CN116157970A - 壳体,优选晶体管外形壳体,用于壳体的插座,以及包括该壳体和/或插座的组件 - Google Patents
壳体,优选晶体管外形壳体,用于壳体的插座,以及包括该壳体和/或插座的组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116157970A CN116157970A CN202180060348.8A CN202180060348A CN116157970A CN 116157970 A CN116157970 A CN 116157970A CN 202180060348 A CN202180060348 A CN 202180060348A CN 116157970 A CN116157970 A CN 116157970A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- housing
- socket
- opening
- base
- base body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 6
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001055 inconels 600 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001090 inconels X-750 Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 NiFe45 and NiFe47 Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
- H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/0231—Stems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
- H01S5/02345—Wire-bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/06804—Stabilisation of laser output parameters by monitoring an external parameter, e.g. temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于电子部件的壳体,特别是晶体管外形(TO)的壳体。此外,本发明涉及一种用于壳体的插座,以及一种用于电子部件的组件,其包括这种壳体和热电冷却器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子部件的壳体。特别地,本发明涉及一种可以用于例如高频数据传输等光电应用的TO(晶体管外形)壳体。合适的电子部件可以包括光电部件。此类应用中的合适的部件可以是例如电吸收调制激光二极管(EML)、分布式反馈激光器(DFB)、法布里-珀罗激光器(FP)、光调制器、光电二极管(PD)等的激光二极管(LD)和其他用于光通信的电子部件。数据传输速率可以高达50GBit/s或更高。此外,本发明涉及一种用于TO壳体的插座,以及一种包括这种壳体和热电冷却器的组件。
背景技术
DE 102017120216 A1、WO 2019/161755 A1、US 2018/0284374 A1和US10177529B2均涉及适用于电光应用(例如以高传输速率进行的数据传输)的光电部件的壳体。
对于某些光电应用、特别是高频数据传输和长距离传输,必须对激光波长进行精确控制。然而,激光的波长与温度有关。因此有必要控制激光器,例如激光二极管的温度,使得激光波长仅在预定的窄范围内变化。
通常,出于以下至少一项原因,使用热电冷却器来控制激光器温度:
-控制WDM(波分复用)应用的激光波长,
-通过在极端环境温度下将激光波长保持在光纤电缆的最小色散目标波长来增加连接范围,
-保持合适的激光功率效率和速度,
-避免由于高温下的接合断裂和/或低温下的模式跳变而导致的激光器可靠性失效的风险。
为此,壳体、例如TO壳体,也可以包括热电冷却器。根据例如包括激光二极管作为电子部件的冷却壳体的常见设计,热电冷却器被设置在壳体内部,激光二极管直接附接在壳体上。这样直接给热源本身(在这种情况下为激光二极管)提供冷却。
然而,封装件尺寸和其他部件限制了热电冷却器的尺寸,从而导致冷却能力受限。
因此,需要一种具有改进的冷却能力但整体尺寸小的壳体,例如TO壳体。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种用于电子部件的壳体、优选TO壳体,其与现有技术的壳体相比在确保较小的整体壳体尺寸的同时提高了冷却能力。
本发明的目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的优选实施例和进一步改进由从属权利要求的主题、说明书和附图来指定。
因此,本公开涉及一种用于电子部件的插座,例如电吸收调制激光二极管(EML)、分布式反馈激光器(DFB)、法布里-珀罗激光器(FP)、光调制器、光电二极管(PD)的激光二极管(LD)和其他电子部件,尤其是用于光通信的部件,特别是适于以高达50GBit/s甚至更高的传输速率进行高频数据传输的部件。然而,通常,插座或壳体可以是任何合适的电子部件,本公开不限于本公开中明确提及的电子部件。插座包括基体和外壳部分,基体包括至少一个开口用于容纳适于电连接到电子部件的导电引脚,其中至少一个开口用电绝缘材料密封,使得导电引脚在与基体电绝缘的同时通过开口馈电,外壳部分包括用于容纳可被优选地设置在底座上的电子部件的基座,其中插座的至少外壳部分包括导热率大于100W/mK、优选大于200W/mK的金属。优选地,插座包括电子部件,并且引脚被直接焊接到电子部件。
因此,在本公开的范围内,插座被配置为两部分的部件,即,包括两个单独的部分,其中包括一个或多个开口的基体是插座的中心部分,并且外壳部分至少部分地设置在基体的周边,从而至少部分地围绕基体。此外,外壳部分可以被配置成具有比基体更高的导热率,因为至少外壳部分包括具有高导热率(即大于100W/mK、优选大于200W/mK的导热率)的金属。
在本公开的范围内,金属应理解为是指具有金属键的材料。因此,术语金属不仅指的是金属元素,还指合金。因此,在本公开的范围内,外壳部分例如可以包括具有高导热率的金属,例如,铜,或者可以由具有高导热率的金属组成,例如,铜,或者例如可以包括具有高导热率的合金组成或由其组成例如,合适的铜合金。
在本公开的范围内,当提及包含某种材料的部件时,特别地这应理解为该部件可以主要(大于50wt-%)或基本上(大于90wt-%)或完全由所述材料组成。因此,根据本公开,外壳部分可以主要或基本上或甚至完全由金属组成。特别地,外壳部分可以主要或基本上或甚至完全由金属合金组成。
这种插座设计提供了多个优点。
例如可以通过将插座和/或包括插座的壳体至少部分地设置在热电冷却器上来将根据本公开的插座附接到热电冷却器(TEC)。
由于插座的外壳部分包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的例如铜的金属,因此底座和/或电子部件不需要被直接附接到热电冷却器。相反,已经发现的是,冷却效率与标准冷却壳体所达到的冷却效率相当,在标准冷却壳体中,激光二极管等电子部件被直接附接到设置在壳体内的内部热电冷却器。
但是,因为TEC不再是壳体的部件,所以可以增加热电冷却器的尺寸,从而提供激光二极管等高功率设备所需的更高的冷却能力。
此外,在不增加壳体尺寸的情况下,有更多的多余空间来容纳可以设置在壳体内部的其他部件。
在根据本公开的冷却的壳体中,可以选择基座的高度以匹配激光二极管等电子部件的高度,以便通过以下方式使信号损失最小化:
-短的引脚长度,和/或
-将引脚直接焊接到电子部件上。
此外,在现有技术的包含内部TEC的壳体中,引线接合用于将引脚连接到电子部件,因为考虑到冷却器高度和电子部件与引脚的直接焊接是不可能的,因此必须选择基座高度。但是,该类引线会造成高度信号损失,即,RF底座与激光底座之间的一个或多个引线接合通常会降低RF信号完整性。
根据本公开,RF引脚可以被直接焊接到底座,例如激光底座。
根据本公开,与现有技术的壳体相比,基座高度可以小得多,因为不再必须满足内部TEC的高度,从而进一步使信号损失最小化。在具有集成TEC的标准壳体中,在激光位置TEC厚度增加了至少0.9mm,因为激光底座位于载体(例如金属载体)上,该载体也放置在TEC上。
此外,短的基座可以在深拉工艺中形成,即以廉价且有效的方法,从而能够更经济地制造壳体。
根据实施例,金属包括Cu、Ag、Au、Mo、W或Al中的至少一种,或其任意组合。这些金属是具有高导热率的金属。因为Al很容易获得,所以可以是优选的金属。然而,为了高冷却效率,可以优选地使用具有更高导热率的金属。因此,铜是最优选的。特别地,金属可以是包含Cu、Ag、Au、Mo、W或Al中的至少一种或其任意组合的金属合金,只要金属合金具有高导热率。
根据实施例,基座包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属,其中优选地,外壳部分被钎焊到基体。特别地,基体可以包括与外壳部分的金属或金属合金不同的金属或金属合金或由其组成。特别地,基体可以包括钢组中的金属(例如以Thermax为商标(例如Thermax 4016、Thermax 4742或Thermax4762)的标准钢、不锈钢、防锈钢和高温稳定的铁素体钢,或Crofer 22APU或CroFer 22H,或NiFe-/NiFeCo基材料(例如NiFe45和NiFe47),或以Inconel为商标(例如Inconel 718或X-750)的金属或金属合金,或名称为CF25、Alloy600、Alloy 625、Alloy 690、SUS310S、SUS430、SUH446或SUS316的钢,或1.4828或1.4841等奥氏体钢或甚至由其组成。该实施例是有利的,因为在标准生产过程中容易获得的标准馈通件(例如,该馈通件也可以称为玻璃-金属密封件(GTMS))可用于基体。例如,如果GTMS用作馈通件,则GTMS可以是压缩密封件或匹配密封件。该实施例可以进一步是有利的,因为它允许使用低介电常数的玻璃来密封引脚。最后,GMTS部分可以通过使用例如金-锡钎焊或铜-银钎焊等的钎焊材料系统被钎焊到外壳部分。然而,通常可以使用任何类型的馈通件,例如盒封装中的陶瓷馈通件。
或者,根据另一实施例,外壳部分和基体均包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属。由于能够实现非常有效且快速的冷却,因此高功率应用可以优选该实施例。应当注意的是在这种情况下,必须使用与铜的热膨胀系数相匹配的玻璃等密封材料,以提供紧密的、甚至优选气密的密封。
根据实施例,电绝缘材料包括玻璃或玻璃陶瓷。玻璃和玻璃陶瓷材料是电气馈通件中常用的材料,可实现非常有效的、甚至优选气密的密封。此外,尤其是与聚合物密封件相比,它们提供了高度的化学稳定性和机械稳定性。与陶瓷材料相比,玻璃和玻璃陶瓷通常可以更好地润湿待密封的接合对象(在这种情况下为引脚和基体)的表面。
根据实施例,引脚被直接焊接到电子部件。通过焊接,无需使用引线接合来连接引脚和部件,从而能够实现信号损失的最小化。考虑到RF特性,包括设置在壳体内的TEC的标准壳体所需的长接合引线是有问题的。但是,在具有内部TEC的标准壳体中,由于热膨胀引起的基板移动,引脚与电子部件之间不能直接焊接连接,而需要引线连接。
根据实施例,当在俯视图中观察时,插座为圆形。
根据另一实施例,插座的外壳部分包括环件,其中该环件适于以密封方式将盖帽固定到插座。优选地,盖帽可以以气密密封的方式被固定到插座,这可以特别优选地通过熔合、焊接和/或钎焊来实现。该环件可以是附接到外壳部分的单独部分。此外,环件可以包括与外壳部分的金属不同的金属。这有利于促进盖帽的固定。
根据另一实施例,外壳部分在基体上横向延伸,从而形成凸缘或颈部。该实施例可以是特别有利的,因为它允许将外壳部分的底部固定到热电冷却器的冷板上。在这种情况下,优选地,冷却器包括开口,其中开口的形状特别优选地对应于插座的形状和/或基体的形状。也就是说,如果插座和/或基体在俯视图中为圆形,则开口优选地同样为圆形。然而,有利的是,开口的横向尺寸(例如在圆形形状的开口和基体的情况下为直径)略大于基体的横向尺寸,从而至少在热板和插座和/或基体的设置在开口内的部分之间形成间隙,以便插座与冷却器的至少热板热分离。
根据另一实施例,基座具有侧部。在本公开的意义上,基座的侧部理解为基座的面向插座的中心部(或中心)的一侧。电子部件和/或底座设置在基座的所述侧部上。这样,可以非常容易且快速地将引脚、优选RF引脚直接连接到电子部件。
优选地,基座具有至少1.0mm且至多3.0mm的高度。这允许插座的尺寸紧凑,由此使壳体的尺寸紧凑。
本公开的第二方面涉及一种晶体管外形(TO)壳体。根据本公开的晶体管外形壳体包括适于容纳例如光电二极管或激光二极管等的电子部件的插座。插座包括基体和外壳部分。基体包括至少一个用于容纳导电引脚的开口。然而,应当理解的是,基体通常包括用于多个引脚的若干开口,多个引脚用于接触不同的部件。一个或多个开口通常用电绝缘材料密封,使得一个或多个引脚与基体电绝缘。插座的外壳部分包括用于容纳电子部件的基座,其中电子部件可以设置在底座上。插座的至少外壳部分包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属。
特别地,根据本公开的壳体可以包括根据本公开实施例的插座。
此外,壳体包括可以被固定到插座以便密封电子部件的盖帽和/或设置在壳体内的其他部件。优选地,壳体被气密密封以避免部件腐蚀。该盖帽还可以包括开口,开口中可以设置透镜等光学元件,使得由激光二极管等电子部件发射的光可以被注入到光导元件(例如光纤或光纤束)中。
根据实施例,在壳体内未设置热电冷却器。这样,与标准冷却壳体相比,将保持低的基座高度以及由此插座高度以及整体壳体高度。低的基座高度是有利的,因为例如特别是在插座的外壳部分侧上,通过将引脚直接焊接到电子部件和引脚的短长度,可以快速且容易地使信号损失最小化。此外,尽管壳体的尺寸紧凑,但可以采用具有较高冷却功率的较大热电冷却器作为外部部件。
根据实施例,壳体的高度小于6.0mm,其中优选地,壳体的高度至少为2.0mm。换言之,保持小壳体尺寸或封装尺寸。通过组装根据本公开实施例的壳体和热电冷却器,可以为该壳体提供有效的冷却。
因此,本公开的另一方面涉及一种组件,该组件包括用于电子部件的壳体和热电冷却器,优选为根据本公开实施例的晶体管外形壳体和热电冷却器,特别优选为包括根据本发明实施例的插座的晶体管外形壳体和热电冷却器。壳体包括插座,该插座包括基体和外壳部分,其中壳体附接到热电冷却器,使得插座的外壳部分的至少底部区域和/或侧区域附接到热电冷却器的冷端侧。该组件还可以包括挠性板,该挠性板可以设置在基体的底侧,即基体背离盖帽的一侧。
这样,通过将插座的外壳部分,即插座的包括具有高导热率的金属的部分,至少部分地附接到TEC的冷端侧,实现对壳体以及由此设置在壳体内的电子部件的冷却。此外,热电冷却器的尺寸不受壳体尺寸的限制。因此,为了确保有效冷却,可以在保持较小壳体尺寸的同时考虑增加热电冷却器的尺寸。
根据实施例,热电冷却器包括适于容纳壳体的开口,使得插座的至少基体可以至少部分地被设置在开口内。可以考虑的是,插座的外壳部分具有大于插座的基部的横向尺寸的横向尺寸,使得外壳部分在插座的基部上方突出,从而优选地形成凸缘或颈部。该插座可以以如下方式设置在热电冷却器的开口中:外壳部分的至少底部区域、特别是凸缘或颈部的至少底部区域被附接到TEC的冷端侧的顶部。这样,可以实现组件的紧凑的整体设计。
优选地,在俯视图中,热电冷却器的开口的形状与壳体和/或插座的形状相似,优选是的。也就是说,如果在俯视图中插座为圆形,则热电冷却器的开口也优选为圆形。然而,有利的是开口的尺寸略大于插座的基体的横截面的尺寸。
根据另一实施例,至少在热电冷却器的热板的侧区域与插座之间形成间隙。这样,热电冷却器的至少热板与插座热分离。
具体实施方式
现在将参照以下附图进一步解释本发明。在图中,相似的附图标记指代相似或对应元件。
图1示出了热电冷却器3和壳体1的组件的第一实施例的剖视图,壳体1包括盖帽(未示出)和插座2。热电冷却器3包括开口33,插座2的基部5至少部分地设置在开口33中。基部5形成为延伸超过热电冷却器3的冷板31和热板32,从而从开口33的两侧突出。基体5包括至少一个用于容纳导电引脚9的开口7。此处需要说明的是,通常,基体5包括若干开口7(此处未示出),若干开口设置在基体5的不同区段或部分,容纳多个引脚9,以接触设置在插座2上的不同部件。开口7用玻璃材料等电绝缘材料10密封。通常,陶瓷、玻璃陶瓷或聚合材料也可用于密封开口7。然而,玻璃或玻璃陶瓷材料可以优选考虑,因为这些材料在密封过程中至少部分地熔化,从而至少部分地润湿引脚和开口7的侧壁,从而能够实现密封材料和接合对象之间的有效接合。在这方面,接合对象是插座2的基部5和相应的一个或多个引脚9。通过使用玻璃或玻璃陶瓷作为绝缘材料10,在实现防流体密封、优选地甚至气密密封的同时,一个或多个引脚可以通过一个或多个开口7以电绝缘方式馈电。
插座2还包括具有高导热率的金属的外壳部分6。在本公开的范围内,导热率至少为100W/mK、优选地大于200W/mK的金属被认为是具有高导热率的金属。合适的例子包括Al、W、Mo、Ag、Au和Cu以及与这些金属中的至少一种的合金。铜是最优选的。在特别优选的实施例中,外壳部分6由铜制成。铜是贵金属,具有非常高的导热率。但是,外壳部分6可以由任何合适的金属材料或包括具有高导热率的金属的合金形成。
值得注意的是,根据图1所示的组件,外壳部分6和基体5可以包括不同的材料。也就是说,基体5可以包括与外壳部分6不同的金属或由其组成。基体5例如可以包括标准馈通件,例如根据现有技术的可以在普通壳体中使用的玻璃-金属密封件。特别地,基体5可以包括与外壳部分6不同的金属或金属合金或由其组成。特别地,基体5可以包括来自钢组的金属(例如以Thermax为商标(例如Thermax 4016、Thermax 4742或Thermax 4762)的标准钢、不锈钢、防锈钢和高温稳定的铁素体钢,或Crofer 22APU或CroFer 22H,或NiFe-/NiFeCo基材料(例如NiFe45和NiFe47),或以Inconel为商标(例如Inconel 718或X-750)的金属或金属合金,或名称为CF25、Alloy 600、Alloy 625、Alloy 690、SUS310S、SUS430、SUH446或SUS316的钢,或1.4828或1.4841等奥氏体钢或由其组成。在这种情况下,如图1所示,外壳部分6和基体5可以通过钎焊连接19结合。可以使用任何钎焊材料。然而,可以优选使用AuSn基材料或AgCu基材料。
然而,通常,外壳部分6和基体5也可以包括相同的材料或由相同的材料组成,在这种情况下该材料是具有高导热率的金属。在外壳部分6和基体5由相同的材料组成的情况下,不需要钎焊,并且基体5和外壳部分6使用相同的金属材料,使得基体5和外壳部分6之间由于例如热膨胀系数的不匹配而引起的热应力最小化。然而,在该这种情况下,不能使用标准的馈通件,例如也称为“玻璃-金属密封件”的馈通件。相反,需要使用与插座材料和引脚材料的热膨胀相匹配的新密封材料。
此外,从图1的描述中可以看出,外壳部分6至少部分地设置在基体5的周边,并且基体5是插座2的包括一个或多个开口7的部分。也就是说,基体5和外壳部分6作为单独部分形成。
外壳部分6包括基座11。基座11形成为容纳电子部件,例如电子部件15(在这种情况下是激光二极管)。在本文中,电子部件15安装在底座13上,底座13附接到基座11。作为外壳部分6的一部分,基座11由包括高导热率的金属的材料制成。在这种情况下,外壳部分6形成为在插座5的基体5上突出,从而形成凸缘,从而允许将外壳部分6的底部设置在冷却器3的冷板31上。热电冷却器3的冷板31通过半导体柱34连接到热板32,从而允许冷却外壳部分6并由此冷却基座11以及设置在底座13上的电子部件15。
为了使插座2与冷却器3的热板32热分离,至少在设置在冷却器3的开口内的基体的侧区域和热板32之间形成间隙35。在本文中,在基体5的侧区域与热板32之间以及基体5的侧区域与冷板31之间都形成有间隙35。
根据图1的组件还包括设置在基座11上的温度传感器21以及设置在基体5底侧上的挠性板23。在本文中,底侧是指壳体背离盖帽的一侧。此外,外壳部分6包括环件17,环件17可用于以气密密封的方式将盖帽固定到插座上。引脚9连接到设置在插座2的基体5底侧的挠性板23。
图2是图1的壳体1的透视图。插座2设置在热电冷却器3的中心开口内,热电冷却器3包括由半导体柱34连接的冷板31和热板32。在该透视图中,可以注意到多个引脚9以电绝缘的方式通过插座5的基体5的开口7馈电。这是通过用电绝缘材料10密封开口来实现的。
在短基座11的内侧设置底座13,底座13包括激光二极管等电子部件13,例如电吸收调制激光器或分布式反馈激光二极管,短基座11允许例如通过钎焊将电子部件13直接连接到引脚9。这样,由传导以其他方式引起的RF损耗可以被最小化。基座11的内侧是基座11的面向插座2的中心区域(或中心)的一侧。
图3是壳体1的透视图,在本文中示出了盖帽25通过环件17固定到插座2。本文中的盖帽25包括窗口29,在窗口中可以设置光学元件,例如透镜。若干引脚9从壳体1的下侧突出。盖帽25包括凸缘26,凸缘26被紧固并密封到环件17。
在壳体1中,如图1至图3所示,外壳部分6的外径大于基体5的外径,使得外壳部分6在基体5上延伸,从而形成凸缘(或颈部)27。这允许将底侧的至少一部分(即外壳部分6背离盖帽25一侧)设置在热电冷却器3的冷板31上。特别地,凸缘27(或颈部)的底侧的至少一部分至少部分地设置在冷板31上。为了将引脚9连接到挠性板23,如图1的侧视图所示,引脚9可以比现有技术的普通壳体中的引脚稍长,以补偿冷却器3的高度,其中壳体1的插座2至少部分地设置在该冷却器3内。
图4至少部分地描述了根据实施例的适于容纳壳体1的热电冷却器3。冷却器3包括通过半导体柱34连接到热板32的冷板31。在这种情况下,冷却器3包括中心开口33。开口33的形式优选地至少在原则上对应于插座2的基体5的形式,以便允许组件的紧凑设计。在图4中,开口33的形状为最适于至少部分地容纳圆形插座2或插座2的圆形基体5的圆形。为了能够使插座2的设置在冷却器3开口内的部分与热板32热分离,开口的横向尺寸(此处为直径)略大于插座部分的横向尺寸,使得至少可以在插座2的设置在开口33内的部分和热板32之间形成间隙35。然而,通常在俯视图中观察时,开口33可以具有任何其他合适的形状,例如矩形或椭圆形或多边形。此外,应当理解的是,即使在俯视图中观察时圆形的插座2、圆形的外壳部分6和圆形的基体5是最优选的,但是这些部件通常可以是任何形状并且特别地可以是矩形或椭圆形或多边形。
图5描绘了壳体1的侧透视图,壳体1包括盖帽25和插座2,盖帽25具有窗口29,插座2包括环件17,用于密封设置在壳体1内的部件,其中壳体1部分地设置在冷却器3的开口中。引脚9从冷却器3的开口33突出并且可以电接触。
图6是用于电子部件的组件的剖视图,该组件包括壳体1和热电冷却器3,在这种情况下还包括挠性板23。在本文中,因为必须补偿其中设置了插座2(或壳体1)的冷却器3的高度,所以基体5以及由此开口7和一个(或多个)引脚9必须比标准馈通件长以便从冷却器3的开口33突出。长馈通件,即长基体5可能难以生产。但是,就性能而言,可以优选该实施例。此外,如果要使用刚性挠性板23,可以优选该实施例。
然而,如果长基体太难提供,则可以对其补偿。例如,如图7所示,可以使用柔性挠性板23。该柔性挠性板23可以被弯曲以使其端部至少部分地容纳在冷却器3的开口33内。在图7所示的实施例中,挠性板23沿热板32的底部被引导,沿开口33的侧壁的一部分第一次弯曲并沿着基体5的底侧第二次弯曲以附接到基体5的底侧和引脚9。
图8和图9描述了壳体1和冷却器3的组件的另一个实施例。如图8和图9所示,挠性板23设置在冷却器3的开口33内,其中开口33包括侧切口,使得挠性板23可以突出到冷却器3的侧区域。在该实施例中,从热电冷却器3的侧区域引导挠性板23穿过侧切口,朝向从基体的底侧突出的引脚9。从图8和图9可以看出,开口33和插座2和/或壳体1仅具有部分相似的形状,因为开口33包括圆形截面和切口。例如,开口33的形状可以是“马蹄铁形”,或U形,或火柴形,即直段部后接圆形端部。插座2和/或壳体1仍可以是圆形的,以便装配在圆形(或部分圆形)端部中。此处,挠性板23在俯视图中具有类似于开口33的形状,并且从图9中可以看出,挠性板23包括用于接收引脚9的开口24。
图10描述了组件的另一个实施例。在图10所示的实施例中,挠性板23在至少部分地设置在开口33内的同时附接到一个(或多个)引脚9,其中挠性板23平行于一个(或多个)引脚9。具体地,在该配置中,引脚9的纵向沿挠性板23的表面延伸。优选地,挠性板的端部位于开口33内,或者挠性板2从开口33突出。如果要使用更刚性的挠性板23,则可以首选该实施例。
从本公开中可以理解的是,根据本公开实施例的插座2和/或壳体1以及包括壳体1和热电冷却器3的组件提供了用于使RF损耗最小化的若干可能性。例如,在基体5被配置为从冷却器3上的开口33突出的同时,可以通过提供环形热电冷却器3来实现改进的RF特性。此外,还可以通过提供具有U形或“马蹄铁形”开口33的冷却器3来实现改进的RF特性。此外,还可以通过弯曲挠性板23来实现改进的RF特性,如图7所示。
现在参考图11和图12进一步说明这一点。
图11示意性地描述但未按比例绘制了根据现有技术的插座2。插座2为一体成型,即不包括基体和外壳部分的插座。因此,为了提供对电子部件15的适当冷却,热电冷却器3必须设置在壳体内,即插座2的内侧。也就是说,此处的冷却器3为内部TEC。必须满足该内部TEC3的高度,由此使壳体的高度更大。此外,需要多个接合引线连接件41,即RF引脚经由第一接合引线41接合到基板,在这种情况下是CPW基板(共面波导基板),此外,该CPW基板经由第二接合引线41接合到电子部件15的底座13,并且电子部件15还经由第三接合引线41连接到底座13。
相比之下,在图12示意性描述且未按比例绘制的示例中,因为插座2形成为包括外壳部分和基体,所以冷却器3不需要设置在壳体1内(未描绘)。因此,电子底座可以被直接焊接到RF引脚。
[附图标记说明]
Claims (14)
1.一种用于电子部件(15)的插座(2),所述插座(2)包括基体(5)和外壳部分(6),所述基体(5)包括至少一个开口(7)用于容纳适于电连接到所述电子部件(15)的导电引脚(9),其中所述至少一个开口(7)用电绝缘材料(10)密封,使得所述导电引脚(9)在与所述基体(5)电绝缘的同时通过所述开口(7)馈电,所述外壳部分(6)包括基座(11)用于容纳电子部件(15)、优选地设置在底座(13)上的电子部件(15),其中所述插座(2)的至少所述外壳部分(6)包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属。
2.根据权利要求1所述的插座(2),其中所述金属包括Cu、Ag、Au、Mo、W或Al中的至少一种或其任意组合。
3.根据权利要求1或2中所述的插座,还包括电子部件,并且其中所述引脚(9)被直接焊接到所述电子部件(15)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的插座(2),具有以下特征中的至少一个特征:
-所述外壳部分(6)包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属,并且其中优选地,所述外壳部分(6)被钎焊到所述基体(5);
-所述基座(11)和所述基体(5)均包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的插座(2),其中所述电绝缘材料(10)包括玻璃或玻璃陶瓷。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的插座(2),具有以下特征中的至少一个特征:
-所述插座(2)具有圆形形状,
-所述插座(2)的所述外壳部分(6)包括环件(17),该环件(17)适于以密封方式、优选地以气密密封方式、特别优选地通过熔合、焊接和/或钎焊将盖帽(25)固定到所述插座(2),
-所述外壳部分(6)在所述基体(5)上横向延伸,从而形成凸缘(27),
-所述基座(11)具有侧部,其中所述侧部面向所述插座(2)的中心部,并且其中所述电子部件(15)和/或所述底座(13)被设置在所述基座(11)的所述侧部上,
-所述基座(11)的高度至少为1.0mm且至多为3.0mm。
7.一种用于电子部件(15)的壳体(1)、优选为晶体管外形壳体,其包括用于电子部件(15)的插座(2),其中所述插座(2)包括基体(5)和外壳部分(6),所述基体(5)包括至少一个开口(7)用于容纳适于电连接到所述电子部件(15)的导电引脚(9),其中所述至少一个开口(7)用电绝缘材料(10)密封,使得所述导电引脚(9)在与所述基体(5)电绝缘的同时通过所述开口(7)馈电,所述外壳部分(6)包括用于容纳底座(13)的基座(11),所述底座(13)优选地包括电子部件(15),其中所述插座(2)的至少所述外壳部分(6)包括导热率至少为100W/mK、优选大于200W/mK的金属,
优选为根据权利要求1至5中任一项所述的插座(2),
以及用于密封所述电子部件(15)的盖帽(25)。
8.根据权利要求7所述的壳体(1),其中所述壳体(1)内未设置热电冷却器(3)。
9.根据权利要求7或8所述的壳体(1),其中所述壳体(1)的高度小于6.0mm,其中优选地,所述壳体的高度至少为2.0mm。
10.一种用于电子部件的组件,所述组件包括壳体(1)和热电冷却器(3),
优选为根据权利要求7至9中任一项所述的壳体(1),
特别优选为根据权利要求1至6中任一项所述的包括插座(2)的壳体(1),
其中所述壳体(1)包括插座(2),所述插座(2)包括基体(5)和外壳部分(6),其中所述壳体(1)被附接到所述热电冷却器(3),使得所述插座的所述外壳部分(6)的至少底部区域和/或侧部区域被附接到所述热电冷却器(3)的冷端侧。
11.根据权利要求10所述的组件,其中所述热电冷却器(3)包括用于容纳所述壳体(1)的开口(33),使得所述插座(2)的至少所述基体(5)可以被至少部分地设置在所述开口(33)内。
12.根据权利要求11所述的组件,其中在俯视图中,所述热电冷却器(3)的所述开口的形状至少部分地与所述壳体(1)和/或插座(2)的形状相似、优选地与其相同。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的组件,其中至少在所述热电冷却器(3)的热板(32)的侧区域与所述插座(2)之间形成间隙(35)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的组件,还包括挠性板(23),所述挠性板(23)被设置在所述基体(5)的底侧上并且包括以下特征之一:
-所述挠性板(23)沿所述热板(32)的底部被引导,沿所述开口(33)的侧壁的一部分第一次弯曲并沿所述基体(5)的底侧第二次弯曲以附接到所述基体(5)的所述底侧,
-所述挠性板(23)被设置在所述热电冷却器(3)的所述开口(33)内,其中所述开口(33)包括侧切口,使得从所述热电冷却器(3)的侧区域引导所述挠性板(23)穿过所述侧切口,朝向从所述基体(5)的所述底侧突出的所述引脚(9),
-所述挠性板(23)至少部分地被设置在所述开口(33)内,并且其中所述挠性板(23)平行于所述引脚(9)设置,使得所述挠性板(23)从所述开口(33)突出。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020120167.2A DE102020120167A1 (de) | 2020-07-30 | 2020-07-30 | Gehäuse, vorzugsweise TO-Gehäuse, Sockel für Gehäuse und Baugruppe mit einem solchen Gehäuse und/oder Sockel |
DE102020120167.2 | 2020-07-30 | ||
PCT/EP2021/071112 WO2022023403A1 (en) | 2020-07-30 | 2021-07-28 | Housing, preferably a transistor outline housing, socket for housing, and assembly comprising such a housing and/or socket |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116157970A true CN116157970A (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=77226807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180060348.8A Pending CN116157970A (zh) | 2020-07-30 | 2021-07-28 | 壳体,优选晶体管外形壳体,用于壳体的插座,以及包括该壳体和/或插座的组件 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230155345A1 (zh) |
CN (1) | CN116157970A (zh) |
DE (1) | DE102020120167A1 (zh) |
WO (1) | WO2022023403A1 (zh) |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5197076A (en) | 1991-11-15 | 1993-03-23 | Davis James G | Temperature stabilizable laser apparatus |
BE1007779A3 (nl) | 1993-11-25 | 1995-10-17 | Philips Electronics Nv | Opto-electronische halfgeleiderinrichting met een straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze van een dergelijke inrichting. |
DE19926801C2 (de) | 1999-06-12 | 2001-05-31 | Tuioptics Gmbh | Einsteckmodul für gekapselte Laserdioden |
JP2001358398A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザー素子ユニットおよび半導体レーザーモジュール |
KR100513728B1 (ko) | 2003-06-26 | 2005-09-08 | 삼성전자주식회사 | 광전 신호 검출기 |
KR20060111760A (ko) | 2005-04-25 | 2006-10-30 | 주식회사 오이솔루션 | 언쿨드 레이저 다이오드를 이용하는 광모듈의 사용온도를 제어하기 위한 장치 |
JP5473535B2 (ja) | 2009-10-28 | 2014-04-16 | 三菱電機株式会社 | 光源装置 |
WO2012073963A1 (ja) | 2010-11-29 | 2012-06-07 | 京セラ株式会社 | 電子部品搭載用パッケージおよびそれを用いた電子装置 |
US20120206046A1 (en) | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Chao-Chi Huang | Laser module |
WO2014010140A1 (ja) | 2012-07-11 | 2014-01-16 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体発光装置 |
JP2015065391A (ja) | 2013-09-26 | 2015-04-09 | アルプス電気株式会社 | 映像表示装置 |
CN107306009B (zh) | 2016-04-25 | 2021-04-13 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | 在承载体上提供共面线的光发射器 |
CN108668433B (zh) | 2017-03-29 | 2019-09-06 | 苏州旭创科技有限公司 | 超高速基板封装结构及光模块 |
JP6929113B2 (ja) * | 2017-04-24 | 2021-09-01 | 日本ルメンタム株式会社 | 光アセンブリ、光モジュール、及び光伝送装置 |
DE102017120216B4 (de) | 2017-09-01 | 2019-05-23 | Schott Ag | TO-Gehäuse für einen DFB-Laser |
CN108390255A (zh) | 2018-02-22 | 2018-08-10 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 光学次模块及光模块 |
-
2020
- 2020-07-30 DE DE102020120167.2A patent/DE102020120167A1/de active Pending
-
2021
- 2021-07-28 WO PCT/EP2021/071112 patent/WO2022023403A1/en active Application Filing
- 2021-07-28 CN CN202180060348.8A patent/CN116157970A/zh active Pending
-
2023
- 2023-01-20 US US18/099,336 patent/US20230155345A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230155345A1 (en) | 2023-05-18 |
WO2022023403A1 (en) | 2022-02-03 |
DE102020120167A1 (de) | 2022-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6976795B2 (en) | Optical device and optical module | |
US4615031A (en) | Injection laser packages | |
EP0100086A2 (en) | A Method of making injection laser packages and packages made by using the method | |
JP3909257B2 (ja) | 光結合装置 | |
US11367992B2 (en) | Housing for an electronic component, and laser module | |
US6888860B2 (en) | Low cost optical bench having high thermal conductivity | |
US5872881A (en) | High-thermal-conductivity sealed package for fiber optic coupling to an optoelectronic device | |
TWI846802B (zh) | 密封光學收發器 | |
JP2006210935A (ja) | 一体化された熱電クーラー及び光学構成要素を備えた同軸冷却レーザモジュール | |
EP3965145B1 (en) | Transistor header for high-speed optoelectronic package | |
US9612409B2 (en) | Hermetic sealing of optical module | |
CN112213831A (zh) | 热电致冷器上的光学元件的接合及对齐的技术以及实施其的光次组件 | |
JP2011129592A (ja) | 光半導体装置 | |
JP2023179694A (ja) | 電子部品または光電子部品用のヘッダおよびこのようなヘッダを製造するための方法 | |
CN109387907B (zh) | 光模块 | |
CN116157970A (zh) | 壳体,优选晶体管外形壳体,用于壳体的插座,以及包括该壳体和/或插座的组件 | |
CN213240598U (zh) | 一种小体积光发射组件及多通道并行光器件 | |
JP5201892B2 (ja) | 光通信用パッケージ | |
JP3420406B2 (ja) | 光通信用モジュール | |
JP2001168447A (ja) | レーザーダイオード光モジュール | |
CN116184584B (zh) | 一种内埋tec基板的400g硅光集成光模块 | |
US20230359024A1 (en) | Optical device, subassembly of optical device, and method of manufacturing optical device | |
KR100784943B1 (ko) | 열전 냉각기를 구비하는 레이저 다이오드 광모듈 | |
KR20090017246A (ko) | 방열부재가 부착된 레이저 다이오드 패키지 | |
CN112213832A (zh) | 具有不对称热导率的顶板及底板的热电致冷器及实施其的光次组件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |