一种高可靠性光模块封装方法及高可靠性光模块

技术领域

本申请涉及光模块领域，特别涉及一种高可靠性光模块封装方法及高可靠性光模块。

背景技术

常规的Vcsel光模块封装形式采用塑料透镜和胶水固定的工艺方式，即将光芯片粘接在PCB板上，然后利用透镜将光芯片罩设在PCB板上，通常塑料透镜是PEI树脂材质，胶水为环氧树脂或丙烯酸树脂材质。

基于这种封装技术，因此其只能设置成插拔的形式，而该种光模块通常很难经受恶劣环境的考验，比如高温SMT工艺(>200℃)会导致PEI树脂变形，长期的高温高湿会导致胶水吸水形变并导致粘接力下降。这些恶劣场景都会导致光模块光路变化甚至失效，表现为光功率跌落，甚至无光。这就限制了常规光模块的应用场景，特别是CPO场景中的可回流焊等场景。

发明内容

本申请实施例提供一种高可靠性光模块封装方法及高可靠性光模块，以解决相关技术中采用胶水粘接在高温高湿环境会导致胶水吸水形变并导致粘接力下降的技术问题。

第一方面，提供了一种高可靠性光模块封装方法，包括以下步骤：

提供基座，并在所述基座上设定位置开有安装槽；

在所述安装槽内贴光芯片；

在所述安装槽内，并于光芯片的上方安装透镜，

在基座表面安装光口适配器，并使得光口适配器贴合所述透镜；

在基座相对安装槽槽口的一侧设置焊盘。

一些实施例中，在所述安装槽内贴光芯片之前，还包括步骤：

在安装槽的底部进行标记。

一些实施例中，在安装槽的底部进行标记之前，还包括步骤

根据光路传输路径，确定在所述安装槽内贴片位置。

一些实施例中，所述安装槽包括沿槽深度依次分布的第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和第二安装槽在连接处通过台阶过渡，所述光芯片位于第二安装槽内，所述透镜位于所述第一安装槽内。

一些实施例中，在基座表面安装光口适配器，并使得光口适配器贴合所述透镜包括具体步骤：

在基座表面预设位置开设定位孔，将光口适配器插入至所述定位孔内，直至光口适配器贴合所述透镜。

一些实施例中，所述基座采用硅或者陶瓷材料，所述透镜采用玻璃材质。

第二方面，提供了一种采用如上述的高可靠性光模块封装方法制得的高可靠性光模块，包括：

基座，所述基座上开有安装槽，所述安装槽内设置有光芯片，在所述光芯片上安装有透镜；

光口适配器，其设置在所述基座上，并盖合所述安装槽的槽口；

焊盘，其设置在所述基座相对安装槽槽口的一侧。

一些实施例中，所述安装槽沿槽深度依次分布的第一安装槽和第二安装槽，所述第一安装槽和第二安装槽在连接处通过台阶过渡，所述光芯片位于第二安装槽内，所述透镜位于所述第一安装槽内。

一些实施例中，所述基座采用硅或者陶瓷材料，所述透镜采用玻璃材质。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种高可靠性光模块封装方法及高可靠性光模块，通过提供基座，并在基座上设定位置开有安装槽；在安装槽内贴光芯片；在安装槽内，并于光芯片的上方安装透镜，在基座表面安装光口适配器，并使得光口适配器贴合透镜，在基座相对安装槽槽口的一侧设置焊盘，采用上述方法制得的光模块可以通过回流焊直接焊接在PCB板上，相比传统的插接，本申请中焊接可以降低整个产品使用状态时所占的空间，安装更加稳定且具有耐恶劣环境的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例提供的流程框图；

图2为本申请实施例提供的基座与光口适配器安装状态下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的基座与光口适配器安装状态下的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的基座的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的基座内部的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光路途径的示意图。

图中：1、基座；2、安装槽；21、第一安装槽；22、第二安装槽；3、光芯片；4、透镜；5、光口适配器；6、焊盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

常规的Vcsel光模块封装形式采用塑料透镜和胶水固定的工艺方式，即将光芯片粘接在PCB板上，然后利用透镜将光芯片罩设在PCB板上，通常塑料透镜是PEI树脂材质，胶水为环氧树脂或丙烯酸树脂材质。

基于该封装技术，其只能设置成插拔的形式，即该PCB板插接到另一PCB板上，但是基于该传输方式，这样整体就会占据较大空间，且在机器运行过程中，会震动，长时间的震动会影响插拔连接的稳定。

本申请实施例提供了一种高可靠性光模块封装方法及高可靠性光模块，以解决相关技术中采用胶水粘接在高温高湿环境会导致胶水吸水形变并导致粘接力下降的技术问题。

第一方面，提供了一种高可靠性光模块封装方法，包括以下步骤：

S10、提供基座1，并在所述基座1上设定位置开有安装槽2；

S20、在所述安装槽2内贴光芯片3；

S30、在所述安装槽2内，并于光芯片3的上方安装透镜4，

S40、在基座1表面安装光口适配器5，并使得光口适配器5贴合所述透镜4；

S50、在基座1相对安装槽2槽口的一侧设置焊盘6。

在本申请中，基座1在加工厂内根据要求在设定的位置开有安装槽2，然后在安装槽2内贴光芯片3，将透镜4安装在安装槽2内，并保证透镜4位于光芯片3的上端，然后在基座1表面安装光口适配器5，并使得光口适配器5贴合所述透镜4，最后在基座1相对安装槽2槽口的一侧设置焊盘6。

通过上述方法制得的光模块可以通过回流焊直接焊接在PCB板上，相比传统的插接，本申请中焊接可以降低整个产品的体积，安装更加稳定且具有耐恶劣环境的性能。

在具体实施时，参见图6，光路从光芯片3出发，经过透镜4进入到光口适配器5内，光口适配器5主要由反射镜、汇聚透镜和光纤组成，进入到光口适配器5内的光路通过反射镜反射，汇聚透镜汇聚，最终通过光纤传导。

在本申请中的芯片为Vcsel芯片以及PD芯片，即Vcsel激光器和PD探测器。

具体，在所述安装槽2内贴光芯片3之前，还包括步骤：

在安装槽2的底部进行标记。

标记是采用高精度定位Maker点，其可以用来保证贴片的精度。

进一步地，在安装槽2的底部进行标记之前，还包括步骤：

根据光路传输路径，确定在所述安装槽2内贴片位置。

该步骤与Maker定位进行配合使用，根据光路传输路径，来确定在所述安装槽2内贴片位置，但是在贴片时会出现偏差，故要保证贴片的精度，需要提前在安装槽2的底部进行Maker定位来做为参考坐标。

参照图2，为了保证光路的传输，需要保证透镜4位于光芯片3的光路的同时且不能贴合光芯片3，因此所述安装槽2包括沿槽深度依次分布的第一安装槽21和第二安装槽22，所述第一安装槽21和第二安装槽22在连接处通过台阶过渡，所述光芯片3位于第二安装槽22内，所述透镜4位于所述第一安装槽21内。

这样第一安装槽21的底部则为一朝向槽口的台阶面，这样透镜4在放置在第一安装槽21底部时，便确定安装到位。

可以理解的是，在第一安装槽21和第二安装槽22槽底之间的间距正好符合透镜4与光芯片3之间间距。

由于安装槽2是提前开设的，因此在安装透镜4无需进行调试，大大缩短安装时间。

在步骤S40中，在基座1表面安装光口适配器5，并使得光口适配器5贴合所述透镜4包括具体步骤：

在基座1表面预设位置开设定位孔，将光口适配器5插入至所述定位孔内，直至光口适配器5贴合所述透镜4。

在光路传输过程中，需要确保光芯片3、透镜4以及光口适配器5的位置精度，因此在基座1生产过程中，便会根据程序开设安装槽2以及定位孔，从而来确保透镜4和光口适配器5安装到位。

同时，基座1、光芯片3和透镜4的CTE(Coefficient ofThermal Expansion)均为匹配的，其CTE系数均为<10E

在本申请中，所述基座1采用硅或者陶瓷材料，所述透镜4采用玻璃材质。

上述两种材料都可以经受高温SMT工艺，而光芯片3也采用高温焊料的方式来实现固定，亦或者采用较薄的胶水来固定(厚度<12um)。

在具体安装阶段时，是利用焊盘6通过SMT工艺先将基座1安装，最后才安装光口适配器5。

本申请实施例中还提供了一种采用如上述的高可靠性光模块封装方法制得的高可靠性光模块，包括基座1、光口适配器5以及焊盘6，所述基座1上开有安装槽2，所述安装槽2内设置有光芯片3，在所述光芯片3上安装有透镜4；光口适配器5设置在所述基座1上，并盖合所述安装槽2的槽口；焊盘6设置在所述基座1相对安装槽2槽口的一侧。

该高可靠性光模块可以通过回流焊直接焊接在PCB板上，相比传统的插接，本申请中焊接可以降低整个产品的体积，安装更加稳定且具有耐恶劣环境的性能。

进一步地，为了保证光路的传输，需要保证透镜4位于光芯片3的光路的同时且不能贴合光芯片3，因此所述安装槽2包括沿槽深度依次分布的第一安装槽21和第二安装槽22，所述第一安装槽21和第二安装槽22在连接处通过台阶过渡，所述光芯片3位于第二安装槽22内，所述透镜4位于所述第一安装槽21内。

这样第一安装槽21的底部则为一朝向槽口的台阶面，这样透镜4在放置在第一安装槽21底部时，便确定安装到位。

可以理解的是，在第一安装槽21和第二安装槽22槽底之间的间距正好符合透镜4与光芯片3之间间距。

由于安装槽2是提前开设的，因此在安装透镜4无需进行调试，大大缩短安装时间

具体地，所述基座1采用硅或者陶瓷材料，所述透镜4采用玻璃材质。

上述两种材料都可以经受高温SMT工艺，而光芯片3也采用高温焊料的方式来实现固定，亦或者采用较薄的胶水来固定(厚度<12um)。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。