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光BGA封装特性介绍

光BGA封装特性介绍

内容提示:光BGA封装管壳常采用陶瓷材料,这种坚固耐用的陶瓷材料有许多优点,如具有微型设计规则的设计灵活性、简易的工艺技术、高性能和高可靠性,一般通过改变管壳的物理结构即可进行

 1、光BGA封装特性
    光BGA封装有两个主要特性:电特性和热特性。
    1.1 电特性
    为了获得高速传输(10Gb/s)性能,关键是从激光二极管(LD)的焊片到焊接凸点通道要进行最佳化的电子设计。高速表面安装封装必须将通路孔设计、内部图形和用于焊接凸点的焊片这三个重要部分最佳化,以便获得最佳阻抗匹配。传统封装结构的电信号连接是从管壳的上部直接到下部,无阻抗匹配控制。在陶瓷的每个面上完成信号图形和接地图形,再通过通道孑L进行连接。当传输高速信号时,这种传统结构很不稳定。而改进后的光BGA封装结构则有良好的阻抗匹配控制,可获得稳定的高速信号。图2示出传统的封装结构与改进后的光BGA封装结构的比较。
    为实现高速传输,光BGA封装结构必须最佳化:
●通路孔最佳化
    为使与LD连接的上部图形最佳化,可采用共平面连线。为使通路孔最佳化,设置了接地通道以便控制阻抗。通过调节控制信号与接地线之间距离便可控制阻抗。
●内部图形最佳化
    内层设计也必须进行阻抗匹配。图3为改进后BGA封装结构的内部图形,在信号线周围设置了一个信号通路和多个接地通道。为获得阻抗匹配,还要将接地通道位置的距离和角度进行最佳化。
●焊球焊片最佳化
    焊球与接地线之间的电容值是一个重要参数。一般在减小面积的同时还要控制阻抗。为减小尺寸而减小焊接片与信号通道间的距离,则可导致高电容和低阻抗。所以,为控制阻抗,内部接地层的间隙必须大于信号焊片直径。

    1.2 热特性
    传统的封装结构在管壳中有金属导线。为提高可靠性,则用焊料进行金属导线与PWB之间的连接,但其缺点是所产生的热量可导致管壳变形,所以安装光器件时必须控制热量。此外,为获得最小化和低成本,光BGA的封装中包括驱动器集成电路(1C),然而,该驱动器IC可产生1.5W的热量,并可影响LD性能,对LD的光功率和板极可靠性有较大影响。通常速率为2.4Gb/s的DFB-LD所要求的工作温度为0-70℃,因此驱动器IC所产生的热量必须控制在该温度范围以内。采用Cu-W制成的热沉有极好的散热能力。已设计了用于大规模集成电路(LSI)组件区和DFB-LD组件区的热沉。图4中示出了模拟组件,并在表1中示出其测量数据。光BGA封装具有良好的热特性。尽管LSI产生1.5W的热量,但LD组件区却可保持在70℃以下,以保证LD性能不会下降。
    在图5中示出了典型的最佳化光BGA封装特性的测量结果。在传输速率为2.5GHz时,回波损耗为-20.83dB、插入损耗为-0.09dB;在传输速率为10GHz时,回波损耗为-19.00dB、插入损耗为-0.96dB。此外,在300次无故障中进行二级组件可靠性测试,证明在苛刻环境中,采用光BGA封装的LD性能没有下降。

时间:2014-11-26  来源:上瑞精密模具  点击:次

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