一种光模块装置的制作方法

本发明涉及光模块封装技术领域，特别是涉及一种光模块装置。

背景技术：

随着数据中心的急剧发展，相应地对光模块的需求，无论从性能和成本等都有了巨大变化。光模块快速的朝着高速化、小型化、低功耗，低成本的路线前进，这对光模块的发明和制造提出了非常严酷的要求。光模块高速化，随着400g应用逐渐走入市场，pam4技术已经逐渐走向成熟，直接调制已出现瓶颈，外调(ea调制和mt调制)具有容易实现高速率调制(大于50g波特率)，容易实现集成化及小型化，低调制电压，高消光比，高调制速率等优点，因此外调具有更好的演进路径。

传统外部调制都需要tec(thermoelectriccooler,半导体致冷器)温控模块，这就会导致光模块装置的整体功耗上升，很难满足数据中心的功耗要求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前传统的光模块装置的整体功耗升高的问题，提供一种能够整体降低功耗的光模块装置及其封装方法。

一种光模块装置，包括：

框架，具有底部；

设置于所述框架的底部上的pcb电路板；

位于所述pcb电路板上，并与pcb电路板电性连接的mcu控制模块；

设置于所述框架的底部并位于所述pcb电路板一侧的tec控制模块，所述tec控制模块与pcb电路板电性连接；

设置于所述tec温控模块一侧的激光器，所述tec温控模块与mcu控制模块形成温控电路，以检测并控制所述激光器的工作温度。

上述实施方式将tec温控模块直接设置于框架的底部上，这样提升了tec温控模块的散热环境，降低了光模块装置的功耗。

在其中一个优选实施方式中，在所述tec温控模块与所述框架的底部之间具有散热层。

在其中一个优选实施方式中，所述散热层为钨铜散热结构。

在其中一个优选实施方式中，所述温控电路还包括：

热传感器，用以探测所述激光器的温度。

在其中一个优选实施方式中，所述热传感器具有热敏电阻。

在其中一个优选实施方式中，所述mcu控制模块用以接收所述热传感器所探测的温度，当所述热传感器所探测的温度低于低温阈值，控制所述tec温控模块升温处理；当所述热传感器所探测的温度高度高温阈值，控制所述tec温控模块降温处理。

上述实施方式利用mcu控制模块检测激光器的温度，并对tec温控模块进行控制，这样便降低了整体光模块的封装装置的功耗。

在其中一个优选实施方式中，所述光模块装置还包括：

金丝导电线，电性连接于所述pcb电路板与激光器之间。

上述pcb电路板与激光器之间通过金丝键合实现电连接，减弱了大功率散热对激光器的热串扰。

在其中一个优选实施方式中，所述tec温控模块的表面经过半导体颗粒镀层处理。

在其中一个优选实施方式中，所述tec温控模块的周边经过rtv硅胶密封处理。

上述实施方式中对tec温控模块的表面经过半导体颗粒镀层处理或rtv硅密封处理，防止tec温控模块受到外界的水汽的侵蚀。

附图说明

图1为本发明一优选实施方式的光模块装置的结构示意图；

图2为本发明一优选实施方式的光模块装置的tec模块结构原理示意图；

图3为本发明一优选实施方式的光模块装置的温控电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一优选实施方式公开了一种光模块装置100，该光模块装置100包括框架110、pcb电路板120、mcu控制模块130、tec温控模块150以及激光器170。

上述框架110可以为方形结构，也可以为其他形状的结构，本发明对此不作限定。该框架110为开放性结构。

上述pcb电路板120设置于上述框架110内，并位于该pcb电路板120的底部上。

上述mcu控制模块130设置于pcb电路板120上，并与该pcb电路板120电性连接，同时本实施方式中，上述mcu控制模块130也封装在上述框架110内，达到上述mcu控制模块130与外界环境隔离的效果。

上述tec温控模块150设置于上述框架110的底部上，并位于pcb电路板120的一侧，所述mcu控制模块130与tec温控模块150电性连接以形成温控电路。

具体地，tec温控模块150通过散热层与框架110接触，换言之，在上述tec温控模块150与上述框架110之间具有散热层，本实施方式中，该散热层为钨铜散热结构。这样可有效加快tec温控模块150的散热效率。

上述将tec温控模块150设置于上述框架110的底部上，这样改善了tec温控模块150的散热环境，降低了光模块装置的功耗，空气流动能够很大程度帮助散热，避免造成热累积。

结合图2及图3所示，上述温控电路主要用以通过tec温控模块150的制冷与制热的功能，达到整个光模块外接激光器等的温控的效果。如图2所示，上述tec温控模块150具有第一基板151及第二基板152，这两块基板分别为制冷面及制热面、及位于第一基板151及第二基板152之间为半导体颗粒串行153，该第一基板151、第二基板152及半导体颗粒串行153通过电极154连在一起。利用半导体材料的珀尔帖效应，当有电流从tec温控模块150流过时，电流产生热量会从一侧传到另一侧，在tec温控模块150的第一基板151及第二基板152的其中一个基板上产生冷侧，而其中另一个基板则为热侧，例如，若电流从电极154的正极流入，第一基板151制冷，而第二基板152则制热；相反，若电流从电极154的负极流入，第一基板151制热，而第二基板151则制冷。tec温控模块150的制热或制冷效率则由经过tec温控模块150的电流决定，电流越大，tec温控模块150的制冷或制热效率越快。

而上述mcu控制模块140则控制经过tec温控模块150的电流。详细地说，上述温控电路还具有热传感器180，用以探测激光器170的温度。具体地，该热传感器具有一热敏电阻，所述mcu控制模块140用以接收所述热传感器所探测的温度，当所述热传感器180所探测的温度低于低温阈值，控制所述tec温控模块150升温处理；当所述热传感器所探测的温度高度高温阈值，控制所述tec温控模块降温处理。

更详细地说，例如激光器的工作温度t0为初始值，假设该激光器内置的热敏电阻阻值为r0，热敏电阻探测到激光器的温度发生变化转换为自身阻值的变化，温控电路将阻值的变化转换为电压的变化，转换后电压值的大小决定了tec温控模块150电流的方向及大小。

本实施方式中的mcu控制模块采用semi-cooled控制算法，假设激光器在t1～t2(t1<t2)工作温度范围内都可以正常工作并满足指标特性要求，预留δ的裕量，得到温控范围为t1+δ～t2-δ,t1+δ对应的热敏电阻阻值为r2，t2-δ对应的热敏电阻阻值r1，与参考电阻rref分压后对应的采样电压值为v1和v2。mcu控制模块通过adc获取热敏电阻的采样电压后，控制经过tec温控模块150的电流，进而控制tec控制模块制冷或制热的效率等。

这样通过mcu控制模块140来判断tec温控模块150按需工作，而不是时刻都在闭环控温，很大程度上降低了tec的主动负载和被动负载，实现低功耗。

上述实施方式利用mcu控制模块检测激光器的温度，并对tec温控模块进行控制，这样便降低了整体光模块的封装装置的功耗。

本实施方式中，上述光模块装置100还包括金属电极140，该金属电极140设置pcb电路板120的另一侧，一般地，该金属电极140用以外接光模块控制装置或光模块供电装置，本实施方式中该金属电极140部分或全部封装于上述框架110内。

上述光模块装置100还包括金丝导电线，与pcb电路板120电性连接，并用以接激光器170。上述pcb电路板与激光器之间通过金丝键合实现电连接，减弱了大功率散热对激光器的热串扰。

优选地，上述tec温控模块150的表面经过半导体颗粒镀层处理，或者所述tec温控模块150的周边经过rtv硅胶密封处理。

上述实施方式中对tec温控模块的表面经过半导体颗粒镀层处理或rtv硅密封处理，防止tec温控模块受到外界的水汽的侵蚀。

上述实施方式将tec温控模块设置于pcb电路板120上，这样提升了tec温控模块的散热环境，降低了光模块装置的功耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。