CN113410760A - 一种双芯片to-can封装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双芯片TO‑CAN封装，应用于TO‑Can封装领域，针对现有的在TO空间受限的情况下，TO‑Can只能封装一颗激光器芯片形成单光路***，造成多端口会后段封装复杂，成品率低，批量制造难度增加的问题；本发明采用超平面光学薄膜透镜改进的合光***应用于TO‑CAN封装，从而能够将两颗激光器芯片集成封装在同一TO中并实现合光输出。
Description
技术领域
本发明属于TO-Can封装领域，特别涉及一种双芯片TO-Can封装技术。
背景技术
传统TO-Can只能封装一颗激光器芯片形成单光路***，但随着光通信行业集成化程度的增加，多端口光器件的应用越来越多，但是多端口会造成后段封装复杂，成品率低，批量制造难度增加。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种双芯片TO-CAN封装，通过将两个芯片封装在一个TO中，并实现合光输出的效果。
本发明才用的技术方案为：一种双芯片TO-CAN封装，将两颗激光器芯片集成封装在同一TO中，两颗激光器芯片发出的发散光经合光***8汇聚后，实现从一个端口输出。
具体包括：内部结构与外部结构，所述内部结构包括：L型金属支架4、MPD 5(Multiple Plastic Duct，多孔路塑料输线管)、第一ALN(氮化铝)衬底6、包括两颗激光器芯片的光芯片7、合光***8、第二ALN衬底9，所述外部结构包括：TO的底座10、平窗管帽11；
MPD 5贴在L型金属支架4的水平支架上；第二ALN衬底9贴在L型金属支架4的竖直支架上；包括两颗激光器芯片的光芯片7贴在第一ALN衬底6上；第一ALN衬底6和光芯片7成为COC再贴片到第二ALN衬底9上；合光***8跟光芯片7进行耦合后，固定在第二ALN衬底9上；
所述内部结构通过L型金属支架4的水平支架组装到外部结构TO的底座10上，平窗管帽11通过焊接固定到TO的底座10上。
所述包括两颗激光器芯片的光芯片7通过共晶机贴片到第一ALN衬底6上。
所述合光***8采用UV胶固定在第二ALN衬底9上。
所述平窗管帽11通过封帽机电阻焊到TO的底座10上。
所述合光***8包括：超平面光学薄膜透镜阵列81、两个偏振分光棱镜82、超平面光学薄膜透镜83；将两颗激光器芯片分别记为光源1与光源2，光源1于光源2发出的发散光经超平面光学薄膜透镜阵列81后变为准直光，光源1的准直光继续沿光轴传波，光源2准直光在经超平面光学薄膜透镜阵列81后，其偏振方向旋转90°，然后经两个偏振分光棱镜82转折后与光源1的准直光光路重合，合好的两束准直光经过超平面光学薄膜透镜83后汇聚于焦点。
本发明的有益效果：本发明通过将两颗激光器芯片集成封装在同一TO中并实现合光输出的设计，有效解决了现有TO-Can只能封装一颗激光器芯片的多端口光器件的后段封装复杂，成品率低，批量制造难度大的问题；基于本发明双芯片TO-CAN封装的光器件后段封装更简单。
附图说明
图1为本发明的TO-CAN封装结构；
其中，图1(a)为内部结构图，图1(b)为外部结构图；
图2为本发明采用的光路示意图；
附图标记：1为超平面光学薄膜透镜阵列，2为偏振分光棱镜，3为超平面光学薄膜透镜，4为L型金属支架，5为MPD，6为ALN衬底，7为光芯片，8为合光***，9为大ALN衬底，10为TO的底座，11为平窗管帽，81为超平面光学薄膜透镜阵列，82为偏振分光棱镜，83为超平面光学薄膜透镜。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
如图1所示为本发明的TO-CAN封装结构示意图，包括：L型金属支架4、MPD 5(Multiple Plastic Duct，多孔路塑料输线管)、第一ALN(氮化铝)衬底6、光芯片7、合光***8、第二ALN衬底9、TO的底座10、平窗管帽11；MPD 5通过贴片机贴到L型金属支架4上，第二ALN衬底9通过银胶贴在L型金属支架4上，两颗芯片7通过共晶机贴片到第一ALN衬底6上，第一ALN衬底6和光芯片7成为COC再贴片到第二ALN衬底9上，使用合光***8跟光芯片7进行耦合后UV胶固定在第二ALN衬底9上。这个整体在组装到TO的底座10上，然后激光器芯片的电极与TO底座上对应的管脚、MPD电极与TO底座上对应的管脚均通过金丝键合互连，最后平窗管帽11通过封帽机电阻焊到TO的底座10上。
本发明的TO-CAN封装结构中将包括两颗激光器芯片的光芯片7封装在同一TO中，两颗激光器芯片发出的发散光经合光***8汇聚后，实现从一个端口输出。
本发明合光***8采用的光路如图2所示，光芯片7包括两颗发散光光源芯片，两个发散光光源发出发散光经过超平面光学薄膜透镜阵列81后变为准直光，其中，光源1准直光继续沿光轴传波，光源2经过超平面薄膜透镜阵列81，其偏振方向旋转90°经过偏振分光棱镜82转折后与光源1的准直光光路重合，合光完成，合好的两束准直光经过超平面光学薄膜透镜83后汇聚于焦点。
本领域的技术人员应注意，上述超平面薄膜透镜是针对不同波长进行镀膜，本发明通过将光源1的波长设计为通过超平面薄膜透镜阵列后不改变偏振方向，光源2波长设计为通过超平面薄膜透镜阵列后改变90°偏振方向。
本发明中的超平面光学薄膜透镜采用在玻璃基板或硅基板上通过光刻镀膜方式实现。
超平面薄膜透镜阵列21和超平面光学薄膜透镜23采用贴片机贴片完成，超平面光学薄膜透镜23和偏振分光棱镜22采用贴片机贴片完成。本发明的光学***只需要和两个激光芯片做1次有源的功率耦合，即可完成光学***的运行。
本发明通过在一个TO中同时封装2颗激光器芯片，并合并为1路输出，解决多端口器件封装难度大的问题，使得光器件后段封装简单。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。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，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，将两颗激光器芯片集成封装在同一TO中，两颗激光器芯片发出的发散光经合光***(8)汇聚后，实现从一个端口输出。
2.根据权利要求1所述的一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，具体包括：内部结构与外部结构，所述内部结构包括：L型金属支架(4)、MPD(5)、第一ALN衬底(6)、包括两颗激光器芯片的光芯片(7)、合光***(8)、第二ALN衬底(9)，所述外部结构包括：TO的底座(10)、平窗管帽(11)；
MPD(5)贴在L型金属支架(4)的水平支架上；第二ALN衬底(9)贴在L型金属支架(4)的竖直支架上；包括两颗激光器芯片的光芯片(7)贴在第一ALN衬底(6)上；第一ALN衬底(6)和光芯片(7)成为COC再贴片到第二ALN衬底(9)上；合光***(8)跟光芯片(7)进行耦合后，固定在第二ALN衬底(9)上；
所述内部结构通过L型金属支架(4)的水平支架组装到外部结构TO的底座(10)上，平窗管帽(11)通过焊接固定到TO的底座(10)上。
3.根据权利要求2所述的一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，所述包括两颗激光器芯片的光芯片(7)通过共晶机贴片到第一ALN衬底(6)上。
4.根据权利要求2所述的一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，所述合光***(8)采用UV胶固定在第二ALN衬底(9)上。
5.根据权利要求2所述的一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，所述平窗管帽(11)通过封帽机电阻焊到TO的底座(10)上。
6.根据权利要求2所述的一种双芯片TO-CAN封装，其特征在于，所述合光***(8)包括：超平面光学薄膜透镜阵列(81)、两个偏振分光棱镜(82)、超平面光学薄膜透镜(83)；将两颗激光器芯片分别记为光源1与光源2，光源1于光源2发出的发散光经超平面光学薄膜透镜阵列(81)后变为准直光，光源1的准直光继续沿光轴传波，光源2准直光在经超平面光学薄膜透镜阵列(81)后，其偏振方向旋转90°，然后经两个偏振分光棱镜(82)转折后与光源1的准直光光路重合，合好的两束准直光经过超平面光学薄膜透镜(83)后汇聚于焦点。
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