通往低成本光电子装配的途径

　　本文介绍，在2002年，NEMI与IPC将修订其指引中的光电子部分，以包含那些可以带来低成本光电子装配的技术选择。
　　今天，对低成本光电子装配的强烈兴趣不乏有许多原因。首先，在北美，只有部分必要的基础设施已经建立，只有5%的光纤和5%的人口可连接到宽带网 - 比欧洲和亚洲低得多。在局域级接口所需的投资密度 - 设备成本必须降低，投资者必须看到得到投资回报(ROI)的清晰途径。
　　另外，不断提高的计算机总线速度在不久的将来将变成一个关键因素。现在桌面计算机的时钟速度达到2GHz，但是一些指引认为在可预见的将来更快速的处理器将达到5GHz的总线速度。在传统的电路中获得数据量与速度是困难的，因此光电子将延伸到数据处理中去。
　　另一个问题在于集成电路(IC)的复杂性 - 对于大约2000个插脚引线，将不得不使用高达40层的电路板。在ITRS指引种，计算建议可能需要80层的电路板来处理4000个I/O元件。
　　最后，现在的光电子数据通信装配是按照没有必要那么高的可靠性的电信标准制造的。许多开关和路由器是位于空调器内而不是在电话电杆上。封装通常是密封的和高成本的，手工地装配导电奴板上，使用手工的焊接管理，光纤引出线由于器80°C温度极限不能暴露到回流焊接温度之下。
　　解决这些问题的现行光电子标准既不全面也不一致。因此，IPC正在整理STD-040，一份将提议作为国际光电子连接标准的全面的标准。
　　NEMI小组也正在作基础工作，“使光电子成为主流”。
　　大约90%的电路板成本现在来自光电子元件，这些元件都是为性能而不是为可制造性而设计的。这是可以理解的，因为数据率从2.5上升到10.0到40.0Gbps，制造商们都迫切地要在技术一旦可得到的时候就将之商业化。在发射激光器和接收器之间的损耗管理也是非成本和关键的。活动对中将输出光纤在六维空间(X, Y, Z, 间距、侧倾、偏转)上定位和固定，达到几十个纳米。商业封装的合格率低到了10%。
　　在装配中，手工将非标准的密封封装焊接到电路板上是常见的，虽然较新的小形状系数接收器可以使用一种具有BGA类型焊盘的可回流焊接的插入式安装来装配 - 但有40dB的惩罚，因为需要两个额外的连接器来避免安装的引出线。手工焊接典型的密封“蝴蝶”封装是费时和牺牲合格率的 - 为了加倍输出，制造商需要双倍的操作员。大批生产的、低成本非密封或半密封封装正处在开发之中，并且开始进入市场。
　　NEMI眼下有六个项目在进行中，或者在光电子领域形成，以支持在这些区域所需要的进步：三个在光纤管理(信号性能、光纤处理系统和接合)，一个在材料(光学胶剂)，一个在装配中(选择性焊接)，一个评估光学互连。
　　NEMI也标明了几个“级别”的互连技术，以应付数据的迅速传输：
　　0级是现在最高频的技术。现在生产的板使用精明的高频设计处理10Gbps。共轴结构、宽迹线和其他技术已经将FR4材料的性能向前推进了比以前可以想到的多得多。
　　1级代表单一的光纤元件对元件的连接 - 就材料而言，灵活而且相对便宜，但是装配效率低、费用高。
　　2级描述多个光纤嵌入在电线之中。光纤布线得到简化，但是光纤在哪里离开线束，它们容易损坏。一条光纤损坏在太靠近接合的电线，意味着整个装配必须报废。
　　3级，板级互连，显示出最有前途和最具挑战性。在光电子连接中最终的游戏就是使用SMT，用已封装的垂直孔表面发射激光器(VCSEL)直接发光到光学通道，得到允许在电路板内和之间互连的结构。
　　借助广泛的标准和改进的系统的帮助，该工业可能不到五年就可以广泛使用较低成本、较高可靠性的互连系统来处理高数据速率。
作者：Alan Rae, vice president of technology, may be contacted at Cookson Electronics Inc., 25 Forbes Blvd., Suite 3, Foxborough, MA 02035; (508) 698-7237; Fax: (508) 698-7201; E-mail: arae@cooksonelectronics.com; Web site: www.cooksonelectronics.com. 
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