KR20040040272A - 초고속 데이터 전송을 위한 티오 팩키지 - Google Patents

초고속 데이터 전송을 위한 티오 팩키지 Download PDF

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Abstract

광소자; 광소자를 실장하는 스템(stem); 상기 스템에 삽입되어 광소자와 전기적으로 연결된 전송라인;을 포함하는 티오 패키지(to-can package)에 있어서, 상기 스템의 재질은 금속 필름(metal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package)가 개시된다.

Description

초고속 데이터 전송을 위한 티오 팩키지{ To-can Package For A High Speed Data Communications }
본 발명은 티오 패키지(to-can package)에 관한 것으로서 구체적으로는 기존의 금속 스템(metal stem)과 리드(lead)를 대신하여 세라믹 스템(ceramic stem)과 상기 스템 표면에 패턴 형식의 고주파 전송라인을 구비함으로써 S 파라미터(parameter) 중 S11 및 S21 값을 개선한 넓은 대역폭을 갖는 티오 패키지(to-can package)에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 티오 패키지(to-can package)의 구성이 도 1a 및 도1b 에 도시되어 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 발광소자(laser diode, LD)용 티오 패키지(to-can package)는 발광소자(laser diode, LD)(101), 수광소자(photo diode, PD)(102), 서브마운트(submount)(103), 캡(cap)(105), 히트싱크(heat sink)(107), 금속 스템(metal stem)(108), 리드(lead)(110), 렌즈(lens)(111), 리드본딩패드(lead bonding pad)(112) 및 와이어(wire)(113)로 구성되어 있다. 도면의 참조부호 104는 발광소자에서 방출되는 빔(beam)모양을 예시한다.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 수광소자(photo diode, PD)용 티오패키지(to-can package)는 캡(105), 금속 스템(108), 리드(110), 렌즈(111), 와이어(113), 리시버 수광소자(Receiver PD)(114) 및 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier,TIA)(115)로 구성되어 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 일반적으로 발광소자(101) 및 수광소자(102)와 같은 광소자는 칩 크기가 300 ×300 또는 500 ×500[㎛×㎛] 정도로 매우 작고, 소자의 기본 물질이 Ⅲ족과 Ⅴ족, 또는 Ⅱ족과 Ⅵ족의 반도체로 구성된 화합물 반도체로 제조되어 있기 때문에 부서지기 쉽다. 또한, 일반적으로 상기 광소자는 티오 패키지(to-can package) 내부에 장착되어 밀봉 실링 처리되어 있는데, 이는 우선 광소자의 사용에 편리하게 하기 위함이며 또한 외부의 습기와 온도에 노출되어 열화되거나 성능이 저하되는 것을 방지하기 위함이다.
이러한 상태의 발광소자용 티오 패키지(to-can package)에 인가된 전기 데이터 신호는 티오 패키지(to-can package) 내부에 삽입된 리드(110)에 의해 티오 패키지(to-can package) 내부로 전달되고, 이 전달된 신호는 와이어(113)를 통해 발광소자(101)를 동작시킨다.
상기 발광소자(101)의 동작으로 인해 상기 전기 데이터 신호는 광 데이터 신호로 변환되어 캡(105)의 렌즈(111)를 통해 방출되어 티오 패키지(to-can package) 외부의 광전달 매체에 입사된다.
또한 수광소자용 티오 패키지(to-can package)는 상술한 과정과 반대로 광섬유에 의해 전달된 광 데이터 신호는 캡(105)의 렌즈(111)를 통해 티오 패키지(to-can package) 내부로 입사된다. 입사된 광 데이터 신호는 리시버 수광소자(114)에의해 전기 데이터 신호로 변환되어 티오 패키지(to-can package)와 연결된 리드(110)를 통해 외부의 데이터 처리 시스템으로 전달된다.
한편, 상술한 금속 스템과 리드를 전송매체로 하는 티오 패키지(to-can package)는 스템 대역폭이 작기 때문에 수 GHz 이상의 높은 대역폭을 요구하는 초고속 데이터 통신에는 적합하지 않다.
도 2는 종래의 금속 스템을 사용하는 티오 패키지(to-can package)의 금속 스템과 리드를 확대한 도면이다. 도면의 참조부호 201은 기생용량(parasitic capacitance), 202는 기생자기유도(parasitic inductance), 203은 저용융 글래스(glass), 208은 금속스템(metal stem), 210은 리드(lead)를 가리킨다.
도면을 참조하면, 전기적으로 절연을 위하여 종래의 티오 패키지(to-can package)는 리드(210)와 금속스템(208) 사이에 일정한 간격이 존재하기 때문에 이 간격을 실링하기 위한 저용융 글라스(203)가 사용된다.
한편, 상기 금속 스템(208)과 리드(210) 사이의 전기장에 의해 야기되는 일정한 기생용량(201)과 리드 자체에 기인한 기생자기유도(202)에 의해 전기적 신호 전달은 영향을 받게 된다. 결과적으로 금속스템(208) 자체는 저역 통과 필터(low pass filter)와 같은 역할을 하여 신호 전달의 대역폭을 수 GHz 로 제한하게 된다.
이를 보다 상세하게 설명하기 위하여 도 3a에 금속스템과 리드를 확대하여 도시하였다. 도면의 참조부호 301은 금속스템, 302는 저용융 글래스, 303은 리드를 나타낸다.
도시된 바와 같이 금속스템(301)을 기준으로 한 쪽을 포트1, 반대 쪽을포트2로 정의할 수 있는데, 포트1 과 포트 2의 신호전달 행렬은 스캐터링 행렬(scattering matrix)에 의한 S 파라미터(parameter)로 표현할 수 있다. 따라서 도 3b와 같이 S 파라미터를 매개로 하여 상기 스템과 리드를 2 포트 시스템으로 모델링할 수 있다. 이 때 서로 대칭적인 구조라고 가정하면 포트1(또는 포트2)에서 인가된 입사신호에 대한 반사신호의 반사계수 S11은 수학식 1과 같다.
또한, 포트2(또는 포트1)로 전달된 신호의 비를 나타내는 전달계수 S12는 수학식 2와 같다.
한편, 도 3c에서 보는 바와 같이 리드 반경(305)과 스템홀의 반경(304)사이에 존재하는 일정 간격을 실링하는 저용융 글래스(302)에 발생하는 기생용량은 수학식3과 같다.
상기 수식에서 b/a 는 스템홀의 반경(304)/리드 반경(305)을 나타낸다.
한편, 리드 자체에 의해 발생하는 기생자기유도는 리드의 길이에 비례하므로 이 리드의 길이가 짧을 경우에는 상기 기생용량에 비해 매우 작기 때문에 스템의 대역폭은 주로 상기 기생용량에 의해 결정된다. 특히, 상기 저용융 글래스(302) {epsilon}_{ r} 은 일반적으로 5.5 로 결정되어 있기 때문에 최대한의 스템 대역폭을 얻기 위해서는 스템홀의 반경(304)/리드반경(305)을 크게 하여야 한다. 그러나 리드반경(305)은 리드 굵기에 의해 제한되고 스템홀의 반경(304)은 스템의 크기와 스템에 연결되는 리드의 수에 의해 제한되기 마련이다.
따라서 직경 300 내지 350㎛ 정도를 갖는 리드 3-4 개가 필요한 일반적인 티오 패키지(to-can package)에 있어서 스템홀의 직경은 약 400 내지 450㎛ 로 제한되고, 결과적으로 종래의 금속스템 구조를 갖는 티오 패키지(to-can package)의 스템 대역폭은 작아진다.
한편, 상술한 대역폭의 제한을 극복하기 위하여 최근에 다양한 노력이 이루어지고 있다. 그 첫 번째 방법으로 스템을 접지(ground)하여 사용하는 것인데 이와 같은 방법에 의해서도 사실상 스템의 대역폭은 약 2.5 GHz로 제한된다.
두 번째 방법으로 스템 자체를 전기적으로 플로팅(floating) 상태로 두고 티오 패키지(to-can package)를 사용하는 것이 사용될 수 있다. 이 경우에는 접지가 또 하나의 리드가 되고 스템은 하나의 등전위면이 되기 때문에 기생용량은 스템을 접지시키는 경우보다 더 작게 된다. 따라서 그 대역폭은 약 7.8 GHz 이상까지 개선된다.
세 번째 방법으로 두 개의 리드를 커플 라인(coupled line) 형태로 신호를 인가하는 것인 데 이와 같은 경우 대역폭은 약 10GHz가 되나 반사계수 S11은 7GHz 대역에서 빠르게 증가하는 문제점이 있다.
상술한 세가지 방법에 의한 S 파라미터 계산치가 도 3d에 나타나 있다. 상기 그래프에 나타낸 값은 HFSS(High Frequency Structure Simulator)에 의해 계산되었다. 도면의 참조부호 306은 S11 특성 곡선이고, 307은 S21 특성 곡선이고, 308은 3dB 라인을 나타낸다.
도시된 바와 같이 상술한 방법에 의해 스템 대역폭 증가에 있어 많은 개선이 있었던 것은 사실이나 금속스템과 리드의 구조적 문제에 따른 대역폭 제한을 근본적으로 해결하지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존의 금속 스템을 세라믹 스템 등의 금속 필름(matal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질로 대체하고 리드 대신에 상기 스템 표면에 마이크로스트립(microstrip) 또는 CPW(coplanar waveguide) 등의 고주파 전송라인을 형성하여 비교적 작은 기생용량(parasitic capacitance)과 기생자기유도(parasitic inductance)를 통해 넓은 대역폭을 갖는 티오 패키지(to-can package)를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 마이크로스트립 또는 CPW 등과 같은 얇은 필름의 전송라인을 이용할 경우 임피던스 정합을 위해 다양한 특성을 갖는 임피던스의 제작이 가능하기 때문에 임피던스 정합에 따른 반사율이 개선된 티오 패키지(to-can package)를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
도 1a는 종래의 금속스템을 이용한 발광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도 1b는 종래의 금속스템을 이용한 수광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도 2는 종래의 금속스템을 이용한 티오 패키지(to-can package)의 스템과 리드의 확대도이다.
도 3a는 종래의 금속스템을 이용한 티오 패키지(to-can package)의 스템(stem)과 리드(lead)의 사시도이다.
도 3b는 티오 패키지(to-can package)의 스템(stem)과 리드(lead)를 2 포트 마이크로파 시스템으로 모델링한 도면이다.
도 3c는 종래의 금속스템을 이용한 티오 패키지(to-can package)의 스템(stem)과 리드(lead)의 측면도이다.
도 3d는 종래의 금속스템을 이용한 티오 패키지(to-can package) S 파라미터(parameter) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 티오 패키지(to-can package)의 S 파라미터(parameter) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도6e는 본 발명의 다양한 실시예를 나타내는 사시도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 발광소자(LD)102 : 수광소자(PD)
103 : 서브마운트(submount)104 : 발광소자에서 방출되는 빔(beam) 모양
105 : 캡(cap)107 : 히트싱크(heat sink)
108 : 금속스템(metal stem)
110 : 리드(lead)111 : 렌즈(lens)
112 : 리드본딩패드(lead bonding pad)
113 : 와이어(wire)114 : 리시버 수광소자(Receiver PD)
115 : 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier, TIA)
201 : 기생용량(parasitic capacitance)
202 : 기생자기유도(parasitic inductance)
203 : 저용융 글래스(glass)208 : 금속스템(metal stem)
210 : 리드301 : 금속스템(metal stem)
302 : 저용융 글래스(glass)303 : 리드(lead)
304 : 스템홀의 반경305 : 리드 반경
306 : S11 특성 곡선307 : S21 특성 곡선
308 : 3dB 라인401 : 발광소자(LD)
402 : 수광소자(PD)403 : 서브마운트(submount)
404 : 발광소자(LD)에서 방출되는 빔(beam) 모양
405 : 캡(cap)406 : 실링 금속(seam seal metal line)
407 : 히크싱크(heat sink)408 : 세라믹 스템(ceramic stem)
409 : 리드(lead)410 : 마이크로스트립(microstrip)
411 : 렌즈(lens)
412 : 리드 본딩 마이크로스트립
413 : 와이어(wire)414 : 리시버 수광소자(receiver PD)
416 : 수광소자 다이(PD die bonding site)
417 : 세라믹 가이드(ceramic guide)
418 : 와이어 본딩 패드(impedance matched wire bonding pad)
419 : 발광소자 본딩 패드(impedance matched PD bonding site)
507 : S11 특성 곡선508 : S21 특성 곡선
605 : 캡(cap)
606 : 실링 금속(seam sealing metal line)
608 : 세라믹 스템(ceramic stem)
609 : 리드(lead)610 : 마이크로스트립(microstrip)
611 : 렌즈(lens)613 : 와이어
614 : 50Ω정합된 스터브 패드(stub pad)
615 : 가상의 IC 칩
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초고속 데이터 전송을 위한 세라믹 티오 패키지(to-can package)는 광소자; 광소자를 실장하는 스템(stem); 상기 스템에 삽입되어 광소자와 전기적으로 연결된 전송라인;을 포함하는 티오 패키지(to-can package)에 있어서, 상기 스템의 재질은 금속 필름(metal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질인 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 스템의 재질은 세라믹(ceramic)으로 할 수 있다.
또한, 상기 전송라인은 마이크로스트립(microstrip), CPW(coplanar waveguide), 마이크로 커플라인(micro-coupled line) 등의 고주파 전송라인이고 상기 세라믹 스템 표면에 패턴 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 고주파 전송라인의 임피던스 값은 임피던스 정합을 이루도록 설계하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스템과 결합하여 광소자를 덮는 캡; 및 상기 캡과 스템의 결합부위에 캡 방향으로 돌출한 실링 금속;을 더 포함하고, 상기 실링 금속은 광소자와 열적으로 접촉하여 광소자의 전도열을 방출하게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는 광소자; 금속 필름(metal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질로서 상기 광소자를 실장하는 스템; 상기 스템 표면에 패턴 형태로 형성된 마이크로스트립(microstrip), CPW(coplanar waveguide), 마이크로 커플라인(micro-coupled line) 등의 고주파 제 1 전송라인을 포함하는 티오 패키지(to-can package)로서, 상기 스템의 일단면에 상기 스템과 동일한 재질의 돌출부를 갖고, 상기 돌출부 일단면에 패턴 형태로 제 2 전송라인을 갖고, 상기 제 1 전송라인은 제 2 전송라인과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제 2 전송라인은 상기 광소자와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4a 및 도4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도면을 참조하면 발광소자용 티오 패키지(to-can package)는 발광소자(laser diode)(401), 수광소자(photo diode)(402), 서브마운트(submount )(403), 캡(cap)(405), 실링용 금속(seam seal metal line)(406), 히트싱크(heat sink)(407), 세라믹 스템(ceramic stem)(408), 리드(lead)(409), 전송라인으로 마이크로스트립(microstrip)(410), 렌즈(lens)(411), 리드 본딩용 마이크로스트립(412), 와이어(413), 수광소자 다이(PD die bonding site)(416) 및 세라믹 가이드(ceramic guide 417)로 구성된다.
상기 스템(408)은 본 실시예에서는 세라믹을 사용하지만 금속 필름(matal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질이면 어느 것이든 사용 가능하다.
또한, 상기 마이크로스트립(410) 및 리드 본딩용 마이크로스트립(412)은 CPW(coplanar waveguide), 마이크로 커플 라인(micro-coupled line) 등으로 대체 가능하다.
상기 참조부호 404는 발광소자(401)에서 방출되는 빔(beam) 모양을 나타낸다.
도시된 바와 같이 티오 패키지(to-can package)에 발광소자(401)가 실장되어 있고 수광소자 다이(PD die bonding site)(416)에 모니터용 수광소자(402)가 실장되어 있다. 또한, 상기 마이크로스트립(410)은 상기 세라믹 스템(408)에 금속 필름 패턴 형태로 형성되어 있다.
신호 전달 과정을 살펴보면, 리드(409)에 인가된 고주파 전기 신호는 넓은 대역을 갖는 마이크로스트립(410)을 통해 티오 패키지(to-can package) 내부로 전달되며 전달된 전기 신호는 발광소자(401)와 전기적으로 연결된 와이어(413)를 통해 발광소자(401)에 인가된다. 인가된 전기 신호는 광신호로 변환되어 캡(405) 상부의 렌즈(411)를 통해 외부 시스템으로 방출된다.
한편, 상기 발광소자(401) 칩의 뒷면(rear facet)으로 방출되는 광은 모니터용 수광소자(402)에서 검출되어 특정 양의 광신호가 방출되고 있음을 알 수 있게 한다.
이 때, 상기 티오 패키지(to-can package) 내의 전송라인인 마이크로스트립(410)은 와이어 본딩되기 편리하도록 먼저 세라믹 스템(408)을 캡(405) 방향으로 일정 부분 돌출시켜 세라믹 가이드(417)를 형성하게 하고, 상기 세라믹 가이드(417) 표면에 리드 본딩용 마이크로스트립(412)의 패턴을 형성하여 발광소자와 전기적으로 연결된 와이어(413)와 연결시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 각 영역의 상기 마이크로스트립(410)은 각각 특정 특성 임피던스 값을 갖도록 설계하는 것이 가능하기 때문에 임피던스 부정합에 따른 반사계수(S11)를 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 세라믹 스템(408)과 캡(405)의 결합 부위에 캡방향으로 돌출한 실링 금속(406)을 구비하여 캡(405)과 스템의 결합을 용이하게 한다.
한편, 발광소자(401) 구동시 발생하는 열을 제거하기 위하여 서브마운트(403)를 장착할 수 있는 히트싱크(407)를 상기 세라믹 가이드(417) 후면에 배치하고, 이것이 실링 금속(406)과 연결되어 발광소자(401)에서 발생한 열을효과적으로 방출하도록 한다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수광소자용 티오 패키지(to-can package)의 사시도이다.
도면을 참조하면, 수광소자용 티오 패키지(to-can package)는 캡(405), 세라믹 스템(408), 실링 금속(406), 리드(409), 마이크로스트립(410), 렌즈(411), 리드 본딩용 마이크로스트립(412), 와이어(413), 리시버 수광소자(414), 와이어 본딩 패드(418) 및 수광소자 본딩 사이트(419)로 구성된다.
상기 스템(408)은 본 실시예에서는 세라믹을 사용하지만 금속 필름(matal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질이면 어느 것이든 사용 가능하다.
도시된 바와 같이 수광소자용 티오 패키지(to-can package) 내의 수광소자 본딩 사이트(419)에 리시버 수광소자(414)가 실장되어 있다.
신호 전달 과정을 살펴보면, 렌즈(411)를 통해 입사된 광신호는 캡(405)을 거쳐 리시버 수광소자(414)에 집속되고 전기 신호로 변환된다. 이 변환된 전기 신호는 와이어(413) 및 와이어 본딩 패드(418)를 통해 마이크로스트립(410)의 전송라인에 전달되며 리드 본딩용 마이크로스트립(412)과 연결된 리드(409)를 통해 외부 시스템과 연결된다. 이 때 상기 마이크로스트립(412) 및 리드 본딩용 마이크로스트립(412)은 세라믹 스템(408) 표면에 패턴 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
이 때도 마찬가지로 각 영역의 상기 마이크로스트립(410)은 각각이 특정 특성 임피던스 값을 갖도록 설계하는 것이 가능하기 때문에 임피던스 부정합에 따른 반사계수(S11)를 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 세라믹 스템(408)과 캡(405)의 결합 부위에 캡방향으로 돌출한 실링 금속(406)을 구비하여 캡(405)과 스템의 결합을 용이하게 할 수 있다.
상술한 구조는 종래의 티오 패키지(to-can package)와는 달리 금속 스템을 사용하지 않고 세라믹을 스템의 재질로 사용하고 고주파 신호가 리드에 의해 전달되기 보다는 대역폭이 넓은 마이크로스트립 또는 CPW 등의 전송라인에 의해 전달되기 때문에 리드에 의해 발생하는 대역폭의 제한을 극복할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 주파수 변화에 따른 S 파라미터의 변화를 도시한 그래프로서 HFSS(high frequency structure simulator)를 사용하여 S11과 S12의 특성을 시뮬레이션 한 것이다. 도면의 참조부호 507은 S11의 특성 곡선이고, 508은 S21의 특성 곡선이다.
본 시뮬레이션의 티오 패키지(to-can package)의 각 영역 전송라인으로는 CPW를 사용하였고 시뮬레이션 외곽은 진공 상태로 하였다. 또한, 각 영역 CPW 는 50Ω의 특성 임피던스를 갖도록 설계하였고 시뮬레이션 영역의 바닥은 접지 상태(ground)를 유지하였다.
도면을 참조하면, S21 특성이 -3dB가 되는 주파수 대역은 수십 GHz 이상으로 추정되며 S11 값은 거의 -10dB 의 값이 거의 20GHz 정도까지 증가되어 있다. 따라서 기존의 리드(lead)에 의해 발생하는 대역폭의 제한을 거의 20 GHz 정도까지 상향시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 다양한 실시예를 예시하고 있다. 도면의 참조부호 605는 캡, 606은 실링 금속, 608은 세라믹 스템, 609는 리드, 610은마이크로스트립(microstrip), 611은 렌즈, 613은 와이어를 가리킨다.
도 6a는 리드를 결합시키는 않는 형태로서 리드에 의해 발생할 수 있는 기생자기유도(parasitic inductance)의 영향을 완전히 배제한 티오 패키지(to-can package)이다.
도 6b 및 도 6c는 PCB 기판에 솔더링(soldering)하기 편리하도록 리드(609)가 결합된 구조이다.
도 6d는 세라믹 스템(608)의 크기를 크게 하여 마이크로스트립(microstrip)을 특정한 패턴으로 형성하여 가상의 IC 칩(615)을 장착할 수 있도록 한 것이다.
도 6e는 50Ω정합된 스터브 패드(stub pad)(614)를 마이크로스트립(610)에 부착하여 임피던스 정합 회로를 구성하는 예를 보여준다. 이와 같은 임피던스 정합을 통하여 반사계수 S11 의 값을 충분히 작게 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package)를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 예를 들어 상기 스템은 세라믹을 포함하여 금속 필름 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질이면 어느 것이든 사용가능하다. 또한, 상기 전송라인은 마이크로스트립(microstrip)을 포함하여 마이크로 커플 라인(micro-coupled line), CPW(coplanar waveguide) 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package)에 따르면 전송라인 패턴 형태에 따라 다양한 형태의 패키지를 제작할 수 있으며, 전송라인의 임피던스를 특성 임피던스로 제작할 수 있음으로 임피던스 정합에 따른 반사계수 S11의 값을 충분히 작게 할 수 있다.
아울러, 기존의 티오 패키지(to-can package)와 비교하여 스템 대역폭을 20GHz 이상까지 증가시킬 수 있음에 따라 초고속 데이터 전송이 가능하다.
또한, 종래의 티오 패키지에서 필수적으로 사용하던 리드를 사용하지 않고 미세한 전송라인 설계를 통하여 컴팩트하게 제작할 수 있음에 따라 티오 패키지를 더욱 컴팩트하게 제작할 수 있다.

Claims (8)

  1. 광소자;
    광소자를 실장하는 스템(stem);
    상기 스템에 삽입되어 광소자와 전기적으로 연결된 전송라인;을 포함하는 티오 패키지(to-can package)에 있어서,
    상기 스템의 재질은 금속 필름(metal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질인 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스템의 재질은 세라믹(ceramic)인 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송라인은 마이크로스트립(microstrip), CPW(coplanar waveguide), 마이크로 커플라인(micro-coupled line) 등의 고주파 전송라인이고 상기 세라믹 스템 표면에 패턴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고주파 전송라인의 임피던스 값은 임피던스 정합을 이루도록 설계되어진 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스템과 결합하여 광소자를 덮는 캡; 및
    상기 캡과 스템의 결합부위에 캡 방향으로 돌출한 실링 금속;을 더 포함하고,
    상기 실링 금속은 광소자와 열적으로 접촉하여 광소자의 전도열을 방출하는 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  6. 광소자;
    상기 광소자를 실장하며 금속 필름(metal film) 패턴 공정이 가능한 비 전도성 유전체 물질의 스템;
    상기 스템 표면에 마이크로스트립(microstrip), CPW(coplanar waveguide), 마이크로 커플라인(micro-coupled line) 등의 제 1 전송라인이 패턴 형태로 형성되어 있는 티오 패키지(to-can package)로서,
    상기 스템의 일단면에 스템과 동일한 재질의 돌출부를 갖고, 상기 돌출부 일단면에 패턴 형태로 형성된 제 2 전송라인을 갖고, 상기 제 1 전송라인은 제 2 전송라인과 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제 2 전송라인은 상기 광소자와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스템의 재질은 세라믹(ceramic)인 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 스템과 결합하여 광소자를 덮는 캡; 및
    상기 캡과 스템의 결합부위에 캡 방향으로 돌출한 실링 금속;을 더 포함하고,
    상기 실링 금속은 광소자와 열적으로 접촉하여 광소자의 전도열을 방출하는 것을 특징으로 하는 초고속 데이터 전송을 위한 티오 패키지(to-can package).
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CN109313844A (zh) * 2016-07-11 2019-02-05 株式会社东海理化电机制作所 旋转连接器

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