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光電子器件的制作方法與工藝

文檔序號:12041333閱讀:600來源:國知局
光電子器件的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及電子器件領(lǐng)域,特別涉及一種光電子器件。

背景技術(shù):
近年來隨著電子器件的不斷發(fā)展,光電子器件應(yīng)用于越來越多的場合;其中,光電子器件主要包括封裝部件和核心元件。其中,封裝部件接收光電子器件外驅(qū)動電路傳輸?shù)母哳l信號、低頻信號,其表面多由陶瓷電路組成,核心元件包括芯片子載體和光電子芯片,光電子芯片位于芯片子載體上,可以為直接調(diào)制激光器、調(diào)制器、或探測器?,F(xiàn)有技術(shù)采用金絲跳線(wire-bonding)連接封裝部件與核心元件之間的高頻信號、低頻信號?,F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):現(xiàn)有技術(shù)采用金絲跳線連接封裝部件與核心元件之間的高頻信號、低頻信號,這就將空氣作為廣義電介質(zhì),無法很好地傳輸高頻信號,這在一定程度上影響了整個光電子器件的高頻特能。另外現(xiàn)有封裝光電子器件中,需要大量的金絲跳線連接封裝部件和芯片子載體的線路,其可靠性和易操作性不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
一種光電子器件,其特征在于,所述光電子器件包括:封裝部件和核心元件,所述核心元件包括芯片子載體和光電子芯片;還包括連接板,所述連接板包括:高頻傳輸線,用于傳輸所述封裝部件和所述核心元件之間的高頻信號,所述高頻傳輸線為形狀由寬及窄的漸變傳輸線;隔離介質(zhì),位于所述高頻傳輸線兩側(cè),用于隔離所述高頻傳輸線與地,其中,高頻傳輸線、隔離介質(zhì)與地共同組成共面波導(dǎo)傳輸線,以滿足模場匹配;和低頻線路,用于傳輸?shù)皖l信號。優(yōu)選地,所述連接板還設(shè)置有:背光探測器,用于通過采集所述光電子芯片的背光信號,檢測所述光電子芯片的工作狀態(tài),進(jìn)行反饋控制。優(yōu)選地,所述連接板上還設(shè)置有:芯片匹配電阻,用于實(shí)現(xiàn)所述光電子芯片的阻抗匹配,與所述高頻傳輸線以并聯(lián)或串聯(lián)連接。優(yōu)選地,所述連接板為單面連接板。優(yōu)選地,所述連接板為雙面連接板,所述雙面連接板包括過孔,用于將高頻線路或低頻線路從連接板的一面連通到另一面;其中,第一面連接板分別與所述封裝部件和所述芯片子載體連接,用于傳輸所述封裝部件和所述芯片子載體之間的高頻信號;第二面連接板分別與所述封裝部件和所述芯片子載體連接,用于傳輸所述封裝部件和所述芯片子載體之間的低頻信號。優(yōu)選地,所述第一面連接板包括:高頻傳輸線,隔離介質(zhì);優(yōu)選地,所述第二面連接板包括:背光探測器和低頻線路。優(yōu)選地,所述第一面連接板還設(shè)置有:芯片匹配電阻。優(yōu)選地,所述芯片匹配電阻為:并聯(lián)型芯片匹配電阻,通過金絲跳線一端并聯(lián)所述高頻傳輸線,另一端接地;用于所述光電子芯片為高阻電壓型工作器件時,實(shí)現(xiàn)所述光電子芯片的阻抗匹配;或,串聯(lián)型芯片匹配電阻,串聯(lián)所述高頻傳輸線,用于所述光電子芯片為低阻電流型工作器件時,實(shí)現(xiàn)所述光電子芯片的阻抗匹配。優(yōu)選地,所述第二面連接板還設(shè)置有:芯片直流電流偏置電感,用于通直流、隔交流,提高光電子芯片直流電流供電的電能質(zhì)量。優(yōu)選地,所述第二面連接板還設(shè)置有:熱敏電阻饋線,用于檢測熱敏電阻的反饋電壓;芯片熱調(diào)諧電路,用于根據(jù)熱敏電阻的電壓反饋調(diào)整光電子芯片的溫度在預(yù)設(shè)的工作區(qū)間內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是:本實(shí)施例通過提供一種光電子器件,該光電子器件主要由封裝部件和核心元件和連接板組成,該連接板通過高頻傳輸線、隔離介質(zhì)與地共同組成共面波導(dǎo)傳輸線和低頻線路分別與所述封裝部件和所述核心元件連接,用于傳輸所述封裝部件和所述核心元件之間的高頻信號和低頻信號,以連接板代替了將空氣作為廣義電介質(zhì),并不適合傳輸高頻信號的金絲跳線,提高了傳輸高頻信號時高頻信號的完整性和有效性,提高了傳輸?shù)皖l信號的有效性,通過集成單一連接板代替了大量的金絲跳線,提高了傳輸高頻信號和低頻信號時的易操作性。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種光電子器件示意圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種光電子器件示意圖;圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種光電子器件單面連接板的俯視圖;圖4是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種光電子器件示意圖;圖5是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種光電子器件連接板第一面的俯視圖;圖6是本發(fā)明實(shí)施例四提供的另一種光電子器件連接板第一面的俯視圖;圖7是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種光電子器件連接板第二面的俯視圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例一:如圖1,本實(shí)施例提供了一種光電子器件包括:封裝部件110,用于傳輸驅(qū)動電路的高頻信號、低頻信號,該低頻信號包括直流偏置的電信號;該封裝部件110與光電子器件外的外部驅(qū)動電路連接,通過光電子器件外的柔性印刷板傳輸該驅(qū)動電路的高頻信號和低頻信號;相應(yīng)地,該封裝部件110又與光電子器件內(nèi)的核心元件120連接,通過連接板130傳輸高頻信號和低頻信號。本實(shí)施例中,優(yōu)選封裝部件110的表面由陶瓷電路組成。核心元件120,該核心元件120包括芯片子載體121和光電子芯片122;該光電子芯片可以為直接調(diào)制激光器、調(diào)制器或探測器。該光電子芯片122位于芯片子載體121上,與該芯片子載體121通過金絲跳線連接。上述高頻信號的主要作用是調(diào)制光電子芯片122的光信號。低頻信號對應(yīng)連接板上的低頻線路的不同元件,主要作用是為光電子芯片122供電、監(jiān)控光電子芯片122工作狀態(tài)、采集光電子芯片122的溫度信息并控制其溫度等。連接板130,該連接板130分別與該封裝部件110和該核心元件120連接,用于傳輸該封裝部件110和該核心元件120之間的高頻信號和低頻信號。進(jìn)一步,本實(shí)施例封裝光電子器件時,該連接板的具體連接方式優(yōu)選以倒焊工藝將其正面朝下與上述封裝部件110和核心元件120中的芯片子載體121相連接。該連接板130包括:高頻傳輸線131,用于傳輸該封裝部件和該芯片子載體之間的高頻信號;具體到本實(shí)施例圖中高頻傳輸線131為形狀由寬及窄的漸變傳輸線,優(yōu)選楔形漸變傳輸線,而選用左寬右窄的楔形傳輸線主要是因?yàn)橐话阕筮吪c封裝器件110傳輸高頻信號的傳輸線接口直徑相對較寬,而右邊和核心元件120中的芯片子載體121連接光電子芯片122的傳輸線接口一般設(shè)定為100mm-250mm,相對較窄,利用由寬及窄的楔形漸變傳輸線較為合理。該楔形漸變傳輸線僅供舉例,還有指數(shù)型漸變傳輸線,梯形傳輸線等可以達(dá)到同樣傳輸效果的其他布線方式。隔離介質(zhì)132,位于在該高頻傳輸線131兩側(cè),用于以隔離高頻傳輸線131與地;形成GSG(Ground-Signal-Ground,地-信號-地)結(jié)構(gòu),構(gòu)成共面波導(dǎo)傳輸線。本實(shí)施例的隔離介質(zhì)優(yōu)選凹槽以空氣隔離高頻傳輸線131與地實(shí)現(xiàn)。利用氮化鋁作為隔離材料,僅供舉例,還可以選擇氧化鋁等其他絕緣材料,絕緣材料位于印刷板下層,印刷板上層優(yōu)選金作為導(dǎo)電材料,構(gòu)成上層的高頻傳輸線131與地的材料,具體可以采用掩膜覆蓋后蒸鍍金工藝完成。不同于金絲跳線的以空氣作為廣義電介質(zhì)傳輸高頻信號,上述高頻傳輸線131與隔離介質(zhì)132、地組成共面波導(dǎo)傳輸線,其特殊的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)保證了傳輸高頻信號時,傳輸過程中能夠滿足模場匹配。進(jìn)一步,設(shè)置高頻傳輸線131的介質(zhì)厚度,介質(zhì)的介電常數(shù)和各處介質(zhì)寬度等參數(shù)保證了高頻信號傳輸過程中,高頻傳輸線的阻抗匹配,使得該高頻傳輸線特征阻抗分布恒定,一般為50歐;高頻傳輸線的阻抗匹配最大程度地減少了高頻信號在其中的反射,保證了高頻信號的完整性。另外,通過設(shè)置高頻傳輸線131介質(zhì)厚度,介質(zhì)的介電常數(shù)和各處介質(zhì)寬度等參數(shù),還可以進(jìn)行高頻傳輸線131的阻抗變換,可以靈活改變其阻抗。該連接板130還包括:低頻線路,用于傳輸?shù)皖l信號,對應(yīng)低頻元件傳輸?shù)皖l信號的所有電路,其標(biāo)號從略。背光探測器133,用于通過探測該光電子芯片122的背光信號,檢測該光電子芯片122的工作狀態(tài),進(jìn)行反饋控制;節(jié)約了原先背光探測器所在處芯片子載體121的電子元件空間。具體地,背光探測器133采集光電子芯片122的背光信號,檢測當(dāng)前光電子芯片122的發(fā)光等工作狀態(tài)是否在預(yù)設(shè)的區(qū)間內(nèi);如果是,保持監(jiān)控;如果不是,通過背光探測器133相應(yīng)的反饋控制,使光電子芯片122的工作狀態(tài)恢復(fù)到預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)。該連接板130,還可以包括芯片匹配電阻134,用于實(shí)現(xiàn)該光電子芯片122的阻抗匹配以使光電子芯片122負(fù)載側(cè)盡量消除高頻信號的反射,芯片匹配電阻134可以以并聯(lián)或串聯(lián)的方式置于連接板或芯片子載體的線路中,具體包括:并聯(lián)型芯片匹配電阻1341,通過金絲跳線一端連接所述高頻傳輸線,另一端接地;用于所述光電子芯片為高阻電壓型工作器件時,實(shí)現(xiàn)所述光電子芯片的阻抗匹配;或,串聯(lián)型芯片匹配電阻1342,串聯(lián)所述高頻傳輸線,用于所述光電子芯片為低阻電流型工作器件時,實(shí)現(xiàn)所述光電子芯片的阻抗匹配。對應(yīng)高頻傳輸線131,該芯片匹配電阻134的取值一般為50歐左右,精確值以實(shí)際工程效果為準(zhǔn),不作具體限定;本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本實(shí)施例通過提供一種光電子器件,該光電子器件主要由封裝部件110和核心元件120和連接板130組成,該連接板130分別與該封裝部件110和該核心元件120連接,用于傳輸該封裝部件110和該核心元件120之間的高頻信號和低頻信號,以連接板130代替了將空氣作為廣義電介質(zhì),并不適合傳輸高頻信號的金絲跳線,高頻傳輸線131、隔離介質(zhì)132與地組成共面波導(dǎo)傳輸線,滿足模場匹配和阻抗匹配,通過芯片匹配電阻134滿足光電子芯片的阻抗匹配,提高了傳輸高頻信號時高頻信號的完整性和有效性,提高了傳輸?shù)皖l信號的有效性。通過集成背光探測器133實(shí)現(xiàn)了對于光電子芯片的有效控制;通過集成單一連接板130代替了大量的金絲跳線,提高了傳輸高頻信號和低頻信號時的易操作性。實(shí)施例二如圖2,本實(shí)施例提供了一種光電子器件包括:封裝部件110和核心元件120,該核心元件120包括芯片子載體121和光電子芯片122;還包括連接板130,該連接板130分別與該封裝部件110和該核心元件120連接,用于傳輸該封裝部件和該核心元件之間的高頻信號和低頻信號。具體地,本實(shí)施例的連接板130的封裝光電子器件時,該連接板的連接方式優(yōu)選以倒焊工藝將其正面朝下與上述封裝部件和芯片子載體相連接。本實(shí)施例為進(jìn)一步簡化連接板結(jié)構(gòu),提高連接板的集成度,將芯片匹配電阻134置于芯片子載體121上,并且連接板130優(yōu)選采用單面連接板130。單面連接板130集成了高頻信號的高頻線路和低頻信號的低頻線路,其中高頻線路和低頻線路保持一定距離,減小干擾。同時存在多套高頻、低頻線路可以對應(yīng)芯片子載體121上存在多個光電子芯片122的情況。如圖3是對應(yīng)兩套高頻、低頻線路的俯視圖,以其中一套高頻、低頻線路為例,該單面連接板130包括:高頻傳輸線131,隔離介質(zhì)132,其中,高頻傳輸線131、隔離介質(zhì)132與地共同組成共面波導(dǎo)傳輸線;低頻線路;其中,包括接激光器直流正極135的直流偏置供電線路。背光探測器133;節(jié)約了原先背光探測器所在處芯片子載體121的電子元件空間。該單面連接板還可以包括;熱敏電阻136,阻值隨著溫度的變化的電阻,用于測量溫度得到對應(yīng)的直流電流;與單面連接板中的低頻線路組成熱敏電阻回路,測量溫度。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本實(shí)施例通過提供一種光電子器件,該光電子器件主要由封裝部件110和核心元件120和單面連接板130組成,單面連接板130高度集成了高頻線路和低頻線路。單面連接板上高頻傳輸線131與隔離介質(zhì)132、地組成共面波導(dǎo)傳輸線,保證了高頻信號傳輸過程中的模場匹配,通過改變高頻傳輸線131的介質(zhì)厚度,介質(zhì)的介電常數(shù)和介質(zhì)寬度等參數(shù),滿足了高頻傳輸線131的阻抗匹配。上述模場匹配和阻抗匹配保證了高頻信號傳輸?shù)耐暾院陀行?。提升了光電子器件封裝過程中光電子芯片122與封裝部件110之間的高頻響應(yīng),單面連接板130可以對應(yīng)多個光電子芯片,通過低頻信號和直流電流的同時,集成了背光探測器133、熱敏電阻136等不同元件,拓展了相應(yīng)的功能。實(shí)施例三如圖4,本實(shí)施例提供了一種光電子器件包括:封裝部件110和核心元件120,該核心元件120包括芯片子載體121和光電子芯片122;還包括連接板130,該連接板130分別與該封裝部件110和該核心元件120連接,用于傳輸該封裝部件110和該核心元件120之間的高頻信號和低頻信號。具體地,封裝光電子器件時,該連接板的連接方式優(yōu)選以倒焊工藝將其正面朝下與上述封裝部件110和芯片子載體120相連接。本實(shí)施例為使高頻線路和低頻線路分開,進(jìn)一步減小高低頻線路間的干擾,連接板130優(yōu)選采用雙面連接板130如圖:雙面連接板130,用于通過倒焊工藝分別與該封裝部件和該芯片子載體連接,連接板朝下正面的線路板作為第一面,優(yōu)選傳輸該封裝部件與該芯片子載體之間的高頻信號,連接板朝上反面的線路板作為第二面?zhèn)鬏斣摲庋b部件與該芯片子載體之間的低頻信號;反之,也可以上述第一面?zhèn)鬏斣摲庋b部件與該芯片子載體之間的低頻信號,上述第二面?zhèn)鬏斣摲庋b部件與該芯片子載體之間的高頻信號。雙面連接板130上存在過孔137,該過孔137用于將高頻線路或低頻線路從連接板的一面連通到另一面,具體在本實(shí)施例中,是將該封裝部件110與該芯片子載體120上低頻線路通過過孔137從正面的第一面連接板連通到反面的第二面連接板布線。如圖5是光電子芯片122為電吸收調(diào)制激光器等電壓工作的光電子芯片時,正面連接板的俯視圖,除了上述的過孔外,第一面連接板包括:高頻傳輸線131,隔離介質(zhì)132,其中,高頻傳輸線131、隔離介質(zhì)132與地共同組成共面波導(dǎo)傳輸線;低頻線路,由過孔137從正面連通到反面?zhèn)鬏數(shù)皖l信號;并聯(lián)型芯片匹配電阻1341,通過金絲跳線一端連接該高頻傳輸線131,另一端接地;用于該光電子芯片122為電壓工作時,實(shí)現(xiàn)該光電子芯片122的阻抗匹配;如圖6是光電子芯片122為直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器等電流工作的光電子芯片時,正面連接板的俯視圖,除了上述的過孔外,第一面連接板包括:其中,高頻傳輸線131和隔離介質(zhì)132的描述同電壓工作的光電子芯片122,不再贅述。串聯(lián)型芯片匹配電阻1342,串聯(lián)該高頻傳輸線131,用于該光電子芯片122為電流工作時,實(shí)現(xiàn)該光電子芯片122的阻抗匹配,如圖7是第二面連接板的俯視圖,除了上述的過孔137外,第二面連接板包括:低頻線路,用于傳輸?shù)皖l信號;其中包括熱敏電阻饋線138,作為低頻線路的一部分,用于傳輸熱敏電阻136的低頻信號,也就是傳輸光電子芯片子載體的溫度信息;一般來說,光電子芯片122對溫度非常敏感,需要通過熱敏電阻饋線138的檢測熱敏電阻的反饋電壓,以記錄溫度或進(jìn)行溫度的反饋控制。背光探測器133;節(jié)約了原先背光探測器所在處芯片子載體121的電子元件空間。優(yōu)選地,該第二面連接板還可以包括:芯片直流電流偏置電感139,用于通直流、隔交流,提高光電子芯片122直流供電的電能質(zhì)量;直流偏置電路供電光電子芯片122中,由于在本實(shí)施例中,反面的直流偏置電路和正面的高頻線路連接光電子芯片的同一級,供電線路會存在交流成分,設(shè)置芯片直流電流偏置電感139通直流,隔交流,進(jìn)一步減小供電線路的交流成分,提高光電子芯片122直流供電的電能質(zhì)量;其中,芯片直流電流偏置電感139主要作用是拓展帶寬,減少寄生電容。芯片熱調(diào)諧電路1310,用于根據(jù)熱敏電阻饋線138的反饋調(diào)整光電子芯片122的溫度在預(yù)設(shè)的工作區(qū)間內(nèi)。本實(shí)施例通過TEC(ThermoelectricCooler,半導(dǎo)體致冷器),半導(dǎo)體致冷器是利用半導(dǎo)體材料的珀?duì)柼?yīng)制成的,當(dāng)直流電流半導(dǎo)體材料組成的電偶時,其一端吸熱,一端放熱的現(xiàn)象,來進(jìn)行加熱和制冷的;有效地調(diào)節(jié)了當(dāng)前光電子芯片的溫度。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:本實(shí)施例通過提供一種光電子器件,該光電子器件主要由封裝部件110和核心元件120和雙面連接板130組成,雙面連接板130有效地隔離了高頻線路和低頻線路間的干擾。其中通過雙面連接板正面連接板上高頻傳輸線131與隔離介質(zhì)132、地組成共面波導(dǎo)傳輸線,保證了高頻信號傳輸過程中的模場匹配,通過改變高頻傳輸線131的介質(zhì)厚度,介質(zhì)的介電常數(shù)和各處介質(zhì)寬度等參數(shù),滿足了高頻傳輸線131的阻抗匹配。通過將芯片匹配電阻1341或1342從芯片子載體121集成在雙面連接板130第一面上,滿足了光電子芯片122的阻抗匹配的同時節(jié)約了芯片子載體121線路的空間。上述模場匹配和阻抗匹配保證了高頻信號傳輸?shù)耐暾院陀行?。提升了光電子器件封裝過程中光電子芯片122與封裝部件110之間的高頻響應(yīng),反面連接板通過低頻信號和直流電流的同時,集成了背光探測器133、芯片直流電流偏置電感139、芯片熱調(diào)諧電路1310等對應(yīng)不同功能的原件,進(jìn)一步節(jié)約了這些原件原本所在線路的空間,拓展了相應(yīng)的功能。上述本發(fā)明實(shí)施例序號僅僅為了描述,不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成,也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成,所述的程序可以存儲于一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中,上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器,磁盤或光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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