CN108039643B - 同轴封装的激光器及具有该激光器的光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同轴封装的激光器及具有该激光器的光模块。激光器包括管座、贯穿管座的多根管脚、分别贴装于管座表面的激光管驱动芯片和支架、贴装于支架上的激光二极管、贴装于激光管驱动芯片上并与所述激光二极管相对的监控光敏二极管；所述支架具有向所述激光管驱动芯片延伸的延伸部，所述延伸部上贴装有导电焊盘；所述激光二极管和所述激光管驱动芯片分别通过引线电连接所述导电焊盘；所述激光管驱动芯片还与对应的所述管脚电连接。本发明实现了小型化封装设计，且具有更高的带宽和更稳定的传输质量。

Description

同轴封装的激光器及具有该激光器的光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种同轴封装的激光器及具有该激光器的光模块。

背景技术

随着光通信***的不断发展及应用推广，高速率、高密度、小封装成为趋势。以往同轴封装的激光器中，激光二极管和监控光敏二极管分别通过各自的热沉安装于TO管壳的管座上。应用激光器组装为光器件时，激光器与外置于PCB板上的激光管驱动芯片电连接，激光器和激光管驱动芯片的传输路径长，不利于高速信号的传输，该外置驱动的方式很难做到更高的带宽，传输质量不能保证。而由于TO管座内的空间有限，现有的TO封装方式无法将激光管驱动芯片封装于其内。目前，内置驱动芯片的光发射组件主要为XMD封装，其体积偏大，主要应用于XPF类封装的光模块产品，很难适应于SPF+小封装的光模块产品。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种同轴封装的激光器，以在小型化封装结构中实现更高的带宽和更稳定的传输质量。

本发明的另一个目的在于提供一种具有上述激光器的光模块。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种同轴封装的激光器，包括管座、贯穿管座的多根管脚、分别贴装于管座表面的激光管驱动芯片和支架、贴装于支架上的激光二极管、贴装于激光管驱动芯片上并与所述激光二极管相对的监控光敏二极管；所述支架具有向所述激光管驱动芯片延伸的延伸部，所述延伸部上贴装有导电焊盘；所述激光二极管和所述激光管驱动芯片分别通过引线电连接所述导电焊盘；所述激光管驱动芯片还与对应的所述管脚电连接。

根据本发明的另一个发明，本发明还提供一种光模块，包括上述的激光器。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：本发明所提供的激光器采用同轴封装，将激光管驱动芯片直接贴装于管座表面，并作为监控光敏二极管的支撑，再利用支架将激光二极管支撑于管座内，并通过支架实现激光管驱动芯片和激光二极管之间的互连，使得激光管驱动芯片、监控光敏二极管和激光二极管集成封装在一起，实现了小型化封装设计；支架具有延伸部，且于该延伸部上设置导电焊盘，激光二极管与导电焊盘之间电连接的引线长度短，同时，由于延伸部向激光管驱动芯片方向延伸，使得导电焊盘更靠近激光管驱动芯片，激光管驱动芯片与该导电焊盘之间电连接的引线长度同样可以得到缩短，通过激光管驱动芯片和激光二极管分别与该导电焊盘的分段引线连接而实现激光管驱动芯片与激光二极管之间的电连接，实现了短距离的引线连接，利于高速信号的传输，可以实现更高的带宽和更稳定的传输质量。

附图说明

图1是本发明激光器优选实施例的外形结构示意图。

图2是本发明激光器优选实施例的内部结构示意图。

图3是本发明激光器优选实施例内部结构的放大示意图。

图4是本发明激光器优选实施例中支架的结构示意图。

附图标记说明如下：1、TO管壳；11、管座；12、管脚；13、管帽；14、透镜；2、激光管驱动芯片；21、输出端口；22、外接端口；3、支架；31、支脚部；32、安装部；33、延伸部；35、缺口；4、第一热沉；41、本体部；42、外延部；44、导电焊盘；5、激光二极管；6、第二热沉；61、转接焊盘；7、监控光敏二极管。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种同轴封装的激光器，该激光器将激光二极管、监控光敏二极管和激光管驱动芯片集成封装于同一TO管壳内，实现了高带宽、小型化的设计。以下结合附图具体介绍。

图1示意了本发明激光器优选实施例的外形结构，亦即TO管壳1的外形结构，具体地，TO管壳1包括管座11、从管座11一表面伸出的多个管脚12，以及封盖于管座11另一表面的管帽13；管帽13顶部设有透镜14。为便于表述，本文中将管脚12伸出的表面称为管座11的下表面，将管帽13所封盖的表面称为管座11的上表面。如无特殊说明，本文中表示上下方位关系的表述均以管座11的该上下方位作为参照。

相比于现有通用的4管脚或5管脚的TO管壳，本申请中，TO管壳1具有更多数量的管脚12，管脚12数量根据激光管驱动芯片的端口数量调整。

如图2所示，TO管壳1的多个管脚12中，除了接地用管脚12(图2中未示出)外，其他管脚12贯穿管座11而伸出至管座11的上表面以用于与激光管驱动芯片2、监控光敏二极管7的电连接，这些穿出至管座11上表面的管脚12中，除了用于给监控光敏二极管7供电的管脚12外，其他管脚12均用于与激光管驱动芯片2连接。各管脚12大致围绕管座11的中心区域排布，管座11的中心区域空出以供激光管驱动芯片2、激光二极管5等的安装。

激光管驱动芯片2平面贴装于管座11的上表面，并大致地位于管座11的中心区域。激光管驱动芯片2具有多个端口，为便于区分，将其中用于驱动激光二极管5的端口定义为输出端口21，将用于连接外部电气件的端口称为外接端口22，图中仅示意性地对其中一个外接端口22进行了标号。各外接端口22一一对应与TO管壳1的各管脚12电连接。

激光二极管5贴装于第一热沉4上，再通过支架3支撑于管座11上，并与激光管驱动芯片2的输出端口21电连接。

监控光敏二极管7通过第二热沉6安装于激光管驱动芯片2上。具体地，第二热沉6贴装于激光管驱动芯片2上，其在激光管驱动芯片2上的位置靠近支架3；监控光敏二极管7贴装于第二热沉6上，且在第二热沉6上的位置位于激光二极管5的正下方，以便对激光二极管5的工作状态进行监控。

监控光敏二极管7单独供电，与激光管驱动芯片2、激光二极管5之间均无电连接，监控光敏二极管7的正极接地，负极与TO管壳1的对应管脚12打线连接而形成电连接。

较优地，本实施例中，第二热沉6上还设有一转接焊盘61，以图2的视图方向为参照，该转接焊盘61与左侧的一个管脚12打线连接，并与激光管驱动芯片2右侧的一个外接端口22打线连接，以使激光管驱动芯片2的该外接端口22能够与对应的管脚12电连接。通过该转接焊盘61，使得TO管壳1的管脚12排布更为灵活，避免在管座11的小区域内排布过多管脚12造成TO管壳1漏气，同时，缩短引线长度，提高传输速率和质量，且提升工艺可操作性。其他实施例中，转接焊盘61的数量可依激光管驱动芯片2所需转接的外接端口22数量进行适应性配置。

较优地，该转接焊盘61在第二热沉6上的位置与监控光敏二极管7的贴装位置分列于支架3两侧，更有利于引线的走线。

再一并参阅图3和图4，支架3为一体结构，包括支脚部31和垂直设置于支脚部31上端的安装部32，并进一步地还包括有延伸部33。支脚部31的下端固定设置于管座11的上表面，并与激光管驱动芯片2之间具有横向间隔。安装部32与管座11的上表面之间具有高度间隔，安装部32在横向上往激光管驱动芯片2方向延伸至激光管驱动芯片2的上方。延伸部33连接于安装部32远离支脚部31的一端，并垂直向下往激光管驱动芯片2方向延伸，延伸部33向下突出于安装部32，相比于安装部32更靠近激光管驱动芯片2，延伸部33下端与激光管驱动芯片2之间具有高度间隔。从支架3的整体结构上看，支脚部31、安装部32和延伸部33之间围合出一缺口35，支脚部31、安装部32和延伸部33分别位于缺口35的三个侧边。在支架3贴装于管座11上时，缺口35的开口面向管座11的上表面及第二热沉6。

第一热沉4亦为一体结构，包括本体部41和外延部42。其本体部41与支架3的安装部32的一侧面贴装配合，外延部42与支架3的延伸部33的一侧面贴装配合。其中，第一热沉4所贴装的支架3的该侧面面向激光管驱动芯片2的输出端口21。外延部42于背向延伸部33的表面设有导电焊盘44，导电焊盘44即面向激光管驱动芯片2的输出端口21，导电焊盘44布满外延部42该表面的整个高度方向。在其他实施例中，该外延部42也可以不与本体部41为一体结构，而是独立的结构或是与支架3的延伸部33为一体结构，只需其上设置的导电焊盘44对应于支架3的延伸部33即可。

激光二极管5贴装于第一热沉4的本体部41，激光二极管5的发光条对应于管座11的正中心。激光二极管5的负极经第一热沉4和支架3接地，激光二极管5的正极与激光管驱动芯片2的输出端口21电连接。

较优地，本实施例中，激光二极管5的正极与导电焊盘44的上端打线连接，激光管驱动芯片2的输出端口21与导电焊盘44的下端打线连接，从而使激光二极管5和激光管驱动芯片2形成电连接。根据该连接方式，可以缩短分段引线的长度，便于形成阻抗匹配，利于高速信号的传输，提高激光二极管5与激光管驱动芯片2之间信号的传输速率，传输质量也更为稳定。

进一步地，本实施例中，支架3的延伸部33上部与安装部32等厚，两者的侧面相平齐；延伸部33的下部在沿往下的方向上一侧厚度渐增，使得延伸部33下部纵截面呈直角梯形状，直角梯形的斜边面向激光管驱动芯片2的输出端口21，延伸部33的下部该侧侧面即形成朝向输出端口21倾斜的斜面，该斜面与管座11上表面之间的角度大致地可在30度～50度。相应的，第一热沉4的外延部42及其上设置的导电焊盘44的下部朝向输出端口21倾斜，更靠近激光管驱动芯片2的输出端口21，可以最大化地缩短引线，减小两段引线的总长度。

相应于延伸部33的结构，支脚部31亦设置为不等厚结构，其中，支脚部31下端的厚度大于其上端的厚度，中部设有厚度渐变的过渡段，过渡段的截面呈直角梯形，直角梯形的斜边所对应的过渡段的侧面与延伸部33下部斜面在同一平面上。该结构可便于支架3的加工，同时，还可以增加支脚部31与管座11的接触面积，提高稳定性。

支架3较优地由钨铜合金制成，以起到较好的导热导电作用。

本发明还提供一种具有上述激光器的光模块，其中，光模块在电路设计时，适应于激光器的激光管驱动芯片的外接端口功能需求设计相应的连接接口，电路设计简单，功能易于实现。由于该激光器外形尺寸小，采用该激光器的光模块可以采用SPF+小封装形式。光模块的具体结构不再详细介绍。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种同轴封装的激光器，其特征在于，包括管座、贯穿管座的多根管脚、分别贴装于管座表面的激光管驱动芯片和支架、贴装于支架上的激光二极管、贴装于激光管驱动芯片上并与所述激光二极管相对的监控光敏二极管；

所述支架具有向所述激光管驱动芯片延伸的延伸部，所述延伸部上贴装有导电焊盘；所述激光二极管和所述激光管驱动芯片分别通过引线电连接所述导电焊盘；所述激光管驱动芯片还与对应的所述管脚电连接。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光二极管通过一第一热沉贴装于所述支架上；

所述第一热沉还贴装至所述延伸部上，并于对应于所述延伸部的表面设置所述导电焊盘。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述延伸部垂直向所述激光管驱动芯片延伸；所述延伸部对应于所述导电焊盘的表面的末端为斜面，该斜面朝向所述激光管驱动芯片上用于与所述激光二极管电连接的端口倾斜。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述延伸部的末端在往所述激光管驱动芯片的方向上厚度渐增，从而使该末端表面形成所述斜面。

5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述支架还包括支脚部以及一端与支脚部相连接的安装部，所述安装部另一端连接所述延伸部；

所述支脚部一端的厚度大于另一端的厚度，中部设有厚度渐变的过渡段；该过渡段的一表面为斜面，并与所述延伸部末端的斜面位于同一平面上；所述支脚部厚度较小的一端与所述安装部连接，厚度较大的一端贴装于所述管座表面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的激光器，其特征在于，所述支架由钨铜合金制成。

7.根据权利要求1-5任一项所述的激光器，其特征在于，所述监控光敏二极管通过一第二热沉贴装于所述激光管驱动芯片上，所述第二热沉上还设有至少一转接焊盘，所述转接焊盘与对应的所述管脚通过引线电连接；

所述激光管驱动芯片的至少一端口与所述转接焊盘通过引线电连接，从而与对应的所述管脚电连接，且该端口与该对应的管脚位于所述转接焊盘的不同侧。

8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述转接焊盘与所述监控光敏二极管分列于所述支架的两侧。

9.根据权利要求1-5任一项所述的激光器，其特征在于，所述激光管驱动芯片和所述支架布置于所述管座的中心区域，所述管脚围绕该中心区域排布。

10.一种光模块，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的激光器。

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