COB光电子器件产品耦合工装设计.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 26 日 作者简介:陈立红(1984),女,汉族,河北石家庄人,本科,河北杰微科技有限公司,工程师,现任石家庄市光器件封装工程技术研究中心主任,主要从事光通信器件封装。-40-COB 光电子器件产品耦合工装设计 陈立红 孔庆涛 吕怡凡 王 伟 王达鹏 河北杰微科技有限公司,河北 石家庄 050051 摘要:摘要:本文介绍了一种用于 COB(Chip On Board)光器件产品研发的工装夹具设计方案。随着光通信技术的迅猛发展,光器件在数据中心和传输网等领域的应用日益广泛。光通信器件的发展趋势主要集中在提高传输速率、减小尺寸、降低单
2、元比特成本等方面。目前,光通信器件的传输速率已经达到了 100G,并且未来有望突破 400G,甚至向 800G 迈进。为了满足不断增长的光通信市场需求,本文提出了一种创新的工装夹具设计方案。该工装夹具具有小巧灵活的特点,旨在解决COB光器件产品研发过程中的光耦合问题。光耦合是光器件研发中关键的环节,影响着器件的性能和可靠性。因此,设计一种有效的工装夹具对于实现多品种、小批量产品的研发应用至关重要。本文将详细描述这种工装夹具的工作原理和 3D 结构设计,强调其在 COB 光器件研发中的重要性。这一工装方案的特点不仅在于其小巧的体积,还在于其灵活性,能够适应不同类型的光器件研发需求。通过这一工装夹
3、具的应用,研发人员可以更高效地进行光耦合实验,提高产品的研发速度和质量。关键词:关键词:数据中心;COB 光器件;耦合工装;光通信 中图分类号:中图分类号:TN3 0 引言 COB(Chip On Board)光器件在现代通信领域中扮演着至关重要的角色,其主要应用于数据中心和传输网,特别是核心骨干网。随着通信技术的不断进步,光通信器件的技术发展呈现出一系列显著趋势。首先,光通信器件的趋势是朝向高速度的方向发展,以满足日益增长的通信需求。其次,光器件的小型化是一大趋势,这有助于提高器件的集成度和性能。此外,降低单元比特成本也是光器件发展的一个重要方向,以提高通信系统的经济效益。当前,光通信器件的
4、传输速率已经达到了 100G,而未来的发展前景更为令人振奋,有望突破 400G,甚至迈向 800G。这种高速传输能力对于支持大规模数据传输和云计算等应用至关重要。在光纤通信网络方面,中国的“十四五”信息通信行业发展规划明确提出了全面部署千兆光纤网络的目标。这意味着中国将继续推动骨干网的演进和服务能力的升级,以构建通达全球的信息基础设施,保持通信网络基础设施在国际上的先进水平。目前,100G 光传送网(OTN)系统已经成为骨干网建设的主流选择,并且骨干网正朝着更高的传输速率,如 400G 发展。提升网络综合承载能力是长期不变的需求,这有助于满足不断增长的通信流量和服务需求。在数据中心应用方面:随
5、着中国国家新基建政策的不断推进,数字经济在国家经济发展中的重要性日益突显。新兴技术领域,如人工智能、物联网、工业互联网和区块链等,已经成为下一次产业革命的核心驱动力。在这个背景下,数据中心作为数字技术融合和数字经济发展的关键支撑,正迎来全新的发展阶段。中国强有力地推动了数字经济政策,这进一步拉动了数据中心市场的快速增长,尤其是 100G 光模块市场需求的激增。在光模块的制造中,光器件的成本占据了 45%以上,因此高速率光模块的开发成为了焦点。而光器件的核心挑战之一是解决光耦合问题,特别是在多品种、小批量产品研发应用中。因此,本文介绍的工装夹具的开发方案具有重要意义,它有助于解决光器件产品研发过
6、程中的光耦合问题,同时也提高了研发的灵活性,适用于多种不同类型的产品研发。这将为高速率光模块的研发和生产提供关键的支持,有助于满足不断增长的市场需求。1 工装夹具设计方案 数据中心中高速率光器件的封装通常采用 COB(Chip On Board)的形式,这种封装方式使用了平面贴装和平面耦合的工艺。在这一制造过程中,关键问中国科技期刊数据库 工业 A-41-题之一是确保发射端芯片与光纤之间的良好耦合,同时也需要解决接收端芯片与光纤之间的耦合问题。为了应对这些挑战,本文介绍了一种工装夹具的设计方案,旨在提高 COB 光器件的生产效率和性能。这个工装夹具方案采用了气动斜面夹持设计,并结合了真空吸附的
7、结构设计,以替代传统的机械夹持结构。这一创新性的设计改进确保了产品的平整度,同时提高了产品的性能,使生产过程更加高效。通过使用气动斜面夹持和真空吸附结构,工装夹具能够更稳定地夹持光器件,从而确保了良好的光耦合。这对于高速率光模块的制造至关重要,因为任何微小的不稳定性都可能导致性能下降或生产效率低下。因此,这个工装夹具方案在 COB 光器件的制造中发挥着关键作用,有助于提高产品质量并满足不断增长的市场需求。工装夹具的上半部分包括吸嘴固定架、6 维平移台、旋转微分头、真空接口、真空发生器和电磁阀等组件,这些部件协同工作以实现对光器件的稳定夹持和精确耦合。以下是这些组件的详细工作原理和功能描述:1.
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