一种提升COB封装高速光发射器件可靠性的方法与流程

本发明涉及一种封装高速光发射器件的方法，尤其涉及一种提升cob封装高速光发射器件可靠性的方法。

背景技术：

1、由于综合优势更加突出，目前光通信行业已经在光收发一体模块设计制造中广泛使用cob(chip on board,简称cob)封装技术，即广泛使用cob封装高速光发射器件。这种cob封装高速光发射器件相对于传统的to-can(transistor outline-can)类封装方式拥有更大的元器件布局空间，不仅能够方便在高速率通信中使用阵列芯片，相对于box类(蝶形封装的一种类型)封装还能够节省了高昂的box壳体成本，拥有更佳的成本优势。

2、但是cob封装的高速光发射器件由于采用非气密封装具备其固有特性，仍然存在一些劣势，比如可靠性能不佳和散热性能较差等，其中最为突出的是可靠性不佳这一问题。在大气中，水气一方面是容易使其内部的激光二极管和光电二极管等芯片损坏失效，另一方面还容易被胶水吸收而产生膨胀，进而导致包括了透镜、复用器和解复用器等光学元器件的光学中心改变，致使cob封装高速光发射器件失效。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是需要提供一种提升cob封装高速光发射器件可靠性的方法，旨在降低cob封装高速光发射器件之中光学元器件的光学中心发生改变的概率，提高产品的稳定和可靠性能。

2、对此，本发明提供一种提升cob封装高速光发射器件可靠性的方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，通过光学仿真确定激光二极管芯片、准直透镜、光复用器、汇聚透镜以及插芯适配器在非气密壳体中的三轴相对位置，并根据所述三轴相对位置在所述非气密壳体中设计对应的安装结构，以此为依据加工出所述非气密壳体；

4、步骤s2，将所述插芯适配器插入至所述非气密壳体的开孔中，通过激光焊接设备在所述插芯适配器和非气密壳体相接触的缝隙处打激光焊点，并通过所述激光焊点将所述插芯适配器和非气密壳体进行熔融焊接，得到插芯适配壳体一体件；

5、步骤s3，将所述插芯适配壳体一体件与pcba电路板进行装配，在所述插芯适配壳体一体件与pcba电路板的连接缝隙处填涂结构胶水，并通过第一预设温度在第一预设时间内进行烘烤固化；

6、步骤s4，在所述插芯适配壳体一体件之中，依次将半导体热电制冷器、准直透镜载板、激光二极管芯片、热敏电阻以及光复用器粘贴至所述非气密壳体之中，并在粘贴每一个元器件之后，通过第二预设温度在第二预设时间内进行烘烤固化；

7、步骤s5，将各个元器件和pcba电路板进行电气连接；

8、步骤s6，通过结构胶水将汇聚透镜粘接到金属框架内，通过第三预设温度在第三预设时间内进行烘烤固化，得到汇聚透镜一体件；

9、步骤s7，使用耦合设备对汇聚透镜一体件进行耦合；

10、步骤s8，使用耦合设备对4路所述准直透镜进行耦合，直到所述插芯适配器接收到的光功率处于预设范围内，使用紫外固化胶水将所述准直透镜与所述准直透镜载板进行粘接，并通过紫外灯照射固化；

11、步骤s9，使用结构胶水将所述非气密壳体与盖板粘接，通过第四预设温度在第四预设时间内进行烘烤固化。

12、本发明的进一步改进在于，所述步骤s1中，根据所述激光二极管芯片和准直透镜的三轴相对位置在所述非气密壳体中设计对应的第一凹槽，所述准直透镜通过准直透镜载板和半导体热电制冷器设置于所述第一凹槽之中，所述激光二极管芯片通过二极管芯片载体设置于所述准直透镜载板上，且所述激光二极管芯片的位置与所述准直透镜的位置相对应。

13、本发明的进一步改进在于，所述步骤s1中，根据所述光复用器的三轴相对位置在所述非气密壳体中设计对应的凸台，所述复用器通过所述凸台设置于所述准直透镜远离所述激光二极管芯片的一侧，且所述复用器的位置与所述准直透镜的位置相对应。

14、本发明的进一步改进在于，所述步骤s1中，根据所述汇聚透镜的三轴相对位置在所述非气密壳体中设计对应的第二凹槽，并根据所述插芯适配器的三轴相对位置在所述非气密壳体远离所述激光二极管芯片的一端设计对应的安装孔，所述插芯适配器插接于所述安装孔之中，所述汇聚透镜通过所述第二凹槽设置于所述插芯适配器和光复用器之间。

15、本发明的进一步改进在于，所述步骤s4包括以下子步骤：

16、步骤s401，将所述半导体热电制冷器粘贴到所述非气密壳体之中，并通过第二预设温度在第二预设时间内进行烘烤固化；

17、步骤s402，将所述准直透镜载板粘贴到所述半导体热电制冷器上，并通过第二预设温度在第二预设时间内进行烘烤固化；

18、步骤s403，将所述激光二极管芯片通过激光二极管载板粘贴到所述准直透镜载板上，并通过第二预设温度在第二预设时间内进行烘烤固化；

19、步骤s404，将所述热敏电阻和光复用器分别粘贴到所述非气密壳体之中，并通过第二预设温度在第二预设时间内进行烘烤固化。

20、本发明的进一步改进在于，所述步骤s5包括以下子步骤：

21、步骤s501，通过绑线机将激光二极管载板与pcba电路板进行电气连接；

22、步骤s502，通过绑线机将半导体热电制冷器与pcba电路板进行电气连接；

23、步骤s503，通过绑线机将热敏电阻分别与pcba电路板和准直透镜载板进行电气连接。

24、本发明的进一步改进在于，所述步骤s7包括以下子步骤：

25、步骤s701，通过电源给激光二极管芯片加电发光，通过耦合设备夹持所述汇聚透镜一体件，并与调节环一起进行光路耦合，在xyz三轴方向进行扫描，同时读取所述插芯适配器接收到的光功率；

26、步骤s702，当耦合至所述插芯适配器接收到的光功率达到最大值时，则通过所述耦合设备夹持所述汇聚透镜一体件与调节环进行同步移动，在光轴方向上自焦点位置向插芯方向移动预设距离至指定位置；

27、步骤s703，再次耦合光路的x轴和y轴，直到所述插芯适配器接收到的光功率达到最大值时，记录此时的三轴位置坐标作为第一坐标；

28、步骤s704，通过所述耦合设备夹持所述汇聚透镜一体件与调节环进行同步向下移动，移动至与所述非气密壳体相接触，使用激光焊接设备在所述调节环与非气密壳体之间接触面的第一缝隙处打激光焊点，进行激光焊接固定；

29、步骤s705，通过所述耦合设备夹持所述汇聚透镜一体件回至所述第一坐标，再次耦合光路的x轴和y轴，直到所述插芯适配器接收到的光功率达到最大值时，使用激光焊接设备在所述调节环和汇聚透镜一体件相接触的第二缝隙处打激光焊点，进行激光焊接固定。

30、本发明的进一步改进在于，所述汇聚透镜一体件半容纳式设置于所述调节环的上方。

31、本发明的进一步改进在于，所述插芯适配器为插芯适配器和隔离器一体化的插芯适配隔离一体件。

32、本发明的进一步改进在于，所述步骤s2中，所述插芯适配器靠近所述非气密壳体的一端设置有限位部件，所述插芯适配器插入至所述非气密壳体的开孔中，通过所述限位部件与所述非气密壳体限位连接。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在制备汇聚透镜一体件之后，采用与调节环相配合的方式与非气密壳体通过激光焊接进行连接；根据固定的次序使用贴片设备和银浆将半导体热电制冷器、准直透镜载板、激光二极管芯片、热敏电阻以及光复用器粘贴至所述非气密壳体之中，进而能够很好地避免了出现胶水吸收水气膨胀而改变光学中心的问题，大幅度地降低了cob封装高速光发射器件由于光学中心发生改变而导致失效的概率，有效地提高了产品的稳定和可靠性能。