TOSA-ROSA知识简介

2010年11月OSA知识介绍主要内容一：前言二：TO封装工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试（TOSA)前言产品简介TOSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式OptionSDH/SONET155M850nmVCSELLC/SCFiberStubIsolator622M1.244G1310nmFP/DFB2.488G1550nmGBE1.0625G850nmVCSEL1310nmFP/DFB1550nmFC1.0625/2.125G850nmVCSEL1310nmFP/DFB1550nmCWDM155M~2.67G1270~1610nmDFB前言产品简介ROSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式管脚定义类型SDH/SONET155M622M1.244G2.488G850nmGaAsFor850nmInGaAsFor1310/1550PIN-TIAForShortDistanceAPD-TIAForLongDistanceLC/SC4pinForPIN-TIA5pinsForAPD-TIA1310nm1550nmGBE1.0625G850nm1310nm1550nmFC1.0625/2.125G850nm1310nm1550nmCWDM155M~2.67G1270~1610nmDWDM155M~2.67G1563.05~1528.77nm10G(SDH,Ethernet,FCshared)9.953~10.709G850nm1310nm1550nm前言产品简介BOSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式管脚定义类型GEPONONU1.25G1490nmInGaAsFor1310/1550PIN-TIAForONUAPD-TIAForOLTPigtail/Receptacle,SC/LC4pinForPIN-TIA5pinsForAPD-TIAGEPONOLT1.25G1310nmGPONONU2.5G1490nmGPONOLT1.25G1310nmGPONTriplexer2.5G1490nm2G1550nmP2PBOSA155M622M1.25G1310nm1550nm前言产品简介参加培训人员基本了解：介绍姓名、工作部门、从事岗位、毕业学校、来公司多长时间、是否在其他同行业公司工作？随机点名介绍前言了解各学科综合体现半导体学光学光电子学机械电子电路自动化/测试前言简述TOSA:TransmittingOpticalSub-Assembly,光发射组件ROSA:ReceivingOpticalSub-Assembly,光接收组件BOSA:Bi-DirectionalOpticalSub-Assembly,光发射接收组件LD:LaserDiode,激光二极管PD:Photo-Diode,光电二极管FP:Fabry-Perot,法布里-珀罗激光二极管DFB:DistributedFeedbackLaser,分布反馈式激光二极管VCSEL:VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器PIN:PositiveIntrinsicNegative,同质PN结光电二极管APD:AvalanchePhoto-Diode,雪崩光电二极管TIA:TransimpedanceAmplifier,跨阻放大器TO-can:AkindofpackagemethodforactivecomponentOLT:OpticalLineTermination光线路终端ONU:OpticalNetworkUnit光网络单元SDH:SynchronousDigitalHierarchy,同步数字体系SONET:SynchronousOpticalNetwork,光同步网络GBE:GigabitEthernet,千兆以太网前言名词术语主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA）TO工艺从管芯（chip）到模块（Module）应用，关键在于封装！外延材料管芯TO-Can器件模块TO-Can封装TO：TransistorOutlineTO封装需要考虑的要素：机械稳定性（剪切力，热膨胀）；电连接（金丝的电感，寄生参数等）；导热性能；密封性能；光耦合（同轴对准，焦距，远场特性）成本TO工艺LD-TO封装结构LD管芯，PD管芯（背光监控），镀金玻璃垫片，过度块（载体，热沉），焊料（导电银胶，AuSn合金），金线，TO底座，TO帽子TO工艺LD-TO封装结构TO工艺Cap(Aspherical/ballLens)Header(Stem)ChipMonitorPDSubmountLD-TO制作工艺主要工艺：胶粘，贴片，键合，封帽胶粘：通过导电银胶，将垫片，PD管芯等固定到底座的准确位置，满足其光学及电学要求。贴片：将LD管芯用AuSn焊料热压焊到过渡块上，焊料溶化及LD管芯位置满足要求。键合：焊接设备（球焊或楔焊）将PD管芯，LD管芯与TO管脚实现电学连接，达到电学性能要求。封帽：通过电容式储能封焊机，实现TO帽与底座之间的焊接，使帽子透镜中心与LD管芯发光面同轴对准，内部管芯和电路与外界环境隔绝，满足气密性要求。问题一：激光器TO管脚定义主要有哪几类？如何区分？TO工艺LD-TO透镜-对称圆球透镜球透镜半径R：0.75mm@小球1.00mm@大球FromSchottTO工艺LD-TO透镜-管芯发光面到球心距离发光面到球心距离L：3.9-1.27-0.75=1.88mmFromMitsubishiTO工艺小球耦合效率：8-12%大球耦合效率：15-20%非球耦合效率：40%以上各类球透镜耦合效率TO工艺LD-TO管脚定义TO工艺PD-TO封装结构PD管芯：光信号转换为电信号；陶瓷片：载体；TIA:TransimpedanceAmplifier跨阻放大器：PD生成的光电流输入到TIA，TIA将电流放大后转换成电压信号，再经差分放大器实现双路输出。电容：滤波作用，过滤噪声信号。TO帽子：高帽、矮帽、平窗帽、光面、毛面、镀膜。TO工艺PD-TO封装结构TO工艺主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA)OSA工艺器件（组件）封装常见：TOSA、ROSA、BOSATOSA：TransmitterOpticalSub-AssemblyROSA：ReceiverOpticalSub-AssemblyBOSA（BD）：Bi-directionalOpticalSub-Assembly尾纤器件，模拟器件（蝶形封装）器件封装需要考虑的因素：耦合效率（焦距，光路，插芯APC面角度）；反射（插芯APC面角度，角度大，反射小，但耦合效率降低）；插拔重复性及四向性（陶瓷套筒，插芯3D尺寸）；机械性能/工艺（管体封焊，激光焊接，胶粘）；结构匹配（尺寸适合模块装配，适配器结构符合跳线接口要求），与PCB板尺寸匹配；成本；TOSA封装结构基本构件：LDTO-Can；封焊管体（Housing）；陶瓷插芯（FiberStub）；陶瓷套筒（Sleeve）;适配器（Receptacle）；调节环（Ring）；插针组件（Receptacle）；问题二：如图是什么产品结构图？与我司常规TOSA产品有哪些差异性？OSA工艺TOSA制作工艺金属件清洗：除去油污、铁屑、灰尘；管体封焊：电容储能式焊接机将金属管体封焊在TO-Can上（下件）。封焊检验：目检封焊质量。适配器组装（LC/SC）：插芯、套筒、适配器通过激光焊接组合在一起（上件）。同轴耦合：下件同上件（LC/SC/插针组件）耦合对中，输出光功率满足规范要求。激光焊接：激光焊接机焊接上下件，达到机械和光路稳定。焊接检验：目检焊点质量（焊斑、气泡等）。端面清洗：插芯端面经过耦合步骤后，可能有脏污，需清洗干净。初测PIV：测试器件的阈值，串联电阻，工作电流时的光功率、背光电流，斜效率等。温度循环：器件在高温和低温循环环境中储放一定时间。终测PIV：筛选出不合格产品。OSA工艺TOSA制作工艺关键工序：同轴耦合，激光焊接。耦合夹具：手动耦合夹具和自动耦合设备。手动耦合：X-Y方向找光，Z方向压光，使耦合光功率达到规范要求。耦合光功率不一定是可以耦合的最大光功率。自动耦合：在X-Y方向以作较小位移，自动记录每个位置时的光功率，然后在最大值对应的X-Y位置焊接，这样焊接前后光功率变化相对较小。自动耦合对来料的一致性要求较高。激光焊接机：三光束激光，相隔120°。可以是水平焊接，也可以与水平面成一定角度。激光的能量、焦距控制，一般焊接后剪切力要大于300N，焊斑大小和熔深要符合要求。OSA工艺插芯APC角度，3D尺寸插芯与TO耦合端一般为APC面，与跳线耦合端为PC面：APC角度（APCAngle）,APC的角度一般为8度。PC是PhysicalContact的缩写，表明其对接端面是物理接触，即端面呈凸面拱型球面结构。OSA工艺基本构件：PDTO-Can；塑封适配器；封焊管体;金属适配器；闭口套筒；除特殊外，一般不使用插芯；ROSA封装结构主要有塑封结构和金属结构353ND胶每只粘好后匹配状态每粘好10只后,用镊子将套筒轻压至如图所示四烘烤1小时后五三二一可看见红色的胶不能有胶OSA工艺ROSA制作工艺ROSA种类较多，不同类型工艺有所差异。主要有粘胶工艺和焊接工艺。粘胶工艺：胶水选型：胶水的粘性，挥发性，膨胀系数，储存条件，使用条件，固化条件，硬度，强度。点胶过程：手工或自动点胶机完成，胶量的控制，点胶位置的控制。烘烤：温度，时间。焊接工艺：类似激光器，使用激光焊接机焊接管体和金属适配器，达到稳定结构和光路的目的。清洗(P-Q006-006)粘黑胶并烘烤(P-B206-026)耦合点411胶(P-B206-024)合格初测(P-B206-007)(P-B206-001)温循(P-B206-007)入库不合格3不合格4不合格1粘套筒(P-B201-001)不合格2合格合格合格合格不合格依据返修方案返修或报废(P-B206-028)终测(P-B206-007)(P-B206-001)不合格5检验是否绝缘?(P-B206-0025)合格金属胶粘工艺流程OSA工艺ROSA制作工艺塑封工艺流程金属封焊工艺流程OSA工艺BOSA封装结构基本构件：LDTO-Can，PDTO-Can；LD封焊管体；PD陶瓷压配（或陶瓷胶粘）管体；方形外套;插针适配器；45度膜片（发射光透射，接收光反射）；0度膜片（透射45度膜片反射过来的接收光）OSA工艺BOSA制作工艺管体封焊：LDTO封焊时，需要注意管脚与封焊管体的相对位置。粘贴膜片：膜片粘在激光器管体上面（0度膜片也有粘在探测器管体里），注意膜片方向和胶水用量及位置。方形外套焊接：一般管体与方形外套来料时是一一搭配好的，因此一般要求焊接方形外套时，与出厂时一致。激光器耦合焊接：探测器耦合焊接/胶粘：贴标签，测试，温循：BOSA为单纤双向，同时有发射(TOSA)和接收(ROSA)，除了相关的工艺外，还需注意以下问题：OSA工艺BOSA光路利用折射率定律，在几何光学基础上作图绘出添加膜片前后的光路，可以清晰地看出：加入膜片后，不仅光路中心发生改变，而且器件的焦距也发生改变。OSA工艺BOSA光路-偏心若：膜片入射光的入射角为α；膜片折射率为n；膜片厚度为D；则：发射端光路中心与插芯中心偏移d为：)sincossin(sin22nDd0.1)1/21.521/222(3.02d通常α=45°D=0.3mmn=1.5OSA工艺BOSA光路-偏心OSA工艺尾纤器件封装结构基本构件：LDTO-Can激光器管体光纤插针插针套隔离器可焊外套OSA工艺主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA）阈值电流Ith输出光功率Po背光电流/探测器监控电流Imon串联电阻斜率效率SE跟踪误差TE中心波长或峰值波长λc/λp光谱