DE68917367T2

DE68917367T2 - Optisches Halbleiterbauelement.

Info

Publication number: DE68917367T2
Application number: DE68917367T
Authority: DE
Inventors: Keigo C O Yokohama Works O Aga; Takeshi C O Yokohama Sekiguchi; Nobuo C O Yokohama Works Shiga
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2009-05-17
Also published as: EP0342594B1; EP0342594A2; CA1303712C; KR930000330B1; DE68917367D1; EP0342594A3; KR890017555A

Description

Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der Technik

(Technisches Gebiet)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Halbleiterbauelement, das als ein sendender oder empfangender optischer Modul in einem optischen Kommunikationssystem verwendet wird.

(Stand der Technik)

Als sendender optischer Modul dieses Typs sind ein lichtemittierendes Element, wie zum Beispiel ein Halbleiterlaser (LD) oder eine Leuchtdiode (LED) zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein Lichtsignal und zum Senden eines Lichtsignals auf eine Lichtleitfaser, und eine integrierte Treiberschaltung (IC) zum Ansteuern des lichtemittierenden Elements auf einem einzigen isolierenden Substrat als ein Hybrid-IC befestigt, und dieses Substrat ist in einem Gehäuse untergebracht. Ähnlich ist als ein empfangender optischer Modul ein Hybrid-IC-Substrat, auf dem ein lichtempfangendes Element, wie eine Photodiode (PD) oder einen Phototransistor, zum Umwandeln eines von einer Lichtleitfaser empfangenen Lichtsignals in ein elektrisches Signal und ein Verstärker-IC zum Verstärken des Ausgangssignals vom lichtempfangenden Element befestigt sind, in einem Gehäuse untergebracht.
Jedes Gehäuse hat einen Aufbau mit einem Durchgangsloch, in das die Lichtleitfaser eingesetzt ist, und Anschlußstifte, die für einen elektrischen Eingabe-/Ausgabebetrieb verwendet werden. Je nach Anordnungszustand der Anschlußstifte werden die Gehäuse in zwei Typen eingeteilt. Eines von ihnen ist, wie in Fig. 7 dargestellt, vom Typ eines DIL-Gehäuses (Doppelreihenanschluß-Gehäuses), bei dem die Anschlußstifte 72 von einer Bodenfläche eines Gehäuses 71 wegragen, um im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche eines Hybrid-IC-Substrats 73 zu stehen. Das andere ist, wie in Fig. 8 dargestellt, vom Schmetterlingstyp, bei dem Anschlußstifte 82 von den Seitenflächen eines Gehäuses 81 wegragen, um im wesentlichen parallel zur Hauptfläche des Hybrid-IC-Substrats 83 angeordnet zu sein. Es ist anzumerken, daß Bezugszeichen 76 und 84 in den Fig. 7 bzw. 8 Lichtleitfaser-Einsetzöffnungen bezeichnen.
Beim obengenannten Aufbau ist das Hybrid-IC-Substrat 73 oder 83, an dem das optische Halbleiterbauelement und der IC befestigt sind, in Ausrichtung zu den Anschlußstiften 72 oder 82 befestigt. Im einzelnen ist das Hybrid-IC-Substrat 73 oder 83 auf einer Substratgrundplatte 74 montiert, die an der Bodenfläche des Gehäuses befestigt ist, und die Anschlußstifte 72 oder 82 sind so ausgerichtet, daß die Substrateinrichtung umgeben wird.
Deshalb wird die Gehäusegröße sowohl beim Typ mit dem DIL- Gehäuse als auch beim Schmetterlingstyp, bei dem die Anschlußstifte seitlich wegragen, vergrößert.
Elektrische Verbindungen zwischen dem Hybrid-IC-Substrat 73 oder 83 und den Anschlußstiften 72 oder 82 sind durch Drähte 75 oder ähnliches hergestellt. Da ein Abstand zwischen dem Substrat und jedem Anschluß groß ist, ist die Induktivität erhöht, und demzufolge sind die elektrischen Kennwerte verschlechtert.
Da das Hybrid-IC-Substrat 73 oder 83 im Gehäuse 71 oder 81 völlig unabhängig von der Anschlußstiftgruppe befestigt ist, ist es ferner schwierig, das Substrat bezüglich der Anschlußstifte auszurichten.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Halbleiterbauelement vorzusehen, das ein bezüglich der Abmessung kleines Gehäuse und gute elektrische Kennwerte aufweist und bei dem die Ausrichtung eines Hybrid-IC-Substrats sehr leicht bewirkt werden kann.
Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung ein optisches Halbleiterbauelement vor, bei dem Löcher in der Hauptfläche eines isolierenden Hybrid-IC-Substrats ausgebildet sind und Kopfteile der Anschlußstifte, die vom Boden des DIL-Gehäuses wegragen, in diese Löcher eingesetzt und daran befestigt sind, wie dies in Anspruch 1 geschildert ist.
Entsprechend einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein optisches Halbleiterbauelement vor, bei dem Löcher mit sich verjüngenden Innenflächen in der Hauptfläche eines isolierenden Hybrid-IC-Substrats ausgebildet sind und die Anschlußstifte, die von einer Bodenfläche eines Gehäuses wegragen, mit dem Substrat verbunden und daran befestigt sind, während die Kopfteile der Anschlußstifte in diese Löcher eingesetzt sind.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung und die bei liegenden Zeichnungen verständlicher, die nur zur Verdeutlichung bestimmt sind und deshalb nicht als eine Beschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden sollen.
Ein weiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung ersichtlich, die nachfolgend gegeben wird. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die ausführliche Beschreibung und bestimmte Beispiele, während sie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, nur zur Verdeutlichung gegeben sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen der Anschlußstift-Einsetzlöcher.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines optischen Halbleiterbauelements gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Hybrid-IC- Substrats dieses Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Verbindungszustand des Hybrid-IC-Substrats und eines der Anschlußstifte des Gehäuses darstellt;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die einen Verbindungszustand eines Hybrid-IC-Substrats darstellt, das mit Löchern ausgebildet ist, von denen jedes eine sich verjüngende Innenfläche und einen entsprechenden Anschlußstift eines Gehäuses aufweist;
Fig. 5 und 6 sind entsprechende Schnittansichten, die Modifikationen des Lochs mit der sich verjüngenden Innenfläche darstellen; und
Fig. 7 und 8 sind perspektivische Ansichten, die den geschilderten Stand der Technik der vorliegenden Erfindung darstellen.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 1 stellt einen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dar, wobei eine Oberfläche und einige Seitenflächenteile entfernt wurden, so daß das Innere eines Gehäuses 11 gut eingesehen werden kann. Ein Teil, das mit Bezugszeichen 111 bezeichnet ist, ist eine zylindrische Lichtleitfaser-Einsetzöffnung, von der nur ein halbes Teil dargestellt ist.
Das Gehäuse 11 hat im wesentlichen einen DIL-Gehäuse-Aufbau mit Anschlußstiften, die im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche eines Hybrid-IC-Substrats 13 angeordnet sind. Anders als beim in Fig. 7 dargestellten Aufbau sind Anordnungen von Anschlußstiften 12 im Hybrid-IC-Substrat 13 angeordnet.
Das Hybrid-IC-Substrat 13 weist verschiedene Elemente auf, die ein optisches Halbleiterbauelement (nicht dargestellt) umfassen, das auf einem keramischen, isolierenden Substrat befestigt ist. Löcher 131, die sich durch eine obere und eine untere Hauptfläche erstrecken, sind im Umfangsteil des Substrats 13 ausgebildet und Kopfteile der Anschlußstifte 12 sind darin eingesetzt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Das Hybrid-IC-Substrat 13 mit dem vorstehenden Aufbau kann relativ leicht in solch einer Weise hergestellt werden, bei der die Löcher 131 in ein Keramiksubstrat eingestanzt werden, das sich noch in einem weichen, ungesinterten Zustand befindet, und das Substrat dann bei der Herstellung des Keramiksubstrats gesintert wird. Alternativ können Löcher im gesinterten Keramiksubstrat z. B. durch ein Bohrverfahren unter Verwendung eines Laserwerkzeugs ausgebildet werden.
Jeder Anschlußstift 12 ragt durch die Grundfläche des Gehäuses 11. Das Kopfteil des Anschlußstifts 12 ist in das entsprechende Loch des Hybrid-IC-Substrats 13 eingesetzt und wird in diesem Zustand direkt durch ein Lötmittel 31 daran befestigt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. So sind das Hybrid-IC-Substrat 13 und die Anschlußstifte 12 mechanisch aneinander befestigt und eine Schaltung auf dem Hybrid-IC-Substrat 13 und die Anschlußstifte 12 sind elektrisch miteinander verbunden.
Da die Gruppen der Anschlußstifte 12 in das Hybrid-IC-Substrat 13 hineinführen, kann auf diese Weise im Vergleich zu dem Aufbau in Fig. 7, bei dem die Gruppen der Anschlüsse außerhalb des Substrats angeordnet sind, ein notwendiger Raum im Gehäuse reduziert werden.
Anders als bei dem Aufbau in Fig. 7, bei dem das Hybrid-IC- Substrat 73 und die Anschlußstifte 72 voneinander getrennt und durch Leitungsdrähte verbunden sind, kann, da das Substrat und die Anschlußstifte direkt miteinander verlötet werden können, die Erzeugung einer unnötigen Induktivität minimiert werden.
Da die Kopfteile der Anschlußstifte 12 in die Löcher 131 des Hybrid-IC-Substrats 13 eingesetzt werden, kann das Substrat 13 bezüglich der Anschlußstifte automatisch ausgerichtet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Anschlußstift 12 einen Außendurchmesser d = 0,45 mm, während jedes Loch 131 des Hybrid-IC-Substrats 13 einen Innendurchmesser D = 0,7 mm aufweist. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Unterschied zwischen d und D so groß sein, daß ein einfaches Einsetzen des Anschlußstifts 12 in das Loch 131 möglich ist, und kann so klein sein, daß einfaches Löten dazwischen möglich ist, so daß die Außenfläche des Anschußstifts 12 von der Innenfläche des Lochs 131 nicht übermäßig beabstandet ist.
Anstelle des Lötmittels 31 kann ein anderes Verbindungsmittel, z. B. ein leitfähiger Klebstoff verwendet werden, um die Anschlußstifte 12 und das Hybrid-IC-Substrat 13 direkt zu fixieren.
Beim vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die Löcher 131 mit zylindrischen Innenflächen in einem Hybrid-IC-Substrat 13 ausgebildet. Das Hybrid-IC-Substrat 13 kann jedoch Löcher 141 mit sich verjüngenden Innenflächen aufweisen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Löcher 141 können in einem gesinterten Keramiksubstrat, z. B. mittels eines Laserwerkzeugs, das einen YAG-Laser verwendet, relativ einfach ausgebildet werden.
Die verjüngte Innenfläche jedes Lochs 141 dient als Führung wenn der entsprechende Anschlußstift 12 eingesetzt wird und erleichtert somit das Einsetzen der Anschlußstifte 12. Da das Kopfteil jedes Anschlußstifts 12 auch zum distalen Ende hin verjüngt ist, kann beim erläuterten Ausführungsbeispiel das Einsetzen weiter vereinfacht werden.
Das Loch mit der sich verjüngenden Innenfläche ist nicht auf das beschränkt, das in Fig. 4 erläutert wird. Zum Beispiel können ein Loch 151, wie in Fig. 5 dargestellt, oder ein Loch 161, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet werden.
Wenn eine Metallschicht (leitfähige Materialschicht) aus z. B. Gold oder Aluminium mit guter Leitfähigkeit auf der verjüngten Innenfläche jedes Lochs 141, 151 oder 161 ausgebildet werden kann, wie bei einem Durchgangsloch bei einer Leiterplatte, kann ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußstiften 12 und einer Schaltung auf dem Hybrid-IC- Substrat 13 verbessert werden. Solch eine Metallschicht kann gleichzeitig mit der Bildung einer Metallverdrahtungsschicht auf der Hauptfläche des Hybrid-IC-Substrats 13 ausgebildet werden.

Claims

1. Ein optisches Halbleiterbauelement, das ein isolierendes Substrat (13) aufweist, auf dem eine ein optisches Halbleiterelement einschließende Hybridschaltung ausgebildet ist und das in einem Gehäuse (11) mit Anschlußstiften (12) untergebracht ist, die sich vom Boden des Gehäuses im wesentlichen senkrecht zu einer Hauptfläche des isolierenden Substrats erstrecken, wobei die Anschlußstifte mit dem isolierenden Substrat verbunden und an diesem befestigt sind, und wobei die Kopfteile der Anschlußstifte in entsprechende, in der Hauptfläche des isolierenden Substrats ausgebildete Anschlußstift- Einsetzlöcher (131; 141; 151; 161) eingesetzt sind.

2. Ein optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei jedes der Anschlußstift-Einsetzlöcher (141; 151; 161) eine verjüngte Innenfläche aufweist.

3. Ein optisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei eine leitfähige Materialschicht auf der Innenfläche jedes der Anschlußstift-Einsetzlöcher (131; 141; 151; 161) ausgebildet ist.

4. Ein optisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein distales Ende von jedem der Anschlußstifte (12) verjüngt ist.

5. Verfahren zum Herstellen eines optischen Halbleiterbauelements nach Anspruch 1, bei dem die Anschlußstift-Einsetzlöcher (131; 141; 151; 161) mittels eines Stanzverfahrens in dem isolierenden Substrat (13), das sich in einem weichen, ungesinterten Zustand befindet, ausgebildet werden und das gestanzte Substrat dann gesintert wird.

6. Verfahren zum Herstellen eines optischen Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Anschlußstift-Einsetzlöcher (131; 141; 151; 161) nach dem Sintern des Substrats in dem isolierenden Substrat (13) mittels Laserbearbeitung ausgebildet werden.