CN220798947U - 一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，第一基板、第二基板以及设置于第一基板和第二基板之间的半导体晶粒，第一基板和第二基板之间设有分别与第一基板和第二基板密封连接的边框，第一基板、边框和第二基板所围合的密闭空间内具有干燥的保护气体；第一基板和第二基板之间的半导体晶粒处在密闭空间内。有益效果为：当该半导体制冷片在非气密高速高密硅光模块中应用时，无需对该半导体制冷片加昂贵的气密封装金属外壳，且不怕低温结露导致半导体晶粒烧毁，不容易出现半导体断裂、电路断路和短路等问题，使用寿命更长，降低了数据中心用光模块的封装成本，提高了光模块的可靠性，特别是1.6T、3.2T等光电共封装硅光模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷技术领域，具体涉及一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片。
背景技术
目前在光线通信领域，越来越多地使用半导体制冷片作为散热器件，半导体制冷片的结构通常包括两个基板以及中间连接多个半导体晶粒。
例如，申请号为2023201348558的专利公开一种半导体制冷片，包括第一基板、第二基板、设置于第一基板和第二基板之间的半导体晶粒，半导体晶粒固定在第一基板和第二基板之间，并相互电性连接，半导体晶粒用于进行热电转换；半导体制冷片还包括设置于第一基板和第二基板之间的若干个支撑晶粒，支撑晶粒固定于第一基板和第二基板之间，并和半导体晶粒一起承受施加于第一基板和第二基板之间的压力；支撑晶粒的抗压强度大于半导体晶粒的抗压强度。
该半导体制冷片中半导体晶粒和支撑晶粒均暴露在外，当在非气密光模块中应用时，需对该半导体制冷片加昂贵的气密封装金属外壳，且该半导体制冷片容易出现低温结露导致半导体晶粒烧毁，半导体断裂、电路断路和短路等问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，以克服上述现有技术中的不足。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，包括：第一基板、第二基板以及设置于第一基板和第二基板之间的半导体晶粒，第一基板和第二基板之间设有分别与第一基板和第二基板密封连接的边框，第一基板、边框和第二基板所围合的密闭空间内具有干燥的保护气体；第一基板和第二基板之间的半导体晶粒处在密闭空间内。
本实用新型的有益效果是：
通过在第一基板和第二基板之间设置分别与第一基板和第二基板密封连接的边框，并让半导体晶粒处在所围合的具有干燥的保护气体的密闭空间内，当该半导体制冷片在非气密高速高密硅光模块中应用时，无需对该半导体制冷片加昂贵的气密封装金属外壳，且不怕低温结露导致半导体晶粒烧毁，不容易出现半导体断裂、电路断路和短路等问题，从而获得了更长的使用寿命，降低了数据中心用光模块的封装成本，提高了光模块的可靠性，特别是1.6T、3.2T等光电共封装硅光模块。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，保护气体为氮气。
采用上述进一步的有益效果为：半导体制冷片在装配时，可以在干燥氮气箱内完成，从而使得密封在密闭空间内的保护气体即为氮气。
进一步，边框的抗压强度大于半导体晶粒的抗压强度。
采用上述进一步的有益效果为：使得半导体制冷片的整体结构抗压强度更高，可以承担更多的负重载荷。
进一步，边框包括：玻璃框以及覆盖在玻璃框上下端面上的镀金层，边框与第一基板相焊接，边框与第二基板相焊接。
采用上述进一步的有益效果为：采用焊接方式，易于实现密封连接，且稳定性好。
进一步，第一基板包括：底层、中间层和上层，底层和上层均为镀金层，中间层为绝缘层。
更进一步，中间层采用氮化铝材质。
进一步，第二基板包括：底层和上层，底层为镀金层，上层为绝缘层。
更进一步，上层采用氮化铝材质。
进一步，玻璃框的材质采用耐温400℃以上，导热系数<1W/mk,热膨胀系数为3ppm-6ppm的耐高温玻璃。
进一步，半导体晶粒固定在第一基板上，第一基板与边框之间具有与半导体晶粒连接的导电片，导电片与边框之间设有绝缘薄膜。
附图说明
图1为本实用新型所述半导体制冷片的俯视图；
图2为本实用新型所述半导体制冷片在第二基板为打开状态下的结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一基板，2、第二基板，3、半导体晶粒，4、边框，5、导电片，6、绝缘薄膜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，包括：第一基板1、第二基板2、半导体晶粒3，在第一基板1与第二基板2之间设置多个半导体晶粒3；
第一基板1和第二基板2之间设有分别与第一基板1和第二基板2密封连接的边框4，第一基板1、边框4和第二基板2所围合的密闭空间内具有干燥的保护气体,而第一基板1和第二基板2之间的半导体晶粒3处在密闭空间内；
通过在第一基板1和第二基板2之间设置分别与第一基板1和第二基板2密封连接的边框4，并让半导体晶粒3处在所围合的具有干燥的保护气体的密闭空间内，当该半导体制冷片在非气密高速高密硅光模块中应用时，无需对该半导体制冷片加昂贵的气密封装金属外壳，且不怕低温结露导致半导体晶粒烧毁，不容易出现半导体断裂、电路断路和短路等问题，获得了更长的使用寿命，降低了数据中心用光模块的封装成本，提高了光模块的可靠性，特别是1.6T、3.2T等光电共封装硅光模块。
实施例2
本实施例为在实施例1的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
保护气体为氮气，半导体制冷片在装配时，可以在干燥氮气箱内完成，从而使得密封在密闭空间内的保护气体即为氮气。
实施例3
本实施例为在实施例1或2的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
边框4的抗压强度大于半导体晶粒3的抗压强度，使得半导体制冷片的整体结构抗压强度更高，可以承担更多的负重载荷。
实施例4
如图2所示，本实施例为在实施例1或2或3的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
边框4包括：玻璃框以及覆盖在玻璃框上下端面上的镀金层，边框4与第一基板1采用金属焊料相焊接，边框4与第二基板2采用金属焊料相焊接。
更进一步：第一基板1包括：底层、中间层和上层，底层和上层均为镀金层，中间层为绝缘层，边框4下端面上的镀金层与第一基板1上层的镀金层相焊接，第一基板1的中间层优选采用氮化铝材质，导热系数>170W/mk；
第二基板2包括：底层和上层，底层为镀金层，上层为绝缘层，边框4上端面上的镀金层与第二基板2底层的镀金层相焊接，第二基板2的上层采用氮化铝材质，导热系数>170W/mk；
玻璃框的材质采用耐温400℃以上，导热系数<1W/mk,热膨胀系数为3ppm-6ppm的耐高温玻璃。
实施例5
如图1、图2所示，本实施例为在实施例4的基础上对其所进行的进一步改进，具体如下：
半导体晶粒3固定在第一基板1上，第一基板1与边框4之间具有与半导体晶粒3连接的导电片5，导电片5与边框4之间设有绝缘薄膜6。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，包括：第一基板(1)、第二基板(2)以及设置于所述第一基板(1)和所述第二基板(2)之间的半导体晶粒(3)，其特征在于，所述第一基板(1)和第二基板(2)之间设有分别与第一基板(1)和第二基板(2)密封连接的边框(4)，所述第一基板(1)、所述边框(4)和所述第二基板(2)所围合的密闭空间内具有干燥的保护气体；所述第一基板(1)和所述第二基板(2)之间的半导体晶粒(3)处在密闭空间内。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述保护气体为氮气。
3.根据权利要求1所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述边框(4)的抗压强度大于所述半导体晶粒(3)的抗压强度。
4.根据权利要求1所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述边框(4)包括：玻璃框以及覆盖在玻璃框上下端面上的镀金层，所述边框(4)与所述第一基板(1)相焊接，所述边框(4)与所述第二基板(2)相焊接。
5.根据权利要求4所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述第一基板(1)包括：底层、中间层和上层，所述底层和上层均为镀金层，所述中间层为绝缘层。
6.根据权利要求5所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述中间层采用氮化铝材质。
7.根据权利要求4所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述第二基板包括：底层和上层，所述底层为镀金层，所述上层为绝缘层。
8.根据权利要求7所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述上层采用氮化铝材质。
9.根据权利要求4所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述玻璃框的材质采用耐温400℃以上，导热系数<1W/mk,热膨胀系数为3ppm-6ppm的耐高温玻璃。
10.根据权利要求5所述的一种用于高速高密硅光模块的半导体制冷片，其特征在于，所述半导体晶粒(3)固定在所述第一基板(1)上，所述第一基板(1)与所述边框(4)之间具有与半导体晶粒(3)连接的导电片(5)，所述导电片(5)与所述边框(4)之间设有绝缘薄膜(6)。
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