光传感器封装技术.ppt

Mini-DiL是2×4小型双列直插封装结构，广泛应用于光发/收组件。它的特点是体积小、易安装，在电路板上无须弯曲引线，无须附加热沉，插针和工业标准14针组件兼容。其封装形式为双层埋线黑陶瓷封装技术（黑陶瓷为95%氧化铝瓷粉中加入3%的二氧化钛）。管壳制作首先将未烧结的生瓷片按设计尺寸进行冲切，同时在两层之间制作出线路通道孔和尾纤导管孔。用于金属化埋线与管壳内外进行电互联。然后利用丝网漏印进行金属化浆料的图形印刷，用金属化浆料将每个线路通道孔填充完整。 Mini-DiL封装 金属化浆为铜锰膏。当瓷片金属化加工完成后，按照程序把两个瓷片叠加，适当加热加压（80℃，180kg/cm2）黏合剂。由于生瓷内的热塑性黏合剂变软，而使各层之间紧密熔合。经1500～1600℃烧成后，可使瓷体成为一整体。在陶瓷封装外壳中经过铜锰金属化后的陶瓷基体，其引出端尚须与金属化引线框架和尾纤导管进行钎焊。双列直插式封装都是在瓷体的两侧装配引线，焊料常采用银基硬钎焊料。主要原因是此种焊料导电性、导热性、抗蚀性和流散性都很好。钎焊完成后，再对整个管壳进行金属化，以提高可焊性。为了方便散热，陶瓷壳底部和盖板可用可伐金属材料。组件封装工艺过程类似于一般双列直插式，不同的是电子元器件和管芯不是组装在制冷器上，而是陶瓷基板上，通过光纤耦合，最后封盖。其外形尺寸只有一般14针双列直插器件的二分之一。 无源对准技术 所谓无源对准就是在非工作状态下实施耦合封装的技术。在光电子技术中，这种无源对准无疑是与器件的位置调整、安装相关的一种新的封装技术。在长期实施的有源对准技术中，发光与接收器是在工作状态下进行光轴等的对准。而无源对准技术中，发光与接收器件未工作，系统的校准是通过某些指示标记进行的。这和微电子技术领域的LSI、电阻、电容等基本元器件在往印刷电路板上安装工艺类似，都是无源对准。 一、有源对准存在的问题 上图是早期用于长途通信的LD组件的基本封装结构形态。A-I是各种焊接和黏结工艺，(1)-(18)是各种组装元件。由图中可见，LD与光纤之间的光耦合是一种高效耦合的系统结构：LD光束尺寸与光纤的纤芯尺寸、两个球透镜的直径比都经精心选择。这种封装设计在技术上已接近理想的封装形态。但作为批量产品却有不可避免的弱点：①需充氮气，为保证组件的可靠性，需采用氮(N2)作为气密性保护气体；②难于检测，事前由于半导体器件的加速试验单独进行，不易判断LD管芯的好坏；③效率低下，在光学对准时各部件都要进行调整、校正光轴，并进行固定，工作效率低，不适合大规模生产。 无源对准的特点： 无源对准由于是在非工作状态下，根据事先设计和加工的各种定位标记进行对准，因此有以下优点： (1)可减少组装设备。由于不需调整和校正光轴，所以固定和调整各部件的设备、夹具、工具类都不需要。 (2)大量减少组装工序。 (3)容易实现自动化生产。 光纤无源对准： 光纤由硅平台上形成的V沟槽的位置精度决定。它利用V形槽限制光纤的横向移动，再用一刻有同样沟槽的盖板卡紧（用胶）粘牢光纤，以加强固定光纤的位置。 无源对准是一种高精度确定位置并进行固定的技术。它利用一次工艺，完成布线、散热、光耦合，同时完成连接，是一种高效而优质的技术。 石英平面光路器件的封装技术 石英平面光路器件是在硅基板上由石英玻璃光波导形成的光集成器件。光波导回路由石英玻璃膜淀积技术与LSI微细加工技术相结合制作。淀积技术用火焰水解淀积(FHD)或类似光纤制作的轴向淀积(VAD)工艺，通过设计光波导回路，可实现各种不同的功能回路。迄今为止，不仅构成耦合器、分路器、开关、滤波器等光波导无源器件，还构成多功能化混合集成产品。例如，在PLC上组装半导体光电子器件的光收/发组件，即构成多功能化混合集成器件。这是一种新型的PLC系列组件。向PLC掺铒，还能实现光放大功能。用作光系统管理的波长不敏感耦合器正相继进入商品阶段。 PLC封装技术 下图是PLC封装技术与相关开发技术之间的关系。PLC损耗与光纤连接损耗十分低，稳定性连接是其关键。在PLC与带状光纤的连接中，是在玻璃上形成精确的V形沟槽固定，可获得亚微米尺寸精度的光纤阵列。在接收模拟信号的系统中要求PLC连接处反射低，为此把PLC端研磨成8°，可获得50dB的反射衰减量。无偏振依赖性在实际应用中非常重要。在硅基板上形成的PLC，由于热膨胀系数各不相同，存在双折射现象。它对光滤波器与光合/分波器等器件，对利用光频率特性的阵列波导光栅(AWG)型合/分波器影响显著。为此，可把聚合物膜的1/2波片插入阵列波导的沟内，可构成偏振不敏感器件。 温度稳定性包括光纤连接部稳定性和回路连接部稳定性。由于PL