基于光導開關的光電集成一體化裝配技術研究

摘" 要：隨著微電子技術的發展，光導開關是一種新型的快速電子器件，在高功率脈沖、超快光電控制等領域有廣泛的應用。作為一種復雜的光電混合器件，在高電壓高功率應用場景下，需要同時滿足微波輸出、光學對位、耐高壓等要求。在一體化裝配過程中，碳化硅光導開關存在碳化硅晶片易碎、輸入激光易損耗等問題，因此，該文從光波導裝配設計、一體化裝配設計和一體化裝焊仿真3個方面進行研究，通過柔性裝配實現耐高壓光導開關封裝。

關鍵詞：光導開關；光波導；一體化裝配；裝焊仿真；超快光電控制

中圖分類號：TN36" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）25-0076-04

Abstract： With the development of microelectronic technology， photoconductive semiconductor switches is a new type of fast electronic device， which is widely used in high power pulse， ultra-fast photoelectric control and other fields. As a complex optoelectronic hybrid device， it needs to meet the requirements of microwave output， optical alignment and high voltage resistance in high-voltage and high-power applications. In the process of integrated assembly， there are some problems in silicon carbide photoconductive semiconductor switches， such as fragile silicon carbide wafer and easy loss of input laser. In this paper， the packaging of high voltage photoconductive switch is realized by flexible assembly from three aspects： optical waveguide assembly design， integrated assembly design and integrated assembly and welding simulation.

Keywords： photoconductive semiconductor switches; optical waveguide; integrated assembly; assembly and welding simulation; ultrafast photoelectric control

光導開關（Photoconductive Semiconductor Switches， PCSS）是一種光控電開關，與傳統的開關相比，具有可容功率大、體積小、耐擊穿電壓高、導通電阻小、響應速度快及重復頻率高等優點，在產生高功率脈沖、超快光電控制和太赫茲領域有著極其廣泛的應用[1-6]。雖然光導開關具有很大的優勢，但在實際高工作電壓條件下，存在耐壓能力低于理論值、漏電流過大等問題，因此需要對光導開關進行封裝研究[7-8]。

碳化硅光導開關的結構一般由2個電極和碳化硅（SiC）晶片組成，作為光電混合的復雜器件，在實際應用中，為滿足微波性能輸出、激光低損耗、高耐壓等需求，需加入射頻結構設計，同時選用光波導對SiC晶片封裝[9]，確保側面低損耗激光饋入，通過結構裝配與封裝實現耐高壓。

一體化裝配技術是在殼體有限的空間條件下，將分散孤立的結構件要素和功能模塊要素按照空間位姿關系緊密融合起來，整合成為一個有機的整體，具有高可靠性和質量一致性?！?br>