光模块封装工艺详解

光收发一体模块有三大部分组成，它们分别是光电器件(TOSA/ROSA)、贴有电子元器件的电路板(PCBA)和LC、SC、MPO等光接口(外壳)。

光发射部分由光源、驱动电路、控制电路(如APC)三部分构成。主要测试光功率、消光比这两个参数。

接收部分以PIN为例，是由PINTIA(InGaAs PIN 和跨阻放大器)和限幅放大器组成。将输入的光信号通过PIN管转换成光电流。光电流又通过跨阻放大器转换成电压信号。电压信号经限幅放大，并通过整形滤波器与限幅放大器产生差分DATA与/DATA的数据信号交流输出。并具有无光告警功能，当光功率不足以维持模块正常工作时，SD端产生逻辑低信号，产生告警。

光模块封装的基本结构为光发射侧模块(TOSA)和驱动电路，光接收侧模块(ROSA)和接收电路。TOSA、ROSA中的技术壁垒主要在于两方面：光芯片和封装技术，这也正是易飞扬的核心竞争力，易飞扬在封装技术工艺上拥有一整套完备的技术平台，可用于各封装工艺类型的研发、生产。

一般ROSA中封装有分光器、光电二极管(将光信号转换成电压)和跨阻放大器(放大电压信号)，TOSA中封装有激光驱动器、激光器和复用器。TOSA、ROSA的封装工艺主要有以下四种：

1)TO-CAN同轴封装

TO-CAN同轴封装：壳体通常为圆柱形，因为其体积小，难以内置制冷，散热困难，难以用于大电流下的高功率输出，故而难以用于长距离传输。目前最主要的用途还在于2.5Gbit/s及10Gbit/s短距离传输。但成本低廉，工艺简单。

易飞扬采用TO-CAN同轴封装工艺制作的10G SFP+ AOC产品(爆炸图)：

2)蝶形封装

蝶形封装：壳体通常为长方体，结构及实现功能通常比较复杂，可以内置制冷器、热沉、陶瓷基块、芯片、热敏电阻、背光监控，并且可以支持所有以上部件的键合引线，壳体面积大，散热好，可以用于各种速率及80km长距离传输。

3)COB(Chip On Board)封装

COB封装即板上芯片封装，将激光芯片粘附在PCB基板上，可以做到小型化、轻型化、高可靠、低成本。

传统的单路10Gb/s或25Gb/s速率的光模块采用SFP封装将电芯片和TO封装的光收发组件焊接到PCB板上组成光模块。而100Gb/s光模块，在采用25Gb/s芯片时，需要4组组件，若采用SFP封装，将需要4倍空间。COB封装可以将TIA/LA芯片、激光阵列和接收器阵列集成封装在一个小空间内，以实现小型化。技术难点在于对光芯片贴片的定位精度(影响光耦合效果)和打线质量(影响信号质量、误码率)。易飞扬拥有一整套COB工艺制程设备，在手动耦合满足定制化，而自动耦合则满足批量的一致性要求：

易飞扬采用COB工艺制作的10G SFP+ AOC产品(爆炸图)：

4)BOX封装

BOX封装属于蝶形封装，用于多通道并行封装。

易飞扬采用BOX封装工艺制作的100G QSFP28 LR4光模块：

25G及以下速率光模块多采用单通道TO或蝶形封装，有标准的制程和自动化设备，技术壁垒低。但对于40G及以上速率的高速光模块，受激光器速率限制(多为25G)，主要通过多通道并行实现，如40G由4*10G实现，而100G则由4*25G实现。高速光模块的封装对并行光学设计、高速率电磁干扰、体积缩小、功耗增加下的散热问题提出了更高的要求。随着光模块速率越来越高，易飞扬在单通道的波特率提升上已成功量产400G(单通道56G)，而采用并行光学设计的800G产品也正已研发，值得期待。

审核编辑：汤梓红