本發(fā)明涉及光電通信，尤其涉及一種節(jié)能有熱awg器件封裝結(jié)構(gòu)和制造方法。

背景技術：

1、隨著通信技術的不斷發(fā)展以及光網(wǎng)絡容量的不斷擴展，陣列波導光柵(awg：arrayed?waveguide?grating)型的密集波分復用/解復用器在光通信市場上需求量越來越大，同時在骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)中的應用也越來越廣泛。awg芯片材料為硅基二氧化硅，材料本身對溫度、應力都非常敏感，為了保證可重構(gòu)光分插復用器和光可調(diào)波分復用器等產(chǎn)品中的awg芯片正常運行，必須要有精密的溫度控制系統(tǒng)。

2、現(xiàn)有產(chǎn)品通常使用加熱模塊對芯片進行加熱和溫度控制，它可以讓awg芯片在65℃至85℃間某個特定溫度下工作，此時awg芯片的各個通道波長會穩(wěn)定工作在itu波長，加熱模塊一般設置加熱片對awg芯片進行溫度控制，但這種方法不具備制冷功能，使awg器件的適用環(huán)境受到限制；另外，這種加熱控溫的芯片控制方式只能用于預計溫度偏低的awg芯片，而在制造過程中，一部分預計溫度偏高的awg芯片，不能通過降溫使得芯片工作溫度滿足波長偏移要求，這一部分芯片只能當做理化指標不合格的廢品來處理了。

3、雖然有企業(yè)采用熱電片(tec)來對awg芯片進行溫度控制，目前市場上的tec均為一個40×40mm矩形形制，且通常將tec與殼體內(nèi)壁直接接觸來解決tec的散熱問題，但殼體散熱能力有限，不能完全將awg芯片的溫度控制到較優(yōu)的工作區(qū)間，最終，tec溫度過高影響awg芯片的溫控效果。

4、綜上所述可知，現(xiàn)有技術中awg芯片存在缺少精密溫度控制系統(tǒng)的問題。。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中不能對預計溫度偏高的廢品awg芯片進行利用和現(xiàn)有tec對awg芯片溫度控制不夠精確而提供的一種節(jié)能有熱awg器件封裝結(jié)構(gòu)和制造方法。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種節(jié)能有熱awg器件封裝結(jié)構(gòu)，包括：頂蓋、底蓋和awg芯片；所述相互密封配合的頂蓋和所述底蓋分別設置在此封裝結(jié)構(gòu)的最上部和最下部；所述awg芯片設置在所述頂蓋和所述底蓋之間；其特征在于：所述awg芯片和所述底蓋之間設置有微型散熱片；所述頂蓋和所述底蓋之間設置有溫度控制裝置；所述awg芯片的中間陣列波導區(qū)域上設置有溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置與所述溫度控制裝置連接構(gòu)成反饋電路；所述awg芯片和所述微型散熱片之間設置有用于加熱制冷的微型熱電片。

3、更進一步優(yōu)化，所述微型熱電片為與awg芯片隨形的隨形tec，所述隨形tec由位于中間的電極、晶粒和位于上下兩側(cè)的基板連接構(gòu)成。

4、更進一步優(yōu)化，所述隨形tec上與所述微型散熱片接觸的一側(cè)基板上設置有金剛石薄膜，所述金剛石薄通過化學氣相沉積(cvd)在隨形tec的一側(cè)基板上，所述金剛石薄膜的厚度控制在0.1～1mm的范圍內(nèi)。

5、更進一步優(yōu)化，所述隨形tec兩側(cè)涂有導熱膠水，使用導熱膠水將所述隨形tec固定在所述awg芯片和所述微型散熱片之間。

6、更進一步優(yōu)化，所述底蓋上開有連接所述微型散熱片的螺紋孔方，所述溫度檢測裝置為正溫度系數(shù)熱敏電阻，其形狀為扁圓形。

7、更進一步優(yōu)化，所述微型散熱片使用熱沉，所述熱沉包括上基板、下基板和針狀肋片，所述上基板與所述金剛石薄膜接觸，所述下基板與所述底蓋接觸，所述針狀肋片豎直設置在所述上基板和所述下基板之間。

8、更進一步優(yōu)化，所述微型散熱片使用平板熱管，所述平板熱管包括：上蓋板、吸液芯、支撐柱和下蓋板，所述平板熱管的蒸發(fā)端與所述隨形tec連接，所述平板熱管的冷凝端與所述底蓋直接接觸，所述平板熱管水平放置。

9、所述微型散熱片使用微通道熱管陣列，所述微通道熱管陣列的蒸發(fā)端兩側(cè)與所述隨形tec的基板和所述底蓋相接觸，所述微通道熱管陣列的冷凝端兩側(cè)與周圍空氣和底蓋接觸，所述冷凝端和所述蒸發(fā)端相隔一定的距離，所述微通道熱管陣列不得水平放置。

10、所述溫度控制裝置的控制電流大小為：

11、

12、式中：i為控制電流，t測為所述溫度檢測裝置測得所述awg芯片的實時溫度，t設為所述awg芯片預設的理想工作溫度，m為所述awg芯片的質(zhì)量，c為所述awg芯片的比熱容，為一個溫度控制周期的時間，qa為所述awg芯片的功率，π為所述隨形tec的珀爾帖系數(shù)。

13、一種節(jié)能有熱awg器件封裝方法，包括如下步驟：

14、步驟a：在所述微型散熱片與所述底蓋之間涂導熱硅脂，再用螺栓配合所述微型散熱片邊上的安裝孔將所述微型散熱片固定在所述底蓋上。

15、步驟b：通過cvd工藝在所述隨形tec的下部基板的下表面上沉積金剛石，形成金剛石薄膜，使所述金剛石薄膜厚度控制在范圍內(nèi)。

16、步驟c：使用導熱膠水將所述隨形tec上帶有金剛石薄膜的基板固定在所述微型散熱片上基板中心處，使用導熱膠水將所述隨形tec上沒有金剛石薄膜的基板固定在所述awg芯片的陣列波導上。

17、步驟d：待導熱膠水干透后，將所述熱敏電阻焊接在所述awg芯片的陣列波導上。

18、步驟e：將所述熱敏電阻與所述溫度控制裝置相連，兩者構(gòu)成反饋電路，反饋電路用于檢測所述awg芯片溫度。

19、步驟f：將所述頂蓋和所述底蓋配合連接，實現(xiàn)此節(jié)能有熱awg器件的密閉封裝。

20、本裝置具有以下優(yōu)點：

21、本發(fā)明所提供的技術方案包括節(jié)能有熱awg器件的封裝結(jié)構(gòu)和方法，該器件結(jié)構(gòu)包括頂蓋、熱敏電阻、awg芯片、隨形tec、金剛石薄膜、微型散熱片、溫度控制裝置和底蓋；封裝步驟如下：使用螺栓將微型散熱片固定在底蓋上，使用導熱膠水將隨形tec有金剛石薄膜的一側(cè)與微型散熱片連接，隨形tec另一側(cè)與awg芯片連接，然后將熱敏電阻固定在awg芯片的中間陣列波導區(qū)域上，將熱敏電阻與溫度控制裝置相連，最后將頂蓋與底蓋連接完成封裝。

22、傳統(tǒng)的有熱awg器件只采用了加熱模式，對能源有一定的浪費，且只能用于預計溫度偏低的awg芯片，而在制造過程中，一部分預計溫度偏高的awg芯片，不能通過降溫使得芯片工作溫度滿足波長偏移要求，這一部分芯片只能當作理化指標不合格的廢品來處理了。而本裝置采用隨形tec進行溫度控制，在提高了能源利用效率的同時，還可以實現(xiàn)制冷和加熱功能。晶片切割測試后的溫度超標的芯片，一般情況下這些芯片將被報廢掉，本發(fā)明可以根據(jù)awg芯片波長偏移溫度來設置隨形tec控制工作環(huán)境溫度。

23、利用導熱膠水來粘合隨形tec兩側(cè)的組件，不僅解決了使用導熱硅脂降低接觸熱阻的問題，還解決了機械固定的裝配方式產(chǎn)生應力導致隨形tec兩側(cè)基板和內(nèi)部晶粒破裂的問題，膠粘安裝方式簡單易操作，且可以保證組件之間緊密接觸，利于熱量傳導。

24、在隨形tec上沉積金剛石薄膜，使得熱流能夠快速地導出，可以顯著地降低隨形tec基板的溫度，提高效率，節(jié)約能源。

25、綜上所述，該節(jié)能有熱awg器件的封裝結(jié)構(gòu)不僅可以準確實現(xiàn)awg芯片上的溫度監(jiān)控，具備制冷和加熱功能，還采用金剛石薄膜和微型散熱片結(jié)合可以將隨形tec一側(cè)的熱量及時地導出，節(jié)約能源。