全文摘要
本实用新型涉及光波导模块技术领域，具体涉及一种光波导模块封装结构，包括：相互倒扣封装的探测组件和模块主体组件，所述模块主体组件包括从上到下依次封装并信号连接的光波导芯片(1)、电路板(2)和基板(3)，所述基板(3)的信号通过与其连接的若干引线框架(4)向外引出。本实用新型提供了一种封装成本低、集成度高的光波导模块封装结构。
主设计要求
1.一种光波导模块封装结构，其特征在于，包括：相互倒扣封装的探测组件和模块主体组件，所述模块主体组件包括从上到下依次封装并信号连接的光波导芯片(1)、电路板(2)和基板(3)，所述基板(3)的信号通过与其连接的若干引线框架(4)向外引出。
设计方案
1.一种光波导模块封装结构，其特征在于，包括：
相互倒扣封装的探测组件和模块主体组件，所述模块主体组件包括从上到下依次封装并信号连接的光波导芯片(1)、电路板(2)和基板(3)，所述基板(3)的信号通过与其连接的若干引线框架(4)向外引出。
2.根据权利要求1所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述引线框架(4)通过超声波焊接与所述基板(3)连接。
3.根据权利要求2所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述电路板(2)及所述基板(3)的正面和背面均设有焊盘(21)，且依次信号连接，所述引线框架(4)焊接在所述基板(3)背面的焊盘(21)上。
4.根据权利要求3所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述光波导芯片(1)通过键合金线与所述电路板(2)正面的焊盘(21)连接。
5.根据权利要求3所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述电路板(2)的背面和所述基板(3)的正面通过预涂焊料的方式连接。
6.根据权利要求1－5任一项所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述光波导芯片(1)还连接有热敏电阻(6)，所述热敏电阻(6)贴装在双面覆铜陶瓷板(7)上，所述光波导芯片(1)和所述双面覆铜陶瓷板(7)均与下方的金属热沉(8)焊接。
7.根据权利要求6所述的光波导模块封装结构，其特征在于，在所述基板(3)的下表面还设有制冷件(10)。
8.根据权利要求1-5任一项所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述光波导芯片(1)与外接的保偏光纤(20)光耦合。
9.根据权利要求1-5任一项所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述探测组件上集成有雪崩光电二极管阵列(40)和驱动电路。
10.根据权利要求9所述的光波导模块封装结构，其特征在于，所述驱动电路的信号通过与之连接的若干插针(50)导出。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及光波导模块技术领域，具体涉及一种光波导模块封装结构。
背景技术
随着激光雷达技术的迅猛发展，光波导器件得到广泛的应用，尤其在智能识别、无人驾驶等应用领域中，激光雷达已经成为不可或缺的核心部分，而光波导由于其体积小、集成度高、损耗低、高可靠性已经成为了激光雷达中最核心的器件。
目前世界上拥有光波导芯片技术的公司有很多，每家公司的封装方式也不尽相同。在封装过程中，由于芯片本身的集度受工艺、成本等因素限制，无法实现光波导芯片的高集成度，因此在芯片封装时，既要保证功能性和可靠性，也要保证模块的高集成度，不是一件容易的事。同时光波导芯片在封装过程中的管壳不匹配，造成管壳开模成本高、封装难度大。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的光波导芯片在封装过程中的管壳不匹配，开模成本高，封装难度大，集成度低的缺陷，从而提供一种封装成本低、集成度高的光波导模块封装结构。
本实用新型要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的光波导模块温度监测和调节不及时的缺陷，从而提供一种可以恒温工作的光波导模块封装结构。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光波导模块封装结构，包括：
相互倒扣封装的探测组件和模块主体组件，所述模块主体组件包括从上到下依次封装并信号连接的光波导芯片、电路板和基板，所述基板的信号通过与其连接的若干引线框架向外引出。
所述的光波导模块封装结构，所述引线框架通过超声波焊接与所述基板连接。
所述的光波导模块封装结构，所述电路板及所述基板的正面和背面均设有焊盘，且依次信号连接，所述引线框架焊接在所述基板背面的焊盘上。
所述的光波导模块封装结构，所述光波导芯片通过键合金线与所述电路板正面的焊盘连接。
所述的光波导模块封装结构，所述电路板的背面和所述基板的正面通过预涂焊料的方式连接。
所述的光波导模块封装结构，所述光波导芯片还连接有热敏电阻，所述热敏电阻贴装在双面覆铜陶瓷板上，所述光波导芯片和所述双面覆铜陶瓷板均与下方的金属热沉焊接。
所述的光波导模块封装结构，在所述基板的下表面还设有制冷件。
所述的光波导模块封装结构，所述光波导芯片与外接的保偏光纤光耦合。
所述的光波导模块封装结构，所述探测组件上集成有雪崩光电二极管阵列和驱动电路。
所述的光波导模块封装结构，所述驱动电路的信号通过与之连接的若干插针导出。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型提供的光波导模块封装结构，包括从上到下依次封装并信号连接的探测组件、光波导芯片、电路板和基板，基板的信号通过与其连接的若干引线框架向外引出。若干引线框架的设置避免了外壳开模复杂及高成本的问题，且光波导芯片、电路板和基板依次封装，封装成本低，集成度高。
2.本实用新型提供的光波导模块封装结构，引线框架通过超声波焊接与基板连接，有效降低了模块的寄生参数，使得模块能够在高频的情况下工作。
3.本实用新型提供的光波导模块封装结构，电路板和基板通过预涂焊料的方式连接。这样避免了通过金线键合的方式将电信号引出，有效降低了模块的寄生参数，使模块能够在高频情况下工作。
4.本实用新型提供的光波导模块封装结构，热敏电阻贴装在双面覆铜陶瓷板上，光波导芯片和双面覆铜陶瓷板均与下方的金属热沉焊接。将热敏电阻贴装后再与金属热沉焊接，缩短了热探测的路径，从而能够更好的对光波导芯片的温度变化进行探测，便于及时调节模块的温度。同时金属热沉的设置一方面能够更好的传递热量，另一方面也能在高度上对光波导芯片进行补偿，还为保偏光纤的耦合提供高度方向上的调节。
5.本实用新型提供的光波导模块封装结构，在基板的下表面还设有制冷件。制冷件根据金属热沉上的热敏电阻对光波导芯片的温度监测来进行实时的温度补偿，从而实现了模块的恒温工作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的光波导模块封装结构的示意图；
图2为图1去掉探测组件后的俯视图；
图3为图1中模块主体组件的内部正面示意图；
图4为图1中模块主体组件的内部背面示意图；
图5为图1中探测组件的示意图；
图6为探测组件的背面示意图；
图7为电路板和基板的具体连接方式。
附图标记说明：
1－光波导芯片；2－电路板；3－基板；4－引线框架；6－热敏电阻；7－双面覆铜陶瓷板；8－金属热沉；9－反射镜支架；10－制冷件；20－保偏光纤；30－外框；40－雪崩光电二极管阵列；50－插针；21－焊盘。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1－6所示的光波导模块封装结构的一种具体实施方式，包括相互倒扣封装的探测组件和模块主体组件，将探测组件倒扣封装在模块主体组件的顶盖上，采用高精度对准的工艺进行，通过给探测组件通电，光波导芯片1通光同时进行有源对准，当读出探测组件得到最大的电信号探测值时将两者进行焊接，最后将滤波片封装在模块主体组件的反射镜上方，实现光输出。所述模块主体组件包括从上到下依次封装并信号连接的光波导芯片1、电路板2和基板3，所述基板3的信号通过与其连接的若干引线框架4向外引出。电路板2为陶瓷电路板，基板3为陶瓷基板。
外置激光器将光通过光纤耦合到光波导芯片1中，再由加载在光波导芯片1上的电信号实现光线相位的变化，最终实现在空间上的扫描，在输出光路上由反射镜将光实现90°转角，垂直于模块的方向输出，并在光路上集成滤波片及透镜将不必要的杂散光滤除掉。光波导芯片1上集成有相位探测单元，因此在对应的模块主体组件上设置有相位探测单元，用来监测光在传输过程中的相位变化，从而更精确的对光的偏转角度进行调控。
所述电路板2及所述基板3的正面和背面均设有焊盘21，且依次信号连接，正面的焊盘21分设在光波导芯片1的两侧，所述光波导芯片1通过键合金线与所述电路板2正面的焊盘21连接，且所述引线框架4通过超声波焊接在基板3背面的焊盘21上。引线框架4通过管脚成型，折弯成为L型引脚插针，垂直于基板3的方向向外延伸，以方便与外接线路的连接。
所述电路板2为两个陶瓷电路板，且对称分设在所述光波导芯片1的两侧，键合金线的一端与电路板2正面的焊盘21一端焊接，另一端与光波导芯片1焊接；所述电路板2的背面和所述基板3的正面通过预涂焊料的方式连接，如图7所示，具体为电路板2和基板3的上表面和下表面分别成型有上层焊盘和下层焊盘，电路板2的背面和基板的正面通过相互接触的下层焊盘和上层焊盘连接。
为了方便调节光波导模块的温度，如图3所示，所述光波导芯片1的一侧还连接有热敏电阻6，所述热敏电阻6贴装在双面覆铜陶瓷板7(DBC)上，所述光波导芯片1和所述双面覆铜陶瓷板7均与下方的金属热沉8焊接。金属热沉8为具有一定高度的长方体块状结构，可以直接与光波导芯片1和DBC焊接，从而提高光波导芯片1的整体高度。金属热沉8一般用铜或其他导热较好的材料制作。金属热沉8与设有热敏电阻6相对的另一端还设有反射镜支架9，反射镜安装在反射镜支架9上，反射镜支架9、陶瓷电路板和金属热沉8一同焊接在下方的陶瓷基板上。为了进一步实时对光波导模块的温度进行调节，如图4所示，在所述基板3的下表面还设有制冷件10，本实施例中的制冷件10为半导体制冷器，半导体制冷器贴装在基板3下表面的正中央，正对光波导芯片1设置，使得冷却更加充分、及时。
如图2所示，所述光波导芯片1与外接的保偏光纤20光耦合。基板3的外周焊接有外框30，沿外框30的一个边缘穿入保偏光纤。光波导芯片1与保偏光纤的耦合过程在多维调整耦合台上进行，首先将模块主体组件固定在载物台上，然后夹具夹持在保偏光纤露在模块主体组件外侧的金属件上，通过调整夹具的维度来调整保偏光纤与光波导芯片1的相对位置，监测光波导芯片1输出端的光功率，找到最佳耦合点，当输出功率达到最大值时，在光波导芯片1端面点紫外胶并固化，同时将保偏光纤与管壳进行焊接固定。
如图5和6所示，所述探测组件上集成有雪崩光电二极管(APD)阵列40和驱动电路。所述驱动电路的信号通过与之连接的若干插针50导出，插针50在陶瓷电路板上呈相互平行的两列排布。将APD阵列40及驱动电路贴装在探测组件的陶瓷电路板上，可以实现探测器芯片的A\/D转换及放大等电路功能，并用插针50将驱动电路的电信号引出，与模块外部主控制电路连接，极大地缩短了光转电信号的传播路径，降低了驱动损耗，提高了信噪比。
作为替代的实施方式，探测组件和模块主体组件进行对准时也可以采用无源的方式，通过在探测组件和模块主体组件设置对位标记点来实现无源的精确对准。
作为替代的实施方式，焊接过程也可以采用高温熔融，或防潮胶粘结代替。
作为替代的实施方式，光波导芯片还可以采用毛细管光纤或裸纤等进行耦合。
作为替代的实施方式，探测组件的陶瓷电路板也可以采用其他印制电路板进行封装。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920110792.6
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:33(浙江)
授权编号:CN209656946U
授权时间:20191119
主分类号:G02B 6/42
专利分类号:G02B6/42
范畴分类:30A;
申请人:国科光芯（海宁）科技股份有限公司
第一申请人:国科光芯（海宁）科技股份有限公司
申请人地址:314400 浙江省嘉兴市海宁市海宁经济开发区漕河泾路17号4幢
发明人:仝飞;刘敬伟;姜磊
第一发明人:仝飞
当前权利人:国科光芯（海宁）科技股份有限公司
代理人:郑越
代理机构:11250
代理机构编号:北京三聚阳光知识产权代理有限公司 11250
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计