DE102017120216B4 - TO-Gehäuse für einen DFB-Laser - Google Patents

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Abstract

TO-Gehäuse, insbesondere TO-56-Gehäuse, umfassend ein Basisteil mit einem Montagebereich für einen thermoelektrischen Kühler, wobei das Basisteil zumindest zwei Durchführungen zum Anschluss eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere eines DFB-Lasers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Boden des Basisteils ausgehend ein Träger erstreckt, wobei auf dem Träger zumindest zwei als Signalleitungen für das optoelektronische Bauelement dienende Leiterbahnen angeordnet sind, die jeweils mit einer der Durchführungen zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements verbunden sind, wobei zwischen den Leiterbahnen eine Erdleiterbahn angeordnet ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein TO-56-Gehäuse, welches für einen DFB-Laser vorgesehen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Da die Emissionswellenlänge von Halbleiterlasern temperaturabhängig ist, ist es für viele Anwendungen wichtig, die Temperatur des Laserchips in einem engen Fenster zu halten.
  • Hierzu werden thermoelektrische Kühler (TECs) verwendet, welche zusammen mit dem Laser in einem sogenannten Transistor-Outline-Gehäuse (TO-Gehäuse) eingebaut sind.
  • Derartige TECs werden häufig in Kombination mit EML-Lasern (Externally Modulated Lasers) verwendet. EMLs benötigen nur eine Signalleitung. EMLs sind als elektronisches Bauelement aber kompliziert und teuer.
  • Es werden daher alternativ DFB-Laser (Distributed Feedback Laser) verwendet. Dies sind Laserdioden, in denen das aktive Material periodisch strukturiert ist. Diese bilden ein Interferenzgitter aus, welches zu wellenlängenselektiver Reflektion und so zu einer optischen Rückkopplung des Lasers führt.
  • Für EMLs ausgebildete Gehäuse können in der Regel für einen DFB-Laser nicht verwendet werden, da diese nur eine Signalleitung aufweisen, die in der Regel auch noch eine für einen DFB-Laser nicht geeignete Impedanz hat.
  • Die Patentschrift US 7,962,044 B2 zeigt ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement. Dieses ist als quaderförmiges Metallgehäuse mit seitlichen Signaleingängen ausgebildet. Derartige Gehäuse sind groß und außerdem teuer in der Herstellung.
  • Die Offenlegungsschrift US 2003/0043868 A1 zeigt ein TO-Gehäuse mit einem Basisteil, welches nach unten herausragende Anschlusspins aufweist. Das im wesentliche kreiszylindrisch ausgebildete Gehäuse hat eine mittige Ausnehmung, in welcher sich ein TEC sowie ein Laserchip montieren lassen. Nachteilig an diesem Gehäusedesign ist ebenfalls die aufwendige Herstellung. Insbesondere kann ein derartiges Gehäuse nicht durch Stanzen oder Tiefziehen hergestellt werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und einfach herstellbares TO-Gehäuse bereitzustellen, bei welchem die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zumindest reduziert sind.
  • Das Dokument US 2012/0045161 A1 zeigt ein Gehäuse mit einem thermoelektrischen Kühler, wobei ein Laser mittels einer Leiterbahn kontaktiert ist, welche auf einem dielektrischem Substrat angeordnet ist.
  • Das Dokument JP 2004-6385 A zeigt ein Gehäuse mit einer Laserdiode, welche über eine differentielle Signalleitung angeschlossen ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein TO-Gehäuse, ein Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses sowie durch einen Submount für ein TO-Gehäuse nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein TO-56-Gehäuse. Unter einem TO-Gehäuse im Sinne der Erfindung wird jedes beliebig gestaltete Gehäuse verstanden, in welchem ein optoelektronisches Bauelement zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung angeordnet sein kann. Vorzugsweise handelt es sich um ein Gehäuse mit einem Sockel, der ein Basisteil bildet, sowie mit einer Kappe, insbesondere mit einer Kappe, die ein Fenster umfasst. Insbesondere ist das TO-Gehäuse als rundes Metallgehäuse ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Gehäuse auch eine andere Form haben, insbesondere die Form eines Quaders.
  • Das Gehäuse umfasst ein Basisteil mit einem Montagebereich für einen thermoelektrischen Kühler. Der Montagebereich ist insbesondere auf einer Oberseite des Basisteils angeordnet.
  • Weiter umfasst das Basisteil zumindest zwei Durchführungen zum Anschluss eines elektronischen Bauelements. Diese zumindest zwei Durchführungen dienen als Signalleitungen, insbesondere für ein Hochfrequenzsignal im GHz-Bereich.
  • Bei den Durchführungen handelt es sich insbesondere um Anschlusspins, welche in Durchgangslöcher des Basisteils eingeglast sind, so dass die Anschlusspins aus der Unterseite des TO-Gehäuses herausragen.
  • Es versteht sich, dass das Basisteil vorzugsweise noch weitere elektrische Durchführungen umfasst, insbesondere zum Anschluss des TEC. Weitere Anschlussleitungen können beispielsweise dem Anschluss eines Thermistors dienen.
  • Die als Signalleitung dienenden Anschlussleitungen, welche für das optoelektronische Bauelement, insbesondere für den DFB-Laser vorgesehen sind, müssen ausgebildet sein, um eine Übertragung im Hochfrequenzbereich zu ermöglichen. Nur so sind hohe Datenraten möglich. An die anderen Anschlussleitungen werden, auch wenn diese als Signalleitung, beispielsweise zur Steuerung des TEC dienen, derartige Anforderungen in der Regel nicht gestellt.
  • Gemäß der Erfindung erstreckt sich vom Boden des Basisteils ausgehend ein Träger, wobei auf dem Träger zumindest zwei Leiterbahnen angeordnet sind, die jeweils mit einer der Durchführungen zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements verbunden sind.
  • Insbesondere umfasst der Träger einen Submount, auf welchem die zumindest zwei Leiterbahnen aufgebracht sind. Die Leiterbahnen verlaufen vorzugsweise, bezogen auf eine Oberfläche des Basisteils, abschnittsweise vertikal nach oben.
  • Die Leiterbahnen sind vorzugsweise als auf einen Submount abgeschiedene Metallschichten ausgebildet.
  • Über die Leiterbahnen kann ein Montagebereich für das optoelektronische Bauelement, welcher, von dem Basisteil aus gesehen, über dem Montagebereich für den TEC liegt, erreicht werden.
  • Aufgrund der Designfreiheit bei der Ausbildung einer Leiterbahn auf einem dielektrischen, insbesondere keramischen, Submount ist es möglich, die Impedanzcharakteristik bis zum Montagebereich des optoelektronischen Bauelements optimiert auszubilden.
  • Da beide als Signalleiterbahnen dienenden Leiterbahnen auf einem einzigen Träger angeordnet sind, ist es möglich, das TO-Gehäuse besonders kompakt auszubilden, insbesondere ein TO-56-Gehäuse mit hinreichend großem Bauraum für einen TEC und einen Laserchip bereitzustellen.
  • Weiter wird durch das Vorhandensein von vorzugsweise nur eines einzigen sich vertikal von der Oberseite des Basisteils aus erstreckenden Trägers eine besonders einfache Herstellung des TO-Gehäuses ermöglicht. Insbesondere kann dieses gestanzt werden.
  • Die zwei Leiterbahnen führen insbesondere gewinkelt zu einer seitlich angeordneten Stirnseite des Trägers. Insbesondere sind die Leiterbahnen im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei eine Seite der Leiterbahnen mit den Anschlusspins der Durchführungen verbunden ist und die andere abgewinkelte Seite der Leiterbahnen dem Anschluss des optoelektronischen Bauelements dient. Es können so insbesondere zwei Anschlussbereiche für das optoelektronische Bauelement bereitgestellt werden, welche oberhalb des Montagebereichs für den thermoelektrischen Kühler übereinander angeordnet sind.
  • Gemäß der Erfindung ist zwischen den Leiterbahnen zumindest eine Erdleiterbahn angeordnet. So kann zum einen der Impedanzverlauf kontrolliert und zum anderen ein Übersprechen zwischen den Leiterbahnen reduziert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zumindest oberhalb und/oder unterhalb eines Anschlussbereichs für das optoelektronische Bauelement angrenzend zur Leiterbahn eine weitere Erdleiterbahn angeordnet. Diese können der Schirmung und/oder zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements an einem Erdleiter dienen.
  • Die Erdleiterbahnen des Submounts sind vorzugsweise über elektrische Durchführungen durch den Submount elektrisch mit dem Träger verbunden.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist der Submount für die Erdleiterbahnen Ausnehmungen, insbesondere Durchgangslöcher auf, deren Seitenwände metallisiert, insbesondere vergoldet, sind. Über die metallisierten, insbesondere beschichteten oder ausgefüllten Durchgangslöcher ist sind die Erdleiterbahnen mit dem Träger verbunden.
  • Durch diese Anordnung wird eine in den Submount hineinragende Abschirmung bereitgestellt, welche das Übersprechen zwischen den Leiterbahnen weiter verringert.
  • Der Träger ist gemäß einer Ausführungsform plattenförmig ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger einstückig mit dem Basisteil ausgebildet. Insbesondere kann der Träger zusammen mit dem Basisteil ausgestanzt werden, beispielsweise durch Stanzen eines T-förmigen Profils. Weiter kann ein Rohmaterial zum Ausstanzen verwendet werden, welches mindestens so dick ist wie Basisteil und Träger zusammen hoch sind. Aus diesem Rohmaterial kann ein einstückiges Bauteil bestehend aus Basisteil und Träger ausgestanzt bzw. umgeformt werden.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Träger auf das Basisteil aufgebracht. Insbesondere durch Verschweißen oder Verlöten.
  • Durch die Erfindung kann ein TO-Gehäuse bereitgestellt werden, bei welchem die Signalpfade zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements, welche aus den Durchführungen und den Leiterbahnen bestehen, eine Impedanz von jeweils 20 bis 30 Ω, insbesondere von etwa 25 Ω aufweisen. Die Signalpfade sind definiert durch den Anschlusspunkt am aus dem TO-Gehäuse herausgeführten Anschlusspin bis zum Anschlusspunkt des optoelektronischen Bauelements, insbesondere des DFB-Lasers.
  • Vorzugsweise ist die Impedanz der Signalpfade auf die Impedanz einer an das TO-Gehäuse angeschlossenen elektronischen Schaltung, insbesondere einer Treiberschaltung, abgestimmt. Insbesondere entspricht die Impedanz der Signalpfade der Impedanz der elektronischen Schaltung plus/minus 5 Ω.
  • Die elektronische Schaltung ist über die Anschlusspins außenseitig am TO-Gehäuse angeschlossen. Die Signalpfade laufen dabei vom Anschluss der elektronischen Schaltung über die Anschlusspins und Leiterbahnen bis zum angeschlossenen elektronischen Bauelement. Die elektronische Schaltung hat vorzugsweise selbst eine Impedanz zwischen 20 und 30 Ω.
  • Es versteht sich, dass die Impedanz frequenzabhängig ist. Unter Impedanz im Sinne der Erfindung wird der Scheinwiderstand im Hochfrequenzbereich verstanden, in welchem die Bauteile üblicherweise betrieben werden bzw. dessen Signale verarbeitet werden sollen.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere TO-Gehäuse, welche für den GHz-Bereich verwendet werden. Es können Datenraten von 5 GBit/s oder mehr, insbesondere von über 20 GBit/s, erreicht werden.
  • Der Träger hat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Höhe zwischen 2,0 und 3,5 mm und/oder eine Dicke zwischen 0,3 und 1 mm und/oder eine Breite zwischen 1,0 und 2,0 mm.
  • Vorzugsweise hat das Basisteil einen Durchmesser zwischen 5 und 7 mm und/oder eine Dicke zwischen 0,5 und 2,5 mm. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Basisteils weniger als 6,5 mm. Das Basisteil ist vorzugsweise als im Wesentlichen kreisförmiger Grundkörper ausgebildet.
  • Vorzugsweise sind Basisteil, Träger und/oder Anschlusspins beschichtet, insbesondere vergoldet.
  • Der Montagebereich für den TEC befindet sich vorzugsweise in einem zentral angeordneten Bereich der Oberseite des Basisteils, wobei sich nur auf einer Seite des Montagebereichs ein Träger für eine Leiterbahn zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements befindet.
  • Insbesondere ist der Montagebereich für den TEC zentral, aber nicht genau mittig angeordnet, wobei der Montagebereich, gesehen vom Träger in Richtung der gegenüberliegenden Seite, von der Mitte versetzt ist, um Platz für den Träger zu schaffen. So ist es möglich, eine kompakte Anordnung bereitzustellen, bei welcher der Chip des optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen auf einer Mittelachse des TO-Gehäuses angeordnet sein kann.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein TO-Gehäuse, welches mit einem thermoelektrischen Kühler sowie einem optoelektronischen Bauelement bestückt ist.
  • Der TEC ist auf dem Basisteil angeordnet. Dabei erstreckt sich über den TEC senkrecht zur Oberseite des Basisteils ein Submount mit dem optoelektronischen Bauelement. Der Submount ist also vertikal ausgerichtet, wobei die Oberseite des Basisteils im Sinne der Erfindung die Horizontalebene definiert. An diesen Submount mit dem optoelektronischen Bauelement grenzt der Submount mit den Leiterbahnen an. Auch der Submount mit den Leiterbahnen ist vertikal ausgerichtet.
  • So können Anschlussbereiche der beiden Submounts dicht aneinander liegen, insbesondere wenn die beiden Submounts im Wesentlichen auf einer Ebene liegen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leiterbahnen des Trägers mit Leiterbahnen eines optoelektronischen Bauelements bzw. des Submounts eines optoelektronischen Bauelements mittels Bonddrähten verbunden.
  • Aufgrund der aneinander angrenzenden Anschlussbereiche kann die Länge der Bonddrähte besonders kleingehalten werden, was die Impedanzcharakteristik verbessert. Insbesondere können die Bonddrähte eine Länge von unter 1 mm, bevorzugt von unter 0,5 mm haben.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der thermoelektrische Kühler abschnittsweise L-förmig ausgebildet. Der Submount mit dem optoelektronischen Bauelement ist dabei auf einer senkrecht zur Oberseite des Basisteils ausgerichteten Seite des L-förmigen thermoelektrischen Kühlers angeordnet.
  • Der thermoelektrische Kühler ist also gemäß dieser Ausführungsform zur Ausbildung eines Montagebereichs für den Submount des optoelektronischen Bauelements wie ein Winkel ausgebildet, wobei der Submount auf dem vertikal angeordneten Abschnitt des Winkels angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung vorstehend beschriebenen TO-Gehäuses. Gemäß der Erfindung werden Basisteil und Träger ausgestanzt. Insbesondere werden Basisteil und Träger aus einem Blech ausgestanzt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden Basisteil und Träger aus einem einzigen Stück Rohmaterial ausgestanzt. Dies kann insbesondere, wie vorstehend bereits beschrieben, durch ein T-förmig profiliertes Rohmaterial oder durch Verwendung eines plattenförmigen Rohmaterials erfolgen, dessen Dicke mindestens der Höhe von Basisteil und Träger entspricht.
  • Weiter betrifft die Erfindung einen Submount für ein TO-Gehäuse, wobei der Submount zumindest zwei als Signalleiter dienende Leiterbahnen umfasst, die von einer ersten Seite des Submount zu einer quer dazu verlaufenden zweiten Seite des Submounts führen, wobei zwischen den beiden Leiterbahnen eine Erdleiterbahn angeordnet ist.
  • Der Submount ist also derart ausgebildet, dass die Signalleiter von einer Kante des Submounts zu einer quer dazu, insbesondere senkrecht stehenden anderen Kante des Submounts geführt werden. So kann insbesondere, ein aufgrund eines thermoelektrischen Kühlers von der Wand, auf der der Submount montiert ist, beabstandeter Montagebereich für ein optoelektronisches Bauelement erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist der Submount ansonsten derart ausgebildet, wie es vorstehend beschrieben wurde.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Submount für das vorstehend beschriebene TO-Gehäuse, welche mit einem optoelektronischen Bauelement, insbesondere einem DFB-Laser bestückt ist.
  • Der Submount weist randseitig eine erste Leiterbahn auf, welche einen randseitigen Anschlussbereich bildet. Diese Erdleiterbahn kann insbesondere mittels eines Bonddrahts mit einem vorstehend direkt angrenzenden Submount, der die Signalleiterbahnen trägt, verbunden werden.
  • Der randseitige Anschlussbereich ist an seinen anderen Seiten von einer Erdleiterbahn eingeschlossen. Insbesondere ist der Anschlussbereich von einer U- oder ringförmigen Erdleiterbahn eingeschlossen.
  • Der Anschlussbereich ist mithin nur an der Kante nicht von einer Erdleiterbahn umgeben.
  • Weiter umfasst der Submount eine zweite Leiterbahn, welche vom Rand bis zu dem optoelektronischen Bauelement führt. Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement direkt auf der zweiten Leiterbahn montiert und gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.
  • Die erste Leiterbahn ist durch einen Bonddraht mit dem optoelektronischen Bauelement verbunden. Der Bonddraht kann dabei die zweite Leiterbahn überspannen.
  • Durch die Verwendung des Submounts ist es auf einfache Weise möglich, die Anschlussbereiche von zwei als Signalleiter dienenden Leiterbahnen unmittelbar an eine Kante des Submounts angrenzend zu gestalten. So können Bonddrähte, über die der Submount angeschlossen wird, besonders kurz ausgestaltet werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein TO-Gehäuse, welches mit zumindest einem der vorstehend beschriebenen Submounts, vorzugsweise mit beiden Submounts, bestückt ist. Das TO-Gehäuse ist insbesondere, wie vorstehen beschrieben, ausgebildet. Das Gehäuse ist vorzugsweise rund ausgebildet und umfasst ein als Sockel ausgebildetes Basisteil sowie eine Kappe. Es kann sich aber auch um ein anderes TO-Gehäuse, insbesondere ein TO-Gehäuse nach dem Butterfly-Typ oder nach dem Box-Package-Typ handeln.
  • Figurenliste
  • Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf ein in den Zeichnungen 1 bis 4 dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen TO-Gehäuses.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht des TO-Gehäuses, welches mit optoelektronischem Bauelement und TEC bestückt ist.
    • 3 ist eine Detailansicht des auf einem Träger angeordneten Submount mit den Leiterbahnen, die zum Montagebereich des optoelektronischen Bauelements führen.
    • 4 ist die Detailansicht einer schematischen Schnittansicht im Bereich eines Durchgangslochs eines Submounts.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines TO-Gehäuses 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • Es versteht sich, dass das fertige TO-Gehäuse noch mit einer Kappe versehen wird, die ein Fenster umfasst. Die Kappe ist in dieser Ansicht sowie auch in den weiteren Ansichten nicht dargestellt.
  • Das TO-Gehäuse 1 umfasst ein ausgestanztes Basisteil 2, aus dessen Oberseite 7 der Träger 3 herausragt, welcher mit den als Signalleiterbahnen dienenden Leiterbahnen 5a und 5b versehen ist.
  • Basisteil 2 und Träger 3 können plattenförmig ausgebildet sein. Insbesondere können Basisteil 2 und Träger 3 ausgestanzt werden.
  • Basisteil 2 und/oder Träger 3 bestehen aus einem Metall, insbesondere einem Stahl.
  • Vorzugsweise sind Basisteil 2, Träger 3 sowie die Anschlusspins 9, 12a bis 12c, 11a bis 11b beschichtet, insbesondere vergoldet.
  • Der Träger 3 ist de-axial auf der Oberseite 7 des Basisteils 2 angeordnet und ragt vertikal nach oben.
  • Eine seitliche Stirnseite 6 des Trägers 3 zeigt dabei im Wesentlichen in die Mitte des Basisteils 2.
  • Auf einer Vorderseite des Trägers 3 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel ein Submount 15 aus einem dielektrischen Material, insbesondere ein keramischer Submount 15, auf welchem die Leiterbahnen 5a und 5b angeordnet sind, die als Signalleiterbahnen für das optoelektronische Bauelement dienen.
  • Die Leiterbahnen 5a und 5b sind gewinkelt ausgebildet.
  • Die Leiterbahnen 5a und 5b sind mit den Durchführungen 8a und 8b verbunden.
  • Die Durchführungen 8a und 8b bestehen, ebenso wie die weiteren Durchführungen aus einem Anschlusspin 9, der in einer Verglasung 10 sitzt, über die das TO-Gehäuse 1 hermetisch verschlossen ist.
  • Neben dem Träger 3 befindet sich auf der Oberseite 7 des Basisteils 2 ein Montagebereich 4 für einen thermoelektrischen Kühler.
  • Die gewinkelten Leiterbahnen 5a und 5b führen, von den Anschlusspins 9 (RF-Pins) ausgehend, zur Stirnseite 6 des Trägers 34 in einen Bereich oberhalb dieses Montagebereichs 4, welcher seinerseits als Montagebereich (23 in 2) für das optoelektronische Bauelement dient.
  • Weiter befindet sich zwischen den Leiterbahnen 5a und 5b ein Erdleiter 13, welcher ebenfalls als Leiterbahn auf dem Submount 15 ausgebildet ist.
  • Der Submount 15 ist vorzugsweise als keramische Platte mit einer Dicke von vorzugsweise unter 0,3 mm ausgebildet.
  • Oberhalb und unterhalb des bauelementseitigen Endes der Leiterbahnen 5a und 5b befindet sich jeweils ein Erdleiter 14a, 14b, welcher als Schirmung dient und welcher mit dem Submount des optoelektronischen Bauelements (19 in 2) verbunden werden kann.
  • Leiterbahnen 5a, 5b sowie Erdleiterbahnen 13, 14a, 14b sind als Metallschicht, insbesondere als goldhaltige Metallschicht, beispielsweise als Gold-Nickelschicht, ausgebildet.
  • Die Signalpfade zum optoelektronischen Bauelement werden durch die Anschlusspins 9, die Leiterbahnen 5a, 5b sowie die hier nicht dargestellten Bonddrähte und Leiterbahnen auf dem Submount des thermoelektrischen Bauelements gebildet.
  • Die Signalpfade haben vorzugsweise im Hochfrequenzbereich eine Impedanz von 20 bis 30 Q.
  • Neben den Anschlusspins 9 umfasst das Gehäuse in diesem Ausführungsbeispiel noch die drei, in einer Reihe angeordneten Anschlusspins 12a bis 12c, welche beispielsweise dem Anschluss eines thermoelektrischen Kühlers dienen (DC-Pins).
  • Die dem Träger 3 gegenüberliegenden Anschlusspins 11a bis 11b ragen weiter nach oben als die Anschlusspins 12a und 12d und dienen insbesondere dem Anschluss eines Thermistors, welcher sich auf dem Submount des optoelektronischen Bauelements befindet (19 in 2).
  • Auch die Durchführungen der Anschlusspins 11a bis 11b sowie 12a bis 12c sind verglast.
  • 2 zeigt, ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht, das bestückte TO-Gehäuse.
  • Auf die Oberseite 7 des Basisteils ist ein thermoelektrischer Kühler 16 montiert. Der thermoelektrische Kühler 16 hat einen L-förmigen Abschnitt 17. Oberhalb des unteren Schenkels des L-förmigen Abschnitts 17 befindet sich der Montagebereich 23 für das optoelektronische Bauelement.
  • Das optoelektronische Bauelement ist als DFB-Laserdiode 18 ausgebildet.
  • Die DFB-Laserdiode 18 sitzt auf einem keramischen Submount 19, welcher, vertikal ausgerichtet, vorzugsweise im Wesentlichen mittig im TO-Gehäuse 1 sitzt.
  • Hierzu ist der Submount 19 auf den vertikalen Schenkel des L-förmigen Abschnitts 17 aufgebracht.
  • Weiter befindet sich neben der DFB-Laserdiode 18 ein Thermistor 36, über welchen der thermoelektrische Kühler 16 geregelt wird.
  • Die Leiterbahnen 5a, 5b des Trägers 3 sind mittels eines Lots 22, insbesondere mittels eines Gold-Zinn-Lots, mit den Anschlusspins 9 verbunden.
  • Der Submount 15 der Leiterbahnen 5a, 5b sowie der Submount 19 des optoelektronischen Bauelements liegen derart in einer Ebene, dass sich deren Leiterbahnen 5, 5b und 25, 26 unmittelbar gegenüberliegen. Die als Signalleiterbahnen dienenden Leiterbahnen 5a, 5b sind mittels einer Mehrzahl von Bonddrähten 20a, 20b, vorzugsweise von Gold-Bonddrähten, mit den Leiterbahnen 25 und 26 des Submounts 19 der DFB-Laserdiode 18 verbunden.
  • Die Leiterbahn 26 führt direkt zur DFB-Laserdiode 18.
  • Unterhalb der Leiterbahn 26 ist die Erdleiterbahn 14b über die Bonddrähte 21b mit einer Erdleiterbahn 37 auf dem Submount 19 der DFB-Laserdiode 18 verbunden.
  • Eine Erdleiterbahn 24, welche über die Bonddrähte 21a mit der Erdleiterbahn 14a und der zwischen den Leiterbahnen 5a und 5b liegenden Leiterbahn 13 verbunden ist, umschließt auf dem Submount 19 der DFB-Laserdiode 18 die als Signalleiterbahn dienende Leiterbahn 25. So ist auch die Leiterbahn 25 geschirmt.
  • Die Leiterbahn 25 ist über einen Bonddraht 27 mit der DFB-Laserdiode 18 verbunden.
  • 3 ist eine Draufsicht auf den Submount 15, mit welchem die als Signalleiterbahn dienenden Leiterbahnen 5a und 5b zum Montagebereich (23 in 2) für das optische Bauelement geführt werden.
  • Der Submount 15 besteht vorzugsweise aus einer Keramik und die Leiterbahnen 5a und 5b bestehen vorzugsweise aus Gold oder einer goldhaltigen Legierung.
  • Mittels der Leiterbahnen 5a und 5b wird der von den Anschlusspins, die durch das Basisteil des TO-Gehäuses geführt sind, kommende Signalpfad nach oben und in Richtung Gehäusemitte geführt.
  • Hierzu sind die Leiterbahnen 5a und 5b gewinkelt ausgebildet.
  • Der Anschlussbereich 34 für das optoelektronische Bauelement führt in Richtung einer seitlichen Stirnseite 6 des Submounts 15 bzw. des Trägers mit dem Submount 15.
  • Im Anschlussbereich 34 können mittels Bonddrähten die Leiterbahnen 5a und 5b sowie die Erdleiterbahnen 14a, 13 und 14b mit dem Submount des optoelektronischen Bauelements verbunden werden.
  • Im Bereich der zwischen den Leiterbahnen 5a und 5b angeordneten Erdleiterbahn 13, welche schmaler ausgebildet ist als die Leiterbahnen 5a und 5b, befinden sich eine Mehrzahl, vorzugsweise zumindest fünf, Durchgangslöcher 28, deren Seitenwände metallisiert sind und welche so eine sich durch den Submount 15 erstreckende Schirmung ausbilden. Über die metallisierten Durchgangslöcher 28 ist die Erdleiterbahn elektrisch mit dem Träger verbunden.
  • Der Eckbereich 30 der mittigen Erdleiterbahn 13 ist abgeschrägt und in seiner Breite verdickt ausgebildet. So werden scharfe Kanten und die damit einhergehenden Signalverluste vermieden.
  • Die Eckbereiche 31 und 29 der Leiterbahnen 5a und 5b sind randseitig abgeschnitten, so dass sich die Breite der Leiterbahnen 5a und 5b jeweils im Eckbereich 31, 29 verringert.
  • Die Leiterbahn 5a weist zwischen dem Eckbereich 29 und dem Anschlussbereich 34 eine Verdickung 33 auf. Diese dient der Abstimmung des Impedanzverlaufs des Signalpfades. Die oberhalb und unterhalb des Anschlussbereiches der Leiterbahn 5a und 5b liegenden Erdleiterbahnen 14a und 14b dienen zum einen der Schirmung der Leiterbahnen 5a und 5b und zum anderen dem Anschluss an den Submount des optischen Bauelements.
  • Die Erdleiterbahnen 14a und 14b haben jeweils zumindest ein, vorzugsweise genau ein, Durchgangsloch 32a, 32b, dessen Seitenwände metallisiert sind und so die Erdleiterbahnen 14a und 14b mit dem Träger verbindet.
  • 4 ist eine Schnittansicht durch eines der Durchgangslöcher 28 einer Erdleiterbahn.
  • Das Durchgangsloch 28, welches in den Submount 15 eingebracht, insbesondere eingeätzt ist, hat schrägstehende Seitenwände. Insbesondere ist das Durchgangsloch 28 kegelstumpfförmig ausgebildet mit einem Kegelwinkel von 5 bis 90, vorzugsweise von 20 bis 40°. Die Seitenwände sind mit einer Metallschicht 35, insbesondere mit einer goldhaltigen Metallschicht 35, versehen. Unter Metallisierung im Sinne der Erfindung wird auch ein vollständiges Auffüllen der Ausnehmungen, insbesondere der Durchgangslöcher 28, verstanden.
  • Durch die Verwendung des in 3 und 4 dargestellten Submounts konnte eine Impedanz des von einer angeschlossenen Treiberschaltung ausgehenden und bis zu einem elektronischen Bauelement reichenden Signalpfad von etwa 25 Ω erreicht werden.
  • Das erfindungsgemäße TO-Gehäuse ermöglicht hohe Übertragungsraten im Hochfrequenzbereich bei der Verwendung von DFB-Laserdioden. Gleichzeitig ist das TO-Gehäuse robust und es ist einfach herstellbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    TO-Gehäuse
    2
    Basisteil
    3
    Träger
    4
    Montagebereich
    5a, 5b
    Leiterbahnen
    6
    Stirnseite
    7
    Oberseite
    8a, 8b
    Durchführung
    9
    Anschlusspin
    10
    Verglasung
    11a-11c
    Anschlusspin
    12a-12c
    Anschlusspin
    13
    Erdleiterbahn
    14a, 14b
    Erdleiterbahn
    15
    Submount
    16
    TEC
    17
    L-förmiger Abschnitt
    18
    DFB-Laserdiode
    19
    Submount
    20a, 20b
    Bonddrähte
    21a, 21b
    Bonddrähte
    22
    Lot
    23
    Montagebereich
    24
    Erdleiterbahn
    25
    Leiterbahn
    26
    Leiterbahn
    27
    Bonddraht
    28
    Durchgangsloch
    29
    Eckbereich
    30
    Eckbereich
    31
    Eckbereich
    32a, 32b
    Durchgangsloch
    33
    Verdickung
    34
    Anschlussbereich
    35
    Metallschicht
    36
    Thermistor

Claims (16)

  1. TO-Gehäuse, insbesondere TO-56-Gehäuse, umfassend ein Basisteil mit einem Montagebereich für einen thermoelektrischen Kühler, wobei das Basisteil zumindest zwei Durchführungen zum Anschluss eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere eines DFB-Lasers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Boden des Basisteils ausgehend ein Träger erstreckt, wobei auf dem Träger zumindest zwei als Signalleitungen für das optoelektronische Bauelement dienende Leiterbahnen angeordnet sind, die jeweils mit einer der Durchführungen zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements verbunden sind, wobei zwischen den Leiterbahnen eine Erdleiterbahn angeordnet ist.
  2. TO-Gehäuse nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Leiterbahnen gewinkelt zu einer seitlich angeordneten Stirnseite des Trägers führen.
  3. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen auf einem Submount angeordnet sind, wobei der Submount im Bereich die Erdleiterbahn Ausnehmungen, insbesondere Durchganglöcher aufweist, wobei zumindest deren Seitenwände metallisiert sind.
  4. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger plattenförmig ausgebildet ist.
  5. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Durchführungen und Leiterbahnen bestehenden Signalpfade eine Impedanz von jeweils 20 bis 30 Ω aufweisen, und/oder dass der Träger eine Höhe zwischen 2,0 und 3,5 mm und/oder eine Dicke zwischen 0,3 und 1 mm und/oder eine Breite zwischen 1,0 und 2,0 mm aufweist, und/oder dass das Basisteil einen Durchmesser zwischen 5 und 7 mm und/oder eine Dicke zwischen 0,5 und 2,5 mm aufweist, und/oder dass zumindest Basisteil und Träger beschichtet, insbesondere vergoldet, sind.
  6. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Montagebereich in einem zentral angeordneten Bereich der Oberseite des Basisteils befindet, wobei sich nur auf einer Seite des Montagebereichs ein Träger für eine Leiterbahn zum Anschluss des optoelektronischen Bauelements befindet.
  7. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend einen thermoelektrischen Kühler sowie ein optoelektronisches Bauelement, wobei der thermoelektrische Kühler auf dem Basisteil angeordnet ist, wobei sich zumindest abschnittweise über dem thermoelektrischen Kühler und senkrecht zur Oberseite des Basisteils ein Submount mit dem optoelektronischen Bauelement erstreckt, und wobei der Submount mit dem optoelektronischen Bauelement an einen Submount mit den Leiterbahnen angrenzt.
  8. TO-Gehäuse nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Kühler abschnittsweise L-förmig ausgebildet ist, wobei der Submount mit dem optoelektronischen Bauelement auf einer senkrecht zur Oberseite des Basisteils ausgerichteten Seite des L-förmigen thermoelektrischen Kühlers angeordnet ist.
  9. TO-Gehäuse nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Submount mit dem optoelektronischen Bauelement mittels Bonddrähten mit dem Submount mit den Leiterbahnen verbunden ist, wobei vorzugsweise die Bonddrähte eine Länge von jeweils unter 1 mm, besonders bevorzugt von unter 0,5 mm haben.
  10. TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das TO-Gehäuse über die Anschlusspins mit einer elektronischen Schaltung, insbesondere einer Treiberschaltung verbunden ist, wobei vorzugsweise die Treiberschaltung eines Impedanz von 20-30 Ω hat und wobei vorzugsweise die Impedanz der Signalpfade von der elektronischen Schaltung bis zum optoelektronischen Bauelement der Impedanz der elektronischen Schaltung plus/minus 5 Ω entspricht.
  11. Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Basisteil und Träger ausgestanzt werden.
  12. Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Basisteil und Träger aus einem einzigen Stück Rohmaterial ausgestanzt werden.
  13. Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Basisteil und Träger miteinander verbunden werden, insbesondere miteinander verlötet oder verschweißt werden.
  14. Submount für ein TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Submount zumindest zwei als Signalleiter dienende Leiterbahnen umfasst, die von einer ersten Seite des Submount zu einer quer dazu verlaufenden zweiten Seite des Submounts führen, wobei zwischen den zwei Leiterbahnen eine Erdleiterbahn angeordnet ist.
  15. Submount für ein TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Submount mit einem optoelektronischen Bauelement bestückt ist und wobei der Submount randseitig eine erste Leiterbahn aufweist, welche einen randseitigen Anschlussbereich bildet und welche an den anderen Seiten von einer Erdleiterbahn eingeschlossen ist, wobei eine zweite Leiterbahn von einem Rand bis zu dem optoelektronischen Bauelement führt, wobei die erste Leiterbahn durch einen Bonddraht mit dem optoelektronischen Bauelement verbunden ist.
  16. TO-Gehäuse, umfassend einen Submount nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche.
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