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光器件封装行业的激光焊锡应用

发布时间:2021-07-28

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光器件封装行业的激光焊锡应用

近年来,大数据、云计算、5G、物联网以及人工智能等应用市场快速发展,将要来临的无人驾驶应用市场,给数据流量带来了爆炸性增长,数据中心互联逐渐发展成为光通信的研究热点,其中自然也就包括了光模块的封装焊接

什么是光模块的封装?

简单来说光模块的封装就是指光模块的外形,随着技术的进步,光模块也在不断的更新换代,从外形来看的话是在不断的变小,当然除了外形,光模块的各方面性能也有了很大变化,包括速率、传输距离、输出功率、灵敏度以及工作温度等。


光器件封装焊接



根据光模块外观(封装)可分为以下形式:QSFP28、 CFP4、 CFP2、 CFP、QSFP+、 SFP28、SFP+、 XFP、 X2、 Xenpak、 CSFP、 GBIC、GBIC Copper、 SFP、 SFP Copper、 SFF、 1 x 9 等,因为中间有些类型已经很少在使用,下面我们就几种熟知的类型做个简单的介绍。

光器件封装——SFP封装

SFP(Small Form-factor Pluggable)可以简单的理解为GBIC的升级版本,是最晚出现,但也是目前应用最广泛的光模块产品。


光器件封装焊接1.jpeg



SFP光模块继承了GBIC的热插拔特性,也借鉴了SFF小型化的优势。采用LC(SC接头仅适用于单纤双向)光接头,其体积仅为GBIC模块的1/2,  极大增加了网络设备的端口密度(可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量),适应了网络快速发展的趋势。主要设备厂商,无一例外摒弃了GBIC产品,转而采用SFP光模块。可选波长为850nm,1310nm,1490nm,1550nm,CWDM,DWDM;速率为0-10Gbit/s;符合RoHS 标准、符合SFF-8472协议。

光器件封装——XFP封装


光器件封装焊接



XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable),“X”是罗马数字10的缩写,表示10G的意思,所有的XFP模块都是10G光模块。XFP是一种可热插拔的,独立于通信协议的光收发模块,XFP用于10G bps的SONET/SDH,光纤通道,gigabit Ethernet,10 gigabit Ethernet和其他应用中,也包括CWDM, DWDM 链路,遵循XFP MSA协议。可选波长:850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM;速率:10Gbit/s。

光器件封装——SFP+封装

光器件封装焊接


从2002年标准推出,到2010年SFP+已经取代XFP成为10G 市场主流产品。遵循IEEE 802.3ae、SFF-8431、SFF-8432协议。SFP+保留了基本的电光、光电转换功能,减少了原有XFP设计中的SerDes, CDR(Clock and Data Recover, EDC, MAC(Media Access Control)等信号控制功能,从而简化了10G光模块的设计,功耗也因而更小。比XFP光模块外观尺寸缩小了约30%,和普通的SFP光模块外观一样。SFP+按照ANSI T11协议,可以满足光纤通道的8.5G和以太网10G的应用,具有高密度、低功耗、更低系统构造成本等显著优点SFP+的屏蔽要求比SFP更严格,要求具备更好的屏蔽效果。

光器件封装——QSFP+封装


光器件封装焊接


QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable),四通道小型可插拔光模块,具有四个独立的全双工收发通道。是为了满足市场对更高密度的高速可插拔解决方案的需求而诞生的。QSFP +收发器可以取代4标准SFP +收发器,结果是更大的端口密度和整个系统的成本节约超过传统SFP +产品,这种光模块主要有两种接口:LC和MTP/MPO。

光模块封装的焊接工艺

在行业内,传统的光通讯器件封装技术,一般是通过UV胶将器件在结合面处粘接固定起来,先是将UV胶点到器件结合处,再通过紫外线灯照射固化。这种器件连接方式,存在许多缺陷,比如,固化深度有限;受器件几何形状限制;紫外线灯照射不到的地方胶不会固化。既要有点胶装置,又要设置紫外灯,使得整个系统机构变得比较复杂,最主要的是在器件实际使用时,由于受热等因素,会存在上下器件在结合处出现微量的位置偏移,导致器件耦合功率值失常,精度下降,影响产品质量,还有生产节拍长,效率不高。

光器件封装焊接.jpg


激光锡膏焊是一种在光通讯模块上应用非常成熟的焊接技术。通过将锡膏涂覆在焊盘上,采用激光加热将锡膏熔化然后凝固形成焊点,操作比较简单。其所具备的焊接牢固、变形极小、精度高、速度快、易实现自动控制等优点,使之成为光通讯器件封装技术的重要手段之一。

光器件锡膏焊接.jpg


为此,深圳市紫宸激光设备有限公司自主研制一款高速自动耦合激光焊接系统,这是集激光焊接及其工艺技术、自动化控制技术于一体的系统。专为光模块行业相关封装器件的精密焊接工序定制,实现焊接工位的精确快速定位和激光功率的稳定输出。

锡膏激光焊接系统600xp.jpg

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