CN106549299B - 一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装，包括一信号电极，一地电极，一匹配电阻，一电感焊接区和一芯片贴装区。在应用时，偏置电流通过高频电感经电感焊接区注入芯片电极。相比于将电感焊接在匹配电阻与芯片贴装区之间的传统方法，本发明提出的封装结构使得匹配电阻更接近于芯片，有利于改善器件的反射性能；并且有效的减小了电感和传输线之间的寄生电容对器件高频性能的影响，提高了焊接的冗余度，降低了对封装设备的精度要求。

Description

一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构
技术领域
本发明涉及光电子/微电子器件领域，具体地涉及一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构。
背景技术
由于直接调制激光器具有高线性、小尺寸、高输出功率和低功耗等众多优点，其在短距离光纤通讯中得到广泛运用。在激光器芯片的封装过程中，为了最大化的发挥出激光器芯片的设计性能，我们需要尽可能的减小高频信号的损失。若要使激光器芯片出光，则必须加直流偏置，让其工作在阈值电流以上。传统的方法是高频信号和直流同时从同轴射频口进入，这种方法简单便捷，但是不方便单独的调节电流或高频信号。解决方法是外加BiasTee，但这样就会引入噪声干扰，进而影响器件的高频特性。另一种方法是将直流偏置电路加在匹配电阻和芯片之间，这样就能达到高频信号和直流独立调节的目的。在直流偏置电路中，核心部分是高频电感，其具有通直流、隔离交流的功能。因为高频电感引线比较粗(大约50微米)，无法使用金丝压焊技术将其固定在信号电极上。因此，我们使用焊锡固定的方法。但是无论哪一种方法都会在电感引线和信号电极接触的地方产生寄生电容，这会恶化器件的高频性能。因此，设计一种能解决以上问题的新的封装结构对于改善直接调制激光器性能具有十分重要的意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对背景技术中的问题，本发明提出的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构，能有效降低寄生电容对器件性能的影响，有效的减小了电感和传输线之间的寄生电容对器件高频性能的影响，提高了焊接的冗余度，降低了对封装设备的精度要求。
(二)技术方案
本发明提供了一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于：
所述封装包括信号电极2；
所述信号电极2尾端的上表面形成有芯片贴装区5；
所述信号电极2中镶嵌有匹配电阻3，所述匹配电阻3靠近所述芯片贴装区5；
所述芯片贴装区5的侧面形成有电感焊接区4。
上述方案中，所述封装还包括：介质基板6。
上述方案中，所述的介质基板为横截面为矩形的L型体结构。
上述方案中，所述封装还包括：地电极1，
所述地电极1形成于所述介质基板6的上表面、两个侧面和下表面，并连为一体。
上述方案中，所述信号电极2形成于所述介质基板6的上表面。
上述方案中，电感焊接区4形成于所述地电极1上表面尾端。
上述方案中，所述信号电极2与地电极1在所述介质基板6的上表面平行不接触。
上述方案中，所述匹配电阻3与芯片贴装区5不接触。
上述方案中，所述电感焊接区4与所述地电极1不接触。
上述方案中，所述介质基板6的材料为氮化铝、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅。
上述方案中，所述电感焊接区4与芯片贴装区5通过镀金传输线相连。
(三)有益效果
本发明提供的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构，具有以下有益效果：
通过对直接调制激光器封装结构的创新，即达到了直流和高频信号的独立调节，又减小了寄生电容对器件高频性能的影响；另外，由于寄生电容作用的减弱，使得焊接处理有了更大的冗余度，减小了对设备的精度要求，有利于封装技术的发展。
通过对封装结构的创新，将电感安置于激光器芯片的后面(相对于电流方向)，即消除了寄生电感对器件高频性能的影响，又使得匹配电阻更接近于激光器芯片，进而进一步提高器件传输性能，减小反射。
附图说明
图1是本发明具体实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的俯视图。
图2是本发明具体实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的左视图。
图3是本发明具体实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的前视图。
图4是本发明具体实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的应用实例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，包括介质基板6、地电极1、信号电极2、芯片贴装区5、匹配电阻3以及电感焊接区4。
本发明中提及的介质基板6可以为长方体，也可以是横截面为矩形的L型体结构。介质基板6可选材料包括：氮化铝、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅。
本发明提及的地电极1将介质基板6上形成不封闭地包围结构，从而提高屏蔽外接噪声干扰的能力。地电极1可选材料包括金。
本发明提及的信号电极2形成于介质基板1的上表面，与地电极1平行不接触，以形成GSG共面波导结构。信号电极2可选材料包括金。
本发明提及的芯片贴装区5位于所述信号电极2的上表面尾端，可以达到改变光路的方向，简化光耦合的复杂度。
本发明提及的匹配电阻3镶嵌于信号电极中，并且靠近芯片贴装区，提高高频传输性能，降低反射。
本发明提及的电感焊接区4位于芯片贴装区5的侧面，以消除电感焊接时造成的寄生电容对器件高频性能的影响。
根据本发明提供的封装，可以有效地降低寄生电容对器件性能的影像，提高焊接的冗余度，可独立调节直流和高频信号。
图1至图3为本发明实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的三视图。
如图所示，所述封装结构包括地电极1、信号电极2、匹配电阻3、电感焊接区4、芯片贴装区5以及介质基板6。
介质基板6，根据本发明的实施例，如图1和图2所示，介质基板为横截面为矩形的L型体结构，即其左视图为矩形，俯视图为L型的体结构。所述介质基板可选用氮化铝、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅等材料。
地电极1，根据本发明的实施例，如图1和图2所示，所述地电极形成于所述介质基板的上表面、两个侧面和下表面，并连为一体，即地电极不封闭地包围了所述介质基板，根据本发明实施例，所述地电极采用薄膜工艺制作，表面经过镀金工艺处理。
信号电极2，根据本发明的实施例，如图1和图2所示，所述信号电极形成于所述介质基板的上表面，成L型结构，所述信号电极与所述地电极在所述介质基板的上表面平行不接触。根据本发明实施例，所述信号电极采用薄膜工艺制作，表面经过镀金工艺处理。
芯片贴装区5，根据本发明的实施例，如图1所示，所述芯片贴装区位于所述信号电极的L型结构尾端的上表面，并且预置焊锡。
匹配电阻3，根据本发明的实施例，如图1所示，所述匹配电阻镶嵌于所述信号电极中，并靠近芯片贴装区，所述匹配电阻与所述芯片贴装区不接触，中间有一段为信号电极。根据本发明实施例，所述匹配电阻采用薄膜工艺蒸镀而成。
电感焊接区4，根据本发明的实施例，如图1所示，所述电感焊接区位于所述芯片贴装区的侧面、介质基板的上表面，且不与地电极接触。根据本发明实施例，所述电感焊接区表面经过镀金工艺处理。所述电感焊接区与所述芯片贴装区通过镀金传输线相连。
图4是本发明具体实施例的一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装结构的应用实例。
如图4所示，在上述封装结构的基础上还包括：同轴接头7、玻璃绝缘子8、管壳9、金丝10、直接调制激光器芯片11以及高频电感12。
根据本发明实施例，使用图1至图3所述的封装结构，封装直接调制激光器芯片的子载体。所述封装结构包括：地电极1、信号电极2、匹配电阻3、电感焊接区4、芯片贴装区5以及介质基板6。
将直接调制激光器芯片11固定在子载体封装上。根据本发明实施例，将直接调制激光器芯片11放置在芯片贴装区5后加热至预置焊锡融化，然后自然冷却至室温，直接调制激光器芯片11被固定在子载体上。
然后，利用金丝压焊工艺把直接调制激光器芯片11正极与地电极1相连。
将高频电感12引线焊接在电感焊接区4。
将子载体封装在管壳9中。
当直接调制激光器芯片11工作时，直流通过高频电感12注入；高频调制信号通过同轴接头7，经过玻璃绝缘子8，信号电极2和匹配电阻3注入。因此，这种封装结构使得在高频信号的路径中并没有寄生电容产生，这将有效改善器件的高频性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于：
所述封装包括信号电极(2)；
所述信号电极(2)尾端的上表面形成有芯片贴装区(5)；
所述信号电极(2)中镶嵌有匹配电阻(3)，所述匹配电阻(3)靠近所述芯片贴装区(5)；
所述芯片贴装区(5)的侧面形成有电感焊接区(4)。
2.根据权利要求1所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述封装还包括：介质基板(6)。
3.根据权利要求2所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述的介质基板为横截面为矩形的L型体结构。
4.根据权利要求2所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述信号电极(2)形成于所述介质基板(6)的上表面。
5.根据权利要求2所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述封装还包括：地电极(1)，
所述地电极(1)形成于所述介质基板(6)的上表面、两个侧面和下表面，并连为一体。
6.根据权利要求5所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，电感焊接区(4)形成于所述地电极(1)上表面尾端。
7.根据权利要求5所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述信号电极(2)与地电极(1)在所述介质基板(6)的上表面平行不接触。
8.根据权利要求5所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述电感焊接区(4)与所述地电极(1)不接触。
9.根据权利要求1所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述匹配电阻(3)与芯片贴装区(5)不接触。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述介质基板(6)的材料为氮化铝、三氧化二铝、氧化铍或碳化硅。
11.根据权利要求2至9中任一项所述的用于直接调制激光器芯片的子载体封装，其特征在于，所述电感焊接区(4)与芯片贴装区(5)通过镀金传输线相连。
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