CN116759885B - 光电组件封装结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光电组件封装结构，包括金属基座、多根引脚、半导体致冷器、芯片基板、激光器芯片和转接结构，其中，激光器芯片包括激光发射区和电吸收调制区，设于芯片基板上；转接结构位于芯片基板和多根引脚中的两根差分信号引脚之间，转接结构的第一侧面贴于金属基座并通过金属基座接地、其第二侧面朝向两根差分信号引脚并分别与两路差分芯片引脚电连接，其第三侧面与芯片基板的上表面同向，并通过键合引线电连接芯片基板。本申请提供的光电组件封装结构采用转接结构进行接线，实现电吸收调制激光器芯片的差分信号连接，优化了芯片到引脚之间的引线连接，从而优化了高频链路的阻抗，降低了链路损耗，提高了信号的传输速率。

Description

光电组件封装结构

技术领域

本申请的实施例涉及光通信技术领域，特别涉及一种光电组件封装结构。

背景技术

在光通信设备中，光模块用于将接收到的光信号转成电信号。随着光通信设备的发展，对于光模块的集成设计也提出了更大的要求，不仅需要更高的速率，同时还需要更小的体积以及更低的成本。由于受到封装尺寸标准的限制以及降成本的需求，通过增加通信通道的方式来提高传输速率，将大大增加模块的体积和成本，因此考虑提高单通道的速率来提升模块的传输速率成为小体积低成本光模块的首选。单通道的速率不仅受各芯片的性能影响，高频链路的设计也是影响信号速率/带宽的关键因素，如何在同样的空间内布置各元器件以及如何设计高频链路，使得单个光器件获得更高的传输速率是目前行业共同需要解决的问题。

发明内容

本申请的实施例提供一种光电组件封装结构，以满足低成本高速率光电组件的封装要求，有效提高链路的高频性能。

为了实现上述目的之一，本申请的实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种光电组件封装结构，包括：

金属基座，所述金属基座具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面为承载面；

多根引脚，所述多根引脚贯穿所述金属基座的第一表面和第二表面；所述多根引脚至少包括两根差分信号引脚、偏置信号引脚和芯片供电引脚；

半导体致冷器，所述半导体致冷器设于所述第一表面上；

芯片基板，设于所述半导体致冷器上，所述芯片基板的上表面设有芯片焊盘、两路差分信号迹线、两路接地迹线以及偏置信号迹线和芯片供电迹线；

激光器芯片，设于所述芯片焊盘上；所述激光器芯片包括激光发射区和电吸收调制区，所述电吸收调制区电连接所述两路差分信号迹线、两路接地迹线以及偏置信号迹线，所述激光发射区电连接所述供电迹线；

转接结构，所述转接结构位于所述芯片基板和所述两根差分信号引脚之间，所述转接结构具有贴于所述金属基座的第一侧面、朝向所述两根差分信号引脚的第二侧面以及与所述芯片基板的上表面同向的第三侧面；所述第一侧面设有第一导电面，所述转接结构经所述第一导电面与所述金属基座导电连接；所述转接结构还设有均跨所述第二侧面和第三侧面延伸的第一导电迹线、第二导电迹线、第三导电迹线和第四导电迹线；所述第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第二侧面边缘与所述第一导电面相连接，所述第一导电迹线和第二导电迹线位于所述第三导电迹线和第四导电迹线之间，并在所述第二侧面分别与所述两根差分信号引脚电连接；所述第一导电迹线、第二导电迹线、第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第三侧面分别通过导电件与所述芯片基板上的所述两路差分信号迹线和两路接地迹线电连接。

结合第一方面，所述第一导电迹线具有位于所述第二侧面的第一连接位和位于所述第三侧面的第一接线位，所述第二导电迹线具有位于所述第二侧面的第二连接位和位于所述第三侧面的第二接线位，所述第一连接位和所述第二连接位并排设置并分别与所述两根差分信号引脚焊接，所述第一接线位和所述第二接线位并排设置并分别经键合引线电连接所述两路差分信号迹线；所述第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第三侧面通过键合引线分别电连接所述芯片基板的两路接地迹线；且所述导电件包括所述键合引线；

所述第一接线位和所述第二接线位之间的间距小于所述第一连接位和所述第二连接位之间的间距。

结合第一方面，所述第一导电迹线、所述第二导电迹线、所述第三导电迹线和所述第四导电迹线之间具有绝缘间隔，所述绝缘间隔由所述第二侧面临近所述第一侧面的边缘延伸至所述第三侧面相对远离所述第二侧面的边缘；所述第一导电迹线和所述第二导电迹线在所述第三侧面的一段的迹线宽度分别由临近所述第二侧面边缘向所述第一接线位和所述第二接线位逐渐变小；所述第三导电迹线与相邻的所述第一导电迹线之间的绝缘间隔以及所述第四导电迹线与相邻的所述第二导电迹线之间的绝缘间隔，均由所述第三侧面临近所述第二侧面的边缘向远离所述第二侧面的边缘逐渐变小；

所述第一接线位和所述第二接线位均临近所述第三侧面相对远离所述第二侧面的边缘。

结合第一方面，所述第一导电迹线、所述第二导电迹线、所述第三导电迹线和所述第四导电迹线的迹线宽度及所述绝缘间隔的宽度在所述第二侧面延伸的一段保持宽度不变。

结合第一方面，所述激光器芯片及所述芯片基板的两路差分信号迹线均偏离所述金属基座中心，所述转接结构的所述第一接线位和所述第二接线位在二者并排的方向上相对所述第一连接位和所述第二连接位朝向临近所述芯片基板的两路差分信号迹线的方向偏移，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线分别由所述第一连接位和所述第二连接位逐渐向所述第一接线位和所述第二接线位倾斜延伸。

结合第一方面，所述转接结构还包括连接所述第一侧面和第三侧面的第四侧面，所述第四侧面设有第二导电面，所述第二导电面在所述第一侧面和所述第四侧面的公共边处与所述第一导电面相连，在所述第三侧面与所述第四侧面的公共边处与所述第三导电迹线的端部和所述第四导电迹线的端部相连。

结合第一方面，所述芯片焊盘与所述两路接地迹线相电连接；

所述芯片基板的下表面设有接地导电层，所述芯片基板还设有连通其上表面和下表面的导电孔或导电槽，所述下表面的接地导电层通过所述导电孔或导电槽与所述上表面的芯片焊盘和两路接地迹线相电连接；

所述半导体致冷器上设有接地焊接位，所述芯片基板的所述接地导电层通过焊接或导电胶粘结在所述接地焊接位，所述接地焊接位与所述金属基座的第一表面之间通过键合引线电连接。

结合第一方面，所述芯片基板还设有匹配电路，所述匹配电路包括位于所述偏置信号迹线中的匹配电阻，以及分别连接所述偏置信号迹线及所述芯片焊盘的电容。

结合第一方面，所述半导体致冷器包括底板和顶板，

所述顶板上设有所述接地焊接位、电阻焊接位及棱镜安装位；

所述电阻焊接位上设有热敏电阻，所述电阻焊接位与所述接地焊接位相连接；

所述棱镜安装位上设有转向棱镜，所述转向棱镜位于所述激光器芯片输出的激光信号的光路中，用于将所述激光信号反射转向使所述激光信号沿垂直于所述金属基座第一表面的方向输出。

结合第一方面，所述接地焊接位上还设有背光探测器，所述背光探测器位于所述激光器芯片的背光侧，所述背光探测器的负电极与所述芯片供电引脚电连接，所述背光探测器的正电极与所述金属基座的第一表面电连接。

结合第一方面，所述半导体致冷器位于所述转接结构和所述多根引脚之间，所述多根引脚还包括两根TEC供电引脚和电阻接线引脚，两根所述TEC供电引脚、所述电阻接线引脚、所述偏置信号引脚和所述芯片供电引脚围绕于所述半导体致冷器的周侧，两根所述TEC供电引脚与所述半导体致冷器的正负电极电连接，所述电阻接线引脚与所述热敏电阻电连接。

结合第一方面，所述金属基座在第一方向和第二方向共同限定的平面内的截面为圆形，两根所述TEC供电引脚、所述电阻接线引脚、所述偏置信号引脚和所述芯片供电引脚围绕所述金属基座的圆心周向依次排列，所述多根引脚与所述圆心具有距离R，所述多根引脚中，相邻引脚之间的弧度角为α；

其中，距离R和弧度角α，满足：1.5mm≤R≤1.8mm，14°≤α≤22°；

所述第一方向和所述第二方向垂直。

结合第一方面，所述金属基座上设有椭圆形通孔，所述两根差分信号引脚并排穿设于所述椭圆形通孔中，所述两根差分信号引脚之间以及与所述金属基座之间填充有绝缘材料。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本申请提供的光电组件封装结构采用转接结构进行接线，优化了该光电组件内各结构的布局，减小了该光电组件封装结构的体积，且优化了转接结构的导电迹线和芯片到引脚之间的引线连接，从而优化了高频链路的阻抗，降低了链路损耗，提高了信号的传输速率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的光模块的正面轴测示意图；

图2为本申请实施例提供的光电组件封装结构的正视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的光电组件封装结构的背面轴测示意图；

图4为本申请实施例提供的转接结构的正面轴测结构示意图；

图5为本申请实施例提供的转接结构背面轴测结构示意图；

图6为本申请实施例提供的金属基座及引脚布置示意图；

图7为本申请实施例提供的芯片基板俯视结构示意图；

图8为本申请实施例提供的芯片基板的横截面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的半导体致冷器结构示意图。

附图标记如下：

10-光发射组件、20-光接收组件、30-电路板组件、100-转接结构、120-第一导电迹线、121-第一连接位、122-第一延伸段、123-第一渐变段、124-第一接线位、130-第二导电迹线、131-第二连接位、132-第二延伸段、133-第二渐变段、134-第二接线位、140-第三导电迹线、150-第四导电迹线、300-金属基座、301-第一表面、302-第二表面、311、312-差分信号引脚、321、322-TEC供电引脚、323-电阻接线引脚、324-偏置信号引脚、325-芯片供电引脚、331-第一接地端、332-第二接地端、410-第一侧面、420-第二侧面、430-第三侧面、440-第四侧面、450-第五侧面、460-第六侧面、500-半导体致冷器、501-底板、502-顶板、503-接地焊接位、504-电阻焊接位、505-棱镜安装位、506-热敏电阻、510-转向棱镜、520-电容、530-匹配电阻、540-背光探测器、550-激光器芯片、560-接地迹线、570-差分信号迹线、580-芯片基板、581-导电槽、590-接地导电层、600-柔性电路板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，在光通信设备中，光模块包括光发射组件10、光接收组件20和电路板组件30。电路板组件30用于控制光发射组件10和光接收组件20运作及与外部电连接和通信。光接收组件20用于将接收到的光信号转成电信号传输给电路板组件30，光发射组件10用于从电路板组件30接收电信号，并转成光信号输出。随着光通信设备的发展，对于光模块的集成设计也提出了更大的要求，不仅需要更高的速率，同时还需要更小的体积以及更低的成本。由于受到封装尺寸标准的限制以及成本的需求，提高单通道的速率来提升模块的传输速率成为小体积低成本光模块的首选。单通道的速率不仅受各芯片的性能影响，高频链路的设计也是影响信号速率/带宽的关键因素，如何在同样的空间内布置各元器件以及如何设计高频链路，使得单个光器件获得更高的传输速率是目前行业共同需要解决的问题。本申请提供一种光电组件封装结构，可作为光发射组件10，通过在光电组件封装结构内设置转接结构100的线路，优化芯片到引脚之间的引线连接，从而优化高频链路的阻抗，从而降低链路损耗，进而提高信号的传输速率。

以下通过实施例来阐述本申请的具体实施方式：

如图2和图3所示，本申请实施例公开了一种光电组件封装结构，包括：金属基座300、半导体致冷器500、芯片基板580、激光器芯片550、转接结构100和多根引脚。金属基座300具有相对的第一表面301和第二表面302，第一表面301为承载面；多根引脚贯穿金属基座300的第一表面301和第二表面302，并与金属基座300绝缘连接；多根引脚至少包括两根差分信号引脚（如图中标记311、312）、偏置信号引脚324和芯片供电引脚325；半导体致冷器500设于第一表面301上，多根引脚围绕半导体致冷器500布置。金属基座300可以是铜、铁或锡等金属材料，转接结构100的第一侧面410设有第一导电面，该第一导电面为金属材料，转接结构100可通过其第一侧面410的第一导电面与金属基座300焊接连接并导电，且固定在一起，从而减少导线的使用。

如图2和图6所示，在本申请实施例中，需要说明的是，金属基座300在第一方向X和第二方向Y共同限定的平面内的截面为圆形，即该实施例中，光电组件封装结构采用的是TO-CAN同轴封装，金属基座300为一TO（Transistor Outline）管座。两根TEC供电引脚（如图中标记321、322）、电阻接线引脚323、偏置信号引脚324和芯片供电引脚325围绕金属基座300的圆心周向依次排列，多根引脚与圆心具有距离R；多根引脚中，相邻引脚之间的弧度角为α；其中，距离R和弧度角α，满足：1.5mm≤R≤1.8mm，14°≤α≤22°；第一方向X和第二方向Y垂直。具体的，在两根差分信号引脚（如图中标记311、312）与偏置信号引脚324和芯片供电引脚325之间的空间中布置转接结构100和半导体致冷器500，为了使得转接结构100和半导体致冷器500有足够的空间布置，同时使得各个元器件之间的连线尽量短，以优化整体布局结构和链路高频性能。该实施例中将多个引脚在金属基座300上沿其周向布置，并且引脚到金属基座300圆心的距离R可以选择的范围包括但不限于1.5mm、1.6mm、1.7mm和1.8mm中任意值或任意两者之间的范围值，其中，最优的距离为1.7mm；同时根据半导体致冷器500上连接点位到不同引脚之间需要控制一定的距离，相邻的引脚以金属基座300的圆心为基点弧度角可以选择的范围包括但不限于14°、15°、16°、17°、18°、19°、20°、21°和22°中任意值或任意两者之间的范围值，其中，最优的弧度为18°。需要说明的是，在本申请中，每个引脚与圆心的距离并不是相同的，可以根据实际情况进行设置，同时相邻引脚之间的弧度角也可以根据半导体致冷器500的连线长度设置成不同角度。

如图2和图7所示，在本申请实施例中，芯片基板580设于半导体致冷器500上，芯片基板580的上表面设有芯片焊盘、两路差分信号迹线570、两路接地迹线560以及偏置信号迹线和芯片供电迹线。激光器芯片550设于芯片焊盘上；激光器芯片550包括激光发射区和电吸收调制区，电吸收调制区电连接两路差分信号迹线570、两路接地迹线560以及偏置信号迹线，激光发射区电连接供电迹线。偏置信号引脚324与芯片基板580上的偏置信号迹线电连接，通过偏置信号迹线给激光器芯片550芯片提供偏置信号。具体的，芯片基板580上的芯片焊盘用于焊接固定激光器芯片550，并与激光器芯片550底面的焊盘电连接，该芯片焊盘同时与两路接地迹线560相连。在固定好激光器芯片550后，通过芯片供电迹线为激光器芯片550供电，偏置信号迹线用于电连接偏置信号引脚324及激光器芯片550的偏置信号焊盘，以输入偏置信号；两路差分信号迹线570用于分别电连接转接结构100的第一导电迹线120和第二导电迹线130及激光器芯片550的电吸收调制区，为激光器芯片550的电吸收调制提供差分信号；两路接地迹线560用于分别电连接转接结构100的第三导电迹线140和第四导电迹线150，及芯片焊盘，芯片基板580上的芯片焊盘及两路接地迹线560可以通过第三导电迹线140和第四导电迹线150及转接结构100第一侧面410的第一导电面接地。该实施例采用差分电吸收调制激光器（EML）芯片，相比传统单端EML芯片，高速信号效率利用可提高一倍，可有效增大消光比、减小功耗。同时设计了具有高速差分信号迹线570的转接结构100，通过优化转接结构100的迹线设计，采用与差分EML芯片相匹配的差分100欧姆的差分信号迹线570设计，以优化链路阻抗，提高了光电组件的链路高频性能，从而提高产品的带宽和速率。

如图2、图4和图5所示，在本申请实施例中，转接结构100位于芯片基板580和两根差分信号引脚（如图中标记311、312）之间，结合如下的迹线设计，可有效简化激光器芯片550到金属基座300及引脚之间的打线及高频链路，从而进一步优化该光电组件的链路阻抗，提高链路的高频性能。该实施例中，转接结构100具有贴在金属基座300的第一侧面410、朝向两根差分信号引脚（如图中标记311、312）的第二侧面420以及与芯片基板580的上表面同向的第三侧面430；第一侧面410设有第一导电面，转接结构100经第一导电面与金属基座300导电连接；转接结构100还设有均跨第二侧面420和第三侧面430延伸的第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150；第三导电迹线140和第四导电迹线150均于第二侧面420边缘与第一导电面相连接，第一导电迹线120和第二导电迹线130位于第三导电迹线140和第四导电迹线150之间，并在第二侧面420分别与两根差分信号引脚（如图中标记311、312）电连接；第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150均于第三侧面430分别通过导电件与芯片基板580上的两路差分信号迹线570和两路接地迹线560电连接。具体的，转接结构100通过第一导电面与金属基座300的第一表面301形成电连接，从而使得转接结构100与整个金属基座300形成电连接关系，而第三导电迹线140和第四导电迹线150与两路接地迹线560电连接，因此芯片基板580上的接地位通过第三导电迹线140和第四导电迹线150连接至金属基座300上，形成地回流路径，该路径上只需在芯片基板580的两路接地迹线560与转接结构100的第三导电迹线140和第四导电迹线150之间分别通过键合引线电连接，链路中由于打线引入的电感较少，链路阻抗得到进一步优化。转接结构100的第一导电迹线120和第二导电迹线130分别连接两根差分信号引脚（如图中标记311、312）用于将差分信号引入，然后通过两路差分信号迹线570将引入的差分信号输入至激光器芯片550中。通过转接结构100设置的第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150，优化了芯片到引脚之间的引线连接，从而优化高频链路的阻抗。且第一导电迹线120和第二导电迹线130位于第三导电迹线140和第四导电迹线150之间，芯片基板580上的两路差分信号迹线570同样位于两路接地迹线560之间，使得两路差分信号的两侧始终具有完整的地回流路径包围，形成完整的GSSG信号路径，减少了信号损失和串扰，从而降低链路损耗。

具体的，该实施例中，转接结构100上的第一导电迹线120和第二导电迹线130分别通过其位于转接结构100第二侧面420的第一连接位121和第二连接位131与两根差分信号引脚（如图中标记311、312）通过焊接膏，如锡膏等，焊接以实现电连接。而第三导电迹线140和第四导电迹线150则通过位于转接结构100第一侧面410的第一导电面与金属基座300电连接，从而实现接地。第一导电迹线120和第二导电迹线130通过其位于转接结构第三侧面430的第一接线位124和第二接线位134分别与芯片基板580上的两路差分信号迹线570通过键合引线电连接；第三导电迹线140和第四导电迹线150也通过其位于转接结构100第三侧面430的部分分别与芯片基板580上的两路接地迹线560电连接。第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140以及第四导电迹线150之间相互绝缘，相邻迹线之间具有绝缘间隔，第一导电迹线120的第一接线位124和第一连接位121分别与第二导电迹线130的第二接线位134和第二连接位131之间也相互绝缘，且具有绝缘间隔。

具体的，在本申请实施例中，第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150之间的绝缘间隔由第二侧面420临近第一侧面410的边缘延伸至第三侧面430相对远离第二侧面420的边缘。即，第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150通过绝缘间隔分隔。其中，第一导电迹线120和第二导电迹线130为两个单独的个体，彼此之间不连接，可以单独电连接且互不影响，而第三导电迹线140和第四导电迹线150均与第一侧面410的第一导电面相连接形成一体结构。第一接线位124和第二接线位134靠近第三侧面430的边缘，有助于缩短与第一接线位124和第二接线位134与芯片基板580之间的距离，从而缩短二者之间电连接的引线的长度，降低引线引入的电感，进一步优化链路的阻抗。

在该实施例中，第一接线位124和第二接线位134之间的间距与芯片基板580上的两路差分信号迹线570的焊盘间距相匹配，即尽量使第一接线位124和第二接线位134分别与芯片基板580上的两路差分信号迹线570的焊盘相靠近，以缩短二者之间的引线长度。而第一连接位121和第二连接位131之间的间距则与两根差分信号引脚（如图中标记311、312）之间的间距相匹配，即，使两根差分信号引脚（如图中标记311、312）的端部能够尽量分别贴近第一连接位121和第二连接位131，以分别通过锡膏等焊接二者。

另外，该实施例中，第一接线位124和第二接线位134之间的间距小于第一连接位121和第二连接位131之间的间距。第一接线位124和第二接线位134之间的距离相对于第一连接位121和第二连接位131之间的距离具有更小的尺寸。具体的，第一连接位121和第二连接位131需要与尺寸较大的引脚进行焊接，通过扩大第一连接位121和第二连接位131之间的绝缘间距，可以有效防止在焊接过程中焊料落在第一连接位121和第二连接位131之间，导致两者误连。而第一接线位124和第二接线位134上的接线尺寸较小，因此两者之间的距离可以相对缩小，以尽量缩短二者与芯片基板580之间的键合引线，进一步提高链路的高频性能。

如图4和图5所示，在本申请实施例中，第一导电迹线120和第二导电迹线130在第三侧面430的一段（如图4中的第一渐变段123和第二渐变段133）的迹线宽度分别由临近第二侧面420边缘向第一接线位124和第二接线位134逐渐变小；第三导电迹线140与相邻的第一导电迹线120之间的绝缘间隔以及第四导电迹线150与相邻的第二导电迹线130之间的绝缘间隔，均由第三侧面430临近第二侧面420的边缘向远离第二侧面420的边缘逐渐变小；第一接线位124和第二接线位134均临近第三侧面430相对远离第二侧面420的边缘。第一接线位124和第二接线位134在第一方向X上的尺寸小于第一连接位121和第二连接位131在第一方向X上的尺寸。通过设置大尺寸的第一连接位121和第二连接位131可以便于其与尺寸较大的引脚进行焊接。而第一接线位124和第二接线位134连接的引线尺寸较小，因此通过小尺寸的第一接线位124和第二接线位134不仅能够满足接线需求，还能减小第一导电迹线120和第二导电迹线130上的阻抗，使得第一导电迹线120和第二导电迹线130具有连续的阻抗，避免阻抗突变影响高频性能。

如图4和图5所示，第一导电迹线120、第二导电迹线130、第三导电迹线140和第四导电迹线150的迹线宽度及绝缘间隔的宽度在第二侧面420延伸的一段（如图4中的第一延伸段122和第二延伸段132）保持宽度不变，避免引起迹线阻抗突变，以保持连续的阻抗。

如图4和图5所示，在本申请实施例中，激光器芯片550及芯片基板580的两路差分信号迹线570均偏离金属基座300中心，转接结构100的第一接线位124和第二接线位134在二者并排的方向上相对第一连接位121和第二连接位131朝向临近芯片基板580的两路差分信号迹线570的方向偏移，第一导电迹线120和第二导电迹线130分别由第一连接位121和第二连接位131逐渐向第一接线位124和第二接线位134倾斜延伸。具体的，为了便于与引脚进行焊接，第一连接位121和第二连接位131设置在转接结构100的中心位置的两侧。而第一接线位124和第二接线位134则偏离转接结构100的中间位置，向芯片基板580的两路差分信号迹线570靠近，如图示中，第一接线位124和第二接线位134沿第一方向X方向或转接结构100的右侧方向偏移，以缩小转接结构100与芯片基板580之间的引线长度。需要说明的是，在其它实施例中，例如芯片基板580的焊盘位于左侧的时候，第一接线位124和第二接线位134也可以沿转接结构100的左侧方向偏移，以靠近芯片基板580的焊盘，具体偏移方向可以根据接线的位置进行选择。

如图4和图5所示，在本申请实施例中，转接结构100还包括连接第一侧面410和第三侧面430的第四侧面440，第四侧面440设有第二导电面，第二导电面在第一侧面410和第四侧面440的公共边处与第一导电面相连，在第三侧面430与第四侧面440的公共边处与第三导电迹线140的端部和第四导电迹线150的端部相连。即第三导电迹线140和第四导电迹线150的两端均分别连接第一导电面和第二导电面，第二导电面临近第一侧面410的边缘与第一导电面相连，形成完整的地回流，第三导电迹线140和第四导电迹线150与第二导电面一起对第一导电迹线120和第二导电迹线130传输信号形成屏蔽保护，减少损耗和干扰。

如图2、图7和图8所示，在本申请实施例中，芯片焊盘与两路接地迹线560相电连接；芯片基板580的下表面设有接地导电层590，芯片基板580还设有连通其上表面和下表面的导电孔或导电槽581，下表面的接地导电层590通过导电孔或导电槽581与上表面的芯片焊盘和两路接地迹线560相电连接。两路接地迹线560与芯片基板580下表面的接地导电层590相电连接，从而对两路差分信号迹线570上传输的信号形成屏蔽保护作用，进一步优化高频性能。半导体致冷器500上设有接地焊接位503，芯片基板580的接地导电层590通过焊接或导电胶粘结在接地焊接位503，接地焊接位503与金属基座300的第一表面301之间通过键合引线电连接。即芯片基板580的接地导电层590还通过半导体致冷器500的接地焊接位503及键合引线与金属基座300相电连接，从而形成参考地连接。

芯片基板580上还设有匹配电路，该实例中，匹配电路包括位于偏置信号迹线中的匹配电阻530，以及分别连接偏置信号迹线及芯片焊盘的电容520。

如图2和图9所示，在本申请实施例中，半导体致冷器500上还设有转向棱镜510，转向棱镜510包括入光侧和出光侧，入光侧对准激光器芯片550，出光侧的延伸方向与第一表面301垂直，转向棱镜510位于激光器芯片550出光方向的延长线上，激光器芯片550的激光发射区产生的激光经电吸收调制区调制后输出，并经过转向棱镜510反射后沿垂直于第一表面301的方向输出。具体的，激光发射区所发出的激光与XY所限定的平面平行，通过转向棱镜510的反射转向后，使得激光的光路改变方向变成垂直于XY所限定的平面。通过横向设置的激光器芯片550和转向棱镜510的配合，可有效缩小光电组件的封装体积，且缩短了各键合引线的长度，从而优化了链路阻抗，进而减少信号的损耗，提高了链路高频性能。

如图2和图9所示，在本申请实施例中，半导体致冷器500上还设有背光探测器540，背光探测器540位于激光器芯片550的背光端，背光探测器540位于激光出射端面的所朝方向的反向延长线上，背光探测器540的负电源端与芯片供电引脚325电连接，背光探测器540的正电源端与金属基座300的第一表面301电连接。具体的，背光端是与激光器芯片550上与其激光出射端面相背离的一端，激光器芯片550向前经出射端面发射激光的同时也会经背光端一侧向后发射背光，通过背光探测器540对背光进行检测即可得到激光器芯片550的工作状态。通过背光检测来实现对激光器芯片550工作状态的控制和监测。

如图2和图9所示，在本申请实施例中，半导体致冷器500包括底板501和顶板502，顶板502上设有接地焊接位503、电阻焊接位504及棱镜安装位505。其中，电阻焊接位504上设有热敏电阻506，电阻焊接位504与接地焊接位503相连接；棱镜安装位505上设有转向棱镜510，接地焊接位503用于焊接芯片基板580，激光器芯片550焊接于芯片基板580上，转向棱镜510位于激光器芯片550输出的激光信号的光路中，用于将激光信号反射转向使激光信号沿垂直于金属基座300的第一表面301的方向输出。该实施例中，接地焊接位503还用于设置背光探测器540。

如图2、图3和图9所示，在本申请实施例中，半导体致冷器500位于转接结构100和多根引脚之间，多根引脚还包括两根TEC供电引脚（如图中标记321、322）和电阻接线引脚323，两根TEC供电引脚（如图中标记321、322）、电阻接线引脚323、偏置信号引脚324和芯片供电引脚325围绕于半导体致冷器500的周侧，两根TEC供电引脚（如图中标记321、322）与半导体致冷器的正负电极电连接，电阻接线引脚323与热敏电阻506连接。该实施例中，将半导体致冷器500和转接结构100设于多根引脚环绕之中，即多根引脚环绕于半导体致冷器500与转接结构100外侧，芯片基板580和激光器芯片550置于半导体致冷器500上面，拉进了转接结构100与芯片基板580之间的距离，优化了光电组件中各器件的布局结构，从而缩短芯片基板580与转接结构100的键合引线连接的长度，同时还可以减小与多根引脚之间的引线长度。

如图2和图3所示，在本申请实施例中，金属基座300上设有椭圆形通孔，两根差分信号引脚（如图中标记311、312）并排穿设于椭圆形通孔中，两根差分信号引脚（如图中标记311、312）之间以及与金属基座300之间填充有绝缘材料，如环氧树脂绝缘胶等，对两根差分信号引脚（如图中标记311、312）起到了很好的固定和绝缘作用，避免引脚松动或脱落。

本申请的实施例中，芯片基板580在XY所限定的平面内为长方形结构，因此芯片基板580沿Y方向的侧边为长，沿X方向的侧边为宽，由于激光器芯片550内的光波导在临近激光器芯片550端面处倾斜设置，以减少芯片端面的回波损耗等问题，激光器芯片550的出光光轴与芯片端面相倾斜，故激光器芯片550相对X方向倾斜设置在芯片基板580上，以使其光束沿X方向出射，同时也可减小芯片基板580的宽度，进一步减少了整个光电组件封装结构的内部尺寸结构，从而减小了光电组件封装结构的整体体积。该实施例中，XY限定的平面与金属基座300的第一表面301相平行，即芯片基板580横置于金属基座300的上方。

如图4和图5所示，在本申请实施例中，转接结构100还包括第五侧面450和第六侧面460，第五侧面450和第六侧面460相对设置，第五侧面450和第六侧面460均与第一侧面410、第二侧面420和第三侧面430连接；第五侧面450和第六侧面460为绝缘表面。或者，转接结构100还包括设于第五侧面450的第三导电面和设于第六侧面460的第四导电面，第三导电面的边缘分别连接第一导电面、第二导电面和第三导电迹线140的侧边，第四导电面的边缘分别连接第一导电面、第二导电面和第四导电迹线150的侧边。具体的，该实施例中，转接结构100为长方体结构，则在第一侧面410和第四侧面440均为导电面，而第五侧面450和第六侧面460是绝缘面。由于第五侧面450和第六侧面460并未设置相应的连接结构，因此导电面可以不覆盖第五侧面450和第六侧面460，可以相应的减少导电材料的使用，可简化转接结构100的制造过程，方便成组制作导电迹线后，再行切割分离，利于提高转接结构100的生产效率和降低成本。或者第五侧面450和第六侧面460是导电面，当第五侧面450和第六侧面460为导电面时，第五侧面450和第六侧面460与第一侧面410、第二侧面420、第三侧面430和第四侧面440连接从而构成一个导电整体。在一些实施例中，也可以将第四侧面440设为绝缘侧面，第五侧面450和第六侧面460设为导电面，分别与第一侧面410的第一导电面、第二侧面420和第三侧面的第三导电迹线140和第四导电迹线150的边缘相连，形成从第三导电迹线140和第四导电迹线150到第五侧面450、第六侧面460和第一侧面410的完整导电体。

如图3所示，本申请的一实施例中，金属基座300上连接有第一接地端331和第二接地端332用于电连接接地端口，防止外壳或其他结构带电导致光电组件发生故障。同时，两根差分信号引脚（如图中标记311、312）位于第一接地端331和第二接地端332之间，方便与柔性电路板600上的GSSG信号走线相电连接。该实施例中，第一接地端331和第二接地端332为与金属基座300直接固定连接的两根接地引脚，两根接地引脚与两根差分信号引脚（如图中标记311、312）并排布置，位于两根差分信号引脚（如图中标记311、312）的两侧。

本申请实施例还提供了一种光模块，包括上述任一项的光电组件封装结构和电路板组件30，该光模块的光发射组件10采用的上述任一实施例的光电组件封装结构。如图1所示，该实施例中，光电组件封装结构（如光发射组件10）通过柔性电路板600与电路板组件30电连接，柔性电路板600的一端与电路板组件30电连接，另一端在光电组件封装结构的金属基座300的第二表面302中与多根引脚电连接。其中柔性电路板600上设有GSSG信号走线，GSSG信号走线的四个焊盘分别焊接光电组件封装结构的两根差分信号引脚（如图中标记311、312）和第一接地端331及第二接地端332。

以上对本申请实施例所提供的一种光电组件封装结构及光模块进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种光电组件封装结构，其特征在于，包括：

金属基座，所述金属基座具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面为承载面；

多根引脚，所述多根引脚贯穿所述金属基座的第一表面和第二表面；所述多根引脚至少包括两根差分信号引脚、偏置信号引脚和芯片供电引脚；

半导体致冷器，所述半导体致冷器设于所述第一表面上；

芯片基板，设于所述半导体致冷器上，所述芯片基板的上表面设有芯片焊盘、两路差分信号迹线、两路接地迹线以及偏置信号迹线和芯片供电迹线；

激光器芯片，设于所述芯片焊盘上；所述激光器芯片包括激光发射区和电吸收调制区，所述电吸收调制区电连接所述两路差分信号迹线、两路接地迹线以及偏置信号迹线，所述激光发射区电连接所述供电迹线；

转接结构，所述转接结构位于所述芯片基板和所述两根差分信号引脚之间，所述转接结构具有贴于所述金属基座的第一侧面、朝向所述两根差分信号引脚的第二侧面以及与所述芯片基板的上表面同向的第三侧面；所述第一侧面设有第一导电面，所述转接结构经所述第一导电面与所述金属基座导电连接；所述转接结构还设有均跨所述第二侧面和第三侧面延伸的第一导电迹线、第二导电迹线、第三导电迹线和第四导电迹线；所述第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第二侧面边缘与所述第一导电面相连接，所述第一导电迹线和第二导电迹线位于所述第三导电迹线和第四导电迹线之间，并在所述第二侧面分别与所述两根差分信号引脚电连接；所述第一导电迹线、第二导电迹线、第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第三侧面分别通过导电件与所述芯片基板上的所述两路差分信号迹线和两路接地迹线电连接；

所述第一导电迹线具有位于所述第三侧面的第一接线位，所述第二导电迹线具有位于所述第三侧面的第二接线位；

所述第一导电迹线、所述第二导电迹线、所述第三导电迹线和所述第四导电迹线之间具有绝缘间隔，所述绝缘间隔由所述第二侧面临近所述第一侧面的边缘延伸至所述第三侧面相对远离所述第二侧面的边缘；

所述第一导电迹线和所述第二导电迹线在所述第三侧面的一段的迹线宽度分别由临近所述第二侧面边缘向所述第一接线位和所述第二接线位逐渐变小；所述第三导电迹线与相邻的所述第一导电迹线之间的绝缘间隔以及所述第四导电迹线与相邻的所述第二导电迹线之间的绝缘间隔，均由所述第三侧面临近所述第二侧面的边缘向远离所述第二侧面的边缘逐渐变小；

所述第一接线位和所述第二接线位均临近所述第三侧面相对远离所述第二侧面的边缘。

2.如权利要求1所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述第一导电迹线具有位于所述第二侧面的第一连接位，所述第二导电迹线具有位于所述第二侧面的第二连接位，所述第一连接位和所述第二连接位并排设置并分别与所述两根差分信号引脚焊接，所述第一接线位和所述第二接线位并排设置并分别经键合引线电连接所述两路差分信号迹线；所述第三导电迹线和第四导电迹线均在所述第三侧面通过键合引线分别电连接所述芯片基板的两路接地迹线；所述导电件包括所述键合引线；

所述第一接线位和所述第二接线位之间的间距小于所述第一连接位和所述第二连接位之间的间距。

3.如权利要求1所述的光电组件封装结构，其特征在于，

所述第一导电迹线、所述第二导电迹线、所述第三导电迹线和所述第四导电迹线的迹线宽度及所述绝缘间隔的宽度在所述第二侧面延伸的一段保持宽度不变。

4.如权利要求2所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述激光器芯片及所述芯片基板的两路差分信号迹线均偏离所述金属基座中心，所述转接结构的所述第一接线位和所述第二接线位在二者并排的方向上相对所述第一连接位和所述第二连接位朝向临近所述芯片基板的两路差分信号迹线的方向偏移，所述第一导电迹线和所述第二导电迹线分别由所述第一连接位和所述第二连接位逐渐向所述第一接线位和所述第二接线位倾斜延伸。

5.如权利要求2所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述转接结构还包括连接所述第一侧面和第三侧面的第四侧面，所述第四侧面设有第二导电面，所述第二导电面在所述第一侧面和所述第四侧面的公共边处与所述第一导电面相连，在所述第三侧面与所述第四侧面的公共边处与所述第三导电迹线的端部和所述第四导电迹线的端部相连。

6.如权利要求1所述的光电组件封装结构，其特征在于，

所述芯片焊盘与所述两路接地迹线相电连接；

所述芯片基板的下表面设有接地导电层，所述芯片基板还设有连通其上表面和下表面的导电孔或导电槽，所述下表面的接地导电层通过所述导电孔或导电槽与所述上表面的芯片焊盘和两路接地迹线相电连接；

所述半导体致冷器上设有接地焊接位，所述芯片基板的所述接地导电层通过焊接或导电胶粘结在所述接地焊接位，所述接地焊接位与所述金属基座的第一表面之间通过键合引线电连接。

7.如权利要求6所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述芯片基板还设有匹配电路，所述匹配电路包括位于所述偏置信号迹线中的匹配电阻，以及分别连接所述偏置信号迹线及所述芯片焊盘的电容。

8.根据权利要求6所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述半导体致冷器包括底板和顶板，所述顶板上设有所述接地焊接位、电阻焊接位及棱镜安装位；

所述电阻焊接位上设有热敏电阻，所述电阻焊接位与所述接地焊接位相连接；

所述棱镜安装位上设有转向棱镜，所述转向棱镜位于所述激光器芯片输出的激光信号的光路中，用于将所述激光信号反射转向使所述激光信号沿垂直于所述金属基座第一表面的方向输出。

9.根据权利要求8所述的光电组件封装结构，其特征在于：所述接地焊接位上还设有背光探测器，所述背光探测器位于所述激光器芯片的背光侧，所述背光探测器的负电极与所述芯片供电引脚电连接，所述背光探测器的正电极与所述金属基座的第一表面电连接。

10.如权利要求8所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述半导体致冷器位于所述转接结构和所述多根引脚之间，所述多根引脚还包括两根TEC供电引脚和电阻接线引脚，两根所述TEC供电引脚、所述电阻接线引脚、所述偏置信号引脚和所述芯片供电引脚围绕于所述半导体致冷器的周侧，两根所述TEC供电引脚与所述半导体致冷器的正负电极电连接，所述电阻接线引脚与所述热敏电阻电连接。

11.如权利要求10所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述金属基座在第一方向和第二方向共同限定的平面内的截面为圆形，两根所述TEC供电引脚、所述电阻接线引脚、所述偏置信号引脚和所述芯片供电引脚围绕所述金属基座的圆心周向依次排列，所述多根引脚与所述圆心具有距离R；所述多根引脚中，相邻的引脚之间的弧度角为α；

其中，距离R和弧度角α，满足：1.5mm≤R≤1.8mm，14°≤α≤22°；

所述第一方向和所述第二方向垂直。

12.如权利要求11所述的光电组件封装结构，其特征在于，所述金属基座上设有椭圆形通孔，所述两根差分信号引脚并排穿设于所述椭圆形通孔中，所述两根差分信号引脚之间以及与所述金属基座之间填充有绝缘材料。