热电致冷器上的光学元件的接合及对齐的技术以及实施其的光次组件制造技术

本发明专利技术大致上涉及一种温度控制装置，其例如为热电致冷器并至少具有第一及第二接触垫片以允许焊接制程在没有使第二接触垫片的一个或多个层回焊及固化而形成潜在地为不均匀的安装面的情况下将光学元件接合到第一接触垫片。因此，如汇聚透镜的光学元件例如能通过热环氧树脂安装于第二接触垫片。这避免需要次安装件来防止汇聚透镜受到焊接制程中引入的相对较高温的热量的影响，并将第二接触垫片的平坦度维持于公差内，而使得受安装的汇聚透镜借由他本身的实体位置/方向而对齐于其他相关的光学元件，其中相关的光学元件耦接于第一接触垫片并例如为激光二极管。

【技术实现步骤摘要】
热电致冷器上的光学元件的接合及对齐的技术以及实施其的光次组件
本专利技术涉及光通信，特别是涉及至少具有彼此热隔离的第一及第二接触垫片的热电致冷器(thermoelectriccooler)(或其他温度控制装置)，以允许光学元件焊接到第一垫片而不会使焊接时产生的热借由回焊(reflowing)造成耦接到第二垫片的元件错位且不会使第二垫片固化而产生不平整(uneven)的安装面。
技术介绍
光收发器可用来发出及接收光学信号以适用于但不限于网络数据中心(internetdatacenter)、线缆电视宽频(cableTVbroadband)及光纤到户(fibertothehome，FTTH)等各种应用。举例来说，相较于以铜制成的线缆来传输，以光收发器来传输可在更长的距离下提供更高的速度及更宽的频宽。为了以较低的成本在较小的光收发器模块中提供较高的速度例如会面临热管理(thermalmanagement)、介入损失(insertionloss)及合格率(manufacturingyield)等挑战。光收发器模块一般包含一个或多个用于发射光学信号的光发射次模块(transmitteropticalsubassembly，TOSA)以及一个或多个用于接收光学信号的光接收次模块(receiveropticalsubassembly，ROSA)。一般来说，光发射次模块包含一个或多个激光器以及用于驱动激光器的相关电路，其中激光器用于发射一个或多个频道波长的信号。一般而言，光接收次模块包含解复用器及一个或多个透镜，借以将所接收的频道波长分开并将其转换为成比例的电性信号。某些需要相对较长的传输距离的应用可包含具有热管理装置，如热电致冷器(thermoelectriccooler，TEC)的光发射次组件，以监控频道波长并加热/冷却激光器以使波长稳定并减缓偏移。热电致冷器能包含夹设于两个陶瓷板/面之间的培列提耶(Pelletier)元件。这种热电致冷器大致上设计有提供足够量的热传导以确保波长稳定的材料。
技术实现思路
根据一示例公开有使用于光次组件中的一种温度控制装置。温度控制装置包含底板、顶板、第一光学元件以及至少一第二光学元件。底板用于耦接于散热器。顶板通过多个半导体元件耦接于底板，半导体元件设置于顶板及底板之间。顶板至少提供用于将多个光学元件耦接至温度控制装置的第一接触垫片及第二接触垫片。第一光学元件至少通过焊接材料层耦接于第一接触垫片，焊接材料层在第一接触垫片及第一光学元件之间形成焊接接合点。至少一第二光学元件在没有于第二光学元件及第二接触垫片之间形成焊接接合点的焊接材料层的情况下耦接于第二接触垫片。附图说明这些及其他的特征与优点将通过阅读以下的详细描述及附图被更透彻地了解。在附图中：图1A为根据本专利技术的实施例的多频道光收发器的方框图。图1B为根据本专利技术的实施例的光发射模块的方框图。图2为根据本专利技术的实施例适用于图1A中的多频道光收发器或是图1B中的光发射模块的示例性热电致冷装置的立体图。图3根据一实施例呈现图2中的热电致冷装置的上视图。图4为图2中根据一实施例的示例性热电致冷装置的另一立体图。图5根据本专利技术一实施例呈现示例性发射模块的立体图。图6呈现图5中根据本专利技术一实施例的示例性发射模块的另一立体图。图7呈现图5中根据一实施例的示例性发射模块的侧视图。图8呈现图7中根据本专利技术一实施例的示例性发射模块沿割面线8-8示出的剖面示意图。图9呈现根据本专利技术的实施例的示例性热电致冷器。图10呈现图9中根据一实施例的示例性热电致冷器的上视图。图11A呈现图9中根据一实施例的示例性热电致冷器的前视图。图11B呈现图11A中根据一实施例的示例性热电致冷器。图11C呈现图11A中根据一实施例的示例性热电致冷器。图12呈现图9中根据一实施例的示例性热电致冷器的侧视图。图13呈现图9中根据一实施例的示例性热电致冷器的另一上视图。图14呈现图9中根据一实施例的示例性热电致冷器的立体图。图15呈现与图9中根据一实施例的热电致冷器一起实施的示例性光发射次组件。图16为根据本专利技术的实施例形成热电致冷器的示例性方法。附图标记说明：光收发器模块100光收发器基板102架体103光发射次组件模块104发射连接电路106多频道光接收次组件配置108光纤插座110接收连接电路112光发射次组件连接垫114线路116线路118光发射次组件模块连接垫120接收光纤123光解复用器124光感测器阵列126跨阻抗放大器128光发射模块150基板102’光发射次组件104’发射连接电路106’壳体202光发射次组件模块204光耦合插座206馈通装置208电性引线210第一端212-1第二端212-2耦合器214空腔216开孔220开口222光纤短棒224热电致冷器230散热路径231激光配置232光路径234窗型透镜236空腔238底板252顶板254第一群线路256垫部258半导体元件260垫部262第一安装面264-1第二安装面264-2垫部266终端268第一安装面270-1第二安装面270-2热电致冷器930第一导热路径943-1第二导热路径943-2长轴950底板952顶板954半导体元件960柱体961监控光二极管964配合面966激光二极管969光路径973激光次安装件977激光耦合部978-1汇聚透镜耦合部978-2第一接触垫片980预镀锡材料层981第二接触垫片982金属材料层983金属材料层985间隙986汇聚透镜989激光配置990光发射次组件模块204’壳体202’空腔216’方法1600步骤1602、1604、1606、1608、1610、1612频道波长λ1、λ2、λ3、λ4驱动电信号TX_D1至TX_D4电信号RX_D1至RX_D4宽度W1具体实施方式如上所述，某些光通信系统以相对较长的传输距离，如高达2公里或更长，发送及接收频道波长。为了维持额定的效能，在如此长距离下的光信号品质因而变得重要。一种维持光信号品质的方式包含温度控制装置，温度控制装置例如为热电致冷器且热连通于发射器/收发器中的激光二极管以维持额定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度控制装置，其特征在于，用于使用于一光次组件中，所述温度控制装置包含：/n底板，用于耦接于散热器；/n顶板，通过多个半导体元件耦接于所述底板，所述多个半导体元件设置于所述顶板与所述底板之间，所述顶板至少提供用于将多个光学元件耦接至所述温度控制装置的第一接触垫片和第二接触垫片；/n第一光学元件，通过至少一层焊接材料耦接于所述第一接触垫片，所述至少一层焊接材料在所述第一接触垫片与所述第一光学元件之间形成焊接接合点；以及/n至少一第二光学元件，在没有在所述第二光学元件与所述第二接触垫片之间形成焊接接合点的焊接材料层的情况下耦接于所述第二接触垫片。/n

【技术特征摘要】
20190709 US 16/506,5871.一种温度控制装置，其特征在于，用于使用于一光次组件中，所述温度控制装置包含：
底板，用于耦接于散热器；
顶板，通过多个半导体元件耦接于所述底板，所述多个半导体元件设置于所述顶板与所述底板之间，所述顶板至少提供用于将多个光学元件耦接至所述温度控制装置的第一接触垫片和第二接触垫片；
第一光学元件，通过至少一层焊接材料耦接于所述第一接触垫片，所述至少一层焊接材料在所述第一接触垫片与所述第一光学元件之间形成焊接接合点；以及
至少一第二光学元件，在没有在所述第二光学元件与所述第二接触垫片之间形成焊接接合点的焊接材料层的情况下耦接于所述第二接触垫片。


2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一光学元件包含激光配置，所述激光配置至少包含一激光二极管，且其中所述温度控制装置还包含将所述激光二极管耦接至所述第一接触垫片的激光次安装件。


3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第二光学元件包含汇聚透镜。


4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第二光学元件通过环氧树脂耦接于所述第二接触垫片。


5.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，在所述第一接触垫片与所述第一光学元件之间形成所述焊接接合点的所述焊接材料包含锡合金。


6.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一接触垫片相较所述第二接触垫片具有更大的整体表面积。


7.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一接触垫片和所述第二接触垫片实质上彼此平行延伸且实质上相对所述温度控制装置的长轴平行延伸。


8.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第一接触垫片和所述第二接触垫片被间隙彼此间隔，所述间隙通过所述顶板为各个所述第一接触垫片和所述第二接触垫片提供热隔离和分离传导路径。


9.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述第二接触垫片提供实质上平面安装面，所述实质上平面安装面以与所述顶板的设置有所述第二接触垫片的表面实质上平行的方式延伸。


10.一种用于形成使用于光次组件的温度控制装置的方法，其特征在于，所述方法包含：
接收第一基板，所述第一基板具有第一表面和第二表面，所述第一表面用于耦接于多个光学元件，所述第二表面用于耦接于多个半导体元件；
在所述第一基板的所述第一表面设置至少一个金属材料层以形成第一接触垫片；
在所述第一基板的所述第一表面设置至少一个金属材料层以形成第二接触垫片；
在所述第一接触垫片上设置预镀锡层；

【专利技术属性】
技术研发人员：王冲，林恺声，梁永宣，
申请(专利权)人：美商祥茂光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US