[发明专利]5G通讯20GHz激光器双芯片封装基座及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体激光器封装元件领域,具体地说是一种5G通讯20GHz激光器双芯片封装基座及其制造方法。

背景技术

随着光纤通讯技术的不断发展和大数据时代的来临，通讯容量和带宽不断扩大，千兆网也将逐步走进千家万户，但由于高速光器件器件(40GHz及以上)受限于同轴TO封装的限制，目前均采用了蝶形(BTF)封装，这种蝶形封装的激光器由于可采用微波线路设计且腔体空间大，所以激光器性能优秀，但成本很高，当前的单一芯片TO封装结构又难以突破40GHz的瓶颈，一定意义上影响了5G通讯的进程。

发明内容

本发明目的是将两激光器芯片封装激光器中，通过封装结构和微型微波线路板的设计，实现单一激光器TO封装达到40GHz的带宽。本发明还公开了5G通讯20GHz激光器双芯片封装基座的制造方法。

技术方案：一种5G通讯20GHz激光器双芯片封装基座，包括基座体,所述基座体上安装有支撑件,一印刷电路板装于所述支撑件中,所述印刷电路板上设有第一激光器芯片与第二激光器芯片,所述印刷电路板以银浆印刷混合微波电路及以帕尔帖浆料印刷TEC电路,二个用于激光器输入电流监测的探测器PD安装于基座体上,在基座体中还装有50欧姆高速调制电信号输入引脚、探测器PD输入端引脚、TEC电路的输入端引脚、接地输出引脚；

所述50欧姆高速调制电信号输入引脚、探测器PD输入端引脚和TEC电路的输入端引脚、接地输出引脚分别穿设于玻璃绝缘子内孔绝缘封装于基座体中。

所述50欧姆高速调制电信号输入引脚有两个，为同轴结构设置。

所述印刷电路板其衬底采用氮化铝基片。所述基座体为10号碳钢镀镍3-5微米。

所述50欧姆高速调制电信号输入引脚为4J50铁镍合金，镀镍3-5微米。

所述探测器PD输入端引脚和TEC电路的输入端引脚为4J50铁镍合金，镀镍3-5微米。

所述支撑件为无氧铜，镀镍3-5微米，以钎焊材料焊接于基座体上，

所述玻璃绝缘子采用HYG9系列低损耗、低介电常数玻璃。

一种5G通讯20GHz激光器双芯片封装基座制造方法，其方法包括:

(1)基座体：采用10号碳钢，经过精密冲压成型，除油清洗后镀镍3-5微米；

(2)支撑件：采用无氧铜，镀镍3-5微米，采用厚度为0.1毫米的85-15银铜焊料，焊接于基座体上；

(3)印刷电路板：采用高导热氮化铝基片，长宽1.5毫米，高度0.8毫米，厚度0.3毫米；设置第一激光器芯片与第二激光器芯片，以银浆印刷混合微波电路及以帕尔帖浆料印刷TEC电路；

(4)玻璃绝缘子：采用HYG9系列低损耗、低介电常数玻璃压制成型素烧成玻璃绝缘子；

(5)输入引脚：50欧姆高速调制电信号输入引脚，材料采用4J50铁镍合金，加工成14.5毫米长度，直径0.3毫米。除油清洗后镀镍3-5微米；探测器PD输入端引脚和TEC电路的输入端引脚，采用4J50铁镍合金，加工成14.5毫米长度，直径0.45毫米，除油清洗后镀镍3-5微米；

(6)烧结和钎焊夹具：采用石墨材料；

(7)除印刷电路板外，将以上材料组装在夹具上，放入气氛烧结炉中，温区温度设定参数为：300℃—950℃—300℃—200℃；时间：90-150分钟；气氛：分段控制氧化还原气氛；

(8)表面处理：以上半成品镀金0.1-0.25微米；

(9)印刷电路板接合，将上述镀金后的基座放置于夹具上，将印刷电路板共晶接合到支撑件垂直面，得到成品。

有益效果：本发明通过设计一种特殊的激光器封装基座，将两片20GHz激光器芯片同时封装在一个激光器TO封装中，通过封装结构和微型微波线路板的设计，实现单一激光器TO封装达到40GHz的带宽，从而大幅降低成本并实现小型化的目的，并实现和现有的光器件标准兼容，有效推进高速光器件的5G网络的普及速度。本发明维持原有的TO56封装基座外形尺寸不变。

本发明采用双芯片封装结构，单一激光器TO封装实现20-40GHz的信号输出。

本发明在封装基座中引入无氧铜(OFC)和帕尔帖(TEC)半导体制冷，解决高速激光器芯片工作时的散热问题。

本发明在封装基座中引入微波电路，这种电路印刷在氮化铝(ALN)衬底上，有效降低感抗，容抗。