(57)【要約】      （修正有）【課題】高いデータ伝送速度を可能にするＴＯパッケージを提案する。【解決手段】オプトエレクトロニクス素子用の実装領域を有するヘッダー２を備えたＴＯパッケージ１であって、前記ヘッダー２は、フィードスルー９に配置された少なくとも１つの信号ピン７ａ、７ｂを前記オプトエレクトロニクス素子の接続のために備えており、前記フィードスルー９は、ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で充填されており、かつ前記フィードスルー９は、その少なくとも片側では前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で完全には充填されていない凹んだ領域を持ち、前記絶縁材料が凹んだ領域は、前記信号ピン７ａ、７ｂの周りに少なくとも領域毎でキャビティを形成し、前記信号ピン７ａ、７ｂは、この領域に増厚部を有することを特徴とする、ＴＯパッケージ。【選択図】図１
2020036009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス素子用の実装領域を有するヘッダー（２）を備えたＴＯパッケージ（１）であって、前記ヘッダー（２）は、フィードスルー（９）に配置された少なくとも１つの信号ピン（７、７ａ、７ｂ）を前記オプトエレクトロニクス素子の接続のために備えており、前記フィードスルー（９）は、ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）で充填されており、かつ前記フィードスルー（９）は、その少なくとも片側では前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）で完全には充填されていないＴＯパッケージにおいて、前記絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）が凹んでいる領域は、前記信号ピン（７、７ａ、７ｂ）の周りに少なくとも領域毎でキャビティ（２５）を形成し、前記信号ピン（７、７ａ、７ｂ）は、この領域に増厚部（１９）を有することを特徴とする、ＴＯパッケージ。
【請求項２】
前記フィードスルー（９）は、その体積の３０〜９５％、有利には５０〜９０％、特に好ましくは６０〜８０％が、前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）で充填されていることを特徴とする、請求項１記載のＴＯパッケージ。
【請求項３】
前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）が存在していない領域は、プラスチック、特にエポキシ樹脂で充填されていることを特徴とする、請求項１または２記載のＴＯパッケージ。
【請求項４】
前記プラスチックは、前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料の誘電率±１．０に対応する誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有することを特徴とする、請求項３記載のＴＯパッケージ。
【請求項５】
前記プラスチックは、４．０±２．５、有利には４．０±１．５の誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有することを特徴とする、請求項３または４記載のＴＯパッケージ。
【請求項６】
前記フィードスルー（９）は、５．０未満、有利には４．０未満の誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有するガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）で充填されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のＴＯパッケージ。
【請求項７】
ガラス製の前記絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）は、多孔質ガラスおよび／もしくは多孔質ガラスセラミックからなるか、または多孔質ガラスおよび／もしくは多孔質ガラスセラミックを含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のＴＯパッケージ。
【請求項８】
前記増厚部（１９）は、前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料に隣接する前記信号ピン（７、７ａ、７ｂ）の直径の１．２〜３．０倍、有利には１．５〜２．５倍の直径を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のＴＯパッケージ。
【請求項９】
前記増厚部（１９）は、０．０２〜０．２ｍｍ、有利には０．０５〜０．１ｍｍの長さｌｖを有することを特徴とする、請求項７または８記載のＴＯパッケージ。
【請求項１０】
前記フィードスルー（９）は、その少なくとも片側に拡径部の領域（２６）を有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のＴＯパッケージ。
【請求項１１】
前記拡径部の領域（２６）は、前記ガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料（１８、１８ａ、１８ｂ）で部分的に充填されていることを特徴とする、請求項１０記載のＴＯパッケージ。
【請求項１２】
前記拡径部の領域（２６）は、前記隣接するフィードスルー（９）の直径の少なくとも１．２倍の直径を有し、かつ／または０．０５〜０．５ｍｍ、有利には０．１〜０．３ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項１０または１１記載のＴＯパッケージ。
【請求項１３】
プリント回路基板（１２）が前記信号ピン（７、７ａ、７ｂ）に実質的に同軸に取り付けられており、ここで、有利には、前記プリント回路基板（１２）は、前記フィードスルー（９）に隣接する少なくとも１つの金属ブロック（１３）によってヘッダー（２）に機械的および電気的に接続されて接地を提供することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載のＴＯパッケージ。
【請求項１４】
前記プリント回路基板（１２）は、フレキシブルプリント回路基板として形成されており、かつ／または前記プリント回路基板（１２）は、前記金属ブロック（１３）の下で補強材（１１）が設けられており、かつ／または前記ＴＯパッケージ（１）は、少なくとも２つ、特に正確に２つの信号ピン（７、７ａ、７ｂ）を備えており、該信号ピンのそれぞれがフィードスルーに配置されていることを特徴とする、請求項１３記載のＴＯパッケージ。
【請求項１５】
前記プリント回路基板（１２）は、前記ＴＯパッケージの下側に隣接して増厚された形状をとっており、特に、前記プリント回路基板（１２）は、増厚された多層領域を有することを特徴とする、請求項１３または１４記載のＴＯパッケージ。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の少なくとも１つのＴＯパッケージを含む、１波長当たり少なくとも１００Ｇｂｉｔ／ｓのデータ伝送速度でのデータ伝送のためのデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高いデータ伝送速度を可能にするＴＯパッケージ（トランジスタアウトラインパッケージ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス封止された信号ピンを有するＴＯパッケージは知られている。一般に、このようなＴＯパッケージは金属製のヘッダーを備えており、ガラスフィードスルーに置かれている少なくとも１つの信号ピンがこのヘッダーを通して延びている。信号ピンを介して、オプトエレクトロニクス素子、特にレーザーダイオードを接触させることができる。ガラスフィードスルー、特に溶融ガラスフィードスルーを介して、簡単な方法で、耐熱性の高い気密封止されたパッケージを提供することができる。
【０００３】
現在、１００Ｇのインターネット標準では、１チャネル当たり２５Ｇｂｉｔ／ｓ（ギガビット／秒）のデータ伝送速度が慣例である。次世代のインターネット標準である４００Ｇを達成するには、データ伝送速度を約２倍にして、１波長当たり約１００Ｇｂｉｔ／ｓを達成しなければならない。
【０００４】
同時に、このために帯域幅と伝送周波数とを２倍にする必要がある。
【０００５】
ＴＯパッケージのガラスフィードスルーの領域は、空気とは異なる誘電率を有するガラス製の絶縁体に基づき常に引き起こされる信号線路のインピーダンスのジャンプのために問題がある。このようなインピーダンスジャンプは、例えば、パッケージの下側に信号ピンを突出させることで補償することができる。
【０００６】
別の問題は、使用されるガラス製の封止材料が体積変動の影響を受けることである。特に、充填体積が異なることによって、ガラスフィードスルーの端部でメニスカスが形成される。これは、信号経路の望ましいインピーダンスに悪影響を及ぼす可能性がある。カーボンスリーブを使用してメニスカスを押し戻すことは、実地から知られている。しかしながら、これは非常に面倒である。
【０００７】
発明の課題
したがって、本発明は、高いデータ速度を可能にし、ガラスまたはガラスセラミック製の絶縁材料の充填体積の変動がＴＯパッケージの信号経路のインピーダンスプロファイルに与える影響を最小限に抑えるＴＯパッケージ、およびそのようなＴＯパッケージの用途を提供するという課題に基づいている。
【０００８】
発明の概要
本発明の課題は、請求項１記載のＴＯパッケージによって既に達成される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態および発展形態は、従属請求項の主題、明細書および図面から明らかになる。
【００１０】
ＴＯパッケージは、オプトエレクトロニクス素子用の実装領域を有するヘッダーを備えている。パッケージは、金属、特にコーティングが設けられた金属製のヘッダーを備えていることが特に企図されている。
【００１１】
実装領域はパッケージの内部にある。パッケージは、電磁放射線が通過することができるウィンドウを備えたキャップで封止されていてよい。
【００１２】
ヘッダーは、オプトエレクトロニクス素子の接続のために、フィードスルーに配置された少なくとも１つの信号ピンを備えている。オプトエレクトロニクス素子は、特にレーザーダイオードとして形成されている。少なくとも１つの信号ピンは、データ伝送のためにオプトエレクトロニクス素子を駆動または変調するために使用される。本発明は、特に、送信ダイオードを有するＴＯパッケージに関する。
【００１３】
オプトエレクトロニクス素子は、更なる電気フィードスルー、特に、例えば、素子の電力供給、更なる素子、例えばモニターダイオードまたは熱電クーラーなどの駆動に用いられるものを備え得ることが理解されよう。
【００１４】
このような更なるフィードスルーは、データ伝送にはまったく用いられないか、または、例えばモニターダイオードの場合には、オプトエレクトロニクス素子に対して信号ピンよりも低いデータ伝送データに使用されるため、これらのフィードスルーの設計は、信号経路に関してそれほど問題ではない。
【００１５】
フィードスルーには、信号ピンが埋め込まれているガラスおよび／またはガラスセラミックを含む、特にガラスおよび／またはガラスセラミックからなる絶縁材料が充填されている。特に、絶縁材料は、信号ピンが配置されている封止材料または圧縮ガラスフィードスルーとして形成されている。
【００１６】
本発明によれば、フィードスルーは、少なくともその片側では、ガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料で完全には充填されていない。
【００１７】
つまり、フィードスルーの少なくとも片側には、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料が凹んでいる領域があり、つまり、絶縁材料は、ヘッダーの上側または下側のフィードスルーの端部にまでは達していない。
【００１８】
したがって、本発明は、フィードスルーの体積をガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で完全に充填することを企図しているのではなく、少なくとも片側では、ヘッダーの上側または下側よりも下でフィードスルーがガラスおよび／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で充填されていない領域を企図している。
【００１９】
このようにして、フィードスルーの内側のガラス製の絶縁材料の体積変化を補償することができる。メニスカスはフィードスルーに少なくとも部分的に配置されているため、ヘッダーの上側または下側を越えたメニスカスの形成を大幅に回避することができる。
【００２０】
特に、フィードスルーは、その体積の３０〜９５％、有利には５０〜９０％、特に好ましくは６０〜８０％が、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で充填されることが企図されている。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料が凹んでいる領域は、信号ピンの周りにキャビティを形成することができる。このキャビティは、特に、底部が絶縁材料によって形成されているヘッダーの深部になり得る。
【００２２】
これは、フィードスルーから信号ピンおよび／またはＴＯパッケージの内側のオプトエレクトロニクス素子への信号経路への電磁場の伝送が、改善されたインピーダンスプロファイル、特に、どちらかといえば徐々に変化するインピーダンスプロファイルに沿って行われるという効果がある。キャビティによって、伝送はよりスムーズになり、損失が減少する。
【００２３】
本発明の別の実施形態によれば、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料が存在していない領域は、プラスチック、特にエポキシ樹脂で充填されている。
【００２４】
プラスチック製の更なる絶縁材料で充填するということには、このようにして、凹んだ領域が空気で取り囲まれないという利点がある。空気の誘電率εｒは約１であることから、インピーダンスは急激に変化する。
【００２５】
このジャンプは、プラスチック製の封止材料を使用することで低減することができる。
【００２６】
プロセス工学的に、ガラス製の絶縁材料で充填されていない領域は、メニスカスを形成させずに、溶融ガラスと比べて簡単に充填することができる。
【００２７】
例えば、熱的または光によって、特にＵＶ光によって硬化されるプラスチックを使用することができる。
【００２８】
特に、ガラスの誘電率に適合させられた誘電率を有するプラスチックが使用される。特に、ガラス製の絶縁材料の誘電率±１．０に対応する誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有するプラスチックが使用される。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、プラスチックは、４．０±２．５、有利には４．０±１．５の誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態によれば、フィードスルーは、低誘電率を有するガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料で充填されている。特に、５．０未満、有利には４．０未満の誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有するガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料を使用することが企図されている。
【００３１】
こうして挿入損失と反射損失の両方を改善することができることが明らかになった。
【００３２】
特に、多孔質ガラスからなる絶縁材料をこのために使用することができる。これは、特に、閉気孔ガス封入物を有するガラスである。有利には、ガラスは、少なくとも５％、特に好ましくは１０％を超える閉気孔率を有する。閉気孔の設計にも関わらず、気密封止シールを達成することができる。これらの特性を有するガラスセラミックスも可能である。特に、結晶化によって細孔が生じるガラスセラミックを使用することができる。
【００３３】
別の実施形態によれば、より高い誘電率、特に５．０〜８、有利には６．５〜７の誘電率εｒを有するガラスまたはガラスセラミックが使用される。このようなガラスは、特に、圧縮ガラスフィードスルー、つまり、ガラスが熱的に誘導された機械的な圧縮応力下にあるフィードスルーに適している。
【００３４】
プラスチックを用いて、下側、つまり、フィードスルーの外側の凹んだ領域を充填することが有利である。
【００３５】
本発明の更なる実施形態では、信号ピンは、ガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料がないフィードスルーの領域に増厚部(Verdickung)を有する。ガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料がない領域は、特にヘッダーの深部になり得る。その場合、この深部の底は、絶縁材料の表面によって形成される。そうすることで、増厚部が完全に深部の内側にある必要がない。むしろ、それは絶縁材料の中に部分的に突出していてもよい。
【００３６】
増厚部は、例えば、カラーまたはディスクとして形成されていてもよい。
【００３７】
増厚部は、完全にフィードスルー内にあることが有利である。
【００３８】
増厚部は、ガラス製の絶縁材料中で隣接する信号ピンの直径の特に１．２〜３．０倍、有利には１．５〜２．０倍の直径を有する。
【００３９】
増厚部またはカラーは、特に内側に配置されている。
【００４０】
増厚部によって、絶縁材料で充填されていない領域で、フィードスルーの直径とピンの直径との比率が変化する。
【００４１】
このようにして、ガラスおよび／またはガラスセラミックで充填されていない領域の信号ピンの周りの誘電率の変化に基づきインピーダンスのジャンプをさらに低減することが可能である。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態では、増厚部は、０．０２〜０．２ｍｍ、有利には０．０５〜０．１ｍｍの長さｌｖを有する。
【００４３】
本発明の更なる実施形態では、フィードスルーは、フィードスルーの少なくとも片側に拡径部の領域を有する。
【００４４】
特に、拡径部のこの領域は、ガラス製の絶縁材料で部分的に充填されていることが企図されている。
【００４５】
特に、拡径部の領域は、隣接するフィードスルーの直径の少なくとも１．２倍の直径を有する。有利には、拡径部の領域は、０．０５〜０．５ｍｍ、特に好ましくは０．１〜０．３ｍｍの長さを有する。
【００４６】
拡径部の領域により、信号線路のインピーダンスプロファイルを適合させることもできる。さらに、拡径部の領域は、ガラス体積の変動のための体積リザーバーとして用いられる。
【００４７】
拡径部の領域は、ガラスおよび／またはガラスセラミックで部分的に充填されていることが有利である。場合によっては形成されるメニスカスは、ヘッダーの上側または下側を越えて突出しないことが有利である。
【００４８】
ガラスまたはガラスセラミックで充填されていない領域では、拡径部の領域は、キャビティとして形成されているか、または絶縁材料のガラスよりも低い誘電率を有する材料で充填されていることが有利である。
【００４９】
このようにして、インダクタンスとキャパシタンスの部分的なバランスをとることによって、インピーダンスジャンプを低減することができる。拡径部の領域に部分的に存在する絶縁材料は、インピーダンスに関して、絶縁材料で充填されていないフィードスルーの隣接領域に基づきインピーダンスジャンプを少なくとも部分的に補償するディスクの不整合を引き起こす。
【００５０】
本発明の発展形態では、ＴＯパッケージは、信号ピンに実質的に同軸に取り付けられているプリント回路基板に接続されている。
【００５１】
同軸に配置されたプリント回路基板によってインピーダンスプロファイルも改善され得ることが明らかになった。
【００５２】
プリント回路基板は、接地を提供するために、フィードスルーに隣接する少なくとも１つの金属ブロックによってヘッダーに機械的および電気的に接続されていることが有利である。
【００５３】
つまり、ＴＯパッケージの接地は、接地ピンを介して実現されるのではなく、角度、特に直角を形成し、そうすることでプリント回路基板とパッケージ下側とを互いに接続する金属ブロックを介して実現される。
【００５４】
金属ブロックは、１つまたは複数の信号ピンに隣接し、そうすることで信号ピンをシールドする。金属ブロックは、特にプレートとして形成されている。本発明の好ましい実施形態では、金属ブロックは、少なくとも１つの信号ピンにまたがるブリッジとして形成されている。
【００５５】
金属ブロックは、例えば銅製の固体金属部品として形成されていることが有利である。本発明の別の実施形態では、非導電性材料を金属で覆うことも考えられる。
【００５６】
接地接続用の金属ブロックと同時に機械的接続用の金属ブロックの更なる利点は、ピン、特に信号ピンのはんだ付けと、接地接続のはんだ付けとが互いに切り離されていることである。
【００５７】
特に、ＴＯパッケージが２つの信号ピンを有する場合、これらを最初にプリント回路基板に取り付けることができる。２つの信号ピンのみが接続されていることから、接地ピンを同時にはんだ付けする場合よりも高い許容差が位置公差に対して与えられる。
【００５８】
それから、次の工程で、接地を介して機械的に安定した接続を提供することができる。
【００５９】
プリント回路基板は、フレキシブルプリント回路基板として形成されていることが有利である。例えばボードに差し込むために、特に約９０°曲げることができる。
【００６０】
さらに、本発明の発展形態によれば、プリント回路基板には、金属ブロックの下で補強材が設けられていてもよい。
【００６１】
補強材は、金属ブロックの領域でプリント回路基板を安定化し、さらに、特にはんだ付けによって、プリント回路基板に金属ブロックを簡単に取り付けることを可能にする。
【００６２】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板は、ＴＯパッケージの下側に隣接して増厚された形状をとっていてもよい。
【００６３】
特に、プリント回路基板の増厚された領域は、フレキシブルプリント回路基板に移行する多層の、特に剛性のプリント回路基板として形成されていることが企図されている。
【００６４】
増厚された多層領域を介して、例えばモニターダイオード用の更なる接続を提供することができる。
【００６５】
さらに、増厚された領域は、上記の補強材を同時に形成することができる。
【００６６】
以下で、本発明の主題を、実施例を用いて、図１〜図２１をもとに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明によるＴＯパッケージ（キャップなし）の実施例の斜視図である。
【図２】本発明によるＴＯパッケージ（キャップなし）の実施例の斜視図である。
【図３】本発明によるＴＯパッケージ（キャップなし）の実施例の斜視図である。
【図４】本発明によるＴＯパッケージ（キャップなし）の実施例の斜視図である。
【図５】サブマウントのないパッケージの内側の斜視図である。
【図６】プリント回路基板の詳細を示す、部分的に切り取られた詳細図である。
【図７】ヘッダーの下側の斜視図である。
【図８】ヘッダーのフィードスルーを通る断面の詳細図である。
【図９】従来技術から知られているＴＯパッケージと比較した、図１〜図８に示されるパッケージの反射損失および挿入損失を示す図である。
【図１０】従来技術から知られているＴＯパッケージと比較した、図１〜図８に示されるパッケージの反射損失および挿入損失を示す図である。
【図１１】片側でエッジに拡径部を有するフィードスルーの断面図である。
【図１２】片側で信号ピンが増厚部を有するフィードスルーの断面図である。
【図１３】信号ピンの詳細図である。
【図１４】異なるタイプのガラスを使用した、本発明によるＴＯパッケージの反射損失のグラフを示す図である。
【図１５】異なるタイプのガラスおよびプラスチックを使用した、フィードスルーが部分的にガラスで、部分的にプラスチック材料で充填されている本発明によるＴＯパッケージの反射損失のグラフを示す図である。
【図１６】信号ピンのフィードスルーおよびオプトエレクトロニクス素子のサブマウントの領域でのヘッダーの実施例の断面図である。
【図１７】キャップ付きＴＯパッケージの斜視図である。
【図１８】オプトエレクトロニクス素子を装着したＴＯパッケージを示す図である。
【図１９】フィードスルーを有するヘッダーの横断面概略図である。
【図２０】フィードスルーを有するヘッダーの横断面概略図である。
【図２１】フィードスルーを有するヘッダーの横断面概略図である。
【００６８】
図面の詳細な説明
図１は、本発明によるＴＯパッケージ１の斜視図である。
【００６９】
ＴＯパッケージ１はヘッダー２を備えている。この実施例では、ヘッダー２は円形の断面形状を有する。ヘッダー２は、金属、特にコーティング、例えば金コーティングが設けられた金属からなることが有利である。
【００７０】
この実施例では、ヘッダー２は、フィードスルー９を介してヘッダー２を通って延びる２つの信号ピン７ａ、７ｂを備えている。
【００７１】
ヘッダー２は、キャップを取り付けた後に、それから気密封止されたＴＯパッケージ１の内壁を形成する上側２１を有する。
【００７２】
信号ピン７ａ、７ｂは、はんだ８によって導体路６ａ、６ｂに接続されている。
【００７３】
導体路６ａ、６ｂを介して、オプトエレクトロニクス素子、特にレーザーダイオード（図示せず）が接触させられる。つまり、本発明のこの実施例は、２つの信号導体経路を有するレーザーダイオード用に提供されている。
【００７４】
導体路６ａ、６ｂはサブマウント５上にあり、サブマウント５はまた、ヘッダー２の上側２１から突出する台座４に取り付けられている。
【００７５】
台座４はヘッダーと一体に形成されていることが有利である。ヘッダー２および台座４は、特に、一体型の打抜き部品として形成されていてもよい。
【００７６】
この実施例では、台座４は円形セグメントの断面形状を有する。しかしながら、台座４が異なる設計、例えば長方形の断面を有していることも考えられる。
【００７７】
サブマウント５は、信号ピン７ａ、７ｂと同軸に整列されているため、装着された状態では、レーザーダイオードの下側は、ヘッダー２の上側２１に垂直に整列されている。
【００７８】
サブマウント５は、セラミックからなることが有利である。例えば、酸化アルミニウムセラミックを使用することができる。サブマウント５は、亜硝酸アルミニウムセラミックからなることが有利である。これは高い熱伝導率を有する。
【００７９】
信号ピン７ａ、７ｂに加えて、この実施例では、ＴＯパッケージ１は、少なくとも１つの更なるピン１０を備えている。これは、例えばモニターダイオードの接続に用いられることができる。本発明の別の実施例は、例えば熱電クーラー（図示せず）を駆動するための更なるピンを含み得ることも理解されよう。
【００８０】
図２は、ＴＯパッケージ１の更なる斜視図である。
【００８１】
特に、信号ピン７ａ、７ｂおよびピン１０がヘッダー２の上側から垂直に突出していることが分かる。
【００８２】
サブマウント５を有する台座４についても同様である。
【００８３】
信号ピン７ａ、７ｂは、同軸に導体路６ａ、６ｂに移行する。サブマウント５上の導体路６ａおよび６ｂは互いに接近するため、オプトエレクトロニクス素子を導体路６ａ上に直接載置させることができ、ボンディングワイヤによって別の導体路６ｂに接触させることができる。
【００８４】
図３は、ＴＯパッケージの下側１４を示すＴＯパッケージ１の更なる斜視図である。
【００８５】
信号ピン７ａ、７ｂが下側１４から突出していることが分かる。
【００８６】
信号ピン７ａ、７ｂは、プリント回路基板１２に接続されている。
【００８７】
プリント回路基板１２は、この図では部分的にのみ示されている。プリント回路基板１２は、例えばフレキシブルプリント回路基板として設計されていてもよく、電子モジュールに接続されるように角度が付けられていてもよい（図示せず）。
【００８８】
プリント回路基板１２は、その下側に補強材１１が設けられている。補強材１１は、例えばプラスチック製またはセラミック製の誘電材料からなることが有利である。
【００８９】
補強材１１によって、例えば、フレキシブルプリント回路基板１２もヘッダー２の下側１４に隣接して剛性かつ安定になることが達成される。
【００９０】
ヘッダー２とプリント回路基板１２との間で安定した機械的接続および接地接続を提供するために、金属ブロック１３が設けられており、これは、一方ではプリント回路基板１２に、他方ではヘッダー２の下側１４に接続、特にはんだ付けされている。
【００９１】
金属ブロック１３は、信号ピン７ａ、７ｂに対するプリント回路基板１２の同軸配置を可能にする角度を形成する。
【００９２】
この実施例では、金属ブロック１３は、信号ピン７ａ、７ｂにそれぞれアーチ１５ａ、１５ｂでまたがるブリッジとして形成されている。
【００９３】
信号ピン７ａ、７ｂは、金属ブロック１３を越えて突出しないことが有利である。
【００９４】
アーチ１５ａ、１５ｂの領域では、金属ブロック１３は、フィードスルーの領域（図１および図８の９）にまで突出していてもよい。
【００９５】
金属ブロック１３によって、信号ピン７ａ、７ｂは、フィードスルーの外側でもシールドされている。
【００９６】
金属ブロック１３は、プレート状に形成されていることが有利である。
【００９７】
金属ブロック１３によって、信号ピン７ａ、７ｂの間と、信号ピン７ａ、７ｂの隣との両方の接地接続が可能になる。
【００９８】
有利には、金属ブロック１３は、０．１ｍｍを超える、特に好ましくは０．５ｍｍを超える、かつ／または５ｍｍ未満、特に好ましくは２ｍｍ未満の厚さｄを有する。
【００９９】
金属ブロック１３は、幅方向において、ヘッダー２の直径の大部分にわたって、特にヘッダー２の直径の少なくとも２０％にわたって、有利には少なくとも５０％にわたって延在していてもよい。
【０１００】
金属ブロック１３の高さｈは、フィードスルーの直径の少なくとも１．５倍に対応することが有利である。
【０１０１】
プリント回路基板１２の安定した機械的接続に加えて、金属ブロック１３は、信号ピン７ａ、７ｂのプリント回路基板１２への取付けが接地接続の提供とは切り離されているという利点も同時に有する。
【０１０２】
したがって、信号ピン７ａ、７ｂは、例えば、最初にプリント回路基板１２にはんだ付けすることができる。
【０１０３】
この時点では、プリント回路基板１２への機械的接続は他に存在していないことから、形状公差および位置公差を十分に補償することができる。
【０１０４】
次の工程では、金属ブロック１３をヘッダー２および／またはプリント回路基板１２に接続して接地接続を確立することができる。
【０１０５】
さらに、信号ピン７ａ、７ｂの反対側のプリント回路基板１２の側に更なるピン１０が存在していることが分かる。更なるピン１０もフィードスルーに置かれ、この実施例ではモニターダイオードの接続に用いられる。
【０１０６】
更なるピン１０は、同時にプリント回路基板として用いられる補強材１１に接続されている。
【０１０７】
図４は、ＴＯパッケージの下側１４の更なる斜視図である。
【０１０８】
信号ピン７ａ、７ｂは、ガラス１８ａ、１８ｂからなる絶縁材料に埋め込まれていることが分かる。
【０１０９】
信号ピン７ａ、７ｂは、このようにして形成されたフィードスルーを通して下側１４から突出する。
【０１１０】
信号ピン７ａ、７ｂは、プリント回路基板１２の信号導体路１７ａ、１７ｂに同軸に接続されている。
【０１１１】
プリント回路基板１２上の信号導体路１７ａ、１７ｂの間には、接地導体路１６ｂがある。接地導体路１６ａおよび１６ｃは、両側で信号導体路１７ａ、１７ｂに隣接している。したがって、信号導体路１７ａ、１７ｂは両側からシールドされている。
【０１１２】
図５は、ＴＯパッケージの内側を示したものであり、台座およびサブマウントは省略されている。
【０１１３】
この図では、ガラス製の絶縁材料１８ａ、１８ｂに埋め込まれた信号ピン７ａ、７ｂがそれぞれ内側に増厚部１９ａ、１９ｂを有することが分かる。これらのカラー形状の増厚部１９ａ、１９ｂの領域には、ガラス製の絶縁材料のない領域が形成されている。それによって引き起こされるインピーダンスジャンプは、増厚部１９ａ、１９ｂによって少なくとも部分的に補償される。
【０１１４】
図６は、プリント回路基板１２が多層プリント回路基板として形成されていることが分かる破断斜視図である。
【０１１５】
上側では、プリント回路基板１２は、図４に示される信号導体路１７ａ、１７ｂおよび接地導体路１６ａ〜１６ｃを備えている。
【０１１６】
接地導体路１６ａ〜１６ｃは、層間接続部２０を介して、図４に示される信号導体路１７ａ、１７ｂの下にも延在し、したがってこれらをシールドする下層の接地導体路１６ｄに接続されている。
【０１１７】
このようにして設計された多層プリント回路基板は補強材１１上にあり、接地導体路１６ａ〜１６ｃは金属ブロック１３にはんだ付けされている。
【０１１８】
つまり、補強材１１は、多層プリント回路基板を形成する増厚された領域として同時に形成されており、この多層プリント回路基板によって、下側からプリント回路基板１２まで延びる層間接続部が提供される。
【０１１９】
増厚された領域または補強材１１によって形成された多層プリント回路基板は、剛性プリント回路基板として形成されており、それに対して、プリント回路基板１２は、有利には単層フレキシブルプリント回路基板として形成されている。
【０１２０】
したがって、例えばモニターダイオードの接続のために、更なるピン（図３の１０）が補強材１１の下側に接続されていてもよい。
【０１２１】
図７は、ＴＯパッケージの下側の更なる斜視図である。
【０１２２】
この図では、金属ブロックは省略されている。下側１４から突出する信号ピン７ａ、７ｂは、はんだによってプリント回路基板１２の信号導体路１７ａ、１７ｂに接続されていることが明確に分かる。
【０１２３】
図８は、フィードスルー９の領域の詳細断面図である。
【０１２４】
信号ピン７が、ガラス製の絶縁材料１８内でフィードスルー９に配置されている。
【０１２５】
このために、ヘッダー２にはスルーホール２３が備わっている。
【０１２６】
しかしながら、フィードスルー９またはスルーホール２３は、ガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料１８で部分的にのみ充填されているため、下側１４に隣接するものと上側２１に隣接するものとの両方には、信号ピン７を取り囲み、かつガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料で充填されていない、絶縁材料１８がない領域２２が存在している。
【０１２７】
内側では、この非充填領域２２にキャビティ２５が存在している。キャビティ２５の領域には、信号ピン７の増厚部１９が存在している。
【０１２８】
信号ピン７の増厚部１９によって、変化した誘電率に基づき引き起こされるインピーダンスジャンプが低減される。
【０１２９】
外側では、非充填領域２２は、プラスチック製の封止材料２４で充填されている。
【０１３０】
プラスチック製の封止材料２４の誘電率は、使用されるガラス製の絶縁材料１８の誘電率に適合させられていることが有利である。
【０１３１】
特に、プラスチックは、４．０±２．５、特に好ましくは±１．５の誘電率εｒを有する。
【０１３２】
ガラス製またはガラスセラミック製の絶縁材料１８として、５．０未満、好ましくは４．０未満の誘電率εｒ（１８℃および５０Ｈｚで）を有するガラスおよび／またはガラスセラミックを使用することが有利である。
【０１３３】
特に、多孔質ガラス、特に３０％を超える閉気孔率を有するガラス、および／またはこれらの特性を有するガラスセラミックを使用することができる。
【０１３４】
信号ピンの直径は、（増厚部１９の領域を除いて）有利には０．１〜０．５ｍｍ、特に好ましくは０．２〜０．３ｍｍである。
【０１３５】
フィードスルー９は、その体積の５０〜９０％、特に好ましくは６０〜８０％が、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料１８で充填されていることが有利である。
【０１３６】
増厚部１９は、隣接する信号ピン７の有利には少なくとも１．２倍の直径、特に１．５〜２．５倍の直径を有する。
【０１３７】
この実施形態では、増厚部１９の長さは、０．０２〜０．２ｍｍ、有利には０．０５〜０．１ｍｍである。
【０１３８】
フィードスルー９の長さは、特に０．５〜２ｍｍ、有利には０．８〜１．５ｍｍとすることができる。
【０１３９】
図９では、従来技術から知られているＴＯパッケージの反射損失（細い曲線）と本発明によるＴＯパッケージの反射損失（太い曲線）を比較している。特に、約−１０ｄＢの反射損失が約３０ＧＨｚから約５０ＧＨｚの周波数にシフトしたことが分かる。つまり、反射損失は大幅に改善されている。
【０１４０】
図１０で比較のためにプロットされている挿入損失にも同じことが当てはまる。約３０ＧＨｚを超える代わりに、およそ６０ＧＨｚ未満で２ｄＢの挿入損失に達する。
【０１４１】
したがって、本発明は、約２５ＧＨｚのより高い帯域幅を提供することができる。
【０１４２】
図１１〜図１３を参照して、フィードスルーのインピーダンスプロファイルを適合させるための更なる手段をより詳細に説明する。
【０１４３】
図１１は、ヘッダー１２に導入されているフィードスルー９の更なる実施例の概略断面図である。
【０１４４】
この実施例でも、信号ピン７は、ガラス製および／またはガラスセラミック製の絶縁材料１８に埋め込まれている。フィードスルー９は、その少なくとも片側に拡径部の領域２６を備えている。
【０１４５】
拡径部の領域２６は、ガラス製および／またはガラスセラミックを含む絶縁材料１８で部分的に充填されている。
【０１４６】
拡径部の領域２６によって、ガラス製の絶縁材料１８の体積変動に対応することができるリザーバーが提供される。
【０１４７】
しかしながら、領域２６の拡径部によって、この場合、充填レベルはわずかしか変化しない。
【０１４８】
領域２６に存在する絶縁材料１８は、不整合ディスクを形成し、これはまた、その上に存在するキャビティに基づきインピーダンスジャンプを低減する。
【０１４９】
拡径部の領域は、有利には、隣接するフィードスルー９の直径の少なくとも１．２倍の直径、および０．０５〜０．５ｍｍ、有利には０．１〜０．３ｍｍの長さを有する。
【０１５０】
図１２は、絶縁材料１８で充填されていない領域２２に信号ピン７が増厚部１９を有することによってもインピーダンスを適合させることができる別の方法を示している。
【０１５１】
図１３は、信号ピン７の詳細図である。
【０１５２】
信号ピン７は、非増厚領域では直径ｄｉを有し、この直径は、有利には０．１〜０．５ｍｍ、特に好ましくは０．２〜０．３ｍｍである。
【０１５３】
本実施例では、増厚部１９は、階段状に、つまり、円筒部として形成されている。
【０１５４】
しかしながら、増厚部１９は、異なる形状を有していてもよく、特に、前端および／または後端に面取り部を有していてもよい。このようにして、増厚部１９は、急激にではなく徐々に最大直径ｄａに移行する。この結果、インピーダンスプロファイルは徐々に変化することになる。
【０１５５】
増厚部１９は、好ましくは直径ｄｉの少なくとも１．２倍、特に好ましくは直径ｄｉの１．５〜２．５倍に相当する直径ｄａを有する。
【０１５６】
増厚部１９は、有利には、０．０２〜０．２ｍｍ、特に好ましくは０．０５〜０．１ｍｍの長さｌｖを有する。
【０１５７】
それに続く突出部ｌｕｅの長さは、有利には０．２〜０．５ｍｍである。
【０１５８】
図１４に記載のグラフは、異なる誘電率を有するガラス製のそれぞれの絶縁材料でフィードスルーが充填された本発明の実施例の反射損失を示している。
【０１５９】
反射損失は、ガラス製の絶縁材料の誘電率が低いほど向上することが分かる。
【０１６０】
図１５は、異なるガラスが絶縁材料として使用され、異なる充填物がガラスのないフィードスルーの領域に使用されるときの、本発明によるＴＯパッケージの反射損失を示している。
【０１６１】
充填物なしの反射損失（εｒ充填物＝１およびεｒガラス＝６．５）が最も悪いことが分かる。
【０１６２】
最適な反射損失は、低誘電率のガラスを使用すると同時に、ガラスの誘電率に整合させられている誘電率を持つ充填物を使用することによって達成することができる。
【０１６３】
図１６を参照して、概略断面図をもとに、信号ピンが、インピーダンス適合および／またはより薄いサブマウント５の使用のために、どのようにフィードスルー９に偏心して導入され得るかを説明する。
【０１６４】
この実施例では、ガラス製またはガラスセラミック製の絶縁材料１８に埋め込まれた信号ピン７が提供され、これは、はんだ８によって台座４に置かれたサブマウント５に接続されている。
【０１６５】
フィードスルー９は、ガラス製の絶縁材料１８で部分的にのみ充填されている。
【０１６６】
ガラス製の絶縁材料１８に隣接して、凹んだ領域がプラスチック製の封止材料２４で充填されている。
【０１６７】
信号ピン７は、サブマウント５の方向でオフセットされるように、フィードスルー９に偏心して置かれていることが分かる。
【０１６８】
サブマウント５は、有利には０．０５〜２ｍｍ、特に好ましくは０．１〜０．２ｍｍの厚さを有する。サブマウントは、有利にはセラミック、特に酸化アルミニウムまたは亜硝酸アルミニウムからなる。
【０１６９】
信号ピンの中心軸は、フィードスルー９の中心軸から有利には０．０１〜０．１５ｍｍ、特に好ましくは０．０２〜０．０８ｍｍオフセットされている。
【０１７０】
サブマウント５はフィードスルー９の領域内に突き出ているが、信号ピン７から間隔を空けて、はんだ８が流れ込むことを可能にしている。
【０１７１】
信号ピン７とサブマウント５との間隔は、有利には０．０５〜０．３ｍｍ、特に好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。
【０１７２】
図１７は、ＴＯパッケージ１を形成するためのキットの斜視図を示している。
【０１７３】
ＴＯパッケージ１は、ヘッダー２と、ウィンドウ２７が設けられているキャップ３とからなる。
【０１７４】
ウィンドウ２７は、特にレンズとして形成されている。
【０１７５】
ヘッダー２には、例えばレーザーダイオードやモニターダイオードなどのオプトエレクトロニクスモジュールを装着することができる。その後、キャップ３がヘッダーに適用、例えば、はんだ付けまたは溶接される。
【０１７６】
金属ブロック１３および補強材１１を備えたおよびプリント回路基板１２は、キャップ３のはんだ付け後に取り付けることができる。
【０１７７】
上述のとおり、ここでは、信号ピンの接続が接地接続の提供とは切り離されていることが有利である。
【０１７８】
図１８は、ＴＯパッケージにレーザーダイオード２８がどのように装着されているかを示す概略図である。
【０１７９】
サブマウント５上には、実装領域３０が形成されている。
【０１８０】
この実施例では、レーザーダイオード２８は、サブマウント５上に存在する導体路６ａ上に載置され、したがって信号ピン７ａに接続されている。
【０１８１】
信号ピン７ｂに接触させるために、レーザーダイオード２８を導体路６ｂに接続するボンディングワイヤ２９が存在している。
【０１８２】
導体路６ａおよび６ｂは互いに直接向き合っているため、ボンディングワイヤ２９の長さは、特に０．５ｍｍ未満に短く保つことができる。
【０１８３】
図１９〜図２１は、フィードスルーを有するヘッダーの概略断面図を示している。図１９は、ガラスにはめ込まれたフィードスルー９の絶縁の場合を示している。ガラスの溶融時に、信号ピン７にガラスメニスカス４８(Glasshochzug)が現れることがある。これはインピーダンスに影響を及ぼし、サブマウントの装着を困難にする。これを効果的に妨げることができるのは、フィードスルー９の深部の形態のキャビティ２５内の増厚部１９である。図２０の例は理想的なケースを示している。この場合、絶縁材料１８は、増厚された領域が軸方向において絶縁材料１８で充填されていない領域に完全に収まるように、増厚部１９の下側で終わる。この場合、増厚部の寸法が適切であると、インピーダンスジャンプを回避することができる。
【０１８４】
図２１は典型的な実際のケースを示している。ガラス製の絶縁材料は、増厚部１９の外側面１９０を部分的または完全に被覆する(benetzen)。しかしながら、少なくとも増厚部の外向きの前面１９１には、絶縁材料がない。外側面１９０と前面１９１との間の角度によって被覆することが困難となり、ひいては図１９の例のようなガラスメニスカスが防止される。外側面１９０を被覆することで、インピーダンスジャンプを引き起こす可能性はあるが、増厚部の軸方向長さｌｖが送信信号の波長よりも短い場合、これは低く、許容可能である。この特徴は一般に、特に、増厚部１９の長さｌｖがフィードスルー９の半径方向の最大横方向寸法よりも軸方向に短いことによっても達成される。軸方向で見たときに増厚部が円形である好ましい場合では、半径方向のこの最大横方向寸法は、それに応じて増厚部の直径によって与えられる。この基準が満たされると、増厚部１９は、プレート、ディスク、またはカラー様の形状をとる。上述のとおり、外側面１９０および前面１９１を有する形態によって、絶縁材料１８への増厚部１９の被覆ひいては完全な埋込みも回避される。したがって、別の発展形態によれば、増厚部１９は、場合により絶縁材料１８に少なくとも部分的に埋め込まれている外側面１９０を有することが企図されており、ここで、増厚部１９は、外向きの前面１９１をさらに有し、この前面は、少なくとも部分的に絶縁材料を含まないままであり、それによってキャビティ２５を画定するか、またはキャビティ２５の壁の一部をそれぞれ形成する。
【０１８５】
本発明は、非常に高いデータ伝送速度を可能にするＴＯパッケージを簡単な方法で提供することができた。
【符号の説明】
【０１８６】
１  ＴＯパッケージ
２  ヘッダー
３  キャップ
４  台座
５  サブマウント
６ａ、６ｂ  導体路サブマウント
７、７ａ、７ｂ  信号ピン
８  はんだ
９  フィードスルー
１０  ピン
１１  補強材／増厚された領域
１２  プリント回路基板
１３  金属ブロック
１４  下側
１５ａ、１５ｂ  アーチ
１６ａ〜１６ｄ  接地導体路
１７ａ、１７ｂ  信号導体路
１８、１８ａ、１８ｂ  ガラス製の絶縁材料
１９、１９ａ、１９ｂ  信号ピンの増厚部
２０  層間接続部
２１  ヘッダーの上側
２２  充填材で充填されていないフィードスルーの領域
２３  ヘッダーのスルーホール
２４  プラスチック製の封止材料
２５  キャビティ
２６  拡径部の領域
２７  ウィンドウ
２８  レーザーダイオード
２９  ボンディングワイヤ
３０  実装領域
４８  ガラスメニスカス
５８  １８の表面
１９０  １９の外側面
１９１  前面
【図１】
2020036009.tif 000003
【図２】
2020036009.tif 000004
【図３】
2020036009.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020036009.tif 000007
【図６】
2020036009.tif 000008
【図７】
2020036009.tif 000009
【図８】
2020036009.tif 000010
【図９】
2020036009.tif 000011
【図１０】
2020036009.tif 000012
【図１１】
2020036009.tif 000013
【図１２】
2020036009.tif 000014
【図１３】
2020036009.tif 000015
【図１４】
2020036009.tif 000016
【図１５】
2020036009.tif 000017
【図１６】
2020036009.tif 000018
【図１７】
2020036009.tif 000019
【図１８】
2020036009.tif 000020
【図１９】
2020036009.tif 000021
【図２０】
2020036009.tif 000022
【図２１】
2020036009.tif 000023
【外国語明細書】
2020036009.tif 000024
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