目前，对大容量光通信的需求日益增长，已开发了许多采用sonet／sdh、高速光lan和wdm的光通信系统。光模块是这种光通信系统的关键器件。对于光模块封装和组件来讲，重要的是避免诸如集成电路(ic)、激光二极管(ld)或光电二极管(pd)一类光电器件性能下降。为减少元器件之间或元器件与衬底之间的互连长度，常常采用具有焊凸的倒装焊来替代导线或光纤带焊接。由于这种具有低温焊凸的倒装焊电感较小，在超高速和高频的实际应用中，这种倒装焊是很有用的。目前，在国际上已开发了采用焊凸的多种光模块，例如10gb／s级光接收模块。

然而，在倒装芯片结构中，当信号传输速度增加时，由于粘贴面信号传输线和焊凸附近的接地导线可导致附加电容增大，而附加电容的增大又将导致光模块器件性能的退化。据报道，仅在10ghz，其回波损耗就达20db以上。为了解决这个问题，在国际上已开发了可减少附加电容的一种新的倒装芯片技术--共平面波导(c2pw)，即在这种技术中采用了最佳化的宽空隙cpw。在接收模块中，也可采用这种倒装芯片技术进行波导光电二极管(wg-pd)与前放大器集成电路(ic)的输入焊片之间的互联。

2 小型化40gb／s光接收模块封装技术

小型化40gb／s光接收模块封装技术有三个主要技术特点：

·在倒装结构的粘合面中，wg-pd和前放大器ic的cpw图形的阻抗匹配为最佳化；

·采用薄膜载体将前放大器ic与用于信号输出的电同轴连接器连接在一起；

·采用mu连接器作为光接口以减小模块尺寸。

在这种小型化40gb／s光接收模块封装技术中，为减少互连长度并不使器件性能下降，不仅采用了cpw倒装芯片技术，还采用了一种有用技术--薄膜载体焊接技术。它主要用于采用倒装芯片键合困难的互连部件。业已证实阻抗匹配的薄膜载体技术，即在聚酰亚胺薄膜上形成cpw图形。其制作工艺类似于带载自动键合(tab)，这种tab的特点是阻抗匹配容易，并可包容模块组件所产生的应力。光接收模块中采用薄膜载体技术可在前放大器ic的输出焊片与同轴连接器的信号导线之间进行互连。

此外，通常大多数光模块采用蝶形封装，在终端导线与印刷电路板(pcb)焊片之间需要进行另外的互连。在光模块中一般采用传统sc光连接器或fc光连接器作为光纤的光接口，但具有长剩余光纤的组件将导致组件与pcb的连接复杂化。而采用mu光连接器体积较小，其插头仅为sc光连接器空间体积的40％，所以可获得更高密度的封装。国际上已开发了将mu连接器接口用于2.5gb／s光发射和接收模块的技术。与蝶形光模块不同的是，为使光模块相互间紧密排列，而将dc电源线从光模块外壳的底部引出。

3 带mu连接器接口的40gb／s光接收模块构形

该模块主要由两个透镜和子座金属块组成。模块两端分别为mu插座和同轴连接器。在子座金属块上在前放大器ic上有倒装芯片的wg-pd、片式电容器、陶瓷衬底和将前放大器ic的输出焊片与同轴连接器的信号导线连接在一起的薄膜载体。mu插座高为7．2mm，通过yag熔接技术与模块壳体相连。由于光波长为1.55μm，所以采用色散位移光纤(dsf)，并选择一个与40ghz工作带宽相一致的1.85μm同轴连接器。

在该光接收模块内，采用两个共焦的透镜结构可获得高耦合效率，陶瓷衬底连接前放大器ic的直流电(dc)焊片和dc电源的玻璃导线，并由芯片电容器提供dc偏置。将玻璃导线从模块壳体的底部引出，采用一个圆凸缘可使模块固定到具有螺钉的板上。由于采用yag熔接技术，具有低的热传导率，所以模块壳体的材料采用fe-ni-co合金。

图1为mu连接器与40gb／s光接收模块对接的照片。该模块最佳设计尺寸为：宽14.0mm、长40.4mm、高9.65mm。

4 40gb／s光接收模块的光路设计

在图2中示出了用于dsf与wg-pd耦合的两个共焦透镜光路图。由于wg-pd有很细小的光点尺寸和用于光对准的非常精确的公差，所以选择采用小型非球面透镜(消球差透镜)，并将两个消球差透镜仔细地进行定位，wg-pd的光点尺寸ω1将被放大到ω2f1f2，这里ω2是dsf的光点尺寸，f1是第一个透镜的焦长，而f2是第二个透镜的焦长。wg-pd的光点尺寸ω1<2μm，而dsf光点尺寸ω2为dsf的模场直径的一半(约4μm)。因此其放大系数m(=f1/f2)<0.5。所选择的m接近两个透镜结合所获得的值。

为了简化模块内的光对准设计，可预先将第二个透镜固定到mu插座的塑料壳体上。然后通过yag熔接技术将mu插座连接到模块壳体上。

5 40gb／s光接收模块的电路设计