晶体管外形罐型光模块制造技术

一种晶体管外形罐（ＴＯ－ｃａｎ）型光模块，其包括芯柱、被布置在芯柱中的副管座，以及被安装在副管座中的激光二极管（ＬＤ）。具有倾斜的光入射面的光电二极管（ＰＤ）将ＬＤ发出的光转换成电流。多个引线延伸穿过芯柱，同时电连接到副管座。ＰＤ的倾斜的光入射面使得可以获得足够的监测光电流，并且允许ｐ型电极的ｐ侧朝上粘结。由此，块上激光二极管的最小边模抑制比增大了。偏置Ｔ形接头被内置于晶体管外形罐中，以减少由直流电流造成的热，以及提高光电效率，同时抑制ＬＤ芯片的温度上升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及光模块。尤其是，本专利技术涉及晶体管外形罐(Transistor-Outline-can)型光模块。
技术介绍
光模块是任何用于光传输的系统的基本部分。由于近来信息产业的迅速发展，光通信网络上的信息传输的比例在增大，并且对信息的快速传输和大容量传输的需求也在增加。必须设计光模块，以支持快速和大容量的信息传输。光器件例如用于光模块的激光二极管(LD)或光电二极管(PD)，通常可用于晶体管外形罐(TO-can)封装中。图1是常规TO-can光模块封装100的透视图。参照图1，常规TO-can光模块封装100包括被安装在其表面上、且具有突出的散热块111的芯柱(stem)101，以及多个引线102。四个引线102由两个用于驱动激光二极管103的引线和两个用于偏置监测光电二极管104的引线组成。LD 103和监测光电二极管(MPD)104被布置在芯柱101的表面上。尤其是，LD103一般被布置在散热块111上。LD 103和MPD 104通过例如丝焊(wirebonding)连接到引线102。引线102通过通孔113共轴对准，穿透芯柱101的两面，并且通孔113充满了玻璃密封剂105，玻璃密封剂105被熔化，由此将引线102固定到芯柱101上，同时密封通孔113。这种常规的TO-can封装是由Luminent公司制造和销售的C-13-DFB10-TJ-SLC21型封装。然而，由于以下原因，常规光模块封装不适用于10千兆比特每秒(Gbps)或更高速的传输1.引线中的固有寄生电感；2.引线和芯柱之间的寄生电容；3.通过引线的射频(RF)信号的特征阻抗不匹配。图2是另一种常规TO-can光模块封装200的透视图，其特征在于陶瓷馈通(feed-through)。参照图2，TO-can光模块封装200包括一个具有突出的散热块211的芯柱201，以及一个被插入芯柱201中的陶瓷堆馈通(ceramic stack feed-through)203。位于散热块211上的馈通203在其表面上有一个共面波导(CPW)202。CPW型封装200通过多个引线204接收外部RF信号。Kyocera公司的TO TX PKGA2527就是这种CPW型的封装。一般以陶瓷堆结构来制造馈通203。因为馈通203是通过低温共烧陶瓷(LTCC)技术形成的，其处理温度较高，例如在800℃至1000℃之间。从而，其制造成本比图1所示的常规TO-can光模块的成本高。而且，当波导结构与光模块被布置在一起以改进射频特性时，必须增大副管座(sub-mount)的尺寸。在这种情况下，从激光二极管的背面发出的光在副管座的表面上被反射或散射，导致监测光电流的减小。为解决该问题，Sumitomo公司推出一种具有象“□”形的副管座的TO-can型光模块。然而，常规技术具有明显的缺点，例如副管座制造成本的增加，以及难以组装。更为不利的是，如果丝毫没有考虑其它组件就将匹配电阻器安装在副管座上，则在无冷却操作的情况下，过热问题可能变得较严重。当由外部的偏置T形接头(bias-tee)产生的直流(DC)偏置(bias)和RF信号的混合通过匹配电阻器时，主要来自于DC电流的散热直接增加了距匹配电阻器很近的LD的工作温度，由此使TO-can型光模块的性能严重恶化。
技术实现思路
本专利技术基本上解决了上述的常规TO-can光模块的诸多问题和/或缺点，并提供下述的附加优点。本专利技术的第一方面提供一种光模块，其具有较高的频率响应特性，同时仍然提供TO-can结构的好处。本专利技术的另一方面是提供一种TO-can型光模块，与以前周知的结构相比，所述TO-can型光模块的制造更容易，成本更低，产量更高。通过提供这样一种TO-can型光模块来实现以上方面，该TO-can型光模块包括芯柱；被布置在芯柱中的副管座；以及被布置在副管座中的激光二极管(LD)。具有倾斜的光入射面的光电二极管(PD)将LD发出的光转换成电流。多个引线延伸穿过芯柱，并且电连接到副管座。优选地，偏置T型接头被安装在副管座中，以便将射频信号叠加到直流电流上，用于LD驱动。另外，提供共面波导和匹配电阻器，以便无失真地发送射频信号，并且电感器用作阻流器(choke)，以阻碍来自直流电流通路的射频信号。本专利技术还包括制造TO-can模块的方法。附图说明由以下连同附图说明的详细说明，本专利技术的上述及其它方面、特征和优点将变得更明显，其中图1显示了一种常规的TO-can型光模块封装；图2显示了另一种常规的TO-can型光模块封装；图3显示了根据本专利技术一方面的TO-can型光模块；图4图解说明了根据本专利技术的PD的结构(侧视图)；图5是图3所示的TO-can型光模块的等效电路图(阴极驱动的或用于直接调制激光驱动器的)；图6显示了根据本专利技术另一方面的TO-can型光模块(阳极驱动的或用于电吸收调制激光驱动器的)；以及图7显示了根据本专利技术又一方面的TO-can型光模块(差动驱动的)。具体实施例方式以下将参照附图说明本专利技术的优选实施例。在以下说明中，当认为周知的功能或结构可能以本领域普通技术人员周知的不必要细节使本专利技术的说明不清楚时，将省略对这些功能或结构的详细说明。图3显示了根据本专利技术一方面的TO-can型光模块。尤其是，注意用于直接调制激光(DML)驱动器或阴极驱动型的副管座的结构。参照图3，根据本专利技术的TO-can型光模块300包括芯柱301，散热片302，副管座303，LD 304，PD 305，以及多个引线315至319。TO-can型光模块300还包括由306、307和308组成的CPW，PD 305的阳极线309，DC线310，匹配电阻器311，第一和第二螺旋电感器312和313，以及阻尼电阻器314。副管座303包括一个陶瓷衬底，其被印模粘结到垂直于芯柱301的上表面的散热片302上。该陶瓷衬底将导电的芯柱301电隔离，从而可以在副管座303上形成多种电气图案。陶瓷材料可以包括氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)和氧化铝(Al2O3)等。与其它陶瓷材料相比，AlN显示出良好的导热性，因此是用作热发生器(例如LD和匹配电阻器等)的副管座的优选材料。AlN的导热率为2.1W/cm℃，大约是硅的导热率0.84W/cm℃的两倍。而且，AlN副管座可以做得比硅副管座更薄。因此，鉴于向外的导热率，优选采用AlN。LD 304发出取决于DC偏置和RF信号的激光束。由306、307和308组成的CPW和匹配电阻器311一起、PD线309以及DC线310通过薄膜处理被形成在副管座303上。匹配电阻器311电连接到CPW 307的信号线。(由306、307和308组成的)CPW和匹配电阻器311无失真地传送外部10Gbps RF信号。鉴于功耗，作为副管座303的输入阻抗，50欧姆要优于25欧姆。副管座303的输入阻抗是匹配电阻器311的阻抗与LD 304的动态电阻之和。由306、307和308组成的CPW的特征阻抗也与25欧姆匹配。第一电感器312是螺旋型。其连接到DC线310，起阻碍来自DC通路的RF信号的阻流器的作用。第二电感器313位于LD 304和PD 305之间。其把LD 304与PD 305隔离开，由此防止意外的RF信号泄漏。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管外形罐型光模块，包括：芯柱；被布置在芯柱中的副管座；被安装在副管座中的激光二极管；具有倾斜的光入射面的光电二极管，所述光电二极管被布置成用于检测从激光二极管的背面发出的光，以便将激光二极管发出的光转 换成电流；以及多个延伸穿过芯柱伸的引线，所述引线电连接到副管座。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桂溶灿，朴文圭，辛斗植，金维植，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]