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如何使用标准的SMT工艺将电子元件组装到PWB

2009年09月25日10:24

光电子学是一个迅速进化的领域,本文主要讨论在不同的装配水平中所参与的技术和设备。下面的讨论是对这些不断涌现和进化的技术的一个概括。

  光电子装配水平
  现在至少有三个级别的光电子装配:光学子装配、接受器模块和印制线路板(PWB)。
  光电子的光学子装配(OSA,optoelectronic optical subassembly)通常含有一个光源(经常是一个半导体激光器)或探测器、反馈控制监测电子线路和一个镜头。在装配OSA中的一个关键任务是要保证激光器或探测器与镜头在光路上对准,使它能够将光发射到光纤或从光纤接受。这个对准要求昂贵的对中和邦定设备,以及对典型的PWB和元件装配者陌生的技术。
  模块是从发射和接受OSA(TOSA, ROSA)装配的,并且支持电子信号。在模块设计上,有不同的成熟程度,但是通常都设计在电气和光学上接收电气和光学输入信号。进来的电气信号是平行流,它被转变成一个要发射的光学串行数据流。进来的光学信号是一个串行流,被转换成平行电气数据流。
  模块的装配类似于集成电路元件的装配,不同的是由于其精密的光学对准OSA是极其精密的。因此,在模块装配中必须小心,不要对OSA造成热冲击。光电子模块装配可以由那些现在在装配诸如BGA或QFP等元件的组织来完成,具有适当的额外技术开发和固定资产投资。
  大多数(95%左右)的光电子PWB装配包括了使用标准的SMT工艺将电子元件组装到PWB。在进行这个装配时只有两个主要的问题:1)OSA的热冲击和2)如果安装到模块上(行业内叫做“猪尾巴”)光纤的处理。通常,温度问题通过在工序末手工焊接模块得到减轻。光纤是相对牢固的,只要不被弯曲到半径小于大约5CM;但是光纤末端可能被挖出。光纤的处理是一个还没有自动化的艺术,但是有相当多经验技术的一个制造工程师队伍可以开发出适合于给定产品的光线处理技术。因此,一个典型的SMT装配实施可以装配光电子PWB,如果该组织由一个能干的制造工程师队伍,开发出技术来减少热冲击和处理光纤。
  在PWB装配中有一个问题,可能造成中断:测试。光电子测试比标准产品测试难度高一个数量级。如果测试是一个要求(即必须由装配者完成)并且该装配机构从未进行过光电子测试,那么该组织将不得不雇用具有该技术的工程师。所要求的整套设备可能花费超过百万美元。关键之处是测试要求工程技术和资产设备的大量投入。

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