KR101640298B1 - Ｔｏ 하우징 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR101640298B1
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로베르트 헤틀러
케니스 탄
게오르크 미터마이어
카르스텐 드뢰게뮐러
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쇼오트 아게
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Abstract

본 발명은 TO 하우징에 관한 것으로서, 이 TO 하우징의 경우에 상측에서 본딩 와이어의 길이가 단축되어 있고 단자와 마주하는 쪽에서 연결선이 돌출부를 가지고 있다.

Description

ＴＯ 하우징 및 이의 제조 방법{ＴＯ HOUSING AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 고주파 응용을 위한 TO 하우징 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
고주파 응용을 위한 TO - 즉, Transistor Outline - 하우징은 공지되어 있다.
특히, DE 102 21 706 B4호에 고주파 응용을 위한 TO 하우징이 기술되어 있다.
이와 같은 종류의 하우징은 소켓을 포함하며, 이때 소켓은 일반적으로 스탬핑된 금속 부재로서 형성되어 있다.
이러한 소켓은 고주파 응용 분야에서 송신 또는 수신 다이오드로서 사용되는 포토다이오드 또는 레이저 다이오드를 수용하는 데 사용된다.
이 경우, 송신 또는 수신 다이오드 외에도 일반적으로 또 다른 전자 소자들, 특히 증폭기 어셈블리가 이 TO 하우징 위에 배치되어 있다.
칩은 소켓을 통해 유도되어 있는 신호선들에 의해 접촉되어 있다.
상기 연결선들은 일반적으로 유리로 이루어지는 캐스팅 화합물 안에 매입되어 있으며 그 결과 소켓에 대해 절연되어 기계적으로 고정되어 있다.
또한, 이러한 유리 캐스팅 화합물을 통해 상기 하우징은 밀폐 밀봉되어 있다.
점증하는 전송선들의 수요에 따라, 이와 같은 종류의 TO 하우징을 포함하는 어셈블리의 대역폭이 확대될 수 있어야 한다.
이런 유형의 TO 하우징을 포함하는 전통적 어셈블리들은 현재 최대 10 GBit/s의 전송률로 전송할 수 있다.
그러나 장차 전송률은 20 GBit/s이상으로 달성될 수 있어야, 특히 25 내지 28 GBit/s으로 달성될 수 있어야 한다.
이를 가능하게 하기 위해, 특히 이와 같은 어셈블리의 신호 반송 요소들의 임피던스가 대단히 중요하다.
사용된 어셈블리들은 일반적으로, 실무적으로 간단히 임피던스라고도 칭하는 약 50Ω의 겉보기 저항을 갖는다.
물론, 상기 임피던스는 주파수에 의존적이며 그리고 본 발명과 관련하여 이 임피던스는 일반적으로 각 소자들이 작동하는 고주파 범위의 겉보기 저항으로 이해할 수 있다.
고주파 범위에서 임피던스 변경은 반사 때문에 신호 손실과 연관되어 있다. 그러므로 송신 또는 수신 어셈블리의 신호 경로의 임피던스가 이것과 연결되어 있는 어셈블리의 임피던스에 정합되기를 희망한다.
특히, 전송 및 반사 손실은 0 내지 30 GHz의 범위에서 가능한 한 작게 유지되어야 한다.
TO 하우징의 연결선들과 송신 또는 수신 다이오드가 배치되어 있는 칩 사이의 본딩 와이어가 문제된다. 긴 본딩 접속부는 TO 하우징을 포함하는 어셈블리의 대역폭을 줄이는 인덕턴스를 발생한다.
또, 유리로 주조된 피드스루가 문제된다. 유리의 상대적으로 큰 유전 상수 및 상대적으로 협소한 피드스루 때문에 용량성 특성이 발생하고, 이것 역시 신호 손실을 야기한다.
본 발명의 과제는 금속 소켓을 포함하는 전통적 TO 하우징에서 대역폭 확장된 고주파 범위에서 사용하기에 적합한 TO 하우징을 제공하는 데 있다.
특히, 10 GBit/s을 상당히 넘는 데이터 전송률이 구현될 수 있다.
본 발명의 과제는 독립항들 중 어느 한 항에 따라 TO 하우징에 의해 및 TO 하우징의 제조 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선점들은 각각 종속항들에서 도출될 수 있다.
본 발명은 수신 또는 송신 다이오드를 가지는 소자를 수용하는 소켓을 포함하는 고주파 응용을 위한 TO 하우징에 관한 것이다.
상기 어셈블리는 특히 반도체 소자들, 소위 칩들, 포토다이오드 및/또는 레이저 다이오드로 형성되어 있으며, 이러한 칩은 또 다른 전자 소자들, 특히 증폭기 어셈블리를 포함하고 있다.
이 소켓은 바람직하게는 금속으로 형성되어 있으며, 특히 실질적으로 원통형 또는 직사각형 소자로서 형성되어 있다.
이러한 수신 및/또는 송신 다이오드에 의해 데이터가 전송될 수 있다. 이는 당업자에게는 주지의 사실이므로 추가적인 설명을 필요로 하지 않는다.
송신 또는 수신 다이오드를 포함하는 소자 또는 이 소자와 연결되어 있는 증폭기 어셈블리는 본딩 와이어들에 의해 연결선과 연결되어 있다. 이때, 상기 연결선들은 고주파 기술을 이용해 데이터를 전송하는 데 이용된다.
일반적으로 이 소자는 상기 소켓 위에 놓이고 그 후 2개 이상의 본딩 와이어들을 이용하여 접촉되는, 즉 연결선들과 연결된다.
이에 대해 다양한 방법상 변형예들이 당업자에게 알려져 있고, 특히 열압착(thermo compression) 본딩, 열초음파 볼/웨지 본딩 및 초음파 웨지 본딩이 당업자에게 알려져 있다.
본 발명과 관련하여 상기 소자는 어셈블리로서 형성될 수도 있으며, 이 어셈블리는 예컨대 증폭기 어셈블리를 갖는 칩 및 이것과 연결되어 있는, 특히 SMD 소자로서 형성된 송신 또는 수신 다이오드를 포함한다.
상기 연결선들은 소켓을 통과하는 하나의 피드스루 안에 유도되어 있으며 캐스팅 화합물에 의해 소켓에 대해 절연되어 있으며 이 소켓 안에 고정되어 있다.
특히, 유리 캐스팅 화합물이 사용된다. 바람직하게는 가능한 한 낮은 유전 상수를 가지는 유리, 특히 붕규산염계 유리가 사용된다.
특히 송신 또는 수신 다이오드는 데이터 전송을 위해 각각 2개의 연결선에 할당되어 있다.
이때, 상기 연결선들은 일반적으로 소켓의 상측 및 하측에 대해 실질적으로 수직 방향으로 연장해 있으며, 즉 피드스루의 주 연장 방향과 같은 방향으로 연장해 있으며, 이때 이러한 피드스루를 관통해 상기 연결선들이 유도되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서 각각 2개의 연결선이 하나의 피드스루 안에서 나란히 배치되어 있다. 이것은 다른 형태의 선 또는 균형을 이루는 형태의 선이다.
본 발명의 다른 실시예들은 각각 하나의 연결선에 대해 하나의 피드스루 및 리턴 라인을 이 소켓에 의해 제공한다.
본 발명의 핵심 사상은 본딩 와이어의 단축에 관한 것이며, 본 발명과 관련하여 본딩 와이어의 길이는 본딩 와이어가 하나의 접촉점으로부터 다른 접촉점으로 연장해 있는 구간을 말한다.
이러한 본딩 와이어를 단축하기 위해 본 발명에 따라 다양한 조치들을 생각할 수 있다.
한편으로 생각해 볼 수 있는 점은 상시 송신 또는 수신 다이오드를 포함하는 소자의 측면에 하나 이상의 연결선의 횡단면이 피드스루의 횡단면에 비해 확대되는 것이다.
특히, 이를 위해 상기 연결선은 판 형상의 또는 머시룸 형상의 영역을 가질 수 있다.
횡단면 확대를 통해 상기 연결선이 어셈블리에 인접하여 두꺼워져 있으므로, 본딩 와이어를 위한 접촉점이 어셈블리의 접촉점에 더 근접한다.
다른 일 가능성으로서 상기 피드스루 안에 연결선을 비대칭적으로 배치하는 것이다.
그러므로 한편으로 생각할 수 있는 점은 상기 연결선을 중앙에 배치하는 것이 아니라 오히려 상기 피드스루 안에서 상기 어셈블리의 방향으로 이동시켜 배치하는 것이다.
또한, 생각할 수 있는 점은 이 연결선이 피드스루 안으로 동축으로 삽입되는 것이 아니라 오히려 경사지게 삽입되어 이때 어셈블리의 접촉점들의 방향을 가리키는 것이다.
다른 일 가능성은 꺾임 형성이며, 이때 연결선의 꺾인 영역들이 상기 어셈블리의 방향을 가리킨다.
또한, 상기 본딩 와이어들의 길이를 단축하기 위해, 상기 수신 다이오드 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자, 즉 특히 칩이 피드스루의 영역 안으로 들어와 있다.
그 결과, 위에서 볼 때 상기 칩이 적어도 부분적으로 피드스루와 오버랩되고 연결선의 접촉점들 쪽으로 더 가까이 이동한다.
그러나 물론 이러한 본딩 와이어를 단축하기 위한 앞서 설명한 구조적 변경들은 전체 길이에 걸쳐 또는 부분적인 길이에 걸쳐 상기 피드스루의 영역에서 연결선의 커패시턴스의 증가를 수반할 수 있다.
임피던스(Z)는 고주파 범위에서 주지하는 바와 같이 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)의 지수의 제곱근으로서 규정되어 있다.
상기 커패시턴스가 상기 피드스루의 영역 안에서 증가하면, 임피던스가 작아지고, 이는 고주파 전송 구간에서 신호 반사 때문에 더 높은 손실을 야기한다.
앞서 설명한 커패시턴스 증가를 적어도 부분적으로 보상할 수 있도록, 캐스팅 화합물을 포함하는 소켓 피드스루의 영역 위로 돌출하는 하나 이상의 연결선을 발명자들이 찾아냈다.
이때 상기 연결선은 최상측 주파수 스펙트럼의 파장의 사분의 일보다 크지 않다.
이러한 돌출부는 바람직하게는 상기 연결선의 한 영역이고, 연결선과 연결되어 있는 인쇄 회로 기판과 캐스팅 화합물로 인쇄 회로 기판이 씌워져 있는 피드스루 사이에서 이 연결선이 상기 영역에서 자유롭게 유도되어 있는, 즉 공기로만 씌워져 있다. 그 결과, 이 연결선은 캐스팅 화합물로부터 이격되어 접촉해 있다. 그러나 생각해 볼 수 있는 점은 돌출부의 영역에서 연결선을 한 재료, 즉 캐스팅 화합물보다 더 낮은 유전 상수를 가지는 재료로 씌우는 것이다.
본 발명은 회로 기술적으로도 설명될 수 있다.
가상의 선 길이는 일반적으로 유효 스펙트럼의 최상측 주파수의 파장의 사분의 일보다 더 짧기 때문에, 상기 선들은 집중 소자(concentrated component)로서 계산될 수 있다.
상기 칩을 연결선에 연결하는 본딩 와이어에 인덕턴스(Lb)가 할당되어 있다.
상기 피드스루 안에 존재하는 연결선은 유리 캐스팅 화합물의 유전 상수가 높기 때문에 커패시턴스(Cd)를 형성한다.
본 발명에 따라, 상기 연결선이 공기와 접해 있는 TO 하우징의 하측에서 돌출부에 의해 인덕턴스(Lu)가 추가로 발생한다.
앞서 설명한 라인 요소의 등가 회로와 관련하여 Lb-Cd-Lu회로가 회로 기술에 의해 생긴다.
특히 돌출부의 크기가 적절하면, 신호 경로의 임피던스가 조정될 수 있어, 인쇄 회로 기판에서 라인에 임피던스 정합이 이루어지고 반사가 최소화될 수 있다.
이러한 인덕턴스(Lu)의 크기가 소켓과 인쇄 회로 기판 사이의 거리에 의해 조정된다.
이와 같은 거리를 정확하게 유지하기 위해, 일 실시예에서 스페이서가, 특히 플랫폼 형상 융기부로서 형성되고, 인쇄 회로 기판과의 일정한 거리를 보장하는 TO 하우징의 하측에 설치되어 있다.
30Ω과 80Ω 사이, 바람직하게는 40Ω과 60Ω 사이 고주파 범위에서 겉보기 저항이 조정될 수 있다.
바람직하게는 상기 인덕턴스(Lb)는 80 pH와 300 pH 사이이고, 인덕턴스(Cd)는 0.065 pF와 0.024 pF 사이이고 및/또는 인덕턴스(Lu)는 80 pH 와 300 pH 사이이다.
이러한 돌출부의 길이는 예컨대 다음과 같이 결정될 수 있다.
본딩 와이어의 길이에 따라서, 우선 집중 소자로서 간주되는 본딩 와이어의 인덕턴스가 결정된다. 이것은 예컨대 80 내지 300㎛의 본딩 와이어 길이에서 80과 300 pH이다.
그 후 이 돌출부의 길이 평가가 스미스 선도를 이용해 결정될 수 있거나 또는 평가될 수 있다. 예컨대 20GHz의 고주파가 근거가 된다.
이때, 캐스팅 화합물 안에 매입되어 있는 연결선이 캐스팅 화합물의 유전 상수 때문에 일반적으로 50Ω의 이상적인 겉보기 저항을 가지지 않음이 고려된다. 이는 스미스 선도에서 유도성 절반부로부터 용량성 절반부로 임피던스점의 이동을 야기한다.
집중 소자로서 간주되는 피드스루 아래 돌출부는 임피던스를 형성하고, 이 임피던스는 당업자가 종래와 같은 방식으로 계산할 수 있다. 또한, 스미스 선도에서 피드스루와 돌출부 사이 임피던스 차가 좌측 방향으로 임피던스 점프를 일으킨다.
스미스 선도를 기초로 상기 돌출부의 크기가 정해질 수 있으므로, 연결점에서 규정 임피던스가 대략 스미스 선도의 실수축으로 떨어지고, 그 결과 임피던스 점이 스미스 선도의 커패시턴스에서 위로 이동된다.
일반적인 TO 하우징은 인쇄 회로 기판에 의해, 특히 경성인, 경성-연성인 및/또는 다층인 인쇄 회로 기판에 의해 연결될 수 있다.
송신 또는 수신 다이오드를 실장한 TO 하우징은 바람직하게는 30과 120Ω 사이의 겉보기 저항을 갖는다.
바람직하게는 연결선은 캐스팅 화합물로 충전된 피드스루보다 0.1 mm - 3 mm 더 돌출하고 바람직하게는 0.15 mm - 1 mm 더 돌출해 있다.
바람직하게는 TO 하우징은 0.5mm와 2mm 사이의 높이를 갖는다.
본 발명의 개선점에서 하나 이상의 연결 도체가 전기 단자의 측면에서 횡단면적으로 피드스루에 비해 확대되어 있다.
즉, 임피던스를 원하는 대로 조정하기 위해 연결선이 피드스루 내부에서 더 작다.
전송 출력을 개선하기 위해 또 생각해 볼 수 있는 점은, 각형인, 특히 직사각형인 횡단면을 갖는 연결선을 적어도 국지적으로 형성하는 것이다.
본 발명의 변형예에서, 상기 피드스루의 횡단면은 송신 또는 수신 다이오드의 측면 방향으로 얇아지는, 특히 원추 형상으로 또는 계단 형상으로 형성되어 있다.
얇아지는 피드스루 때문에 이 피드스루의 횡단면이 하우징 안을 연결선이 통과하는 영역에서 더 작으므로, 다른 구조적 조치 없이도 소자가 연결선의 방향으로 놓일 수 있다.
대안으로서 또는 조합에 의해 생각할 수 있는 점은, 연결선 옆에, 상기 소자가 놓이는 추가적인 소켓, 특히 금속 소켓을 설치하는 것이다.
또한, 생각할 수 있는 점으로서, 상기 하우징에 중간판을 제공하며 이 중간판이 상기 피드스루의 영역에서 하나의 개구를 가지므로 이 개구를 통해 연결선이 하우징 안으로 들어오며 상기 개구는 피드스루보다 더 작은 직경을 갖는 것이다.
그러므로 상기 소자는 중간 판 위에 놓일 수 있고 상기 연결선과의 거리를 더 좁힐 수 있다.
상기 본딩 와이어는 바람직하게는 1mm이하이고, 특히 바람직하게는 0.5mm이하이고 매우 특히 바람직하게는 0.25mm이하이다.
송신 또는 수신 다이오드를 실장한 본 발명에 따른 TO 하우징은 20 GBit/s 이상의 데이터 속도로 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 TO 하우징, 특히 앞서 설명한 것과 같은 TO 하우징의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
우선, 데이터 전송을 위해 송신 또는 수신 다이오드를 포함하는 소자를 수용하기 위한 소켓이 제공된다.
상기 소켓은 특히 금속성 스탬핑 부재로서 형성될 수 있다.
수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자가 본딩 와이어에 의해 연결선들과 연결된다.
상기 연결선들이 소켓을 지나는 하나의 피드스루 안에서 유도되며 캐스팅 화합물, 특히 유리 캐스팅 화합물에 의해 소켓 안에 부어져 있다.
본 발명에 따라, 상기 본딩 와이어의 길이를 단축하기 위해 하나 이상의 연결선이 소자의 측면에서 피드스루의 횡단면에 비해 두꺼워지게 형성되거나 또는 피드스루 안에서 비대칭적으로 배치되거나 또는 이 연결선이 꺾여 형성되어 있다.
또한, 이 소자는 적어도 부분적으로 상기 피드스루의 영역 안으로 들어올 수 있다.
부분적인 커패시턴스 상승의 적어도 부분적인 보상을 위해 연결 측면에서 하나 이상의 연결선이 캐스팅 화합물로 충전된 피드스루를 관통해 위로 돌출해 있다.
도 1은 TO 하우징의 개략적인 단면도.
도 2는 TO 하우징의 개략적인 사시도.
도 3은 평면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예의 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예의 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예의 도면.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 일 변형예의 도면.
도 14는 사시도.
도 15는 평면도.
도 16은 도 15의 선 A-A에 따라 절개한 단면도.
도 17은 TO 하우징의 사시도.
도 18은 평면도.
도 19는 도 18의 선 A-A을 따라 절개한 단면도.
도 20은 사시도.
도 21은 평면도.
도 22는 도 21의 선 A-A에 따라 절개한 단면도.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 또 다른 일 실시예의 도면.
도 26 내지 도 28은 본 발명의 또 다른 일 변형예의 도면.
도 29 및 도 30은 본 발명의 또 다른 일 변형예의 도면.
도 31은 좌표계.
도 32는 삽입 손실이 도시된 도면.
도 33 및 도 34는 완전히 실장되어 있는 TO 하우징의 도면.
도 35는 본 발명의 또 다른 일 실시예의 도면.
하기에서, 도 1 내지 도 32에 개략적으로 도시되어 있는 실시예들을 참고하여 본 발명의 대상을 상술한다.
도 1에는 TO 하우징(1)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 이 TO 하우징(1)은 금속으로 이루어지는 소켓(2)을 포함하고, 이때 상기 소켓이 부분적으로 도시되어 있다.
소켓(2)은 소자(5)를 수용하는 데 이용되고, 이러한 소자는 칩으로서 형성되어 있으며 송신 및/또는 수신 다이오드(도시되어 있지는 않음)를 포함하고 있다.
상기 소자(5)는 신호선들의 접속을 위한 콘택들을 포함하며 본딩 와이어(7)에 의해 신호선들(3) 및 리턴 라인들을 위한 소켓과 연결되어 있다.
이 경우 단면도에서 알 수 있는 신호선(3)이 소켓(2)을 지나는 하나의 피드스루(8) 안에 유도되어 있다. 이를 위해 신호선(3)은 유리로 이루어진 캐스팅 화합물(9) 안에 매입되어 있다.
상기 TO 하우징의 상측에서 신호선(3)이 일종의 판(6)으로서 또는 머시룸 형상으로 형성되어 있으며, 그 결과 이 신호선(3)의 횡단면이 상측에서 확장되어 있다.
그러므로 이러한 본딩 와이어들(7)의 점적 접속을 위해 접촉점들(13)이 소자(5) 가까이에 있다. 그 결과, 본딩 와이어들(7)의 길이가 현저히 단축될 수 있다.
하측에서 상기 연결선(3)은 인쇄 회로 기판(12)과 연결되어 있으며, 이때 이 인쇄 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판으로서 형성되어 있다.
또한, 어셈블리(5)에의 전류 공급에 이용되는 다른 선들(4)을 하측에서 볼 수 있다.
일반적으로 이와 같은 종류의 TO 하우징은 훨씬 더 많은 리턴 라인들과 접지선들을 가지고 있으며, 이들은 소켓 위에 형성되어 있다.
전기 단자(10) 아래에 돌출부(11)가 위치하며, 이 돌출부는 연결선(3)의 추가적 인덕턴스를 야기한다.
상기 판(6)을 통해 발생된 추가적 커패시턴스가 상기 추가적 인덕턴스를 통해 적어도 부분적으로 보상되고, 본 발명에 따른 TO 하우징에 의해 10 GHz를 현저히 넘는 주파수 범위에서도 충분한 전송이 이루어질 수 있다.
이러한 추가적 인덕턴스의 크기는 돌출부(11)의 길이에 따라 조정될 수 있으며, 이때 인쇄 회로 기판(12)은 소켓(2)으로부터 돌출부를 이용해 이격되어 있다. 인쇄 회로 기판(12)과 소켓(2) 사이의 에어갭 때문에 돌출부(11)가 추가적 인덕턴스를 형성한다.
도 2에는 TO 하우징(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 이때 TO 하우징에 칩 형태의 소자(5)가 실장되어 있다.
이러한 변형예에서, 상기 소자(5)는 캐스팅 화합물(9)로 충전되어 있는 피드스루(8) 안으로 부분적으로 들어와 있다. 추가로, 연결선들(3)이 상측에서 머시룸 형태로 형성되어 있다.
도 3의 평면도에서 알 수 있는 것처럼, 그와 같은 조치에 의해 본딩 와이어들(7)의 길이가 매우 짧다.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 다른 일 실시예가 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 실시예에 비해 상기 연결선들(3)의 머시룸 형상 영역은 훨씬 더 큰 직경을 가지며 거의 피드스루(8)의 가장자리에까지 이르러 있다.
그러므로 짧은 본딩 와이어들(7)의 길이가 대략 같으면 상기 소자(5)가 중심 방향으로 이동될 수 있으므로 피드스루(8)의 영역 안으로 들어와 좁혀지며, 그 결과 소켓에 의한 칩의 방열이 개선된다.
도 6 내지 도 8을 참고하여 본 발명의 다른 일 실시예를 상술한다.
이 실시예에서, 상기 연결선들(3)은 상측에서 꺾여 소자(5)의 방향을 가리킨다.
상기 소자(5)는 방열을 개선하기 위해 완전히 이 피드스루(8)의 밖에 위치한다.
도 8에 따른 상세도에서, 연결선(3)이 소자(5)까지 연장해 있으므로, 본딩 와이어에 의해 접촉되어 있을 뿐 종방향 디스턴스가 더 이상 뻗어 있을 필요가 없음을 알 수 있다.
도 9 내지 도 11에는 본 발명의 다른 일 실시예가 도시되어 있다.
이 경우, 상기 연결선들(3) 역시 꺾여 있다.
그러나 상기 연결선들(3)의 꺾인 영역이 서로 대향하고 있다.
소자(5)는 피드스루(8)의 영역 안으로 들어가 있다.
도 11에 따른 상세도에서 알 수 있는 것처럼, 이와 같은 변형예에서 역시 본딩 와이어(7)가 짧다.
이 경우 장점은 상기 연결선들(3)의 꺾인 영역들이 측면으로부터 본딩될 수 있다는 것이다.
도 12 및 도 13에 본 발명의 다른 일 변형예가 도시되어 있으며, 이러한 변형예에서 연결선들(3)이 두 번 꺾여 있으며, 이들이 우선 소자(5)의 방향으로 연장해 있으며 그 후에는 다시 또 꺾여 이들의 정면이 서로 대향하고 있다.
연결선들(3)은 측면으로부터 접촉될 수 있으며 그와 동시에 피드스루(8)에 브릿지되어 있다.
도 14 내지 도 16에는 본 발명의 다른 일 실시예가 도시되어 있다.
도 14에는 사시도가 도시되어 있다. 이와 같은 변형예에서 상기 본딩 와이어들(7)이 자신의 단부들에서 머시룸 형상으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 15에는 평면도가 도시되어 있다. 특히, 피드스루(8)의 영역 안으로 부분적으로 들어가 있는 소자(5)를 볼 수 있다.
도 16에는 도 15의 선 A-A에 따라 절개한 단면도가 도시되어 있다.
캐스팅 화합물(9)로 충전된 피드스루(8)가 상측에서 원추 형상으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
그러므로 이 영역에서 소켓(2)이 튀어 나와 있으므로, 상기 소자(5)는 연결선(3)의 방향으로 더 가까이 이동될 수 있지만 캐스팅 화합물(9) 위에 있을 필요가 없다.
본딩 와이어들(7)의 길이 역시 특히 짧다.
도 17 내지 도 19를 참고하여 본 발명의 다른 일 실시예를 상술한다.
도 17에는 TO 하우징의 사시도가 도시되어 있고 도 18에는 평면도가 도시되어 있다.
연결선들(3)은 머시룸 형상으로 형성되어 있으며 하나 이상의 송신 또는 수신 다이오드를 포함하는 소자가 피드스루(8)의 영역 안으로 들어와 있음을 알 수 있다.
도 18의 선 A-A을 따라 절개한 단면도인 도 19에서 알 수 있는 것처럼, 상기 피드스루가 상측에서 판(14)으로 폐쇄되어 있으며, 연결선(3)만이 이 판을 관통해 돌출해 있다. 캐스팅 화합물(9)는 판(14) 아래에 배치되어 있으며 이 판(14)은 소자(5)를 위한 캐리어로서 이용된다.
도 20 내지 도 22에는 본 발명의 다른 일 변형예가 도시되어 있다.
도 20에 따른 사시도에서 그리고 도 21에 따른 평면도에서 2개의 피드스루를 볼 수 있으며, 이들을 통해 각각 하나의 연결선이 유도되어 있으며, 이 피드스루의 직경이 도면에서 매우 작으므로, 소자(5)가 연결선들(3) 근처에 놓일 수 있다.
도 21의 선 A-A에 따라 절개한 도 22에 따른 단면도에서, 이와 같은 형성을 달성하기 위해 상기 소켓이 피드스루(8)의 영역에서 단의 형태로 형성되어 있음을 알 수 있다.
그러므로 도 21 및 도 22에서 알 수 있는 양 피드스루들(8)은 단 아래에서는 하나의 피드스루(8)로 되고, 이때 이 피드스루는 캐스팅 화합물(9)로 충전되어 있다.
이 소자(5)는 상기 단 때문에 용이하게 연결선(3)에 직접 닿을 수 있다.
도 23 내지 도 25에는 본 발명의 다른 일 실시예가 도시되어 있다.
도 23 및 도 24에서 알 수 있는 것처럼, 도 20 및 도 21에서와 유사하게 상측에서 2개의 피드스루(8)를 볼 수 있다.
도 24의 선 A-A에 따라 절개한 단면도인 도 25에서 알 수 있는 것처럼, 도 20 내지 도 22에 따른 변형예의 경우와 다르게, 이 변형예의 경우에 소켓(2) 위에 중간판(15)이 놓여 있고, 이 중간판은 연결선들(3)을 피드스루하기 위한 2개의 작은 개구들을 가지고 있다.
상기 소자(5)는 이 연결선(3) 바로 옆 중간판(15) 위에 위치한다.
상기 중간판(15) 아래에서 상기 피드스루는 캐스팅 화합물(9)로 충전되어 있다.
도 26 내지 도 28의 도면들에는 본 발명의 다른 일 변형예가 도시되어 있다.
도 26 및 도 27에 따른 도면들에서, 소자(5)가 피드스루(8)의 영역 안으로 들어와 있음을 알 수 있다.
도 27의 선 A-A에 따라 절개한 단면도인 도 28에서, 상기 소켓(2)이 지지판(16)을 가지고 있음을 알 수 있고, 이때 지지판은 연결선(3)에 인접하고 부분적으로 피드스루의 영역 안으로 그리고 부분적으로 소켓(2) 안으로 들어가 있다. 상기 지지판 위에서 소자(5)가 연결선(3) 바로 옆에 놓여 있다.
도 29 및 도 30에는 본 발명의 다른 일 변형예가 도시되어 있다.
이러한 변형예에서, 머시룸 형상으로 형성될 수 있는 상기 연결선들(3)은 비대칭적으로 배치되어 있으며 상기 소자(5)의 방향으로 이동되어 있다.
그 결과, 본딩 와이어들(7)의 길이 역시 단축될 수 있다.
특히, 이 실시예와 앞서 설명한 변형예들의 조합이 제공될 수 있다.
도 31에 도시되어 있는 좌표계에서, 본 발명에 따른, 실장된 TO 하우징의 반사 손실이 주파수에 대하여 도시되어 있다.
x축은 GHz 단위의 주파수를 나타내고 및 y축은 dB 단위의 반사 손실을 나타낸다.
20GHz과 30GHz 사이의 주파수 범위에서 상기 반사 손실은 -15dB이하 임을 알 수 있다.
도 32에는 삽입 손실이 도시되어 있으며, x축은 GHz 단위의 주파수를 나타내고 y축은 dB 단위의 삽입 손실을 나타낸다. 25GHz까지 삽입 손실은 -1.5dB이하이다.
도 33 및 도 34에는 완전히 실장되어 있는 TO 하우징이 도시되어 있다.
도 33에서 알 수 있는 것처럼, TO 하우징(1)은 소자(5)를 포함하고, 이 소자는 송신 또는 수신 다이오드를 포함하며 2개의 칩으로 이루어지고, 이때 이들 칩은 소켓(2) 위에 장착되며 본딩 와이어들(7)에 의해 연결선들(3)과 연결되어 있다.
특히 도 34에서 분명히 알 수 있는 것처럼, 상기 소자는 이 실시예에서 칩 위에 있는 포토다이오드(18) 및 본딩 와이어들(7)에 의해 상기 연결선들(3)과 연결되어 있는 증폭기 어셈블리(17)로 이루어진다. 증폭기 어셈블리(17)와 포토다이오드(18)는 또 다른 본딩 와이어들(19)에 의해 연결되어 있다.
송신 또는 수신 다이오드를 포함하는 소자는 본 발명과 관련하여 서로 연결되어 있는 복수의 소자들, 특히 칩들로도 이루어질 수 있다.
도 35를 참고로 본 발명의 다른 일 실시예를 상술하며, 이 실시예에서 돌출부(11)가 공기에 의해 둘러싸여 있지 않다.
이러한 변형예의 경우에 캐스팅 화합물(9)보다 더 낮은 유전 상수(20)를 가지는 재료가 돌출부(11)의 영역에 배치되어 있다.
그러므로 인덕턴스 역시 형성되고, 이 인덕턴스가 피드스루(8)의 커패시턴스를 보상한다.
물론, 이러한 재료(20)의 유전 상수에 따라서 돌출부(11)의 크기가 달라지며 특히 약간 더 길다.
이 재료(20)는 스프레이되는 캐스팅 화합물이 될 수 있고 또 예컨대 인쇄 회로 기판(12)에 또는 TO 하우징(1)에 접착되거나 또는 단지 헐렁하게 끼워지는 작은 판이 될 수도 있다.
이 재료(20)는 동시에 스페이서로서 이용될 수 있으므로, 이 스페이서는 상기 연결선(3)의 전기 단자(10)가 정확하게 위치되는 것을 보장해 준다.
또한, 이 재료(20)는 TO 하우징(1)의 베이스의 일부 영역을 차지할 수 있고 TO 하우징의 전체 베이스를 차지할 수도 있다.
여기에 도시되어 있는 변형예는 도 1에 도시되어 있는 변형예에 상응한다.
그러나 물론, 앞서 설명한 것처럼 낮은 유전 상수를 갖는 재료로 TO 하우징과 인쇄 회로 기판 사이의 갭을 충전하는 것은 본원에서 설명하는 모든 변형예들에서 실시될 수 있다.
큰 대역폭에도 사용될 수 있는 TO 소켓의 용이한 형성이 본 발명에 의해 이루어질 수 있다. 실장된 이와 같은 TO 소켓은 특히 화이버 광 이더넷 또는 화이버 채널 네트워크에 사용될 수도 있다.
1 TO 하우징 2 소켓 3 연결선
4 다른 선 5 소자 6 판
7 본딩 와이어 8 피드스루 9 캐스팅 화합물
10 전기 단자 11 돌출부 12 가요성 인쇄회로기판
13 접촉점 14 판 15 중간판
16 지지판 17 증폭기 어셈블리 18 포토다이오드
19 본딩 와이어

Claims (15)

  1. 데이터를 전송하기 위해 수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자(5)를 수용하는 소켓(2)을 포함하는 TO 하우징(1)으로서,
    상기 소자(5)는 본딩 와이어(7)를 통해 연결선들(3)과 연결되고,
    상기 연결선들은 소켓(2)을 관통하는 피드스루(8)를 통과하며, 캐스팅 화합물(9)에 의해 소켓(2)에 대해 절연되고 소켓(2) 내에 고정되며,
    상기 본딩 와이어(7)의 길이를 단축하기 위해, 하나 이상의 연결선(3)이 피드스루(8)에서의 단면적과 비교하여 소자의 측면으로 확장된 단면적을 갖거나, 피드스루(8) 안에서 비대칭적으로 배치되어 있거나, 꺾여 형성되어 있거나, 수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자(5)가 피드스루(8)의 영역으로 돌출하고,
    커패시턴스 증가를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 하나 이상의 연결선(3)이 전기적인 연결 측면에서 피드스루(8) 위로 돌출부(11)를 가지며,
    상기 돌출부(11)는 상기 소켓(2)의 하부로부터 인쇄 회로 기판(12)까지 하향 연장되고,
    인덕턴스(Lb)가 본딩 와이어(7)에 할당되어 있고, 커패시턴스(Cd)가 피드스루(8) 내 연결선에 할당되어 있으며,
    인덕턴스(Lu)가 할당되어 있는, 피드스루(8) 위 연결선의 돌출부(11)를 통해 Lb-Cd-Lu회로가 형성되고,
    상기 Lb-Cd-Lu회로가 고주파 범위에서 30Ω과 80Ω 사이에서 겉보기 저항을 가지며,
    Lb 은 80 pH 과 300 pH 사이에 있고, Cd 은 0.065 pF 와 0.024 pF 사이에 있으며, Lu은 80 pH 과 300 pH 사이에 있는 것인 TO 하우징.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결선과 연결되어 있는 인쇄 회로 기판(12)이 소켓(2)으로부터 이격되어 있으며 연결선이 돌출부(11)의 영역에서 인쇄 회로 기판(12)과 소켓 사이의 에어갭 안에 배치되어 있는 TO 하우징.
  3. 제2항에 있어서, 캐스팅 화합물(9)이 유리 캐스팅 화합물이며 수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자(5)가 칩으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TO 하우징이 수신 또는 송신 다이오드로 실장되어 있으며 30Ω과 120Ω 사이의 겉보기 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 단자(10)가 가요성 인쇄 회로 기판(12)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결선(3)이 0.1 내지 3mm 피드스루(8) 위로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TO 하우징은 0.5mm와 2mm 사이의 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피드스루(8)의 횡단면이 송신 또는 수신 다이오드의 측면 방향으로 얇아지는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 수신 또는 송신 다이오드로 실장되어 있으며, 본딩 와이어(7)의 길이가 1mm이하인 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 TO 하우징은 20 GBit/s이상의 데이터 속도로 데이터를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 TO 하우징.
  11. TO 하우징(1)의 제조 방법으로서,
    데이터를 전송하기 위해 수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자(5)를 수용하는 소켓(2)을 제공하는 단계;
    수신 또는 송신 다이오드를 포함하는 소자(5)를 본딩 와이어(7)에 의해 연결선(3)에 연결하는 단계
    를 포함하고, 상기 연결선들(3)은 소켓(2)을 관통하는 피드스루(8)를 통과하고, 캐스팅 화합물(9)에 의해 소켓(2) 내에 밀봉되며,
    본딩 와이어(7)의 길이를 단축하기 위해, 하나 이상의 연결선이 피드스루(8)에서의 단면적과 비교하여 소자(5)의 측면으로 확장된 단면적을 갖거나, 피드스루(8) 안에서 비대칭으로 배치되어 있거나, 꺾여 형성되어 있거나, 상기 소자(5)가 피드스루(8)의 영역으로 돌출하도록 배치되고,
    커패시턴스 증가를 적어도 부분적으로 보상하기 위해, 하나 이상의 연결선(3)이 상기 피드스루(8) 위로 돌출부(11)를 갖도록 제공되며,
    상기 돌출부(11)는 상기 소켓(2)의 하부로부터 인쇄 회로 기판(12)까지 하향 연장되고,
    인덕턴스(Lb)가 본딩 와이어(7)에 할당되어 있고, 커패시턴스(Cd)가 피드스루(8) 내 연결선에 할당되어 있으며,
    인덕턴스(Lu)가 할당되어 있는, 피드스루(8) 위 연결선의 돌출부(11)를 통해 Lb-Cd-Lu회로가 형성되고,
    상기 Lb-Cd-Lu회로가 고주파 범위에서 30Ω과 80Ω 사이에서 겉보기 저항을 가지며,
    Lb 은 80 pH 과 300 pH 사이에 있고, Cd 은 0.065 pF 와 0.024 pF 사이에 있으며, Lu은 80 pH 과 300 pH 사이에 있는 것인 TO 하우징의 제조 방법.
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