DE102013114547A1 - TO-Gehäuse sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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DE102013114547A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse, bei welchem oberseitig die Länge der Bonddrähte verkürzt ist und auf einer dem Anschluss gegenüberliegenden Seite die Anschlussleitungen einen Überstand aufweisen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
  • Hintergrund der Erfindung
  • TO- also Transistor Outline-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen sind bekannt.
  • Insbesondere ist in dem Dokument DE 102 21 706 B4 ein TO-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen beschrieben.
  • Ein derartiges Gehäuse umfasst einen Sockel, welcher in der Regel als gestanztes Metallteil ausgebildet ist.
  • Der Sockel dient der Aufnahme einer Fotodiode oder einer Laserdiode, welche als Sender- bzw. Empfängerdiode bei Hochfrequenzanwendungen verwendet wird.
  • Neben Sender- oder Empfängerdiode sind dabei in der Regel noch weitere elektronische Komponenten, insbesondere eine Verstärkerbaugruppe auf dem TO-Gehäuse angeordnet.
  • Der Chip ist über Signalleitungen, welche durch den Sockel geführt sind, kontaktiert.
  • Die Anschlussleitungen sind in einer Vergussmasse, in der Regel aus Glas, eingebettet und so gegenüber dem Sockel isoliert und mechanisch fixiert.
  • Durch die Glasvergussmasse ist das Gehäuse des Weiteren hermetisch abgedichtet.
  • Mit der Forderung nach immer höheren Übertragungsleistungen muss die mögliche Bandbreite einer Baugruppe, die ein derartiges TO-Gehäuse umfasst, vergrößert werden.
  • Herkömmliche Baugruppen, welche ein Gattung bildendes TO-Gehäuse umfassen, können derzeit maximal Datenraten von 10 GBit/s übertragen.
  • Zukünftig sollen aber Datenraten von über 20 GBit/s, insbesondere von Datenraten von 25 bis 28 GBit/s, erreicht werden können.
  • Um dies zu ermöglichen, ist unter anderem die Impedanz der signalführenden Elemente einer derartigen Baugruppe von hoher Bedeutung.
  • Die verwendeten Baugruppen haben in der Regel einen Scheinwiderstand, welcher in der Praxis vereinfacht als Impedanz bezeichnet wird, von etwa 50 Ω.
  • Es versteht sich, dass die Impedanz frequenzabhängig ist und dass unter der Impedanz im Sinne der Erfindung der Scheinwiderstand im Hochfrequenzbereich verstanden wird, in welchem die jeweiligen Bauteile üblicherweise betrieben werden.
  • Im Hochfrequenzbereich ist ein Impedanzwechsel auf Grund einer Reflektion mit einem Signalverlust verbunden. Es ist daher erwünscht, dass die Impedanz des Signalpfades der Sender- oder Empfängerbaugruppe auf die Impedanz der hiermit verbundenen Baugruppe abgestimmt ist.
  • Insbesondere sollen die Transmissions- und Reflexionsverluste im Bereich von 0 bis 30 GHz so gering wie möglich gehalten werden.
  • Problematisch sind die Bonddrähte zwischen den Anschlussleitungen des TO-Gehäuses und dem Chip, auf welchem eine Sender- oder Empfängerdiode angeordnet ist. Eine lange Bondverbindung erzeugt eine Induktivität, die die Bandbreite der das TO-Gehäuse umfassenden Baugruppe reduziert.
  • Weiter problematisch sind die mit Glas vergossenen Durchführungen. Aufgrund der relativ hohen Dielektrizitätskonstante von Glas und der relativ schmalen Durchführung kommt es hier zu einer kapazitiven Charakteristik, die ebenfalls zu Signalverlust führt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein TO-Gehäuse herkömmlicher Bauform mit einem Metallsockel bereit zu stellen, welches zur Verwendung im Hochfrequenzbereich mit erhöhter Bandbreite geeignet ist.
  • Insbesondere sollen Datenübertragungsraten von deutlich über 10 GBit/s ermöglicht werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein TO-Gehäuse sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen, welches einen Sockel zur Aufnahme eines Bauelements umfasst, welches eine Empfänger- oder Senderdiode aufweist.
  • Die Baugruppe ist insbesondere aus Halbleiterbauelementen, sogenannten Chips, ausgebildet, einer Fotodiode und/oder Laserdiode, wobei der Chip weitere elektronische Bauelemente, insbesondere eine Verstärkerbaugruppe, umfasst.
  • Der Sockel ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere als im Wesentlichen kreiszylindrisches oder rechteckiges Bauteil ausgebildet.
  • Über die Empfänger- und/oder Senderdiode können Daten übertragen werden. Dies ist dem Fachmann bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
  • Das Bauelement, welches Sender- oder Empfängerdiode umfasst beziehungsweise eine Verstärkerbaugruppe, die mit dem Bauelement verbunden ist, ist mittels Bonddrähten mit Anschlussleitungen verbunden. Die Anschlussleitungen dienen dabei der Übertragung von Daten mittels Hochfrequenztechnik.
  • Üblicherweise wird das Bauelement auf den Sockel gesetzt und sodann mittels zumindest zweier Bonddrähte kontaktiert, also mit den Anschlussleitungen verbunden.
  • Hierfür sind dem Fachmann verschiedene Verfahrensvarianten bekannt, insbesondere das Thermokompressions-Bonden, das Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden sowie das Ultraschall-Wedge-Wegde-Bonden.
  • Das Bauelement im Sinne der Erfindung kann auch als Baugruppe ausgebildet sich, die beispielsweise einen Chip mit einer Verstärkerbaugruppe und eine damit verbundene Sender- oder Empfängerdiode, insbesondere ausgebildet als SMD-Bauelement, umfasst.
  • Die Anschlussleitungen sind in einer Durchführung durch den Sockel geführt und mittels einer Vergussmasse gegenüber dem Sockel isoliert und im Sockel gehalten.
  • Insbesondere wird eine Glasvergussmasse verwendet. Vorzugsweise wird ein Glas verwendet, welches eine möglichst niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, insbesondere Borosilikatgläser.
  • Es sind insbesondere eine Sender- oder Empfängerdiode jeweils zwei Anschlussleitungen zur Datenübertragung zugeordnet.
  • Die Anschlussleitungen verlaufen dabei in der Regel im Wesentlichen senkrecht zur Ober- und Unterseite des Sockels, erstrecken sich also parallel zu der Haupterstreckungsrichtung einer Durchführung durch welche die Anschlussleitungen geführt sind.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei Anschlussleitungen nebeneinander in einer Durchführung angeordnet. Es handelt sich dabei um eine differenzielle oder balancierte Leitungsform.
  • Andere Ausführungsformen der Erfindung stellen jeweils für eine Anschlussleitung eine Durchführung und eine Rückleitung über den Sockel bereit.
  • Ein Kerngedanke der Erfindung betrifft die Verkürzung der Bonddrähte, wobei im Sinne der Erfindung unter der Länge des Bonddrahtes diejenige Strecke gemeint ist, entlang derer sich der Bonddraht von einem Kontaktpunkt zum anderen Kontaktpunkt erstreckt.
  • Zur Verkürzung der Bonddrähte sind gemäß der Erfindung verschiedene Maßnahmen denkbar.
  • Zum einen ist denkbar, dass sich zumindest eine Anschlussleitung auf der Seite des Bauelementes, welches die Sender- oder Empfängerdiode umfasst, in ihrem Querschnitt gegenüber dem Querschnitt in der Durchführung vergrößert.
  • Insbesondere kann hierfür die Anschlussleitung einen platten- beziehungsweise pilzförmigen Abschnitt aufweisen.
  • Durch die Querschnittsvergrößerung ist die Anschlussleitung angrenzend zur Baugruppe verdickt, so dass der Kontaktpunkt für den Bonddraht näher an dem Kontaktpunkt der Baugruppe liegt.
  • Eine weitere Möglichkeit ist eine asymmetrische Anordnung der Anschlussleitung in der Durchführung.
  • So ist zum einen denkbar, die Anschlussleitung nicht mittig, sondern in Richtung der Baugruppe verschoben in der Durchführung anzuordnen.
  • Weiter ist denkbar, dass die Anschlussleitung nicht koaxial sondern schräg in die Durchführung eingesetzt wird und dabei in Richtung der Kontaktpunkte der Baugruppe zeigt.
  • Eine weitere Möglichkeit ist eine abgewinkelte Ausgestaltung, wobei die abgewinkelten Abschnitte der Anschlussleitung in Richtung der Baugruppe zeigen.
  • Die Länge der Bonddrähte kann des Weiteren dadurch verkürzt werden, dass das die Empfänger- oder Senderdiode umfassende Bauelement, also insbesondere der Chip, in dem Bereich der Durchführung hineinragt.
  • Der Chip überlappt also in der Draufsicht zumindest teilweise mit der Durchführung und rückt näher an die Kontaktpunkte der Anschlussleitung heran.
  • Es hat sich nun aber gezeigt, dass vorstehend beschriebene konstruktive Änderungen zur Verkürzung der Bonddrähte mit einer Erhöhung der Kapazität der Anschlussleitung im Bereich der Durchführung auf ganzer Länge oder auf teilweiser Länge einhergehen können.
  • Die Impedanz Z definiert sich im Hochfrequenzbereich bekannterweise als Wurzel aus dem Quotienten der Induktivität L und der Kapazität C.
  • Wird nun die Kapazität im Bereich der Durchführung erhöht, verringert sich die Impedanz, was in Hochfrequenzübertragungsstrecken zu höheren Verlusten durch Signalreflexion führt.
  • Die Erfinder haben nunmehr herausgefunden, dass die vorstehend beschriebene Kapazitätserhöhung zumindest teilweise ausgeglichen werden kann, indem zumindest eine Anschlussleitung über den Bereich der Sockeldurchführung mit der Vergussmasse übersteht.
  • Die Anschlussleitung steht dabei aber nicht mehr als ein Viertel der Wellenlänge des obersten Frequenzspektrums über.
  • Der Überstand ist vorzugsweise ein Abschnitt der Anschlussleitung, in welchem die Anschlussleitung zwischen einer Leiterplatte, mit der die Anschlussleitung verbunden ist und der Durchführung, in welcher die Leiterplatte mit einer Vergussmasse ummantelt ist, frei hindurchführt, also nur mit Luft umhüllt ist. Die Anschlussleitung ist also beabstandet von der Vergussmasse kontaktiert. Denkbar ist aber auch, im Bereich des Überstandes die Anschlussleitung mit einem Material zu umhüllen, welches eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als die Vergussmasse aufweist.
  • Die Erfindung kann auch schaltungstechnisch beschrieben werden.
  • Da die betrachteten Leitungslängen in der Regel kürzer als ein Viertel der Wellenlänge der obersten Frequenz des Nutzspektrums sind, können die Leitungen als konzentrierte Bauelemente berechnet werden.
  • Dem Bonddraht, welcher den Chip mit der Anschlussleitung verbindet, ist eine Induktivität Lb zugeordnet.
  • Die in der Durchführung vorhandene Anschlussleitung bildet auf Grund der hohen Dielektrizitätskonstante der Glasvergussmasse eine Kapazität Cd.
  • Die Erfindung sieht vor, dass über einen Überstand auf der Unterseite des TO-Gehäuses, bei dem die Anschlussleitung an Luft angrenzt, eine zusätzliche Induktivität Lü entsteht.
  • Es entsteht so schaltungstechnisch ein LB-CD-LÜ Schaltkreis im Sinne einer Ersatzschaltung der vorstehend beschriebenen Leitungselemente.
  • Bei geeigneter Dimensionierung, insbesondere des Überstandes, kann die Impedanz des Signalpfades so eingestellt werden, dass eine Impedanzanpassung an die Leitung auf der Leiterplatte erfolgt und Reflektionen so minimiert werden.
  • Die Größe der Induktivität Lü wird über den Abstand der Leiterplatte zum Sockel eingestellt.
  • Um diesen Abstand genau einhalten zu können, werden in einer Ausführungsform Abstandshalter, insbesondere ausgebildet als podestförmige Erhebungen, an der Unterseite des TO Gehäuses angebracht, die einen definierten Abstand zur Leiterplatte gewährleisten.
  • Es kann so ein Scheinwiderstand im Hochfrequenzbereich zwischen 30 und 80 Ω, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Ω eingestellt werden.
  • Vorzugsweise beträgt die Induktivität Lb zwischen 80pH und 300pH, Cd zwischen 0,065pF und 0,024pF und/oder Lü zwischen 80pH und 300pH.
  • Die Länge des Überstandes kann beispielsweise wie folgt bestimmt werden:
    In Abhängigkeit der Bonddrahtlänge wird zunächst die Induktivität des als konzentrierten Bauelementes betrachteten Bonddrahtes bestimmt. Diese beträgt beispielsweise bei einer Bonddrahtlänge von 80 bis 300 µm zwischen 80 und 300 pH.
  • Die Längenabschätzung des Überstandes kann sodann unter zur Hilfenahme des Smith-Diagramms bestimmt bzw. abgeschätzt werden. Zugrunde gelegt wird eine Hochfrequenz von beispielsweise 20 GHz.
  • Dabei wird berücksichtigt, dass die in der Vergussmasse eingebettete Anschlussleitung aufgrund der Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse nicht den idealen Scheinwiderstand von in der Regel 50 Ω aufweist. Dies führt im Smith-Diagramm zu einer Verschiebung des Impedanzpunktes von der induktiven Hälfe in die kapazitive Hälfte.
  • Der Überstand unterhalb der Durchführung bildet, ebenfalls als konzentriertes Bauelement betrachtet, eine Impedanz, die sich für den Fachmann in bekannter Weise berechnen lässt. Weiter führt der Impedanzunterschied zwischen Durchführung und Überstand im Smith-Diagramm zu einem Impedanzsprung nach links.
  • Auf Basis des Smith-Diagramms kann nunmehr der Überstand so dimensioniert werden, dass die normierte Impedanz am Anschlusspunkt in etwa auf die reelle Achse des Smith-Diagramms fällt, der Impedanzpunkt also in der kapazitiven des Smith-Diagramms nach oben verschoben wird.
  • Die gattungsgemäßen TO-Gehäuse können mittels einer Leiterplatte, insbesondere einer starren, starr-flex und/oder mehrlagigen Leiterplatte, angeschlossen werden.
  • Das mit einer Sender- oder Empfängerdiode bestückte TO-Gehäuse hat vorzugsweise einen Scheinwiderstand zwischen 30 und 120 Ω.
  • Vorzugsweise steht die Anschlussleitung über die mit der Vergussmasse gefüllte Durchführung 0,1–3 mm und bevorzugt 0,15–1 mm über.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Anschlussleiter auf der Seite des elektrischen Anschlusses gegenüber der Durchführung im Querschnitt vergrößert.
  • Zur Einstellung einer gewünschten Impedanz ist also die Anschlussleitung innerhalb der Durchführung kleiner.
  • Zur Verbesserung der Übertragungsleistung ist es weiter denkbar, die Anschlussleitung zumindest abschnittsweise mit einem eckigen, insbesondere rechteckigen, Querschnitt auszubilden.
  • Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Querschnitt der Durchführung in Richtung der Seite der Sender- oder Empfängerdiode verjüngt, insbesondere konisch oder gestuft ausgebildet.
  • Durch eine sich verjüngende Durchführung ist der Querschnitt der Durchführung im Bereich des Durchtritts der Anschlussleitung in das Gehäuse kleiner, so dass ohne weitere konstruktive Maßnahmen das Bauelement weiter in Richtung der Anschlussleitung gesetzt werden kann.
  • Alternativ oder in Kombination ist denkbar, einen zusätzlichen Sockel, insbesondere Metallsockel, neben der Anschlussleitung anzubringen, auf welchen das Bauelement gesetzt wird.
  • Weiter ist denkbar, das Gehäuse mit einer Zwischenplatte zu versehen, die im Bereich der Durchführung eine Öffnung aufweist, durch welche die Anschlussleitung in das Gehäuse hinein ragt, wobei die Öffnung einen kleineren Durchmesser aufweist als die Durchführung.
  • Das Bauelement kann nunmehr auf die Zwischenplatte gesetzt werden und hat einen näheren Abstand zur Anschlussleitung.
  • Die Bonddrähte sind vorzugsweise weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mm und ganz besonders bevorzugt weniger als 0,25 mm lang.
  • Das erfindungsgemäße TO-Gehäuse, bestückt mit einer Sender- oder Empfängerdiode, kann zur Übertragung von Daten mit einer Datenrate von über 20 GBit/s verwendet werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses, insbesondere eines TO-Gehäuses wie es vorstehend beschrieben ist.
  • Zunächst wird ein Sockel zur Aufnahme eines eine Sender- oder Empfängerdiode umfassenden Bauelementes zur Übertragung von Daten bereitgestellt.
  • Der Sockel kann insbesondere als Metallstanzteil ausgebildet sein.
  • Das Bauelement, welches die Empfänger- oder Senderdiode umfasst, wird mittels Bonddrähten mit den Anschlussleitungen verbunden.
  • Die Anschlussleitungen werden in einer Durchführung durch den Sockel geführt und mittels einer Vergussmasse, insbesondere eine Glasvergussmasse, in dem Sockel vergossen.
  • Gemäß der Erfindung wird zur Verkürzung der Länge der Bonddrähte zumindest eine Anschlussleitung auf der Seite des Bauelements gegenüber dem Querschnitt in der Durchführung verdickt ausgebildet oder asymmetrisch in der Durchführung angeordnet oder die Anschlussleitung wird abgewinkelt ausgebildet.
  • Weiter kann das Bauelement zumindest abschnittsweise in den Bereich der Durchführung hinein ragen.
  • Zum zumindest teilweisen Ausgleich einer bereichsweisen Kapazitätserhöhung wird anschlussseitig zumindest eine Anschlussleitung über die mit Vergussmasse gefüllte Durchführung überstehend gelassen.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen 1 bis 32 näher erläutert werden.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines TO-Gehäuses 1. Das TO-Gehäuse 1 umfasst einen Sockel 2 aus Metall, der in dieser Darstellung abschnittsweise dargestellt ist.
  • Der Sockel 2 dient der Aufnahme eines Bauelementes 5, welches als Chip ausgebildet ist und eine Sender- und/oder Empfängerdiode (nicht dargestellt) umfasst.
  • Das Bauelement 5 umfasst Kontakte zum Anschluss der Signalleitungen und ist mittels Bonddrähten 7 mit den Signalleitungen 3 und dem Sockel für die Rückleitungen verbunden.
  • Die hier in der Schnittdarstellung zu erkennende Signalleitung 3 ist in einer Durchführung 8 durch den Sockel 2 geführt. Hierzu ist die Signalleitung 3 in einer Vergussmasse 9 aus Glas eingebettet.
  • Auf der Oberseite des TO-Gehäuses ist die Signalleitung 3 als eine Art Platte 6 beziehungsweise pilzförmig ausgebildet, mithin vergrößert sich der Querschnitt der Signalleitung 3 oberseitig.
  • Die Kontaktpunkte 13 zum Punktanschluss der Bonddrähte 7 liegen somit näher am Bauelement 5. Mithin kann die Länge der Bonddrähte 7 deutlich verkürzt werden.
  • Auf der Unterseite ist die Anschlussleitung 3 mit einer Leiterplatte 12, welche als mehrlagige Leiterplatte ausgebildet ist, verbunden.
  • Auf der Unterseite weiter zu erkennen sind weitere Leitungen 4, welche der Stromversorgung der Baugruppe 5 dienen.
  • In der Regel hat ein gattungsgemäßes TO-Gehäuse noch mehrere Rückleitungen und Erdungsleitungen, die über den Sockel ausgebildet sind.
  • Unterhalb des elektrischen Anschlusses 10 befindet sich ein Überstand 11, der eine zusätzliche Induktivität der Anschlussleitung 3 nach sich zieht.
  • Durch diese zusätzliche Induktivität wird die durch die Platte 6 erzeugte zusätzliche Kapazität zumindest teilweise kompensiert und das erfindungsgemäße TO-Gehäuse ermöglicht auch im Frequenzbereich von deutlich über 10 GHz eine hinreichende Transmission.
  • Die Größe der zusätzlichen Induktivität kann über die Länge des Überstands 11, mit dem die Leiterplatte 12 von dem Sockel 2 beabstandet ist, eingestellt werden. Auf Grund des Luftspaltes zwischen Leiterplatte 12 und Sockel 2, bildet der Überstand 11 eine zusätzliche Induktivität.
  • 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines TO-Gehäuses 1, welches mit einem Bauelement 5 in Form eines Chips bestückt ist.
  • In dieser Ausführungsvariante ragt das Bauelement 5 abschnittsweise in die Durchführung 8, welche mit Vergussmasse 9 ausgefüllt ist, hinein. Zusätzlich sind die Anschlussleitungen 3 oberseitig pilzkopfförmig ausgebildet.
  • Wie in 3 in der Draufsicht zu erkennen, führen diese Maßnahmen dazu, dass die Länge der Bonddrähte 7 sehr kurz ist.
  • 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der gegenüber der in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der pilzkopfförmige Abschnitt der Anschlussleitungen 3 einen deutlich größeren Durchmesser hat und fast bis an den Rand der Durchführung 8 heran reicht.
  • Das Bauelement 5 kann daher bei etwa gleich kurzen Bonddrähten 7 weiter in Richtung Mitte versetzt werden, ragt also weniger weit in den Bereich der Durchführung 8 hinein, was zu einer verbesserten Wärmeableitung des Chips über den Sockel führt.
  • Bezug nehmend auf 6 bis 8 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • In dieser Ausführungsform sind die Anschlussleitungen 3 auf der Oberseite abgewinkelt und zeigen in Richtung des Bauelements 5.
  • Das Bauelement 5 sitzt zur besseren Wärmeableitung vollständig außerhalb der Durchführung 8.
  • In der Detaildarstellung gemäß 8 ist zu erkennen, dass die Anschlussleitung 3 bis zum Bauelement 5 verläuft, so dass mittels des Bonddrahtes nur noch kontaktiert aber keine Längendistanz mehr überspannt werden muss.
  • 9 bis 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • Dabei sind die Anschlussleitungen 3 ebenfalls abgewinkelt.
  • Die abgewinkelten Abschnitte der Anschlussleitungen 3 stehen sich aber gegenüber.
  • Das Bauelement 5 ragt in den Bereich der Durchführung 8 hinein.
  • Wie in der Detaildarstellung gemäß 11 zu erkennen, führt auch diese Ausführungsvariante zu einem kurzen Bonddraht 7.
  • Es ist hier von Vorteil, dass die abgewinkelten Abschnitte der Anschlussleitungen 3 von der Seite kommend gebondet werden können.
  • 12 und 13 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung, in welcher die Anschlussleitungen 3 doppelt abgewinkelt sind, so dass diese zunächst in Richtung des Bauelements 5 verlaufen und sich sodann aufgrund einer weiteren Abwicklung mit ihren Stirnseiten gegenüber stehen.
  • Die Anschlussleitungen 3 können so von der Seite kontaktiert werden und überbrücken gleichzeitig die Durchführung 8.
  • 14 bis 16 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • 14 zeigt eine perspektivische Ansicht. Zu erkennen sind die Bonddrähte 7, die in dieser Ausführungsvariante pilzkopfförmig an ihren Enden ausgebildet sind.
  • 15 zeigt eine Draufsicht. Zu erkennen ist insbesondere das Bauelement 5, welches teilweise in den Bereich der Durchführung 8 hinein ragt.
  • 16 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 15.
  • Zu erkennen ist, dass die mit Vergussmasse 9 ausgefüllte Durchführung 8 auf der oberen Seite konisch ausgebildet ist.
  • Mithin springt in diesem Bereich der Sockel 2 vor, so dass das Bauelement 5 näher in Richtung Anschlussleitung 3 gerückt werden kann, ohne auf der Vergussmasse 9 zu sitzen.
  • Die Länge des Bonddrahtes 7 ist ebenfalls besonders kurz.
  • Bezug nehmend auf 17 bis 19 soll eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
  • 17 zeigt eine perspektivische Ansicht und 18 eine Draufsicht eines TO-Gehäuses.
  • Zu erkennen ist, dass die Anschlussleitungen 3 pilzkopfförmig ausgebildet sind und das Bauelement, welches zumindest eine Sender- oder Empfängerdiode umfasst, in den Bereich der Durchführung 8 hinein ragt.
  • Wie in 19 in der Schnittansicht entlang der Linie A-A in 18 zu erkennen, ist die Durchführung oberseitig mit einer Platte 14 verschlossen, durch welche lediglich die Anschlussleitung 3 ragt. Die Vergussmasse 9 ist unterhalb der Platte 14 angeordnet und die Platte 14 dient als Träger für das Bauelement 5.
  • 20 bis 22 zeigen eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung.
  • In der perspektivischen Ansicht gemäß 20 und in der Draufsicht gemäß 21 sind zwei Durchführungen zu erkennen, durch die jeweils eine Anschlussleitung geführt ist, wobei der Durchmesser der Durchführung in dieser Ansicht sehr klein ist, so dass das Bauelement 5 nah an die Anschlussleitungen 3 gesetzt werden kann.
  • In der Schnittansicht gemäß 22 entlang der Linie A-A aus 21 ist zu erkennen, dass diese Ausgestaltung dadurch erreicht wird, dass der Sockel im Bereich der Durchführung 8 gestuft ausgebildet ist.
  • Die in 21 und 22 zu erkennenden beiden Durchführungen 8 gehen mithin unterhalb der Stufe in eine Durchführung 8 über, welche mit Vergussmasse 9 gefüllt ist.
  • Das Bauelement 5 kann aufgrund der Stufe auf einfache Weise direkt an die Anschlussleitung 3 gesetzt werden.
  • 23 bis 25 zeigen einen weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie in 23 und 24 zu erkennen, sind oberseitig ebenfalls ähnlich wie bei 20 und 21 zwei Durchführungen 8 zu erkennen.
  • Wie in 25 einer Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 24 zu erkennen, ist bei dieser Ausführungsvariante, anders als bei der Ausführungsvariante gemäß 20 bis 22, auf den Sockel 2 eine Zwischenplatte 15 gesetzt, welche zwei kleine Öffnungen zur Durchführung der Anschlussleitungen 3 aufweist.
  • Das Bauelement 5 sitzt auf dieser Zwischenplatte 15 direkt neben der Anschlussleitung 3.
  • Unterhalb der Zwischenplatte 15 ist die Durchführung mit Vergussmasse 9 gefüllt.
  • Die Zeichnungen in 26 bis 28 zeigen eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung.
  • In den Ansichten gemäß 26 und 27 ist zu erkennen, dass das Bauelement 5 in den Bereich der Durchführung 8 hinein ragt.
  • In der Schnittansicht gemäß 28 entlang der Linie A-A aus 27 ist zu erkennen, dass der Sockel 2 mit einer Trägerplatte 16 versehen ist, welche an die Anschlussleitung 3 angrenzt und welche teils in den Bereich der Durchführung und teils in den Sockel 2 hinein ragt.
  • Auf die Trägerplatte ist das Bauelement 5 direkt neben die Anschlussleitung 3 gesetzt.
  • 29 und 30 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung.
  • In dieser Ausführungsvariante sind die Anschlussleitungen 3, welche pilzförmig ausgebildet sein können, asymmetrisch angeordnet und in Richtung des Bauelements 5 versetzt.
  • Hierdurch kann ebenfalls die Länge der Bonddrähte 7 reduziert werden.
  • Es bietet sich an insbesondere diese Ausführungsform mit den zuvor dargestellten Ausführungsvarianten zu kombinieren.
  • In dem Koordinatensystem, welches in 31 dargestellt ist, ist die Reflexionsdämpfung eines bestückten erfindungsgemäßen TO-Gehäuses gegenüber der Frequenz aufgetragen.
  • Die x-Achse gibt die Frequenz in GHz und die y-Achse die Reflexionsdämpfung in dB wider.
  • Zu erkennen ist, dass im Frequenzbereich zwischen 20 und 30 GHz die Reflexionsdämpfung weniger als –15 dB beträgt.
  • 32 zeigt Einfügedämpfung, wobei auf der X-Achse wiederum die Frequenz in GHz und auf der Y-Achse die Einfügedämpfung in dB angegeben ist. Bis 25 GHz beträgt die Einfügedämpfung weniger als –1,5 dB.
  • 33 und 34 zeigen ein vollständig bestücktes TO-Gehäuse.
  • Wie in 33 zu erkennen, umfasst das TO-Gehäuse 1 ein Bauelement 5, welches die Sender- oder Empfängerdiode umfasst und welches aus zwei Chips besteht, die auf dem Sockel 2 montiert sind und mittels Bonddrähten 7 mit den Anschlussleitungen 3 verbunden sind.
  • Wie besonders deutlich in 34 zu erkennen, besteht das Bauelement in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Fotodiode 18, welche auf einem Chip sitzt und einer Verstärkerbaugruppe 17, die mittels Bonddrähten 7 mit den Anschlussleitungen 3 verbunden ist. Verstärkerbaugruppe 17 und Fotodiode 18 sind mittels weiteren Bonddrähten 19 miteinander verbunden.
  • Das Sender- oder Empfängerdiode umfassende Bauelement kann im Sinne der Erfindung auch aus mehreren miteinander verbundenen Bauelementen, insbesondere Chips, bestehen.
  • Bezug nehmend auf 35 soll eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert werden, bei welcher der Überstand 11 nicht von Luft umhüllt ist.
  • Bei dieser Ausführungsvariante ist ein Material mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 20 als die Vergussmasse 9 im Bereich des Überstands 11 angeordnet.
  • So wird ebenfalls eine Induktivität gebildet, welche die Kapazität der Durchführung 8 kompensiert.
  • Es versteht sich, dass je nach Dielektrizitätskonstante des Materials 20 der Überstand 11 anders dimensioniert wird, insbesondere etwas länger ist.
  • Bei dem Material 20 kann es sich sowohl um ein Vergussmaterial handeln, welches aufgespritzt wird, als auch um ein Plättchen, welches beispielsweise auf die Leiterplatte 12 oder auf das TO-Gehäuse 1 aufgeklebt wird oder nur lose eingelegt wird.
  • Das Material 20 kann zugleich als Abstandshalter dienen, der sicherstellt, dass der elektrische Anschluss 10 der Anschlussleitung 3 richtig positioniert ist.
  • Weiter kann das Material 20 einen Teilbereich des Bodens des TO-Gehäuses 1, sowie auch den gesamten Boden des TO-Gehäuses, einnehmen.
  • Die hier dargestellte Ausführungsvariante entspricht der in 1 dargestellten Ausführungsvariante.
  • Es versteht sich aber, dass vorstehend beschriebenes Ausfüllen des Spaltes zwischen TO-Gehäuse und Leiterplatte mit einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante bei allen in vorliegender Anmeldung beschriebenen Ausführungsvarianten vorgenommen werden kann.
  • Die Erfindung ermöglicht eine einfache Ausgestaltung eines TO-Sockels, welcher auch für hohe Bandbreiten verwendet werden kann. Ein derartiger bestückter TO-Sockel kann insbesondere für faseroptische Ethernet- oder Fibre Channel-Netzwerke verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    TO-Gehäuse
    2
    Sockel
    3
    Anschlussleitung
    4
    weitere Leitung
    5
    Bauelemente
    6
    Platte
    7
    Bonddraht
    8
    Durchführung
    9
    Vergussmasse
    10
    elektrischer Anschluss
    11
    Überstand
    12
    flexible Leiterplatte
    13
    Kontaktpunkt
    14
    Platte
    15
    Zwischenplatte
    16
    Trägerplatte
    17
    Verstärkerbaugruppe
    18
    Fotodiode
    19
    Bonddraht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10221706 B4 [0003]

Claims (15)

  1. TO-Gehäuse (1), umfassend einen Sockel (2) zur Aufnahme eines eine Empfänger- oder Senderdiode umfassenden Bauelements (5) zur Übertragung von Daten, wobei das Bauelement (5) mittels Bonddrähten (7) mit Anschlussleitungen (3) verbunden ist, welche in einer Durchführung (8) durch den Sockel (2) geführt sind und mittels einer Vergussmasse (9) gegenüber dem Sockel (2) isoliert und im Sockel (2) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkürzung der Bonddrähte (7) zumindest eine Anschlussleitung (3) auf der Seite des Bauelements sich gegenüber der Durchführung (8) im Querschnitt vergrößert, asymmetrisch in der Durchführung (7) angeordnet und/oder abgewinkelt ausgebildet ist und/oder das die Empfänger oder Senderdiode umfassende Bauelement (5) in den Bereich der Durchführung (7) hineinragt, wobei zum zumindest teilweisen Ausgleich einer dadurch erfolgten Kapazitätserhöhung anschlussseitig zumindest eine Anschlussleitung (3) über die Durchführung (8) übersteht.
  2. TO-Gehäuse (1) nach dem vorstehenden Anspruch, wobei eine Leiterplatte (12), mit der die Anschlussleitung verbunden ist, von dem Sockel (2) beanstandet ist und wobei die Anschlussleitung im Bereich des Überstands (11) in einem Luftspalt zwischen der Leiterplatte (12) und dem Sockel angeordnet ist.
  3. TO-Gehäuse (1) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (9) eine Glasvergussmasse ist und dass das die Empfänger- oder Senderdiode umfassende Bauelement (5) als Chip ausgebildet ist.
  4. TO-Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TO-Gehäuse mit einer Empfänger- oder Senderdiode bestückt ist und einen Scheinwiderstand zwischen 30 und 120 Ω aufweist.
  5. TO-Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (10) mit einer flexiblen Leiterplatte (12) verbunden ist.
  6. TO-Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (3) 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,125 bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,15 bis 1 mm über die Durchführung (8) übersteht.
  7. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TO-Gehäuse eine Höhe zwischen 0.5mm und 2 mm aufweist.
  8. TO-Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Durchführung (9) in Richtung der Seite der Sender- oder Empfängerdiode verjüngt, insbesondere konisch oder gestuft.
  9. TO-Gehäuse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit einer Empfänger- oder Senderdiode bestückt ist, wobei die Bonddrähte (7) weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,25 mm lang sind.
  10. Verwendung eines bestückten TO-Gehäuses (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Übertragung von Daten mit einer Datenrate von über 20 GBit/s.
  11. TO-Gehäuse (1), insbesondere TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche umfassend einen Sockel (2) zur Aufnahme eines eine Empfänger- oder Senderdiode umfassenden Bauelements (5) zur Übertragung von Daten, wobei das Bauelement (5) mittels Bonddrähten (7) mit Anschlussleitungen (3) verbunden ist, welche in einer Durchführung (8) durch den Sockel (2) geführt sind und mittels einer Vergussmasse (9) gegenüber dem Sockel (2) isoliert und im Sockel (2) gehalten sind, wobei den Bonddrähten eine Induktivität Lb und der Anschlussleitung in der Durchführung (8) eine Kapazität Cd zugeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Überstand (11) der Anschlussleitung über die Durchführung (8), welcher eine Induktivität Lü zugeordnet ist, ein Lb-Cd-Lü Schaltkreis ausgebildet ist.
  12. TO-Gehäuse nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lb-Cd-Lü Schaltkreis einen Scheinwiderstand im Hochfrequenzbereich zwischen 30 und 80 Ω, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Ω aufweist.
  13. TO-Gehäuse nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Lb zwischen 80pH und 300pH, Cd zwischen 0,065pF und 0,024pF und/oder Lü zwischen 80pH und 300pH beträgt.
  14. Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses (1), insbesondere eines TO-Gehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Sockels (2) zur Aufnahme eines eine Empfänger- oder Senderdiode umfassenden Bauelements (5) zur Übertragung von Daten, Verbinden eines eine Empfänger- und/oder Senderdiode umfassenden Bauelements (5) mittels Bonddrähten (7) mit Anschlussleitungen (3), wobei die Anschlussleitungen (3) in einer Durchführung (8) durch den Sockel (2) geführt werden und mittels einer Vergussmasse (9) in dem Sockel (2) vergossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkürzung der Bonddrähte (7) zumindest eine Anschlussleitung auf der Seite des Bauelements (5) gegenüber der Durchführung (8) im Querschnitt vergrößert, asymmetrisch in der Durchführung (8) angeordnet und/oder abgewinkelt ausgebildet wird und/oder das Bauelement (5) in den Bereich der Durchführung (8) hineinragend angeordnet wird, wobei zum zumindest teilweisen Ausgleich einer dadurch erfolgten Kapazitätserhöhung anschlussseitig zumindest eine Anschlussleitung (3) über die Durchführung (8) überstehend gelassen wird.
  15. TO-Gehäuse (1), umfassend einen Sockel (2) zur Aufnahme eines eine Empfänger- oder Senderdiode umfassenden Bauelements (5) zur Übertragung von Daten, wobei das Bauelement (5) mittels Bonddrähten (7) mit Anschlussleitungen (3) verbunden ist, welche in einer Durchführung (8) durch den Sockel (2) geführt sind und mittels einer Vergussmasse (9) gegenüber dem Sockel (2) isoliert und im Sockel (2) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkürzung der Bonddrähte (7) zumindest eine Anschlussleitung (3) auf der Seite des Bauelements sich gegenüber der Durchführung (7) im Querschnitt vergrößert, asymmetrisch in der Durchführung (7) angeordnet und/oder abgewinkelt ausgebildet ist und/oder das die Empfänger oder Senderdiode umfassende Bauelement (5) in den Bereich der Durchführung (7) hineinragt.
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