本發(fā)明涉及一種光電器件集成封裝技術(shù)，尤其涉及一種集成封裝結(jié)構(gòu)及用于制作集成封裝結(jié)構(gòu)的工藝。

背景技術(shù)：

高速光通信和微波光子信號傳輸處理系統(tǒng)中，典型的光發(fā)射端機由半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器組成，半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器的連接方式如圖1所示，半導(dǎo)體發(fā)光器件的輸出尾纖與光波導(dǎo)調(diào)制器的輸入尾纖相熔接，形成光路連接；半導(dǎo)體發(fā)光器件主要采用大功率dfb半導(dǎo)體激光器，為系統(tǒng)提供窄線寬、低噪聲、大功率輸出的光波信號；光波導(dǎo)調(diào)制器則通過電光、熱光或電致吸收等物理效應(yīng)，將電信號調(diào)制加載于光信號上進行傳輸或處理，常用的光波導(dǎo)調(diào)制器有鈮酸鋰光波導(dǎo)調(diào)制器、聚合物光波導(dǎo)調(diào)制器及硅基光波導(dǎo)調(diào)制器等，相對其它類型的調(diào)制器，基于線性電光效應(yīng)的鈮酸鋰mz光波導(dǎo)強度調(diào)制器具有低損耗、大帶寬、高速率及高調(diào)制線性度等優(yōu)點，是現(xiàn)有技術(shù)中的優(yōu)選方案。

存在的問題是：現(xiàn)有技術(shù)中，光發(fā)射端機中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器相對獨立，兩者之間通過尾纖熔接的方式相互連接，應(yīng)用時，兩者之間的連接光纖長度較長，由于光纖不能小半徑彎曲，導(dǎo)致安裝空間占用較大；另外，在大溫變或強振動沖擊等惡劣環(huán)境下，尾纖熔接點損耗存在較大波動，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)熔接點斷開的情況，引起整個系統(tǒng)工作失效；再有，當(dāng)尾纖為保偏光纖時，在熔接點處容易出現(xiàn)偏振交叉耦合，從而在系統(tǒng)中引入噪聲，劣化系數(shù)性能；總體來看，現(xiàn)有的光發(fā)射端機不能很好的滿足系統(tǒng)對性能、可靠性及集成度的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種集成封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：所述集成封裝結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體發(fā)光器件、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片、殼體、蓋板、限位架、連接光纖和輸出尾纖組成；

所述半導(dǎo)體發(fā)光器件由半導(dǎo)體發(fā)光芯片、熱敏二極管、熱沉和半導(dǎo)體制冷器組成；所述連接光纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片的輸入端連接，所述輸出尾纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片的輸出端連接；所述殼體內(nèi)設(shè)置有安裝槽，安裝槽中部設(shè)置有隔板，所述隔板將安裝槽分隔為a槽和b槽；

所述半導(dǎo)體發(fā)光器件設(shè)置在a槽內(nèi)；所述半導(dǎo)體制冷器的下底面與a槽的槽底連接；所述熱沉的下底面與半導(dǎo)體制冷器的上表面連接；所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片、熱敏二極管和限位架均設(shè)置在熱沉的上表面上，其中，半導(dǎo)體發(fā)光芯片的位置位于熱敏二極管和限位架之間，限位架的位置位于半導(dǎo)體發(fā)光芯片和隔板之間，半導(dǎo)體發(fā)光芯片的發(fā)光端面朝向限位架；

所述限位架為ω形結(jié)構(gòu)，限位架和熱沉上表面所圍空間形成限位孔；

所述b槽的槽底上設(shè)置有安裝臺，所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片的下底面與安裝臺的上表面連接，光波導(dǎo)調(diào)制器芯片的輸入端朝向隔板；所述隔板上設(shè)置有通過孔，所述連接光纖依次從通過孔和限位孔穿過，連接光纖的外端與半導(dǎo)體發(fā)光芯片鄰近設(shè)置，連接光纖的外端面正對半導(dǎo)體發(fā)光芯片的發(fā)光端面，限位架將連接光纖卡緊在熱沉上；所述殼體上設(shè)置有與輸出尾纖匹配的導(dǎo)管，所述輸出尾纖通過導(dǎo)管引出至殼體外；

所述蓋板設(shè)置在殼體上，蓋板將安裝槽的開口部封閉；

所述半導(dǎo)體制冷器和a槽之間通過釬焊工藝連接；所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片和安裝臺之間通過柔性膠粘結(jié)；所述限位架通過激光焊接工藝焊接在熱沉上。

本發(fā)明的原理是：首先，本發(fā)明將半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器芯片近距離地封裝在一起，二者之間的連接光纖較短，器件的整體尺寸較??；此外，連接光纖以端面近距離對正發(fā)光端面的方式與半導(dǎo)體發(fā)光芯片耦合，半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器芯片不再需要用光纖熔接的方式來連接，可以避免由熔接點所引起的一系列問題；再有，光波導(dǎo)調(diào)制器芯片一般采用鈮酸鋰晶體制作，由于鈮酸鋰晶體與外圍結(jié)構(gòu)的熱膨脹系數(shù)存在差異，若采用焊接方式設(shè)置光波導(dǎo)調(diào)制器芯片，當(dāng)器件在大溫變環(huán)境條件下工作時，光波導(dǎo)調(diào)制器芯片和外圍結(jié)構(gòu)的連接穩(wěn)定性難以得到保證，于是本發(fā)明通過柔性膠來將光波導(dǎo)調(diào)制器芯片與安裝臺粘結(jié)，柔性膠的形變能力較強，可以有效消弭因熱膨脹系數(shù)差異而導(dǎo)致的連接穩(wěn)定性差的問題。

優(yōu)選地，所述連接光纖的外周面上鍍有金膜。

基于前述方案，本發(fā)明還提出了一種用于制作集成封裝結(jié)構(gòu)的工藝，所述集成封裝結(jié)構(gòu)的物理構(gòu)成如前所述；所述工藝包括：預(yù)先制作好半導(dǎo)體發(fā)光器件、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片、殼體、蓋板、限位架、連接光纖和輸出尾纖；

1)采用釬焊工藝，將半導(dǎo)體發(fā)光器件與a槽連接；

2)將連接光纖和輸出尾纖連接在光波導(dǎo)調(diào)制器芯片上，然后用柔性膠將光波導(dǎo)調(diào)制器芯片粘接在安裝臺上；

3)使連接光纖穿過通過孔，然后將連接光纖外端放置在熱沉上表面上與半導(dǎo)體發(fā)光芯片鄰近的位置處；然后使輸出尾纖穿過導(dǎo)管，將輸出尾纖的外端放置在殼體外；然后將限位架放置在熱沉上表面上并使限位架將連接光纖夾持??；

4)對半導(dǎo)體發(fā)光器件施加電流激勵并對輸出尾纖的輸出功率進行實時檢測；然后通過限位架對連接光纖的位置進行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出尾纖的輸出功率達到最大值時，停止移動限位架；

5)采用激光焊接工藝，將限位架焊接在熱沉上；

6)采用平行縫焊工藝，將蓋板焊接在殼體上；

7)將輸出尾纖和導(dǎo)管固定。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提出了一種集成封裝結(jié)構(gòu)及用于制作集成封裝結(jié)構(gòu)的工藝，該方案可有效縮減光發(fā)射端機的尺寸，降低安裝空間需求，提高器件的集成度，同時，也避免了采用熔接方式連接所帶來的一系列問題。

附圖說明

圖1、現(xiàn)有光發(fā)射端機中，半導(dǎo)體發(fā)光器件和光波導(dǎo)調(diào)制器的連接關(guān)系示意圖；

圖2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖中各個標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為：半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1、熱敏二極管1-2、熱沉1-3、半導(dǎo)體制冷器1-4、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2、殼體3、隔板3-1、蓋板4、限位架5。

具體實施方式

一種集成封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：所述集成封裝結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體發(fā)光器件、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2、殼體3、蓋板4、限位架5、連接光纖和輸出尾纖組成；

所述半導(dǎo)體發(fā)光器件由半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1、熱敏二極管1-2、熱沉1-3和半導(dǎo)體制冷器1-4組成；所述連接光纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸入端連接，所述輸出尾纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸出端連接；所述殼體3內(nèi)設(shè)置有安裝槽，安裝槽中部設(shè)置有隔板3-1，所述隔板3-1將安裝槽分隔為a槽和b槽；

所述半導(dǎo)體發(fā)光器件設(shè)置在a槽內(nèi)；所述半導(dǎo)體制冷器1-4的下底面與a槽的槽底連接；所述熱沉1-3的下底面與半導(dǎo)體制冷器1-4的上表面連接；所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1、熱敏二極管1-2和限位架5均設(shè)置在熱沉1-3的上表面上，其中，半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的位置位于熱敏二極管1-2和限位架5之間，限位架5的位置位于半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1和隔板3-1之間，半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的發(fā)光端面朝向限位架5；

所述限位架5為ω形結(jié)構(gòu)，限位架5和熱沉1-3上表面所圍空間形成限位孔；

所述b槽的槽底上設(shè)置有安裝臺，所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的下底面與安裝臺的上表面連接，光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸入端朝向隔板3-1；所述隔板3-1上設(shè)置有通過孔，所述連接光纖依次從通過孔和限位孔穿過，連接光纖的外端與半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1鄰近設(shè)置，連接光纖的外端面正對半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的發(fā)光端面，限位架5將連接光纖卡緊在熱沉1-3上；所述殼體3上設(shè)置有與輸出尾纖匹配的導(dǎo)管，所述輸出尾纖通過導(dǎo)管引出至殼體3外；

所述蓋板4設(shè)置在殼體3上，蓋板4將安裝槽的開口部封閉；

所述半導(dǎo)體制冷器1-4和a槽之間通過釬焊工藝連接；所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2和安裝臺之間通過柔性膠粘結(jié)；所述限位架5通過激光焊接工藝焊接在熱沉1-3上。

進一步地，所述連接光纖的外周面上鍍有金膜。

一種用于制作集成封裝結(jié)構(gòu)的工藝，所述集成封裝結(jié)構(gòu)由半導(dǎo)體發(fā)光器件、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2、殼體3、蓋板4、限位架5、連接光纖和輸出尾纖組成；所述半導(dǎo)體發(fā)光器件由半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1、熱敏二極管1-2、熱沉1-3和半導(dǎo)體制冷器1-4組成；所述連接光纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸入端連接，所述輸出尾纖的內(nèi)端與光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸出端連接；所述殼體3內(nèi)設(shè)置有安裝槽，安裝槽中部設(shè)置有隔板3-1，所述隔板3-1將安裝槽分隔為a槽和b槽；所述半導(dǎo)體發(fā)光器件設(shè)置在a槽內(nèi)；所述半導(dǎo)體制冷器(1-4)的下底面與a槽的槽底連接；所述熱沉1-3的下底面與半導(dǎo)體制冷器1-4的上表面連接；所述半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1、熱敏二極管1-2和限位架5均設(shè)置在熱沉1-3的上表面上，其中，半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的位置位于熱敏二極管1-2和限位架5之間，限位架5的位置位于半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1和隔板3-1之間，半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的發(fā)光端面朝向限位架5；所述限位架5為ω形結(jié)構(gòu)，限位架5和熱沉1-3上表面所圍空間形成限位孔；所述b槽的槽底上設(shè)置有安裝臺，所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的下底面與安裝臺的上表面連接，光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2的輸入端朝向隔板3-1；所述隔板3-1上設(shè)置有通過孔，所述連接光纖依次從通過孔和限位孔穿過，連接光纖的外端與半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1鄰近設(shè)置，連接光纖的外端面正對半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1的發(fā)光端面，限位架5將連接光纖卡緊在熱沉1-3上；所述殼體3上設(shè)置有與輸出尾纖匹配的導(dǎo)管，所述輸出尾纖通過導(dǎo)管引出至殼體3外；所述蓋板4設(shè)置在殼體3上，蓋板4將安裝槽的開口部封閉；所述半導(dǎo)體制冷器1-4和a槽之間通過釬焊工藝連接；所述光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2和安裝臺之間通過柔性膠粘結(jié)；所述限位架5通過激光焊接工藝焊接在熱沉1-3上；

所述工藝包括：預(yù)先制作好半導(dǎo)體發(fā)光器件、光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2、殼體3、蓋板4、限位架5、連接光纖和輸出尾纖；

1)采用釬焊工藝，將半導(dǎo)體發(fā)光器件與a槽連接；

2)將連接光纖和輸出尾纖連接在光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2上，然后用柔性膠將光波導(dǎo)調(diào)制器芯片2粘接在安裝臺上；

3)使連接光纖穿過通過孔，然后將連接光纖外端放置在熱沉1-3上表面上與半導(dǎo)體發(fā)光芯片1-1鄰近的位置處；然后使輸出尾纖穿過導(dǎo)管，將輸出尾纖的外端放置在殼體3外；然后將限位架5放置在套在熱沉1-3上表面上并使限位架5將連接光纖夾持??；

4)對半導(dǎo)體發(fā)光器件施加電流激勵并對輸出尾纖的輸出功率進行實時檢測；然后通過限位架5對連接光纖的位置進行調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出尾纖的輸出功率達到最大值時，停止移動限位架5；

5)采用激光焊接工藝，將限位架5焊接在熱沉1-3上；

6)采用平行縫焊工藝，將蓋板4焊接在殼體3上；

7)將輸出尾纖和導(dǎo)管固定。