光学封装组装

光学封装是主要组装,包括光学(透镜、棱镜、孔径、滤镜等)和电子部件(LD、PD、放大器、控制器等)。通常的应用领域是通信技术,在该领域,光学信号将转换为电子信号,反之亦然。为了使封转工作正常,光学和电子元器件必须相互校准到最高精度。该任务和设计一样,变得日趋复杂,这些封装通常由热电制冷器 (TEC) 进行回火,热电制冷器也需要集成到组装中。

为了解相关信息,使用数种接合技术(粘结、焊接、热压焊接)将透镜集成到 TOSA 中的多步骤应用如下所述。

硅底座(silicon submount)上面的透镜被贴放一个 V 形槽中,它到半导体激光器出口端的距离是确定的。硅底座位于 TEC 上面,TEC 则集成到 TOSA 内部。最后,一个伸缩式接点被焊接到 TOSA 插件上面,从而将电路连接到外围设备。

  • 透镜到V型槽的高精度贴片
    透镜到V型槽的高精度贴片

面临怎样的挑战?

  • 多步骤任务
  • 精度高于 5 微米
  • 精密工具作业
  • 不同的照明和放大值
  • 相对贴装
  • 不同的锐利程度
  • 不同流程(粘合、无焊剂无铅焊接、热压焊接)
  • 不同的流程参数(温度、时间、压力)

Finetech 解决方案

示例:TOSA/ROSA

  • TOSA的外观和规格
    TOSA的外观和规格
  • TOSA component parts
    TOSA component parts

典型的TOSA(发射器光学子组件)设计:

  • 密封型,超紧凑
    • Kovar 合金主体配 CuW 底部
    • 包括 LD、监控器 PD、电子设备、热电冷却器 (TEC)、滤镜、透镜
    • 光纤连接和前端透镜
    • 后端电子射频连接
  • 对于高达 100 Gbit/s 的以太网连接
    • TOSA:发射器光学子组件
    • ROSA:接收器光学子组件

典型流程步骤

  • 将透镜粘结在硅底座上
    将透镜粘结在硅底座上
  • 将 TEC 焊接在封装底部
    将 TEC 焊接在封装底部
  • 将硅底座焊接在 TEC 上
    将硅底座焊接在 TEC 上
  • 将伸缩式接点焊接到插件上(陶瓷接触片)
    将伸缩式接点焊接到插件上(陶瓷接触片)

I. 将透镜焊接在硅底座上(粘结)

II. 将 TEC 焊接在封装底部(无铅焊接)

III. 将硅底座焊接在 TEC 上 (无铅焊接)

IV. 将伸缩式接点焊接到插件上(热压焊接)

流程步骤 I:粘合剂应用和特定透镜贴放

  • 将粘合剂精确施加到V型槽
    将粘合剂精确施加到V型槽
  • Finetech专用吸头
    Finetech专用吸头
  • 将LD光束出口对准透镜峰点
    将LD光束出口对准透镜峰点
  • 数显千分尺保证了透镜和LD间的相对位置
    数显千分尺保证了透镜和LD间的相对位置
  • 将透镜贴放进V型槽
    将透镜贴放进V型槽
  • 贴装时真空吸住透镜
    贴装时真空吸住透镜
  • 透镜即将贴放进V型槽
    透镜即将贴放进V型槽
  • 将透镜对准激光束出口
    将透镜对准激光束出口

将粘合剂施用于 V 形凹槽里面

    1. 混合 2 种环氧树脂粘合剂
    2. 将粘合剂填入槽区
    3. 将点胶工具浸入粘合剂
    4. 将点胶工具对准 V 形凹槽
    5. 放下贴放臂,点涂粘合剂
    6. 抬起贴放臂,进入下一个流程

    在特定位置将透镜放入 V 形凹槽

    1. 从特定方向从托盘中拣拾透镜
    2. 将 LD 光束出口对准透镜峰点
    3. 相对透镜,以 x 方向移动基板
    4. 将透镜贴放进 V 凹槽
    5. 通过加热固化粘合剂

    流程步骤 II:将 TEC 焊接在封装底部

    1.    将预制品贴放在封装底部
    2.    将 TEC 贴放在预制品上面
    3.    使用合成气体焊接

    流程步骤 III:将子组件焊接在 TEC 上面

    1.    将预制品贴放在 TEC 上面
    2.    使透镜对准封装透镜(X 和 Y 轴方向)
    3.    将子组件贴放在预制品上面
    4.    使用合成气体焊接

    流程步骤 IV:将伸缩式接点焊接在插件上

    1.    校准接点区域(X 和 Y 轴方向)
    2.    使用热压焊接将伸缩式接点焊接在 TOSA 的插件上面

    集成流程管理 (IPM)

    • Integrated Process Management (IPM)
    • Principle of process gas integration
    • Operating software for bonding

    集成流程管理 (IPM) 是 FINEPLACER®系统1 的核心功能- 汇聚的中心位置。IPM不仅仅在于温度控制。它亦同步协调对所有流程模块及其相关参数的控制。 

    • 控制和精确平衡上下(预)热和冷却的相互作用
    • 控制温度、时间、压力、功率、能量、流量
    • 控制流程燃气集成,以降低焊料污染;尽量降低表面张力和消除球形焊锡残留

    IPM 虽然复杂,但易于使用。通过操作软件的图形用户界面,用户可完美控制所有必要的调节。仅通过拖放,即可确定温度斜率或激活流程模块。所有设置均体现在一个量变曲线中,从而使工作流程非常直观。
     
    操作软件为所有类型的流程提供了一个不断增加的曲线库。它也为统计流程控制提供必要的综合性数据记录功能。
    结合系统至系统的流程转移功能,这将和流程开发一样简单。

    1 FINEPLACER® 芯层提供协调的上下加热,但不支持IPM

    推荐焊接系统

    • FINEPLACER® femto - 全自动亚微米贴片机
    • FINEPLACER® matrix ma - 半自动贴片机
    • FINEPLACER® sigma - 半自动亚微米贴片机
    • FINEPLACER® lambda - 多用途亚微米贴片机
    • FINEPLACER® pico ma - 多功能贴片机
    • FINEPLACER® pico ama - 全自动贴片机

    FINEPLACER®焊接系统主要在如下方面存在差异:

    • 自动化程度
    • 光学分辨率和
    •  贴放精度

    请浏览我们的产品类别,或接洽当地销售联系人,以确定最适合贵方需求的最佳设备解决方案。

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