一种高速光模块的TOSA组件及其组装方法与流程

本发明涉及光模块，特别是涉及一种高速光模块的tosa组件及其组装方法。

背景技术：

1、目前，光通讯领域发展迅速，数据中心的数据量也飞速提升，使得光模块向越来越高的速率进行发展，从100g,200g,400g,800g到目前的1.6t，速率越来越快，这对光模块的封装和可靠性也提出了更高的要求。尤其是800g和1.6t光模块的八通道方案，更多的通道导致了设计的复杂，更难兼顾可靠性的要求。半导体制冷器1是光模块中最常用的给激光器控制温度的方案，在8通道光模块中，需要半导体制冷器1控制8个激光器的温度。单个半导体制冷器11控8是比较好的方案，使用多个半导体制冷器1会比较大的增加物料的成本。但是单个半导体制冷器11控8激光器会产生一个问题，就是半导体制冷器1的长宽比会比半导体制冷器11控4或者1控2的时候要大的多。而半导体制冷器1的基板通常是氮化铝陶瓷的材料，这种材料的特性长宽比越大，越容易受力弯曲，这会导致使用这样半导体制冷器1的模块在高低温循环可靠性的时候，有一定的风险，发生应力过大把底部的胶水撕裂的情况，从而半导体制冷器1发生上下的位移，导致coc2也跟着位移，导致激光器发光于耦合的透镜偏离，导致光功率的下降，这就意味着光模块性能的下降甚至失效。

2、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何解决半导体制冷器1的模块在高低温循环的过程中，因应力造成半导体制冷器1底部翘曲变形，进而导致激光器与透镜耦合不准的问题。

2、本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种高速光模块的tosa组件，包括半导体制冷器1、coc2、透镜阵列3和热沉4；

4、所述热沉4包括第一热沉部41和第二热沉部42，所述第一热沉部41的高度比所述第二热沉部42高第一预设高度，第一热沉部41与第二热沉部42一体成型设置；

5、所述半导体制冷器1设置第二热沉部42上，所述半导体制冷器1的侧壁与所述第一热沉部41侧壁呈预设间距平行设置；

6、所述半导体制冷器1上设置有coc2和透镜阵列3，所述coc2上设置有激光器阵列5，所述激光器阵列5与所述透镜阵列3耦合对准；

7、所述第二热沉部42的预设位置上设置有预设数量的凹槽421，所述凹槽421设置在所述第二热沉部42与所述半导体制冷器1的接触面上，所述凹槽421内填充有吸收应力的软胶，并且所述软胶与半导体制冷器1的底部抵接，以避免半导体制冷器1底部应力形变造成激光器阵列5与所述透镜阵列3耦合错位。

8、优选的，当所述第二热沉部42的预设位置上设置有一个凹槽421时，所述凹槽421设置在半导体制冷器1与热沉4粘接面的中心处，并且所述凹槽的开口平行于光路的方向；

9、当所述第二热沉部42的预设位置上设置有两个凹槽421时，所述两个凹槽421分别对称设置在半导体制冷器1与热沉4粘接面的中心两侧，并且所述凹槽的开口平行于光路的方向；

10、当所述第二热沉部42的预设位置上设置有三个凹槽421时，其中两个凹槽分别对称设置在半导体制冷器1与热沉4粘接面的中心两侧，另一个凹槽设置在半导体制冷器1与热沉4粘接面的中心处，并且所述凹槽的开口平行于光路的方向。

11、优选的，所述激光器阵列5包括至少一个激光器，所述透镜阵列3包括至少一个透镜，所述激光器与所述透镜的数量相同，并且一一对应耦合对准。

12、优选的，还包括pcb板6，所述pcb板6设置在所述第一热沉部41上，所述pcb板6内设置有控制电路，所述激光器与所述控制电路电性连接。

13、优选的，所述半导体制冷器1与所述第二热沉部42的接触面上填充有结构胶，以将所述半导体制冷器1固定在所述第二热沉部42上。

14、优选的，所述半导体制冷器1的高度大于所述第一预设高度。

15、优选的，5％≤所述凹槽421的开口面积与半导体制冷器1底面的面积比≤10％。

16、第二方面，本发明还提供了一种高速光模块的tosa组件的组装方法，所述组装方法应用在第一方面的高速光模块的tosa组件上，所述组装方法包括：

17、在pcb板6与第一热沉部41的接触面上点上结构胶，然后放入烘箱内对结构胶进行固化；

18、在第二热沉部42的凹槽421内填充固化的软胶，在所述凹槽421两侧的半导体制冷器1与第二热沉部42的接触面上填充结构胶，然后利用烘箱将结构胶固化；

19、在半导体制冷器1与coc2接触面上填充结构胶，然后利用烘箱将结构胶进行烘烤固化；待固化完成后，将透镜与激光器进行耦合，完成所述tosa组件的组装。

20、优选的，还包括利用显微镜将半导体制冷器1拨到第一预设位置，以便于所述半导体制冷器1的下表面与凹槽421内的软胶对准。

21、优选的，还包括利用显微镜将coc2拨到所述半导体制冷器1的第二预设位置上，以便于所述coc2上设置的激光器与透镜耦合对准。

22、本发明实施例在半导体制冷器1与第二热沉部42的连接处设置有至少一个凹槽421，并在凹槽421内设置有软胶。软胶经过烘箱的烘烤固化后，将半导体制冷器1与热沉4粘接在一起。通过软胶的作用，一方面可以减少半导体制冷器1与热沉4的结构胶粘接的面积，减少半导体制冷器1与热沉4接触面应力，其中软胶可以起到缓冲作用；另一方面，通过软胶可以吸收接触面的应力，避免半导体制冷器1底面弯折所导致设置在半导体制冷器1阵列与透镜阵列3对光不准的问题。

技术特征：

1.一种高速光模块的tosa组件，其特征在于，包括半导体制冷器(1)、coc(2)、透镜阵列(3)和热沉(4)；

2.根据权利要求1所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，所述激光器阵列(5)包括至少一个激光器，所述透镜阵列(3)包括至少一个透镜，所述激光器与所述透镜的数量相同，并且一一对应耦合对准。

4.根据权利要求3所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，还包括pcb板(6)，所述pcb板(6)设置在所述第一热沉部(41)上，所述pcb板(6)内设置有控制电路，所述激光器与所述控制电路电性连接。

5.根据权利要求1所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，所述半导体制冷器(1)与所述第二热沉部(42)的接触面上填充有结构胶，以将所述半导体制冷器(1)固定在所述第二热沉部(42)上。

6.根据权利要求1所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，所述半导体制冷器(1)的高度大于所述第一预设高度。

7.根据权利要求1所述的高速光模块的tosa组件，其特征在于，5％≤所述凹槽(421)的开口面积与半导体制冷器(1)底面的面积比≤10％。

8.一种高速光模块的tosa组件的组装方法，其特征在于，所述组装方法应用在权利要求1-7任一项所述的高速光模块的tosa组件上，所述组装方法包括：

9.根据权利要求8所述的高速光模块的tosa组件的组装方法，其特征在于，还包括利用显微镜将半导体制冷器(1)拨到第一预设位置，以便于所述半导体制冷器(1)的下表面与凹槽(421)内的软胶对准。

10.根据权利要求8所述的高速光模块的tosa组件的组装方法，其特征在于，还包括利用显微镜将coc(2)拨到所述半导体制冷器(1)的第二预设位置上，以便于所述coc(2)上设置的激光器与透镜耦合对准。

技术总结
本发明公开了一种高速光模块的TOSA组件及其组装方法，其组件包括半导体制冷器、COC、透镜阵列和热沉；热沉包括第一热沉部和第二热沉部，半导体制冷器上设置有COC和透镜阵列，COC上设置有激光器阵列，激光器阵列与透镜阵列耦合对准；第二热沉部的预设位置上设置有预设数量的凹槽，凹槽设置在第二热沉部与半导体制冷器的接触面上，凹槽内填充有吸收应力的软胶，并且软胶与半导体制冷器的底部抵接，以避免半导体制冷器底部应力形变造成激光器阵列与透镜阵列耦合错位。本发明通过设置凹槽，并在凹槽内填充软胶，通过软胶减少了半导体制冷器与热沉接触面应力，在一定程度下有效避免半导体制冷器底面弯折所导致激光器透镜对光不准的问题。

技术研发人员：朱虎,薛振峰,王锦吉,李鹏,孙莉萍,何宗涛
受保护的技术使用者：武汉光迅科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12