Anwendungsanalyse hermetischer Verpackung in der optischen Kommunikation

1. Hermetische Anforderungen an optische Kommunikationsmodule

Die Laserchips und Fotodetektorchips in optischen Kommunikationsmodulen sind äußerst empfindlich gegenüber Feuchtigkeit – Feuchtigkeit greift die Antireflexionsbeschichtung auf der Chipoberfläche an und führt zu einem Abfall der Ausgangsleistung.

Die Anforderungen der Industrie an den Innenfeuchtigkeitsgehalt sind äußerst streng:

Der Telcordia GR-468-Standard verlangt, dass der interne Feuchtigkeitsgehalt eines optischen Kommunikationsmoduls <5000 ppm (5000 Teile pro Million) beträgt. Um diesen Wert zu erreichen, sind zwei Dinge erforderlich: Die Verpackung selbst muss hermetisch sein und nach dem Zusammenbau muss sie vor dem Verschließen mit hochreinem Stickstoff aufgefüllt werden.

2. Typische Verpackungslösungen für die optische Kommunikation

Zwei gängige Paketformate:

TO-CAN-Gehäuse – ein zylindrisches Metallgehäuse, in dem der Laser- oder Detektorchip auf dem Sockel montiert und oben durch eine Linsenkappe verschlossen ist. GTMS-Lösung: Kovar-Header + Borosilikatglas-Isolator. Es ist kompakt und kostengünstig und eignet sich für optische Module mit kurzer Reichweite und Datenkommunikationslaser. Der TO56-7PIN-Header und der TO9-2P2L-2.2K-Header, die von Xuri in großen Mengen geliefert werden, gehören zu dieser Kategorie; In Kombination mit optischen Fenstern und Kappen bieten sie Kunden von optischen Modulen eine vollständige hermetische Gehäuselösung.

Butterfly-Gehäuse – schmetterlingsförmige Metallgehäuse, wie das Produkt BTF-30*12.7-S von Xuri. CTMS-Lösung: Keramiksubstrat + Kovar-Gehäuse, mit einer Pinzahl von bis zu mehreren Dutzend. Dank der hervorragenden Wärmeableitung und der umfassenden Funktionalität eignen sie sich für optische Hochgeschwindigkeitsmodule mit großer Reichweite und Hochleistungspumplaser.

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[Glossar]

1. TO-CAN (Transistor Outline CAN) : ein zylindrisches, hermetisches optoelektronisches Paket, das vom Transistor-Outline-Standard abgeleitet ist; das kompakteste Paketformat in der optischen Kommunikation

2. Butterfly-Paket : ein rechteckiges, hermetisches optoelektronisches Paket mit Flügelanschlüssen, das TEC und andere Temperaturkontrollkomponenten integrieren kann; Geeignet für optische Hochleistungsmodule

3. ppm (Parts Per Million) : ein Teil pro Million, wird zur Quantifizierung des internen Feuchtigkeitsgehalts verwendet; 5000 ppm ≈ 0,5 Vol.-%