Box, COB und TO Can: 3 gängige Verpackungsformen

Box, COB und TO Can sind derzeit die am weitesten verbreiteten Verpackungsformen für optische Komponenten.

Box Verpackung

Kartonverpackungen, auch hermetische Versiegelung genannt, haben eine lange Geschichte. Dabei wird der optische Chip in einem mit Edelgas (meist Helium) gefüllten Metallgehäuse eingekapselt, um die optischen Elemente vor äußeren Umwelteinflüssen zu schützen und die Wärmeableitung zu verbessern. Die Oberfläche der Box ist typischerweise vergoldet und besteht aus einem Sockel und einer Abdeckplatte, wobei der Chip und die Linse im Sockel montiert sind. Der optische Pfad ist durch ein optisches Fenster von der Außenumgebung isoliert.

Box-Verpackungstechnik oft offsorgt für eine stabilere optische und elektrische Leistung und eine verbesserte Wärmeableitung. In der optoelektronischen Industrie werden Box-Verpackungen traditionell für Langstrecken-Transceiver und in unkontrollierten Umgebungen mit Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen verwendet. Derzeit ist es in optischen Modulen der Telekommunikationsqualität üblich.

• Einfache Integration: Durch die Boxverpackung können Laserkomponenten in standardisierte Gehäuse integriert werden, wodurch sie einfacher zusammengebaut und in Transceivermodule oder -systeme integriert werden können.
• Verbesserter Schutz: Die Kartonverpackung bietet eine Schutzhülle für Lasergeräte und schützt sie vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung. Dies trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Laserkomponenten zu verbessern.
• Individualisierung und Flexibilität: Kartonverpackung offDies bietet eine größere Flexibilität bei der individuellen Anpassung und Optimierung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Transceivern. Es ermöglicht die einfache Implementierung verschiedener Steckertypen, Stromversorgungsoptionen und Schnittstellenkonfigurationen, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.
• Prüfung und Wartung: Die Kartonverpackung erleichtert die Prüfung, Wartung und den Austausch einzelner Laserkomponenten. Da die Komponenten nicht direkt auf Leiterplatten montiert sind, können sie leichter erkannt und repariert werden, was die Fehlerbehebung und Wartungsaufgaben vereinfacht.
• Wärmemanagement: Kartonverpackungsdesigns umfassen in der Regel wirksame Wärmemanagementfunktionen wie Kühlkörper oder Wärmeleitpads. Dies trägt dazu bei, die von Laserkomponenten erzeugte Wärme abzuleiten und optimale Betriebstemperaturen für eine zuverlässige und stabile Leistung aufrechtzuerhalten.
• Skalierbarkeit und zukünftige Upgrades: Im Karton verpackte Laserkomponenten offEr bietet Skalierbarkeitsoptionen, die zukünftige Upgrades oder Ersetzungen ohne wesentliche Änderungen am gesamten Transceiver-Design ermöglichen. Diese Flexibilität ist in sich entwickelnden Netzwerkumgebungen von Vorteil.

COB-Verpackung

COB steht für Chip on Board und bezieht sich auf die direkte Montage von Bare-Chips wie TIA und LDD auf den Kupferleiterbahnen einer Leiterplatte. Anschließend wird Drahtbonden für die elektrischen Verbindungen verwendet, gefolgt vom Aufbringen einer Abdeckplatte oder eines Klebers zum Schutz auf der Oberseite des Chips. COB-Packaging ist eine aufstrebende Technologie, die in optischen Modulen für Ethernet-Rechenzentren weit verbreitet ist.

Der COB-Prozess besteht aus drei Schlüsselkomponenten:

Chip-Bonding: Befestigen des Chips an der Leiterplatte, um einen Schaltkreis zu bilden.

Drahtbonden: Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen Chip und Leiterplatte durch Löten und Bonden feiner Metalldrähte.

Kopplung: Stellt sicher, dass das von VCSEL emittierte vertikale Licht parallel ist und zur Übertragung in die Glasfaser gelangt.

Da die Chips ohne Einzelverpackung direkt auf der Leiterplatte montiert werden, sind die Herstellungskosten im Vergleich zur BOX-Verpackung geringer. Prozesse wie Formbonden, Drahtbonden und Koppeln/Ausrichten lassen sich leicht automatisieren und unterstützen so die Massenproduktion von Produkten.

Die COB-Technologie ermöglicht die Integration mehrerer optischer Komponenten und Halbleiterchips auf einer einzigen Leiterplatte. Durch die Integration optischer Komponenten und Chips auf einer einzigen Leiterplatte wird die Anzahl der Schnittstellen zwischen Komponenten reduziert, wodurch die Effizienz erhöht und der Stromverbrauch in der richtigen Betriebsumgebung reduziert wird.

Wo wird die COB-Technologie eingesetzt?

Die COB-Technologie ist ausgereift und weit verbreitet. In der Glasfaser-Transceiver-Industrie wird COB hauptsächlich in Kurzstreckenanwendungen in stabilen Umgebungen wie Rechenzentren mit konstanten, handelsüblichen Temperaturen (0–70 °C) und kontrollierter Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Hierbei handelt es sich typischerweise um Transceiver, die für kommerzielle Betriebstemperaturen ausgelegt sind und Entfernungen von etwa 100 Metern erreichen. Die Verwendung von COB in Umgebungen mit instabilen, erweiterten oder industriellen Temperaturen oder bei Anwendungen über große Entfernungen wird nicht empfohlen.

Können

TO Can, manchmal auch einfach TO genannt, stammt aus der Halbleiterindustrie und steht für Transistor Outline. Es handelt sich um eine Art Transistorgehäuse. Zu den gängigen Varianten, die nach dem Durchmesser der Basis klassifiziert werden, gehören TO56, TO42, TO52 und TO38, wobei weitere Abmessungen kundenspezifische Spezifikationen der Hersteller sind. TO-Gehäuse sind häufig in optischen Modulen mit kleinem Formfaktor wie SFP-Modulen zu finden.