Optoelectronic Technology, Volume. 42, Issue 3, 222(2022)
Study on Active Optoelectronic Device Packaging Technology and Reliability
Figures & Tables(21)
Fig. 13. Diagram of optical fiber metallization welding & epoxy resin encapsulating structure
Fig. 14. Diagram of low temperature glass solder welding & epoxy resin encapsulating structure
Table 1. The electrical interfaces of box-type package
View tableView in ArticleTable 1. The electrical interfaces of box-type package
外设接口 应用范围 结构图 金属引线 玻璃 成本较低，但是传输电信号频率一般小于500~800 MHz 单层陶瓷 传输电信号频率一般小于2 GHz 多层陶瓷 传输电信号频率一般小于10 GHz 同轴
连接器
可实现大于3~5 GHz的更高电信号频率的传输
Table 2. Attachment materials of electrical parts
View tableView in ArticleTable 2. Attachment materials of electrical parts
装联材料 应用说明 黏结材料 导电胶 主要用于电学零件的粘接，如芯片、阻容感等 绝缘胶 主要用于光学零件的粘接，如透镜、光纤、光隔离器等，也可用于电学零件的加固 钎料 硬钎料 焊接温度一般高于450 ℃，主要用于管壳基底、金属侧壁、陶瓷侧壁、外引线等金属件之间的装配 软钎料 焊接温度一般低于450 ℃，主要用于电学零件的粘接，如芯片、阻容感、陶瓷基板、TEC制冷器等，以及光纤、透镜等表面金属化后与金属材料的焊接 低温玻璃焊料 主要用于光纤与管壳、玻璃透镜与管壳的密封焊接，可以和多种材料相结合，且能获得良好的密封效果，关键是不用对透镜或者光纤进行金属化即可实现与金属壳体的密封连接[ 10 ]键合引线 用于电学零件之间或电学零件与管壳之间的电互联，一般有金丝、硅铝丝和铜丝三种材料，按键合形貌可以分为球焊和楔形焊
Table 3. Optical parts cementing materials
View tableView in ArticleTable 3. Optical parts cementing materials
种类 名称 应用说明 天然树脂胶 天然冷杉树脂胶 易引起脱胶，拆胶清洗容易，高低温度范围：-40 ℃~40 ℃，适用于室温环境中使用 合成树脂光学胶 环氧树脂胶 固化时间长，有一定毒性，拆胶困难，高低温度范围：-60 ℃~60 ℃，大批量生产受到一定限制 甲醇胶 固化收缩性大且易变色，拆胶困难，高低温范围：-60 ℃~60 ℃，已逐渐停止使用 光学光敏胶 紫外线固化，收缩性小，耐老化性好，长期使用后透光率仍然不小于90%，适合大批量生产。不同牌号的光学光敏胶（如GGJ‑1、GGJ‑2、GBN‑501和GBN‑502等）可用于大、中、小光学零件的胶合，其中GBN‑501高低温度范围可达-60 ℃~70 ℃
Table 4. The optical window sealing methods of optoelectronic device
View tableView in ArticleTable 4. The optical window sealing methods of optoelectronic device
封接类型 封接方法 封接温度 气密 对光窗的影响 表面处理 可靠性 间接封接 有机封接 低 否 无影响 不需要严格的表面处理 低 In封接 低 是 无影响 需要严格的表面处理 较高 玻璃焊料封接 低 是 无影响 不需要 较高 合金焊料封接 低 是 无影响 表面金属化 较高 直接封接 高温熔封 高 是 影响大 表面预氧化 高 压力封接 较高 是 影响较大 严格的表面处理 高 扩散封接 较高 是 影响较大 不需要 高 高频封接 高 是 影响较小 不需要 较高
Table 5. Comparative results of three sealing methods between optical fiber and ferrule
View tableView in ArticleTable 5. Comparative results of three sealing methods between optical fiber and ferrule
封接方式 密封 优点 缺点 可靠性 环氧树脂灌封 非气密 工艺实现简单，成本低 无法实现管壳的气密封装，耐极限温度能力差，且当封接面长度较小时，尾纤的外部应力容易传导进内部光纤，引起其微位移从而影响耦合效率 低 金属化光纤焊接+
环氧树脂灌封
气密 能耐极限高低温，可供选择的焊接材料使用温度范围较广，工艺选择较灵活[ 19 ]光纤金属化的工艺实现较困难，成本较高[ 20 ]高 低温玻璃焊接+
环氧树脂灌封
气密 不需要进行复杂的光纤表面金属化 对裸光纤的表面条件要求比较苛刻，焊接温度相对较高，通常低温玻璃焊料的熔点≥320 ℃，焊接过程中要求表面特性一致，且玻璃焊料焊接后耐机械冲击能力较弱[ 21 ]较高
Table 6. Typical failure modes of active optoelectronic device
View tableView in ArticleTable 6. Typical failure modes of active optoelectronic device
失效模式 失效原因 结构损伤 外引线脱落、光窗破裂、结构（绝缘子、光窗、封边等）漏气、纤芯断裂、光纤位移等 光学性能退化 尾纤位移、光窗裂纹、沾污、光学零件位移、芯片功能退化等 电学性能退化 漏电流增大、暗电流增大或漂移、静电放电、击穿电压下降等 开路 芯片脱落、键合丝压焊点脱落、芯片烧毁、外引线脱落等 短路 内部有金属多余物、过电击穿短路、密封漏气后沾污导致表面钝化失效等
Tools
Get Citation
Copy Citation Text
Jian FAN, Zhenxing WU, Xiaoxia LU, Aijie XUE, Jun GAO. Study on Active Optoelectronic Device Packaging Technology and Reliability[J]. Optoelectronic Technology, 2022, 42(3): 222
Paper Information
Category: Study Report
Received: Mar. 20, 2022
Accepted: --
Published Online: Dec. 23, 2022
The Author Email:
© Copyright 2018-2021 | Chinese Laser Press.
All Rights Reserved 沪ICP备15018463号-20