引用本文:

笪余生,唐彬浛,张童童,等. 一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法[J]. 光通信技术,2023,47(5):63-66.

一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法

笪余生1,2,唐彬浛1,张童童1,2*,景 飞1,2,吕晓萌1,2,廖 翱1,2

(1.中国电子科技集团公司第二十九研究所,成都610036;2.四川省宽带微波电路高密度集成工程研究中心,成都610036)

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摘要:为了降低直调电/光转换组件的功耗,以对组件的散热分析结论为基础,提出一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法,即对组件变形敏感的区域采用传统的柯伐合金材料,对半导体制冷器(TEC)底部要求快速散热的区域则采用热导率较高的金刚石铜材料。仿真与测试结果表明:所提出的方法可以降低TEC 热端面与组件底面之间的温差、TEC的冷热两端面温差、TEC的电流和TEC自身产生的功耗;在工作温度为70 ℃时,电/光转换组件的单通道功耗从传统封装方式的2.875 W降低到1.25 W,功耗降低了56.5%。

关键词:电/光转换组件;半导体制冷器;金刚石铜;功耗

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2023)05-0063-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.05.013

0 引言

微波光子技术是由传统的微波毫米波技术和光子技术融合发展形成的前沿交叉学科[1],在宽带无线接入网络、卫星通信、智能交通系统、电子对抗、雷达等系统中具有广阔的应用前景[2-7]。目前的微波光子技术主要是通过使用分立的器件搭建链路来实现的,系统的体积和质量大、功耗高。为了进一步发挥微波光子技术的优势并扩大其应用范围,国内部分学者将光子技术中的光路装配和微波器件的微组装工艺部分(引线键合、电路板组装)在同一个组件中进行封装集成,实现了微波光子组件的高密度集成[8-12]。高密度集成使得微波光子集成组件体积大大减小,同时也导致其散热能力急剧下降,影响了其散热性能和工程应用。因此,降低微波光子集成组件的功耗和提高电/光转换组件的散热性能对微波光子集成组件的工程化应用具有重要意义[1]。本文提出一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法。

5 结束语

        本文提出了一种降低直调电/光转换组件功耗的封装方法,并对其进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法与传统封装方法相比,可将TEC底面与电/光转换组件底面之间的温差从12.3 ℃降低到0.3 ℃,将TEC的冷热两端面温差从62.3 ℃降低到50.3 ℃。此外,该方法还降低了TEC的电流和TEC自身产生的功耗。实测结果表明,采用本文提出的封装方法,在工作温度为70 ℃时,电/光转换组件的单通道功耗从传统封装方法的2.875 W降低到1.25 W,功耗降低了56.5%。因此,该封装方法在大功率器件及散热要求较高的组件设计中具有较好的应用前景。