低成本准气密光源器件及制备方法与流程

本发明涉及硅光芯片外封装，尤其涉及一种低成本准气密光源器件及制备方法。

背景技术：

1、随着数据中心对网络带宽需求的提升，基于硅光技术的高速光模块被越来越广泛的应用于数据中心内部的短距互联场景。硅光芯片是基于成熟的半导体加工工艺，具有低成本、低功耗和高集成度的优点，但是由于其工艺制程与传统的半导体激光器工艺不同，目前仍没有满足量产要求的集成光源方案，仍需要通过硅光芯片外封装(off-chip)的方式来实现激光器与硅光芯片的耦合。外封装(off-chip)方案主要包括以下两种方式:

2、1.空间光学耦合：即通过光学微透镜将大功率激光器发射的光耦合进硅光芯片，中间的光路介质为空气；

3、2.外置光源器件：将大功率激光器单独封装成光源器件，之后通过光纤将激光器件与硅光芯片进行连接。

4、在以上的两个方案中，外置光源器件具有加工成本低、良率高和可靠性高的优势，同时能够满足未来浸没式液冷散热、板载光互联(obo—optics on board)、共封装光模块(co-packaged optics)等方面的应用。然而，在外置光源的封装方案中，同轴封装和box封装是目前主流的成熟器件封装方法，但两者都存在不足：同轴封装所面临的问题是散热效率低，无法满足大功率激光器的散热问题；box封装成本高，无法满足应用于数据中心内部的低成本互联要求。

5、因此，有必要研究一种低成本准气密光源器件及制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种低成本准气密光源器件及制备方法，能够获得准气密性的box系统。

2、一方面，本发明提供一种低成本准气密光源器件，其特征在于，所述准气密光源器件包括平躺的l形的本体、一组或两组光源组件和类方形的壳体结构；

3、所述光源组件设于所述本体上；

4、所述本体设于所述壳体结构内部，并与所述壳体结构密封性连接。

5、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述光源组件包括激光器组件、两透镜、隔离器和插芯；

6、所述插芯固设在所述本体的竖向端；

7、所述两透镜和所述激光器组件依次固设于所述本体的横向段的上表面，且所述隔离器设于所述两透镜之间；

8、所述激光器组件、所述两透镜、所述插芯依次光连接。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述插芯和所述本体连接方式为：所述本体的竖向端为具有一定的厚度的方形端体，所述方形端体内设有一个或两个水平向的安装孔；一所述安装孔内插设一所述插芯；所述插芯包括内插段和外露段，所述内插段插设在所述安装孔内，所述外露段向外延伸露出。

10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述插芯的内插段外周依次套设有两个密封圈，所述密封圈与所述安装孔的内壁密封性接触连接。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述激光器组件包括陶瓷电极和陶瓷基板贴装激光器，所述陶瓷电极和所述陶瓷基板贴装激光器连接，且对应设置。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述本体的方形端体的内侧端沿水平向依次设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；

13、所述第一凹槽上套设有橡胶圈；

14、所述第二凹槽和所述第三凹槽中设有胶黏剂；

15、所述橡胶圈和所述胶黏剂均与所述壳体结构密封性连接。

16、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述壳体结构包括底壳和盖子；

17、所述底壳和所述盖子密封性连接；

18、所述盖子包括水平向的盖本体和竖直向的气密组装件；所述气密组装件为三层凸台结构，所述三层凸台结构的三层凸台分别与所述橡胶圈和两凹槽内的所述胶黏剂密封性连接。

19、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第二凹槽和所述第三凹槽中均设有小凸台；所述小凸台插接在设于所述三层凸台结构上的凹坑内，起到定位作用，注胶时胶水沿凹坑壁往下流。

20、另一方面，本发明提供一种如上任一所述的低成本准气密光源器件的制备方法，所述方法的步骤包括：

21、s1、对开好安装孔的本体进行超声清洗；

22、s2、将插装了插芯的所述本体固定在激光焊接机上，并对所述插芯与所述本体的外端接缝处进行激光焊接；

23、s3、使用贴装设备在所述本体上贴装2个陶瓷基板贴装激光器，然后使用金线机把所述陶瓷基板贴装激光器与固定在所述本体上的陶瓷电极进行金线键合，起到导通作用；

24、s4、贴装隔离器并固化；

25、s5、将制备好隔离器的所述本体固定在自动耦合机的底座上，用自动耦合机的步进电机吸嘴吸住透镜，并用uv胶将两透镜固定到所述本体上，两透镜的固定位置和角度保证能够将激光器组件的光耦合到所述插芯内；

26、s6、对s5制备的产品进行dc性能测试，并筛除出光功率低的产品；

27、s7、在所述本体上的凹槽内装上对应的橡胶圈以及胶黏剂，并利用压合治具将壳体结构的三层凸台结构与所述橡胶圈和所述胶黏剂进行组装；在将组装好的产品放入真空烤箱中进行烘烤，实现胶黏剂的密封粘接作用。

28、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，对所述产品进行烘烤时，利用轴夹下压的方式对所述产品进行固定；所述轴夹内设置有竖向的弹簧件，用所述弹簧件的弹性力压固所述壳体结构。

29、与现有技术相比，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：本发明的box系统拥有准气密功能，采用凹槽和凸台相配合的3层防水设计，外面2层由环氧树脂胶黏剂防水，最内一层由橡皮圈来实现密封、防水防尘；

30、上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明采用多光源box系统设计，产品小型化设计并利于散热；具体地：现有光源设计一般采用box设计、同轴设计或者蝶形设计，但上述光源设计都是按照单通道设计的，如需使用双光源的话，需要把2颗光源合并在一起使用；相比本发明的单外壳双光源设计方案，整体多个外壳尺寸，体积大，相较而言，也就是本发明做到了小型化；本发明的光源，由于做到了小型化，光源的bottom面可以放置在光模块top面，并且光源的底部(发热最高)可以贴合模块的结构件top面以及侧面散热，光源top面还可以通过pcb板上的铜皮来散热，散热效果更好；而行业内其他现有光源方案却很难做到光源三面散热，例如同轴光源由于外型是圆形，导致接触面积变小，所以很难做好散热处理。

31、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

技术特征：

1.一种低成本准气密光源器件，其特征在于，所述准气密光源器件包括平躺的l形的本体、一组或两组光源组件和类方形的壳体结构；

2.根据权利要求1所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述光源组件包括激光器组件、两透镜、隔离器和插芯；

3.根据权利要求2所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述插芯和所述本体连接方式为：所述本体的竖向端为具有一定的厚度的方形端体，所述方形端体内设有一个或两个水平向的安装孔；一所述安装孔内插设一所述插芯；所述插芯包括内插段和外露段，所述内插段插设在所述安装孔内，所述外露段向外延伸露出。

4.根据权利要求3所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述插芯的内插段外周依次套设有两个密封圈，所述密封圈与所述安装孔的内壁密封性接触连接。

5.根据权利要求2所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述激光器组件包括陶瓷电极和陶瓷基板贴装激光器，所述陶瓷电极和所述陶瓷基板贴装激光器连接，且对应设置。

6.根据权利要求3所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述本体的方形端体的内侧端沿水平向依次设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽；

7.根据权利要求6所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述壳体结构包括底壳和盖子；

8.根据权利要求7所述的低成本准气密光源器件，其特征在于，所述第二凹槽和所述第三凹槽中均设有小凸台；所述小凸台插接在设于所述三层凸台结构上的凹坑内，起到定位作用。

9.一种权利要求1-8任一所述的低成本准气密光源器件的制备方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对所述产品进行烘烤时，利用轴夹下压的方式对所述产品进行固定；所述轴夹内设置有竖向的弹簧件，用所述弹簧件的弹性力压固所述壳体结构。

技术总结
本发明涉及一种低成本准气密光源器件及制备方法，属于硅光芯片外封装技术领域，能够获得准气密性的BOX系统；该准气密光源器件包括平躺的L形的本体、一组或两组光源组件和类方形的壳体结构；所述光源组件设于所述本体上；所述本体设于所述壳体结构内部，并与所述壳体结构密封性连接；方形端体的内侧端设有三个凹槽，最内侧一凹槽上套设有橡胶圈，另外两个凹槽内胶黏剂；所述橡胶圈和所述胶黏剂均与壳体的三层凸台结构密封性连接。

技术研发人员：陈操,孙旭,胡朝阳
受保护的技术使用者：苏州海光芯创光电科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13