光器件 TO-CAN 培训
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光器件 OSA 教育训练
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光பைடு நூலகம்设计实现方案
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25
Ith+20mA
眼图的意义
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5-4 BOSA设计
WDM滤波片型光路原理
光发/透射
LD
1490nm
光纤 1310nm PD 光收/反
透镜 射
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5-4 BOSA设计
1490T/1550T/1310R 0° 45°
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ROSA
ROSA的设计 光学设计 机械设计
Sleeve Fiber stub(Ferrule) Receptacle
To-CAN封装的半导体激光器的热分析及温控研究中期报告
To-CAN封装的半导体激光器的热分析及温控研究中
期报告
本次中期报告主要介绍了对To-CAN封装的半导体激光器进行热分
析和温控研究的进展情况。
首先，针对To-CAN封装的半导体激光器的热特性进行了分析。
通
过有限元仿真和实测数据分析，确定了To-CAN封装的半导体激光器的热点位置和温度分布情况。
发现其热点主要在激光器芯片、窄带滤波器和
光电二极管处，其中芯片温度最高，容易导致激光器性能衰减和寿命缩短。
此外，还研究了To-CAN封装的半导体激光器在不同工作温度下的发光特性和功率效率。
接着，对To-CAN封装的半导体激光器进行了温控研究。
通过外接
热电偶和热电调制器实现了对To-CAN封装的半导体激光器进行温控。
在此基础上，开展了温度模式对激光器发光谱和光功率的影响研究。
研究
结果表明，通过温控可以实现激光器发射波长的精确控制和功率稳定输出。
此外，还开展了To-CAN封装的半导体激光器在不同温度下的长期稳定性测试。
最后，对未来的研究工作进行了展望。
计划进一步研究To-CAN封
装的半导体激光器的热特性，优化封装设计，提高激光器的可靠性和使
用寿命。
同时，将研究温控技术在To-CAN封装的半导体激光器中的应用，实现更加精确的温度控制。
光器件 tocan 培训
• 流动性 (Rheology) • 固胶条件 (Cure Condition)
– 可装配性能 (Assembly Properties)
• 溢胶(Bleed) • 挥发(Outgassing) • 粘结(Adhesion)
– 可靠性能 (Reliability Properties)
• 空洞(Voids) • 热/电传导(Thermal / Electrical
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Confidential
TO 管座
TO 管座为安装半导体、激光二极管或简单电路等电 子和光学元件提供了机械基础，同时通过引线为封装元件 提供电信号。探测器和激光器等光学元件特别容易受到环 境的破坏。尤其是湿度，可致使半导体元件迅速腐蚀，导 致整个器件出现故障。因此这些元件需要被提供可靠持久 的保护。
封帽 (CAN Welding) 封帽机
充填及测漏(Leak Test) 氦气充填机 测漏机
LIV 测试 (LIV Test) LIV tester
老化测试(Burn In ) Burn In tester
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Confidential
全自动贴片机(FT AND ACCURATUS DA)
Mylar delaminate from die
Ejector pin up
Ejector pin back to home
Vacuum to hold
substrate
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DIE BOND TRAINING FILE
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全自动打线机(FT AND KAIJO)
Confidential
LEAK TESTER
– 可装配性能 (Assembly Properties)
• 溢胶(Bleed) • 挥发(Outgassing) • 粘结(Adhesion)
– 可靠性能 (Reliability Properties)
• 空洞(Voids) • 热/电传导(Thermal / Electrical
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TO 管座
TO 管座为安装半导体、激光二极管或简单电路等电 子和光学元件提供了机械基础，同时通过引线为封装元件 提供电信号。探测器和激光器等光学元件特别容易受到环 境的破坏。尤其是湿度，可致使半导体元件迅速腐蚀，导 致整个器件出现故障。因此这些元件需要被提供可靠持久 的保护。
封帽 (CAN Welding) 封帽机
充填及测漏(Leak Test) 氦气充填机 测漏机
LIV 测试 (LIV Test) LIV tester
老化测试(Burn In ) Burn In tester
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全自动贴片机(FT AND ACCURATUS DA)
Mylar delaminate from die
Ejector pin up
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全自动打线机(FT AND KAIJO)
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LEAK TESTER
光器件基础知识培训LDPDTOSAROSABOSAWDMPLCFBT隔离器光开关
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图 3.27 套管结构连接器简图
第42页/共68页
一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平均损耗达0.05 dB/个。
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TOSA
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(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 (3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。
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3.3.2光耦合器 耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 1. 耦合器类型 图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和用途。 T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤， 或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。
ROSA
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图 3.27 套管结构连接器简图
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一种常用的多纤连接器是用压模塑料形成的高精度套管和矩形外壳，配合陶瓷插针构成的，这种方法可以做成2纤或4纤连接器。另一种多纤连接器是把光纤固定在用硅晶片制成的精密V形槽内，然后多片叠加并配合适当外壳。这种多纤连接器配合高密度带状光缆， 适用于接入网或局域网的连接。 对于实现固定连接的接头，国内外大多借助专用自动熔接机在现场进行热熔接，也可以用V形槽连接。热熔接的接头平均损耗达0.05 dB/个。
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TOSA
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(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴. (2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用， 也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。 (3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。
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3.3.2光耦合器 耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出， 或把多个输入的光信号组合成一个输出。这种器件对光纤线路的影响主要是附加插入损耗，还有一定的反射和串扰噪声耦合器大多与波长无关，与波长相关的耦合器专称为波分复用器/解复用器。 1. 耦合器类型 图3.28示出常用耦合器的类型， 它们各具不同的功能和用途。 T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器， 见图3.28(a)， 其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤， 或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。
ROSA
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光器件基础知识培训 69页PPT文档
光波 导
角
开
(a )
m. 3 1
1 .3 m 1 .55 m
(b ) 多模 波导
多层 膜滤 光片
单模 波导
1 .55 m
(c )
图3.32 波导型藕合器
3.3.3光隔离器与光环行器
耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可 以互换的，称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中 通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件，其主 要作用是只允许光波往一个方向上传输，阻止光波往其他方 向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的 后面，以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入 损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数，对正向入射光的插 入损耗其值越小越好，对反向反射光的隔离度其值越大越好， 目前插入损耗的典型值约为1 dB，隔离度的典型值的大致范 围为40~50 dB。
…
4
3
N
定向
波分
(c)
(d)
图 3.28 常用耦合器的类型
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 n×m耦合器，见图3.28(b)，其
功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分 别取出光纤中向不同方向传输的光信号。见图3.28(c)，光信号 从端1传输到端2， 一部分由端3输出，端4无输出；光信号从 端2传输到端1，一部分由端4输出，端3无输出。定向耦合器可 用作分路器，不能用作合路器。
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
光器件介绍
3 BOSA的生产流程
4 BOSA的关键工艺
LD To-Can产品介绍-激光器
RWG
LD To-Can产品介绍-激光器
内部实物图
LD To-Can产品介绍-激光器生产流程
INP衬底置备 双沟掩埋LPE 老化筛选
MOCVD生长MQW
金属溅射
装管
一级全息光栅制作
电极光刻
耦合
二次MOCVD
解理
测试
pdtocancan产品介绍产品介绍探测器探测器sinxar涂层ingaasingaas吸收层p电极接触inpinpsio2siinp衬底台面pin结构剖面图入射光n电极接触pdpdtocancan产品介绍产品介绍探测器探测器外延片置备外延片清洗介质沉积光刻扩散孔掺zn扩散介质沉积光刻扩散孔掺zn扩散介质沉积光刻接触孔金属蒸发光刻金属电极合金涂胶保护减薄抛光化学清洗金属蒸发老化筛选终测挑选pdpdtocancan产品介绍产品介绍探测器生产流程探测器生产流程数字激光器数字探测器模拟激光器模拟pin探测器triplexercatv激光器catv探测器sld器件bidi器件按激光器分为
昊昱集团
光器件介绍
2011年8月
1 BOSA的基本芯片结构
BOSA器件中，包括LD(1.3um)、Monitor PD、Detector PD(1.55um)、 TIA等主要芯片。
2 BOSA的基本组件
BOSA器件中，LD To-Can、PD To-Can、Filter、Filter Holder、 Engine Base等主要组件。
SLD
器件产品介绍-分类
按激光器分为：LED、LD(FP,DFB)； 按探测器分为：PIN、APD； 按接口分为：SC、LC、FC等； 按电压分为：3.3V、5.0V、3.3/5.0V兼容； 按波长分为：850nm、1310nm、1550nm等； 按速率分为：155M、1.25G、2.5G等。
光器件基础知识培训课件
1
2
1 2
1＋2＋N
…
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N
定向
波分
(c)
(d)
图 3.28 常用耦合器的类型
•光器件基础知识培训
•45
这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组 n×m耦合器，见图3.28(b)，其
功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m 根光纤， m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分 配器。
• PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT） 的最大传输和最小传输。
•光器件基础知识培训
•9
• 7、温度依存损耗 • TDL:Temperature Dependent Loss • TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) • TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) • TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
•光器件基础知识培训
•38
3.1
连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件， 主要用于光纤线路与光发射机输出或光接收机输入之间，或 光纤线路与其他光无源器件之间的连接。表3.5给出光纤连接 器的一般性能。 接头是实现光纤与光纤之间的永久性(固定) 连接，主要用于光纤线路的构成，通常在工程现场实施。连 接器件是光纤通信领域最基本、应用最广泛的无源器件。
8×8星形耦合器
•光器件基础知识培训
•48
光纤型把两根或多根光纤排列，用熔拉双锥技术制作各 种器件。这种方法可以构成T型耦合器、定向耦合器、星型耦 合器和波分解复用器。图3.29(a)和(b)分别示出单模2×2定向 耦合器和多模n×n星形耦合器的结构。单模星形耦合器的端 数受到一定限制，通常可以用2×2耦合器组成，图3.29(c)示 出由12个单模2×2耦合器组成的8×8星形耦合器。
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– 可装配性能 (Assembly Properties)
• 溢胶(Bleed) • 挥发(Outgassing) • 粘结(Adhesion)
– 可靠性能 (Reliability Properties)
• 空洞(Voids) • 热/电传导(Thermal / Electrical
Conductivity) • 离子污染(Ionic Contamination) • 应力(Stress)
电阻率（μΩ・ｃｍ）的比較 Ag（１．６）＜Cu（１．７）＜Au（２．３）＜Al（２． 高７純）度（５Ｎ：９９．９９９％）生金上添加 特定的不純物、再经过加工行程調質処理（熱 処理：Anneal）、作成具备各种特性的Wire。
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寸法的精度要高（用0.1um制御可能） 表面要圆滑、金属要有光泽 表面不能有灰尘、污染 具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl（卷曲性）要小 Ａｕ Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性
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Leak Tester
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Can Welding
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• 溢胶(Bleed) • 挥发(Outgassing) • 粘结(Adhesion)
– 可靠性能 (Reliability Properties)
• 空洞(Voids) • 热/电传导(Thermal / Electrical
Conductivity) • 离子污染(Ionic Contamination) • 应力(Stress)
电阻率（μΩ・ｃｍ）的比較 Ag（１．６）＜Cu（１．７）＜Au（２．３）＜Al（２． 高７純）度（５Ｎ：９９．９９９％）生金上添加 特定的不純物、再经过加工行程調質処理（熱 処理：Anneal）、作成具备各种特性的Wire。
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寸法的精度要高（用0.1um制御可能） 表面要圆滑、金属要有光泽 表面不能有灰尘、污染 具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl（卷曲性）要小 Ａｕ Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性
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Can Welding
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– 可装配性能 (Assembly Properties)
• 溢胶(Bleed) • 挥发(Outgassing) • 粘结(Adhesion)
– 可靠性能 (Reliability Properties)
• 空洞(Voids) • 热/电传导(Thermal / Electrical Conductivity) • 离子污染(Ionic Contamination) • 应力(Stress)
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He detector
Why He? •质量最轻的惰性气体,能穿透微 小的细缝 •大气中背景值最低, 只有5ppm •没有毒性,无可燃性,不会爆炸 •分子量小,被检测出的速度快
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TO TO 5 TO 8 TO 18 TO 38 TO 39 TO 41 TO 46 TO 56 Profile Shelled Stamped A Shelled Stamped B Stamped A Stamped A Plateau Dia. 7.6 11.7 4.2 n⁄a 7.5 3.1 4.2 n⁄a Outside Dia. 9.1 13.9 5.4 3.8 9.1 4.1 5.6 5.6 Compatibl e Cap TO 5 TO 8 TO 18 TO 52 TO 38 TO 5 TO 56
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Leak Tester
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Main Material of TO-CAN
金线
银胶
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TO 管帽
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LIV tester
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LIV test parameter
Ith : 阈值电流 Vf: 正向电压 Vop: 工作电压 Pf: 正向光功率 Pop: 工作光功率 Im-pf: 正向光功率下的背光电流 Im-pop:工作光功率下的背光电流 Rs: 电阻 Iop: 工作电流 Ikink: 弯折电流 Pkink: 弯折功率 S.E. : 斜度效率 PD-Sensitivity: 探测器响应度 PD-Id: 探测器暗电流 PD-Vf: 探测器正向电压
高純度（５Ｎ：９９．９９９％）生金上添加特定的不 純物、再经过加工行程調質処理（熱処理： Anneal）、作成具备各种特性的Wire。
寸法的精度要高（用0.1um制御可能） 表面要圆滑、金属要有光泽 表面不能有灰尘、污染 具有拉伸强度、要有一定的弹性 Curl（卷曲性）要小 Ａｕ Wire前端形成的 Ball的形状要有一定的真圆性
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Submount
客户化定制 材质 : Aluminum Nitride Au plating
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Can Welding
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TO-CAN PROCESS
贴片 (DIE ATTACH) 全自动贴片机 贴片工具 打线 (WIRE BOND) 全自动打线机 Plasma 瓷嘴 封帽 (CAN Welding) 封帽机 充填及测漏(Leak Test) 氦气充填机 测漏机 LIV 测试 (LIV Test) LIV tester 老化测试(Burn In ) Burn In tester
在光电子领域中，管帽实现了两大基本功 能。首先，它们对传输和接收应用领域中的光 学元件提供了持久可靠的保护。其次，作为光 学接口，它们还确保了光学信号的顺利传输。 因此，安装在管帽中的窗口或透镜的光学性质 必须达到相当高的要求。
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TO 管座
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全自动贴片机(FT and Accuratus DA)
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Plasma
工作原理
等离子清洗机产生等离子体的装置是在密封容器 中设置两个电极形成电场，用真空泵实现一定的真空 度，随着气体愈来愈稀薄，分子间距及分子或离子的 自由运动距离也愈来愈长，受电场作用，它们发生碰 撞而形成等离子体，这时会发出辉光，故称为辉光放 电处理。 辉光放电时的气压大小对材料处理效果有很 大，另外影响与放电功率，气体成分及流动速度、材 料类型等因素也有关。 电浆在真空条件下,将产品表面暴露在放电的气体 中,使气体在产品表面反应. 当所使用为非聚合性气体( 如N2,O2,Ar….)时,将使产品表面有被蚀刻其它化学性质 之效果 .
Collet lower down to pick position
Collet lower down to bond position
Die is picked up
Mylar delaminate from die Vacuum to hold substrate Vacuum to hold substrate
Die ready, Vacuum apply
Ejector pin up
Ejector pin back to home
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Typical Die Bonding Sequence
Epoxy dispensed on L/F L/F x Pad x Wafer Die is picked up Die is bonded onto L/F L/F index to bond position
Collet at home position Epoxy dispensed from syringe
Stamped A
Stamped B
TO 18 TO 52
TO 56
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主动元件
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银胶 (Silver epoxy)
– 可操作性能 (Handling Properties)
• 流动性 (Rheology) • 固胶条件 (Cure Condition)
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