专利名称：用于光学收发器模块的封装的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于光学半导体器件的封装，更具体而言，涉及用于单片集成双向光学收发器模块的高密度小型封装。
背景技术：
目前，尽管新的服务逐渐实现并且骨干网的传输能力显著增大，但用户网络的传输能力几乎未改变，所述新的服务比如是高速多媒体互联网、视频会议、互联网协议(IP)电话、视频点播、互联网游戏、家庭办公、电子商务、远程教育、电子教学、远程教学、远程医疗等等。这意味着在利用用户网络提供各种多媒体服务时，在用户与骨干网之间可能发生瓶颈现象。即使是作为目前最为广泛应用的用户网络解决方案的x数字用户线路(xDSL)和电缆调制解调器网络也不能提供上述服务。因而需要一种新的技术，其能够接纳所有的数据、声音和视频服务并具有廉价、简单的网络结构和优异的可扩展性。
近来，以太网无源光网络(PON)技术作为一项新的用户网络技术已受到关注。PON大致包括异步传输模式(ATM)PON和以太网PON(E-PON)。ATM PON已经发展为以低成本和高速度提供所有的IP数据服务、视频服务和高速服务，比如10/100Mbps以太网。然而，由于其视频传输能力和带宽不足以及高的复杂度和成本，ATM-PON标准不适于用户网络。因此，发展了高速以太网、千兆字节以太网等，并最终出现了带宽为1.25Gbps的以太网PON。
用于以太网PON的单片集成双向光学收发器模块包括在单一半导体芯片上的用于接收光信号的光探测器、用于发送光信号的激光二极管、用于监控激光二极管操作的监控光探测器、电子器件以及封装部件。单片集成双向光学收发器模块意于将通过光探测器从光信号转换成的电信号输入到设置在模块中的电子器件，由此放大并调制所述电信号，并意于将输入到电子器件中的电信号通过激光二极管转换成光信号，由此将该光信号传输到光纤。因此，在用于单片集成双向光学收发器模块的封装中，增加了引线框的数目。因此，直径为4.6mm或5.6mm的小型TO(收发器光学)-罐型封装(Transceiver Optical can package)的信号线应当以高密度设置从而以小的尺寸实现所述模块。
用于光传输模块的常规的TO-罐型封装如图1A和1B所示。如图1A和1B所示，利用管座(stem)113来构造常规的TO-罐型封装。用于光电二极管的一对引线端子105和用于信号传输的引线端子112穿过管座113并通过玻璃材料106与管座113隔离。此外，在管座113的上表面上，其上安装有子座(sub-mount)102和半导体激光器103的金属座(metal mount)901与用于信号传输的引线端子112相邻地安装。并且，用于监控的光电二极管107和另一子座108安装在所述上表面的凹入面109上。此处，用于监控的光电二极管107安装在激光束输入的位置，所述激光束从与半导体激光器103的发射表面相对的表面被发射。在图1A中，附图标记114表示用于接地的引线端子。
以这种方式，通过以下步骤来构造上述常规光传输模块，即，提供用于TO-罐型封装的管座113，将半导体激光器103与位于金属座901一侧的子座102安装在一起，将用于监控的光电二极管107安装在具有子座108的凹入面109上，并通过连线104、110和111在半导体激光器103/光电二极管107与引线端子之间进行连接。
图2A和2B示出了用于光传输模块的另一常规TO-罐型封装。图2A和2B所示的TO-罐型封装具有与以上参照图1A和1B描述的常规TO-罐型封装相同的结构，除了其利用了新的座101以提高射频(RF)特性。因此，图1A和1B中使用的附图标记也用于图2A和2B中。在图2A和2B中，座101由具有优良电导率和热导率的金属形成。座101具有其上安装了半导体激光器103的侧表面101b，以及包围用于信号传输的引线端子112的圆周表面101a。利用子座102将半导体激光器安装在侧表面101b上。将座101设置在管座113的上表面上，使得半导体激光器103基本位于管座113上侧的中心且圆周表面101a与用于信号传输的引线端子112同心。在这种TO-罐型封装中，座101的圆周表面101a形成为与其中插入了用于信号传输的引线端子112的穿通孔具有基本相同的直径。
然而，上述常规技术意于发展用于光学半导体激光器或光学半导体光电二极管的TO-罐型封装。更具体而言，仅用于光学半导体激光器或光学半导体光电二极管的TO-罐型封装通常包括一条或两条高速信号引线、一条直流(DC)信号引线以及一条接地引线。因此，这样的TO-罐型封装的缺点在于，在直径为4.6mm或5.6mm的管座上的信号线的密度是非常低的。因此，由于上述TO-罐型封装难以用于单片集成双向光学收发器模块，所以需要一种新的TO-罐型封装。
换言之，单片集成双向光学收发器模块包括互阻抗放大器(trans-impedance amplifier)芯片和单一光学半导体芯片，所述互阻抗放大器芯片主要用于放大被光学半导体光电二极管所光电转换的信号，所述单一光学半导体芯片包括光学半导体激光器、监控光电二极管和光学半导体光电二极管。因此，用于所述模块的封装总共需要九条信号引线，包括用于光学半导体激光器的至少一条高速信号传输引线，用于监控光电二极管的一条引线，用于互阻抗放大器的两条高速信号传输引线，用于互阻抗放大器的一条DC信号引线，以及用于控制光学半导体激光器和光学半导体光电二极管之间的信号干扰的四条接地引线。所述单一光学半导体芯片可以根据需要进一步包括光放大器。在这种情况下，所述封装可能还需要用于光放大器的一条信号引线和用于检查互阻抗放大器的操作性能的一条信号引线。因此，该封装需要总数为十一条的信号引线。
然而，如图1A、1B、2A和2B所示，常规技术的局限之处在于，在相同的封装尺寸、例如4.6mm或5.6mm的直径之内仅允许形成四条或五条引线，因为其仅利用了形成在管座113上的金属座901或101的上表面和一个侧表面。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使发展为实现以太网无源光网络(PON)的单片集成双向光学收发器模块小型化的高密度封装。换言之，本发明旨在提供一种能够在相同的尺寸内显著增大信号密度的用于光学收发器模块的封装。
本发明的一个方面提供了一种用于光学收发器模块的封装，包括具有穿通孔的管座；位于所述管座上表面上的金属座；设置在所述金属座中的信号线；以及多条引线，所述多条引线通过所述穿通孔从所述管座的下表面突出并电连接到安装在所述金属座上的光学器件。
所述信号线可以穿过所述金属座并通过绝缘体与所述金属座隔离。
所述信号线可以被单独制造，并设置在所述金属座的槽中。
所述引线可以平行于所述金属座的最大表面延伸。
所述引线之一可以穿过所述金属座并为了高速信号传输时的预期阻抗匹配而设置。
所述引线之一的一端可以为了高速信号传输时的预期阻抗匹配而暴露于所述金属座的侧表面上。
所述引线可以联合成(be united as)具有相同特性的引线组。
所述光学器件可以包括双向半导体器件，在该双向半导体器件中，用于发射光信号的光电子器件、用于监控所述光电子器件的操作的监控光电子器件和用于接收光信号的光电子器件被单片集成。
所述金属座可以具有安装于其上的互阻抗放大器，所述互阻抗放大器放大并调制被所述光电器件转换的电信号。
通过参照附图对其优选实施例的详细描述，本发明的以上和其他特征及优点将对于本领域普通技术人员而言变得更加明显，其中图1A和1B是示出用于光传输模块的常规TO-罐型封装的图；图2A和2B是示出用于光学收发器模块的另一常规TO-罐型封装的图；图3A是根据本发明第一示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图；图3B是当从相对一侧观察时，图3A的封装的另一透视图；图4A是根据本发明第二示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图；图4B是当从相对一侧观察时，图4A的封装的另一透视图；以及图5是根据本发明第三示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图。
具体实施例方式
以下，将详细描述本发明的示范性实施例。然而，本发明并非受限于以下公开的实施例，而是能够以各种类型实现。因此，提供这些实施例是为了完全公开发明并将本发明的范围充分告知本领域普通技术人员。在所有图中，相同的元件由相同的附图标记来表示。当认为对于与本发明相关且在现有技术中公知内容的说明会有损于公开的清楚和简洁时，将不会详细描述这些内容。
图3A是根据本发明第一示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图；图3B是当从相对一侧观察时，图3A的封装的另一透视图。
参照图3A和3B，根据本实施例的用于光学收发器模块的封装包括管座213、金属座201、信号线204(下文中被称为“连接信号线”以区别于其他信号线或引线)以及多条引线206、207、207a、208和209。
管座213是TO(收发器光学)-罐型封装的部件，并具有通过其上表面和下表面的穿通孔。所述穿通孔可以形成为具有圆形、椭圆形等的截面。管座213还包括在其上表面中用于与管帽(cap)或光缆(在图中未示出)连接的台阶(step)部分213a。
金属座201由具有良好耐久性和热导性的金属或合金制成，并安装在管座213的上表面上。在金属座201的一个侧表面上安装激光二极管、监控光探测器和光探测器。激光二极管将比如射频(RF)信号的电信号转换成光信号并发射该光信号，监控光探测器监控激光二极管的工作，光探测器接收光信号并将该光信号转换成电信号。在本实施例中，使用了双向半导体器件202，其中激光二极管、监控光探测器和光探测器被单片地集成。在图3A中，附图标记202a、202b和202c分别表示单片集成双向半导体器件202中的激光二极管、监控光探测器和光探测器。并且，金属座201的所述一个侧表面表示为最大表面，该最大表面与管座213的上表面近似正交并且在其上安装了光学器件202。
此外，在金属座201的所述一个侧表面上或者面对所述一个侧表面的其另一侧表面上安装互阻抗放大器203以及电容器205a和205b。互阻抗放大器203放大并调制被激光二极管202a转换的电信号，电容器205a去除了互阻抗前置放大器203的噪声，电容器205b为了直流(DC)稳定性而去除噪声。设置三条连接信号线204，使其穿过金属座201并暴露于所述一个侧表面和所述另一侧表面上。同时，可以根据需要，在金属座201的所述一个侧表面或所述另一侧表面上额外地安装阻抗匹配电阻器和电容器。
设置引线206、207、207a、208和209，使其基本平行于金属座201的所述一个侧表面和所述另一侧表面延伸。此外，引线206、207、207a、208和209从管座213的下表面突出，延伸通过管座的穿通孔，并通过结合连线210、211和212(下文中也称为连线)电连接到安装在金属座201的所述一个侧表面上的光学器件202。
引线之中的一条引线206设置成穿过金属座201，引线206的一端从与连接于管座213上表面的侧表面相对的另一侧表面突出。这是考虑用于高速信号传输的预期的阻抗。引线206的所述一端通过连线210连接到位于金属座201的所述另一侧表面上的激光二极管202a。
引线之中的两条引线207通过连线211连接到互阻抗放大器203。互阻抗放大器203通过其他连线连接到用于光信号接收的光探测器202c、三条连接信号线204中的中部连接信号线的一端以及用于去除阻抗放大器的噪声的电容器205a。
引线之中的一条引线207a传输DC信号，并通过连线211连接到用于去除阻抗放大器的噪声的电容器205a。
引线之中的三条引线208通过连线212分别连接到三条连接信号线204的其他端部。此处，三条引线208之一通过用于DC稳定的噪声去除电容器205b连接到三条连接信号线204中的中部连接信号线的另一端，而三条引线208中的另一条通过连接信号线204电连接到监控光探测器202b。
引线之中的其余四条引线209是接地引线，其用于控制激光二极管202a和光探测器202c之间的信号干扰。除了接地引线之外的每条引线通过比如玻璃绝缘体和陶瓷绝缘体的绝缘体214与管座213隔离。类似地，连接信号线204通过比如玻璃绝缘体和陶瓷绝缘体的绝缘体214与金属座201隔离。
通过同轴电缆阻抗匹配将上述每条引线设计成具有特定的预定阻抗。例如，通过从管座213的下表面突出的引线尺寸以及通过引线之间的间隔将每条引线设计成具有预定的阻抗。此外，在本发明中，具有相同特性的引线以椭圆形状被联合(united)，从而增大了信号密度。
图4A是根据本发明第二示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图，图4B是当从相对一侧观察时，图4A的封装的另一透视图。
参照图4A和4B，与第一实施例的用于光学收发器模块的封装不同，根据第二实施例的用于光学收发器模块的封装的特征在于，连接信号线被单独制造并设置于金属座201的槽201a中。
换言之，在本实施例中，连接信号线并不与金属座201一起制造。在于金属座201中形成“”形的槽201a之后，安装被单独制造的连接信号线块204a。与第一实施例相比，这样的结构使制造设置于金属座中的连接信号线容易且简单，由此能够简化封装制造工艺。
同时，除了上述形状之外，金属座的槽201a能够形成为如同“”的适当的形状。与第一实施例的连接信号线类似，连接信号线可以由涂敷在具有圆形截面的通孔的内圆周表面上或者填充于其中的导体、或者由具有四边形截面的导体形成。类似地，除了四边形截面之外，引线可以形成为具有其他截面，比如圆形截面。
图5是根据本发明第三示范性实施例的用于光学收发器模块的封装的透视图。
参照图5，与第一实施例的封装不同，根据第三实施例的用于光学收发器模块的封装的特征在于，穿过金属座201的引线206没有暴露于金属座201的上侧表面上，而引线206的端部206a暴露于所述一个侧表面上。这里，金属座201的所述一个侧表面指的是其上安装了单片集成双向半导体器件202的表面。
考虑到高速信号传输时的预期阻抗来设计引线206。具有上述结构使引线206能够被设计成穿过金属座201或暴露于金属座201的一个表面上，由此增大了设计的自由度。
同时，与第二实施例的连接信号线块相同，可以实现根据第三实施例的用于光学收发器模块的封装，使得在金属座201的槽中设置单独制造的连接信号线块。
如上所述，本发明使得引线被连接到安装在管座上的金属座的一个侧表面和相对的表面这两者上，由此在具有相同尺寸的封装中，增大了多于两倍的信号密度。换言之，本发明能够增大包括在直径为4.6mm或5.6mm的TO-罐型封装中的引线的密度，从而使用于1.25Gbps以太网无源光网络的单片集成双向模块小型化。
尽管已经参照其某些示范性实施例表示并描述了本发明，但本领域技术人员应理解的是，在不偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行形式和细节上的各种变化。
本申请要求于2005年11月24日提交的韩国专利申请No.2005-113006的优先权和权益，其公开的全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1.一种用于光学收发器模块的封装，包括具有穿通孔的管座；位于所述管座上表面上的金属座；安装在所述金属座上的信号线；以及多条引线，所述多条引线通过所述穿通孔从所述管座的下表面突出并电连接到安装在所述金属座上的光学器件。
2.根据权利要求1所述的封装，其中所述信号线穿过所述金属座并通过绝缘体与所述金属座隔离。
3.根据权利要求1所述的封装，其中所述信号线被单独制造，并设置在所述金属座的槽中。
4.根据权利要求1所述的封装，其中所述多条引线平行于所述金属座的最大表面延伸。
5.根据权利要求4所述的封装，其中所述多条引线之一穿过所述金属座以用于高速信号传输时的预期阻抗匹配。
6.根据权利要求4所述的封装，其中所述多条引线之一具有暴露于所述金属座的一个表面上的端部以用于高速信号传输时的预期阻抗匹配。
7.根据权利要求4所述的封装，其中所述多条引线联合成具有相同特性的引线组。
8.根据权利要求1所述的封装，其中所述光学器件包括双向半导体器件，在该双向半导体器件中，用于发射光信号的光电子器件、用于监控所述光电子器件操作的监控光电子器件和用于接收光信号的光电子器件被单片集成。
9.根据权利要求8所述的封装，其中所述金属座具有安装于其上的互阻抗放大器，所述互阻抗放大器放大并调制被所述光电器件转换的电信号。
全文摘要
提供了一种用于光学收发器模块的具有高密度引线的封装。所述用于光学收发器模块的封装包括含有穿通孔的管座；位于所述管座上表面上的金属座；设置在所述金属座中的信号线；以及多条引线，所述多条引线从所述管座的下表面突出并通过所述穿通孔电连接到安装在所述金属座上的光学器件。由此，所述引线可以连接到所述金属座的上表面和下表面两者，由此增大了封装中的信号密度。
文档编号H01L25/16GK1971909SQ200610109200
公开日2007年5月30日 申请日期2006年8月9日 优先权日2005年11月24日
发明者金星一, 文种太 申请人:韩国电子通信研究院