光器件封装详解有源光器件的结构和封装
光电子封装技术[1]
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光电子器件的封装技术
吴懿平 博士 华中科技大学 教授/博导；上海交通大学 特聘教授
光电子封装是光电子器件、电子元器件及功能应用材料的系统集成。光电子封装在光通 信系统中可分为如下级别的封装：芯片 IC 级的封装、器件封装、模块封装、系统板封装、子 系统组装和系统组装。光电子器件的封装技术来自于市场驱动，光通信的发展需要光器件满 足如下需要：更快的传输速率，更高的性能指标、更小的外形尺寸；增加光电集成的水平和 程度；低成本的封装工艺技术。从早期的双列直插、蝶形封装到同轴封装以及微型化的 Mini-DiL 封装、SFF（Small Form Factor）封装，都是顺应上述需要。而射频（RF）和混合信 号封装技术、倒装芯片技术（FC）促进了高速光电子器件的发展。光模块封装的形式也在实 际应用中从分离模块封装发展为收发合一模块封装， 从多引脚输出的封装形式 （如： 19 SC 双 插拔）发展为 SFF 小型化封装形式，引脚封装逐步被热插拔封装取代，同时，从热插拔的封 装形式（GBIC）发展为 SFP 的小型化封装形式。本文主要介绍光通信领域中的光电子有源器 件及模块的封装技术。 一、光电子器件封装形式 1 光电子器件和模块的封装形式 光电子器件和模块的封装形式，根据其应用的广度可以分为商业标准封装和客户要求的 专有封装。其中商业标准封装又可分为同轴 TO 封装、同轴器件封装、光电子组件组装和光电 子模块封装等几种。 对于同轴器件封装来说有同轴尾纤式器件（包括：同轴尾纤式激光器、同轴尾纤式探测 器、尾纤型单纤双向器件）和同轴插拔式器件（包括：同轴插拔式激光器、同轴插拔式探测 器、同轴插拔式单纤双向器件） 。其封装接口的结构有 SC 型、FC 型、LC 型、ST 型、MU-J 等形式。 光电子组件封装的封装结构形式有双列直插式封装 （DIP） 、 蝶形封装(Butterfly Packaging)、 小型化双列直插式封装（Mini-DIL）等几种。 光电子模块封装的结构形式有：19 SC 双端插拔型收发合一模块、19 双端尾纤型收发 合一模块，以及 SFF、SFP、GBIC、XFP、ZEN-Pak、X2 等多厂家协议标准化的封装类型。 此外，还有各种根据客户需要设计的专有封装。 2 光电子器件和模块的封装工艺 光电子器件、组件和模块在封装过程中涉及到的工艺按照封装工艺的阶段流程和程序， 可以具体细分为： 驱动及放大芯片（IC）封装：这类封装属于普通微电子封装工艺。这类封装的主要形式 有小外形塑料封装（SOP 或 SOIC） ；塑料有引线封装（PLCC） 、陶瓷无引线封装（LCCC） ； 方形扁平封装（QFP）球栅阵列封装（BGA）以及芯片尺寸封装（CSP 或 uBGA） 。 裸芯片（Die）封装：这类封装包括各种 IC 及半导体发光和接收器件，主要形式有：板载 芯片（COB） ；载带自动键合（TAB） ；倒装芯片（Flip Chip）等。目前，在光电子器件及组件 中发光和接收的裸片与集成芯片（IC）或 I/O 外引线的连接，就是基于陶瓷板载芯片的共晶焊 接或胶结以及金丝球键合（Bonding） 。 器件或组件（Device &. Component）封装：这类封装是指将上述板载芯片如何与光纤或 连接器进行耦合封装，从而达到光互连的目的。 模块封装：这类封装就是传统的 SMD 封装，即将光器件或组件与 PCB 板电互连，然后 通过各种 MSA 协议或客户指定的外壳进行封装的工艺形式。
信息光学中的光电子器件的封装技术
信息光学中的光电子器件的封装技术信息光学在现代通信和数据处理中扮演着至关重要的角色。
而光电子器件则是信息光学中的核心组成部分。
为了确保光电子器件的稳定性和可靠性，封装技术显得尤为关键。
本文将介绍信息光学中光电子器件的封装技术，包括封装材料、封装工艺和封装结构等方面。
一、封装材料光电子器件的封装材料通常需要具备良好的光学性能、热学性能和机械性能等特点。
常见的封装材料包括有机高分子材料、无机材料和复合材料等。
有机高分子材料如环氧树脂和聚酰亚胺等，具有良好的可塑性和成型性，适用于多种封装形式。
无机材料如玻璃和陶瓷等，具有较高的热稳定性和抗腐蚀性，适用于高温环境下的封装。
复合材料则可以综合利用不同材料的特点，达到更好的性能。
二、封装工艺光电子器件的封装工艺包括准备工作、封装组装和封装固化等过程。
首先，准备工作包括材料选择、制备封装基板和器件等。
其次，封装组装指将器件和基板进行精确定位和焊接。
最后，封装固化是通过加热、紧固或固化剂等方式，使封装材料达到所需的稳定性和可靠性。
三、封装结构光电子器件的封装结构根据具体的应用需求来设计。
常见的封装结构包括散热器式、壳体式、芯片式和光纤插件式等。
散热器式封装结构采用优良的散热材料，用于高功率光电子器件，可以有效散发热量。
壳体式封装结构通常由金属或塑料材料制成，保护器件不受外界环境的干扰和损坏。
芯片式封装结构则将器件直接封装在芯片上，适用于微型化光电子器件。
光纤插件式封装结构则将器件封装在光纤连接器插口中，以便于光纤的连接和传输。
综上所述，信息光学中的光电子器件的封装技术至关重要。
封装材料需要具备光学、热学和机械等多种性能，封装工艺需要进行准备工作、封装组装和封装固化等过程，封装结构需要根据具体需求进行设计。
只有通过合理选择材料、精细进行工艺和设计合适的结构，才能保证光电子器件在信息光学领域的应用稳定可靠。
希望本文对信息光学中的光电子器件封装技术有所启发与帮助。
光器件封装详解
光器件封装详解有源光器件的结构和封装目录1 有源光器件的分类 ................................................................. (5)2 有源光器件的封装结构 ................................................................. .. (5)2.1 光发送器件的封装结构 ................................................................. .. (6)同轴型光发送器件的封装结构 ................................................................. (7)蝶形光发送器件的封装结构 ................................................................. . (7)同轴型光接收器件的封装结构 ................................................................. (8)蝶形光接收器件的封装结构 ................................................................. . (9)1×9和2×9大封装光收发一体模块 ................................................................. . (9)GBIC(Gigabit Interface Converter)光收发一体模块 ..............................................10SFF(Small Form Factor)小封装光收发一体模块 ...................................................11SFP(Small Form Factor Pluggable)小型可插拔式光收发一体模块 .......................12 光收发模块的子部件 ................................................................. .................................. 12 2.1.1 2.1.2 2.22.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.53.13.23.3 光接收器件的封装结构 ................................................................. ...................................... 8 光收发一体模块的封装结构 ..................................................................... ........................... 9 3 有源光器件的外壳 ................................................................. ................................................. 14 机械及环境保护 ..................................................................... ........................................... 14 热传递 ................................................................. .. (14)电通路 ................................................................. .. (15)玻璃密封引脚 ..................................................................... .. (15)单层陶瓷 ..................................................................... (15)多层陶瓷 ..................................................................... ................................................ 16 同轴连接器 ................................................................. ................................................. 16 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.43.43.5 光通路 ................................................................. .. (17)几种封装外壳的制作工艺和电特性实例 ................................................................. .. (18)小型双列直插封装(MiniDIL) .............................................................. (18)多层陶瓷蝶形封装(Multilayer ceramic butterfly type packages)............................19 射频连接器型封装 ................................................................. ...................................... 20 3.5.1 3.5.2 3.5.34.1 4 有源光器件的耦合和对准.................................................................. ...................................... 20 耦合方式 ................................................................. . (20)直接耦合 ..................................................................... (21)透镜耦合 ..................................................................... (22)同轴型器件的对准 ................................................................. .. (22)双透镜系统的对准 ................................................................. ...................................... 23 直接耦合的对准 ..................................................................... ..................................... 23 4.1.1 4.1.2 4.2 4.2.1 4.2.24.2.35.15.25.3 对准技术 ................................................................. .......................................................... 22 5 有源光器件的其它组件/子装配 ..................................................................... .......................... 23 透镜 ..................................................................... ............................................................. 23 热电制冷器(TEC) .............................................................. ........................................... 24 底座 ..................................................................... . (25)5.46.16.26.36.4 激光器管芯和背光管组件 ................................................................. (25)胶 ................................................................. (26)焊锡 ..................................................................... ............................................................. 27 搪瓷或低温玻璃 ................................................................. ............................................... 27 铜焊 .................................................................................................................................. 28 6 有源光器件的封装材料 ................................................................. (26)7 附录:参考资料清单 ................................................................. . (28)有源光器件的结构和封装关键词:有源光器件、材料、封装摘要:构和电特性等各个方面进行了研究，给出了详细研究结果。
光通信光器件封装介绍
光通信光器件封装介绍
光通信光器件封装主要分为三个部分：光电器件（TOSA/ROSA）、贴有电子元器件的电路板（PCBA）和光接口（外壳）。
光发射部分由光源、驱动电路、控制电路（如APC）等构成，主要测试光功率、消光比这两个参数。
光接收部分则由PIN管和限幅放大器组成，将输入的光信号通过PIN管转换成光电流，再通过限幅放大器转换成电压信号。
封装则是指光模块的外形，随着科技的进步，封装也在不断进化，体积正逐渐变小。
封装类型有很多，如SFP系列、QSFP系列等。
这些封装类型具有更小的体积，更适用于网络设备的端口密度，适应了网络迅猛发展的趋势。
此外，还有一些常见的封装类型如TO-CAN同轴封装、蝶形封装、BOX封装和COB（Chip On Board）封装等。
这些封装工艺在速率、功耗、距离、成本等方面也在不断地向前发展。
总的来说，光通信光器件封装是光模块中非常关键的部分，它决定了光模块的性能、可靠性以及适用性。
随着技术的不断发展，未来还可能出现更多先进的光器件封装形式。
发光二极管封装结构
发光二极管封装结构发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种半导体器件，具有发光功能。
它广泛应用于照明、显示、通信等领域。
发光二极管封装结构对其性能和应用具有重要影响。
本文将介绍发光二极管的封装结构，包括常见的封装类型和封装材料。
一、常见的封装类型发光二极管的封装类型多种多样，常见的有直插式封装、贴片封装和模块封装。
1. 直插式封装直插式封装是最早的一种封装方式，其引脚以直线排列，并插入电路板上的孔中进行焊接。
这种封装结构简单、成本低廉，适用于大批量生产。
然而，由于其体积较大，不适用于高密度集成电路的应用。
2. 贴片封装贴片封装是目前最常见的封装方式，尤其适用于小型化和高密度集成电路。
贴片封装将发光二极管芯片封装在一个小型的塑料封装体中，通过焊接或粘贴固定在电路板上。
这种封装结构具有体积小、重量轻、可靠性高等优点，广泛应用于照明和显示领域。
3. 模块封装模块封装是将多个发光二极管芯片封装在一个模块中，形成一个功能完整的发光二极管模块。
模块封装具有良好的散热性能和可靠性，适用于大功率LED照明和显示应用。
二、常见的封装材料发光二极管的封装材料对其性能和应用也有很大影响，常见的封装材料有塑料封装和陶瓷封装。
1. 塑料封装塑料封装是目前使用最广泛的封装材料，其主要成分是聚合物。
塑料封装具有低成本、易加工、良好的电绝缘性能等优点。
然而，塑料封装的热导率较低，散热性能较差，对于高功率LED应用有一定限制。
2. 陶瓷封装陶瓷封装是一种高性能的封装材料，具有优良的热导率和良好的耐高温性能。
陶瓷封装通常采用氮化铝陶瓷，具有良好的散热性能和耐腐蚀性能，适用于高功率LED应用。
三、封装结构对性能的影响发光二极管的封装结构对其性能和应用具有重要影响。
1. 散热性能发光二极管在工作过程中会产生热量，如果不能及时散热，会导致LED温度升高，降低其发光效率和寿命。
因此，封装结构需要具有良好的散热性能，以保证LED的稳定工作。
有源光器件的结构和封装
有源光器件的结构和封装一、激光器激光器是一种能够产生高强度、高方向性、高单色性的激光光源。
它由半导体材料和外部光学元件组成。
1.半导体材料激光器的核心部件是半导体材料。
通常使用的是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，如GaAs、InP等。
在半导体材料中，通过掺杂和外加电场的作用，形成电子和空穴的超额载流子。
当外加电场作用下，载流子在电磁波的作用下发生跃迁放出光子。
2.外部光学元件外部光学元件主要包括半导体激光器的波导结构和反射镜等。
波导结构是光从激光器核心区域传输到边界进行输出的通道。
而反射镜则用于提供光的反射，形成光的干涉条件，使得光可以在材料中来回反射，形成激光。
3.封装激光器的封装主要是为了保护激光器的结构和防止光的泄漏。
目前常用的封装结构有普通封装和集成封装两种形式。
普通封装采用金属壳体、光纤套管等材料进行封装，而集成封装则将激光器集成到电路板上，使得激光器的体积更小、性能更稳定。
二、光电二极管光电二极管是一种能够将光能转换为电能的器件，也称为载流子光二极管。
它由半导体材料和外部电路组成。
1.半导体材料光电二极管也使用半导体材料作为其核心部件。
通常使用的是Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，如Si、InGaAs等。
当光照射到半导体材料上时，能量激发了材料中的载流子，形成电流。
2.外部电路光电二极管需要外部电路进行电流的放大和信号的处理。
一般来说，光电二极管需要接在一个放大器电路上，通过放大器电路对光电二极管输出信号进行放大，从而得到有效的电信号。
3.封装光电二极管的封装主要是为了保护器件不受环境的影响，并方便其与其他器件的连接。
常见的封装形式有TO封装、SMD封装、COB封装等。
其中TO封装是将光电二极管连接到一个金属壳体中，以保护器件并方便安装。
总结：有源光器件的结构和封装主要包括激光器和光电二极管。
激光器的结构由半导体材料和外部光学元件组成，封装形式主要有普通封装和集成封装。
而光电二极管由半导体材料和外部电路组成，封装形式主要有TO封装、SMD封装、COB封装等。
电子元件封装大全及封装常识
电子元件封装大全及封装常识一、什么叫封装封装，就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接.封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。
因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。
由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。
衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。
封装时主要考虑的因素：1、芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1：1；2、引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能；3、基于散热的要求，封装越薄越好。
封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种。
从结构方面，封装经历了最早期的晶体管TO（如TO-89、TO92）封装发展到了双列直插封装，随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。
从材料介质方面，包括金属、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。
封装大致经过了如下发展进程：1.结构方面：TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA －>CSP；2.材料方面：金属、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；3.引脚形状：长引线直插－>短引线或无引线贴装－>球状凸点；4.装配方式：通孔插装－>表面组装－>直接安装二、具体的封装形式1、 SOP/SOIC封装SOP是英文Small Outline Package 的缩写，即小外形封装。
元器件封装大全：图解文字详述
元器件封装类型：A.Axial轴状的封装（电阻的封装）AGP （Accelerate raphical Port）加速图形接口AMR(Audio/MODEM Riser) 声音/调制解调器插卡BBGA（Ball Grid Array）球形触点阵列，表面贴装型封装之一。
在印刷基板的背面按阵列方式制作出球形凸点用以代替引脚，在印刷基板的正面装配LSI 芯片，然后用模压树脂或灌封方法进行密封。
也称为凸点阵列载体(PAC)BQFP(quad flat package with bumper)带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。
QFP封装之一，在封装本体的四个角设置突(缓冲垫)以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。
C 陶瓷片式载体封装C－(ceramic) 表示陶瓷封装的记号。
例如，CDIP 表示的是陶瓷DIP。
Cerdip 用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装，用于ECL RAM，DSP(数字信号处理器)等电路。
带有玻璃窗口的Cerdip 用于紫外线擦除型EPROM 以及内部带有EPROM 的微机电路等。
CERQUAD(Ceramic Quad Flat Pack)表面贴装型封装之一，即用下密封的陶瓷QFP，用于封装DSP 等的逻辑LSI 电路。
带有窗口的Cerquad 用于封装EPROM 电路。
散热性比塑料QFP 好，在自然空冷条件下可容许1.5～2W 的功率CGA(Column Grid Array) 圆柱栅格阵列，又称柱栅阵列封装CCGA(Ceramic Column Grid Array) 陶瓷圆柱栅格阵列CNR是继AMR之后作为INTEL的标准扩展接口CLCC 带引脚的陶瓷芯片载体，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形。
带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM 以及带有EPROM 的微机电路等。
此封装也称为QFJ、QFJ－G COB(chip on board) 板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。
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有源光器件的结构和封装目录1有源光器件的分类 ........................................................................................错误!未指定书签。
2有源光器件的封装结构 .................................................................................错误!未指定书签。
2.1光发送器件的封装结构 ...........................................................................错误!未指定书签。
2.1.1同轴型光发送器件的封装结构 ..........................................................错误!未指定书签。
2.1.2蝶形光发送器件的封装结构..............................................................错误!未指定书签。
2.2光接收器件的封装结构 ...........................................................................错误!未指定书签。
2.2.1同轴型光接收器件的封装结构 ..........................................................错误!未指定书签。
2.2.2蝶形光接收器件的封装结构..............................................................错误!未指定书签。
2.3光收发一体模块的封装结构....................................................................错误!未指定书签。
2.3.11×9和2×9大封装光收发一体模块 .....................................................错误!未指定书签。
2.3.2GBIC（GigabitInterfaceConverter）光收发一体模块 ......................错误!未指定书签。
2.3.3SFF（SmallFormFactor）小封装光收发一体模块 ...........................错误!未指定书签。
2.3.4SFP（SmallFormFactorPluggable）小型可插拔式光收发一体模块错误!未指定书签。
2.3.5光收发模块的子部件.........................................................................错误!未指定书签。
3有源光器件的外壳 ........................................................................................错误!未指定书签。
3.1机械及环境保护 ......................................................................................错误!未指定书签。
3.2热传递.....................................................................................................错误!未指定书签。
3.3电通路.....................................................................................................错误!未指定书签。
3.3.1玻璃密封引脚....................................................................................错误!未指定书签。
3.3.2单层陶瓷 ...........................................................................................错误!未指定书签。
3.3.3多层陶瓷 ...........................................................................................错误!未指定书签。
3.3.4同轴连接器........................................................................................错误!未指定书签。
3.4光通路.....................................................................................................错误!未指定书签。
3.5几种封装外壳的制作工艺和电特性实例..................................................错误!未指定书签。
3.5.1小型双列直插封装（MiniDIL）.........................................................错误!未指定书签。
3.5.2多层陶瓷蝶形封装（Multilayerceramicbutterflytypepackages）......错误!未指定书签。
3.5.3射频连接器型封装.............................................................................错误!未指定书签。
4有源光器件的耦合和对准..............................................................................错误!未指定书签。
4.1耦合方式 .................................................................................................错误!未指定书签。
4.1.1直接耦合 ...........................................................................................错误!未指定书签。
4.1.2透镜耦合 ...........................................................................................错误!未指定书签。
4.2对准技术 .................................................................................................错误!未指定书签。
4.2.1同轴型器件的对准.............................................................................错误!未指定书签。
4.2.2双透镜系统的对准.............................................................................错误!未指定书签。
4.2.3直接耦合的对准 ................................................................................错误!未指定书签。
5有源光器件的其它组件/子装配 .....................................................................错误!未指定书签。
5.1透镜 ........................................................................................................错误!未指定书签。
5.2热电制冷器（TEC）...............................................................................错误!未指定书签。
5.3底座 ........................................................................................................错误!未指定书签。
5.4激光器管芯和背光管组件........................................................................错误!未指定书签。
6有源光器件的封装材料 .................................................................................错误!未指定书签。
6.1胶............................................................................................................错误!未指定书签。
6.2焊锡 ........................................................................................................错误!未指定书签。
6.3搪瓷或低温玻璃 ......................................................................................错误!未指定书签。