[发明专利]TO-罐型半导体封装件的阻抗信号线的结构

说明书

公开了一种根据实施例的TO‑罐型半导体封装件的阻抗信号线的结构。晶体管轮廓(TO)‑罐型半导体封装件包括：头部，其包括设置在头部一侧的半导体激光二极管；信号线，其贯穿头部并且包括从头部一侧凸出的一端；以及边缘耦合微带(ECM)部分，其连接到信号线，ECM部分包括电介质和ECM线，ECM线被形成为在电介质的第一侧上具有预定宽度并在其间留有预定间距的导电图形，并被分别连接到信号线。

技术领域

实施例涉及一种晶体管轮廓(TO)-罐型半导体封装件的阻抗信号线的结构。

背景技术

随着近来光学器件的需求扩大和广泛使用，在诸如局域网(LAN)的各种网络中对使用光纤进行的数据传输的需求已经迅速增加。特别地，与高速数据传输相关的研究已经在积极地进行，并因此已经发布了各种封装型半导体激光二极管。

图1A至图1C是示出常规TO-罐型模块封装件的信号线结构的图，并且图2A和2B是示出模拟常规信号线结构的RF特性的结果的图。

参考图1A至1C，该结构包括具有特定阻抗的头部10和贯穿馈通件的信号线20。贯穿信号线20包括单线或双线，彼此不相连，用于处理差分信号。必要时，彼此不连接的多条信号线可以一起贯穿头部10。在这种情况下，穿透部分填充有通常由玻璃材料制成的电介质11，以便贯穿信号线可以不连接到头部部分而是与头部部分隔离。通过调整玻璃材料的介电常数、馈通孔的尺寸、贯穿信号线20的厚度以及两条或更多条贯穿信号线20之间的距离，可以设计出期望的特性阻抗。为了更容易地将半导体激光器或类似部件安装到头部，信号线20已经被加长使用，如图1B所示。

当半导体部件40实际被安装到TO-罐上时，半导体激光二极管43或类似器件被附接到陶瓷板42上，并且然后将这个陶瓷板42安装到头部10。此外，当需要通过热电冷却器(TEC)41控制半导体激光二极管43的温度时，TEC 41被附接到头部10，并且然后将陶瓷板42附接到其上。在这种情况下，如图1B和1C所示，贯穿头部10的信号线20在头部10上方延长并通过接合线连接到诸如陶瓷板的激光二极管或信号线的部件。

利用这种结构，信号线部分和头部部分的阻抗不同。如图1B和1C所示，信号线20被暴露于空气，并且信号线20周围没有其他材料。因此，信号线20通常用作电感器并且随着频率变高而增加电感，因此导致一个问题：来自头部部分的信号不能被很好地传输到陶瓷板上的半导体激光器或其他部件。

图2A和2B示出了有附加信号线的头部和没有附加信号线的头部的S参数。这里，没有附加信号线的头部的S11示出了在30GHz处的-20dB或甚至更低的特性，但是有附加信号线的头部的S11(即信号线延长1mm的头部)示出了快速退化的特性。

此外，没有附加信号线的头部的S21示出了在30GHz或更高频率处几乎平坦的特性，但是有附加信号线的头部的S21示出了-3dB的带宽被限制在大约25GHz的特性。

图3A和3B是示出了常规TO-罐型模块封装件的信号线的另一种结构的图，并且图4A和4B是示出了模拟另一种信号线结构的RF特性的结果的图。

参考图3A和3B，在两条差分信号线20a和20b之间插入电介质30以便解决图1A至1C所示结构的问题。

在两条差分信号线20a和20b之间插入电介质30，并且正确选择电介质30的介电常数和厚度。两条差分信号线20a和20b与电介质30用它们之间的焊料31粘附。以这种方式，信号线20的部分被设计成具有与头部10的部分相同的阻抗，从而包括头部10和信号线20的整个结构可以具有期望的阻抗。

参考图4A和4B，与没有附加信号线的头部相比，S11略有改善。-3dB的带宽出现在30GHz或更高频率处，但直到20GHz降低2dB。因此，当添加陶瓷板、半导体器件和接合线时，整体带宽难以满足20GHz。

此外，S21比图2B的只有头部没有附加信号线的带宽更退化(deteriorated)。