CN107275289B - 晶体管外形封装的透镜盖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于TO封装的透镜盖,该透镜盖具有小于4mm的内径。该透镜盖包括金属壳体,该金属壳体具有小于0.2mm的壁厚和围绕透镜的变薄区域,以便在变薄区域中壁厚减小至少35%。

Description

晶体管外形封装的透镜盖
技术领域
本发明涉及到用于TO封装的透镜盖和设有透镜盖的TO封装。更特别地,本发明涉及根据TO-33或TO-38标准(根据JEDEC)的圆形金属封装。
背景技术
晶体管外形(TO)封装是已知的。它们能以任何设计获得。例如,根据专利文献DE102 47 315 B4(肖特股份有限公司),包括透镜盖的用于高频应用的这种TO封装是已知的。
这种密封包装的封装特别用于容纳激光二极管和光电二极管。为此目的,该封装具有窗口,该窗口可特别地设计为透镜的形式。
特别地,具有被熔接玻璃透镜的TO封装在实践中是已知的。这种封装的特点是耐高温。该透镜盖通常仅由具有孔的深拉构件构成,透镜熔接在该孔中。该深拉构件能焊接或钎焊到TO封装的基体。
这种透镜是稳定的、气密的,并具有耐高温性。
特别地,TO-52型封装在实践中已知的。但是,对于较小的封装来说,在日益小型化的情况下难以在透镜和壳体之间提供足够稳定的接合,且没有在壳体受到机械应力时透镜破碎的风险,例如,当安装TO封装时或在组装透镜盖的时候。
发明内容
在这种背景下,本发明的目的是提供在机械方面足够结实的透镜盖,即使是在小TO封装的情况下,特别是在内径小于4mm的情况下。
本发明的目的已经借助权利要求1的透镜盖实现。
借助从属权利要求的主题、说明书和附图详述本发明的优选实施例和其他变型。
本发明涉及用于TO封装的透镜盖。特别地,本发明涉及用于TO-33或TO-38型TO封装的透镜盖。
透镜盖具有小于4mm、优选小于3.8mm的内径。优选地,透镜盖具有基本环状的圆柱形状。如果透镜盖不具有环状的圆柱形状,则内径指的是透镜盖的最小的内径。
透镜盖包括金属壳体。
金属壳体被特别设置为深拉构件。
金属壳体至少在透镜盖的顶壁处具有小于0.2mm、优选小于0.15mm的壁厚。金属壳体的侧壁优选也具有小于0.2mm、优选小于0.15mm的壁厚。
金属壳体在其顶壁中具有孔,透镜位于在该孔中。
本发明特别地涉及具有熔接(eingeschmolzen)的透镜的金属壳体,也就是说,在本发明中,为了提供透镜,玻璃坯料放置在孔中,该构件被加热直到玻璃软化并且接合至金属壳体。
壳体的壁包括围绕孔的变薄区域,透镜位于该孔中,并且在变薄区域中,这样提供的壁厚减小了至少35%。
因此,金属壳体变薄,即透镜位于其内的孔的周围具有较小的壁厚。
已经发现,通过这种变薄,构件之间的应力减小到令人惊讶的较高程度,这大大降低了在机械应力作用下透镜被排出的风险。令人惊奇的是,透镜的玻璃中以及玻璃-金属界面处的应力由于具有本发明的厚度的变薄区域而明显减小很多,由此透镜盖的稳定性大大提高。
优选地,变薄区域中的壁厚减小至少40%,更优选至少45%。
但是,变薄区域的壁厚优选是壳体的相邻壁的至少10%,更优选至少20%。
为了容易制造变薄区域,变薄区域优选以压痕的形式设置,特别是深拉部件中的压痕的形式。所以,通过在单个处理步骤中使金属壳体成形同时可以引入压痕。
在本发明的一个实施例中,变薄区域形成为围绕透镜延伸的凹槽。
特别想到,围绕透镜延伸的凹槽具有平的底部。
根据另一实施例,该底部也可具有圆形的横截面形状。
已发现具有小宽度的凹槽已经足以大大减小围绕透镜的区域中的应力,特别是具有至少0.02mm、优选0.05mm的宽度的情况下。
由于变薄区域,透镜坐落在基部上。优选地,透镜的边缘与基部的边缘间隔开不大于0.2mm,更优选不大于0.3mm。更优选地,透镜主体与透镜盖表面上的基部基本齐平。
在本发明的一个实施例中,变薄区域被设置为使围绕透镜延伸的金属壳体的顶壁变平的形式。
因此,在本发明的此实施例中,不存在围绕透镜或围绕金属壳体的基部(透镜位于其上)延伸的凹槽,相反,邻近基部的壳体的整个顶壁相比于基部并且优选也相比于壳体的侧壁变薄。
金属壳体优选具有小于4mm的高度。透镜优选具有1至2mm、最优选1.4至1.6mm的外径,外径指的是透镜的最大直径。
金属壳体的顶壁中的孔优选具有金属壳体的外径的40-60%的直径。
在本发明的优选实施例中,金属壳体由具有线性热膨胀系数α的材料制成,该线性膨胀系数相α比于透镜的线性热膨胀系数相差不大于1ppm/K。
金属壳体优选由铁-镍合金、特别是镍-铁-钴合金制成。特别地,金属壳体具有4至6ppm/K的线性热膨胀系数。
透镜的线性热膨胀系数优选也为4至6ppm/K。
在优选的实施例中,透镜由硼硅酸盐玻璃制成,特别是具有小于600℃、优选小于550℃、最优选小于500℃的玻璃转变温度Tg的硼硅酸盐玻璃制成。通过这种方式保持较小的制造相关的应力。
透镜有利地设计为平行于电磁辐射传输经过透镜的主方向具有阶梯状横截面形状。
特别有利的是两个透镜部分具有垂直于电磁辐射传输经过透镜的主方向测量的不同的直径。在不同直径的两个透镜部分之间的过渡区域中,最有利地存在被称为透镜杆部的圆柱部分。
邻近透镜杆部朝向直径较大部分,透镜具有承载区域,该承载区域具有优选垂直于透镜杆部的圆柱部分的侧表面的表面。
与直径较大的透镜部分的透镜表面相交的承载表面的外边缘被称为透镜边缘。因此,承载表面终止于透镜边缘处。透镜边缘可定位为直接与变薄区域相邻,或者可与变薄区域间隔开。在任何情况下,相比于透镜的承载表面的区域和/或沿孔的壁厚,在变薄区域中,金属壳体的壁厚更小。就透镜的玻璃的应力来说,特别地,透镜边缘可以是最关键的区域,并且可能在过度应力的情况下被损坏。透镜杆部布置在金属壳体的孔中。其所具有的长度有利地对应于围绕孔的金属壳体的厚度,即孔的深度。透镜的承载表面有利地在围绕孔的区域中搁置(rest)在金属壳体的表面上,并因此位于上述的基部上,也因此有利地限定环形承载表面。
同样关键的区域是透镜杆部。透镜边缘和/或透镜杆部的最初损坏可扩大以导致整个透镜的损坏。透镜的损坏导致整个部件的损坏。
在具有本发明的变薄区域的透镜盖中,相比于没有变薄区域的透镜盖,透镜边缘和/或透镜杆部的区域中的机械应力有利地减小至少30%,更有利地减小至少40%,最有利地减小大于50%。
因此,透镜优选设计为具有延伸进入金属壳体的孔中的透镜杆部的透镜。因此玻璃和金属壳体之间的材料接合另外地存在于孔的侧壁处。
透镜位于其上的基部优选具有至少0.03mm、更优选至少0.04mm的高度。应该理解基部的高度对应于变薄区域的深度。
附图说明
现在参考图1至4的附图,借助两个示例性实施例更详细地描述本发明的主题。
图1示出透镜盖的第一示例性实施例的透视图。
图2是图1的轴向剖视图。
图3示出透镜盖的替代性实施例的透视图。
图4也是图3的剖视图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施例的透镜盖1的透视图。
透镜盖1具有杯状设计并包括基本环状圆柱形的金属壳体2,该金属壳体具有顶壁8,该顶壁8包括布置在其中心的透镜5。
在下端处,金属壳体2具有凸环4,该凸环4用于将壳体固定在TO封装(未示出)的基体。
金属壳体2件具有小于4mm的高度和内径。壳体的高宽比优选为7:3至3:7。
金属壳体2的壁厚优选小于0.2mm,更优选小于0.15mm。
在该视图中已经看到,凹槽形式的环形的变薄区域3设置为围绕透镜5,这用于减小透镜5的区域中、特别是透镜边缘11的区域中的应力。
图2是图1的剖视图。
能看到,金属壳体2在变薄区域3中具有减小的厚度。
因此,透镜5紧邻变薄区域3、位于在基部6上。在该示例性实施例中,基部6和透镜5设计为使透镜边缘11布置为直接邻接变薄区域3。
透镜5已经熔接在孔10中并包括延伸到金属壳体2的孔10内的透镜杆部7。透镜杆部7融入直径较大部分12并融入布置在透镜盖内侧的直径较小部分13。
基部6优选具有至少0.1mm、更优选至少0.15mm的宽度b。
金属壳体2的角部9优选是圆的。
已经发现,利用较窄的变薄区域3,透镜盖1的机械稳定性能大大增加。
对于透镜盖1的机械稳定性来说起决定性作用的是变薄区域3的深度。相比于基部6的相邻的壁和/或金属壳体2的相邻的未变薄区域,变薄区域的壁厚应减小至少35%、优选至少40%。
图3示出本发明的替代性实施例的透视图,其中与图1和2中示出的实施例相反,金属壳体2的围绕透镜5的整个顶壁8变薄。
图4是图3的剖视图。
能看到,在该实施例中透镜5也位于基部6中。
在该实施例中,透镜5或透镜的上部因此坐落在环形基部6上,围绕该环形基部6,金属壳体2的材料包括变薄区域3并因此变薄直到角部9。
该壳体也有小于4mm的高度h和直径di
外径dA被限定为凸环4上方的金属壳体2的外径,凸环4用于将金属壳体2固定至TO封装的基体(Sockel)。
本发明允许提供甚至具有良好机械稳定性的更小的透镜盖。
附图标记列表
1 透镜盖
2 金属壳体
3 变薄区域
4 凸环
5 透镜
6 基部
7 透镜杆部
8 顶壁
9 角部
10 孔
11 透镜边缘
12 直径较大部分
13 直径较小部分

Claims (14)

1.一种用于晶体管外形封装的透镜盖(1),所述透镜盖(1)具有小于4mm的内径,所述透镜盖(1)包括具有顶壁(8)的金属壳体(2),其中所述透镜盖(1)的所述金属壳体(2)至少在所述透镜盖(1)的所述顶壁(8)处具有小于0.2mm的壁厚,并且所述金属壳体(2)在所述顶壁(8)中具有孔(10),透镜(5)位于所述孔(10)中,其中所述金属壳体的所述壁包括围绕所述孔(10)的变薄区域(3),壁厚在所述变薄区域(3)中减小至少35%,其中所述顶壁(8)在所述孔(10)处比在所述变薄区域(3)处厚,所述变薄区域(3)直接与所述透镜(5)相邻,并且所述变薄区域(3)从所述透镜(5)延伸到侧壁。
2.如前述权利要求中所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域(3)的壁厚减小至少40%。
3.如权利要求2所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域(3)的壁厚减小至少45%。
4.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域(3)以压痕的形式设置。
5.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述透镜盖(1)是深拉构件,并且所述变薄区域(3)以压痕的形式设置。
6.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中晶体管外形封装是TO-33型封装。
7.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域(3)被设置为围绕所述透镜(5)延伸的凹槽的形式。
8.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域(3)被设置为所述金属壳体(2)的围绕所述透镜(5)延伸的所述顶壁(8)的变平部分的形式。
9.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述变薄区域为平的区域。
10.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述透镜(5)具有1至2mm的外径。
11.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述金属壳体(2)由具有线性热膨胀系数α的材料制成,所述线性膨胀系数相比于所述透镜(5)的线性热膨胀系数相差不大于1ppm/K。
12.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),
其中所述透镜(5)被熔接至所述金属壳体(2);和/或
其中所述透镜(5)由硼硅酸盐玻璃制成;和/或
其中所述金属壳体(2)由铁-镍合金制成;和/或
其中所述金属壳体(2)具有小于0.15mm的壁厚;和/或
其中所述孔(10)具有所述金属壳体的外径的40%至60%的直径。
13.如权利要求1至3中任一项所述的透镜盖(1),其中所述金属壳体(2)具有用于固定到TO封装的基体的凸环(4);并且其中所述透镜具有位于所述孔(10)中的透镜杆部(7)。
14.一种晶体管外形封装,其包括基体和如前述权利要求中任一项所述的透镜盖(1)。
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