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解析共晶机在光通信、光模块领域的应用
2023-08-15

共晶机在光模块光通信领域扮演着不可或缺的角色。在光通信系统中,光模块是光通讯传输领域将电信号转换成光信号并进行传输的核心组件。光模块通常由光发射器件(TOSA,含激光器)、光接收器件(ROSA,含光探测器)、功能电路和光(电)接口等部分组成。

其中TOSA的主要作用是实现电信号转光信号,主要包括激光器、MPD、TEC、隔离器、Mux、耦合透镜等器件,有TO-CAN、Gold-BOX、COC(chip on chip)、COB(chip on board)等封装形式。ROSA的主要作用是实现光信号转电信号,内置器件主要包括PD/APD、DeMux、耦合组件等,封装类型一般和TOSA相同。PD用于短距、中距的光模块,APD主要应用于长距光模块。

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为了确保有高效的光信号传输和稳定的性能,光模块必须采用高精度的封装技术。共晶机作为一种先进的封装设备,为光模块制造商提供了高度自动化和精确的组装解决方案。光模块的封装工艺大致可以分为TO Can, Box, COB三大类型。其中COB( Chip on Board )的封装是以锡为主的合金,高温加热后和基板进行贴合,然后进行引线键合实现电气连接从而驱动芯片工作,这类封装也在数据中心光模块得到了广泛应用。光模块紧凑的结构设计和高功率的芯片、激光器的迭代,多个器件聚集在一起产生散热挑战,器件的升温会影响芯片、激光器的稳定工作,最终导致光模块的失效。据统计,光模块的工作温度越高,故障率就越高,所以导电胶的散热能力、工作温度、粘接性能等都会对芯片、激光器的可靠性产生影响。

对于光收发器,首先要进行CoC/CoS键合。然后将CoC/CoS焊接到用于连接透镜/反射镜的共用基板上,然后再装入封装。最新的封装趋势是将更多元件(如激光器、电容器和热敏电阻)通过共晶或环氧树脂将芯片键合连接到一个共用载体上。对于gold-box封装,如带有大功率激光器的收发器,通常先进行CoC/CoS键合,然后将CoC/CoS键合到用于连接透镜/反射镜的共用基板上,再将其放入封装中。更多的芯片或裸片需要通过共晶裸片键合或环氧裸片键合连接到一个共同的载体上。

共晶机的高度自动化和精密性为光通信领域带来了许多优势。首先,它大大减少了人为因素对封装质量的影响,提高了制造过程的一致性和稳定性。其次,它可以实现高效率的批量生产,降低了制造成本,使光模块在市场上更具竞争力。

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