IT9022289A1 - Supporto di fotorivelatore e modulo di fotorivelatore avente tale supporto. - Google Patents

Supporto di fotorivelatore e modulo di fotorivelatore avente tale supporto. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
Antecedenti del invenzione Questa invenzione si riferisce ad un suppor to di fotorivelatore e ad un modulo di fotorivelatore avente tale supporto.
Sul lato ricevente di un comune sistema octico di comunicazione,, un segnale ottico trasmesso tramite una linea di trasmissione ottica (fibra ottica) è convertito fotoelettricamente per ottenere un segnale elettrico mediante un f£ torivelatore, come ed esempio un fotodiodo, e l'informazione è riprodotta con tale segnale elettrico. Un modulo di fotorivela tore che è usato in tale sistema comprende un fotorivelatore e una fibbra ottica disposti in posizione reciproca predeterminai ta. Poiché tale fotorivelatore è montato su un supporto fatto di un materiale ceramico o simili e poi il supporto è fissato ad un contenitore del modulo di fotoirivelatore, si richiede una struttura ci montaggio del supporto del fotorivelatore del contenitore che abbia caratteristiche di invecchiamento superio ri in condizioni di alta temperatura, allo scopo di mantenere una caratteristica di accoppiamento ottico fra la fibbra ottica e il fotorivelatore per un lungo periodo ii tempo.
Un esempio di supporto convenzionale di fotori velatone è mostrato in figura 1 . Con riferimento alla fig£ ra 1 , un supporto 2 di fotorivelatore è fatto di materiale ceramico, e una parte di montaggio 4 e una configurazione di cablaggio 6 sono formate sul supporto 2 del fotorivel atore mediaci te metal lizzazione. Inoltre, una faccia posteriore 2a del supporto 2 è trattata medi ante metall izzazione sul l 'intera sua area al lo scopo di faci litare il fissaggio del supporto 2 ad un contenitore di un modulo di fotorivelatore.
Con riferimento ora al la figura 2 , è ivi mos^ trata una vista schematica del supporto di fotorivelatore monta to su un contenitore di un modulo di fotorivelatore secondo un metodo noto. Una piastrina 8 di fotodiodo (PD) è fatta aderire al la parte di montaggio 4 del fotorivelatore, non mostrata in figura 2, del supporto 2 mediante una lega di saldatura come ad esempio AuSn avente un punto di fusione intorno a 300° C, mentre il supporto 2 è fi ssato mediante saldatura ad un conteni_ tore 12 mediante un ' altra lega di saldatura avente un punto di fusione più basso di quel lo della lega di saldatura suddetta, per esempio mediante una lega di saldatura eutettica Sn-Pb. Il numero di riferimento 10 indica una fibra ottica, e il segnale luminoso proveniente dalla fibra ottica 10 viene convertito fotoelettricamente in un segnale elettico dall a piastina PD 8, e il segnale elettrico è trasmesso, tramite le configurazione di cablaggio 0 e fi l i di col legamento, non rappresentati , ad un al_ tra configurazione di cablaggio su un substrato non rappresene to, su cui sono montate varie parti elettriche, non rappresenta^ te. Il motivo per cui viene impiegata una lega di saldatura avente un basso punto di fusione per il fissaggio del supporto 2 è che, dal momento che il supporto 2 è fissato al contenitore 12 dopo che la piastrina PD 8 è stata montata sul supporto 2, se non viene impiegata tale lega di saldatura a punto di f sione basso per il fissaggio del supporto 2, vi è la possibilità che la piastrina PD 8, che è stata già fissata al supporto 2, possa cambiare posizione.
Poiché tale lega di saldatura avente un bas_ so punto di fusione , che è usata per il fissaggio del suppor to 2, comunemente presenta un considerevole scorrimento plast^ co. essa è svantaggiosa in quanto le caratteristiche di invecchiamento della stessa sono scadenti in un ambiente ad alta tem peratura. Tale inferiorità delle caratteristiche di invecchiamento da luogo ad un deterioramento delle caratteristiche dell'accoppiamento ottico fra la fibbra ottica e la piastrina PD. Inoltre, secondo la struttura del supporto convenzionale, fra una configurazione di cablaggio e il contenitore è previsto un materiale ceramico avente una costante di elettrica £., e conse guentemente il supporto ha una capacità elettrica. Corrisponder^ temente, il supporto ha lo svantaggio che tale sua capacità eìe;t trica deteriora le caratteristiche di alta velocità della pia£ trina PD.
Riassunto dell'invenzione.
Corrispondentemente, è uno scopo della presero te invenzione quello di prevedere un supporto di fotorivelato-, re che non provochi alcun deterioramento delle caratteristiche ottiche di accoppiamento fra una fibra ottica e un fotorivelato re montato sul supporto.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un supporto di fotorivelatore che migliori le caratteristiche di altra velocità di un fotorivelatore.
Un ulteriore scopo delia presente invenzione è quello di fornire un modulo di fotorivelatore che non provochi alcun deterioramento delle caratteristiche di accoppiamento ottico fra una fibra ottica e un fotorivelatore montato su un supporto, e migliori le catatteristiche di alta velocità del fotorivelatore.
Secondo un aspetto della presente invenzione, è previsto un supporto di fotorivelatore che comprende un substrato ceramico avente una parte conduttiva di contagio del fotorivelatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, il substrato ceramico essendo parzialmente metallizzato su una sua faccia posteriore; e una piastra metallica brasata sulla parte metallizzata della faccia posteriore del substrato ceramico, la piastra metallica essendo intagliata in una sua parte che corrisponde alla parte di montaggio del fotorivelate^ re e della configurazione di cablaggio.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione è previsto un supporto di fov.orivelatore che comprende un substrato ceramico avente una parte fotoconduttiva di mon aggio del fotorivelatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, il substrato ceramico essendo metallizzato sulle sue tracce di estremità opposte; e una.coppia di pia tre metalliche essendo brasata alle faccie d'estremità opposte del substrato ceramico, in modo che.le estremità delle stesse possano essere fatte sporgere da una .faccia del substrato ceremico opposta ad una faccia su cui la parte di montaggio del fotorivelatore è formata.
Poiché il supporto di fotorivelatore secondo la presente invenzione comprende la piastra metallica brasata al substrato ceramico, il fissaggio del supporto ad un conteni tore matallico può essere eseguito mediante saldatura a laser. Conseguentemente, lo svantaggio di un supporto convenzionale per fotorivelatore, secondo cui la caratteristica di invecchi mento in un ambiante ad alta temperatura è scadente, può essere eliminata, e una buona caratteristica di accoppiamento ottico fra una fibra ottica e un fotorivelatore può essere mantenuta per un lungo periodo di tempo. Inoltre, poiché la piastra metallica è intagliata nella sua parte corrispondente alla parte di montaggio del fotorivelatore e della configurazione di cablaggio, oppure le piastre metalliche sono brasate alle faccie d'estremità opposte del substrato ceramico in modo che le loro estremità possano essere fatte sporgere dal substrato ceramico ove il supporto del fotorivelatore è fissato ad un contenitore metallico iene costituito fra il substrato ceramico e i l con tenitore metallico uno strato d'aria che ha l 'effetto di minimizzare la capacità elettica.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione, è previsto un modulo di fotorivelatore in cui il sup porto di fotorivelatore avente la struttura sopra descritta è fissato ad un contenitore metal lico mediante una saldatura a laser, il modo che una superficie del suo substrato ceramico e la superficie del substrato ceramico su cui è montata la parte elettrica possano essere sostanzialmente a livello fra loro, e la configurazione di cablaggio sul supporto del fotorivelatore e la configurazione di cablaggio sul substrato ceramico su cui è montata la parte elettrica siano interconnessi mediante fi li di collegamento.
Gli scopi su esposti , come pure altri scopi , caratteristiche e vantaggi della presenta invenzione, e il modo per realizzarli , diverrano più evidenti , e l 'invenzione stes sa verrà meglio compresa, da uno studio della seguente descrizione e delle accluse rivendicazioni con riferimento agli uniti disegni che mostrano alcune forme di realizzazione preferi te dell 'invenzione.
Breve descrizione dei disegni .
La figura 1 è una vista prospettica di un supporto di fotorivelatore convenzionale;
la figura 2 è una vista schematica che mostra il supporto di fotorivelatore montato su un contenitore metall co secondo un metodo convenzionale;
la figura 3 è una vista prospettica di un su porto di fotorivelatore secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 4 è una vista prospettica di un supporto di fotorivelatore secondo un altra forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 5a è una vista prospettica schemati_ ca illustrante un modo per saldare a laser il supporto di fot£ rivelatore di figura 3, e la figura 5b è una vista simile ma illustrante un modo per saldare a laser il supporto di fotorivelatore di figura 4;
la figura 6 è una vista prospettica di un modulo di fotorivelatore secondo un ulteriore forma di realizzai zione della presenta invenzione;
la figura 7 è una vista prospettica schemati_ ca illustrante un modo per montare un supporto di fotori velat£ re del modulo di fotorivelatore di figura 6; e
la figura 8 è una vista simile ma illustrante un altro modo per montare un supporto di fotorivelatore del mo dulo di fotorivelatore di figura 6.
Descrizione delle forme di realizzazione pre ferite.
Nel seguito la presente invenzione verrà des critta in dettaglio in relazione a forme di realizzazione mostrate nei disegni.
Con riferimento, da prima, alla figura 3, è Ivi mostrata una vista in prospettiva di un supporto di fotorv velatore 14 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Il supporti di fotorivelatore 14 comprende un sub-strato ceramico 16 su cui una parte conduttiva di montaggio 18 del fotorivelatore e configurazione di cablaggio 20 sono forma te mediante metallizzazione selettiva del substrato ceramico 16. Il substrato ceramico 16 è parzialmente metallizzato su una sua faccia posteriore, e una piastra metallica 22, fatta per esem pio di Kovar, è brasata alla faccia metallizzata posteriore del substrato ceramico 16 usando un materiale per brasatura come ad esempio Ag-Cu. Una parte incavata o intagliata 22a è formata in una parte della piastra metallica 22 che è opposta alla parte di montaggio 18 del fotorivelatore e alle configurazioni di c blaggio 20 ; in modo che possa esistere soltanto una capacità piccola o nulla fra le configurazioni di cablaggio 20 e la pias era metallica 22.
Con riferimento ora alla figura 4, è ivi mos trata una vista porspettica di un supporto 24 di fotorivelatore secondo un altra forma di realizzazione della presente invenzio ne. Nella presente forma di realizzazione, il substrato cerami_ co 16 è metallizzato sulle sue superfici d'estremità opposte, e una piastra..metallica.26 di Kovar o-simili è.brasata a.cias-, cuna delle faccie_d.‘estremità opposte del substrato ceramico 16, usando una lega di brasatura, ad.esempio di Ag-Cu. Ciascu n.a delle piastre metalliche,26 è brasata al substrato,ceramico 16 in modo che una parte d'estremità 26a delle stesse possa es sere fattasporgere leggermente dalla faccia posteriore del sub strato ceramico 16.
Con riferimento ora alla figura 5A_ una pias trina PD 28 è montata sul supporto 14 di figura 3 mediante una lega di saldatura, per esempio, di AuSn, e il supporto 14 è sa| dato a laser come indicato da frecciead un contenitore 30 di un modulo di fotorivelatore. D'altro canto, con riferimento al_ la figura 5B, una piastrina PD 28 è montata sul supporto di fotorivelatore 24 mostrato in figura 4, e il supporto di fot£ rivelatore 24 è montato su un contenitore 30 di un modulo di fotorivelatore. Sia con l'una che con l'altra delle disposizi£ ni mostrate nelle figure 5A e 5B, poiché è previsto uno strato d'aria fra il contenitore 30 e le configurazioni di cablaggio 20 sul substrato ceramico 16, la capacità è minimizzata.
Con riferimento ora alla figura 6, è ivi mos trata una vista prospettica dell'intera struttura di un modulo di fotorivelatore che utilizza l'uno o 1‘atro di tali supporti ai fotorivelatore sopra descritti. Il modulo di fotorivelatore comprende un substrato ceramico 34 disposto in un contenitore 32 fatto di Kovar. Varie parti elettriche comprendenti un pre amplificatore 36 ed un equalizzatore 38 sono montate sul substra to ceramico 34. Un supporto di fotorivelatore 14 secondo la pre sente invenzione è fissato mediante saldatura a laser alla pare te di fondo del contenitore 32 in modo che il segnale luminoso proveniente da una fibra ottica 40 possa essere accoppiato ad una piastrina PD montata sul supporto di fotorivelatore 14. Una configurazione di segnali ad alta velocità 42 viene formata su un substrato ceramico 44 e si estende attraverso una parete la teralie32a del contenitore 32. La configurazione di segnali ad alta velocità 42 viene fatta passare a sandwich , in una parte della parete laterale 32a del contenitore 32, fra il substrato ceramico 44 ed un elemento ceramico 46. Un altra configurazione oi segnali ad alta velocità 48 e una molteplicità di configura zioni 56 di tensione continua applicata di estendono attraverso pareti laterali diverse, rispettivamente 32b e 32c, del conteni_ tore 32. La configurazione di segnali ad alta velocità 48 e le configurazioni di tensione continua applicate 56 sono formate su un ulteriore substrato ceramico 52 e sono fatte passare a sandwich in parti delle pareti laterali 32b e 32c del contenitore 32, fra il substrato ceramico 52 e un elemento ceramico 54. Un terminale 50 per l'applicazione di tensione continua è saldato a ciascuna delle configurazioni per l'applicazione di tensione continua 56.
Verrà ora descritto un metodo per montare il supporto di fotorivelatore 14 del modulo di fotorivelatore di figura 6, con riferimento alla figura 7. Un gradino 58 è pre-. visto su una parete di fondo 32d del contenitore 32. in modo . da delimitare una parte 32e sporgente verso l'alto della pare te di fondo, e il substrato 34 per il montaggio della parte elettrica è montato sulla parte 32a della parete di fondo del contenitore 32. Il gradino 58 è previsto affinchè una superfi_ eie del substrato 34 di montaggio della parte elettrica possa essere sostanzialmente allineato con una faccia superiore del supporto 14 del fotorivelatore, montato sulla parete di fondo 32d del contenitore 32. Con la struttura sopra descritta, la lunghezza dei fili di collegamento 60 per interconnettere le configurazioni di cablaggio 20 sul supporto di fotorivelatore 14 e le configurazioni di cablaggio non rappresentate sul sub strato 34 di montaggio della parte elettrica può essere consid evolmente ridotta, in che è vantaggioso nella trasmissione di un segnale ad alta velocità. Il numero di riferimento 62 den£ ta una fibra nuda, e la fibra nuda 62 è levigata, ad una sua estermità, in modo da formare una faccia d'estermità che è in clinata di un angolo di circa 45° in modo che un raggio di lu ce possa essere riflesso totalmente per accoppiarsi otticamen te alla piastina PD 28 all stermità inclinata della fibra nuda 62. Il supporto di fotorivelatore 14 è fissato, in parti A de lo stesso, alla pareti di fondo 32d del contenitore 32 mediante saldatura a laser.
La figura 8 illustra un metodo di montaggio per fissare un supporti di fotorivel atore 64 perpendicol armeri te al substrato 34 di-montaggio del la parte elettrica. In partii colare, le parti d'estremità .opposte 66a di un pezzo metallico 66 che è brasato ad- una faccia posteriore del supporto 64 del fotorivel atore sono piegate lateralmente perpendicolarmente e sono saldate a laser, in punti B delle stesse, al l a parete di fondo 32d del contenitore, per fi ssare i l supporto 64 del fo . torivelatore all a parete di fondo 32d. Il numero di riferimen to 68 indica una fibra rastremata, ad estremità arrotondata, . e poiché la parte d' estremila dell a fibra 68 ha una forma ras^ tremata; arrotondata, un raggio di luce può essere accoppiato efficentemente dal la fibra 68 alla pi astrina PD 28. Nel metodo di montaggio illustrato in figura 8, poiché i l supporto 64 del fotorivelatore è montato perpendicolarmente al substrato 34 di montaggio della parte elettrica, viene formato un gradino 58* di altezza maggiore del l 'altezza del gradino 58 del l a disposizione mostrata in figura 7, al lo scopo di minimizzare la lunghezza dei fili di col legamento 60 .
Anche se il metodo di montaggio di figura è vantaggioso per la trasmissione (elettrica) ad alta velocità di un segnale, vi è il problema che la costruzione del sistema ottico è complicata. D1 altro canto, con il metodo di montaggio di figura 8, la costruzione del sistema ottico può essere resa relativamente semplice. E' preferibi le scegliere uno dei metodi di montaggio delle figure 7 e 8 a seconda del le condizioni relative allabanda prevista per il modulo di fotorivelatore. al costo, e così via.
Anche se i metodi di montaggio di un fotori veìatore illustrati nelle figure 7 e 8 utilizzano un supporto di fotorivelatore del tipo mostrato in figura 3, anche un supporto di fotorivelatore del tipo mostrato in figura 4 può esse re fissato ad una parete di fondo di un contenitore metallico di un modulo di fotorivelatore mediante saldatura a laser.
Secondo la presente invenzione descritta fino ad ora, poiché il supporto di fot rivelatore può essere fis sato rigidamente al contenitore mediante saldatura a laser, può essere impedito un eventuale deterioremento della caratteristi ca di accoppiamento ottico fra una fibra ottica e un fotorivelci tore montato sul supporto. Inoltre, poiché la capacità elettri ca fra il fotorivelatore di un modulo di fotorivelatore ed il contenitore può essere limitata ad un valore molto basso, le caratteristiche di alta velocità del fotoriveìatore possono e_s sere migliorate.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . - Supporto di fotorivelatore, comprendente: un substrato ceramico avente una parte condut tiva di montaggio del fotorivelatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, detto substrato ceramico essendo parzialmente metall izzato su una sua faccia posteriore; e una pi astra metal lica brasata alla parte metallizzata della faccia posteriore di detto substrato ceramico, detta piastra metallica essendo intagliata in una sua parte che corrisponde a detta parte di montaggio del fotorivelatore e a]_ la configurazione di cablaggio. 2.- Supporti di fotorivelatore secondo la rivendicazione 1, in cui detta piastra metallica è fatta di Kovar. 3.- Supporto di fotorivelatore,comprendente: un substrato ceramico avente una parte condut tiva di montaggio del fotorivelatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, detto substrato ceramico essendo metallizzato sulle sue faccie estreme opposte; e una coppia di piastre metalliche brasate a le facciad'estermità opposte di detto substrato ceramico, in modo che le estremità delie stesse possano essere fatte sporge re da una faccia di detto substrato ceramico oppostaalla faccia su cui detta parte di montaggio del fotorivelatore è formata. 4.- Supporto di fotorivelatore secondo la vendicazione 3, in cui detta piastra metallica è fatta di Kovar. 5.- Modulo di fotorivelatore, comprendente: un contenitore metallico avente una parete di fondo e pareti laterali: un substrato ceramico supportato sulla parete GÌ fondo di detto contenitore metallico e avente una parte elettrica montata su di esso, detto substrato ceramico avendo una configurazione di cablaggio formata su di esso; un supporto di fotori velatore saldato a laser alla parete di fondo di detto contenitore metallico, detto sup porto di fotorivelatore comprendente un altro substrato cerami co avente una parte conduttiva di montaggio. di fotorivelatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, detto al tro substrato ceramico essendo parzialmente metal lizzato su una sua faccia posteriore, detto supporto di fotorivelatore compreri dendo inoltre una piastra metal lica brasata alla faccia posreriore metallizzata di detto altro substrato ceramico, detta piastra metallica essendo intagliata in una sua parte che corrisponde a detta parte di montaggio del fotorivelatore e a det ta configurazione di cablaggio, il supportici fotorivelatore essendo saldato a laser alla parete di fondo di detto contenitore metallico in modo che detto altro substrato ceramico di detto supporto di fotorivelatore e detto substrato ceramico sul quale la parte elettrica è montata possano essere sostanzi al men te al lineati fra loro; un fotorivelatore montato su detta parte di montaggio di fotorivelatore di detto supporto di fotorivelatore: mezzi per accoppiare otticamente un segnale luminoso a detto fotorivelatore; e mezzi per l 'interconnessione di detta confifrazione di cablaggio su detto supporto di fotorivelatore e di detta configurazione di cablaggio su detto substrato cerarTn co sul quale è montata detta parte elettrica. 6.- Modulo di fotorivelatore secondo la riven dicazione 5, comprendente .inoltre un terminale di segnale ad alta velocita ed una molteplicità di terminali per l ’applicazio ne di una tensione continua .collegati a detta configurazione di cablaggio formata su detto substrato ceramico sul quale det ta parte elettrica è montata. 7. -Modulo di fotorivelatore secondo la rive dicazione 5, in cui detti mezzi di interconnessione comprendono una molteplicità di fili di col legamento. 8.- Modulo di fotori ve latore compredente: un contenitore metall ico avente una parete di fondo e pareti laterali : un substrato ceramico supportato su lina pani te di fondo ai detto contenitore metallico ed avente una parte elettrica montata su di esso, detto substrato ceramico avendo una configurazione di cablaggio formata su di esso; un supporto di fotorivelatore saldato a laser alla parete di fondo di detto contenitore metallico, detto sup porto di fotorivelatore comprendendo un altro substrato cerami co avente una parte conduttiva di montaggio di fotori velatore e una configurazione di cablaggio formata su di esso, detto al tro substrato ceramico essendo metall izzato sulle sue faccie di estremità opposte, detto supporto di fotorivelatore comprender do inoltre una coppia ai piastre metall iche brasate al le faccie d'estremità opposte di detto substrato ceramico in modo che estremità delle stesse possano essere fatte sporgere da una faccia di detto altro substrato ceramico opposta ad una faccia su cui detta parte di montaggio di fotorivelatore è formata, detto supporto di fotorivelatore essendo saldato a laser alla parete di fondo di detto contenitore metallico in modo che det to altro substrato ceramico di detto supporto di fotorivelatore e detto substrato ceramico su cui è montata detta parte elettri_ ca possano essere sostanzialmente allineati fra loro: un fotorivelatore montato su detta parte di montaggio di fotorivelatore del supporto di fotorivelatore; mezzi per accoppiare otticamente un segnale luminoso a detto fotorivelatore;e mezzi di interconnessione di detta configura zione di cablaggio su detto supporto di fotorivelatore e di detta configurazione di cablaggio su detto substrato ceramico su cui detta parte elettrica è montata. 9.- Modulo fotorivelatore secondo la rivendi cazione 8, comp endente inoltre un terminale di segnale ad al ta velocità e una molteplicità di terminali per l'applicazione di una tensione continua collegati a detta configurazione di cablaggio formata su detto substrato ceramico sul quale detta parte elettrica è montata. 10.-Modulo di fotorivelatore secondo la riven dicazione 8, in cui detti mezzi di interconnessione comprendo no una molteplicità di fili di collegamento.
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