热振耦合载荷下光电互联结构的可靠性研究

李柳琼，杨珊儿，李美娴，雷庭

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610，2.工业装备质量大数据重点实验室，广东 广州 510610）

0 引言

电信号在高工作频率下容易出现电磁干扰、宽带受限、信号完整性等问题，对此现代电气互联技术将电互联与光互联的优势相结合，构成光电互联技术。对于光电互联技术国内外学者进行了相应的研究，Chen J专注板级光电耦合器件研究，仿真分析不同种类光电器件耦合效率[1-2]；Veli Heikkinen 、Do-Won Kim等人[3-4]研究了器件的热可靠性对系统传输性能的影响，分析温度对光电器件可靠性的影响；吴华玲等人[5]通过设计光纤耦合系统，分析了耦合效率与耦合模块之间的关系；刘翠翠等人[6]设计了光纤耦合模块，分析了耦合模块的耦合效率。上述国内外学者的研究主要致力于光电互联结构或单一应力对光电互联结构的影响，而光电互联结构在实际工程应用中往往会受到多种应力的影响，对此本文通过建立光电互联结构有限元模型，对其施加热振耦合载荷，分析光电互联结构在热振耦合作用下的可靠性及其耦合效率。

1 有限元建模

1.1 光电互联模型

光电互联基板由上下两层组成，上层陶瓷基板尺寸为：长12mm、宽8mm、高1mm，下层挠性基板尺寸为：长24mm、宽20mm、高0.5mm，下层基板内刻间距为0.25mm的4条矩形槽，矩形槽内嵌入芯层62.5um、包层125um的光纤。上层基板与垂直腔面发射激光器、上层基板与下层基板之间通过焊点进行互联，上册互联焊点直径为0.1mm、高度为0.15mm，下层互联焊点直径为0.25mm、高度为0.4mm。……