隨著5G通信、數(shù)據(jù)中心建設(shè)、醫(yī)療探測設(shè)備等領(lǐng)域的快速發(fā)展，光通信系統(tǒng)對(duì)核心光器件的小型化、高速率、高可靠性提出了更為嚴(yán)苛的要求。光開關(guān)在光通信網(wǎng)絡(luò)中的性能發(fā)揮與配套光發(fā)射組件的品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。科毅光通信（官網(wǎng)：www.m.tw5thave.com）深耕光通信領(lǐng)域多年，專注于光開關(guān)、光發(fā)射組件等核心光器件的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，近期成功推出基于新型封裝技術(shù)的小體積光發(fā)射組件及多通道并行光器件，該產(chǎn)品已獲得國家實(shí)用新型專利，有效解決了傳統(tǒng)封裝技術(shù)的諸多痛點(diǎn)，為光通信系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供了優(yōu)質(zhì)技術(shù)方案。

一、傳統(tǒng)光發(fā)射組件封裝技術(shù)的行業(yè)痛點(diǎn)

在光器件領(lǐng)域，TO（Transistor Outline）封裝和BOX封裝是目前應(yīng)用最廣泛的兩種技術(shù)路徑，前者憑借制造成本低、自動(dòng)化程度高的優(yōu)勢成為主流選擇，后者則以高頻性能好、散熱性較強(qiáng)的特點(diǎn)應(yīng)用于特定場景。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，這兩種傳統(tǒng)封裝技術(shù)均存在明顯短板，制約了光器件性能的進(jìn)一步提升：

（一）TO封裝技術(shù)的核心問題

傳統(tǒng)TO封裝制作的光發(fā)射組件（TOSA），信號(hào)傳輸鏈路采用“電路板--可伐底座--底座管腳--管座到熱沉連接金絲--熱沉--芯片鍵合金絲--芯片”的六級(jí)結(jié)構(gòu)，鏈路長度較長且存在多個(gè)阻抗不連續(xù)點(diǎn)。當(dāng)信號(hào)速率提升時(shí)，管腳與引線帶來的寄生效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)能量反射、諧振，嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸質(zhì)量，難以滿足高速光通信的需求。同時(shí)，TO封裝的散熱通道為“芯片--熱沉--底座凸臺(tái)--底座”，底座與凸臺(tái)采用可伐合金材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)僅為17W/K，散熱效率低下，高溫環(huán)境下芯片性能易衰減，縮短器件使用壽命。此外，TO封裝需通過電阻焊分別固定管帽與封焊管體，制作工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率受限。

（二）BOX封裝技術(shù)的主要缺陷

BOX封裝的光發(fā)射組件通常需要配置TEC（熱電制冷器）和熱沉部件，通過墊高芯片使發(fā)光條對(duì)準(zhǔn)殼體光口中心，這種結(jié)構(gòu)在“非制冷芯片”場景中顯得冗余，不僅增加了產(chǎn)品體積和制造成本，還降低了器件的集成度。同時(shí)，BOX封裝的透鏡采用膠粘工藝固定，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，膠水會(huì)因熱脹冷縮發(fā)生形變，導(dǎo)致光路偏移，進(jìn)而造成光器件失效。此外，透鏡與芯片載體（COC）均需嚴(yán)格控溫，對(duì)使用環(huán)境的要求較高，限制了其應(yīng)用場景的拓展。

面對(duì)傳統(tǒng)封裝技術(shù)的諸多痛點(diǎn)，廣西科毅光通信結(jié)合多年光器件研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性地推出了小體積光發(fā)射組件及多通道并行光器件，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工藝革新，實(shí)現(xiàn)了光器件性能的全方位提升。

二、小體積光發(fā)射組件的核心技術(shù)創(chuàng)新

廣西科毅光通信研發(fā)的小體積光發(fā)射組件以“結(jié)構(gòu)簡化、性能提升、工藝優(yōu)化”為核心設(shè)計(jì)理念，采用多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)封裝的弊端，其核心結(jié)構(gòu)與技術(shù)亮點(diǎn)如下：

（一）一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)小型化與高氣密性

該光發(fā)射組件主要由管殼、絕緣基板、半導(dǎo)體激光器、透鏡、適配器等核心部件組成。管殼采用方形金屬或陶瓷材質(zhì)，一端設(shè)有開口并固定絕緣基板實(shí)現(xiàn)密封，另一端通過調(diào)節(jié)環(huán)連接適配器，上端開口由蓋板封堵，形成完整的氣密封裝結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)不僅大幅縮小了產(chǎn)品體積，還能有效隔絕外部環(huán)境對(duì)內(nèi)部器件的影響，提升可靠性。

絕緣基板作為核心承載部件，采用多層陶瓷材料（ALN、AL2O3等）高溫壓合而成，底面與管殼底板燒結(jié)焊接，形成穩(wěn)固連接?；灞砻嬖O(shè)有沿管殼縱向延伸的鍍金層，一端位于管殼內(nèi)部，另一端延伸至外部，實(shí)現(xiàn)管殼內(nèi)外的高效電器連接。半導(dǎo)體激光器通過共晶焊固定在絕緣基板上，無需額外配置熱沉與TEC部件，簡化結(jié)構(gòu)的同時(shí)縮短了散熱路徑。

圖1 小體積光發(fā)射組件的外形圖

圖2 小體積光發(fā)射組件的截面圖

（二）多層基板與鍍金層設(shè)計(jì)，優(yōu)化信號(hào)傳輸鏈路

為滿足多器件集成與高效信號(hào)傳輸需求，絕緣基板采用多層臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體激光器與背光探測器分別固定在不同基板層的上端面，各層基板均設(shè)有對(duì)應(yīng)的鍍金層（接地用、激光器連接用、MPD連接用），通過過孔或過渡鍍金層實(shí)現(xiàn)電連接。這種設(shè)計(jì)充分利用縱向空間，避免了單層基板導(dǎo)致的器件長度增加問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器、背光探測器與外部電路板的精準(zhǔn)對(duì)接。

信號(hào)傳輸鏈路采用“柔性電路板--陶瓷基板--芯片鍵合金絲--半導(dǎo)體激光器”的四級(jí)結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)TO封裝的六級(jí)結(jié)構(gòu)，鏈路長度大幅縮短，阻抗不連續(xù)點(diǎn)數(shù)量減少，高速信號(hào)在傳輸過程中的損耗與反射顯著降低，確保了信號(hào)的完整性。外部電路板可采用柔性電路板或主板PCB，通過錫焊或金絲鍵合工藝與基板鍍金層連接，適配不同應(yīng)用場景的安裝需求。

小體積光發(fā)射組件的陶瓷基板的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 小體積光發(fā)射組件的陶瓷基板最底層結(jié)構(gòu)示意圖

（三）透鏡熔融封裝工藝，保障光路穩(wěn)定性

透鏡作為光信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵部件，采用熔融壓鑄工藝與管殼直接固定，形成氣密結(jié)構(gòu)，無需膠水粘接或額外焊接。這種工藝不僅簡化了制作流程，還避免了傳統(tǒng)BOX封裝中膠水熱脹冷縮導(dǎo)致的光路偏移問題，確保了透鏡與半導(dǎo)體激光器的相對(duì)位置穩(wěn)定性，提升了光信號(hào)耦合效率。

透鏡可根據(jù)應(yīng)用需求選擇匯聚透鏡或準(zhǔn)直透鏡：匯聚透鏡可直接將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的發(fā)散光轉(zhuǎn)化為會(huì)聚光，耦合至適配器的光纖中；準(zhǔn)直透鏡則將發(fā)散光轉(zhuǎn)化為平行光，配合準(zhǔn)直適配器使用，適配長距離傳輸場景。適配器內(nèi)部設(shè)有隔離器，能有效減少光纖端面反射的光進(jìn)入半導(dǎo)體激光器，避免信號(hào)干擾。

（四）高效散熱設(shè)計(jì)，延長器件使用壽命

散熱性能是影響光器件穩(wěn)定性與壽命的關(guān)鍵因素。該光發(fā)射組件創(chuàng)新采用“半導(dǎo)體激光器--陶瓷基板--金屬管殼”的散熱通道，陶瓷基板（ALN材質(zhì)）的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)220W/K，金屬管殼采用鎢銅等高熱導(dǎo)率材料（導(dǎo)熱系數(shù)200W/K），相較于傳統(tǒng)TO封裝的可伐合金（17W/K），導(dǎo)熱效率提升10倍以上。同時(shí)，散熱通道大幅縮短，熱阻顯著降低，能快速將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，有效控制芯片溫度，確保高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，延長器件使用壽命。

三、多系列產(chǎn)品布局，適配多樣化應(yīng)用需求

基于核心技術(shù)平臺(tái)，廣西科毅光通信推出了四大系列產(chǎn)品，分別適配不同場景的應(yīng)用需求，形成了完整的產(chǎn)品矩陣：

（一）標(biāo)準(zhǔn)型小體積光發(fā)射組件

該系列產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)適配器與調(diào)節(jié)環(huán)連接結(jié)構(gòu)，透鏡熔融固定在管殼端面，半導(dǎo)體激光器與背光探測器集成于多層陶瓷基板，支持高速信號(hào)傳輸與光功率實(shí)時(shí)監(jiān)控。產(chǎn)品體積小巧，氣密封裝性能優(yōu)異，適用于常規(guī)光通信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心光模塊等場景，可與光開關(guān)配套使用，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的高效發(fā)射與控制。

（二）尾纖型光發(fā)射組件

針對(duì)長距離傳輸需求，該系列產(chǎn)品采用V形槽基板替代傳統(tǒng)調(diào)節(jié)環(huán)與適配器組合，光纖通過耦合工藝固定在V形槽基板上，另一端連接尾纖適配器，激光經(jīng)透鏡匯聚后通過光纖直接傳輸至目標(biāo)設(shè)備。V形槽基板與半導(dǎo)體激光器之間設(shè)有方形隔離器，進(jìn)一步提升抗反射干擾能力，適用于醫(yī)療探測設(shè)備、遠(yuǎn)距離光傳感系統(tǒng)等場景。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)型小體積光發(fā)射尾纖型光發(fā)射組件的結(jié)構(gòu)示意圖

（三）帶制冷功能光發(fā)射組件

該系列產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上，于管殼底板下端面增設(shè)熱電制冷器（TEC），可精準(zhǔn)控制器件整體溫度，適配高溫、溫差波動(dòng)大的極端應(yīng)用環(huán)境。同時(shí)，適配器圓周壁設(shè)有凹槽并填充隔熱膠，減少外部熱量傳導(dǎo)至管殼內(nèi)部，確保半導(dǎo)體激光器工作溫度穩(wěn)定。產(chǎn)品適用于工業(yè)級(jí)光通信設(shè)備、戶外基站光模塊等場景。

帶TEC制冷功能的光發(fā)射組件的結(jié)構(gòu)示意圖

（四）多通道并行光器件

為滿足數(shù)據(jù)中心、5G核心網(wǎng)等場景的高速并行傳輸需求，該系列產(chǎn)品由至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型光發(fā)射組件并排組成，所有組件共用一塊電路板，絕緣基板均與電路板固定連接，實(shí)現(xiàn)多通道光信號(hào)的同步發(fā)射。產(chǎn)品集成度高，傳輸速率快，可大幅提升光通信系統(tǒng)的帶寬與傳輸效率，是高密度光模塊的核心配套器件。

多通道并行光器件的結(jié)構(gòu)示意圖

四、核心產(chǎn)品優(yōu)勢與行業(yè)價(jià)值

廣西科毅光通信研發(fā)的小體積光發(fā)射組件及多通道并行光器件，相較于傳統(tǒng)產(chǎn)品具有顯著優(yōu)勢，為光通信行業(yè)帶來多重價(jià)值：

（一）性能優(yōu)勢突出

1.  高速率傳輸：信號(hào)傳輸鏈路短、阻抗連續(xù)，支持更高速率信號(hào)傳輸，滿足5G、數(shù)據(jù)中心的高速通信需求；

2.  高可靠性：透鏡熔融封裝、氣密封裝結(jié)構(gòu)，光路穩(wěn)定，抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，使用壽命長；

3.  高效散熱：陶瓷基板+金屬管殼的高導(dǎo)熱設(shè)計(jì)，熱阻小，高溫性能穩(wěn)定；

4.  小型化集成：簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)BOX封裝產(chǎn)品，適配高密度集成場景。

（二）工藝與成本優(yōu)勢

1.  簡化生產(chǎn)工序：無需電阻焊固定管帽與封焊管體，透鏡熔融壓鑄一次成型，生產(chǎn)效率提升30%以上；

2.  降低物料成本：省去TEC、熱沉等冗余部件，減少核心物料使用，成本降低20%-25%；

3.  適配自動(dòng)化生產(chǎn)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，可實(shí)現(xiàn)共晶焊、金絲鍵合、平行封焊等工序的自動(dòng)化操作，保證產(chǎn)品一致性。

（三）行業(yè)應(yīng)用價(jià)值

該系列產(chǎn)品的推出，不僅填補(bǔ)了小型化、高速率光發(fā)射組件的技術(shù)空白，還為光開關(guān)、光模塊等核心光器件的性能升級(jí)提供了支撐。其應(yīng)用場景涵蓋：

1.  光通信領(lǐng)域：5G基站、數(shù)據(jù)中心、光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)，與光開關(guān)配套實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的高效傳輸與靈活調(diào)度；

2.  醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域：醫(yī)療探測儀、激光治療設(shè)備，憑借高穩(wěn)定性與小型化優(yōu)勢，適配醫(yī)療設(shè)備的精密設(shè)計(jì)需求；

3.  工業(yè)探測領(lǐng)域：工業(yè)激光傳感、遠(yuǎn)距離探測設(shè)備，耐高低溫、抗干擾的特性確保惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行；

4.  其他領(lǐng)域：航空航天、國防通信等對(duì)光器件性能要求嚴(yán)苛的場景。

五、廣西科毅光通信技術(shù)實(shí)力與服務(wù)保障

科毅光通信始終以技術(shù)創(chuàng)新為核心競爭力，專注于光開關(guān)、光發(fā)射組件、多通道并行光器件等產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)。公司擁有一支由資深工程師組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，具備從核心技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到批量生產(chǎn)的全鏈條能力，已獲得多項(xiàng)國家專利認(rèn)證，技術(shù)水平處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

公司官網(wǎng)（www.m.tw5thave.com）提供詳細(xì)的產(chǎn)品介紹與技術(shù)參數(shù)，客戶可通過官網(wǎng)了解光開關(guān)、光發(fā)射組件等產(chǎn)品的最新動(dòng)態(tài)，也可聯(lián)系在線客服獲取定制化解決方案。我們堅(jiān)持“品質(zhì)第一、客戶至上”的服務(wù)理念，為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的光器件產(chǎn)品與專業(yè)的技術(shù)支持，助力光通信行業(yè)的快速發(fā)展。

六、結(jié)語

在光通信技術(shù)高速發(fā)展的今天，小型化、高速率、高可靠性已成為光器件的核心發(fā)展趨勢。廣西科毅光通信推出的小體積光發(fā)射組件及多通道并行光器件，通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與工藝優(yōu)化，有效解決了傳統(tǒng)封裝技術(shù)的痛點(diǎn)，為光開關(guān)等核心光器件的性能升級(jí)提供了有力支撐。未來，公司將持續(xù)深耕光通信領(lǐng)域，不斷推出更具競爭力的光器件產(chǎn)品，為5G、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展注入新動(dòng)力，與全球客戶攜手共建高效、穩(wěn)定的光通信生態(tài)。

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