CN109428259B - 用于dfb激光器的to壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种TO壳体,TO壳体包括基座部分,基座部分具有用于热电冷却器的安装区域,其中基座部分具有用于连接光电元件的至少两个馈通件。载架从基座部分的基部延伸,在所述载架上布置有至少两个导体迹线,这两个导体迹线分别与用于连接光电元件的馈通件中的相应一个馈通件连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于光电元件的壳体。更具体地,本发明涉及一种旨在用于DFB激光器的TO-56壳体。
背景技术
由于半导体激光器的发射波长与温度相关,因此对于许多应用于说,将激光器芯片的温度保持在较窄范围内是很重要的。
这种TEC通常与外调制激光器(EML)组合使用。EML仅需要一条信号线。然而,EML作为电子元件很复杂且昂贵。
因此,已使用作为另选装置的分布反馈激光器(DFB激光器)。这些DFB激光器是激光二极管,其中有源材料展现出周期性图案,从而形成干涉光栅,这导致波长选择性反射并因此导致激光器的光学反馈。
设计用于EML的壳体通常不适用于DFB激光器,因为这些壳体仅具有一条信号线,该信号线通常还具有不适合DFB激光器的阻抗。
专利文献US 7,962,044 B2公开了一种用于光电器件的壳体,该壳体设计为带有侧面信号输入的立方体金属壳体。这种壳体较大,并且制造成本也昂贵。
公开的专利文献US 2003/0043868 A1公开了一种具有基座部分的TO壳体,该基座部分具有向下突出的连接管脚。基本上为圆柱形的壳体具有中央凹部,TEC和激光器芯片能够安装在该中央凹部中。这种壳体设计的缺点同样是其制造复杂性。特别地,这种壳体不能通过冲压或深拉来制造。
发明内容
根据以上内容,本发明的目的是提供一种紧凑且容易制造的TO壳体,该TO壳体至少减少了如上所述的现有技术的缺点。
本发明的目的已通过根据独立权利要求中任一项所述的TO壳体、用于制造TO壳体的方法以及用于TO壳体的子安装座来实现。
本发明的优选实施例和改进方案由从属权利要求的主题、说明书和附图得到。
本发明涉及一种TO壳体。更特别地,本发明涉及一种TO-56壳体。在本发明的情况下,TO壳体被理解为是指任意期望设计的壳体,在该壳体中,能够布置用于发送和/或接收电磁辐射的光电元件。优选地,所述TO壳体是包括底座(sockel)和罩的壳体,所述底座限定基座部分,所述罩特别地是具有窗口的罩。特别地,TO壳体设计成圆形的金属壳体。根据另一实施例,壳体还可以具有不同的形状,特别是具有立方体形状。
壳体包括基座部分,该基座部分具有用于热电冷却器的安装区域。该安装区域特别地设置在基座部分的基部上。
此外,该基座部分包括用于连接电子元件的至少两个馈通件。至少两个馈通件用作信号线,特别是用于GHz范围内的高频信号。
更特别地,这些馈通件包括连接管脚,所述连接管脚通过玻璃密封件固定在基座部分的通孔中,从而连接管脚从所述TO壳体的下表面突出。
应理解,基座部分优选地包括其它电馈通件,特别地用于连接TEC的电馈通件。例如,可以使用其它连接线来连接热敏电阻器。
需要将用作信号线(信号线被提供用于光电元件,特别是用于DFB激光器)的连接线设计成能够在高频范围内进行传送,因为只有这样才能实现高的数据率。即使其它连接线作为信号线、例如用于控制TEC,通常也不会对这些其它连接线提出这种要求。
根据本发明,载架从所述基座部分的基部延伸,所述载架具有布置于其上的至少两个导体迹线,这两个导体迹线分别与用于连接光电元件的馈通件中的相应一个馈通件连接。
特别地,载架包括子安装座,至少两个导体迹线布置在该子安装座上。相对于基座部分的表面,导体迹线优选地在其部分中竖直向上延伸。
导体迹线优选地设置成沉积在子安装座上的金属层的形式。
导体迹线能够到达用于光电元件的安装区域,当从基座部分观察时,该安装区域位于用于TEC的安装区域之上。
由于当将导体迹线设置在电介质子安装座、特别是陶瓷子安装座上时的设计自由性,因此能够将阻抗特性优化达至光电元件的安装区域。
因为用作信号迹线的两个导体迹线都布置在单个载架上,因此可以使得TO壳体特别紧凑,特别是提供了用于TEC和激光芯片的足够大的安装空间的TO56壳体。
此外,优选地,仅设置单个载架,该单个载架从基座部分的基部竖直地延伸,这允许特别简单地制造TO壳体。特别地,所述TO壳体能够通过冲压制成。
两个导体迹线特别地沿着角度通向载架的侧端面。特别地,导体迹线基本上为L形,导体迹线的一端连接到馈通件的连接管脚,与该端成角度的导体迹线的另一端用于连接光电元件。这样,特别地,可以为光电元件提供两个连接区域,这两个连接区域彼此上下布置并且布置在热电冷却器的安装区域之上。
在本发明的一个实施例中,在导体迹线之间设置有至少一个接地导体迹线。这一方面能够控制阻抗特性,另一方面能够减少导体迹线之间的串扰。
根据本发明的另一实施例,另一接地导体迹线布置成与导体迹线相邻,布置在用于光电元件的至少一个连接区域之上和/或之下。该另一接地导体迹线可以用于屏蔽和/或用于将光电元件连接到接地导体上。
子安装座的接地导体迹线优选地经由延伸通过子安装座的电馈通件电连接到载架。
在本发明的改进方案中,用于接地导体迹线的子安装座具有凹部、尤其是通孔,所述凹部具有金属化的侧壁、尤其是镀金的侧壁。金属化通孔、尤其是经涂覆的或填充的通孔将接地导体迹线连接到载架。
这种布置提供了通向子安装座中的屏蔽件,该屏蔽件进一步降低导体迹线之间的串扰。
根据一个实施例,该载架具有板状形状。
根据本发明的一个实施例,载架与基座部分一体地形成。特别地,载架可以与基座部分一起冲压,例如通过冲压T形型材。此外,可以使用原材料进行冲压,所述原材料的厚度至少为基座部分和载架两者一起的厚度。由基座部分和载架构成的一体式部件能够由此原材料冲压而成或成型。
根据本发明的另一实施例,载架尤其通过焊接或钎焊施加到基座部分。
本发明能够提供一种TO壳体,在该TO壳体中,用于连接光电元件并且包括馈通件和导体迹线的信号路径的阻抗为20至30Ω,特别地约为25Ω。信号路径由从TO壳体引出的连接管脚上的连接点到光电元件、尤其是DFB-激光器的连接点限定。
信号路径的阻抗优选地与连接到TO壳体上的电子电路、尤其是驱动电路的阻抗相匹配。更特别地,信号路径的阻抗对应于电子电路的阻抗加/减5Ω。
电子电路经由连接管脚连接在TO壳体的外侧。信号路径经由连接管脚和导体迹线从电子电路的连接点通向所连接的电子元件。电子电路自身优选地具有20和30Ω之间的阻抗。
应理解,阻抗是频率的函数。在本发明的情况下,阻抗被理解为是在高频范围内的阻抗,部件通常在此高频范围内运行或者或者它们的信号在此高频范围内被处理。
特别地,本发明涉及一种用于GHz范围的TO壳体。能够实现5GBit/s以上、更特别地超过20GBit/s的数据率。
根据本发明的一个实施例,载架的高度在2.0和3.5mm之间,和/或厚度在0.3和1mm之间和/或宽度在1.0和2.0mm之间。
优选地,基座部分的直径在5和7mm之间和/或厚度在0.5和2.5mm之间。优选地,基座部分的直径小于6.5mm。基座部分优选地设计成基本上圆形的基体。
优选地,基座部分、载架和/或连接管脚被涂敷,尤其是被镀金。
用于TEC的安装区域优选地位于基座部分的基部的对中布置的区域中,用于连接光电元件的导体迹线的载架仅位于安装区域的一侧。
特别地,用于TEC的安装区域居中地定位,但不是精确地居中,当从载架朝向相对侧观察时,安装区域偏离中心,以便为载架提供空间。这样,可以提供紧凑的布置,其中光电元件的芯片基本上能够被布置在TO壳体的中心轴线上。
本发明还涉及一种配备有热电冷却器以及光电元件的TO壳体。
该TEC布置在基座部分上。在该情况下,具有光电元件的子安装座垂直于基座部分的基部延伸超过TEC。这意味着,子安装座竖直地对准,而在本发明的情况下,基座部分的基部限定水平平面。具有导体迹线的子安装座布置成与具有光电元件的该子安装座毗邻。具有导体迹线的子安装座也被竖直地取向。
因此,尤其当两个子安装座基本上沿同一水平面对准时,两个子安装座的连接区域能够彼此紧靠。
根据优选的实施例,载架的导体迹线借助接合线连接到光电元件的导体迹线或光电元件的子安装座。
由于毗邻的连接区域,因此接合线的长度可以保持得特别小,这改善了阻抗特性。特别地,接合线可以具有小于1mm、优选地小于0.5mm的长度。
在本发明的优选实施例中,热电冷却器部分地形成L形。在该情况下,具有光电元件的子安装座布置在L形热电冷却器的垂直于基座部分的基部取向的表面上。
因此,根据该实施例,热电冷却器具有弯折成某角度的形状,用于提供用于光电元件的子安装座的安装区域,并且子安装座布置在该角度的竖直对准支脚上。
本发明还涉及一种用于制造如上所述的TO壳体的方法。根据本发明,基座部分和载架均由冲压而成。更特别地,基座部分和载架由金属片材冲压而成。
根据本发明的一个实施例,基座部分和载架由单片原材料冲压而成。如上面已经描述的那样,这特别地可以通过使用具有T形轮廓的原材料或通过使用板状原材料实现,这些原材料的厚度至少对应于基座部分和载架的高度。
本发明还涉及一种用于TO壳体的子安装座,子安装座包括至少两个用作信号导体的导体迹线,所述导体迹线从子安装座的第一侧引导至子安装座的第二侧,其中第二侧横向于第一侧,其中在这两个导体迹线之间布置有接地导体迹线。
因此,子安装座设计成使得信号导体从子安装座的一个边缘引导至子安装座的横向于所述一个边缘的另一边缘、尤其子安装件的垂直边缘。这样,特别地,可以获得用于光电元件的安装区域,该安装区域由于热电冷却器而与安装有子安装座的表面间隔开。
另外,子安装座优选地如上所述形成。
本发明还涉及一种用于上述TO壳体的子安装座,所述子安装座配备有光电元件、尤其是DFB激光器。
子安装座在靠近其边缘处具有第一导体迹线,所述第一导体迹线限定边缘侧连接区域。该导体迹线特别地可以借助接合线与支承信号导体迹线的直接毗邻的子安装座连接。
该边缘侧连接区域在其它侧被接地导体迹线包围。更特别地,连接区域被U形或环形接地导体迹线包围。
因此,该连接区域仅在此边缘处不被接地导体迹线包围。
此外,子安装座还包括第二导体迹线,该第二导体迹线从该边缘通向光电元件。特别地,光电元件可以直接安装在第二导体迹线上,并同时电连接到第二导体迹线。
第一导体迹线通过接合线连接到光电元件。该接合线可以跨越第二导体迹线。
通过使用子安装座,可以以简单的方式提供以下设计,其中,用作信号导体的两个导体迹线的连接区域定位成直接与子安装座的边缘相邻。用于连接子安装座的接合线以此方式可以特别短。
本发明还涉及一种TO壳体,其配备有上述子安装座中的至少一个,优选地配备两个子安装座。TO壳体特别地如上所述配置。该壳体优选地是圆形的,并且包括呈底座的基座部分和罩。然而,该壳体还可以是其它TO壳体,特别是蝴蝶式或盒包装式TO壳体。
附图说明
现在将通过如在附图1至4中示出的示例性实施例更详细地阐述本发明的主题。
图1是根据本发明的TO壳体的立体图。
图2是TO壳体的立体图,该TO壳体配备有光电器件和TEC。
图3是布置在载架上的子安装座的细节图,所述子安装座具有导体迹线,所述导体迹线通向光电元件的安装区域。
图4是在子安装座的通孔的区域中的细节的示意性剖视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的优选示例性实施例的TO壳体1的立体图。
应理解,完整的TO壳体将额外地设置有罩,该罩包括窗口。在该图1中以及其它视图中未示出该罩。
TO壳体1包括冲压而成的基座部分2,基座部分2具有基部7,载架3从该基座部分2的基部7的上侧突出,该载架3设置有用作信号导体迹线的导体迹线5a和5b。
基座部分2和载架3可以具有板状形状。特别地,基座部分2和载架3能够通过冲压制成。
基座部分2和/或载架3由金属、尤其是钢制成。
优选的,基座部分2、载架3以及连接管脚9、12a至12c、11a至11b被涂敷,特别地被镀金。
载架3以偏离基座部分2的中心轴线的方式设置在基座部分2的基部7上,并且竖直地向上突出。
载架3的侧端面6基本上面向基座部分2的中心轴线。
在本示例性实施例中,子安装座15布置在载架3的前侧,所述子安装座15由介电材料制成、尤其是陶瓷子安装座15,导体迹线5a和5b布置在该子安装座15上,导体迹线5a和5b用作光电元件的信号导体迹线。
导体迹线5a和5b呈弯折成某角度的方式布置。
导体迹线5a和5b连接到馈通件8a和8b。
馈通件8a和8b以及其它馈通件包括连接管脚9,连接管脚9容纳在玻璃密封件10中,玻璃密封件10气密地密封TO壳体1。
紧邻载架3,在基座部分2的基部7上设置有用于热电冷却器的安装区域4。
弯折成某角度的导体迹线5a和5b该安装区域4之上的区域中从连接管脚9(RF管脚)通向载架3的端面6,该区域继而用作光电元件的安装区域(图2中的23)。
此外,接地导体13位于导体迹线5a和5b之间,该接地导体同样以子安装座15上的导体迹线的形式设置。
子安装座15优选地设置成陶瓷板的形式,所述陶瓷板的厚度优选地小于0.3mm。
在导体迹线5a和5b的元件侧端的上方和下方,定位有相应的接地导体14a、14b,接地导体14a、14b用作屏蔽件并且能够连接到光电元件的子安装座(图2中的19)。
导体迹线5a、5b以及接地导体迹线13、14a、14b设置成金属层的形式,尤其是含金的金属层,例如金-镍层。
通向光电元件的信号路径由连接管脚9、导体迹线5a、5b以及热电元件的子安装座上的接合线和导体迹线(此处未示出)限定。
信号路径优选地具有在高频范围内的20至30Ω的阻抗。
除了连接管脚9以外,该示例性实施例的壳体还包括三个成排布置的连接管脚12a至12c,这些连接管脚12a至12c例如用于连接热电冷却器(DC管脚)。
与载架3相对设置的连接管脚11a至11b比连接管脚12a-12c进一步向上突出,并且特别是用于连接热敏电阻器,该热敏电阻器设置在光电元件的子安装座(图2中的19)上。
连接管脚11a至11b以及12a至12c的馈通件也包括玻璃密封件。
图2同样以立体图示出了经组装的TO壳体。
在基座部分的基部7上安装热电冷却器16。热电冷却器16具有L形部分17。在L形部分17的下支脚之上,定位有用于光电元件的安装区域23。
该光电元件为DFB激光二极管18。
该DFB激光二极管18位于陶瓷子安装座19上,陶瓷子安装座19竖直地对准并且优选基本居中地设置在TO壳体1中。
为此,子安装座19施加到L形部分17的竖直支脚上。
紧邻DFB激光二极管18,设置热敏电阻器36,热敏电阻器36用于控制热电冷却器16。
载架3的导体迹线5a、5b借助于焊料22、特别是借助金-锡焊料连接到连接管脚9。
导体迹线5a、5b的子安装座15和光电元件的子安装座19位于一平面中,使得这些安装座的导体迹线5a、5b和25、26直接彼此面对。用作信号导体迹线的导体迹线5a、5b通过多个接合线20a、20b(优选金接合线)连接到DFB激光二极管18的子安装座19的导体迹线25和26。
导体迹线26直接通向DFB激光二极管18。
在导体迹线26的下方,接地导体迹线14b通过接合线21b连接到DFB激光二极管18的子安装座19上的接地导体迹线37。
接地导体迹线24通过接合线21a连接到接地导体迹线14a和位于导体迹线5a和5b之间的导体迹线13,并且接地导体迹线24包围用作DFB激光二极管18的子安装座19上的信号导体迹线25。以此方式,导体迹线25也被屏蔽。
导体迹线25通过接合线27连接到DFB激光二极管18。
图3是子安装座15的平面图,子安装座15用于布置导体迹线5a和5b,导体迹线5a和5b用作通向光学元件的安装区域(图2中的23)的信号导体迹线。
子安装座5优选地由陶瓷制成,并且导体迹线5a和5b优选地由金或含金的合金制成。
导体迹线5a和5b用于使来自连接管脚(连接管脚延伸通过TO壳体的基座部分)的信号路径向上并朝向壳体的中心延伸。
为此,导体迹线5a和5b以弯折成某角度的方式布置。
用于光电元件的连接区域34朝向子安装座15的侧端面6或具有子安装座15的载架的侧端面6进行引导。
在连接区域34中,导体迹线5a和5b以及接地导体迹线14a、13和14b能够通过接合线连接到光电元件的子安装座。
在布置于导体迹线5a和5b之间并且具有比导体迹线5a和5b更小的宽度的接地导体迹线13的区域中,具有多个、优选至少五个通孔28,通孔具有金属化侧壁,由此提供延伸通过子安装座15的屏蔽件。金属化通孔28用于将接地导体迹线电连接到载架。
中间接地导体迹线13的角部区域30被倒角,并且具有增大的宽度。这避免了尖锐的边缘以及与之相关联的信号损失。
导体迹线5a和5b的角部区域31和29在边缘处被切除,使得导体迹线5a和5b的宽度在相应的角部区域31、29中减小。
导体迹线5a在角部区域29和连接区域34之间包括加宽区域33。该加宽区域用于调协信号路径的阻抗曲线。
位于导体迹线5a和5b的连接区域之上和之下的接地导体迹线14a和14b一方面用于屏蔽导体迹线5a和5b,另一方面用于连接到光学元件的子安装座上。
接地导体迹线14a和14b分别具有至少一个、优选恰好一个通孔32a、32b,通孔的侧壁被金属化,由此将接地导体迹线14a和14b电连接到载架。
图4是通过接地导体迹线的通孔28中的一个通孔的剖视图。
通孔28形成(尤其蚀刻)在子安装座15中,并且具有倾斜侧壁。更特别地,通孔28具有截锥形状,其中锥角为5至90°、优选地为20至40°。侧壁设置有金属层35、尤其是含金的金属层35。在本发明的意义中,金属化还指完全填满凹部、特别是通孔28。
通过使用图3和图4中所示的子安装座,能够实现从所连接的驱动电路开始并且延伸直至电子元件的信号路径大约25Ω的阻抗。
本发明的TO壳体在使用DFB激光二极管时能够实现高频范围内的高传输率。同时,TO壳体竖固并且易于制造。
附图标记列表
1 TO壳体
2 基座部分
3 载架
4 安装区域
5a、5b 导体迹线
6 端面
7 基部
8a、8b 馈通件
9 连接管脚
10 玻璃密封件
11a-11c 连接管脚
12a-12c 连接管脚
13 接地导体迹线
14a、14b 接地导体迹线
15 子安装座
16 TEC
17 L形部分
18 DFB激光二极管
19 子安装座
20a、20b 接合线
21a、21b 接合线
22 焊料
23 安装区域
24 接地导体迹线
25 导体迹线
26 导体迹线
27 接合线
28 通孔
29 角部区域
30 角部区域
31 角部区域
32a、32b 通孔
33 加宽区域
34 连接区域
35 金属层
36 热敏电阻器
Claims (21)
1.一种TO壳体,包括基座部分,所述基座部分具有用于热电冷却器的安装区域,所述基座部分具有至少两个馈通件,所述馈通件适于连接光电元件;
其中,载架从所述基座部分的基部延伸,在所述载架上布置有至少两个导体迹线,所述导体迹线分别连接到用于连接所述光电元件的所述馈通件中的相应一个馈通件,
其中,在所述导体迹线之间布置有接地导体迹线,所述导体迹线布置在子安装座上,所述子安装座在所述接地导体迹线的区域内具有凹部,其中所述凹部的侧壁至少被金属化。
2.根据权利要求1所述的TO壳体,其中,所述TO壳体是TO-56壳体,所述光电元件是DFB激光器,所述凹部是通孔。
3.根据权利要求1所述的TO壳体,其特征在于,所述两个导体迹线以弯折成某角度的方式通向所述载架的侧端面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,其中,所述载架具有板状形状。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,其中,所述馈通件和所述导体迹线构成多个信号路径,所述信号路径的阻抗分别为20至30Ω;和/或
所述载架的高度在2.0和3.5mm之间,和/或厚度在0.3和1mm之间和/或宽度在1.0和2.0mm之间;和/或
所述基座部分的直径在5和7mm之间和/或厚度在0.5和2.5mm之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,其中,至少所述基座部分和所述载架被涂敷。
7.根据权利要求6所述的TO壳体,其中,至少所述基座部分和所述载架被镀金。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,其中,所述安装区域位于所述基座部分的所述基部的居中布置的区域中,其中用于连接所述光电元件的导体迹线的载架仅布置于所述安装区域的一侧。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,所述TO壳体进一步包括热电冷却器以及光电元件,其中所述热电冷却器布置在所述基座部分上,其中具有所述光电元件的子安装座在所述热电冷却器至少部分之上延伸并且垂直于所述基座部分的所述基部延伸,并且其中具有所述光电元件的所述子安装座与具有所述导体迹线的子安装座相邻。
10.根据权利要求9所述的TO壳体,其中,所述热电冷却器部分地为L形设计,其中具有所述光电元件的所述子安装座布置在L形的所述热电冷却器的表面上,该表面垂直于所述基座部分的所述基部取向。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,其中,具有所述光电元件的所述子安装座经由接合线连接到具有所述导体迹线的所述子安装座,其中所述接合线的长度分别小于1mm。
12.根据权利要求11所述的TO壳体,其中所述接合线的长度分别小于0.5mm。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的TO壳体,所述TO壳体经由连接管脚连接到电子电路,并且其中,从所述电子电路到所述光电元件的信号路径的阻抗对应于所述电子电路的阻抗加/减5Ω。
14.根据权利要求13所述的TO壳体,其中,所述电子电路是驱动电路,所述驱动电路的阻抗从20到30Ω。
15.一种用于制造根据权利要求1至14中任一项所述的TO壳体的方法,其中所述基座部分和所述载架通过冲压制成。
16.根据权利要求15所述的用于制造TO壳体的方法,其中,所述基座部分和所述载架由单片原材料冲压而成;或
所述基座部分和所述载架彼此接合。
17.根据权利要求15所述的用于制造TO壳体的方法,其中,所述基座部分和所述载架由单片原材料冲压而成;或
所述基座部分和所述载架通过焊接彼此接合。
18.根据权利要求15所述的用于制造TO壳体的方法,其中,所述基座部分和所述载架由单片原材料冲压而成;或
所述基座部分和所述载架通过钎焊彼此接合。
19.一种用于根据权利要求1-14中任一项所述的TO壳体的子安装座,其中,所述子安装座包括用作信号导体的至少两个导体迹线,所述导体迹线从所述子安装座的第一侧通向所述子安装座的第二侧,其中所述第二侧横向于所述第一侧,其中在所述两个导体迹线之间布置有接地导体迹线。
20.根据权利要求19所述的用于根据权利要求1至14中任一项所述的TO壳体的子安装座,其中,所述子安装座配备有光电元件,并且其中所述子安装座在边缘侧具有第一导体迹线,所述第一导体迹线限定边缘侧连接区域并且在其它侧被接地导体迹线包围,其中第二导体迹线从边缘通向所述光电元件,其中所述第一导体迹线通过接合线连接到所述光电元件。
21.一种包括根据权利要求19或20所述的子安装座的TO壳体。
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