(57)【要約】  光学サブアセンブリ内で搬送されるデータ信号の完全性を改善するための低インダクタンス構造が開示される。一実施形態では、光学サブアセンブリは、レンズアセンブリおよびアイソレータを収容するハウジングを備える。光学サブアセンブリは、さらに、光電子パッケージを含み、光電子パッケージは、キャップと協働して気密容器を画定するようにする搭載面を画定するベースを有する。サブアセンブリの第１および第２の信号リード線は、気密容器内に延びる端を含む。サブマウントがベース搭載面上に配設される。低インダクタンス構造は、サブマウントと一体的に形成され、第１のリード線と第２のリード線との間に挿入された誘電性本体部を含む。本体部は、成形縁部およびサブマウント上に配設された導電性トレースに電気的に接続されている導電性パッド構造を含む。各パッド構造は、複数のワイヤボンドを介して、第１および第２の信号リード線のうちの対応する１つにも電気的に接続されている。
2009535824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の差動高速データ信号リード線を含む複数のリード線が貫通しているベースと、
前記ベースの内部表面に取り付けられたサブマウントアセンブリとを備える光電子パッケージであって、
前記サブマウントアセンブリは、
搭載面上に配設されたレーザと、
前記搭載面上に配設され、第１の複数の導電性インターコネクトを介して、前記レーザと、前記第１および第２の差動データ信号リード線との両方に電気接続される第１の複数の導電性トレースと、
低インダクタンス構造とを含み、
前記低インダクタンス構造は、
前記第１のデータ信号リード線と第２のデータ信号リード線との間に挿入されるように前記ベースの内部表面に取り付けられる本体部と、
前記低インダクタンス構造の前記本体部上に配置される複数の導電性パッドであって、前記第１および第２のデータ信号リード線と前記レーザとの間に信号パスを提供するように、前記搭載面の前記第１の複数の導電性トレースと前記第１および第２の差動データ信号リード線との両方に第２の複数の導電性インターコネクトを介して電気接続される複数の導電性パッドとを含む、光電子パッケージ。
【請求項２】
前記第１および第２の導電性インターコネクトはワイヤボンドである請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項３】
前記サブマウントアセンブリを覆うように前記ベースに取り付けられるキャップをさらに備える請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項４】
前記低インダクタンス構造の本体部は、前記搭載面と一体的に形成される請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項５】
前記低インダクタンス構造は、前記第１のデータ信号リード線と第２のデータ信号リード線との間に挿入される前記サブマウントアセンブリの一部分だけである請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項６】
前記低インダクタンス構造の本体部の縁部は、前記第１および第２のデータ信号リード線の外周の形状に対応して成形される請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項７】
前記低インダクタンス構造の前記本体部は矩形である請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項８】
前記第２の導電性インターコネクトは、
前記第１のデータ信号リード線と第２のデータ信号リード線と前記低インダクタンス構造の本体部の前記複数の導電性パッドとの間に延びる第１の組のワイヤボンドと、
前記低インダクタンス構造の本体部の前記複数の導電性パッドと前記搭載面の前記第１の複数の導電性トレースとの間に延びる第２の組のワイヤボンドとをさらに備える請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項９】
前記低インダクタンス構造の前記複数の導電性パッドは前記本体部の上部表面上に配設され、前記低インダクタンス構造は、前記本体部の底部表面上に付加的な導電性パッドをさらに備え、前記複数の導電性パッドおよび前記付加的な導電性パッドは、マイクロストリップ伝送ラインを画定するように互いに平行に配設される請求項１に記載の光電子パッケージ。
【請求項１０】
複数の信号リード線を有する光電子パッケージのベース上に搭載するサブマウントアセンブリであって、
光電子コンポーネントが配設される搭載面を含むサブマウント本体部と、
前記光電子コンポーネントに電気的に接続される前記搭載面上の複数のトレースと、
前記光電子パッケージベースの第１信号リード線と第２の信号リード線との間に挿入された低インダクタンス構造とを備え、
前記低インダクタンス構造は、
誘電性本体部と、
前記誘電性本体部上に含まれる複数の導電性部とを含み、前記導電性部は、前記第１および第２の信号リード線の各々から前記光電子コンポーネントへの信号パスを確立するように、前記第１および第２の信号リード線ならびに前記サブマウント本体部搭載面の前記トレースに電気的に接続されている、サブマウントアセンブリ。
【請求項１１】
ワイヤボンドを使用して、前記低インダクタンス構造の前記導電性部を前記第１および第２の信号リード線に電気接続するようにする請求項１０に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１２】
前記低インダクタンス構造は、サブマウントアセンブリと前記第１および第２の信号リード線との間の付加的なワイヤボンドを含むことを可能にする請求項１１に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１３】
前記低インダクタンス構造は、前記本体部と前記搭載面との間に挿入された少なくとも１つの導電性パッドをさらに備え、前記少なくとも１つの導電性パッドは、前記第１および第２の信号リード線のグラウンド電流を相殺するのに寄与する請求項１０に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１４】
前記低インダクタンスサブマウントは、前記第１および第２の信号リード線によって搬送される信号に関連する補償容量を提供する請求項１０に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１５】
前記光電子コンポーネントはレーザダイオードである請求項１０に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１６】
前記搭載面上の前記複数のトレースは、前記低インダクタンス構造の本体部の前記複数の導電性部と実質的に同一平面にある請求項１０に記載のサブマウントアセンブリ。
【請求項１７】
光学サブアセンブリであって、
レンズアセンブリおよびアイソレータを収容するハウジングと、
前記ハウジングに結合したノーズピースと、
光電子パッケージとを備え、
前記光電子パッケージは、
キャップと協働して気密容器を画定するようにする搭載面を含むベースと、
前記気密容器内に延びる端を有する第１および第２の信号リード線と、
前記ベース搭載面上に配設されたサブマウントと、
前記サブマウントと一体的に形成される低インダクタンス構造とを含み、
前記低インダクタンス構造は、
前記第１のリード線と前記第２のリード線との間に挿入され、前記第１および第２の信号リード線のすぐ近くに成形縁部を含む誘電性本体部と、
前記本体部の上部表面上に含まれる導電性パッド構造とを有し、前記パッド構造は、前記サブマウント上に配設された導電性トレースに電気的に接続されており、各パッド構造は、複数のワイヤボンドを介して、前記第１および第２の信号リード線のうちの対応する１つにも電気的に接続されている、光学サブアセンブリ。
【請求項１８】
前記低インダクタンス構造は、前記本体部の底部表面上に配設された導電性パッドをさらに含む請求項１７に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項１９】
前記低インダクタンス構造の本体部の前記成形縁部の各々は、前記成形縁部と、前記第１および第２の信号リード線の対応する信号リード線の対応する外周との間に均一なギャップを提供するように丸められている請求項１８に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項２０】
前記パッド構造は、前記本体部の前記成形縁部の隣接する部分に対応するように成形される外周部分を含む請求項１９に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項２１】
前記低インダクタンス構造は、前記第１および第２の信号リード線がその中に配設されるベース内に画定されたバイアにオーバハングする請求項２０に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項２２】
前記低インダクタンス構造は、前記第１および第２の信号リード線内に存在するインダクタンスを帳消しにする補償容量を提供する請求項２１に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項２３】
前記低インダクタンス構造の本体部の組成および寸法は、所定の補償容量を生成するように規定される請求項２２に記載の光学サブアセンブリ。
【請求項２４】
前記サブマウントの前記導電性トレースは、前記搭載面上に含まれるレーザダイオードに電気的に接続されている、請求項２３に記載の光学サブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光電子パケージに関する。特に、本発明の実施形態は、パッケージの光学送信機または受信機用の低インダクタンス電気データパスを提供するのを補助する、通信モジュールの光電子パッケージ用のサブマウントアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
規定マルチソースアグリーメント(Specified Multi-Source Agreements)（「ＭＳＡ」）は、高速通信ネットワークにおいて通常使用される、光学送受信機モジュール（「送受信機」）などの通信モジュールによって送受信されるデータ含有光学信号の種々の態様を支配する。あるＭＳＡに関連する一態様は、送受信機のコポーネントによる送信または受信用のデータを含む電気データ信号の差動的性質である。一般に、送受信機へ、送受信機から、または送受信機内で搬送されるデータは、デュアルデータパスによって送信されることが多い。デュアルデータパスは、差動データパスとして働き、１つのデータパスは他のデータパスの反転として働く。たとえば、搬送されるべき論理「１」は、デュアルデータパスの第１のデータパス上で比較的高い値として表されることになり、一方、第２のデータパス上で比較的低い値として表される。相応して、論理「０」は、逆に、第１のデータパス上で比較的低い値として、また、第２のデータパス上で比較的高い値として表されるであろう。これは、「１」か「０」のいずれかを表すものとして２つのデータパス間に特定の関係を定義し、その後、それに応じて受信信号を解釈することによって、差動データパスにおいて、論理「１」または「０」のデジタル解釈を可能にする。
【０００３】
典型的な送受信機設計は、デュアル送信データラインを含む単一差動送信データ経路およびデュアル受信データラインを含む単一差動受信データ経路を含む。送受信機がホストデバイスによって受信されると、これらの差動送信および受信データ経路は、ホストの対応するデータ経路に動作可能に接続して、差動送信および受信データパスによって搬送されるデータ信号の送信および受信が、送受信機とホストとの間で流れることが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
データレートが通信ネットワーク内で上がるにつれて、こうしたレートに対処し、同時に、データ信号の完全性を維持する解決策が絶えず求められている。データ信号の完全性を維持するときの一態様は、信号インダクタンスを許容可能なレベル以内に維持することを含む。しかし、データレートが上がり続け、送受信機設計が、先例に従うように発展するにつれて、極端な限界以下への信号ラインインダクタンスの維持は、より困難となる。相応して、信号ラインインダクタンスを許容可能なレベル以内に維持することを補助しながら、広く用いられるデータレートでデータ信号を転送することができる設計を有する光電子デバイスについての必要性が、当技術分野に存在する。
【０００５】
本発明は、当技術分野における上記および他の必要性に応じて開発された。簡潔に要約すると、本発明の実施形態は、送信機光学サブアセンブリなどの光学サブアセンブリ内で搬送されるデータ信号の完全性を改善するための低インダクタンス構造を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、光学サブアセンブリは、レンズアセンブリおよび光学アイソレータを収容するハウジングを備える。ノーズピースはハウジングとともに含まれる。光学サブアセンブリは、さらに、キャップと協働して気密容器を画定するようにする搭載面を画定するベースを有する光電子パッケージを含む。サブアセンブリの第１および第２の信号リード線は、気密容器内に延びる端を含む。サブマウントは、ベース搭載面上に配設される。
【０００７】
低インダクタンス構造は、サブマウントと一体的に形成され、第１のリード線と第２のリード線との間に挿入された誘電性本体部を含む。本体部は、第１および第２のリード線の外周部分の形状に対応する成形縁部を含む。本体部は、さらに、サブマウント上に配設された導電性トレースに電気的に接続されている導電性パッド構造を含む。各パッド構造は、複数のワイヤボンドを介して、第１および第２の信号リード線のうちの対応する１つにも電気的に接続されている。こうして、比較的低いインダクタンスの差動信号パスが、第１および第２のリード線から、搭載面上に配設された、レーザダイオードなどの光電子コンポーネントまで画定される。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下の説明および添付した特許請求の範囲からより完全に明らかになることになるか、または、以降で説明する本発明を実施することによって学ぶことができるであろう。
【０００９】
本発明の上記のまた他の利点をさらに明確にするために、本発明のより特定の説明が、添付図面に示される本発明の特定の実施形態を参照して行われることになる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示し、したがって、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきでないことが明らかである。本発明は、添付図面の使用によって、さらなる特異性と詳細をもって説明されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
同じ構造に同じ参照符号等を付した図面を参照する。図面は、本発明の例示的な実施形態の図式的かつ概略的な表現であり、本発明を制限しないし、必ずしも一定比率に従って描かれないことが理解される。
【００１１】
図１〜１３Ｂは、通信モジュールに関連して使用される光電子デバイスを一般に対象とする本発明の実施形態の種々の特徴を示す。１つの考えられる実施態様では、光電子デバイスは、光学送受信機モジュールの送信機光学サブアセンブリ内に含まれるトランジスタアウトラインパッケージである。トランジスタアウトラインパッケージ内の２つの高速差動信号ラインに沿うインダクタンスは、適切に制御されない場合、適切なデータ信号転送にとって問題となる場合がある。
【００１２】
本発明の実施形態は、トランジスタアウトラインパッケージのベース部分の差動高速信号ラインリード線とベース上に配置されたサブマウントとの間に低インダクタンスパスを設けるのを補助する。特に、低インダクタンス構造は、サブマウントの差動信号ライン間に少なくとも部分的に挿入されるように、サブマウントのすぐ近くのパッケージベース上に設置される。拡張部品は、比較的多数の比較的短いワイヤボンドが差動信号ラインとサブマウントとの間でデータ信号を転送するときに使用されることを可能にする。拡張部品は、信号パスの全インダクタンスの低下および高い信号完全性の確保をもたらす、容量性特性および他の電気特性も提供する。低インダクタンス構造の設計および構成は、種々の因子によって変更される可能性があり、低信号ラインインダクタンスが好ましいか必要とされる種々のタイプの光電子パッケージで実施される可能性がある。
【００１３】
１．例示的な動作環境
まず図１を参照すると、図１は、一実施形態において、通信ネットワークに動作可能に接続される外部ホスト（図示せず）に関連して光学信号を送受信するときに使用される光学送受信機モジュール（「送受信機」）の斜視図であり、そのモジュール全体を１００で示す。図示のように、図１の送受信機は、受信機光学サブアセンブリ（「ＲＯＳＡ」）１０、送信機光学サブアセンブリ（「ＴＯＳＡ」）２０、電気インタフェース３０、種々の電子コンポーネント４０、およびプリント回路板（「ＰＣＢ」）５０を含む種々のコンポーネントを含む。詳細には、２つの電気インタフェース３０は、送受信機１００内に含まれ、それぞれ、ＲＯＳＡ１０およびＴＯＳＡ２０を、ＰＣＢ５０上に位置する複数の導電性パッド３５に電気接続させるのに使用される。あるいは、可撓性回路などの他の構造が、電気インタフェースに使用されることもできる。電子コンポーネント４０は、ＰＣＢ５０にも取り付けられる。縁部コネクタ６０が、ＰＣＢ５０の端に位置して、送受信機１００が、ホスト（ここでは図示せず）に電気的にインタフェースすることを可能にする。したがって、ＰＣＢ５０は、ＲＯＳＡ１０／ＴＯＳＡ２０とホストとの間の電気的接続を容易にする。
【００１４】
さらに、送受信機１００の上述したコンポーネントは、部分的にシェル７０内に収容される。図示されないが、カバーがシェル７０と協働して、送受信機１００のコンポーネント用のハウジングを画定してもよい。図１に示す送受信機１００は、図において上を向いた表面が、通常、送受信機の底部であるとして説明するように反転されている。そのため、本明細書において「上部(top)」や「底部(bottom)」との文言は、本発明の実施形態を容易に簡潔に説明するためだけのものである。
【００１５】
本発明の実施形態がその中で実施されることができる光学送受信機１００は、ある程度詳細に説明することになるが、例証のためだけに説明され、本発明の範囲を制限することを意図されないことに留意されたい。実際に、低信号ラインインダクタンスについての必要性を有する、他の光学、光電子、および電子デバイスおよびコンポーネントは、本発明の実施形態から同様に利益を受ける可能性がある。
【００１６】
本明細書で説明され、示される光学送受信機１００は、ＳＦＰ(small form pluggable)フォームファクタおよび業界で知られている対応するマルチソースアグリーメント（「ＭＳＡ」）によって指示される動作標準に適合する。それにもかかわらず、本発明の実施形態は、限定はしないが、１Ｇｂｉｔ、２Ｇｂｉｔ、４Ｇｂｉｔ、８Ｇｂｉｔ、１０Ｇｂｉｔ、または、より高い帯域幅の光ファイバリンクを含む、種々の１秒当たりデータレートにおける光学信号の送信および受信のために構成された送受信機に関して実施されることができる。さらに、本発明の原理は、制限を受けることなく、ＸＦＰおよびＳＦＦなどの任意のフォームファクタの光学送受信機において実施されることができる。
【００１７】
簡潔な概要によれば、送受信機１００は、動作中、データを含む電気信号を外部ホスト（図示せず）から受信することができ、そのホストは、データ搬送光学信号を光ファイバ（図示せず）に送信するために、光学送受信機１００と通信することができる任意のコピューティングまたは通信システムまたはデバイスであることができる。ホストから送受信機１００に供給される電気データ信号は、一対の差動送信信号ライン（図示せず）を介して送受信機１００内で搬送される。差動信号ライン対の各信号は、信号極性だけが互いに異なるデータ信号の２つのストリームの一方を搬送する。したがって、ラインは、それぞれ、「＋」または「−」インジケータと呼ばれ、各ラインのそれぞれの正極性または負極性を示す。差動電気データ信号ストリームのこの反対極性は、論理「１」ｂｉｔと論理「０」ｂｉｔとの間の差の大きさを拡張することによって、ストリーム内に含まれるデータのより正確な解読を容易にする。したがって、差動電気データ信号は、同じ伝播方向に移動するデジタルデータの単一ストリームを表す。
【００１８】
電気差動データ信号は、ＴＯＳＡ２０に位置するレーザなどの光源に提供され、光源は、たとえば、光ファイバへ放出し、光学通信ネットワークを介して送信するために、電気信号をデータ搬送光学信号に変換する。レーザは、垂直キャビティ面発光レーザ（「ＶＣＳＥＬ」）、分布帰還型（「ＤＦＢ」）レーザ、（ファブリペロー（「ＦＰ」）レーザ、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、または、他の適切な光源であることができる。したがって、ＴＯＳＡ２０は電気−光変換器の役をする。
【００１９】
さらに、送受信機１００は、ＲＯＳＡ１０に動作可能に接続された光ファイバからデータ搬送光学信号を受信するように構成される。ＲＯＳＡ１０は、接続された光ファイバを介して受信された光学信号を電気データ信号に変換するための光検出器または他の適切なデバイスを使用することによって、光−電気変換器として働く。得られる電気データ信号は、一対の差動受信信号ラインを介して搬送される。差動送信信号ラインの場合にそうであるように、差動受信信号ラインの各信号ラインは、信号極性だけが互いに異なる差動電気データ信号の２つのストリームの一方を搬送する。したがって、ラインは、それぞれ、「＋」または「−」と呼ばれ、各ラインのそれぞれの正極性または負極性を示す。
【００２０】
２．構造的および動作的態様
図１と共に、ここで、図２および図３を参照すると、図２および３は、本発明の実施形態を含む、全体が２０で示される送信機光学サブアセンブリに関するさらなる詳細を示す。図２〜４のＴＯＳＡ２０は、設計が少し変わるが、機能および全体設計が、図１に示すＴＯＳＡに類似しており、それにより、本発明の実施形態が、種々の構成および設計を有する光電子デバイスで実施されることができることに留意されたい。既に説明したように、他のデバイスもまた、当業者によって理解されるように、本発明の実施形態を利用することができる。
【００２１】
さらなる詳細では、ＴＯＳＡ２０は、ＴＯＳＡの種々の内部コンポーネントを収容するハウジング８０を含む。ノーズピース８２は、ハウジング８０に取り付けられる、または、一体的に形成され、光学信号がＴＯＳＡ２０から送信されることを可能にするために、コネクタ付き光ファイバ（図示せず）に光学的に結合するように構成される。
【００２２】
トランジスタアウトライン（「ＴＯ」）パッケージ８４として実施される光電子パッケージは、ハウジング８０に嵌合した状態で示される。ＴＯパッケージ８４は、ＴＯＳＡシェル８０の端の取り付けられたベース８６を含む。図３において９６で示すキャップは、ハウジング８０によって部分的に画定される内部容積内に配置される。キャップ９６は、ベース８６に嵌合して、容器が画定される。この容器内には、以下に説明するように取り付けられる１つまたは複数の電子および光電子コンポーネント（ここでは図示せず）が含まれる。
【００２３】
ＴＯＳＡ２０は、さらに、ベース内に画定されるリード線穴９４を介してベース８６を貫通して延びる複数のリード線９０を含む。シール９２は、それぞれの穴９４に配設された各リード線９０の部分を囲んで、リード線をベース８６から電気的に分離する。ベース８６の外側表面から延びるリード線９０の部分は、図１の３０で示すような電気インタフェースに電気接続され、それにより、送受信機１００のＰＣＢ５０との電気接続が可能になる。ＴＯＳＡ２０の外部からかなりの距離離れて延びるものとして示されるが、外部リード線９０は、電気インタフェース３０に取付けられる前か後のいずれかで、クリップされて、ＴＯＳＡ２０のコンパクトな特質が保持される。
【００２４】
リード線９０の部分は、ＴＯパッケージベース８６とキャップ９６によって作られた内部容積内にも延びる。ＴＯパッケージ８４の種々の電子および光電子コンポーネントは、さらに以下に説明するように、リード線９０に電気接続する。こうして、電力信号やデータ信号は、ＴＯパッケージ８４内に配設されたレーザおよび他のコンポーネントに提供される。
【００２５】
より詳細には、リード線９０は、２つの差動送信データライン９０Ａおよび９０Ｂを含む。これらのリード線９０Ａおよび９０Ｂは、高速ラインまたはＡＣラインとも呼ばれることができ、ホストによって送出されたそれぞれ異なる極性を有する電気差動送信データ信号を搬送することができる。図５に関する説明に見られるように、データライン９０Ａおよび９０Ｂは、ＴＯパッケージ８４のレーザまたは他の適切な光源に動作可能に接続されて、ＴＯＳＡノーズピース８２に動作可能に接続された光ファイバ上に信号を発射するのに備えて、差動電気データ信号が、レーザによって光学データ信号に変換されることが可能になる。
【００２６】
図３および４は、ＴＯＳＡ２０のなお他のコンポーネントを示す。サブマウント１１０は、ＴＯパッケージ８４のベース８６の内部表面８６Ａ上で、キャップ９６によって閉囲された容積内に含まれる。光透過性のある窓９６Ａがキャップ９６内に含まれて、サブマウント１１０上に配設されたレーザまたは光源（図５）によって生成される光学信号が、ＴＯパッケージ８４を出ることが可能になる。レンズ１１２およびアイソレータ１１６を有するレンズアセンブリ１１２は、光学信号光路に沿って配置されて、ノーズピース８２のレセプタクル１１８に動作可能に結合する光ファイバ内に光学信号が発射する前に、光学信号をさらに調節するようにする。先の説明は、本発明の実施形態について考えられる１つの環境に関する詳細を与えるが、他の代替の環境およびデバイス実施態様は、本明細書に説明する本発明の実施形態を含む可能性があることが留意されるべきである。たとえば、先に挙げたコンポーネントのそれぞれを有さないＴＯＳＡが使用されることができる。または、別の実施形態では、ＲＯＳＡは、以下でさらに説明するように、信号ラインインダクタンスを維持するために、本発明のエレメントを使用することができる。
【００２７】
ここで図５が参照され、図５は、さらに、ＴＯパッケージ８４の種々の詳細を示す。特に、図５は、内部ベース表面８６Ａおよび表面８６Ａ上に配置されたサブマウント１１０を示す。サブマウント１１０は、一実施形態では、チッ化アルミニウムまたは酸化アルミニウムからなり、エポキシ接着剤または他の適切な固定手段によって内部表面８６Ａに固着される。
【００２８】
レーザ１２０は、サブマウント１１０上に含まれ、また、キャップ９６の窓９６Ａに整列して、上述したように、レーザによって生成された光学信号が、ＴＯパッケージ８４から放出されることが可能になる。レーザ１２０は、サブマウント１１０の表面上に配設された種々のトレース１２２に電気接続されて、バイアス電源をレーザに供給するようにする。さらに、レーザ１２０は、選択されたトレース１２２を介して差動信号ライン９０Ａおよび９０Ｂに電気接続されて、信号ラインによって搬送される差動データ信号がレーザ光学信号に変調されることが可能になる。したがって、レーザ１２０は、電気データ信号を光学信号に変換するための電気−光変換器として働く。
【００２９】
差動信号ライン９０Ａおよび９０Ｂは、複数のワイヤボンド１２４によって、それぞれ、隣接するトレース１２２Ａおよび１２２Ｂに電気接続される。図５に示すように、ワイヤボンド１２４の長さは、できる限り短くしたままで、各リード線９０Ａまたは９０Ｂと、各トレース１２２Ａ／１２２Ｂとの間のギャップを橋渡しするのに十分である。コンポーネントサイズが小さく、関与する空間が制限されるため、サブマウント１１０上には、２つのワイヤボンド１２４だけが、各リード線９０Ａまたは９０Ｂと、各トレース１２２Ａ／１２２Ｂとの間に延びることに留意されたい。
【００３０】
一実施形態によれば、本明細書で説明するＴＯＳＡ１０は、差動信号ライン９０Ａおよび９０Ｂからレーザ１２０までのデータ信号パスのインダクタンスを所望に低いレベルに維持するように設計された構造および特徴を含む。図５に示すように、これは、一実施形態では、全体を１５０で示す、低インダクタンス構造すなわち「ＬＩＳ」によって達成される。ＬＩＳ１５０は、差動信号リード線９０Ａ、９０Ｂと、サブマウント１１０のトレース１２２との間の付加的な信号経路を提供するのを補助する。さらに、ＬＩＳ１５０は、差動信号リード線９０Ａ、９０Ｂと、選択されたトレースとの間のワイヤボンドの正味の長さが減少することを可能にする。これらの特徴は、それぞれ、ＬＩＳが、ＴＯＳＡ１０用の信号ラインインダクタンスを制御するのを補助することを可能にする。
【００３１】
図示するように、ＬＩＳ１５０は、厚さと組成がサブマウント１１０と類似する本体部１５２を含む。本実施形態では、ＬＩＳ本体部１５２は、チッ化アルミニウム、酸化アルミニウム、または適切な誘電材料からなり、エポキシなどの接着剤によって、または、別の適切な手段で、ＴＯパッケージベース８６の内部表面８６Ａに固着される。ここではそのように構成されないが、ＬＩＳ１５０は、サブマウント１１０の隣接部分に直接固着されることもできる。導電性トレース１５４Ａおよび１５４Ｂは、ＬＩＳ本体部１５２上に配設され、ワイヤボンド１２８を介してサブマウント１１０の表面上の各トレース１２２Ａおよび１２２Ｂに電気接続される。ＬＩＳ１５０の上部表面は、本実施形態では、サブマウント１１０の上部表面と実質的に同一平面にあるが、他の実施形態では、そうでなくてもよい。図６Ｂに示す少なくとも１つのグラウンド導電性トレース１５６は、また、ＬＩＳ本体部１５２の底部表面上に含まれる。
【００３２】
ＬＩＳ本体部１５２は、差動信号リード線のすぐ近くに配置されて、ワイヤボンディングがリード線とＬＩＳ１５０との間で行われることを可能にする。図示する実施形態では、ＬＩＳ本体部１５２は、差動信号ラインリード線９０Ａと９０Ｂとの間に挿入される。さらに、ＬＩＳ本体部１５２は、差動信号ラインリード線９０Ａと９０Ｂがそこを通過する各リード線穴９４の一部分にオーバハングするような大きさに作られる。この位置的構成は、ＬＩＳ１５０が、実質的に差動信号ラインリード線９０Ａと９０Ｂの近くに位置することを可能にする。
【００３３】
説明したように、実質的に差動信号ラインリード線９０Ａと９０Ｂの近くにＬＩＳ１５０を配置することは、ＬＩＳが、これらのリード線に電気接続されることを可能にする。特に、ワイヤボンド１２６を使用して、各差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂが、ＬＩＳ本体部１５２上に配設された各トレース１５４Ａ／１５４Ｂに電気接続されることができる。ＬＩＳトレース１５４Ａ、１５４Ｂとサブマウントトレース１２２Ａおよび１２２Ｂとの接続は、それぞれ、ワイヤボンド１２４を介した信号ラインリード線からトレース１２２Ａおよび１２２Ｂまでのパスに加えて、差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂからサブマウントまでの別個の信号ラインパスを確立する。
【００３４】
上述したＬＩＳ１５０およびサブマウント構成は、望ましいことには、いくつかの方法で総信号ラインインダクタンスを低下させる。第１に、ワイヤボンド１２６ならびにＬＩＳ１５０のトレース１５４Ａおよび１５４Ｂを介した、差動信号ラインリード線９０Ａおよび９０Ｂからサブマウントトレース１２２Ａおよび１２２Ｂまでの付加的な信号ラインパスは、望ましいことには、ワイヤボンドが、差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂからサブマウントトレース１２２まで電気接続するためのより近接したトレース接続空間を提供する。そのため、比較的多くのワイヤボンドが、この接続のために使用されることができ、他の知られている設計に比べて、信号ラインインダクタンス低下をもたらす。さらに、この相互接続に使用されるワイヤボンドの平均長は、ベース内部表面８６Ａ上にＬＩＳが存在しない状態で同じ数のワイヤボンドが使用される場合に必要な長さより短い。平均ワイヤボンド長のこの短縮化は、さらに望ましいことには、比較的長いワイヤボンドと比較すると信号ラインインダクタンスを低減する。この低いインダクタンスは、信号ラインリード線からサブマウントまでのＲＦ信号遷移を改善し、これらの電気データ信号がそこを通過する信号ライン経路の品質の全体的な改善をもたらす。
【００３５】
第２に、ＬＩＳ１５０は、差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂ上を搬送される差動信号に関連するグラウンド電流用のグラウンド電流リターンパスの長さの減少を提供する。具体的には、信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂのグラウンド電流は相補的であるため、ＬＩＳ１５０の底部表面上に配設された導電性パッド１５６（パッドは、ベース８６に電気接続される）上でグラウンド電流を一緒にすることによって、グラウンド電流が実質的に互いに相殺することになる。これは、次に、信号パスの全インダクタンスに対するグラウンド電流によるその後の寄与を減少させ、それにより、全信号ラインインダクタンスが減少する。
【００３６】
第３に、ＬＩＳ１５０の構造は、差動信号パス内に存在する正味インダクタンスを帳消しにするのに役立つための補償容量を提供する。この正味のインダクタンスは、種々のボンドワイヤおよび差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂの信号パス幾何形状によって導入される。補償容量は、ＬＩＳ本体部ならびに上部導電性パッド１５４Ａ、１５４Ｂおよび底部導電性パッド１５６の誘電材料の空間的配置から生じる。他の実施形態では、補償容量は、ＬＩＳ本体部１５０の厚さや、幅、長さ、誘電材料を変更することによって増加または減少する可能性がある。したがって、ＬＩＳ１５０についての材料および幾何形状の適切な選択は、全信号パス内のインダクタンスおよび静電容量の全体均衡を改善し、特に、１ＧＨｚを超える高周波数において、信号パスを介した信号のより効率的な全体通信を可能にする。一実施形態では、たとえば、ＬＩＳ誘電性本体部は、アルミナからなり、約１ｍｍ長でかつ０．５ｍｍ幅ある。もちろん、他の組成および寸法が可能である。
【００３７】
第４に、ＬＩＳ１５０は、伝送ライン構造を差動信号ラインパスの一部として画定し、したがって、その長さに沿うデータ信号の効率的な伝送を改善する分布静電容量および分布インダクタンスを特徴とする。詳細には、ＬＩＳ１５０の上部パッド１５４Ａおよび１５４ＢはＬＩＳ底部パッド１５６に平行に延びるため、ＬＩＳ１５０は、マイクロストリップ伝送ラインを画定する。このマイクロストリップ伝送ラインは、種々のボンドワイヤと比べて効率的に高周波信号を伝導させ、そのため、全体ボンドワイヤ長を減少させるマイクロストリップ伝送ラインの能力の結果として、全信号パス性能の全体的改善を提供する可能性がある。
【００３８】
図５のＬＩＳ１５０は、それぞれ、ワイヤボンド１２６および１２８を介して差動信号ラインリード線９０Ａおよび９０Ｂにも、サブマウントトレース１２２Ａおよび１２２Ｂにも電気接続される。しかし、別の実施形態では、電気相互接続の一方または両方は、はんだブリッジを含むはんだ付けによって確立されることができ、信号ラインインダクタンスをさらに減少させる可能性がある。各リード線９０Ａ／９０ＢとＬＩＳ１５０との間ではんだ付け接続が確立される場合、これらのコンポーネント間の距離は、図５に示す間隔のように十分に小さくなければならない。さらに、他の電気相互接続スキームが、当業者によって理解されるように使用されることができる。
【００３９】
図６は、ＬＩＳ１５０を含む、ＴＯパッケージベース８６およびサブマウント１１０の平面図を示す。これらの図は、レーザ１２０に対してそれぞれ配置される、モニタフォトダイオード（「ＭＰＤ」）１７０および反射鏡１７２を含む、サブマウント１１０の種々のさらなる態様を示す。やはり、本明細書で説明するＬＩＳは、種々のタイプおよび構成の光学送信機またさらに光学受信機において使用されることができることが理解される。ＬＩＳ１５０とサブマウント１１０の隣接縁部との間の図６に示すギャップは、当業者によって理解されるように、存在する可能性がある、あるいは、相互接続設計、パッケージ寸法、または他の考慮事項に応じて省略される可能性があることにも留意されたい。このギャップは、一実施形態では、たとえば、約１０〜５０ミクロンの間隔を有する。
【００４０】
図８は、本発明の実施形態を含むＴＯＳＡ２２０を示し、ハウジング２８０およびノーズピース２８２を含む。ＴＯＳＡ２２０は、上述したように構成されたベース８６およびサブマウント１１０を有するＴＯパッケージ８４を含む。図４の実施形態に示される凹レンズ１１４と対照的に、ボールレンズ２１４を有するレンズアセンブリ２１２も示される。したがって、図８の実施形態は、種々の異なる光学サブアセンブリ構造のうちの１つの構造内で低インダクタンス構造を使用する一例を示す。
【００４１】
ここで図９〜１１が参照され、図９〜１１は、本発明の例示的な代替の実施形態に関する種々の詳細を示す。これらの代替の実施形態は、上述した実施形態に対して多くの類似の特徴を共有する。したがって、選択された特徴だけが以下で説明される。図９では、ワイヤボンド１２６を介して差動信号ラインリード線９０Ａおよび９０Ｂに対するワイヤボンド接続を有する低インダクタンス構造（「ＬＩＳ」）３５０が示される。リード線９０Ａおよび９０Ｂは、また、ワイヤボンド１２４を介してサブマウントのトレースに直接接続される。ここで示すＬＩＳ３５０は、サブマウント１１０に一体的に形成され、それにより、両者間のワイヤボンド接続を不要にする。こうして、ＬＩＳがサブマウントの一体部分であることができ、一方、差動信号ラインリード線について、依然として所望の低インダクタンス経路を提供することが見てわかる。
【００４２】
図１０および図１１は、考えられるＬＩＳ本体部形状を示す。特に、図８は、六角形本体部設計を有するＬＩＳ４５０を示し、ＬＩＳとそれぞれの差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂとの間のより一層狭い間隔を提供する。図９では、部分的に丸い本体部外周を有するＬＩＳ５５０が示され、同様に、ＬＩＳとそれぞれの差動信号ラインリード線９０Ａ、９０Ｂとの間の間隔を減少させる。したがって、これらのおよび他の形状のＬＩＳ設計が、本発明の実施形態によって考えられる。
【００４３】
図１２Ａおよび１２Ｂは、知られている設計に対して本発明のＬＩＳの使用を対比させる。上記実施形態で説明したＬＩＳを有し、中央の目の部分３００Ａを含むＴＯＳＡから取得された、アイダイアグラム３００が図１２Ａに示される。中央の目の部分３００Ａは、図１２Ｂに示すＬＩＳを持たないＴＯＳＡから取得されたアイダイアグラム３２０の中央の目の部分３２０Ａと対照的に、アイダイアグラム３００について比較的明瞭な目の開口を示す。これは、本発明の実施形態のＬＩＳによって可能になったインダクタンスおよび信号品質特性の改善の結果である。
【００４４】
図９に関連して説明したように、一実施形態では、低インダクタンスサブマウントは、サブマウントの主要な部分と一体的に形成されることができる。図１３Ａおよび１３Ｂは、こうした構成のなお別の例を示し、リード線９０Ａと９０Ｂとの間に挿入され、サブマウント１１０と一体的に形成されたＬＩＳ６５０が示される。ＬＩＳ６５０は、成形縁部６５２を有する本体部を含み、成形縁部６５２は、湾曲して、各リード線の隣接する外周とＬＩＳの対応する成形縁部との間に同じ湾曲したギャップ（一実施形態では、幅が約１００〜２００ミクロン）を提供する。もちろん、他の実施形態では、他のギャップサイズが可能である。さらに、パッド構造６５４Ａおよび６５４Ｂは、ＬＩＳ６５０上に配設され、それぞれが、ＬＩＳ成形縁部６５２に隣接する成形外周部分６５６を含む。
【００４５】
ＬＩＳ成形縁部６５２および接触パッド外周部分６５６の特定の構成は、ワイヤボインド１２６がまたがる各リード線９０Ａ、９０Ｂと対応するＬＩＳパッド６５４Ａ、６５４Ｂとの間の距離が最小になることを可能にし、それにより、望ましいことに、上述したインダクタンスを低下させる利益を提供する。示される実施形態は、サブマウントと一体的に形成されるＬＩＳ構造の一例に過ぎず、他の設計も可能であることにやはり留意されたい。
【００４６】
本発明は、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。説明した実施形態は、全ての点で、制限的ではなく、例証的であるに過ぎないと考えられる。したがって、本発明の範囲は、先の説明によってではなく、添付特許請求の範囲によって指示される。特許請求項の等価性の意味および範囲内に入る全ての変更は、特許請求項の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に従って構成された光学送受信機モジュールの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を含む光学サブアセンブリの斜視図である。
【図３】図２の光学サブアセンブリの分解図である。
【図４】本発明の実施形態を含むＴＯパッケージを示す、ライン４−４に沿って切り取った図２の光学サブアセンブリの側断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って構成された低インダクタンス構造を含むＴＯパッケージの内部表面の斜視図である。
【図６】一実施形態に従って構成された低インダクタンス構造を含むＴＯパッケージの内部表面の平面図である。
【図７】図６の低インダクタンス構造の底部表面の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態を含むＴＯパッケージを示す、光学サブアセンブリの側断面図である。
【図９】代替の実施形態による低インダクタンス構造を含むＴＯパッケージの内部表面の略平面図である。
【図１０】別の実施形態による低インダクタンス構造を含むＴＯパッケージの内部表面の略平面図である。
【図１１】なお別の実施形態による低インダクタンス構造を含むＴＯパッケージの内部表面の略平面図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態の実施の効果を示すアイダイアグラムである。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態の実施の効果を示すアイダイアグラムである。
【図１３Ａ】本発明の別の実施形態を含むＴＯパッケージの斜視図である。
【図１３Ｂ】本発明の別の実施形態を含むＴＯパッケージの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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