電子陶瓷系列產品是高端半導體器件不可分割的重要組成部分,是連接芯片和外部系統電路的重要橋梁,直接影響著器件的性能、質量和可靠性,也是光器件氣密性封裝的核心部件。與其他的傳統材料相比,陶瓷材料具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、重量輕等優異性能,是光器件氣密性封裝的首選材料,因此電子陶瓷外殼廣泛應用于光器件氣密性封裝,另外,非氣密性封裝光模塊的激光器也需要陶瓷基板,玻璃材料也能用于氣密性封裝,但較陶瓷材料劣勢較大。

光器件的封裝通常有兩種方式:氣密性封裝和非氣密性封裝。氣密性封裝,顧名思義,就是氣體也無法穿透的一種封裝,它的目的是為了防止外部的水汽和其他有害氣體進入密封光器件內部,影響光芯片和相關零組件的性能。

氣密性封裝的方式主要有TO、BOX、蝶形封裝等,主要應用在工作環境復雜,對可靠性要求高的電信市場或者DCI市場(數據中心長距離傳輸)。
TO封裝主要應用在基站、PON這些單通道的傳輸距離和傳輸速率要求低一點的市場,BOX/蝶形(Butterfly)主要應用在傳輸網,多通道居多,傳輸速率高,傳輸距離長,對可靠性要求高,包括40G/100G/200G/400G及相應速率的相干光模塊。

具體來說,To-Can同軸封裝通常為圓柱體,具有成本低廉、生產制造簡單等優點,但體積較小導致散熱不佳使其不適用于長距離傳輸,主要用于2.5Gbit/s和10Gbits/s等短距離傳輸。

蝶形封裝 圖源自日本GLORY
蝶形封裝通常為長方體,結構復雜,具有可實現多種功能、散熱好等優點,適用于長距離多種速率傳輸。

BOX封裝 圖源自網絡
而BOX封裝為蝶形封裝的多通道升級版,適用于40G及以上速率的高速光模塊。隨著400G、800G時代的到來,將對并行光學設計提出更高的要求。

長期來看,全球光模塊市場持續高成長,2020年全球光模塊市場為80億美元,預計到2026年,市場規模為145億美元,復合增長13%。目前在光模塊市場,主要應用到的電子陶瓷產品包括陶瓷外殼和蓋板、基座和載體等,約占光模塊市場規模的10%左右,測算2026年,全球光器件用陶瓷外殼市場規模約為14.5億美元,市場前景空間廣闊。
全球光通信模塊用陶瓷管殼的主要廠家有日本京瓷、日本NGK/NTK、日本GLORY、美國RF Materials、河北中瓷電子(003031)、潮州三環集團(300408)、合肥圣達等。
文章引用部分:興業證券
原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):光模塊用陶瓷封裝產品市場將超10億美元