CN1917311A - 用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉 - Google Patents

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Abstract

一种用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其中包括：一电介质热沉基片；一微波传输线，该微波传输线制作在电介质热沉基片的上表面的一侧，该微波传输线在电介质热沉基片的上表面形成三个端点；一薄膜电阻，该薄膜电阻制作在电介质热沉基片的上表面，形成在微波传输线的端点的尾端；多条金属电极，该多条金属电极制作在电介质热沉基片的上表面的另一侧；一地电极，该地电极制作在电介质热沉基片的下表面，且将电介质热沉基片的下表面覆盖。

Description

用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉
技术领域：
本发明属于光电子器件领域，是一种用于光电子器件封装的热沉，更具体说是一种用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉。
背景技术：
电吸收调制器(EAM)与分布反馈激光器(DFB LD)的单片集成(EML)光源，因具备低啁啾、小工作电压、尺寸小、结构紧凑、可靠性高、器件间光耦合效率高、输出光功率大、成本低等优点，是WDM光通信系统，尤其是长距离高速率光纤网络的理想光源。当光电器件芯片制作完毕后，封装是器件性能是否充分实现和发挥，器件能否实用化的关键，电信号引入和分配，光能量的耦合，模块保护，恒温散热等在一定程度上都依赖于器件封装。热沉作为光电器件管芯封装时的直接载体，主要解决管芯的散热和电信号的引入和分配等电连接问题。对于高频工作的光电器件的封装，由于信号速率很高，波长很短，造成的电磁辐射，损耗和干扰的影响严重。这时具有良好高频微波传输性能，能将信号源输出的高频电信号高效率、低反射、低损耗的传输到高频工作的光电器件管芯的P、N电极两端的热沉至关重要。一般的光电器件管芯P、N电极不共面，分别位于管芯的上下表面。通常是把管芯的下电极焊接在热沉的一个电极上，管芯的上电极则通过金丝连接到热沉上另外的电极上，然后再分别用金丝把热沉电极与外电路连接。对于高频工作的光电器件，金丝直径受到上电极尺寸的限制，直径较小(φ＜25μm)，电感效应明显(约1nh/mm)。金丝越长，个数越多，引入的寄生参数越大，造成的微波损耗越严重，将会影响整个器件封装模块的高频性能。所以，对于工作频率大于2.5GHz的光电器件的封装，多采用SMA或GPO射频连接头作为热沉上的信号电极与外部同轴电缆信号输入线的连接。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，该热沉上的高频信号传输线采用50Ω特征阻抗的共面波导(CPW)传输线，信号输入端的CPW尺寸设计适于与SMA或GPO射频连接头连接，在信号输出端带有50Ω匹配负载电阻。并且，在管芯焊接部分的CPW尺寸设计极大限度的缩短了上电极金丝长度，充分减小了金丝寄生参数对高频特性的影响。
本发明的技术方案是：
本发明为一种用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中包括：
一电介质热沉基片；
一微波传输线，该微波传输线制作在电介质热沉基片的上表面的一侧，该微波传输线在电介质热沉基片的上表面形成三个端点；
一薄膜电阻，该薄膜电阻制作在电介质热沉基片的上表面，形成在微波传输线的端点的尾端；
多条金属电极，该多条金属电极制作在电介质热沉基片的上表面的另一侧；
一地电极，该地电极制作在电介质热沉基片的下表面，且将电介质热沉基片的下表面覆盖。
其中微波传输线采用共面波导传输线，其阻抗为50Ω。
其中在微波传输线输入端开始的一段，信号线的宽度是固定不变的，宽度约为400微米，以便于同SMA或GPO射频连接头中心的信号端子焊接，信号线与地线间的间隙宽度亦固定不变；微波传输线的中段是连续线性渐变的，呈对称楔形，宽度从400微米连续线性渐变到约100微米，同时信号线与地线间的间隙宽度也是连续非线性渐变的；微波传输线的后端是一段带有直角弯曲拐角的共面波导传输线，信号线的宽度为100微米固定不变，同时信号线与地线间的间隙宽度亦固定不变；该微波传输线直角拐角采用切角补偿结构。
其中所述的微波传输线采用的共面波导传输线的终端匹配负载电阻为薄膜电阻，材料为氮化钽或镍铬合金。
其中微波传输线、金属电极和地电极的表面经过镀金工艺处理。
其中电介质热沉基片所采用的是氮化铝或氧化铝或碳化硅或氧化铍或氮化铍或金刚石材料。
本发明的有益效果是：设计的热沉能够实现输入的高频电信号到电吸收调制器P、N电极间的高效传输，在电吸收调制器P、N电极两端获得大的电信号响应；实现热沉微波传输线与射频连接头的低损耗连接；实现高频电信号沿微波传输线低损耗，高频率响应的传输；有效的缩短了电吸收调制器上表面电极与共面波导传输线的信号线之间的连接金丝长度，最终使得封装模块获得小的反射参量和宽带宽的高频响应，以提高封装模块的整体高频动态工作性能。
附图说明
为了进一步说明本发明的技术内容，下面结合附图对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明的一种用于电吸收调制器与半导体激光器集成器件高频封装的热沉的俯视图。
图2是图1在高频共面波导传输线输入端的侧视图。
具体实施方法
请参阅图1及图2，其中包括：
一电介质热沉基片1，该电介质热沉基片1所采用的是氮化铝(AlN)或氧化铝(Al2O3)或碳化硅(SiC)或氧化铍(BeO)或氮化铍(BN)或金刚石材料，基片材料要求具有良好的电学性质(小的介电常数，低的介质损耗，良好的热学特性，高热导率)和与芯片半导体材料较匹配的热膨胀系数，同时，对基片平整度和粗糙度也有要求；
一微波传输线2，该微波传输线2采用共面波导传输线(该共面波导传输线也采用标号2表示)，共面波导(CPW)传输线2，该共面波导(CPW)传输线2的特征阻抗为50Ω，中间的金属电极为共面波导传输线2的信号线，两边的金属电极为共面波导传输线2的地线，其中：(1)在共面波导传输线2输入端开始的一段，信号线的宽度w是固定不变的，宽度w约为400微米，以便于同SMA或GPO射频连接头中心的信号端子焊接，信号线与地线间的间隙宽度g亦固定不变，其中g值由50Ω特征阻抗的要求及电介质热沉基片1的电学性质确定；(2)接下来的一段共面波导传输线2，其信号线的宽度w是连续线性渐变的，呈对称楔形，宽度w从约400微米连续线性渐变到约100微米，同时信号线与地线间的间隙宽度g是连续非线性渐变的，宽度g的变化由50Ω特征阻抗的要求及电介质热沉基片1的电学性质确定；(3)接下来是一段带有呈直角弯曲拐角的共面波导传输线2，信号线的宽度w约为100微米固定不变，同时信号线与地线间的间隙宽度g亦固定不变，其值g由50Ω特征阻抗的要求及电介质热沉基片1的电学性质确定。共面波导传输线2直角拐角采用切角补偿结构；该微波传输线2在电介质热沉基片1的上表面形成三个端点21、22、23；(4)金属层为Ti300-500/Au1.5-3μm或TiW300-500/Ni1000-2000/Au1.5-3μm，以满足集成芯片焊结和金丝压焊的需求。
一薄膜电阻3，该薄膜电阻为共面波导(CPW)传输线的终端匹配负载电阻，阻值为50Ω，材料为氮化钽(TaN)或镍铬(NiCr)合金；
一组金属电极4，用于电吸收调制器与半导体激光器集成器件高频封装时直流电信号的引入，金属层为Ti300-500/Au1.5-3μm或TiW300-500/Ni1000-2000/Au1.5-3μm，以满足金丝压焊的需求；
一地电极5，该地电极覆盖整个电介质热沉基片的下表面，金属层为Ti300-500/Au1.5-3μm或TiW300-500/Ni1000-2000/Au1.5-3μm，以满足集整个热沉向基座焊接的需求。
上述的共面波导(CPW)传输线2，金属电极4和地电极5的表面经过镀金工艺处理，金镀层厚度1.5-3μm。

Claims (6)

1.一种用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中包括：
一电介质热沉基片；
一微波传输线，该微波传输线制作在电介质热沉基片的上表面的一侧，该微波传输线在电介质热沉基片的上表面形成三个端点；
一薄膜电阻，该薄膜电阻制作在电介质热沉基片的上表面，形成在微波传输线的端点的尾端；
多条金属电极，该多条金属电极制作在电介质热沉基片的上表面的另一侧；
一地电极，该地电极制作在电介质热沉基片的下表面，且将电介质热沉基片的下表面覆盖。
2.如权利要求1所述的用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中微波传输线采用共面波导传输线，其阻抗为50Ω。
3.如权利要求1所述的用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中在微波传输线输入端开始的一段，信号线的宽度是固定不变的，宽度约为400微米，以便于同SMA或GPO射频连接头中心的信号端子焊接，信号线与地线间的间隙宽度亦固定不变；微波传输线的中段是连续线性渐变的，呈对称楔形，宽度从400微米连续线性渐变到约100微米，同时信号线与地线间的间隙宽度也是连续非线性渐变的；微波传输线的后端是一段带有直角弯曲拐角的共面波导传输线，信号线的宽度为100微米固定不变，同时信号线与地线间的间隙宽度亦固定不变；该微波传输线直角拐角采用切角补偿结构。
4.如权利要求2所述的用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中所述的微波传输线采用的共面波导传输线的终端匹配负载电阻为薄膜电阻，材料为氮化钽或镍铬合金。
5.如权利要求1所述的用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中微波传输线、金属电极和地电极的表面经过镀金工艺处理。
6.如权利要求1所述的用于电吸收调制半导体激光器高频封装的热沉，其特征在于，其中电介质热沉基片所采用的是氮化铝或氧化铝或碳化硅或氧化铍或氮化铍或金刚石材料。
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