一种TO封装结构、管帽、光器件以及封装方法

技术领域

本发明涉及光器件技术领域，具体涉及一种TO封装结构、管帽、光器件以及封装方法。

背景技术

目前，光纤通信因其具有通信容量大、传输距离远、抗电磁干扰能力强等众多优点而发展成为主要通信方式之一，而光器件是光纤通信的核心器件。

TO封装结构是光器件的一种封装结构，通常包括TO管座(或简称管座)、TO管帽(或简称管帽)以及内部元器件，如附图1及图2所示，其中，TO管座作为封装元件的底座承载内部元器件并用于连接外部，TO管帽用于可以实现光信号的整形，且TO管帽对外界具有良好的密封性能，现有技术中常用的TO管帽通常包括帽身和设置于帽身的镜头(或称为Lense)，镜头可以在接收和发送光的过程中起到聚焦的作用；现有的帽身都采用金属材料制成，例如，现有的帽身通常采用10#碳钢、316L、可伐、SF20F等金属材料制成，而现有的镜头通常采用的是玻璃镜头，根据形状的不同，镜头通常可以分为平窗类、球窗类、C-Lense Cap、斜窗类、非标类等。

光器件TO封装工艺(生产工艺)中要求将TO管帽与TO管座焊接在一起并可形成TO封装，在此过程中，封装空间内部的氧气和水气将被抽空，以增强防腐性能，且气密性可达5×10

发明内容

本发明为解决现有TO封装工艺中，管帽采用金属材料制成，且管帽采用焊接的方式连接管座时所存在的工艺过程麻烦、成本高、封装精度低、且良品率很难提升的问题，提供了一种结构简单紧凑的TO封装结构，不仅工艺过程简单、工艺效果好，而且还具有成本低，可以有效提升封装精度等特点，主要构思为：

一种TO封装结构，包括管座及与所述管座相适配的管帽，所述管帽包括帽身，所述帽身采用非金属材料制成，且帽身胶接于所述管座。在本方案中，管帽的帽身采用非金属材料制成，更有利于采用胶接的方式连接帽身与管座，而通过将帽身胶接于管座，使得帽身可以通过胶接封装于管座，使得帽身与管座之间可以围成封闭的空腔，以便安装和保护内部元器件，此外，本方案中，采用胶接的方式连接帽身与管座，一方面，在具体实施时，采用打胶封装工艺即可实现，不仅工艺成熟、简单，而且打胶设备普遍成本较低，可以达到降低制造成本的目的，另一方面，通过胶接实现封装，封装精度可以提升到±10μm，相比于现有的TO封装结构，本TO封装结构不仅具有突出的实质性特点，而且工艺过程更简单、工艺效果更好、制造成本更低，可以有效提升封装精度，有利于提高生产良率。

进一步的，所述帽身通过密封胶和/或胶黏剂胶接于所述管座。

优选的，所述密封胶采用的是耐候胶。有利于实现更好的封装效果、提高气密性。

为解决便于实现胶接、提高封装效果的问题，优选的，所述帽身采用Si或塑料材质制成。在本方案中，将采用Si或塑料材质制成的帽身来代替现有技术中采用金属材料制成的帽身，一方面，兼顾了生产工艺性和结构的透光、聚光能力，另一方面，使得管帽与管座可以采用胶接的方式实现封装，而无需采用进行焊接封装，不仅可以简化封装工艺，而且可以有效提升封装精度。

优选的，所述帽身采用塑料高分子材料制成。

为解决接收和发送光的聚焦问题，进一步的，所述管帽还包括镜头，所述镜头设置于帽身上远离所述管座的一端。通过设置镜头，使得接收光和发送光可以分别经由所述镜头进/出管帽，并可以利用镜头达到聚焦的目的。

为解决现有TO封装结构中镜头采用焊接的方式固定于帽身所存在的工艺复杂、成本高、封装精度低的问题，方案一中，所述帽身上远离所述管座的一端构造有安装孔，所述镜头胶接于所述安装孔，且所述镜头采用非金属材料制成。在本方案中，通过构造安装孔，便于镜头的安装和固定；镜头采用非金属材料制成，一方面，可以确保镜头具有良好的生产工艺性及良好的透光聚光能力，以便达到聚光的目的，另一方面，使得镜头可以胶接于帽身，相比于现有技术中采用焊接实现镜头与帽身的技术，工艺过程更简单、设备成本更低，且封装精度可以达到±10μm，从而可以显著提高封装精度。

优选的，所述镜头采用Si或塑料材质制成。不仅可以有效兼顾镜头的生产工艺性，而且可以兼顾镜头的透光和聚光能力，满足光纤通信的需求。

优选的，所述镜头通过密封胶和/或胶黏剂胶接于所述帽身。

优选的，所述密封胶采用的是耐候胶。有利于实现更好的封装效果、提高气密性。

方案二中，所述镜头与所述帽身为一体结构，且镜头与帽身的材质相同。即，在本方案中，镜头与帽身是一体成型的，是一个整体结构，既不用分别单独生产和制造镜头与帽身，有利于简化工艺、降低成本，又可以省去将镜头封装于帽身这一工序，不仅可以大大简化工艺，而且不存在封装精度的问题，气密性更好，可以显著提高可靠性和稳定性；尤其是当镜头和帽身都采用Si或塑料材质制成时，不仅可以有效兼顾整个管帽的生产工艺性，而且可以兼顾镜头的透光和聚光能力，满足光纤通信的需求。

为解决便于聚焦的问题，进一步的，所述管帽上远离管座一端的内侧和/或外侧构造有环状凹槽，以形成所述镜头。由于镜头与帽身为一体结构，且帽身上远离管座一端可以起到镜头的作用，而通过在帽身上远离管座一端的内侧和/或外侧构造环状凹槽，不仅可以加工出镜头，以便工作人员有效区分镜头和帽身，便于后续装配，而且可以起到改变镜头厚度的目的，尤其可以使从镜头中心到镜头边缘的厚度逐渐减小，使得镜头的形状更满足聚焦的需求，从而有利于聚焦。

根据上述TO封装结构，本发明提供了一种适用于所述TO封装结构的管帽，包括帽身，所述帽身采用非金属材料制成。

优选的，所述帽身采用Si或塑料材质制成。

方案一中，所述管帽还包括镜头，帽身的一端构造有安装孔，所述镜头胶接于所述安装孔，且镜头采用非金属材料制成。

优选的，所述镜头采用Si或塑料材质制成。

优选的，所述镜头通过密封胶和/或胶黏剂胶接于所述帽身。

方案二中，所述管帽还包括镜头，所述镜头与所述帽身为一体结构，且镜头与帽身的材质相同。

进一步的，所述帽身一端的内侧和/或外侧构造有环状凹槽，以形成所述镜头。

根据上述TO封装结构，本发明提供了一种光器件，包括所述TO封装结构。

根据上述管帽，本发明提供了一种光器件，包括所述管帽。

根据上述TO封装结构，本发明提供了第一种封装方法，包括构造管座；

采用非金属材料构造出带有安装孔的帽身，构造镜头，并采用打胶的方式将镜头胶接于帽身的安装孔处；

采用打胶的方式将帽身封装于管座。通过打胶的方式将帽身封装于管座，可以大大减小对设备的要求，有利于降低成本，而且，相比于焊接封装，还有利于提高封装精度。

优选的，采用Si或塑料材质构造帽身，和/或，采用Si或塑料材质构造镜头。

根据上述TO封装结构，本发明提供了第二种封装方法，包括构造管座；

采用非金属材料构造出一体成型的管帽；

采用打胶的方式将管帽封装于管座。本方法不用单独构造帽身和镜头，也不用装配帽身与镜头，从而可以进一步简化工艺、降低成本、提高封装精度。

优选的，采用Si或塑料材质构造出一体成型的管帽。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种TO封装结构、管帽、光器件以及封装方法，结构简单紧凑，不仅工艺过程更简单，可以有效提升工艺的可行性，而且封装成本和设备投入成本更低，有利于降低整体成本，此外，封装精度更高，有利于提升生产良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有TO封装结构的结构示意图。

图2为现有TO封装结构的局部剖视图。

图3为本发明实施例2中提供的一种TO封装结构的结构示意图。

图4为本发明实施例2中提供的第二种TO封装结构的结构示意图。

图5为本发明实施例2中提供的第三种TO封装结构的结构示意图。

图6为本发明实施例3中提供的一种管帽中，帽身的结构示意图。

图7为本发明实施例3中提供的一种管帽的结构示意图。

图8为本发明实施例4中提供的一种管帽的结构示意图。

图中标记说明

管座100

管帽200、帽身201、安装孔202、耐候胶203、镜头204、环状凹槽205

空腔300。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例中提供了一种TO封装结构，包括管座100，所述管座100可以采用现有TO封装中常用的管座100，如图1-图3所示。

本TO封装结构还包括与所述管座100相适配的管帽200，如图1-图3所示，管帽200通常为帽状结构，以便罩住管座100的上端，为便于说明，如图3所示，在本实施例中，所述管帽200包括帽身201，所述帽身201采用非金属材料制成，且帽身201胶接于所述管座100；在本实施例中，管帽200的帽身201采用非金属材料制成，更有利于采用胶接的方式连接帽身201与管座100，而通过将帽身201胶接于管座100，使得帽身201可以通过胶接封装于管座100，使得帽身201与管座100之间可以围成封闭的空腔300，以便安装和保护内部元器件，此外，本实施例中，采用胶接的方式连接帽身201与管座100还至少具有以下优点：第一、在具体实施时，采用打胶封装工艺即可实现，不仅工艺成熟、简单，而且打胶设备普遍成本较低，可以达到降低制造成本的目的；第二、封装精度可以提升到±10μm，更有利于提高生产良率。

具体而言，在本实施例中，帽身201可以优先采用密封胶和/或胶黏剂胶接于管座100，在实施时，所述密封胶可以优先采用耐候胶203，如图3所示，有利于实现更好的封装效果，且有利于提高气密性。

在本实施例中，帽身201可以优先采用Si材料或塑料材质制成，即，在本实施例中，将采用Si或塑料材质制成的帽身201来代替现有技术中采用金属材料制成的帽身201，一方面，兼顾了生产工艺性和结构的透光、聚光能力，另一方面，使得管帽200与管座100可以采用胶接的方式实现封装，而无需采用进行焊接封装，不仅可以简化封装工艺，而且可以有效提升封装精度。

在更进一步的方案中，当帽身201采用塑料材质制成时，可以优先采用塑料高分子材料制成，有利于帽身201的成型工艺及后续封装更简单。

在本实施例中，所述管帽200还包括镜头204(即本领域所称的Lense)，所述镜头204设置于帽身201上远离所述管座100的一端，如图3所示，在本实施例中，镜头204与帽身201可以是两个单独的部件，此时，镜头204可以采用现有技术中常用的镜头204，通过设置镜头204，使得接收光和发送光可以分别经由所述镜头204进/出管帽200，并可以利用镜头204达到聚焦的目的。

而为便于镜头204的安装，在更进一步的方案中，所述帽身201上远离所述管座100的一端构造有安装孔202，帽身201的另一端用于连接管座100，如图3所示，在本实施例中，所述镜头204胶接于安装孔202，作为优选，镜头204可以优先通过密封胶和/或胶黏剂胶接于帽身201，例如，镜头204可以优先采用耐候胶203设置于帽身201，并封闭所述安装孔202。

而在更进一步的方案中，所述镜头204可以采用非金属材料制成，一方面，可以确保镜头204具有良好的生产工艺性及良好的透光聚光能力，以便达到聚光的目的，另一方面，使得镜头204可以胶接于帽身201，相比于现有技术中采用焊接实现镜头204与帽身201的技术，工艺过程更简单、设备成本更低，且封装精度可以达到±10μm，从而可以显著提高封装精度。

在优选的实施方式中，镜头204可以优先采用Si材料或塑料材质制成，例如，在实施时，镜头204可以优先采用塑料高分子制成；采用Si材料或塑料材质制成的镜头204，不仅可以有效兼顾镜头204的生产工艺性，而且可以兼顾镜头204的透光和聚光能力，满足光纤通信的需求。

实施例2

为进一步简化工艺、降低成本、提高密封性，本实施例2与上述实施例1的主要区别在于，本实施例2所提供的TO封装结构中，镜头204与帽身201为一体结构，如图4所示，且镜头204与帽身201的材质相同，即，在本实施例中，镜头204与帽身201是一体成型的，也就是说，管帽200为一体成型结构，既不用分别单独生产和制造镜头204与帽身201，有利于简化工艺、降低成本，又可以省去将镜头204封装于帽身201这一工序，不仅可以大大简化工艺，而且不存在封装精度的问题，气密性更好，可以显著提高可靠性和稳定性，

在实施时，镜头204与帽身201可以优先采用Si或塑料材质制成，此时，不仅可以有效兼顾整个管帽200的生产工艺性，而且可以兼顾镜头204的透光和聚光能力，满足光纤通信的需求。

当镜头204与帽身201为一体结构时，管帽200上远离管座100一端起到镜头204的作用，相当于实施例1中的镜头204，而考虑到镜头204的聚光效果，在更进一步的方案中，所述管帽200上远离管座100一端的内侧和/或外侧还构造有环状凹槽205，以形成所述镜头204，如图5所示，通过设置环状凹槽205，不仅可以加工出镜头204，如图5所示，以便工作人员可以有效区分镜头204和帽身201，便于后续装配，而且可以起到改变镜头204厚度的目的，如图5所示，通过控制环状凹槽205的横截面形状，可以使从镜头204中心到镜头204边缘的厚度逐渐减小，如图5所示，以便形成凸透镜的形状，使得镜头204的形状更满足聚焦的需求，从而有利于聚焦。

实施例3

根据实施例1中所提供的TO封装结构，本实施例提供了一种适用于所述TO封装结构的管帽200，包括帽身201和镜头204，其中，所述帽身201采用非金属材料制成，例如，帽身201可以优先采用Si材料或塑料材质制成；

如图6及图7所示，所述帽身201的一端构造有安装孔202，所述镜头204可以通过密封胶和/或胶黏剂胶接于安装孔202，作为优选，镜头204可以优先采用Si或塑料材质制成，且镜头204的材料与帽身201的材料可以相同。

实施例4

根据实施例2中所提供的TO封装结构，本实施例提供了一种适用于所述TO封装结构的管帽200，包括帽身201和镜头204，所述帽身201采用非金属材料制成，镜头204与帽身201为一体结构，且镜头204与帽身201的材质相同，即管帽200为一体结构，如图8所示，例如，帽身201和镜头204都可以优先采用Si材料或塑料材质制成。

在进一步的实施方式中，所述帽身201一端的内侧和/或外侧构造有环状凹槽205，以形成所述镜头204，如图8所示，便于聚光。

实施例5

本实施例提供了一种光器件，包括实施例1或实施例2中所述的TO封装结构，或包括实施例3或实施例4中所述的管帽200。

实施例6

根据实施例1中所提供的TO封装结构，本实施例提供了一种封装方法，包括如下步骤：(1)构造管座100，并采用非金属材料构造出带有安装孔202的帽身201，构造镜头204，并采用打胶的方式将镜头204胶接于帽身201的安装孔202处，以封闭所述安装孔202并形成管帽200；

(2)采用打胶的方式将帽身201封装于管座100，达到封装的目的。

在本方法中，优先采用Si或塑料材质构造帽身201，优先采用Si或塑料材质构造镜头204。

本方法通过打胶的方式将帽身201封装于管座100，可以大大减小对设备的要求，有利于降低成本，而且，相比于焊接封装，还有利于提高封装精度。

实施例7

根据实施例2中所提供的TO封装结构，本实施例提供了一种封装方法，包括如下步骤：(1)构造管座100，并采用非金属材料构造出一体成型的管帽200，即帽身201与镜头204一体成型；

(2)采用打胶的方式将管帽200封装于管座100，达到封装的目的。

在本方法中，优先采用Si或塑料材质构造出一体成型的管帽200。

相比于实施例6中所提供的方法，本方法不用单独构造帽身201和镜头204，也不用装配帽身201与镜头204，从而可以进一步简化工艺、降低成本、提高封装精度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。