يقدم هذا الكتاب نظام تغليف الأجهزة الإلكترونية الضوئية

يقدم هذا الكتاب نظام تغليف الأجهزة الإلكترونية الضوئية

تغليف نظام الأجهزة الكهروضوئيةجهاز إلكتروني ضوئيتُعدّ عملية تغليف الأنظمة عملية تكامل أنظمة لتغليف الأجهزة الكهروضوئية والمكونات الإلكترونية ومواد التطبيقات الوظيفية. ويُستخدم تغليف الأجهزة الكهروضوئية على نطاق واسع فيالاتصالات الضوئيةتُستخدم هذه التقنية في مجالات متنوعة، منها أنظمة الحاسوب، ومراكز البيانات، والليزر الصناعي، وشاشات العرض الضوئية المدنية، وغيرها. ويمكن تقسيمها بشكل أساسي إلى مستويات التغليف التالية: تغليف رقائق الدوائر المتكاملة، وتغليف الأجهزة، وتغليف الوحدات، وتغليف لوحات الأنظمة، وتجميع الأنظمة الفرعية، وتكامل الأنظمة.

تختلف الأجهزة الكهروضوئية عن أجهزة أشباه الموصلات العامة، فبالإضافة إلى احتوائها على مكونات كهربائية، تحتوي على آليات لتجميع الضوء، لذا فإن بنية غلاف الجهاز أكثر تعقيدًا، وعادةً ما تتكون من عدة مكونات فرعية مختلفة. وتتكون هذه المكونات الفرعية عمومًا من بنيتين، إحداهما هي ثنائي الليزر،كاشف ضوئيوتُركّب الأجزاء الأخرى في عبوة مغلقة. وبحسب التطبيق، يمكن تقسيمها إلى عبوة قياسية تجارية وعبوة خاصة حسب متطلبات العميل. وتنقسم العبوة القياسية التجارية إلى عبوة TO محورية وعبوة فراشة.

1. حزمة TO المحورية: تشير الحزمة المحورية إلى أن المكونات البصرية (شريحة الليزر، كاشف الإضاءة الخلفية) داخل الأنبوب، والعدسة، والمسار البصري للألياف المتصلة خارجيًا، تقع على نفس المحور الأساسي. تُثبّت شريحة الليزر وكاشف الإضاءة الخلفية داخل جهاز الحزمة المحورية على نيتريد حراري، وتُوصل بالدائرة الخارجية عبر سلك ذهبي. نظرًا لوجود عدسة واحدة فقط في الحزمة المحورية، تتحسن كفاءة الاقتران مقارنةً بالحزمة الفراشية. المادة المستخدمة في غلاف أنبوب TO هي بشكل أساسي الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبيكة كورفار. يتكون الهيكل بالكامل من قاعدة، وعدسة، ووحدة تبريد خارجية، وأجزاء أخرى، ويكون الهيكل محوريًا. عادةً، تحتوي حزمة TO على شريحة ليزر (LD)، وشريحة كاشف إضاءة خلفية (PD)، وقوس على شكل حرف L، وما إلى ذلك. في حال وجود نظام تحكم داخلي في درجة الحرارة مثل وحدة التبريد الحراري الكهربائي (TEC)، يلزم أيضًا وجود مقاوم حراري داخلي وشريحة تحكم.

2. عبوة الفراشة: نظرًا لأن شكلها يشبه الفراشة، يُطلق على هذا النوع من العبوات اسم عبوة الفراشة، كما هو موضح في الشكل 1، وهو شكل جهاز بصري مانع للتسرب على شكل فراشة. على سبيل المثال،فراشة SOA(مضخم بصري شبه موصل على شكل فراشةتُستخدم تقنية التغليف الفراشي على نطاق واسع في أنظمة الاتصالات عبر الألياف الضوئية عالية السرعة وطويلة المدى. تتميز هذه التقنية بخصائص عديدة، منها المساحة الواسعة داخل الغلاف، مما يُسهّل تركيب مُبرّد أشباه الموصلات الكهروحراري، وتحقيق وظيفة التحكم في درجة الحرارة. كما يُسهّل ترتيب رقائق الليزر والعدسات والمكونات الأخرى داخل الغلاف. وتتوزع أطراف الأنابيب على الجانبين، مما يُسهّل توصيل الدوائر الكهربائية. ويُسهّل هذا التصميم عملية الاختبار والتغليف. عادةً ما يكون الغلاف مكعبًا، وتكون بنيته ووظائفه أكثر تعقيدًا، حيث يُمكن دمج التبريد، ومشتت الحرارة، وقاعدة السيراميك، والرقائق، والمقاومات الحرارية، ووحدات مراقبة الإضاءة الخلفية، كما يدعم توصيل جميع المكونات المذكورة. يتميز الغلاف بمساحة كبيرة، مما يُحسّن تبديد الحرارة.