JP2580142B2 - 多層セラミックレ−ザパッケ−ジ - Google Patents
多層セラミックレ−ザパッケ−ジInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は高周波用レーザパッケージ、より具体的には
１秒当りギガビットのレーザ動作を可能にする多層のマ
イクロ波入力接続を含む多層セラミックレーザパッケー
ジに係る。
１秒当りギガビットのレーザ動作を可能にする多層のマ
イクロ波入力接続を含む多層セラミックレーザパッケー
ジに係る。
従来の技術の記述 光通信システムの分野の絶えない発展に伴い、各種の
光デバイスを保持するための改善されたパッケージが必
要になった。たとえば、現在考えられている光システム
は能動光源と検出器を含み、それらの両方が雰囲気中の
湿気のような環境中の有害な汚染による損傷から光デバ
イスを保護するため、ハーメチックシール保持を必要と
することは予想される。光信号が光ファイバを通してハ
ーメチック容器から出るか入るかする限り、容器にファ
イバをハーメチックシースする何らかの手段が必要とな
るであろう。これらのハーメチックパッケージを実現す
るために開発された従来技術の多くの装置が存在する。
装置の一例は1978年10月10日Camlibel（キャンリベル）
らに付与された米国特許第4,119,363号に延べられてい
る。Camlibel（キャンリベル）らの装置において、光フ
ァイバは薄い壁の金属管を通してファイバを通し中心を
あわせ、はんだで管を満しそれを冷却することにより、
光デバイスを含む金属容器にハーメチックシールされ
る。はんだは固化及び冷却すると、ファイバを締めつけ
ハーメチックシールが形成される。管ファイバ装置は容
器壁中の穴を貫いて挿入され、ファイバは光デバイスと
位置合せされ、管は壁にはんだづけされる。光デハイス
用の別のハーメチックパッケージについては、1981年11
月27日にW.H.Dufft（ダウリュ・エイチ・トゥフト）に
付与された米国特許第4,296,998号に述べられている。
金属シールキャップがハーメチックシールのため、基体
に固着される。封入は内部容器を真空にし、窒素で満す
ことにより完了する。
光デバイスを保持するための改善されたパッケージが必
要になった。たとえば、現在考えられている光システム
は能動光源と検出器を含み、それらの両方が雰囲気中の
湿気のような環境中の有害な汚染による損傷から光デバ
イスを保護するため、ハーメチックシール保持を必要と
することは予想される。光信号が光ファイバを通してハ
ーメチック容器から出るか入るかする限り、容器にファ
イバをハーメチックシースする何らかの手段が必要とな
るであろう。これらのハーメチックパッケージを実現す
るために開発された従来技術の多くの装置が存在する。
装置の一例は1978年10月10日Camlibel（キャンリベル）
らに付与された米国特許第4,119,363号に延べられてい
る。Camlibel（キャンリベル）らの装置において、光フ
ァイバは薄い壁の金属管を通してファイバを通し中心を
あわせ、はんだで管を満しそれを冷却することにより、
光デバイスを含む金属容器にハーメチックシールされ
る。はんだは固化及び冷却すると、ファイバを締めつけ
ハーメチックシールが形成される。管ファイバ装置は容
器壁中の穴を貫いて挿入され、ファイバは光デバイスと
位置合せされ、管は壁にはんだづけされる。光デハイス
用の別のハーメチックパッケージについては、1981年11
月27日にW.H.Dufft（ダウリュ・エイチ・トゥフト）に
付与された米国特許第4,296,998号に述べられている。
金属シールキャップがハーメチックシールのため、基体
に固着される。封入は内部容器を真空にし、窒素で満す
ことにより完了する。
光通信システムの分野の進歩を測るのに用いられる一
つの要因は、システムのビットレート容量である。ビッ
トレートが絶えず増加しつづけることは、光システム設
計者の永久に存在するゴールである。ビットレートが50
0Mb/sを越え、ギガビットの範囲に近づくにつれ、通常
の電気接触を有するレーザへ入力信号を供給する問題が
大きくなってくる。これらの通常の電極は高ビットレー
ト信号源を直接レーザに接続することが不可能な大きな
寄生インダクタンスを示し始める。マイクロア波技術か
ら借ると、入力源及びレーザ間に電気的接触を置く代り
に、同軸接続を用いてもよい。1982年１月５日にR.E.Ca
rdianl（アール・イー・カーディアンル）に付与された
米国特許第4,309,717号には、そのような同軸入力装置
について述べられている。そこに述べられているよう
に、通常の同軸線が標準的な金属レーザパッケージを通
して挿入され、適当にハーメチックシールされ、レーザ
に接続される。この装置は高ビットレートにおける標準
的な電気的接続に付随した問題を解決するが、パッケー
ジそれ自身はかさばり、高価で比較的製作が困難にな
る。
つの要因は、システムのビットレート容量である。ビッ
トレートが絶えず増加しつづけることは、光システム設
計者の永久に存在するゴールである。ビットレートが50
0Mb/sを越え、ギガビットの範囲に近づくにつれ、通常
の電気接触を有するレーザへ入力信号を供給する問題が
大きくなってくる。これらの通常の電極は高ビットレー
ト信号源を直接レーザに接続することが不可能な大きな
寄生インダクタンスを示し始める。マイクロア波技術か
ら借ると、入力源及びレーザ間に電気的接触を置く代り
に、同軸接続を用いてもよい。1982年１月５日にR.E.Ca
rdianl（アール・イー・カーディアンル）に付与された
米国特許第4,309,717号には、そのような同軸入力装置
について述べられている。そこに述べられているよう
に、通常の同軸線が標準的な金属レーザパッケージを通
して挿入され、適当にハーメチックシールされ、レーザ
に接続される。この装置は高ビットレートにおける標準
的な電気的接続に付随した問題を解決するが、パッケー
ジそれ自身はかさばり、高価で比較的製作が困難にな
る。
International Journal for Hybrid Microelectr
onics（インターナショナル・フォー・ハイブリット・
マイクロエレクトロニクス）第５巻，第２号,1982年11
月,172−174頁にM.Spector（エム・スペクタ）により発
表された“固体レーザハイブリッドパッケージの設計”
と題する論文では、高周波用途のパッケージレーザデバ
イスに付随した技術的挑戦について、詳細に議論してい
る。Spector（スペクタ）博士は特に新しいハイブリッ
ト構造（GTE TEC−PAC）について述べており、それは入
力電気リードをできるだけ短く保ち、従ってそれらに付
随した寄生素子を減すための狭い設計のハーメチックレ
ーザパッケージである。この論文に述べられているよう
に、設計の制約要因はレーザデバイスの熱−電気冷却マ
ウントの全体の幅である。従って、この装置のリードの
長さは最終的に最大入力信号周波数を決る。更に、高周
波用途に適合させるためのこの標準的なパッケージの絶
ゆまぬ設計のくり返しにより、ますます高価なパッケー
ジができる。従って、従来技術には堅固で低価格で変更
が可能でしかも比較的製作が簡単である高ビットレート
（500Mb/s少なくとも5Gb/s）での光伝送に使用すること
が可能なレーザパッケージの必要性が残っている。
onics（インターナショナル・フォー・ハイブリット・
マイクロエレクトロニクス）第５巻，第２号,1982年11
月,172−174頁にM.Spector（エム・スペクタ）により発
表された“固体レーザハイブリッドパッケージの設計”
と題する論文では、高周波用途のパッケージレーザデバ
イスに付随した技術的挑戦について、詳細に議論してい
る。Spector（スペクタ）博士は特に新しいハイブリッ
ト構造（GTE TEC−PAC）について述べており、それは入
力電気リードをできるだけ短く保ち、従ってそれらに付
随した寄生素子を減すための狭い設計のハーメチックレ
ーザパッケージである。この論文に述べられているよう
に、設計の制約要因はレーザデバイスの熱−電気冷却マ
ウントの全体の幅である。従って、この装置のリードの
長さは最終的に最大入力信号周波数を決る。更に、高周
波用途に適合させるためのこの標準的なパッケージの絶
ゆまぬ設計のくり返しにより、ますます高価なパッケー
ジができる。従って、従来技術には堅固で低価格で変更
が可能でしかも比較的製作が簡単である高ビットレート
（500Mb/s少なくとも5Gb/s）での光伝送に使用すること
が可能なレーザパッケージの必要性が残っている。
発明を要約 ギガビット／秒範囲で動作するレーザを実現する多層
マイクロ波入力接続を含む多層セラミックレーザパッケ
ージが実現される。
マイクロ波入力接続を含む多層セラミックレーザパッケ
ージが実現される。
本発明の一実施例において、多用途レーザパッケージ
が実現され、それは（マイクロストリップとよぶ）多層
マイクロ波入力及び通常の導電体入力の両方を含むこと
により、高ビットレート及び低ビットレート入力信号の
両方を受信することができ、両方の入力は多層パッケー
ジの特定のセラミック層の異なる部分を金属化すること
により形成される。特に、マイクロストリップ入力は特
定のセラミック層の最上部及び低部の両方を金属化する
ことにより形成され、セラミック層はあらかじめ決めら
れた厚さである。底部金属はストリップ線接地面を規定
し、最上部金属は比較的厚い金属堆積で導電体である。
セラミックは電気的には伝導体ではなく、既知の誘電定
数をもつから、２つの金属層をセラミック層をはさんで
組合せると、マイクロストリップ入力が形成される。低
周波数入力は（たとえばパッケージに含まれる他のセン
サ又はデバイスにパワーを供給するのに必要とするよう
な）他の必要な接続とともに低周波入力は、パッケージ
の同じ層又は任意の他の適当な層の別の部分上に、単に
金属部形成することにより形成される。
が実現され、それは（マイクロストリップとよぶ）多層
マイクロ波入力及び通常の導電体入力の両方を含むこと
により、高ビットレート及び低ビットレート入力信号の
両方を受信することができ、両方の入力は多層パッケー
ジの特定のセラミック層の異なる部分を金属化すること
により形成される。特に、マイクロストリップ入力は特
定のセラミック層の最上部及び低部の両方を金属化する
ことにより形成され、セラミック層はあらかじめ決めら
れた厚さである。底部金属はストリップ線接地面を規定
し、最上部金属は比較的厚い金属堆積で導電体である。
セラミックは電気的には伝導体ではなく、既知の誘電定
数をもつから、２つの金属層をセラミック層をはさんで
組合せると、マイクロストリップ入力が形成される。低
周波数入力は（たとえばパッケージに含まれる他のセン
サ又はデバイスにパワーを供給するのに必要とするよう
な）他の必要な接続とともに低周波入力は、パッケージ
の同じ層又は任意の他の適当な層の別の部分上に、単に
金属部形成することにより形成される。
図面の簡単な説明 第１図はパッケージの内部空胴を示すため、とりはず
された最上部シーリング層又は蓋を有する本発明に従っ
て形成された多層セラミック層パッケージの透視図； 第２図はストリップ線入力接続１及び他の各種の電気
的接続の両方を形成するのに必要な金属化部分の配置と
ともに、光ファイバ出力の接続のため、開孔を作るのに
必要な各種の層の寸法の相互間の関係を示すため、第１
図の線２−２に沿ってとった第１図のパッケージの断面
図； 第３図は第２図の線３−３に沿ってとった本発明に従
って形成されたストリップ線入力１のもう１つの図； 第４図は第１図の線４−４に沿ってとった第１図のパ
ッケージの別の断面図；及び 第５図は例であるレーザダイオード送信機への各種入
力の相互接続を説明するため、第４図の線５−５に沿っ
てとった本発明のパッケージの上面図である。
された最上部シーリング層又は蓋を有する本発明に従っ
て形成された多層セラミック層パッケージの透視図； 第２図はストリップ線入力接続１及び他の各種の電気
的接続の両方を形成するのに必要な金属化部分の配置と
ともに、光ファイバ出力の接続のため、開孔を作るのに
必要な各種の層の寸法の相互間の関係を示すため、第１
図の線２−２に沿ってとった第１図のパッケージの断面
図； 第３図は第２図の線３−３に沿ってとった本発明に従
って形成されたストリップ線入力１のもう１つの図； 第４図は第１図の線４−４に沿ってとった第１図のパ
ッケージの別の断面図；及び 第５図は例であるレーザダイオード送信機への各種入
力の相互接続を説明するため、第４図の線５−５に沿っ
てとった本発明のパッケージの上面図である。
詳細な記述 本発明に従って形成される多層セラミックパッケージ
（10）の例が、第１図に示されている。パッケージ（1
0）は内部空胴（12）と各種セラミック層の相互関係を
明瞭に示すため、（通常鉄、ニッケル及びコバルトの組
合せで形成され、コバールの商品名で市販され、パッケ
ージの最上部にハーメチックシールされる）金属被覆層
は除いて示されている。この時点でここでの議論を通し
て各種の層は“セラミック層”とよぶことに注意すべき
である。しかし、電気的に非伝導性の材料（たとえば、
ガラス、二酸化シリコン等）を、本発明のパッケージを
形成するために使用することができる。もしパッケージ
をハーメチックシールする必要がなければ、たとえばプ
ラスチックのような他の材料を用いてもよい。
（10）の例が、第１図に示されている。パッケージ（1
0）は内部空胴（12）と各種セラミック層の相互関係を
明瞭に示すため、（通常鉄、ニッケル及びコバルトの組
合せで形成され、コバールの商品名で市販され、パッケ
ージの最上部にハーメチックシールされる）金属被覆層
は除いて示されている。この時点でここでの議論を通し
て各種の層は“セラミック層”とよぶことに注意すべき
である。しかし、電気的に非伝導性の材料（たとえば、
ガラス、二酸化シリコン等）を、本発明のパッケージを
形成するために使用することができる。もしパッケージ
をハーメチックシールする必要がなければ、たとえばプ
ラスチックのような他の材料を用いてもよい。
光送信機用の保持容器として用いるためには、本発明
のパッケージ（10）は後に光ファイバ（図示されていな
い）を固着させるために開孔（14）を必要とし、光ファ
イバは通常パッケージにハーメチックシールされたフラ
ンジにより、そのようなパッケージに接続される。開孔
（14）の寸法はファイバがパッケージに入るような切断
部を有するあらかじめ決められた厚さの各種のセラミッ
ク層を形成することにより、本発明に従い決められる。
具体的には、パッケージ（10）の（図示されるように、
いくつかの層でなってもよい）第１のセラミック層（1
6）は、開孔（14）の底部を規定する高さＨをもつよう
決められる。セラミック層（18、20）及び（22）は第１
のセラミック層（16）上に積み重ねられ、組合さって開
孔（14）の最上部を規定する高さＤを構成する。セラミ
ック層（18、20）及び（22）のそれぞれは、第１図を参
照するとわかるように、開孔（14）の幅を規定する切断
部又は開孔を含む。
のパッケージ（10）は後に光ファイバ（図示されていな
い）を固着させるために開孔（14）を必要とし、光ファ
イバは通常パッケージにハーメチックシールされたフラ
ンジにより、そのようなパッケージに接続される。開孔
（14）の寸法はファイバがパッケージに入るような切断
部を有するあらかじめ決められた厚さの各種のセラミッ
ク層を形成することにより、本発明に従い決められる。
具体的には、パッケージ（10）の（図示されるように、
いくつかの層でなってもよい）第１のセラミック層（1
6）は、開孔（14）の底部を規定する高さＨをもつよう
決められる。セラミック層（18、20）及び（22）は第１
のセラミック層（16）上に積み重ねられ、組合さって開
孔（14）の最上部を規定する高さＤを構成する。セラミ
ック層（18、20）及び（22）のそれぞれは、第１図を参
照するとわかるように、開孔（14）の幅を規定する切断
部又は開孔を含む。
高周波信号源はインピーダンスＺを示すことがわか
る。最適な送信機特性を実現するため、このインピーダ
ンスＺは送信光デバイスにできるだけ近づけるべきであ
る。しかし、一般に用いられるレーザデバイスは高周波
信号源に付随した値Ｚよりはるかに小さいインピーダン
スをもつできである。この問題を克服するため、レーザ
への信号源から見たインピーダンスを増すための技術が
開発されてきた。しかし、信号源及び光デバイス間の伝
送路に沿って、このインピーダンスＺを保つことは、等
しく重要である。高周波用には上で述べたように、ワイ
ヤボンド及び通常のパッケージの長いリード長に付随し
た寄生インダクタンスがこのインピーダンス値に重大な
影響を与える。従って本発明に従うと、これらの通常の
接続は多層マイクロ波入力接続、たとえば高周波信号源
及び光デバイス（たとえば光デバイスはｐ−ｎ接合レー
ザダイオード又は端面発光LEDである）間のマイクロス
トリップで置き代えられる。マイクロ波ストリップ線接
続はある厚さの誘電体材料により分離された一対の平行
接地平板及び誘電体材料を貫いて中央に配置された導電
体を含む。各種の他の多層装置を用いてもよく、マイク
ロ波回路の設計に従事する者には周知である。従って、
ここでの議論中マイクロストリップ入力接続の代りに、
他の多層マイクロ波接続を用いてもよい。第１図を参照
すると、マイクロストリップ（１）がパッケージ（10）
のセラミック層（20）により規定され、パッケージは接
地面を形成するため、その下側の一部に金属部を形成し
てある。マイクロストリップ導電体は層（20）の最上部
上に堆積させた標準的な金属薄膜を用いて形成してもよ
く、その場合金属薄膜は接地面の一部と同じ広がりをも
つように、堆積させる。第１図を参照するとわかるよう
に、マイクロストリップ（１）はセラミック（10）のわ
きの方から近づけるように形成される。光デバイスに対
する接地面の接続を容易にするため、セラミック層（1
8）の最上部は層（18）及び（20）を結合する時接地面
に接触するよう金属部を形成してもよく、その場合この
追加された金属部が、第２図に示されている。これによ
り層（20）の下側に接触することを必要とする代りに、
セラミック層の最上部表面に接地面ワイヤボンドを作る
ことが可能となる。しかし、本発明を実施するのに、い
ずれかの型の接続を用いてよいことを理解すべきであ
る。次に第１図を参照すると、セラミック層（22）は開
孔（14）の最上部を決めるのに必要な余分の高さＳを作
るための単なるスペーサとして働く。最後のセラミック
層（24）が層（22）上に配置され、開孔（14）の最上部
レベルを実現するために機能する。層（24）の厚さはパ
ッケージ（10）の所望の全高さにより決まる。
る。最適な送信機特性を実現するため、このインピーダ
ンスＺは送信光デバイスにできるだけ近づけるべきであ
る。しかし、一般に用いられるレーザデバイスは高周波
信号源に付随した値Ｚよりはるかに小さいインピーダン
スをもつできである。この問題を克服するため、レーザ
への信号源から見たインピーダンスを増すための技術が
開発されてきた。しかし、信号源及び光デバイス間の伝
送路に沿って、このインピーダンスＺを保つことは、等
しく重要である。高周波用には上で述べたように、ワイ
ヤボンド及び通常のパッケージの長いリード長に付随し
た寄生インダクタンスがこのインピーダンス値に重大な
影響を与える。従って本発明に従うと、これらの通常の
接続は多層マイクロ波入力接続、たとえば高周波信号源
及び光デバイス（たとえば光デバイスはｐ−ｎ接合レー
ザダイオード又は端面発光LEDである）間のマイクロス
トリップで置き代えられる。マイクロ波ストリップ線接
続はある厚さの誘電体材料により分離された一対の平行
接地平板及び誘電体材料を貫いて中央に配置された導電
体を含む。各種の他の多層装置を用いてもよく、マイク
ロ波回路の設計に従事する者には周知である。従って、
ここでの議論中マイクロストリップ入力接続の代りに、
他の多層マイクロ波接続を用いてもよい。第１図を参照
すると、マイクロストリップ（１）がパッケージ（10）
のセラミック層（20）により規定され、パッケージは接
地面を形成するため、その下側の一部に金属部を形成し
てある。マイクロストリップ導電体は層（20）の最上部
上に堆積させた標準的な金属薄膜を用いて形成してもよ
く、その場合金属薄膜は接地面の一部と同じ広がりをも
つように、堆積させる。第１図を参照するとわかるよう
に、マイクロストリップ（１）はセラミック（10）のわ
きの方から近づけるように形成される。光デバイスに対
する接地面の接続を容易にするため、セラミック層（1
8）の最上部は層（18）及び（20）を結合する時接地面
に接触するよう金属部を形成してもよく、その場合この
追加された金属部が、第２図に示されている。これによ
り層（20）の下側に接触することを必要とする代りに、
セラミック層の最上部表面に接地面ワイヤボンドを作る
ことが可能となる。しかし、本発明を実施するのに、い
ずれかの型の接続を用いてよいことを理解すべきであ
る。次に第１図を参照すると、セラミック層（22）は開
孔（14）の最上部を決めるのに必要な余分の高さＳを作
るための単なるスペーサとして働く。最後のセラミック
層（24）が層（22）上に配置され、開孔（14）の最上部
レベルを実現するために機能する。層（24）の厚さはパ
ッケージ（10）の所望の全高さにより決まる。
本発明のパッケージ（10）はまたパッケージ（10）中
に含まれるデバイスとモニター、電源、d.c.バイアス源
等の必要な外部要素間を従来のように電気的に接続する
ため、第１図に示されるように配置された多数の導電体
（25）を含む。たとえば、これらのコネクタの１ないし
複数のものは、パッケージ（10）中に含まれる光デバイ
スに低ビットレート入力信号を供給するために使用する
ことができる。他のコネクタをレーザがオーバーヒート
し誤動作するのを防止するため用いられるレーザパッケ
ージの標準的な熱電気クーラー（TEC）に接続すること
もできる。温度センサ又はモニターを接続してもよい。
図からわかるように、本発明のパッケージ（10）の利点
はその融通性により、高周波又は低周波入力信号のいず
れをも扱うことができることある。パッケージ（10）の
製作を容易にするため、電気的伝導体（25）を層（18）
又は（20）のいずれかの最上表面上に形成してもよい。
なぜなら、これら２つの層はマイクロストリップ入力
（１）に必要な金属領域を形成するため、金属部形成操
作を経なければならないからである。第１図の図面にお
いて、導電体（25）はセラミック層（18）は最上部に形
成されるように示されている。しかし、導電体（25）は
任意の適当な位置に形成してもよく、事実もしそのよう
な形成によって各種外部要素への接続が容易になるな
ら、これら導電体を別々にパッケージの異なる面から延
ばしてもよい。
に含まれるデバイスとモニター、電源、d.c.バイアス源
等の必要な外部要素間を従来のように電気的に接続する
ため、第１図に示されるように配置された多数の導電体
（25）を含む。たとえば、これらのコネクタの１ないし
複数のものは、パッケージ（10）中に含まれる光デバイ
スに低ビットレート入力信号を供給するために使用する
ことができる。他のコネクタをレーザがオーバーヒート
し誤動作するのを防止するため用いられるレーザパッケ
ージの標準的な熱電気クーラー（TEC）に接続すること
もできる。温度センサ又はモニターを接続してもよい。
図からわかるように、本発明のパッケージ（10）の利点
はその融通性により、高周波又は低周波入力信号のいず
れをも扱うことができることある。パッケージ（10）の
製作を容易にするため、電気的伝導体（25）を層（18）
又は（20）のいずれかの最上表面上に形成してもよい。
なぜなら、これら２つの層はマイクロストリップ入力
（１）に必要な金属領域を形成するため、金属部形成操
作を経なければならないからである。第１図の図面にお
いて、導電体（25）はセラミック層（18）は最上部に形
成されるように示されている。しかし、導電体（25）は
任意の適当な位置に形成してもよく、事実もしそのよう
な形成によって各種外部要素への接続が容易になるな
ら、これら導電体を別々にパッケージの異なる面から延
ばしてもよい。
第２図は第１図の線２−２に沿ってとったパッケージ
（10）の切断側面図を示す。この側面図はベース層とよ
ばれる追加された層（26）を示す。ベース層（26）はパ
ッケージへの共通の熱路又はヒートシンクとして用いら
れる。層（26）はベリリア、タングステンと銅の組合
せ、低熱インピーダンスをもつ任意の他の材料を含んで
よい。もちろん、ハーメチックパッケージの場合、層
（26）に用いられる材料はセラミック層（16）に固着さ
れた時、ハーメチックボンドを形成することが必要であ
る。マイクロストリップ（１）入力の形成は、第２図か
らきわめて明らかである。図示されるように、セラミッ
ク層（18）は最上部金属部（28）を含み、それはパッケ
ージ接地面を形成し、その場合上で述べたように、金属
層（28）が含まれることによってワイヤボンド接続が容
易になる。堆積金属薄膜（32）はセラミック層（20）の
最上部上に形成され、マイクロストリップ導電体を規定
する。
（10）の切断側面図を示す。この側面図はベース層とよ
ばれる追加された層（26）を示す。ベース層（26）はパ
ッケージへの共通の熱路又はヒートシンクとして用いら
れる。層（26）はベリリア、タングステンと銅の組合
せ、低熱インピーダンスをもつ任意の他の材料を含んで
よい。もちろん、ハーメチックパッケージの場合、層
（26）に用いられる材料はセラミック層（16）に固着さ
れた時、ハーメチックボンドを形成することが必要であ
る。マイクロストリップ（１）入力の形成は、第２図か
らきわめて明らかである。図示されるように、セラミッ
ク層（18）は最上部金属部（28）を含み、それはパッケ
ージ接地面を形成し、その場合上で述べたように、金属
層（28）が含まれることによってワイヤボンド接続が容
易になる。堆積金属薄膜（32）はセラミック層（20）の
最上部上に形成され、マイクロストリップ導電体を規定
する。
第３図はマイクロストリップ入力（１）の別の図を含
み、マイクロストリップ入力（１）の例を形成する要素
の各種の寸法を示す。先に述べたように、たとえばスト
リップラインのような他の各種の多層マイクロ波接続も
用いてよい。第３図を参照すると、マイクロストリップ
（１）の寸法は入力高周波信号源と光デバイス間の所望
のインピーダンス整合が得られるよう選ばれる。第３図
に示された装置の例では、セラミック層（20）はアルミ
ナ（Al2O3）を含み、それはアルミニウムの純度に依存
して、９ないし9.5の範囲の比誘電率と、1.0の比透磁率
μｒをもつ、εｒとμｒのこれらの値は、セラミック層
（20）の厚さｄ及び金属誘電体（32）の幅Ｗを決るた
め、所望の特性インピーダンスとともに用いられる。電
磁界理論からマイクロストリップ（１）の容量（C1）
は、次式により定義される。
み、マイクロストリップ入力（１）の例を形成する要素
の各種の寸法を示す。先に述べたように、たとえばスト
リップラインのような他の各種の多層マイクロ波接続も
用いてよい。第３図を参照すると、マイクロストリップ
（１）の寸法は入力高周波信号源と光デバイス間の所望
のインピーダンス整合が得られるよう選ばれる。第３図
に示された装置の例では、セラミック層（20）はアルミ
ナ（Al2O3）を含み、それはアルミニウムの純度に依存
して、９ないし9.5の範囲の比誘電率と、1.0の比透磁率
μｒをもつ、εｒとμｒのこれらの値は、セラミック層
（20）の厚さｄ及び金属誘電体（32）の幅Ｗを決るた
め、所望の特性インピーダンスとともに用いられる。電
磁界理論からマイクロストリップ（１）の容量（C1）
は、次式により定義される。
C1（ε/d） （１） マクロストリップ（１）のインピーダンスl1は、次式で
定義される。
定義される。
l1μ（d/w） （２） ここで、ε及びμはそれぞれ絶対誘電率及び透磁率で
ある。従って、マイクロストリップ（１）の特性インピ
ーダンスZ1は、次のように近似的に表すことができる。
ある。従って、マイクロストリップ（１）の特性インピ
ーダンスZ1は、次のように近似的に表すことができる。
従って、Z1の与えられた値に対して、μ及びεを与え
て第（１）−（３）式を解きｄ及びＷを得ることができ
る。
て第（１）−（３）式を解きｄ及びＷを得ることができ
る。
第４図は第１図の線４−４に沿ってとったパッケージ
（10）の例を別の図を示す。パッケージ（10）のこの図
において、第１のセラミック層（16）は３つの別々の層
（34、36）及び（38）を含むように示されている。セラ
ミック層（34）は図示されるように最上部金属部（40）
をもつように形成される。同様に、セラミック層（36）
は金属部（42）を含む。これらの部分はレーザダイオー
ドに関連して上で述べたように用いられる熱電子冷却機
（TEC）への正及び負の接続を供給するよう本発明の実
施例中で用いられる。セラミック層（38）は所望の高さ
Ｈの合成セラミック層（16）を形成するため、単にスペ
ーサ層として用いられる。この三層構造は単に上で述べ
たようなTEC接続をするために用いられる本発明のパッ
ケージ（10）の考えうる実施例にすぎない。あるいは金
属部（40）及び（42）の両方を、セラミック層（34）の
別々の部分上に形成することもできる。すると層（36）
は正確な高さＨを与えるために用いられるスペーサ層に
なりうる。更に、もし装置がTECを必要としないなら、
第１図に示されるように単一のセラミック層（16）はパ
ッケージ（10）の底部構造を形成するのに十分である。
本発明の視野内で、第１のセラミック層（16）の各種の
他の修正を用いてもよく、考えられる。シーリング（2
7）の断面図も第４図に示されている。このシーリング
層はセラミック層に固着された時ハーメチックシールを
形成する材料を含む。上で述べたように、コバールはこ
の条件を満足する材料である。加えて、シーリング環
（27）がベース板（26）に接続され、それによってパッ
ケージ全体が完全に接地されるように、各種のセラミッ
ク層中にバイアス（小伝導路）が含まれる。
（10）の例を別の図を示す。パッケージ（10）のこの図
において、第１のセラミック層（16）は３つの別々の層
（34、36）及び（38）を含むように示されている。セラ
ミック層（34）は図示されるように最上部金属部（40）
をもつように形成される。同様に、セラミック層（36）
は金属部（42）を含む。これらの部分はレーザダイオー
ドに関連して上で述べたように用いられる熱電子冷却機
（TEC）への正及び負の接続を供給するよう本発明の実
施例中で用いられる。セラミック層（38）は所望の高さ
Ｈの合成セラミック層（16）を形成するため、単にスペ
ーサ層として用いられる。この三層構造は単に上で述べ
たようなTEC接続をするために用いられる本発明のパッ
ケージ（10）の考えうる実施例にすぎない。あるいは金
属部（40）及び（42）の両方を、セラミック層（34）の
別々の部分上に形成することもできる。すると層（36）
は正確な高さＨを与えるために用いられるスペーサ層に
なりうる。更に、もし装置がTECを必要としないなら、
第１図に示されるように単一のセラミック層（16）はパ
ッケージ（10）の底部構造を形成するのに十分である。
本発明の視野内で、第１のセラミック層（16）の各種の
他の修正を用いてもよく、考えられる。シーリング（2
7）の断面図も第４図に示されている。このシーリング
層はセラミック層に固着された時ハーメチックシールを
形成する材料を含む。上で述べたように、コバールはこ
の条件を満足する材料である。加えて、シーリング環
（27）がベース板（26）に接続され、それによってパッ
ケージ全体が完全に接地されるように、各種のセラミッ
ク層中にバイアス（小伝導路）が含まれる。
第４図の線５−５に沿ってとったパッケージ（10）の
最上部透視図が、第５図に示されている。図からわかる
ように、熱電子冷却機（TEC）（50）はパッケージ（1
0）中に置かれ、両方の金属部領域（40）及び（42）に
接続されている。ｐ−ｎ接合レーザ（52）の例も、サブ
マウント（54）上に置かれるように示されている。第５
図に示された実施例の場合、導電体（25）はＡ−Ｌと印
された12の別々の導電体を含むように示されている。具
体的にはコネクタＡ及びＢは上で述べたように、シーリ
ング層（27）とベース板（26）間のパッケージ接地接続
として用いられる。導電体C,D及びE,FはTEC（50）を動
作させるのに必要な外部信号駆動を供給し、適当な孔を
経て金属領域（40）及び（42）を通してTEC（50）に接
続されている。コネクタI,Jはレーザダイオード（52）
への低周波入力信号を供給するために用いてもよい。レ
ーザ（52）からの裏面モニタ出力は、コネクタG,Hを通
過させてもよく、コネクタK,LはTEC（50）上にマウント
してもよい温度センサに接続してもよい。これらの各種
接続は例を示すだけのものであり、入力コネクタの他の
各種の装置を本発明の多層セラミックパッケージととも
に用いてもよい。第５図に示されるように、レーザから
の出力はフランジ（58）を通してパッケージ（10）に接
続された光ファイバ（56）を通過する。
最上部透視図が、第５図に示されている。図からわかる
ように、熱電子冷却機（TEC）（50）はパッケージ（1
0）中に置かれ、両方の金属部領域（40）及び（42）に
接続されている。ｐ−ｎ接合レーザ（52）の例も、サブ
マウント（54）上に置かれるように示されている。第５
図に示された実施例の場合、導電体（25）はＡ−Ｌと印
された12の別々の導電体を含むように示されている。具
体的にはコネクタＡ及びＢは上で述べたように、シーリ
ング層（27）とベース板（26）間のパッケージ接地接続
として用いられる。導電体C,D及びE,FはTEC（50）を動
作させるのに必要な外部信号駆動を供給し、適当な孔を
経て金属領域（40）及び（42）を通してTEC（50）に接
続されている。コネクタI,Jはレーザダイオード（52）
への低周波入力信号を供給するために用いてもよい。レ
ーザ（52）からの裏面モニタ出力は、コネクタG,Hを通
過させてもよく、コネクタK,LはTEC（50）上にマウント
してもよい温度センサに接続してもよい。これらの各種
接続は例を示すだけのものであり、入力コネクタの他の
各種の装置を本発明の多層セラミックパッケージととも
に用いてもよい。第５図に示されるように、レーザから
の出力はフランジ（58）を通してパッケージ（10）に接
続された光ファイバ（56）を通過する。
フロントページの続き (72)発明者 ホルブルック，ウォルター レイモンド アメリカ合衆国 19606 ペンシルヴァ ニア，リーディング，アール．デー. ３，ボックス 3243 (72)発明者 ジョンソン，アンダーソン フォーブ ス，ジュニヤ アメリカ合衆国 19608 ペンシルヴァ ニア，シンキング スプリング，グリン グス ヒル ロード 535 (72)発明者 ザチャリアス，アルフレッド アメリカ合衆国 07062 ニュージャー シイ，プレインフィールド，デンマーク ロード 1135 (56)参考文献 特開 昭60−180183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−211291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−79457（ＪＰ，Ａ) 英国特許2126795（ＧＢ，Ａ) Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉ ｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｖｏ ｌ．55，Ｎｏ．11，Ｎｏｖ．1984 ｐａ ｇｅｓ1854−1858
Claims (5)
- 【請求項１】光ファイバを受けるための開孔（14）を有
する電気的に非導電性の保持容器からなる光デバイス用
パッケージにおいて、該保持容器は、その選択された層
上に配置されて該パッケージ壁を通って延びるように形
成された金属ストリップを有する多層非導電性構造から
なり、金属ストリップとそれらの間に配置された非導電
性パッケージ層の組み合わせは、高ビット速度信号源を
該光学デバイスへ結合するのに好ましいマイクロ波相互
接続（１）を形成することを特徴とする光デバイス用パ
ッケージ。 - 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の光デバイス用パ
ッケージにおいて、該多層のマイクロ波入力がマイクロ
ストリップ入力であることを特徴とする光デバイス用パ
ッケージ。 - 【請求項３】請求の範囲第１項に記載の光デバイス用パ
ッケージにおいて、該容器は外部要素を該パッケージへ
接続する手段を提供する複数の電気的接続（25）を更に
含むことを特徴とする光デバイス用パッケージ。 - 【請求項４】請求の範囲第１項、第２項または第３項に
記載の光デバイス用パッケージにおいて更に、 該容器の底に接触して配置された底部支持板（26）であ
って、該パッケージにヒートシンクを提供すべく比較的
低い熱インピーダンス有する物質である底部支持板（2
6）及び、 該容器の最上部に接触して配置された最上部シーリング
プレート（27）であって、導電性材料であり、該パッケ
ージに対して電気的接地を提供すべく該保持容器を介し
て接続された最上部シーリングプレート（27）からなる
ことを特徴とする光デバイス用パッケージ。 - 【請求項５】請求の範囲第２項に記載の光デバイス用パ
ッケージにおいて、該電気的非導電性容器は、その各々
が最上部又は底部主表面を持つように規定された複数の
非導電材料の独立した層を含み、所定の厚さｄを有し、
接地板を形成すべくその底部主表面の所定の部分に沿っ
て金属化（30）され、そして導電体を形成すべくその最
上部主表面上に所定の幅ｗの金属被着を含む該複数の層
から形成された特定層（20）によって該マイクロストリ
ップ入力接続が形成されていることを特徴とする光デバ
イス用パッケージ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US79205685A | 1985-10-28 | 1985-10-28 | |
| US792056 | 1985-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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