DE102017123342A1

DE102017123342A1 - TO-Gehäuse mit hoher Reflexionsdämpfung

Info

Publication number: DE102017123342A1
Application number: DE102017123342.3A
Authority: DE
Inventors: Artit Aowudomsuk; Rudolf Jungwirth; Michelle Fang; Karsten Drögemüller
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2019-04-11
Also published as: JP2019071416A; US11088096B2; JP2021193740A; CN109638633B; CN109638633A; US20190109102A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse mit einem Sockel für ein optoelektronisches Bauelement. Der Sockel umfasst elektrische Durchführungen, die als in einer Vergussmasse eingebettete Anschlussstifte ausgebildet sind. Der Sockel umfasst eine Ausnehmung, in welcher zumindest einer der Anschlussstifte in einer der Durchführungen aus der Unterseite des Sockels herausgeführt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein TO-Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement. Insbesondere betrifft die Erfindung ein TO-Gehäuse für eine Empfänger- oder Senderlaserdiode zur Datenübertragung. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses.
Hintergrund der Erfindung
TO-(Transistor-Outline)-Gehäuse für optoelektronische Bauelemente sind bekannt. Derartige Gehäuse werden für die Laserdiode eines Senders oder Empfängers, insbesondere im Bereich der Übertragung von Datensignalen, verwendet.
Insbesondere bestehen bekannte Gehäuse aus einem Metallsockel, welcher Glasdurchführungen aufweist, die die Anschlussstifte umfassen, mit denen das Datensignal übertragen wird. Die Impedanz des Signalpfades, welcher vom Anschlusspunkt einer Leiterplatte bis zum optoelektronischen Bauelement reicht, ist dabei an die Impedanz des optoelektronischen Bauelements und/oder an eine das optoelektronische Bauteil ansteuernde, betreibende oder versorgende elektronische Schaltung anzupassen. Je nachdem, ob es sich um ein optoelektronisches Bauelement mit einer oder zwei Signalleitungen handelt, sind dabei in der Praxis Impedanzen von 25, 50 oder 100 Ω gebräuchlich.
Der Abschnitt einer Signalleitung innerhalb einer Glasdurchführung kann im Hochfrequenzbereich als Kapazität betrachtet werden, wobei ein Bonddraht, mittels dessen der Anschlussstift der Signalleitung mit dem optoelektronischen Bauelement verbunden ist, als Induktivität angesehen werden kann.
Zur Anpassung der Impedanz des Signalpfades sieht die Offenlegungsschrift DE 10 2013 114 547 A1 (Schott AG) vor, den Anschlusspunkt einer Leiterplatte von der Unterseite des Sockels des TO-Gehäuses zu beabstanden.
Durch diesen Überstand, in welchem der Anschlussstift entweder von Luft oder von einer Vergussmasse mit einer kleineren Dielektrizitätskonstante ε_r als die Vergussmasse der Durchführung umgeben ist, wird anschlussseitig eine zusätzliche Induktivität geschaffen, über die die Impedanz des Signalpfades angepasst werden kann.
Es hat sich gezeigt, dass es zumindest bei manchen Anwendungen schwierig ist, den gewünschten Abstand zwischen Leiterplatte und Unterseite des TO-Gehäuses genau einzuhalten.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein TO-Gehäuse mit guter Impedanzcharakteristik bereitzustellen, bei welchem die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest reduziert sind. Insbesondere soll die Impedanzcharakteristik weiter verbessert und die Montage des TO-Gehäuses auf einer Leiterplatte vereinfacht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein TO-Gehäuse nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung 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, welches einen Sockel für ein optoelektronisches Bauelement umfasst. Der Sockel ist insbesondere aus Metall ausgebildet und stellt einen Montagebereich für ein optoelektronisches Bauelement bereit.
Vorzugsweise ist auf den Sockel eine Kappe mit einem Fenster, insbesondere eine Kappe mit einem als Linse ausgebildeten Fenster, aufgesetzt. Durch das Fenster kann zur Datenübertragung genutzte elektromagnetische Strahlung in das Gehäuseinnere hineintreten und/oder aus dem Gehäuse heraustreten.
Der Sockel weist wenigstens eine elektrische Durchführung auf, die als zumindest ein in einer Vergussmasse eingebetteter Anschlussstift ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst der Sockel mehrere Durchführungen, wobei zumindest eine Durchführung als Signalleiterpfad dient.
Vorzugsweise ist eine anorganische Vergussmasse, insbesondere Glas, verwendet.
Die Dielektrizitätskonstante ε_r (=ε/ε₀) der Vergussmasse beträgt vorzugsweise weniger als 4,5, besonders bevorzugt weniger als 4,0.
Die Vergussmasse dient sowohl der mechanischen Verbindung des Anschlussstiftes mit dem Sockel und der hermetischen Versiegelung des Gehäuses als auch der elektrischen Isolation des Anschlussstiftes gegenüber dem Sockel.
Gemäß der Erfindung umfasst der Sockel eine Ausnehmung, wobei die Anschlussstifte im Bereich der Ausnehmung aus dem TO-Gehäuse herausgeführt sind.
Unter einer Ausnehmung wird ein begrenzter Bereich verstanden, der sich nicht über die gesamte Fläche des Sockels erstreckt und innerhalb dessen die Dicke des vorzugsweise plattenförmigen Sockels reduziert ist.
Die Ausnehmung ist vorzugsweise auf der Unterseite des Sockels angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch auf der Oberseite des Sockels, also gehäuseinnenseitig, eine Ausnehmung vorhanden sein. Auch können sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite sich gegenüberliegende Ausnehmungen vorhanden sein.
Zumindest einer der Anschlussstifte ist in einer der Durchführungen aus der Unterseite des Sockels innerhalb der Ausnehmung herausgeführt. Die Durchführung, die aus Vergussmasse und dem darin eingebetteten Abschnitt eines Anschlussstiftes besteht, endet vorzugsweise am Boden der Ausnehmung.
Aufgrund der Ausnehmung ist also die Austrittsstelle der Durchführung von der angrenzenden Unterseite des Sockels beabstandet.
Eine Leiterplatte kann nunmehr direkt an die Unterseite des Sockels angrenzend montiert und angeschlossen werden. Es ergibt sich aufgrund einer auf der Unterseite angeordneten Ausnehmung ein von der Durchführung beabstandeter Anschlusspunkt, was zu einer zusätzlichen Induktivität unterhalb der Durchführung und damit zu einer verbesserten Impedanzcharakteristik führt.
Die Ausnehmung bildet hierzu einen Hohlraum oder kann auch mit einem Material, insbesondere mit einem Kunststoffmaterial, verfüllt sein, welches eine geringere Dielektrizitätskonstante ε_r als die Vergussmasse der Durchführung aufweist, insbesondere mit einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante ε_r , welche mindestens 1,0 kleiner ist als die Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse.
Vorzugsweise ist der Sockel des Gehäuses einlagig, insbesondere einstückig, ausgebildet. Insbesondere ist die Ausnehmung in den Sockel eingeprägt. So lässt sich die Ausnehmung besonders einfach bereitstellen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Sockel mehrlagig ausgebildet, wobei eine untere Gehäuselage ein Durchgangsloch aufweist. Die Unterseite einer oberen Gehäuselage bildet bei dieser Ausführungsform den Boden der Ausnehmung.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei, insbesondere genau zwei, Kontaktstifte in genau einer Ausnehmung aus der Unterseite herausgeführt. Diese Ausführungsform der Erfindung kann insbesondere für ein TO-Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement zur symmetrischen, ggf. symmetrisch differentiellen Signalübertragung (differential signalling) verwendet werden.
Es versteht sich, dass aber auch denkbar ist, dass das TO-Gehäuse drei oder mehr Durchführungen für eine Signalleitung aufweist und/oder dass auch zumindest zwei Anschlussstifte für jeweils eine Signalleitung in jeweils einer einzigen Ausnehmung, insbesondere einer kreiszylinderförmigen Ausnehmung, sitzen.
Vorzugsweise umfasst das TO-Gehäuse noch weitere Anschlussstifte, welche nicht dem Anschluss einer Signalleitung dienen. Die Durchführungen für diese Anschlussstifte sind vorzugsweise nicht in einer Ausnehmung angeordnet. Vielmehr sind Anschlussstifte, die der Stromversorgung und/oder Steuerung des optoelektronischen Bauelements dienen, in einer Vergussmasse angeordnet, die bis zur Unterseite des Sockels reicht.
Für die Durchführung eines einzelnen Anschlussstiftes ist die Ausnehmung vorzugsweise in der Draufsicht im Wesentlichen rund, insbesondere ist die Ausnehmung in Form eines Kreiszylinders ausgebildet. Insbesondere beträgt bei einer von einer runden leicht abweichenden Form das Verhältnis vom größten zum kleinsten Durchmesser maximal 1,2.
Für eine Durchführung mit zwei Anschlussstiften ist die Ausnehmung vorzugsweise im Wesentlichen in Form eines Langlochs ausgebildet. Die Durchführung kann aber auch oval ausgebildet sein.
Die Tiefe der von zumindest einer Seite der Basis ausgehenden zumindest einen Ausnehmung bzw., bei zwei Ausnehmungen die Gesamttiefe der beiden Ausnehmungen, beträgt vorzugsweise 1 bis 80 % der Dicke der Basis, bevorzugt 4 bis 65 %, besonders bevorzugt 15 bis 30 %. Die Ausnehmung kann, wie vorstehend beschrieben von einer Seite oder beiden Seiten ausgehen kann, wobei sich bei beidseitigen Ausnehmungen die einzelnen Tiefen unterscheiden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Ausnehmung zur Einstellung der Impedanzcharakteristik insbesondere 20 bis 50%, vorzugsweise 35 bis 45% der Höhe des Sockels zumindest in einem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich des Sockels ein. Die Ausnehmung ist also 20 bis 50% so tief wie der Sockel im Bereich der Ausnehmung dick ist.
Vorzugsweise hat ein in der Ausnehmung angeordneter Leiterbahnabschnitt, welcher also vom unteren Ende der Durchführung bis zum Anschlusspunkt an die Leiterplatte reicht, eine 1,2 bis 4fach, vorzugsweise 1,6 bis 2,7fach höhere Impedanz als ein in der elektrischen Durchführung angeordnete Leiterbahnabschnitt, welcher von der Unterseite bis zur Oberseite des Sockels reicht und welcher demzufolge von der Vergussmasse umgeben ist.
Unter der Impedanz im Sinne der Erfindung wird der Wellenwiderstand einer Leitung verstanden.
Das Verhältnis von Strom und Spannung bei einer hinlaufenden Welle ist der Wellenwiderstand einer Leitung. Der Wellenwiderstand ist charakteristisch für eine Leitung. Der Wellenwiderstand ergibt sich aus den Querschnittsabmessungen und den Materialkonstanten. Daher ist der Wellenwiderstand eine Leitungskonstante. Der Wellenwiderstand ist ortunabhängig (sofern die Leitung sich nicht ändert) und für hohe Frequenzen, insbesondere für die hier relevanten Frequenzen oberhalb 5 GHz, frequenzunabhängig.
Durch die Erfindung konnte bei 20 GHz eine Reflexionsdämpfung von über 12, vorzugsweise von über 15 dB erreicht werden.
Es ist insbesondere gelungen, ein TO-Gehäuse bereitzustellen, bei welchem die Reflexionsdämpfung insbesondere in einem Bereich von 10 bis 20 GHz ein Plateau bildet, innerhalb dessen die Reflexionsdämpfung zwischen 10 und 35 dB, vorzugsweise zwischen 15 und 20 dB liegt. Durch Auslegung der Geometrie und/oder der der Materialien des Gehäuses kann eine Verschiebung und/oder Verbreiterung des Intervalls zumindest hin zu höheren Frequenzen erreicht werden.
Vorzugsweise liegt in einem Bereich von 10 bis 20 GHz die Reflexionsdämpfung eines Signalpfades des Gehäuses in einem Bereich zwischen plus/minus 2,5 dB, also innerhalb eines Fensters von 5 dB.
Die Einfügedämpfung beträgt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 20 GHz weniger als 0,5 dB.
Ist das TO-Gehäuse mit einem optoelektronischen Bauelement bestückt und an eine Leiterbahn, insbesondere an eine flexible Leiterbahn, angeschlossen, beträgt die Impedanz des Signalpfades insbesondere 10 bis 150 Ω, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Ω oder zwischen 20 und 30 Ω oder zwischen 90 und 110 Q.
Sofern das TO-Gehäuse an eine Leiterplatte mit einer elektronischen Schaltung angeschlossen ist, hat die elektronische Schaltung auf der Leiterplatte vorzugsweise die Impedanz des Signalpfades plus/minus 5 Q.
Die Impedanz der elektronischen Schaltung entspricht also zumindest in etwa der Impedanz des Signalpfades. Die Impedanz der elektronischen Schaltung und die Impedanz des optoelektronischen Bauelements bestimmen die Ausgestaltung des TO-Gehäuses hinsichtlich der Impedanz des Signalleiterpfades und damit insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung der Ausnehmung.
Der Signalpfad reicht dabei von einem Anschlusspunkt an der Leiterbahn bis zu einem Anschlusspunkt an dem optoelektronischen Bauelement. Mithin besteht der Signalpfad aus einer Induktivität im Bereich der Ausnehmung, aus einer Kapazität im Bereich der Durchführung und einer durch den Bonddraht gebildeten Induktivität.
Die Ausnehmung hat vorzugsweise eine Breite oder einen Durchmesser, der 1,0 bis 4,0, vorzugsweise, 1,0 bis 3,0 und besonders bevorzugt 1,2 bis 2,5 mal so groß ist wie der Durchmesser bzw. die Breite der elektrischen Durchführung, welche aus dem Anschlussstift und der Vergussmasse gebildet ist.
Vorzugsweise weist die Ausnehmung eine Breite oder einen Durchmesser auf, der 1,5 - 5,0, vorzugsweise 2,0 - 3,0 mal so groß ist wie der Durchmesser des in der elektrischen Durchführung angeordneten Abschnitts des Anschlussstiftes. Die Tiefe der Ausnehmung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,5, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,8 mm. Bei einer Ausnehmung mit einem nicht ebenen Boden wird unter der Tiefe die maximale Tiefe verstanden. Vorzugsweise ist aber der Boden der Ausnehmung eben.
Das erfindungsgemäße TO-Gehäuse umfasst einen Sockel, welcher vorzugsweise ausgestanzt wird, wobei die Ausnehmung eingeprägt wird, insbesondere beim Stanzen.
Der Sockel des TO-Gehäuses ist so einfach herstellbar. Je nach Anwendungszweck können auf einfache Weise Sockel mit unterschiedlich tiefer Ausnehmung hergestellt werden. Über Geometrie, insbesondere die Tiefe der Ausnehmung kann auf einfache Weise die Impedanz des Signalpfades an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Figurenliste
Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf die Zeichnungen 1 bis 9 anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden.

1 ist eine Draufsicht auf die Oberseite des Sockels eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen TO-Gehäuses, welches bereits mit einem optoelektronischen Bauelement bestückt ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite des in 1 dargestellten TO-Gehäuses.
3 zeigt, ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht, die Unterseite einer alternativen Ausführungsform eines TO-Gehäuses, bei welchem zwei separate Anschlussstifte in jeweils einer Durchführung angeordnet sind.
4 ist eine Detaildarstellung einer Ausnehmung nebst Durchführung mit zumindest einem Anschlussstift, anhand welcher die Dimensionierung der Durchführung sowie der Ausnehmung näher erläutert wird.
5 ist eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes TO-Gehäuse.
6 zeigt, wie das in 5 dargestellte TO-Gehäuse an einer Leiterplatte angeschlossen ist.

In dem Graph gemäß 7 ist die frequenzabhängige Reflexionsdämpfung und in dem Graph gemäß 8 die Einfügedämpfung eines erfindungsgemäßen TO-Gehäuses aufgetragen.
9 ist eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines TO-Gehäuses, bei welchem auch auf der Oberseite eine Ausnehmung vorhanden ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer Draufsicht die Oberseite des Sockels 2 eines erfindungsgemäßen TO-Gehäuses 1. Das komplette TO-Gehäuse 1 kann eine auf diesen Sockel 2 aufgesetzte Kappe mit einem Fenster umfassen (nicht dargestellt).
Der Sockel 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel kreiszylindrisch ausgebildet und kann insbesondere aus einem ausgestanzten Metallteil bestehen.
Insbesondere kann der Sockel 2 aus Stahl bestehen. Weiter kann der Sockel eine Beschichtung, insbesondere eine goldhaltige Beschichtung, aufweisen.
Durch den Sockel 2 wird ein Montagebereich für ein optoelektronisches Bauelement 6 gebildet.
Das optoelektronische Bauelement 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Fotodiode 7, welche auf einen Verstärker 8 montiert ist.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das TO-Gehäuse 1 die Anschlussstifte 3a und 3b, welche als Signalleiteranschlussstifte für das Eingangs- und das Ausgangssignal ausgebildet sind.
Die Anschlussstifte 3a und 3b sind in einer Vergussmasse 5, insbesondere einer Vergussmasse 5 aus Glas, eingebettet, wodurch eine elektrische Durchführung gebildet wird.
Über Bonddrähte 9a, 9b sind die Anschlussstifte 3a und 3b innerhalb des TO-Gehäuses mit dem optoelektronischen Bauelement 6 verbunden.
Es versteht sich, dass ein derartiges TO-Gehäuse 1 in der Regel noch weitere Anschlussstifte 4 umfasst. Diese können ebenfalls in einer Vergussmasse, insbesondere einer Vergussmasse aus Glas, eingebettet sein.
Im Unterschied zu den Anschlussstiften 3a und 3b dienen die Anschlussstifte 4 aber nicht der Übertragung eines Eingangs- oder eines Ausgangssignals, sondern dienen der Stromzuführung oder dienen als Steuerungsleitung für das optoelektronische Bauelement 6. Daher sind an die Impedanzcharakteristik der Signalpfade, welche durch die Anschlussstifte 4 führen, in der Regel weniger hohe Anforderungen zu stellen.
2 zeigt das in 1 dargestellte TO-Gehäuse 1 in einer perspektivischen Darstellung von der Unterseite 11. Zu erkennen ist, dass die Durchführung mit den Anschlussstiften 3a und 3b, welche die Vergussmasse 5 sowie die Anschlussstifte 3a, 3b umfasst, in einer Ausnehmung 10 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Anschlussstifte 3a, 3b in einer einzigen Durchführung angeordnet.
Die Ausnehmung 10 ist langlochförmig ausgebildet und bewirkt, dass die Anschlussstifte 3a, 3b nicht auf Höhe der Unterseite 11, sondern davon beabstandet, und zwar in etwa auf Höhe des Bodens der Ausnehmung 10, aus dem Sockel 2 heraustreten.
Die weiteren Anschlussstifte, welche nicht als Signalleitung dienen (4 in 1), sind in dieser Darstellung zur besseren Übersicht nicht eingezeichnet.
Der Sockel 2 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, insbesondere ist die Ausnehmung 10 eingeprägt.
3 zeigt eine gegenüber 1/2 alternative Ausführungsform eines TO-Gehäuses 1. In dieser Ausführungsform ist jeweils ein einzelner Anschlussstift 3a, 3b in einer einzelnen Durchführung angeordnet. Die Durchführung besteht dabei jeweils aus einem einzelnen Anschlussstift 3a, 3b und einer Vergussmasse 5, in die der Anschlussstift 3, 3b, eingebettet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei separate Ausnehmungen 10 vorgesehen, so dass die Durchführung jedes Anschlussstiftes 3a, 3b in einer eigenen Ausnehmung 10 angeordnet ist.
Die jeweilige Ausnehmung 10 ist daher in diesem Ausführungsbeispiel kreiszylinderförmig ausgebildet.
Der Sockel 2 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zweilagig ausgebildet. Es versteht sich aber, dass auch die in 3 dargestellte Ausführungsform mit zwei separaten Durchführungen einlagig ausgestaltet sein kann.
Auch ansonsten kann das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel dem zuvor in 1/2 dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen.
Bezugnehmend auf 4 soll die bevorzugte Dimensionierung von Ausnehmung und Durchführung anhand eines Ausführungsbeispiels, was allerdings für alle Ausführungsformen der Erfindung und nicht nur in den vorangehenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Gültigkeit hat, näher erläutert werden.
Im Falle, dass, wie hier dargestellt, zwei Anschlussstifte 3a, 3b in einer Durchführung 14 angeordnet sind, hat die Ausnehmung 10 eine Länge l_c von 1 bis 5, vorzugsweise von 1,2 bis 2,75 mm. Weiter hat die Ausnehmung vorzugsweise eine Breite d_c von 0,3 bis 3 mm, besonders bevorzugt von 0,7 bis 1,8 mm.
Im Falle einer kreiszylinderförmigen Ausnehmung 10 für eine Durchführung mit einem einzelnen Anschlussstift (hier nicht dargestellt) beträgt deren Durchmesser d_c 0,3 bis 3 mm, vorzugsweise 0,7 bis 1,8 mm.
Die Ausnehmung 10 hat vorzugsweise eine Tiefe von 0,1 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,4 bis 0,8 mm.
Die Vergussmasse 5 kann ein Breite, bzw. im Falle einer kreiszylinderförmigen Ausgestaltung für einen einzelnen Anschlussstift, einen Durchmesser d_g von 0,7 bis 1,4 mm und/oder eine Länge l_g von 1,45 bis 2,35 mm aufweisen.
Im Falle einer Durchführung 14 mit zwei voneinander beabstandeten Anschlussstiften 3a, 3b kann der Abstand p zwischen 0,5 und 0,95 mm betragen.
Der Durchmesser einzelnen Anschlussstiftes 3a, 3b in der Durchführung 14 beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm.
Die Anschlussstifte 3a, 3b können einen verdickten Kopf aufweisen oder können gehäuseinnenseitig abgewinkelt ausgebildet sein, was insbesondere dazu dienen kann, die Länge der Bonddrähte (9a, 9b in 1) zu reduzieren.
Vorzugsweise hat die Ausnehmung eine 1,2 bis 1,5, vorzugsweise 1,5 bis 2fache Breite bzw. einen 1,2 bis 5fachen, vorzugsweise 1,5 bis 2fachen Durchmesser als die Durchführung 14.
5 zeigt, dass in 1/2 dargestellte TO-Gehäuse 1 in einer schematischen Schnittansicht.
Zu erkennen ist, dass sich die durch die Vergussmasse 5 und den in der Vergussmasse 5 angeordneten Abschnitt des Anschlussstiftes 3a gebildete Durchführung 14 durch den Sockel 2 erstreckt.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Anschlussstift 3a (vorzugsweise auch der Anschlussstift 3b) einen verdickten Kopf 12 auf. Hierdurch kann die Länge des Bonddrahtes 9a, mit welchem der Anschlussstift 3a mit dem optoelektronischen Bauelement 6 verbunden ist, reduziert werden.
Unterhalb der Durchführung ist die Ausnehmung 10 angeordnet, die dazu führt, dass die Vergussmasse 5 und damit die Durchführung oberhalb der Unterseite 11 des Sockels 2, insbesondere in etwa auf Höhe des Bodens der Ausnehmung 10, endet.
6 zeigt, wie nunmehr eine Leiterplatte 13, insbesondere eine flexible Leiterplatte 13, an dem TO-Gehäuse 1 angeschlossen ist. Die Leiterplatte 13 ist auf die Unterseite (11 in 5) des Sockels 2 aufgebracht, liegt also zumindest mit ihrer Oberseite auf dem Höhenniveau der Unterseite des Sockels 2.
Aufgrund der Ausnehmung 10 ist der Kontaktbereich 15 von Leiterplatte 13 und Anschlussstift 3a von der Durchführung 14 beabstandet.
Der Abstand zwischen Kontaktbereich 15 und Durchführung 14 entspricht dabei im Wesentlichen der Tiefe t der Ausnehmung 10.
Dadurch, dass die Ausnehmung 10 entweder als Hohlraum ausgebildet ist oder mit einem Material mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante als die Vergussmasse 5 befüllt ist, ergibt sich eine Induktivität.
Der Anschluss der Leiterplatte 13 und die Einhaltung eines definierten Abstandes des Kontaktbereichs 15 von der Durchführung 14 ist auf einfache Weise möglich.
Zum Anschluss kann die Kontaktbahn der Leiterplatte 13 gelocht werden. Sodann werden die Anschlussstifte 3a, 3b durch das jeweilige Loch geführt, bis die Leiterplatte 13 auf der Unterseite des Sockels 2 aufliegt und der Kontaktbereich 15 kann auf einfache Weise verlötet werden.
Die anderen Anschlussstifte 4 können in gleicher Weise kontaktiert werden, wobei sich unterhalb der Durchführung der Anschlussstifte 4 keine Ausnehmung befindet, so, dass die Leiterplatte 13 unmittelbar an die jeweilige Durchführung eines dieser Anschlussstifte 4 angrenzt.
Zu erkennen ist ferner, dass im Austrittsbereich 16 der Durchführung 14 sich die Vergussmasse 5 an dem Anschlussstift 3a beim Einschmelzen hochziehen kann. Der Anschlussstift 3a ist dann auch oberhalb des Bodens der Ausnehmung 10 von einem Abschnitt aus Vergussmasse 5 umhüllt. Dies kann ggf. durch eine entsprechend tiefere Ausnehmung 10 kompensiert werden.
Der Graph in der Darstellung gemäß 7 zeigt die Reflexionsdämpfung (return loss) in dB eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines TO-Gehäuses (durchgezogene Linie) im Vergleich mit einem TO-Gehäuse ohne Ausnehmung (gestrichelte Linie).
Auf der x-Achse ist die Frequenz in GHz und auf der y-Achse die Reflexionsdämpfung in dB angegeben.
Die Reflexionsdämpfung ist das logarithmische Verhältnis zwischen dem reflektierten Signal und dem Eingangssignal. Je größer die Reflexionsdämpfung ist, desto besser ist die impedanzmäßige Anpassung der Komponenten. Beträgt z.B. die Reflexionsdämpfung -3dB werden nur noch 50% des Signals übertragen, werden bei -10 dB immer noch 90%
Zu erkennen ist, dass in einem Frequenzbereich von 10 bis 20 GHz ein Plateau gebildet ist und dass die Reflexionsdämpfung bereits bei 10 GHz annähernd 5 dB höher ist.
Bei dem TO-Gehäuse ohne Ausnehmung steigt die Reflexionsdämpfung auch in dem für die vorzugsweise vorgesehenen Anwendungen von 10 bis 20 GHz kontinuierlich an.
Bei 20 GHz konnte durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des TO-Gehäuses eine um mehr als 5 dB höhere Reflexionsdämpfung erreicht werden.
Insbesondere konnte ein TO-Gehäuse bereitgestellt werden, in dem die Reflexionsdämpfung im gesamten Bereich zwischen 10 und 20 GHz zwischen -15 und -20 dB liegt.
Oberhalb 20 GHz nimmt auch bei dem erfindungsgemäßen TO-Gehäuse die Reflexionsdämpfung kontinuierlich ab und liegt oberhalb 30 GHz sogar niedriger als bei dem TO-Gehäuse ohne Ausnehmung. Das erfindungsgemäße TO-Gehäuse ist daher für Anwendungen über 10 GHz aber unter 20 GHz besonders geeignet.
8 zeigt in gleicher Darstellung die Einfügedämpfung (insertion loss) eines erfindungsgemäßen TO-Gehäuses (durchgezogene Linie) im Vergleich mit einem TO-Gehäuse ohne Ausnehmung (gestrichelte Linie).
Zu erkennen ist, dass das erfindungsgemäße TO-Gehäuse auch eine verbesserte Einfügedämpfung hat. So liegt die Einfügedämpfung im gesamten Frequenzbereich zwischen 10 und 20 GHz niedriger.
Es versteht sich, dass in dem für die jeweilige Anwendung verwendeten Frequenzbereich möglichst eine hohe Reflexionsdämpfung und eine niedrige Einfügedämpfung erreicht werden sollte.
Besonders von Vorteil ist, dass durch die Erfindung eine in einem breiten Frequenzbereich annähernd konstante Reflexionsdämpfung erreicht werden konnte.
9 ist eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines TO-Gehäuses 1, bei welchem der Sockel 2 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite jeweils eine Ausnehmung 10a, 10b aufweist.
Der Anschlussstift 3a ist innerhalb der Ausnehmungen 10a, 10b in der Durchführung 14 durch den Sockel 2 geführt.
Ansonsten kann das TO-Gehäuse den zuvor beschriebenen TO-Gehäuses entsprechen.
Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann auch nur auf einer Oberseite eine Ausnehmung vorhanden sein.
Bezugszeichenliste

1: TO-Gehäuse
2: Sockel
3a, 3b: Anschlussstift
4: Anschlussstift
5: Vergussmasse
6: optoelektronisches Bauelement
7: Fotodiode
8: Verstärker
9a, 9b: Bonddraht
10, 10a, 10b: Ausnehmung
11: Unterseite
12: Kopf
13: Leiterplatte
14: Durchführung
15: Kontaktbereich
16: Austrittsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013114547 A1 [0005]

Claims

TO-Gehäuse, umfassend einen Sockel für ein optoelektronisches Bauelement, wobei der Sockel zumindest eine elektrische Durchführungen aufweist, die als in einer Vergussmasse, insbesondere aus Glas, eingebettete Anschlussstifte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Sockel, vorzugsweise auf einer Unterseite, eine Ausnehmung umfasst, in welcher zumindest einer der Anschlussstifte in einer der Durchführungen aus der Unterseite des Sockels herausgeführt ist.
TO-Gehäuse nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, das zwei, insbesondere genau zwei, Kontaktstifte in genau einer Ausnehmung aus der Unterseite herausgeführt sind.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung einen Hohlraum bildet oder mit einem Material verfüllt ist, welches eine geringere Dielektrizitätskonstante als die Vergussmasse aufweist.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung im Querschnitt im Wesentlichen rund oder in Form eines Langlochs ausgebildet ist.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Länge l_c von 1 - 5 mm, vorzugsweise von 1,2 - 2,75 mm und eine Breite d_c von 0,3 - 3 mm, vorzugsweise von 0,7 - 1,8 mm oder einen Durchmesser von 0,3 - 3 mm, vorzugsweise von 0,7 - 1,8mm, und/oder eine Tiefe von 0,1 - 1,5 mm, vorzugsweise von 0,4 - 0,8 mm aufweist, und/oder dass die Durchführung eine Breite oder einen Durchmesser d_g von 0,7 - 1,4 mm und/oder eine Länge l_g von 1,45 - 2,35 mm aufweist, und/oder dass zwei in einer Durchführung angeordnete Anschlussstifte einen Abstand p zwischen 0,5 und 0,95 mm haben, und/oder dass der Durchmesser zumindest eines Anschlussstiftes in der Durchführung 0,2 bis 0,5 mm beträgt, und/oder dass die Ausnehmung eine/einen 1,2 - 5fache, vorzugsweise 1,5 - 2fache Breite/Durchmesser als die Durchführung aufweist.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung 20 - 50 %, vorzugsweise 35 - 45 % der Höhe des Sockels zumindest in einem an die Ausnehmung angrenzenden Bereich einnimmt.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Ausnehmung angeordneter Leiterbahnabschnitt eine 1,2 bis 4fach, vorzugsweise 1,6 bis 2,7fach höhere Impedanz als ein in der elektrischen Durchführung angeordneter Leiterbahnabschnitt aufweist.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass TO-Gehäuse mit einem optoelektronischen Bauelement bestückt und an eine Leiterbahn angeschlossen ist, wobei die Impedanz eines Signalpfades der zwischen einem Anschlusspunkt an der Leiterbahn bis zu einem Anschlusspunkt an dem optoelektronischen Bauelement verläuft, zwischen 10 und 150 Ω, vorzugsweise zwischen40 und 60 Ω oder zwischen 20 und 30 Ω oder zwischen 90 und 110 Ω beträgt.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstifte an einer Leiterplatte, insbesondere einer flexiblen Leiterplatte, angeschossen sind, wobei zumindest ein Anschlusspunkt von Leiterplatte und Anschlussstift sich in etwa auf Höhe der Unterseite des Sockels befindet.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Breite oder einen Durchmesser aufweist, der 1,0 - 4,0, vorzugsweise 1,0 bis 3,0, besonders bevorzugt 1,2 - 2,5 mal so groß ist wie der Durchmesser der elektrischen Durchführung.
TO-Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine Breite oder einen Durchmesser aufweist, der 1,5 - 5,0, vorzugsweise 2,0 - 3,0 mal so groß ist wie der Durchmesser des in der elektrischen Durchführung angeordneten Abschnitts des Anschlussstiftes.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel einlagig, insbesondere einstückig, ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsdämpfung eines Signalpfades des Gehäuses in einem Bereich von 10 bis 20 GHz ein Plateau bildet, innerhalb dessen die Reflexionsdämpfung zwischen 10 und 35 dB, vorzugsweise zwischen 15 und 20 dB, liegt, und/oder dass in einem Bereich von 10 bis 20 GHz die Reflexionsdämpfung eines Signalpfades des Gehäuses in einem Bereich zwischen plus/minus 2,5 dB liegt.
Verfahren zur Herstellung eines TO-Gehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Sockel des TO-Gehäuses ausgestanzt und die Ausnehmung eingeprägt wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung beim Stanzen eingeprägt wird.