最近，光電組件正在向類似于電子元器件的表面安裝封裝方向發(fā)展。在上世紀(jì)90年代中期，為實(shí)現(xiàn)光通信網(wǎng)絡(luò)市場所需求的低成本和小尺寸封裝，已開發(fā)了C-CSP(陶瓷-芯片規(guī)模封裝)，以使C-CSP替代薄型小外形封裝(TSOP)、四側(cè)引腳扁平封裝(QFP)等，適應(yīng)封裝市場需要的CSP要具備以下條件：

①從現(xiàn)有的封裝生產(chǎn)方式中獲得大容量的利用率；

②好的板級(jí)可靠性，TCT達(dá)1000次(-25-125℃)；

③月產(chǎn)量為1百萬只，每個(gè)低成本插件為0．8美分。

C-CSP則符合上述全部條件，并已應(yīng)用于許多消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如數(shù)字視頻便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)手機(jī)等。然而，由于光組件一般比電子部件大得多，所以具有印刷布線板(PWB)的光組件組裝在可靠性方面不太穩(wěn)定；又由于傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)在管殼中有金屬導(dǎo)線。為提高板級(jí)的可靠性，則用焊料將金屬導(dǎo)線與PWB連接在一起。實(shí)用化的表面安裝形式是第二級(jí)組裝與基板的焊接片互連，諸如平面柵格陣列(LGA)和球面柵格陣列(BGA)封裝。

2 光BGA概念

光BGA封裝是在管殼的下部表面陣列式排布許多球形焊接凸點(diǎn)，集成電路芯片可采用倒裝焊或引線鍵合載帶自動(dòng)焊(TAB)安裝在管殼上部表面上，如圖1所示。

光BGA封裝是高密度、高I／O數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中的重大突破，是最實(shí)用、最便宜、可靠性高、性能好的一種封裝形式，已成為上世紀(jì)90年代封裝的主流技術(shù)。光BGA封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：

●減少了封裝部件的數(shù)量，封裝尺寸小，I／O數(shù)密度高；

●適合于采用SMT，與通常線焊相比無引線損傷問題；

●引腳短，縮短了信號(hào)路徑，減小了引線電感和電容，改善了電氣性能；特別適合于多引線器件封裝；

●RF線可直接與低插入損耗的PWB焊片連接，熱沉位于PWB焊片下面，可直接散熱，獲得良好的熱特性。

●封裝成品率高，效率高，降低了成本；

●安裝與焊接方便，焊接可靠性高；

●有自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)，對(duì)準(zhǔn)精度要求低，生產(chǎn)效率高；

●適合于多芯片組件(MCM)封裝需要，有利于實(shí)現(xiàn)MCM的高密度、高性能。

光BGA封裝技術(shù)可滿足微型化、低成本的高速信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)市場需要。BGA封裝不僅優(yōu)化了表面安裝技術(shù)，并對(duì)MCM的發(fā)展也起到重要作用。光BGA封裝技術(shù)有待于解決的問題有：BGA與基板材料間的熱膨脹系數(shù)匹配問題；有采用PWB的光組件可靠性不太穩(wěn)定的問題。

3 光BGA封裝材料

光BGA封裝管殼常采用陶瓷材料，這種堅(jiān)固耐用的陶瓷材料有許多優(yōu)點(diǎn)，如具有微型設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)計(jì)靈活性、簡易的工藝技術(shù)、高性能和高可靠性，一般通過改變管殼的物理結(jié)構(gòu)即可進(jìn)行光BGA封裝設(shè)計(jì)。

陶瓷材料還具有氣密性和良好的一級(jí)可靠性。這是由于陶瓷材料的熱擴(kuò)散系數(shù)與GaAs器件材料的熱擴(kuò)散系數(shù)非常相近。而且，由于陶瓷材料可采用重疊的通道進(jìn)行三維布線，將減小整個(gè)封裝尺寸。

在一般情況下，由于熱量可使管殼變形，所以安裝光器件時(shí)必須控制熱量。光器件與光纖的最后對(duì)準(zhǔn)還可產(chǎn)生移動(dòng)，這將改變光特性。采用陶瓷材料則熱變形很小。因此，陶瓷材料很適合于光電組件封裝，并對(duì)光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)市場產(chǎn)生重大影響。

4 光BGA封裝特性

光BGA封裝有兩個(gè)主要特性：電特性和熱特性。

4.1 電特性

為了獲得高速傳輸(10Gb／s)性能，關(guān)鍵是從激光二極管(LD)的焊片到焊接凸點(diǎn)通道要進(jìn)行最佳化的電子設(shè)計(jì)。高速表面安裝封裝必須將通路孔設(shè)計(jì)、內(nèi)部圖形和用于焊接凸點(diǎn)的焊片這三個(gè)重要部分最佳化，以便獲得最佳阻抗匹配。傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的電信號(hào)連接是從管殼的上部直接到下部，無阻抗匹配控制。在陶瓷的每個(gè)面上完成信號(hào)圖形和接地圖形，再通過通道孑L進(jìn)行連接。當(dāng)傳輸高速信號(hào)時(shí)，這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定。而改進(jìn)后的光BGA封裝結(jié)構(gòu)則有良好的阻抗匹配控制，可獲得穩(wěn)定的高速信號(hào)。圖2示出傳統(tǒng)的封裝結(jié)構(gòu)與改進(jìn)后的光BGA封裝結(jié)構(gòu)的比較。