CN104124285A - 采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光电探测器技术领域，提供一种采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座，包括贴合的多层陶瓷基板，所述多层陶瓷基板底部焊接有管脚，顶部设有金属环，各层陶瓷基板的上下表面均镀有导电金属层，各层陶瓷基板上均分布有电路连接孔，所述多层陶瓷基板的上表面设有两个电源触点、两个差分信号触点，所述电源触点、差分信号触点穿过各层陶瓷基板连接到对应的管脚。本发明提供的光电探测器封装底座为多层陶瓷结构的TO座，各层陶瓷基板上下表面电镀金属导电层，构成共面波导结构，而且高速信号线采用差分信号传输设计，可以解决20GHz以上带宽信号的传输问题，传输损耗小。

Description

采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座
技术领域
本发明属于光电探测器技术领域，尤其涉及一种采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座。
背景技术
随着光通信的高速发展，100G光收发模块在未来几年需求量逐步上升。对于光收发模块中的核心器件之一的探测器组件，同样具备着巨大的市场需求。考虑的成本及体积问题，带宽大于20GHz，传输速率达到28Gbps的TO(罐型)型封装器件，也急需开发。传统TO座，采用可伐作为主体，通过玻璃焊的工艺将管柱装配在主体上，作为电连接接口。这种传统的TO座做了一定的阻抗匹配设计，在传输20G以下信号的表现很好，但在20G以上的应用时，其损耗很大，所以很难达到应用需求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座，旨在解决传统TO座难以传输20GHz以上信号的技术问题。
本发明采用如下技术方案：
一种采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座，包括贴合的多层陶瓷基板，所述多层陶瓷基板底部焊接有管脚，顶部设有金属环，各层陶瓷基板的上下表面均镀有导电金属层，各层陶瓷基板上均分布有电路连接孔，并且通过所述电路连接孔各层陶瓷基板组合固定为一体，所述多层陶瓷基板的上表面设有两个电源触点、两个差分信号触点，所述电源触点、差分信号触点穿过各层陶瓷基板连接到对应的管脚，并且从多层陶瓷基板的下表面引出地管脚。
本发明的有益效果是：本发明提供的光电探测器封装底座为多层陶瓷结构的TO座，各层陶瓷基板上下表面电镀金属导电层，构成共面波导结构，而且高速信号线采用差分信号传输设计，可以解决20GHz以上带宽信号的传输问题，传输损耗小，可以满足单通道20G及以上同轴型光电探测器件的要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座的立体图；
图2是是本发明实施例提供的采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座的俯视图；
图3是本发明实施例提供的采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座的轴向剖视图
图4a、4b分别是第一陶瓷基板的上、下表面结构图；
图5a、5b分别是第一陶瓷基板的上、下表面结构图；
图6a、6b分别是第一陶瓷基板的上、下表面结构图；
图7a、7b分别是第一陶瓷基板的上、下表面结构图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1-图3分别示出了本发明实施例提供的采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座的立体结构、俯视结构和轴向剖视结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
参照图1-3，本实施例提供的采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座包括括贴合的多层陶瓷基板1，所述多层陶瓷基板底部焊接有管脚2，顶部设有金属环3，各层陶瓷基板的上下表面均镀有导电金属层4，各层陶瓷基板上均分布有电路连接孔5，并且通过所述电路连接孔各层陶瓷基板组合固定为一体，所述多层陶瓷基板的上表面设有两个电源触点121、两个差分信号触点111，所述电源触点121、差分信号触点111穿过各层陶瓷基板连接到对应的管脚2，并且从多层陶瓷基板的下表面引出地管脚。
本实施例中，金属环用于与带透镜的TO帽进行缝焊，承受缝焊时的相应压力，同时也可以作为大地连接，各层陶瓷基板上下表面电镀有金属导电层，电路连接孔中设有导电金属，起到导电连通各层陶瓷基板作用，通过电路连接孔各层陶瓷基板组合固定为一体，构成共面波导结构，而且高速信号线采用差分信号传输设计，差分信号在共面波导中传输，可以有效解决20GHz以上带宽信号的传输问题，传输损耗小，满足单通道20G及以上同轴型光电探测器件的要求。具体的，使用时，从所述两个电源触点121接入电压源，将高速差分信号从所述两个差分信号触点111接入，电压源穿过各层陶瓷基板传输到对应管脚，高速差分信号在各层陶瓷基板中传输，最后从对应的管脚输出。
上述结构中，作为一种优选实施方式，所述多层陶瓷基板1有四层，从顶部到底部依次为第一陶瓷基板11、第二陶瓷基板12、第三陶瓷基板13、第四陶瓷基板14，所述管脚有六根，包括两根电源管脚、两根差分信号管脚、两根地管脚.
下面描述各层陶瓷基板的结构，图4-7分别示出了第一陶瓷基板至第四陶瓷基板的上下表面结构，各层陶瓷基板上设有用于传输电源信号或者差分信号的触孔，所述电源触点周围、差分信号触点周围以及触孔周围存在一片用于与导电金属层隔离的空白区域，图中阴影部分为导电金属层，空白部分为空白区域。传输信号时，电压源信号通过所述电源触点并穿过各层的触孔传输至电源管脚。高速差分信号通过所述差分信号触点并穿过各层的触孔传输至差分信号管脚，这里电压源信号和高速差分信号穿过的触孔不同。另外，作为优选的，从图中可看出，相邻层陶瓷基板的接触面，空白区域完全重合。
作为一种实例列举，所述第一陶瓷基板11为D字形(D字形为由圆弧和圆弧上的弦组成的图形)，第二陶瓷基板至第四陶瓷基板为圆形，第一陶瓷基板11的圆弧与金属环3内壁贴合，所述两个差分信号触点111位于第一陶瓷基板11的上表面，所述两个电源触点121位于所述第二陶瓷基板12的上表面，差分信号触点111以及电源触点121的周围均存在一定范围的空白区域，空白区域以外是金属导电层，第一陶瓷基板下表面的空白区域和金属导电层与上表面完全对称。
所述第二陶瓷基板12上的触孔为信号触孔122，所述第三陶瓷基板13上的触孔分为电源触孔131、信号触孔132、转向触孔133，所述第四陶瓷基板14上的触孔分为电源触孔141和信号触孔142，第三、第四陶瓷基板上的电源触孔131、141与第二陶瓷基板上的电源触点121同轴且导通，所述电源管脚21与所述第四陶瓷基板下表面上的电源触孔141焊接，这样从电源触点121输入的电压源可以从电源管脚21输出。
所述第二、第三陶瓷基板上的信号触孔122、132与第一陶瓷基板上的差分信号触点111同轴且导通，第三陶瓷基板上的转向触孔133与第四陶瓷基板上的信号触孔142同轴且导通，所述第三陶瓷基板上的转向触孔133与信号触孔131一对一电连接，所述差分信号管脚22与所述第四陶瓷基板下表面上的信号触孔142焊接，所述地管脚23焊接到所述第四陶瓷基板下表面的金属导电层。这样，从差分信号触点111输入的高速差分信号可以从差分信号管脚22输出。
本实施例中，各层陶瓷基板上的电路连接孔与空白区域的距离大于距离安全值，保证信号传输不受影响。另外，作为一种优选实施方式，所述金属导电层的材质为金，金具有良好的导电性能，多层陶瓷基板构成的共面波导的屏蔽性能更好，可以进一步保障信号传输。最后，本发明外形结构与普通罐型封装底座兼容，可以兼容目前成熟工艺，易于批量生产，降低成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用多层陶瓷罐式封装的高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述高频光电探测器封装底座包括贴合的多层陶瓷基板，所述多层陶瓷基板底部焊接有管脚，顶部设有金属环，各层陶瓷基板的上下表面均镀有导电金属层，各层陶瓷基板上均分布有电路连接孔，并且通过所述电路连接孔各层陶瓷基板组合固定为一体，所述多层陶瓷基板的上表面设有两个电源触点、两个差分信号触点，所述电源触点、差分信号触点穿过各层陶瓷基板连接到对应的管脚，并且从多层陶瓷基板的下表面引出地管脚。
2.如权利要求1所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述多层陶瓷基板共有四层，从顶部到底部依次为第一陶瓷基板、第二陶瓷基板、第三陶瓷基板、第四陶瓷基板，所述管脚有六根，包括两根电源管脚、两根差分信号管脚、两根地管脚，各层陶瓷基板上设有触孔，所述电源触点周围、差分信号触点周围以及触孔周围存在一片用于与导电金属层隔离的空白区域，所述电源触点、差分信号触点穿过各层触孔连接到对应管脚。
3.如权利要求2所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，相邻层陶瓷基板的接触面，空白区域完全重合。
4.如权利要求3所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述第一陶瓷基板为D字形，第二陶瓷基板至第四陶瓷基板为圆形，第一陶瓷基板的圆弧与金属环内壁贴合，所述两个差分信号触点位于第一陶瓷基板的上表面，所述两个电源触点位于所述第二陶瓷基板的上表面，差分信号触点以及电源触点的周围均存在一定范围的空白区域，空白区域以外是金属导电层，第一陶瓷基板下表面的空白区域和金属导电层与上表面完全对称。
5.如权利要求4所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述第二陶瓷基板上的触孔为信号触孔，所述第三陶瓷基板上的触孔分为电源触孔、信号触孔、转向触孔，所述第四陶瓷基板上的触孔分为电源触孔和信号触孔，第三、第四陶瓷基板上的电源触孔与第二陶瓷基板上的电源触点同轴且导通。
6.如权利要求5所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述第二、第三陶瓷基板上的信号触孔与第一陶瓷基板上的差分信号触点同轴且导通，第三陶瓷基板上的转向触孔与第四陶瓷基板上的信号触孔同轴且导通，所述第三陶瓷基板上的转向触孔与信号触孔一对一电连接。
7.如权利要求6所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述电源管脚与所述第四陶瓷基板下表面上的电源触孔焊接，所述差分信号管脚与所述第四陶瓷基板下表面上的信号触孔焊接，所述地管脚焊接到所述第四陶瓷基板下表面的金属导电层。
8.如权利要求2-7任一项所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，各层陶瓷基板上的电路连接孔与空白区域的距离大于距离安全值。
9.如权利要求8所述高频光电探测器封装底座，其特征在于，所述金属导电层的材质为金。
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