光电子封装技术的研究

本设计主要阐述了国内外的新型封转技术，包括电子封转技术以及光电子封装技术在现阶段的发展和未来的发展方向和趋势。光电子封装在光通信系统下的不同类级别的封装，从而更快的传输速率，更高的性能指标、更小的外形尺寸和增加光电集成的水平和低成本的封装工艺技术。使得光电子封装系统拥有高效、稳定、自动化程度高的特点，从而适合市场的变换跟需求。

关键词光电子封装光通信系统高性能低成本高效自动化

摘要 (2)

绪言 (4)

一.新型封装技术 (5)

1.1电子封装技术 (5)

1.2光电子封装技术 (6)

二.光电子封装技术的现状 (6)

三.光电子器件封装技术 (7)

四.光电子封装在未来的生产中的发展前景 (9)

五.国内外光电子封装设备厂家 (10)

参考文献11

绪言

光电子封装是把光电器件芯片与相关的功能器件和电路经过组装和电互连集成在一个特制的管壳内,通过管壳内部的光学系统与外部实现光连接。光电子封装是继微电子封装之后的一项迅猛发展起来的综合高科技产业,光电子封装不但要求将机械的、热的及环境稳定性等因素在更高层次结合在一起,以发挥电和光的功能;同时需要成本低、投放市场快。随着电子技术的飞速发展，封装的小型化和组装的高密度化以及各种新型封装技术的不断涌现，对电子组装质量的要求也越来越高。所以电子封装的新型产业也出现了，叫电子封装测试行业。可对不可见焊点进行检测。还可对检测结果进行定性分析，及早发现故障。现今在电子封装测试行业中一般常用的有人工目检，在线测试，功能测试，自动光学检测等，其人工目检相对来说有局限性，因为是用肉眼检查的方法，但是也是最简单的。电子封装的主要制造技术，内容包括电子制造技术概述、集成电路基础、集成电路制造技术、元器件封装工艺流程、元器件封装形式及材料、光电器件制造与封装、太阳能光伏技术、印制电路板技术以及电子组装技术。使用光电子封装，对于产品的有效性使用，及保养性，都是具有十分重要的意义的。

一.新型封装技术

1.1电子封装技术

电子封装是一个富于挑战、引人入胜的领域。它是集成电路芯片生产完成后不可缺少的一道工序，是器件到系统的桥梁。封装这一生产环节对微电子产品的质量和竞争力都有极大的影响。按目前国际上流行的看法认为，在微电子器件的总体成本中，设计占了三分之一，芯片生产占了三分之一，而封装和测试也占了三分之一，真可谓三分天下有其一。封装研究在全球范围的发展是如此迅猛，而它所面临的挑战和机遇也是自电子产品问世以来所从未遇到过的；封装所涉及的问题之多之广，也是其它许多领域中少见的，它需要从材料到工艺、从无机到聚合物、从大型生产设备到计算力学等等许许多多似乎毫不关连的专家的协同努力，是一门综合性非常强的新型高科技学科。

什么是电子封装(electronic packaging)? 封装最初的定义是：保护电路芯片免受周围环境的影响（包括物理、化学的影响）。所以，在最初的微电子封装中，是用金属罐(metal can) 作为外壳，用与外界完全隔离的、气密的方法，来保护脆弱的电子元件。但是，随着集成电路技术的发展，尤其是芯片钝化层技术的不断改进，封装的功能也在慢慢异化。通常认为，封装主要有四大功能，即功率分配、信号分配、散热及包装保护，它的作用是从集成电路器件到系统之间的连接，包括电学连接和物理连接。目前，集成电路芯片的I/O线越来越多，它们的电源供应和信号传送都是要通过封装来实现与系统的连接；芯片的速度越来越快，功率也越来越大，使得芯片的散热问题日趋严重；由于芯片钝化层质量的提高，封装用以保护电路功能的作用其重要性正在下降。

1.2光电子封装技术

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。

二.光电子封装技术的现状

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：1 9 SC 双端插拔型收发合一模块、1 9 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。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。

图1 光电子器件/组件/模块封装流程及图例

三.光电子器件封装技术

半导体光器件管芯封装包括光发射器件管芯(LD-Chip)封装和光接收器件管芯(PD-Chip)封装。我们通常所指的TO 封装、双列直插封装（DIP）、蝶形封装（Butterfly）以及小型化双列直插(Mini-DIL)封装都属于这一类封装。但是，基于光发射器件与光接收器件的不同工作原理和工作环境，两者在封装技术和工艺方面具有其各自的特点。主要的封装过程有芯管封装、器件（管芯）耦合封装及模块封装。其中芯管封装、耦合封装是光电子封装的重要工艺过程。

图2 典型的光电子器件/组件封装外形

SC 插拔型同轴激光器的装配图如图3 所示。其中TO 激光器的封装为芯管封装，TO 激光器与陶瓷插针体、管体、SC 型适配器的封装过程为耦合封装过程。

图 3 SC 插拔型同轴激光器的装配图

半导体激光器 TO 封装是一种典型的同轴器件封装形式，它具有体积小、结构紧凑、成本较低的优点。其具体结构见图4 所示，它包括激光器芯管、背光探测器、过度块、透镜、TO底座及TO 帽，通过金丝引线键合互连和气密性封装组成一个