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展。在上世紀90年代中期，為實現光通信網絡市場所需求的低成本和小尺寸封裝，已開發了C-CSP(陶瓷-芯片規模封裝)，以使C-CSP替代薄型小外形封裝(TSOP)、四側引腳扁平封裝(QFP)等，適應封裝市場需要的CSP要具備以下條件：

①從現有的封裝生產方式中獲得大容量的利用率；

②好的板級可靠性，TCT達1000次(-25-125℃)；

③月產量為1百萬只，每個低成本插件為0.8美分。

C-CSP則符合上述全部條件，并已應用于許多消費類電子產品，如數字視頻便攜式攝像機、移動手機等。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定；又由于傳統的封裝結構在管殼中有金屬導線。為提高板級的可靠性，則用焊料將金屬導線與PWB連接在一起。實用化的表面安裝形式是第二級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。

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，集成電路芯片可采用倒裝焊或引線鍵合載帶自動焊(TAB)安裝在管殼上部表面上。

光BGA封裝是高密度、高I／O數應用領域中的重大突破，是最實用、最便宜、可靠性高、性能好的一種封裝形式，已成為上世紀90年代封裝的主流技術。光BGA封裝技術的優點是：

●減少了封裝部件的數量，封裝尺寸小，I／O數密度高。

●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。

●有自對準效應，對準精度要求低，生產效率高。

●適合于多芯片組件(MCM)封裝需要，有利于實現MCM的高密度、高性能。

光BGA封裝技術可滿足微型化、低成本的高速信號傳輸網絡市場需要。BGA封裝不僅優化了表面安裝技術，并對MCM的發展也起到重要作用。光BGA封裝技術有待于解決的問題有：BGA與基板材料間的熱膨脹系數匹配問題；有采用PWB的光組件可靠性不太穩定的問題。

光BGA封裝材料

光BGA封裝管殼常采用陶瓷材料，這種堅固耐用的陶瓷材料有許多優點，如具有微型設計規則的設計靈活性、簡易的工藝技術、高性能和高可靠性，一般通過改變管殼的物理結構即可進行光BGA封裝設計。

陶瓷材料還具有氣密性和良好的一級可靠性。這是由于陶瓷材料的熱擴散系數與GaAs器件材料的熱擴散系數非常相近。而且，由于陶瓷材料可采用重疊的通道進行三維布線，將減小整個封裝尺寸。

在一般情況下，由于熱量可使管殼變形，所以安裝光器件時必須控制熱量。光器件與光纖的最后對準還可產生移動，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，并對光通信傳輸網絡市場產生重大影響。

光BGA封裝特性

光BGA封裝有兩個主要特性：電特性和熱特性。

（一）電特性

為了獲得高速傳輸(10Gb／s)性能，關鍵是從激光二極管(LD)的焊片到焊接凸點通道要進行最佳化的電子設計。高速表面安裝封裝必須將通路孔設計、內部圖形和用于焊接凸點的焊片這三個重要部分最佳化，以便獲得最佳阻抗匹配。傳統封裝結構的電信號連接是從管殼的上部直接到下部，無阻抗匹配控制。在陶瓷的每個面上完成信號圖形和接地圖形，再通過通道孑L進行連接。當傳輸高速信號時，這種傳統結構很不穩定。而改進后的光BGA封裝結構則有良好的阻抗匹配控制，可獲得穩定的高速信號。

為實現高速傳輸，光BGA封裝結構必須最佳化:

●通路孔最佳化

為使與LD連接的上部圖形最佳化，可采用共平面連線。為使通路孔最佳化，設置了接地通道以便控制阻抗。通過調節控制信號與接地線之間距離便可控制阻抗。

●內部圖形最佳化

內層設計也必須進行阻抗匹配。改進后BGA封裝結構的內部圖形，在信號線周圍設置了一個信號通路和多個接地通道。為獲得阻抗匹配，還要將接地通道位置的距離和角度進行最佳化。

●焊球焊片最佳化

焊球與接地線之間的電容值是一個重要參數。一般在減小面積的同時還要控制阻抗。為減小尺寸而減小焊接片與信號通道間的距離，則可導致高電容和低阻抗。所以，為控制阻抗，內部接地層的間隙必須大于信號焊片直徑。

（二）熱特性

傳統的封裝結構在管殼中有金屬導線。為提高可靠性，則用焊料進行金屬導線與PWB之間的連接，但其缺點是所產生的熱量可導致管殼變形，所以安裝光器件時必須控制熱量。此外，為獲得最小化和低成本，光BGA的封裝中包括驅動器集成電路(1C)，然而，該驅動器IC可產生1.5W的熱量并可影響LD性能，對LD的光功率和板極可靠性有較大影響。

通常速率為2.4Gb／s的DFB-LD所要求的工作溫度為0-70℃，因此驅動器IC所產生的熱量必須控制在該溫度范圍以內。采用Cu-W制成的熱沉有極好的散熱能力。已設計了用于大規模集成電路(LSI)組件區和DFB-LD組件區的熱沉。光BGA封裝具有良好的熱特性。盡管LSI產生1.5W的熱量，但LD組件區卻可保持在70℃以下，以保證LD性能不會下降。

在傳輸速率為2.5GHz時，回波損耗為-20.83dB、插入損耗為-0.09dB；在傳輸速率為10GHz時，回波損耗為-19.00dB、插入損耗為-0.96dB。此外，在300次無故障中進行二級組件可靠性測試，證明在苛刻環境中，采用光BGA封裝的LD性能沒有下降。

發展趨勢

目前，由于對更高數據傳輸速率、低成本和系統微型化的需求，正在促進用戶系統的傳輸容量大幅度增長。隨著因特網容量的急劇擴大，需要高速率傳輸系統。目前，2.4Gb／s速率傳輸網絡和10Gb／s速率數據通信網絡領域市場正在增長。短距離局域網絡的光電組件封裝發展趨勢：光電組件將從分離型轉向MCM型、從導線型轉向球形連接型。而且，由于非致冷組件的出現，在2004年將可實現40GHz的定向調制器。為了向MCM封裝方向發展，不僅要開發光電器件技術，也要開發光電器件封裝技術。此外，MCM封裝技術的發展也決定了光電子器件市場的發展。

目前，光BGA以其性能和價格優勢正成為封裝的主流技術。為滿足高速信號傳輸、微型化和低成本光傳輸網絡需要，光BGA封裝技術還在不斷發展。未來將進行高頻封裝的高密度設計，不斷開發包括低損耗布線和低介電陶瓷材料在內的新型材料，并將按照系統級可靠性進行2nd組件可靠性測試。