XNUMX가지 광학 패키징 공정

광 트랜시버 모듈에는 광전자 장치(TOSA/ROSA), 전자 부품이 있는 회로 기판(PCBA) 및 LC, SC 및 MPO와 같은 광 인터페이스(하우징)의 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다.

그림1: 광 트랜시버의 구성 요소

광 전송 부분은 광원, 구동 회로 및 제어 회로(예: APC)의 세 부분으로 구성되며 광 출력 및 소광비의 두 가지 매개 변수를 테스트하는 데 사용됩니다.

그림 2: 광 전송 회로도

PIN을 예로 든 수신부는 PINTIA(InGaAs PIN 및 트랜스 임피던스 증폭기)와 제한 증폭기로 구성됩니다. 입력된 광신호는 PIN관을 통해 광전류로 변환되고 광전류는 트랜스임피던스 증폭기에 의해 전압신호로 변환된다. 그런 다음 전압 신호는 제한 증폭기에 의해 증폭되고 성형 필터 및 제한 증폭기를 통해 차동 DATA 및 DATA 신호 교환 출력을 생성합니다. 무조명 경보 기능이 있습니다. 광 전력이 모듈의 작동을 유지하기에 충분하지 않을 때 SD 단자는 경보를 발생시키기 위해 논리 낮음 신호를 생성합니다.

그림 3: 광 수신 회로도

광모듈 패키지의 기본 구조는 TOSA(Transmitting Optical Sub-Assembly)와 구동회로, ROSA(Receiveing ​​Optical Sub-Assembly)와 수신회로로 구성되어 있다. TOSA와 ROSA의 기술적 장벽은 주로 FiberMall의 핵심 경쟁력인 광학 칩과 광학 패키징 기술의 두 가지 측면에 있습니다. FiberMall은 각 패키징 공정 유형의 개발 및 생산에 사용할 수 있는 완전한 광학 패키징 기술 세트를 보유하고 있습니다.

그림4: 다양한 광학 패키징 기술을 위한 설계 플랫폼

일반적으로 ROSA는 빔 스플리터, 포토다이오드(광 신호를 전압으로 변환) 및 트랜스 임피던스 증폭기(전압 신호 증폭)가 패키지로 제공되는 반면 TOSA는 레이저 드라이버, 레이저 및 멀티플렉서가 패키지로 제공됩니다. TOSA 및 ROSA에는 네 가지 주요 광학 패키징 프로세스가 있습니다.

1) TO-CAN 동축 패키지

TO-CAN 동축 패키지: 대부분의 경우 하우징은 원통형입니다. 부피가 작아 내장형 냉각, 방열, 고전류 하에서 고전력 출력이 어려워 장거리 전송에는 적합하지 않다. 현재 주요 응용 프로그램은 2.5Gbit/s 및 10Gbit/s 단거리 전송이며 비용이 저렴하고 프로세스가 간단합니다.

그림 5: TO-CAN 동축 패키지

TO-CAN 동축 패키징 공정으로 제작된 FiberMall의 10G SFP+ AOC 제품.

그림 6: FiberMall의 10G SFP+ AOC 제품

2) 나비 패키지

버터플라이 패키지: 하우징은 일반적으로 직사각형입니다. 기능의 구조와 구현이 복잡합니다. 내장 쿨러, 방열판, 세라믹 베이스 블록, 칩, 서미스터, 백라이트 모니터링으로 구성할 수 있으며 위의 모든 부품의 본딩 리드를 지원할 수 있습니다. 넓은 주거면적과 좋은 방열로 다양한 요금과 80km 장거리 전송에 사용할 수 있습니다.

그림 7：버터플라이 패키지 예시

3) COB(칩 온보드) 패키지

COB 패키지 또는 chip-on-board 패키지는 레이저 칩을 PCB 기판에 부착하는 것으로, 소형화, 경량화, 고신뢰성, 저비용화를 실현할 수 있습니다.

그림 8: COB 패키지의 개략도

기존의 단일 10Gb/s 또는 25Gb/s 속도 광 모듈은 SFP 폼 팩터를 사용하여 전기 칩과 TO 패키지 광 트랜시버 구성 요소를 PCB 보드에 납땜하여 광 모듈을 형성합니다. 그만큼 100Gb/s 광 모듈반면에 25Gb/s 칩을 사용할 때 XNUMX개의 구성 요소 그룹이 필요하며 SFP에 패키징되면 XNUMX배의 공간이 필요합니다.

COB 패키지는 작은 공간에 TIA/LA 칩, 레이저 어레이 및 수신기 어레이를 통합하여 소형화를 달성할 수 있습니다. 기술적인 어려움은 광 칩 패치(광 결합 효과에 영향을 미침)의 정확한 위치 지정과 타이핑 라인의 품질(신호 품질 및 BER에 영향을 미침)에 있습니다.

FiberMall은 사용자 지정을 위한 수동 연결과 배치 일관성을 위한 자동 연결을 갖춘 전체 COB 공정 장비 세트를 보유하고 있습니다.

그림 9: FiberMall의 전체 COB 공정 장비 세트

FiberMall의 10G SFP + AOC COB 공정으로 만든 제품(분해도).

그림10: COB 공정으로 만든 FiberMall의 10G SFP+ AOC 제품

4) 박스 패키지

BOX 패키지는 버터플라이 패키지로 다중 채널 병렬 패키징에 사용됩니다.

그림 11: BOX 패키지의 개략도

FiberMall의 100G QSFP28 LR4 BOX 패키지 프로세스로 만든 광학 모듈:

그림 12: BOX 패키지 공정으로 제작된 100G QSFP28 LR4 광 모듈

25G 이하의 광 모듈은 대부분 표준 프로세스, 자동화 장비 및 낮은 기술 장벽을 갖춘 단일 채널 TO 또는 나비 패키지를 사용합니다. 그러나 레이저 속도(대부분 40G)에 의해 제한되는 25G 이상의 속도 고속 광 모듈은 주로 다중 채널 병렬을 통해 구현됩니다. 고속 광 모듈의 패키징은 병렬 광 설계, 고속 전자기 간섭, 부피 감소 및 전력 소비 증가에 따른 열 발산에 대한 요구 사항이 더 높습니다.

FiberMall은 광모듈의 증가율에 따라 Single-Channel Baud Rate 향상을 기반으로 400G 트랜시버(Single-Channel 56G)를 성공적으로 양산하였으며, Parallel Optical Design을 적용한 800G 제품도 개발되고 있어 기대가 됩니다.