採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座的製作方法

2023-07-15 01:12:26 2

採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座的製作方法
【專利摘要】本發明適用於光電探測器【技術領域】，提供一種採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座，包括貼合的多層陶瓷基板，所述多層陶瓷基板底部焊接有管腳，頂部設有金屬環，各層陶瓷基板的上下表面均鍍有導電金屬層，各層陶瓷基板上均分布有電路連接孔，所述多層陶瓷基板的上表面設有兩個電源觸點、兩個差分信號觸點，所述電源觸點、差分信號觸點穿過各層陶瓷基板連接到對應的管腳。本發明提供的光電探測器封裝底座為多層陶瓷結構的TO座，各層陶瓷基板上下表面電鍍金屬導電層，構成共面波導結構，而且高速信號線採用差分信號傳輸設計，可以解決20GHz以上帶寬信號的傳輸問題，傳輸損耗小。
【專利說明】採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座

【技術領域】
[0001] 本發明屬於光電探測器【技術領域】，尤其涉及一種採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光 電探測器封裝底座。

【背景技術】
[0002] 隨著光通信的高速發展，100G光收發模塊在未來幾年需求量逐步上升。對於光收 發模塊中的核心器件之一的探測器組件，同樣具備著巨大的市場需求。考慮的成本及體積 問題，帶寬大於20GHz，傳輸速率達到28Gbps的T0 (罐型）型封裝器件，也急需開發。傳統 T0座，採用可伐作為主體，通過玻璃焊的工藝將管柱裝配在主體上，作為電連接接口。這種 傳統的T0座做了一定的阻抗匹配設計，在傳輸20G以下信號的表現很好，但在20G以上的 應用時，其損耗很大，所以很難達到應用需求。


【發明內容】

[0003] 鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探 測器封裝底座，旨在解決傳統T0座難以傳輸20GHz以上信號的技術問題。
[0004] 本發明採用如下技術方案：
[0005] -種採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座，包括貼合的多層陶瓷基 板，所述多層陶瓷基板底部焊接有管腳，頂部設有金屬環，各層陶瓷基板的上下表面均鍍有 導電金屬層，各層陶瓷基板上均分布有電路連接孔，並且通過所述電路連接孔各層陶瓷基 板組合固定為一體，所述多層陶瓷基板的上表面設有兩個電源觸點、兩個差分信號觸點，所 述電源觸點、差分信號觸點穿過各層陶瓷基板連接到對應的管腳，並且從多層陶瓷基板的 下表面引出地管腳。
[0006] 本發明的有益效果是：本發明提供的光電探測器封裝底座為多層陶瓷結構的T0 座，各層陶瓷基板上下表面電鍍金屬導電層，構成共面波導結構，而且高速信號線採用差分 信號傳輸設計，可以解決20GHz以上帶寬信號的傳輸問題，傳輸損耗小，可以滿足單通道 20G及以上同軸型光電探測器件的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明實施例提供的採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座 的立體圖；
[0008] 圖2是是本發明實施例提供的採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底 座的俯視圖；
[0009] 圖3是本發明實施例提供的採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座 的軸向剖視圖
[0010] 圖4a、4b分別是第一陶瓷基板的上、下表面結構圖；
[0011] 圖5a、5b分別是第一陶瓷基板的上、下表面結構圖；
[0012] 圖6a、6b分別是第一陶瓷基板的上、下表面結構圖；
[0013] 圖7a、7b分別是第一陶瓷基板的上、下表面結構圖；

【具體實施方式】
[0014] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。
[0015] 為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0016] 圖1-圖3分別示出了本發明實施例提供的採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探 測器封裝底座的立體結構、俯視結構和軸向剖視結構，為了便於說明僅示出了與本發明實 施例相關的部分。
[0017] 參照圖1-3,本實施例提供的採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座 包括括貼合的多層陶瓷基板1，所述多層陶瓷基板底部焊接有管腳2,頂部設有金屬環3,各 層陶瓷基板的上下表面均鍍有導電金屬層4,各層陶瓷基板上均分布有電路連接孔5,並且 通過所述電路連接孔各層陶瓷基板組合固定為一體，所述多層陶瓷基板的上表面設有兩個 電源觸點121、兩個差分信號觸點111，所述電源觸點121、差分信號觸點111穿過各層陶瓷 基板連接到對應的管腳2,並且從多層陶瓷基板的下表面引出地管腳。
[0018] 本實施例中，金屬環用於與帶透鏡的T0帽進行縫焊，承受縫焊時的相應壓力，同 時也可以作為大地連接，各層陶瓷基板上下表面電鍍有金屬導電層，電路連接孔中設有導 電金屬，起到導電連通各層陶瓷基板作用，通過電路連接孔各層陶瓷基板組合固定為一體， 構成共面波導結構，而且高速信號線採用差分信號傳輸設計，差分信號在共面波導中傳輸， 可以有效解決20GHz以上帶寬信號的傳輸問題，傳輸損耗小，滿足單通道20G及以上同軸型 光電探測器件的要求。具體的，使用時，從所述兩個電源觸點121接入電壓源，將高速差分 信號從所述兩個差分信號觸點111接入，電壓源穿過各層陶瓷基板傳輸到對應管腳，高速 差分信號在各層陶瓷基板中傳輸，最後從對應的管腳輸出。
[0019] 上述結構中，作為一種優選實施方式，所述多層陶瓷基板1有四層，從頂部到底部 依次為第一陶瓷基板11、第二陶瓷基板12、第三陶瓷基板13、第四陶瓷基板14,所述管腳有 六根，包括兩根電源管腳、兩根差分信號管腳、兩根地管腳.
[0020] 下面描述各層陶瓷基板的結構，圖4-7分別示出了第一陶瓷基板至第四陶瓷基板 的上下表面結構，各層陶瓷基板上設有用於傳輸電源信號或者差分信號的觸孔，所述電源 觸點周圍、差分信號觸點周圍以及觸孔周圍存在一片用於與導電金屬層隔離的空白區域， 圖中陰影部分為導電金屬層，空白部分為空白區域。傳輸信號時，電壓源信號通過所述電源 觸點並穿過各層的觸孔傳輸至電源管腳。高速差分信號通過所述差分信號觸點並穿過各層 的觸孔傳輸至差分信號管腳，這裡電壓源信號和高速差分信號穿過的觸孔不同。另外，作為 優選的，從圖中可看出，相鄰層陶瓷基板的接觸面，空白區域完全重合。
[0021] 作為一種實例列舉，所述第一陶瓷基板11為D字形（D字形為由圓弧和圓弧上的 弦組成的圖形），第二陶瓷基板至第四陶瓷基板為圓形，第一陶瓷基板11的圓弧與金屬環3 內壁貼合，所述兩個差分信號觸點111位於第一陶瓷基板11的上表面，所述兩個電源觸點 121位於所述第二陶瓷基板12的上表面，差分信號觸點111以及電源觸點121的周圍均存 在一定範圍的空白區域，空白區域以外是金屬導電層，第一陶瓷基板下表面的空白區域和 金屬導電層與上表面完全對稱。
[0022] 所述第二陶瓷基板12上的觸孔為信號觸孔122,所述第三陶瓷基板13上的觸孔分 為電源觸孔131、信號觸孔132、轉向觸孔133,所述第四陶瓷基板14上的觸孔分為電源觸 孔141和信號觸孔142,第三、第四陶瓷基板上的電源觸孔131U41與第二陶瓷基板上的電 源觸點121同軸且導通，所述電源管腳21與所述第四陶瓷基板下表面上的電源觸孔141焊 接，這樣從電源觸點121輸入的電壓源可以從電源管腳21輸出。
[0023] 所述第二、第三陶瓷基板上的信號觸孔122、132與第一陶瓷基板上的差分信號觸 點111同軸且導通，第三陶瓷基板上的轉向觸孔133與第四陶瓷基板上的信號觸孔142同 軸且導通，所述第三陶瓷基板上的轉向觸孔133與信號觸孔131 -對一電連接，所述差分信 號管腳22與所述第四陶瓷基板下表面上的信號觸孔142焊接，所述地管腳23焊接到所述 第四陶瓷基板下表面的金屬導電層。這樣，從差分信號觸點111輸入的高速差分信號可以 從差分信號管腳22輸出。
[0024] 本實施例中，各層陶瓷基板上的電路連接孔與空白區域的距離大於距離安全值， 保證信號傳輸不受影響。另外，作為一種優選實施方式，所述金屬導電層的材質為金，金具 有良好的導電性能，多層陶瓷基板構成的共面波導的屏蔽性能更好，可以進一步保障信號 傳輸。最後，本發明外形結構與普通罐型封裝底座兼容，可以兼容目前成熟工藝，易於批量 生產，降低成本。
[0025] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種採用多層陶瓷罐式封裝的高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述高頻光 電探測器封裝底座包括貼合的多層陶瓷基板，所述多層陶瓷基板底部焊接有管腳，頂部設 有金屬環，各層陶瓷基板的上下表面均鍍有導電金屬層，各層陶瓷基板上均分布有電路連 接孔，並且通過所述電路連接孔各層陶瓷基板組合固定為一體，所述多層陶瓷基板的上表 面設有兩個電源觸點、兩個差分信號觸點，所述電源觸點、差分信號觸點穿過各層陶瓷基板 連接到對應的管腳，並且從多層陶瓷基板的下表面引出地管腳。
2. 如權利要求1所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述多層陶瓷基板共有 四層，從頂部到底部依次為第一陶瓷基板、第二陶瓷基板、第三陶瓷基板、第四陶瓷基板，所 述管腳有六根，包括兩根電源管腳、兩根差分信號管腳、兩根地管腳，各層陶瓷基板上設有 觸孔，所述電源觸點周圍、差分信號觸點周圍以及觸孔周圍存在一片用於與導電金屬層隔 離的空白區域，所述電源觸點、差分信號觸點穿過各層觸孔連接到對應管腳。
3. 如權利要求2所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，相鄰層陶瓷基板的接觸 面，空白區域完全重合。
4. 如權利要求3所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述第一陶瓷基板為D字 形，第二陶瓷基板至第四陶瓷基板為圓形，第一陶瓷基板的圓弧與金屬環內壁貼合，所述兩 個差分信號觸點位於第一陶瓷基板的上表面，所述兩個電源觸點位於所述第二陶瓷基板的 上表面，差分信號觸點以及電源觸點的周圍均存在一定範圍的空白區域，空白區域以外是 金屬導電層，第一陶瓷基板下表面的空白區域和金屬導電層與上表面完全對稱。
5. 如權利要求4所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述第二陶瓷基板上的 觸孔為信號觸孔，所述第三陶瓷基板上的觸孔分為電源觸孔、信號觸孔、轉向觸孔，所述第 四陶瓷基板上的觸孔分為電源觸孔和信號觸孔，第三、第四陶瓷基板上的電源觸孔與第二 陶瓷基板上的電源觸點同軸且導通。
6. 如權利要求5所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述第二、第三陶瓷基板 上的信號觸孔與第一陶瓷基板上的差分信號觸點同軸且導通，第三陶瓷基板上的轉向觸孔 與第四陶瓷基板上的信號觸孔同軸且導通，所述第三陶瓷基板上的轉向觸孔與信號觸孔一 對一電連接。
7. 如權利要求6所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述電源管腳與所述第 四陶瓷基板下表面上的電源觸孔焊接，所述差分信號管腳與所述第四陶瓷基板下表面上的 信號觸孔焊接，所述地管腳焊接到所述第四陶瓷基板下表面的金屬導電層。
8. 如權利要求2-7任一項所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，各層陶瓷基板 上的電路連接孔與空白區域的距離大於距離安全值。
9. 如權利要求8所述高頻光電探測器封裝底座，其特徵在於，所述金屬導電層的材質 為金。
【文檔編號】H01L31/0203GK104124285SQ201410340530
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】宿志成, 陳土泉, 宋旭宇 申請人:武漢電信器件有限公司