一种超宽温有源光器件封装工艺的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及一种4.25G850nm有源光器件的封装工艺，尤其是一种能够打破环境 工作溫度对有源光器件的束缚，扩宽有源光器件使用环境工作溫度的范围为-55°C~+100 °C，提高有源光器件性能指标W及有源光器件底座与金属管体的密闭性，使有源光器件具 有测量指标高、性能稳定、安全可靠的优点的4.25G850nm超宽溫有源光器件封装工艺。
【背景技术】：
[0002] 4.25G850皿有源光器件主要由光器件TO、金属管体、金属管帽W及带禪合钢针的 多模光纤等部件组成，其中光器件TO包括TO管脚、TO底座、TO管帽、TO忍片及TO透镜。 4.25G850nm有源光器件是现代光通信系统的核屯、部件，它对现代光通信系统起到发射和接 收的作用，其特性影响现代光通信系统。普通4.25G850nm有源光器件的环境工作溫度范围 一般在0°C~W0°C，当环境工作溫度低于0°C，高于W0°C时，4.25G850皿有源光器件的发 射光功率和接收灵敏度就会发生变化，对现代光通信系统会产生极大的影响。当环境工作 溫度低溫为-40°C，高溫为+85°C时，有源光器件金属结构件会发生微变，封焊边缘和激光焊 点也会发生微变，从而严重影响4.25G85化m有源光器件的发射光功率和接收灵敏度等指 标，大幅度降低现代光通信系统的性能，难W满足光通信系统在环境溫度恶劣情况下使用 要求，如雷达，预警机，空间站等。
[0003]目前4.25G850皿有源光器件增大其环境工作溫度范围的途径主要是通过其封装 工艺改进来实现。如图1所示，众所周知，激光束是高斯光束，且通过透镜后，仍然为高斯光 束，其中W1为激光器发射光束在透镜上的光斑尺寸，F为透镜的焦距，W2为激光束经透镜聚 焦后在多模光纤端面上腰斑大小。在理想情况下，W2由公式（1)决定：
[0004]
(1)
[0005]公式（1)中，λ为激光束的波长，当激光束经透镜聚焦在多模光纤端面上的腰斑大 小与多模光纤直径相吻合时，激光束的能量就完全禪合在多模光纤端面上，提高了有源光 器件的特性，保证4.25G850nm有源光器件在较宽溫环境下使用要求。
[0006]现有技术4.25G850nm有源光器件的封装工艺主要采用先人工禪合再激光焊接的 方式。若4.25G85化m有源光器件的TO底座与金属管体采用激光焊接，激光能量大，容易损 伤光器件TO。而且，因TO底座材料与金属管体材料不一致，激光焊接存在一定的困难，特别 在环境溫度特别恶劣的情况下，比如在高溫为l〇〇°C下，激光焊点容易发生膨胀、断裂，密闭 性与牢固性都差，还会发生金属管体脱落，在低溫为-55°C下，激光焊点发生微变，很脆，也 容易产生断裂。长期在恶劣环境工作导致4.25G850nm有源光器件输出光功率、接收灵敏灵 等指标大幅度下降，严重影响其使用性能。如果因加工误差引起金属管体下端边缘不平整， 激光焊接时容易使TO底座与金属管体之间产生缝隙，还能使金属管体上端边缘部分不平， 使金属管体与金属管帽之间产生一定的缝隙，给光禪合工艺带来一定的困难，严重影响了 4.25G850nm有源光器件的特性。
[0007] 有源光器件禪合技术是一个关键工艺，决定了产品性能的好坏。如果4.25G850nm 有源光器件禪合不到最佳位置，即有源光器件的激光能量不能完全禪合到光纤端面上，其 指标不高，激光焊接后其指标会大幅度下降，严重影响产品的质量，不能满足使用要求。采 用人工禪合4.25G850nm有源光器件，因专用禪合夹具的旋转精度为Ιμπι，禪合过程中，禪合 精度难W控制，容易使有源光器件在禪合时发生金属管体与金属管帽错位而超出最佳禪合 位置，导致光禪合Ξ轴之间的位置不协调，容易使激光束经透镜聚焦在多模光纤端面上的 腰斑大小与多模光纤直径不吻合，或容易产生过焦和欠焦现象，误差很大，导致激光束的能 量不能有效聚焦在光纤端面上，严重影响4.25G850nm有源光器件的性能指标，难W保证其 在超宽溫工作环境下的使用要求。
【发明内容】
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[0008] 本发明要解决的技术问题是，提供一种能够打破环境工作溫度对有源光器件的束 缚，扩宽有源光器件使用环境工作溫度的范围为-55°C~+100°C，提高有源光器件性能指标 W及有源光器件底座与金属管体的密闭性和牢固性，使有源光器件测试指标高、性能稳定、 安全可靠的超宽溫有源光器件封装工艺。
[0009] 本发明的技术解决方案是，提供一种包括W下步骤的超宽溫有源光器件封装工 乙：
[0010] a、对加工后的金属管帽和金属管体进行清洗，清洗后再烘干；
[0011] b、采用电阻封焊技术在氮气环境保护下将金属管体封焊在光器件TO的TO底座上；
[0012] C、采用自动禪合技术在自动禪合焊接设备上对封焊好的光器件TO、金属管帽和带 禪合钢针的多模光纤进行两次自动禪合，每次自动禪合后的禪合指标均要满足有源光器件 激光器禪合输出光功率^ 600μκ，有源光器件探测器^ -17地m;
[0013] d、在第一次自动禪合完成后，在禪合钢针与金属管帽之间进行激光焊接，在第二 次自动禪合完成后，在金属管帽与金属管体之间进行激光焊接。
[0014] 采用W上方法后，本发明的有益效果是：与其它4.25G850皿有源光器件相比，本 发明采用电阻封焊技术在氮气环境保护下将金属管体封焊在有源光器件TO底座上，电阻封 焊机瞬间放电作用将金属管体倒角全部烙接在有源光器件的TO底座上，即使在环境工作溫 度恶劣情况下，金属管体与TO底座也不会产生任何微小的裂痕，密封性好，牢固性好，既不 影响有源光器件的性能指标，又能提高有源光器件底座与金属管体的密闭性、牢固性，在环 境工作溫度为-55°C~+100°C下，4.25G850nm有源光器件的特性不会发生变化。采用有源 光器件自动禪合焊接技术，减少人工禪合与焊接带来的影响，使4.25G850nm有源光器件的 指标达到最佳禪合值，保证其在环境工作溫度为-55°C~+100°C下能够正常工作。与国内外 同类产品相比，本发明的环境工作溫度范围大，测量指标高，性能稳定，安全可靠。
[0015] 优选地，本发明所述的一种超宽溫有源光器件封装工艺，其中，步骤a具体如下：
[0016] a. 1、将加工后的金属管帽和金属管体放入超声波清洗机内，然后在超声波清洗机 内倒入无水乙醇，使无水乙醇完全淹没金属管帽和金属管体，将金属管帽和金属管体浸泡5 ~lOmin;
[0017] a. 2、打开超声波清洗机进行清洗，清洗时间为20~30min;
[0018] a. 3、将清洗完的金属管帽和金属管体放入高低溫环境试验箱烘干，烘干后取出， 其中，高低溫环境试验箱内的烘干溫度为50~60°C，烘干时间为10~20min。
[0019] 优选地，本发明所述的一种超宽溫有源光器件封装工艺，其中，步骤b具体如下：
[0020] b.l、将TO管脚并犹；
[0021 ]b. 2、当封焊机进料箱内的溫度为50~60°C时，将并犹好TO管脚的光器件TO和金属 管体放入封焊机进料箱内烘烤20~30min;
[0022] b. 3、打开封焊机上的氮气阀口与气压阀口，对封焊机工作室抽真空、冲氮气连续 两次，抽真空与冲氮气的间隔时间为4~6秒；
[0023] b.4、将调节环放在下电极上进行预压，电极均匀压在调节环上，若均匀，则表明电 极已平整，若不均匀，则需通过旋转或更换电极来继续调整，直至电极已平整为止；
[0024] b.5、将金属管体倒置放入下电极，取一支TO管脚已并犹的光器件TO装入金属管体 内；
[0025] b.6、双手同时按下封焊机上的两个气动开关，完成金属管体封焊在光器件TO的TO 底座上的封焊动作。
[0026] 优选地，本发明所述的一种超宽溫有源光器件封装工艺，其中，步骤C具体如下：
[0027] C. 1、打开空气压缩机和自动禪合焊接设备开关；
[0028] C.2、将在步骤b中封焊完的光器件TO放入自动禪合焊接设备的专用禪合夹具下夹 头内，多模光纤中的禪合钢针插入其禪合夹具上夹头内，金属管帽套在禪合刚针上；
[0029] C. 3、自动禪合焊接设备进行自动禪合，沿着光轴方向寻求有源光器件最大光禪合 的位置，确定最佳光禪合的位置；
[0030] (3.4、如