[发明专利]一种高速光模块用陶瓷与金属一体化气密封装

说明书

本发明公开了光通信封装领域的一种高速光模块用陶瓷与金属一体化气密封装，包括主要由从上到下设置的金属盖板、过渡环、金属环框、陶瓷基板构成的密封腔体，金属环框周向的一侧面上安装引导管，引导管、过渡环与金属环框采用银铜焊工艺形成气密结构；引导管朝向密封腔体的表面开设有导引孔，具有密封节的光纤的接口穿过导引孔伸入到密封腔体中，并使密封节位于导引孔中。本发明提出一种封装结构，采用陶瓷基板代替PCB板作为封装外壳，减小产品尺寸；利用不同温度梯度的焊接工艺，使光纤与密封腔体形成一体式的气密封装结构，光芯片直接和高导热金属壳体相连，增强导热性能，从而实现了产品的气密、小型化、良好散热和高可靠性。

技术领域

本发明涉及光通信封装领域，具体是一种高速光模块用陶瓷与金属一体化气密封装。

背景技术

光模块具有高集成度、高性能、应用灵活等特点，随着5G新基建基站建设发展，广泛用于电信骨干网、数据、通讯、存储网络等民用领域，同时由于其速率高、体积小等优点，符合航天型号用器件小型化、轻量化的发展趋势，已成为卫星通信、星载武器平台、空间站系统等军用领域的核心光器件。然而目前光模块产品主要通过PCB+金属管壳的封装工艺实现，一方面PCB板材属于高分子材料，在部分高可靠军用领域属于禁用材料，且PCB导热率低，散热性能差；另一方面由于光纤需要穿过封装壳体，在光纤接口处无法形成气密结构，导致整个光模块无法实现气密封装。基于以上原因，传统非气密光模块无法完全满足对长期可靠性要求较高的航天、武器等军用领域需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速光模块用陶瓷与金属一体化气密封装，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速光模块用陶瓷与金属一体化气密封装，包括主要由从上到下设置的金属盖板、过渡环、金属环框、陶瓷基板构成的密封腔体，所述金属环框周向的一侧面上安装引导管，所述引导管、过渡环与金属环框采用银铜焊工艺形成气密结构；引导管朝向密封腔体的表面开设有导引孔，具有密封节的光纤的接口穿过导引孔伸入到密封腔体中，并使密封节位于所述导引孔中，所述引导管与密封节之间采用金锡焊形成气密结构。

作为本发明的改进方案，所述金属环框采用梯度铝硅材料，在金属环框与陶瓷基板固连的底部，硅占比为75％(质量分数)，金属环框具有与所述陶瓷基板匹配的热膨胀系数；金属环框与过渡环固连的上部，硅占比为50％(质量分数)。

作为本发明的改进方案，所述金属环框采用高导热的封装材料。

作为本发明的改进方案，所述陶瓷基板与金属环框的下表面之间采用金锡焊片实现气密焊接。

作为本发明的改进方案，金属盖板采用可伐合金或铝硅合金，当采用可伐合金时，所述金属盖板与过渡环之间采用平行缝焊进行气密焊接；当采用铝硅合金时，所述金属盖板与过渡环之间采用激光焊工艺实现气密焊接。

作为本发明的改进方案，所述陶瓷基板采用LTCC基板或HTCC基板，上表面贴装或键合元器件。

作为本发明的改进方案，所述引导管采用可伐合金。

作为本发明的改进方案，所述密封节和引导管、光纤具有匹配的热膨胀系数，所述光纤与密封节采用金锡焊形成气密连接。

作为本发明的改进方案，所述光纤的接口外侧套有保护套，所述保护套采用橡胶材质，并与金属环框粘接固定。

有益效果：本发明基于混合集成工艺，提出一种带有陶瓷基板、金属环框、光纤、金属盖板的封装结构，采用陶瓷基板代替PCB板，利用不同温度梯度的焊接工艺，使光纤与密封腔体形成一体式的气密封装结构，实现了产品的气密、小型化和高可靠性。

附图说明

图1为本发明的光模块封装结构示意图；

图2为本发明的光模块封装结构分解示意图