專利名稱：低電感的光學(xué)發(fā)送器次底座組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及光電封裝件。特別是，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于通信模塊
的光電封裝件的次底座(submount)組件，其有助于為封裝件的光發(fā)送器或接 收器提供低電感(inductance)的電數(shù)據(jù)路徑。
背景技術(shù)：
專用多源協(xié)議("MSA")管理著包含光學(xué)信號的數(shù)據(jù)的各個(gè)方面，這些光 信號被通信模塊，諸如光收發(fā)器模塊("收發(fā)器")所發(fā)送和接收，這些通信模 塊典型地被用于高速通信網(wǎng)絡(luò)。與某些MSA相關(guān)的一個(gè)方面是電數(shù)據(jù)信號的差 分(differential)性質(zhì)，這些電數(shù)據(jù)信號包含收發(fā)器的元件發(fā)送和接收的數(shù) 據(jù)。通常，傳送到收發(fā)器、來自收發(fā)器或在收發(fā)器內(nèi)的數(shù)據(jù)常常通過雙重?cái)?shù)據(jù) 路徑傳送。雙重?cái)?shù)據(jù)路徑以差分?jǐn)?shù)據(jù)路徑的形式工作，其中， 一條數(shù)據(jù)路徑以 與另一條相反的方式工作。例如，將要被傳送的邏輯"1"在該雙重?cái)?shù)據(jù)路徑 的第一條上被以相對高的值表示，而在第二數(shù)據(jù)路徑上其被表示為相對低的 值。相應(yīng)地，邏輯"0"在第一數(shù)據(jù)路徑上被相反地表示為相對低的值，而在 第二數(shù)據(jù)路徑上被表示為相對高的值。通過將該兩數(shù)據(jù)路徑之間的特定關(guān)系定 義為表示"1"或"0"，并在隨后依此來解釋所接收的信號，使得能夠?qū)Σ罘?數(shù)據(jù)路徑上的上下文內(nèi)容進(jìn)行邏輯"1"或"0"的數(shù)字解釋。
典型的收發(fā)器設(shè)計(jì)包括包含雙發(fā)送數(shù)據(jù)線的單個(gè)差分發(fā)送數(shù)據(jù)路徑，和包 含雙接收數(shù)據(jù)線的單個(gè)差分接收數(shù)據(jù)路徑。當(dāng)收發(fā)器被容納在主機(jī)裝置中時(shí)， 這些差分發(fā)送和接收數(shù)據(jù)路徑可操作地連接到主機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)路徑，以便能夠 發(fā)送和接收由差分發(fā)送和接收數(shù)據(jù)路徑所傳送的數(shù)據(jù)信號，以在收發(fā)器和主機(jī) 之間流動(dòng)。
隨著通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)率(data rate)的增大，人們不斷地探尋解決方案 以適應(yīng)這種速率，而同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)信號的完整性(integrity)。保持?jǐn)?shù)據(jù)信號 完整性的一個(gè)方面包括將信號電感(inductance)保持在可接受的水平內(nèi)。然而，隨著數(shù)據(jù)傳輸率持續(xù)增大，并且收發(fā)器設(shè)計(jì)發(fā)展跟進(jìn)，將信號線電感保持 低于極端的限制變得更具有挑戰(zhàn)性。相應(yīng)地，本領(lǐng)域還需要具有這樣的設(shè)計(jì)的 光電器件，其能夠以現(xiàn)行的數(shù)據(jù)傳輸率來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號，同時(shí)有助于將信號線 電感保持在可接受的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
響應(yīng)于本領(lǐng)域的上面和其它需求已經(jīng)研發(fā)了本發(fā)明。簡而言之，本發(fā)明的 實(shí)施例涉及一種低電感結(jié)構(gòu)，用于提高在光學(xué)子組件，諸如發(fā)送器光學(xué)子組件， 上所傳送的數(shù)據(jù)信號的完整性。
在一個(gè)實(shí)施例中，該光學(xué)子組件包含容納透鏡組件和光學(xué)隔離器的殼體。
該殼體包含管嘴(nos印iece)。光學(xué)子組件還包含光電封裝件，該光電封裝件 具有限定安裝表面的基底，該安裝表面與蓋-起限定了封閉空間。子組件的第 一和第二信號引線具有延伸到封閉空間內(nèi)的未端。次底座設(shè)置在基底安裝表面 上。
低電感結(jié)構(gòu)與次底座整體形成，并且包含插入在第一和第二弓I線之間的電 介質(zhì)主體。該主體包括對應(yīng)于第一和第二導(dǎo)線的外周部分的成形邊緣。該主體 還包括與設(shè)置在次底座上的導(dǎo)電跡線進(jìn)行電通信的導(dǎo)電襯墊結(jié)構(gòu)。每個(gè)襯墊結(jié) 構(gòu)還通過多個(gè)絲焊(wirebond)分別與第 -和第二信號引線之一電通信。以這 種方式，從第一和第二信號引線到設(shè)置在安裝表面上的光電元件，諸如激光二 極管，限定了相對低的電感的差分信號路徑。
通過下面的描述和附圖，或者通過實(shí)踐以下所述的發(fā)明來學(xué)習(xí)，本發(fā)明的 這些和其它特征將變得更加完全地清楚。


為了使本發(fā)明的上面和其它優(yōu)點(diǎn)和特征更清楚，將參考其描繪于附圖中的 特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述。應(yīng)當(dāng)理解，這些圖僅僅描繪了本發(fā)明 的典型實(shí)施例，因此并不能被認(rèn)為是對其范圍進(jìn)行限定。通過使用附圖，將通 過附加的特異性和細(xì)節(jié)來描述和解釋本發(fā)明，其中
圖1是基于本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)造的光收發(fā)器模塊的透視圖； 圖2是包含本發(fā)明的--個(gè)實(shí)施例的光學(xué)子組件的透視圖；圖3是圖2的光學(xué)子組件的分解圖4是沿圖2的線4一4截取的光學(xué)子組件的截面?zhèn)纫晥D，其示出了包含
本發(fā)明實(shí)施例的TO封裝件；
圖5是包含基于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的低電感結(jié)構(gòu)的TO封裝件的內(nèi) 表面的透視圖6是包含基于一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的低電感結(jié)構(gòu)的TO封裝件的內(nèi)表面的頂 視圖7是圖6A的低電感結(jié)構(gòu)的底表面的透視圖8是光學(xué)子組件的截面?zhèn)纫晥D，其示出了包含本發(fā)明實(shí)施例的TO封裝
件；
圖9是包含基于可替換實(shí)施例的低電感結(jié)構(gòu)的TO封裝件的內(nèi)表面的簡化 頂視圖10是包含基于另一實(shí)施例的低電感結(jié)構(gòu)的TO封裝件的內(nèi)表面的簡化頂 視圖-，
圖ll是包含基于乂一實(shí)施例的低電感結(jié)構(gòu)的TO封裝件的內(nèi)表面的簡化頂 視圖12A和12B是示出本發(fā)明的-一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施效果的眼圖(eye diagram); 以及
圖13A和13B分別是包含本發(fā)明的另一實(shí)施例的TO封裝件的透視圖和頂 視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中類似的結(jié)構(gòu)將提供類似的參考標(biāo)記。應(yīng)當(dāng)理解，這些 圖是本發(fā)明示范性實(shí)施例的概略的和示意性的表示，并且既不對本發(fā)明進(jìn)行限 定，也不必按照尺寸進(jìn)行描繪。
圖l-13B描繪了本發(fā)明實(shí)施例的各種特征，其大體上針對一種用于與通信 模塊相連接的光電器件。在一種可能的應(yīng)用中，該光電裝置是包含在光收發(fā)器 模塊的發(fā)送器光學(xué)子組件內(nèi)的晶體管輪廓(outline)封裝件。如果不適當(dāng)控 制，那么在晶體管輪廓封裝件內(nèi)沿兩高速差分信號線的電感對于正確的數(shù)據(jù)信 號轉(zhuǎn)換可能是有問題的。本發(fā)明的實(shí)施例有助于在晶體管輪廓封裝件的基底部分的差分高速信號 線引線和位于該基底上的次底座之間提供低電感的路徑。特別是，將低電感結(jié) 構(gòu)設(shè)置在最靠近次底座的封裝件基底上，使得其至少部分插入在次底座的差分
信號線之間。延伸件使得相對大數(shù)量的相對短的絲焊(wire bond)能夠被用 于在差分信號線和子底座之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號。延伸件也提供使得信號路徑的總 電感降低并確保高的信號完整性的電容和其它電特性。在優(yōu)選或需要低信號線 電感的情況下，能夠基于各種因素改進(jìn)低電感結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，并且能夠以 各種類型的光電封裝件實(shí)現(xiàn)。 1.示范性操作環(huán)境
首先參考圖1，其描繪了光收發(fā)器模塊("收發(fā)器")的透視圖，大體用100 表示，其與外部主機(jī)(未示出)相連接用于發(fā)送和接收光信號，在一個(gè)實(shí)施例 中，該外部主機(jī)可操作地與通信網(wǎng)絡(luò)相連。如所示，圖l的收發(fā)器包含各種元 件，包括接收器光學(xué)子組件("ROSA") 10，發(fā)送器光學(xué)子組件("T0SA") 20， 電接口 30，各種電子元件40，和印刷電路板("PCB") 50。具體地，收發(fā)器 100中包含兩個(gè)電接口 30,其分別將ROSA 10和T0SA 20電連接到位于PCB 50 上的多個(gè)導(dǎo)電襯墊35?？商鎿Q地，諸如柔性電路的其它結(jié)構(gòu)也可能被用作電 接口。電子元件40也結(jié)合到PCB 50。邊緣連接器60位于PCB 50的端部上， 使得收發(fā)器100與主機(jī)(此處未示出)能夠?qū)崿F(xiàn)電連接。如此，PCB 50在ROSA 10/T0SA 20和主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)電通信。
另外，收發(fā)器100的上述元件部分地容納在外殼70內(nèi)，盡管未示出，但 是蓋子可以與外殼70配合，以為收發(fā)器100的元件限定出殼體。如圖1所示 的收發(fā)器100被反轉(zhuǎn)，使得圖中向上所示出的表面通常被描述為收發(fā)器的底 部。由此，此處所給出的參考"頂部"和"底部"僅僅用于簡化和清楚描述本 發(fā)明實(shí)施例的目的。
注意，盡管將描述本發(fā)明實(shí)施例所可能被實(shí)施的光收發(fā)器100的某些細(xì) 節(jié)，但是其僅僅通過描繪的方式來描述，并不打算限定本發(fā)明的范圍。確實(shí)， 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，需要低信號線電感的其它光學(xué)、光電和電子器件和元件 都能夠獲得類似的好處。
此處所描述和描繪的光收發(fā)器100與小形式可插入("SFP")形狀因數(shù)和 工業(yè)上已知的相對應(yīng)的多源協(xié)議("MSA")所表示的操作標(biāo)準(zhǔn)相一致。盡管這樣，本發(fā)明的實(shí)施例也可以被實(shí)踐為構(gòu)造用于在各種每秒數(shù)據(jù)傳輸率下進(jìn)行光
信號發(fā)送和接收的收發(fā)器，包括但不限于1Gbit， 2Gbit， 4Gbit, 8Gbit， 10Gbit 或更高帶寬的光纖鏈路。另外，可以將本發(fā)明的原理用于任何形狀因數(shù)的光收 發(fā)器，諸如XFP和SFF，而不存在限制。
簡而言之，操作期間的收發(fā)器100能夠從外部主機(jī)(未示出)接收包含數(shù) 據(jù)的電信號，其中主機(jī)可以是任何形式的計(jì)算或通信系統(tǒng)，或能夠與光收發(fā)器 100通信用于將載有數(shù)據(jù)的光信號發(fā)送到光纖(未示出)的器件。從主機(jī)提供 到收發(fā)器100的電數(shù)據(jù)信號通過一對差分發(fā)送信號線(未示出)在收發(fā)器100 內(nèi)被傳送。差分信號線對的每條信號線傳送僅有信號極性彼此不同的兩股數(shù)據(jù) 信號流之一。同樣地，線分別用標(biāo)識"+ "或"-"表示，指示每條線的正極或 負(fù)極。差分電數(shù)據(jù)信號流的這種相反極性有利于通過擴(kuò)大邏輯"1"比特和邏 輯"0"比特之間的差分量級(differential magnitude)而更精確地翻譯包 含于其中的數(shù)據(jù)。同樣地，差分電數(shù)據(jù)信號表小沿相同傳輸方向行進(jìn)的單股數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)流。
將電差分?jǐn)?shù)據(jù)信號提供到光源，諸如位于T0SA20內(nèi)的激光器，其將電信 號轉(zhuǎn)換為載有數(shù)據(jù)的光信號，用于發(fā)送到光纖L并且例如通過光通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 傳輸。激光器可以是垂直腔表面發(fā)射激光器("VCSEL")、分布式反饋("DFB") 激光器、法布里-珀羅("FP")激光器、發(fā)光二極管("LED")或其它合適的光 源。因此，TOSA 20用作電光轉(zhuǎn)換器。
另外，將收發(fā)器100構(gòu)造為從可操作地連接到ROSA 10的光纖接收載有數(shù) 據(jù)的光信號。通過利用光電探測器或其它合適的器件將通過所連接的光纖接收 的光信號轉(zhuǎn)換為電數(shù)據(jù)信號，ROSA IO起光電轉(zhuǎn)換器的作用。所得到的電數(shù)據(jù) 信號通過一對差分接收信號線傳送。如使用差分發(fā)送信號線的情況那樣，差分 接收信號線的每條信號線傳送僅有信號極性彼此不同的兩股差分電數(shù)據(jù)信號 之一。同樣地，分別用"+ "或"-"來表示線，表明每條線是正極或負(fù)極。
2.結(jié)構(gòu)和操作方面
結(jié)合圖l，現(xiàn)在參考圖2和3，其進(jìn)一步示出了與發(fā)送器光學(xué)子組件相關(guān) 的細(xì)節(jié)，大體用20表示，其包含本發(fā)明的實(shí)施例。注意，盡管在設(shè)計(jì)上略有 改變，但是，圖2-4中的T0SA 20在功能和總體設(shè)計(jì)上與圖1所示的T0SA類 似，由此表明本發(fā)明的實(shí)施例可以被應(yīng)用于具有各種構(gòu)造和設(shè)計(jì)的光電器件上。如已經(jīng)提到的，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的那樣，其它器件也可以利用本 發(fā)明的實(shí)施例。
更具體地，T0SA 20包含容納T0SA的各種內(nèi)部元件的殼體80。管嘴82 被接合到殼體80或與殼體80整體形成，并且被構(gòu)造為光學(xué)耦合到所連接的光 纖(未示出)上，以便能夠從TOSA 20發(fā)送光信號。
用作晶體管輪廓("TO")封裝件84的光電封裝件示出為與殼體80緊密配 合。TO封裝件84包含結(jié)合到T0SA外殼80的端部的基底86。在圖3中用96 示出的蓋定位在殼體80部分限定的內(nèi)部空間內(nèi)。蓋96與基底86緊密配合以 限定封閉空間。在這一封閉空間內(nèi)包含一個(gè)或更多個(gè)如下述那樣結(jié)合的電子和 光電元件(此處未示出)。
T0SA 20進(jìn)--歩包含多個(gè)通過在基底內(nèi)限定的引線孔94穿過基底86延伸 的引線90。密封件92圍繞每條引線90設(shè)置在各個(gè)孔94內(nèi)的部分，以便使引 線與基底86電絕緣。引線90從基底86的外表面延伸出來的部分與諸如在圖 1中用30所示的電接口電連接，由此能夠與收發(fā)器100的PCB50實(shí)現(xiàn)電連接。 盡管示出為從TOSA 20的外部延伸相當(dāng)?shù)木嚯x，但是在結(jié)合到電接口 30之前 或之后，外部引線90被剪短，以保持TOSA 20的緊湊性。
引線90的部分還延伸進(jìn)入由TO封裝件基底86和蓋96所形成的內(nèi)部空間 內(nèi)。T0封裝件84的各種電子和光電元件以如下面進(jìn)一步所述的方式與引線90 電連接。以這種方式，將能量(power)和/或數(shù)據(jù)信號提供到設(shè)置在TO封裝 件84內(nèi)的激光器和其它元件上。
更具體地，引線90包含兩條差分發(fā)送數(shù)據(jù)線90A和90B。這些引線90A 和B也可被稱作高速或AC線，并且負(fù)責(zé)傳送具有如同主機(jī)發(fā)送的極性分別不 同的電差分發(fā)送數(shù)據(jù)信號。如在與圖5相關(guān)的討論中所看到的，數(shù)據(jù)線90A 和B可操作地連接到TO封裝件84的激光器或其它合適的光源，以便差分電數(shù) 據(jù)信號能夠被激光器轉(zhuǎn)換為光學(xué)數(shù)據(jù)信號，準(zhǔn)備用于將信號發(fā)送到可操作地連 接到TOSA管嘴82的光纖上。
圖3和4還描繪了 TOSA 20的其他元件。次底座110被包含在由TO封裝 件84的基底86的內(nèi)表面86A上的蓋96所封閉的空間內(nèi)。蓋96包含光學(xué)透明 窗口 96A,以允許設(shè)置在次底座110上的激光器或光源(圖5)產(chǎn)生的光信號 從TO封裝件84射出。具有透鏡112和隔離器116的透鏡組件112沿光信號光路安置，以在光信號發(fā)送到可操作地耦合到管嘴82的插座118上的光纖內(nèi)之
前，對其進(jìn)行進(jìn)一歩調(diào)節(jié)。應(yīng)當(dāng)注意，盡管上面的討論給出來用于本發(fā)明實(shí)施 例的一種可能的環(huán)境相關(guān)的細(xì)節(jié)，但是，其它可替換的環(huán)境和器件實(shí)施可以包 含此處所述的本發(fā)明的實(shí)施例。例如，可以使用不具有上面所列舉的每個(gè)元件
的T0SA?；蛘?，在另一實(shí)施例中，ROSA可能使用本發(fā)明的元件，以便保持信 號線電感，如在下面進(jìn)一步描述的那樣。
現(xiàn)在參考圖5，其進(jìn)一步描繪了 TO封裝件84的各種細(xì)節(jié)。特別是，圖5 描繪了內(nèi)部基底表面86A和設(shè)置于其上的次底座110。在一個(gè)實(shí)施例中，次底 座110由氮化鋁或氧化鋁構(gòu)成，并且通過環(huán)氧粘合劑或其它合適的緊固方式附 著在內(nèi)表面86上。
激光器120包含在次底座110的表面上，并且與蓋96的窗口96A (圖4) 對準(zhǔn)，以便能夠使激光器產(chǎn)生的光信號從T0封裝件84出射，如上所述。激光 器120電連接到設(shè)置在次底座110的表面上的各條跡線(trace) 122上，以 便將偏壓電源提供到激光器。另外，激光器120通過所選擇的跡線122電連接 到差分信號線90A和90B，以便使信號線所傳送的差分?jǐn)?shù)據(jù)信號能夠被調(diào)制到 激光器光信號上。同樣地，激光器120起電光轉(zhuǎn)換器的作用，用于將電數(shù)據(jù)信 號轉(zhuǎn)換為光信號。
差分信號線90A和90B通過多個(gè)絲焊124分別電連接到相鄰的跡線122A 和122B。如圖5中所不，絲焊124的長度足夠跨越各個(gè)引線90A或90B與各 個(gè)跡線122A/B之間的間隙，同時(shí)保持盡可能地短。注意，由于小的元件尺寸 和所包含的有限的空間，在次底座110上僅有兩個(gè)絲焊124在每個(gè)引線90A 或90B與各個(gè)跡線122A/B之間延伸。
基于一個(gè)實(shí)施例，此處所述的TOSA 10包含所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和特征以將從差 分信號線90A和90B到激光器120的數(shù)據(jù)信號路徑的電感保持在可接受的低水 平。如圖5所示，在一個(gè)實(shí)施例中這通過低電感結(jié)構(gòu)，或"LIS"實(shí)現(xiàn)，大體 用150表示。LIS 150有助于在差分信號引線90A、 90B和次底座110的跡線 122之間提供額外的信號路徑。另外，LIS 150使得差分信號引線90A、 90B 和所選擇的跡線之間的絲焊的凈長度能夠縮短。每個(gè)這些特征使得LIS能夠有 助于控制TOSA IO的信號線電感。
如所示，LIS 150包含主體152，與次底座110的厚度和組成相類似。在本實(shí)施例中，LIS主體152由氮化鋁、氧化鋁或合適的介電材料構(gòu)成，并且通 過諸如環(huán)氧的粘合劑或其它合適的方式被附著到TO封裝件基底86的內(nèi)表面 86A上。盡管此處沒有如此構(gòu)造，但是LIS 150也可以直接附著到次底座110 的鄰接部分上。導(dǎo)電跡線154A和154B設(shè)置在LIS主體152的頂部并且通過絲 焊128電連接到次底座U0的表面上的各個(gè)跡線122A和122B。本實(shí)施例中的 LIS 150的頂表面實(shí)質(zhì)上與次底座110的頂表面平齊，盡管在其它實(shí)施例中可 能不是這種情況。至少一個(gè)接地導(dǎo)電跡線156也包含在LIS主體152的底表面 上，如圖6B所示。
LIS主體152靠近差分信號引線設(shè)置，以便在引線和LIS 150之間進(jìn)行絲 焊。在所描繪的實(shí)施例中，LIS主體152插入在差分信號線引線90A和90B之 間。進(jìn)一歩地，調(diào)節(jié)LIS主體152的尺寸使得其懸垂在差分信號線引線90A 和90B所穿過的每個(gè)引線孔94的一部分上。這種定位構(gòu)造使得LIS 150能夠 充分地靠近差分信號線引線90A和90B設(shè)置。
如所提到的，充分地靠近差分信號線引線90A和90B設(shè)置LIS 150使得 LIS能夠與這些引線電連接。特別是，可以將絲焊126用于將每條差分信號線 引線90A、 90B與設(shè)置在LIS主體152上的各個(gè)跡線154A/154B電連接。除了 從信號線引線經(jīng)過絲焊124到達(dá)跡線122A和122B的路徑之外，LIS跡線154A、 154B分別與次底座跡線122A和122B的連接建立了從差分信號線引線90A、90B 到次底座110的不同信號線路徑。
上述LIS150和次底座構(gòu)造以若干種方式合乎需要地降低了整體信號線電 感。首先，從差分信號線引線90A、 90B經(jīng)過絲焊126和LIS 150的跡線154A 和154B到次底座跡線122A和122B的附加的信號線路徑合乎需要地為絲焊提 供了更靠近的跡線連接空間，以便從差分信號線引線90A、 90B電連接到次底 座跡線122。由此，可以將相對更多的絲焊用于這一連接，這導(dǎo)致了相比其它 已知設(shè)計(jì)的信號線電感下降。另外，用于這種互聯(lián)的絲焊的平均長度小于當(dāng)在 基底內(nèi)表面86A上不存在LIS的情況下使用相同數(shù)量的絲焊所需要的長度。與 相對更長的絲焊相比，平均絲焊長度的這種縮短進(jìn)一步合乎需要地減小了信號 線電感。這種更低的電感改進(jìn)了從信號線引線到次底座的RF信號發(fā)送，并且 導(dǎo)致這些電數(shù)據(jù)信號所經(jīng)過的信號線路徑的質(zhì)量的整體改進(jìn)。
其次，LIS 150減小了為與在差分信號線引線90A、 90B上傳送的差分信號相關(guān)的接地電流提供的接地電流返回路徑的長度。具體地，因?yàn)樾盘柧€引線
90A和90B的接地電流是互補(bǔ)的，所以在設(shè)置于LIS 150的底表面上的導(dǎo)電襯 墊156上將其合在一起一一該襯墊被電連接到基底86—一將導(dǎo)致接地電流實(shí) 質(zhì)上彼此抵消。這因此而減小了接地電流隨后對信號路徑的整體電感所作的貢 獻(xiàn)，由此減小了整體信號線電感。
第三，LIS 150的結(jié)構(gòu)提供了補(bǔ)償電容，以幫助抵消差分信號路徑中所存 在的凈電感。這種凈電感由各種連接,線和差分信號線引線90A、 90B的信號 線幾何形狀所引入。補(bǔ)償電容由LIS主體的介電材料和頂部與底部導(dǎo)電襯墊 154A、 B與156的空間設(shè)置產(chǎn)生。在其它實(shí)施例中，通過改變LIS主體152的 厚度、寬度、長度和/或介電材料，可以增大或減小補(bǔ)償電容。因此適當(dāng)選擇 LIS 150的材料和幾何形狀改善了整個(gè)信號路徑內(nèi)電感和電容的整體平衡，允 許經(jīng)過信號路徑進(jìn)行更有效的整體信號通信，特別是在超過lGHz的高頻率下。 在一個(gè)實(shí)施例中，例如LIS介電主體由氧化鋁構(gòu)成，大約lmm長，0.5腿寬。 當(dāng)然，其它組成和尺寸也是可能的。
第四，LIS 150將傳輸線結(jié)構(gòu)限定為差分信號線路徑的一部分，并因此這 些特征對電容和電感有貢獻(xiàn)，以改進(jìn)沿其長度的數(shù)據(jù)信號的有效傳輸。具體地， 因?yàn)長IS 150的頂部襯墊154A和154B平行于LIS底部襯墊156，所以LIS 150 限定了微波傳輸帶(microstrip)傳輸線。這種微波傳輸帶傳輸線以比各種連 接線更高的效率傳導(dǎo)高頻信號，并且作為其減小整體連接線長度的能力的結(jié) 果，其由此能夠提供信號路徑性能的整體改進(jìn)。
注意，圖5中的LIS 150分別通過絲焊126和128同時(shí)電連接到差分信號 線引線90A和90B和次底座跡線122A和122B。然而，在另一實(shí)施例中，這些 電互聯(lián)的一個(gè)或兩者可以通過能夠進(jìn)一歩減小信號線電感的焊接，包括焊接 橋，來建立。對于在各個(gè)引線90A/90B和LIS 150之間建立的這種焊接連接， 這些元件之間的距離必須足夠小，諸如圖5所示的間距。另外，如本領(lǐng)域技術(shù) 人員所知道的，可以使用其它電互聯(lián)方案。
圖6示出了T0封裝件基底86和次底座110的頂視圖，包括LIS 150。這 些圖示出了次底座110的各種附加方面，包括相對于激光器120設(shè)置的監(jiān)測光 電二極管("MPD") 170和反射器172。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，可以將此處所述的 LIS用于各種類型和構(gòu)造的光發(fā)送器，甚至光接收器。同樣注意，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的，根據(jù)互聯(lián)設(shè)計(jì)、封裝件尺寸或其它考慮條件，圖6所示的
LIS 150和次底座110的鄰近邊緣之間的間隙可以存在或省略。在一個(gè)實(shí)施例 中，該間隙例如具有在大約10至50微米之間的間隔。
圖8描繪了包含本發(fā)明實(shí)施例的TOSA 220，并且包含殼體280和管嘴282。 TOSA 220包含具有如上所述構(gòu)造的基底86和次底座110的TO封裝件84。還 示出了具有球透鏡214的透鏡組件212，與圖4的實(shí)施例中所示的凸透鏡114 不同。因此，圖8的實(shí)施例示出了在各種不同光學(xué)子組件結(jié)構(gòu)之一中的低電感 結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。
現(xiàn)在參考圖9-11，其描繪了與本發(fā)明的示范性可替換實(shí)施例相關(guān)的各種 細(xì)節(jié)。這些可替換實(shí)施例分享了許多與上述那些相類似的特征；從而，下面僅 討論所選擇的特征。在圖9中，示出了低電感結(jié)構(gòu)("LIS") 350，其通過絲焊 126絲焊連接到差分信號線引線90A和90B。引線90A和90B還通過絲焊124 直接連接到次底座的跡線。此處所示的LIS 350與次底座110整休形成，由此 避免在其間需要絲焊。由此，可以看到，LIS可以是次底座的集成部件，同時(shí) 仍然為差分信號線引線提供所需要的低電感路徑。
圖10和11描繪了可能的LIS主體形狀。特別是，圖8示出了具有六邊形 主體設(shè)計(jì)的LIS 450，其在LIS和各個(gè)差分信號線引線90A、 90B之間提供更 小的間隔。在圖9中，示出LIS 550具有部分圓形的主體周邊，其也減小了 LIS和差分信號線引線90A、 90B之間的間隔。因此，通過本發(fā)明的實(shí)施例可 以構(gòu)思這些和其它形狀的LIS設(shè)計(jì)。
圖12A和12B將本發(fā)明的LIS使用效果和已知的設(shè)計(jì)進(jìn)行了對比。圖12A 中示出了從具有上面實(shí)施例所描述的LIS的TOSA中獲取的并且包含中心眼部 分(central eye portion) 300A的眼圖300。中心眼部分300A表示眼圖300 的相對清晰的眼張開度，與之形成對比，從沒有LIS的TOSA中獲取的眼圖320 的中心眼部分320A示于圖12B。這是通過本發(fā)明實(shí)施例的LIS可能改進(jìn)的電
感和信號質(zhì)量特性的結(jié)果。
如結(jié)合圖9所提到的，在一個(gè)實(shí)施例中，低電感次底座可以與次底座的主 要部分整體形成。圖13A和13B示出了這種構(gòu)造的又一實(shí)例，其中示出LIS 650 插入在引線90A和90B之間，并且與次底座110整體形成。LIS 650包含具有 彎曲形狀的成形(shaped)邊緣652的主體，以便在每條引線的鄰近外周和LIS的相對應(yīng)形狀的邊緣之間提供相等的彎曲間隙一在一個(gè)實(shí)施例中寬度大
約為100至200微米。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，其它間隙尺寸是可能的。另外， 襯墊結(jié)構(gòu)654A和654B設(shè)置在LIS 650頂部，并且每一個(gè)包含與LIS成形邊緣 652相鄰的成形周邊部分656。
LIS成形邊緣652和接觸襯墊周邊部分656的特定構(gòu)造使得絲焊126所跨 越的每條引線90A、90B和對應(yīng)的LIS襯墊654A、654B之間的距離能夠最小化， 以便合乎需要地提供上述電感降低的優(yōu)點(diǎn)。再次注意，所描繪的實(shí)施例僅僅是 與次底座整體形成的LIS結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例，其它設(shè)計(jì)也是可能的。
在不脫離本發(fā)明的精神和必要特性的情況下，本發(fā)明可以被具體化為其它 具體形式。在各個(gè)方面，所描述的實(shí)施例僅僅是作為描繪，而不是限定。因此， 本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求而不是前面的描述所指定，。在權(quán)利要求的等 價(jià)物的含義和范圍內(nèi)所進(jìn)行的所有改變都包含在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種光電封裝件，其包含具有穿過其的多條引線的基底，該多條引線包括第一和第二差分高速數(shù)據(jù)信號引線；以及結(jié)合到該基底的內(nèi)表面上的次底座組件，該次底座組件包括設(shè)置在安裝表面上的激光器；第一多個(gè)導(dǎo)電跡線，其設(shè)置在安裝表面上并且通過第一多個(gè)導(dǎo)電互聯(lián)電連接到激光器和該第一和第二差分?jǐn)?shù)據(jù)信號引線；以及低電感結(jié)構(gòu)，其包括主體，其結(jié)合到該基底的內(nèi)表面上使得插入在該第一和第二數(shù)據(jù)信號引線之間；以及多個(gè)導(dǎo)電襯墊，其設(shè)置在該低電感結(jié)構(gòu)的該主體上，該低電感結(jié)構(gòu)通過第二多個(gè)導(dǎo)電互聯(lián)電連接到該安裝表面的該第一多個(gè)跡線和該第一和第二差分?jǐn)?shù)據(jù)信號引線上，以便在該第一和第二數(shù)據(jù)信號引線和該激光器之間提供信號通路。
2. 如權(quán)利要求l所述的光電封裝件，其中該第一和第二導(dǎo)電互聯(lián)是絲焊。
3. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，還包含結(jié)合到該基底的蓋，以便覆蓋該次底座組件。
4. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，其中該低電感結(jié)構(gòu)主體與該安裝表 面整體形成。
5. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，其中該低電感結(jié)構(gòu)僅是插入在該第 一和第二數(shù)據(jù)信號弓I線之間的次底座組件的部分。
6. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，其中該低電感結(jié)構(gòu)主體的邊緣對應(yīng) 于該第一和第二數(shù)據(jù)信號引線的外周邊的形狀被成形。
7. 如權(quán)利要求l所述的光電封裝件，其中該低電感結(jié)構(gòu)的主體是矩形。
8. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，其中該第二導(dǎo)電互聯(lián)進(jìn)一歩包含 在該第一和第二數(shù)據(jù)信號引線和該低電感結(jié)構(gòu)主體的該多個(gè)導(dǎo)電襯墊之間延伸的第一組絲焊；以及在該低電感結(jié)構(gòu)主體的該多個(gè)導(dǎo)電襯墊和該安裝表面的該第一多個(gè)導(dǎo)電跡線之間延伸的第二組絲焊。
9. 如權(quán)利要求1所述的光電封裝件，其中該低電感結(jié)構(gòu)的該多個(gè)導(dǎo)電襯 墊設(shè)置在該主體的頂表面上，其中該低電感結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含在該主體的底表面 上的附加的導(dǎo)電襯墊，并且其中該多個(gè)導(dǎo)電襯墊和該附加的導(dǎo)電襯墊彼此平行 設(shè)置以限定微波傳輸帶傳輸線。
10. —種次底座組件，其用于安裝在具有多個(gè)信號引線的光電封裝件的基 底上，該次底座組件包含次底座主體，其包含光電元件設(shè)置于其上的安裝表面； 多條跡線，其位于該安裝表面上與該光電元件電通信；以及 插入在該光電封裝件基底的第一和第二信號引線之間的低電感結(jié)構(gòu)，該低 電感結(jié)構(gòu)包括介電主體；以及包含在該介電主體上的多個(gè)導(dǎo)電部件，該導(dǎo)電部件與該第-和第二信 號引線以及該次底座主體安裝表面的該跡線電通信，以便建立從該第一和第二 信號線引線的每一個(gè)到該光電元件的信號路徑。
11. 如權(quán)利要求10所述的次底座組件，其中將絲焊用于使該低電感結(jié)構(gòu) 的該導(dǎo)電部件與該第一和第二信號引線電連接。
12. 如權(quán)利要求11所述的次底座組件，其中該低電感結(jié)構(gòu)使得能夠在次 底座組件和該第一和第二信號引線之間包含額外的絲焊。
13. 如權(quán)利要求10所述的次底座組件，其中該低電感結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含插 入在該主體和該安裝表面之間的至少一個(gè)導(dǎo)電襯墊，并且其中該至少一個(gè)導(dǎo)電 襯墊對消除該第一和第二信號引線的接地電流有貢獻(xiàn)。
14. 如權(quán)利要求10所述的次底座組件，其中該低電感次底座提供與該第一和第二信號引線所傳送的信號相關(guān)的補(bǔ)償電容。
15. 如權(quán)利要求10所述的次底座組件，其中該光電元件是激光二極管。
16. 如權(quán)利要求10所述的次底座組件，其中該安裝表面上的該多個(gè)跡線 實(shí)質(zhì)上與該低電感結(jié)構(gòu)主體的該多個(gè)導(dǎo)電部件平齊(flush)。
17. —種光學(xué)子組件，其包含 容納透鏡組件和隔離器的殼體； 與該殼體相耦合的管嘴；以及光電封裝件，其包括基底，其包含與蓋相配合以限定封閉空間的安裝表面； 具有延伸到該封閉空間內(nèi)的末端的第一和第二信號引線； 設(shè)置在該基底安裝表面上的次底座；以及 低電感結(jié)構(gòu)，其與該次底座整體形成，并且具有插入在該第一和第二弓I線之間的介電主體，該主體包含接近該第 --和第二信號引線的成形邊緣；以及包含在該主體的頂表面上的導(dǎo)電襯墊結(jié)構(gòu)，該襯墊結(jié)構(gòu)與設(shè)置在 該次底座上的導(dǎo)電跡線電通信，每個(gè)襯墊結(jié)構(gòu)還通過多個(gè)絲焊分別與該第一和 第二信號引線之一電通信。
18. 如權(quán)利要求17所述的光學(xué)子組件，其中該低電感結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè) 置在該主體的底表面上的導(dǎo)電襯墊。
19. 如權(quán)利要求18所述的光學(xué)子組件，該低電感結(jié)構(gòu)主體的每個(gè)成形邊 緣是圓形的，以便在該成形邊緣和對應(yīng)于該第一和第二信號引線的之一的相應(yīng) 周邊之間提供均勻的間隙。
20. 如權(quán)利要求19所述的光學(xué)子組件，其中該襯墊結(jié)構(gòu)包括與該主體的 成形邊緣的鄰近部分相對應(yīng)地成形的周邊部分。
21. 如權(quán)利要求20所述的光學(xué)子組件，其中該低電感結(jié)構(gòu)懸垂在該基底 內(nèi)所限定的設(shè)置了該第一和第二信號引線的通路(vias)上。
22. 如權(quán)利要求21所述的光學(xué)子組件，其中該低電感結(jié)構(gòu)提供抵消該第 一和第二信號引線內(nèi)所存在的電感的補(bǔ)償電容。
23. 如權(quán)利要求22所述的光學(xué)子組件，其中將該低電感結(jié)構(gòu)主體的該組 分或和尺寸限定為產(chǎn)生預(yù)定的補(bǔ)償電容。
24. 如權(quán)利要求23所述的光學(xué)子組件，其中該次底座的該導(dǎo)電跡線與包 含在該安裝表面上的激光二極管電通信。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于改進(jìn)光學(xué)子組件中所傳送的數(shù)據(jù)信號的整體性的低電感結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，該光學(xué)子組件包含容納透鏡組件和光學(xué)隔離器的殼體。該光學(xué)子組件進(jìn)一步包括具有基底的光電封裝件，該基底限定了與蓋配合以限定封閉空間的安裝表面。子組件的第一和第二信號引線包括延伸到該封閉空間內(nèi)的末端。次底座設(shè)置在該基底安裝表面上。低電感結(jié)構(gòu)與該次底座整體形成，并且包括插入在該第一和第二引線之間的介電主體。該主體包括成形邊緣和與設(shè)置在該次底座上的導(dǎo)電跡線電通信的導(dǎo)電襯墊結(jié)構(gòu)。每個(gè)襯墊結(jié)構(gòu)還通過多個(gè)絲焊分別與該第一和第二信號引線之一電通信。
文檔編號G02B6/00GK101438190SQ200780015287
公開日2009年5月20日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者苔-林·尼古因, 達(dá)里·J·度瑪, 鄧宏煜, 馬丁·卡爾伯萊, 馬齊亞爾·阿米爾基埃 申請人:菲尼薩公司