CN202423821U - 高速激光二极管封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高速激光二极管封装结构，包括有底座、激光二极管、高速热沉、光功率监控芯片、陶瓷垫片，所述底座上设置有四个引脚，其中两个引脚用于连接激光二极管P极，另外两上引脚用于连接激光二极管N极，所述高速热沉用于进行激光二极管芯片的共晶焊接贴装及进行高速电路信号的阻抗匹配，所述高速热沉的厚度为0.23毫米，宽度为1.20毫米，长度为0.90毫米,内侧宽度为0.7毫米，通过本技术方案，采用TO-56底座完成高速率，低成本封装，高速热沉用于对激光二极管进行散热，并且提供高速信号电路，并通过高速热沉和引脚的几何设置，减少寄生电，从而能够实现6Gbps-10Gbps的高频特性要求，成本较低,工艺复杂度低,易批量生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于光纤通信中的电光转换器件,特别是涉及一种高速激光二极管封装结构。
背景技术
目前，小型光收发一体模块用于交换机中完成电信号与光信号的转换,是光通信中不可缺少的重要组成部分，随着数据传输数据量的增长,当前常用一种高速同轴TO封装用于该类型的产品，制格成本高，引脚产生寄生电感，工艺复杂，易批量生产的封装结构。
发明内容
本实用新型提供一种高速激光二极管封装结构，通过本技术方案，既能够达到6Gbps~10Gbps的高频特性要求，成本较低,工艺复杂度低,易批量生产的封装结构，并通过热沉和引脚的几何设置，从而减少寄生电感。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高速激光二极管的封装结构，包括有底座、激光二极管、高速热沉、光功率监控芯片、陶瓷垫片，所述底座上设置有四个引脚，其中两个引脚用于连接激光二极管P极，另外两个引脚用于连接激光二极管N极，所述高速热沉用于进行激光二极管芯片的共晶焊接贴装及进行高速电路信号的阻抗匹配，所述高速热沉的厚度为0.23毫米，宽度为1.20毫米，长度为0.90毫米, 内侧金属区域宽度为0.7毫米。
所述引脚采用多线球焊连接方式，以减少金丝电感及寄生电阻，与引脚相连接的金丝引线的弧高控制在0.1-0.15mm，引脚的金丝引线总长度控制在0.3mm以内。
所述与激光二极管的两个电极上引脚相连接的金丝引线为5-7根。
本实用新型的技术效果如下，一种高速激光二极管封装结构，通过本技术方案，高速热沉，用于对激光二极管进行散热，并且提供高速信号电路，并通过高速热沉和引脚的几何设置，减少寄生电，从而能够实现6Gbps-10Gbps的高频特性要求，成本较低,工艺复杂度低,易批量生产。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型引脚的金丝焊线的局部视图。
图3为图2的俯视图。
图中，101底座、108激光二极管、105高速热沉、103光功率监控芯片、104陶瓷垫片， 111引脚、106（107、109、110） 金丝引线。
具体实施方式
下面结合附图和一个具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1-3所示，本实用新型涉及的高速激光二极管封装结构，包括有底座101、激光二极管108、高速热沉105、光功率监控芯片103、陶瓷垫片104，所述底座101上设置有四个引脚，其中两个引脚111用于连接激光二极管108的P极，另外两个引脚111用于连接激光二极管108的N极，所述高速热沉105用于进行激光二极管108芯片的共晶焊接贴装及进行高速电路信号的阻抗匹配，所述高速热沉105的厚度为0.23毫米，宽度为1.20毫米，长度为0.90毫米, 内侧宽度为0.7毫米。
所述引脚111采用多线球焊连接方式，以减少金丝电感及寄生电阻，与引脚相连接的金丝引线107的弧高控制在0.1-0.15mm，引脚111的金丝引线106长度控制在0.3mm以内。
所述与激光二极管108的两个电极上引脚111相连接的金丝引线106为5-7根。
在图1中，所述高速热沉105与两个引脚之间的键合金丝引线109，监控二极管芯片103与引脚111之间的键合金丝引线110，中还可以看出激光二极管108芯片与监控二极管芯片分别占据了底座101的两个引脚111；陶瓷垫片104与监控二极管芯片103使用环氧导电胶粘接，使用高温烘烤进行固化；高速热沉105与激光二极管108芯片，采用AuSn共晶焊工艺焊接，焊接中要保持高速热沉105边缘与底座101边缘平行，键合金丝引线106（107、109、110）采用25微米直径多线金丝球焊进行焊接。102管帽与101底座采用电阻焊接在露点低于-40度的环境下完成焊接。
在图2中，所述高速热沉105为氮化铝制成，其介电常数8.5，导率大于170 W/m·K，厚度0.23毫米，长宽分别为1.20毫米和0.90毫米；激光二极管108芯片厚度为0.1mm，这样两者相加可以保证在底座101中心，热沉上下两面采用电子束蒸发，形成Ti/Pt/Au/Au70%Sn30%，其中与LD共晶焊接的AuSn图形，仅在激光二极管108芯片下的局部存在，键合金丝引线107在激光二极管108芯片一侧，有Au层图形,图形宽度设计成25 欧姆的高速微带线,留出的AuSn合金部分可以完成与激光二极管108芯片的共晶焊接,另外一面无图形AuSn层，可以与101底座完成共晶焊接；激光二极管108芯片的两个电极间留的缝隙为0.05mm~0.1mm,这样既保证了芯片AuSn溢流对微带线的影响，又能较好的减少激光二极管108芯片键合金丝引线107到高速热沉105上的长度，高速热沉105的微带线特征阻抗设计为25 欧姆,与激光二极管108芯片通过键合金丝引线106连接到底座101的引脚111上,对外输出为二极管的P/N两电极，在该激光二极管108使用时需要与单模光纤进行耦合、焊接等工序,完成后切短底座101外4个围的引脚111,大约0.5mm,与设计好的高速柔性电路板FPC采用无铅焊焊接在一起,通过激光二极管108的高速驱动器形成差分50ohm的匹配电路；另外,高速热沉105还承担的激光二极管108芯片热量传导到底座的作用,再通过底座101管帽进行散热,最后通过光模块的管壳把热量传导出去,用于减少激光二极管108芯片的温度上升。
在图3中，键合金丝引线106（107）的弧度长度是重点控制的参数,在激光二极管108芯片的P极与高速热沉105之间形成3根金丝引线107的连接,用于减少金丝引线引入的串联电阻及电感,需要控制金丝弧高为0.10~0.15毫米,单根总长度0.3mm,总体寄生电感控制在0.1nH以下；高速热沉105到底座101之间的引脚111同样采用金丝键合的金丝引线连接106,两边的金丝引线各焊接5~7根线,单根长度0.5mm以下,控制寄生电感在0.1nH.这样金丝封装的总体电感就在0.3nH以下。
本实用新型采用通用的TO56型底座101,用于提供密封的基座及高速焊接的引脚111;激光二极管108芯片,提供-3dB带宽为10GHz; 高速热沉105用于对激光二极管108芯片进行散热，并且提供高速信号电路,金丝引线,用于进行TO56引脚111高速信号与激光二极管108的连通及监控芯片的连通。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种高速激光二极管的封装结构，包括有底座、激光二极管、高速热沉、光功率监控芯片、陶瓷垫片，其特征在于，所述底座上设置有四个引脚，其中两个引脚用于连接激光二极管P极，另外两上引脚用于连接激光二极管N极，所述高速热沉用于进行激光二极管芯片的共晶焊接贴装及进行高速电路信号的阻抗匹配，所述高速热沉的厚度为0.23毫米，宽度为1.20毫米，长度为0.90毫米, 内侧宽度为0.7毫米。
2.根据权利要求1所述的高速激光二极管的封装结构，其特征在于，所述引脚采用多线球焊连接方式，以减少金丝电感及寄生电阻，与引脚相连接的金丝引线的弧高控制在0.1-0.15mm，引脚的金丝引线总长度控制在0.3mm以内。
3.根据权利要求1所述的高速激光二极管的封装结构，其特征在于，所述与激光二极管的两个电极上引脚相连接的金丝引线为5-7根。
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