12十二通道阵列产品等，此类产品通常采用COB封装方式并通过胶粘工艺来实现，但考虑到数据通信对高密度大容量的要求，目前需求更高密度的光电模块，如48通道、72通道，甚至168通道等等。同时受限于PCB板材料本身的限制和胶粘工艺的限制，此类COB产品难以实现气密性封装，即都是非气密性的封装结构。如图1中，基板是PCB板101，考虑到高密度的连接要求，PCB板101会设计二维的LGA凸点，下发凸点用于与用户的主板实现电连接，上方的凸点用于与IC芯片102或103实现电连接，IC芯片102是指发射端的驱动芯片driver，IC芯片103是指接收端的放大芯片如TIA/LA，此类IC芯片的上表面设计有焊盘位置给发射芯片VCSEL芯片104或接收芯片105贴装，即直接将VCSEL芯片104或芯片105贴装与IC芯片102或103上，实现相应的电气连接，通常采用倒装的方式贴装，由此可以省去金丝键合的工序，降低高频电信号连接的损耗。然后在此基础上，采用一个盖板106将此组件密封盖住，通常采用胶粘剂110将其固定，在盖板106的中央与发射芯片VCSEL芯片104对应或与接收芯片PD芯片105对应的位置处，会留出一个空间用于承载光学元件透镜阵列107，此透镜阵列107也是采用胶粘剂110粘接在盖板106上的，透镜阵列107通常为塑料材料开模而成，也可做成与盖板合为一体的注塑成型件。盖板上通常会设计两个导向孔，用于用户端阵列光纤跳线109的插拔对接，阵列光纤跳线109上目前会采用标准的导针108，此导针108与盖板上的导向孔实现精度较高的配合，整个器件由此完成封装，其中的阵列芯片可以是4通道、8通道、12通道、24通道产品，这种设计中，器件是基于COB的封装技术，光学器件绑定在PCB板上，由于整个产品的封装均采用胶粘剂粘接，就现有的胶封工艺水平，这种工艺难以实现气密性封装，在一些环境比较恶劣的地方，产品的可靠性难以保证。另外如需再提高通道密度，现有封装技术均难以满足要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种气密性并行传输光器件。

为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：提供一种气密性并行传输光器件，包括硅基板、IC芯片、VCSEL芯片、PD芯片及透镜盖板，其中：硅基板具有二氧化硅层并打上细通孔，在细通孔中填充导体物质，导体物质连通硅基板表面层至底面层，导体物质凸出硅基板底面，在硅基板上还镀有焊料层，IC芯片倒装在硅基板上，VCSEL芯片及PD芯片均采用倒装方式贴装在IC芯片上，透镜盖板具有阵列透镜，通过高精度图像对准系统扣合在硅基板上经焊料层共晶熔融结合一体，此时透镜阵列与VCSEL芯片及PD芯片对准而实现光路耦合。

在本实施例中优选，透镜盖板与焊料层结合部位镀上有金层，利于与硅基板焊料层共晶熔融。

在本实施例中优选，共晶熔融为气密性熔融焊接。

在本实施例中优选，导体物质包括铜、铝、金材料。

在本实施例中优选，导体物质凸出硅基板底面层。

在本实施例中优选，焊料层焊料包括金锡焊料、金鍺或纯金焊料。

在本实施例中优选，气密性并行传输光器件与PCB板结合，凸出硅基板底面层的导体物质与PCB板导通。

在本实施例中优选，气密性并行传输光器件还包括阵列光纤组件，阵列光纤组件包括卡件，阵列光纤组件通过卡件固定在透镜盖板上且阵列光纤与阵列透镜对准。

在本实施例中优选，阵列光纤组件固定在透镜盖板上时，通过无源对准的方式设定卡件配合卡位定位，或者通过有源耦合方式将阵列光纤组件和透镜盖板的阵列透镜进行耦合定位。

在本实施例中优选，气密性并行传输光器件通道数目是12通道，或者做成二维阵列24通道、48通道、72通道。

本发明与现有技术相比，其有益的效果：

一是通过采用硅基基板与硅基透镜盖板的共晶贴片封装工艺，可实现此类并行光器件/光模块的气密性，提升产品的可靠性；

二是由于贴装更紧凑，可实现二维阵列的封装，提升此类并行传输光模块对的密度和容量；