CN100456655C - 用于高速光通信的玻璃终端 - Google Patents
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Abstract
用于高速光通信的玻璃终端。该终端包括：具有插入孔的小孔构件；固定在小孔构件上的光学元件安装块，其尺寸恰好覆盖插入孔所在位置的范围，光学元件安装块具有与插入孔同轴的同轴孔，其直径大于信号引线；插入到插入孔中的信号引线，通过填充在插入孔中的玻璃，而被小孔构件密封，并且，信号引线延伸到同轴孔中；光学元件安装块具有部分被切掉的侧表面，因此，同轴孔中的信号引线的外圆周表面部分地暴露在外面。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃终端，特别涉及用于高速光通信的玻璃终端。
背景技术
引线用玻璃密封在金属小孔构件中，并且，块状光学元件安装部件垂直安装在小孔构件上，以形成玻璃终端，其中，光学元件(激光学元件)安装到光学元件安装部件上面。这样，通过将引线电连接到光学元件构件上，玻璃终端被作为光半导体装置。图9显示了其上安装光学元件的传统的玻璃终端。在图中，10代表小孔构件；12代表引线，插入到小孔构件里的通孔中并以玻璃密封；14代表光学元件安装部件，16代表光学元件。
使用玻璃终端的用于通信装置的光半导体器件使用高频信号，例如：光通信。当使用高频信号时，需要考虑信号的传输特性，以达到匹配传输通路的特征阻抗的目的。为此，已经提出了在高频特性方面进行了改进的玻璃终端的结构。例如，由于以引线作为核芯的同轴结构是在一部分中形成的，在该部分中，引线插入到小孔中，并以玻璃密封，那么就有可能使用一种方法，其中，通过在这种同轴结构部分中，调整通孔的内直径或者引线的外直径，来调整特征阻抗，或者，通过以介电常数不同于玻璃的覆盖材料来覆盖玻璃表面，来调整特征阻抗。(见，例如，日本审查专利公开6-29451)。
尽管在利用高频信号的光半导体装置方面，已经研究出了专用装置，但它们是很昂贵的。反过来，能够以低成本生产的玻璃终端更合适大规模生产。
在这方面，当使用10GHz的极高频信号时，在图9所示的传统玻璃终端中，即使特征阻抗由引线12的同轴结构部分来调节，也不可能实现阻抗匹配。这是因为在小孔构件10上，引线12实际上暴露在外面，因此，高频信号的传输损耗是不可忽略的。在传统类型的玻璃终端中，在小孔构件10内的一部分中，特征阻抗在从15Ω到25Ω的范围内是可调的，在暴露于上述小孔构件10之上的部分中，特征阻抗大约为200Ω。
发明概述
因此，本发明是为了解决现有技术中的这些问题。
因此，其目的之一是提供一种能改进高频信号传输特性的玻璃终端。
本发明的另一个目的是提供一种玻璃终端，即使在延伸到上述小孔构件的上面的引线部分，也能改善高频信号的传输特性，并且易于大规模生产。
根据本发明，提供了一种用于高速光通信的玻璃终端，该终端包括：具有插入孔的小孔构件；固定在小孔构件上的光学元件安装块，其尺寸覆盖插入孔所在位置的范围，光学元件安装块具有与插入孔同轴的同轴孔，其直径大于信号引线的直径；插入到插入孔中的信号引线，通过填充在插入孔中的玻璃，而被小孔构件密封，并且，信号引线延伸到同轴孔中；光学元件安装块，具有部分被切掉的侧表面，因此，所述同轴孔中，信号引线的外圆周表面部分地暴露在外面。
光学元件安装块的侧表面被切掉，形成锥状表面，因此，信号引线同轴孔的外圆周表面的暴露区域逐渐增加。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于高速光通信的玻璃终端，该终端包括：金属小孔构件，具有上表面和下表面，并具有多个插入孔，与上表面和下表面大体上垂直地延伸，并且互相之间隔开；光学元件安装块，具有固定在小孔构件的上表面上的底面，其底面的尺寸能够覆盖小孔元件的上表面上、排列了多个插入孔的范围，光学元件安装块具有与插入孔分别同轴的同轴孔，每个同轴孔的直径大于信号引线；信号引线分别通过填充在插入孔中的玻璃而被小孔构件密封，并延伸进各自的同轴孔；光学元件安装块具有被部分切掉的侧表面，因此，每条信号引线的外圆周表面都有部分暴露在外面。
在本例中，光学元件安装块的侧表面被切掉形成锥形表面，因此，在各个同轴孔之中，每条信号引线的外圆周表面的暴露区域都逐渐增加。
根据本发明的另一个目的，提供了一种光学元件，包括上述的玻璃终端，此外还包括：基片，安装在垂直于底面的光学元件安装块的表面上；光学元件，安装在基片上，因此，该光学元件与信号引线的暴露部分电连接在一起。
安装在基片上的光学元件通过引线接合与信号引线的暴露部分电连接。
附图说明
图1是具有本发明的玻璃终端的光半导体装置(光学元件安装于其上)的透视图；
图2是此玻璃终端的一个实施例的正面剖视图；
图3(A)是图2从箭头A方向看的平面图，图3(B)和3(C)分别是沿着线B-B和C-C的剖视图；
图4是信号引线、同轴孔和插入孔的排列的剖视图；
图5是玻璃终端的实施例的侧面剖视图；
图6是信号引线和同轴孔的排列的示意图；
图7是玻璃终端实施例中的高频特性(输入信号-输出信号)的图形；
图8是玻璃终端实施例中的高频特性(输入信号-输入侧反射信号-输出信号)的图形；
图9是传统玻璃终端的正视图。
优选实施例的详细说明
下面将参考附图并基于优选实施例，对本发明进行详细阐述。
图1是本发明的玻璃终端的一个实施例的透视图。在本图中，光学元件安装在玻璃终端上。
参考号10代表小孔构件，20代表信号引线，21代表监控引线；22代表地线。信号引线20和监控引线21以一种密封的方式封在玻璃中，地线22焊接到小孔构件10的下表面。
参考号30代表光学元件安装部件，通过导热材料，例如：铜，独立于小孔构件10而形成，并接合到小孔构件10的上表面。如图所示，光学元件安装部件30呈块状，以辅助光学元件的散热。在这方面，也有可能形成不与小孔构件10分离，而是与小孔构件10成为一个整体的光学元件安装部件30。
根据本实施例的玻璃终端的特征结构在于，提供了一个焊接区域，在该焊接区域中，光学元件安装部件30连接到小孔构件10的上表面，以包括一个区域，在其中设置用来插入信号引线20的插入孔。在光学元件安装部件30上，提供了使信号引线20通过其中的同轴孔32，信号引线20被插入到小孔构件10的插入孔以及同轴孔32中。
图2是信号引线20的正面剖视图，其中用玻璃将信号引线20以密封方式封在小孔构件10的插入孔23中，并通过其中提供的同轴孔32附着在光学元件安装部件30上。信号引线20穿过插入孔23和同轴孔32，并被密封起来，因此，其上端与光学元件安装部件30的上表面齐平。
参考号24代表用来以密封方式将信号引线20封在插入孔23中的玻璃。在本实施例中，所有的信号引线20、监控引线21和地线22都由铁-钴-镍合金制成，并且玻璃是软玻璃。
用来供信号引线20插入的插入孔23在小孔构件10的中心线的左边和右边呈对称设置，而同轴孔32与各个插入孔同轴。
同轴孔32的内直径比信号引线20的外直径大些，因此，在从小孔构件10的插入孔23向上延伸的信号引线20的延伸部分20a的外圆周和同轴孔32的内圆周之间有微小的空隙。
也就是说，信号引线20以密封方式封在小孔构件10中的范围被限制在插入孔23，除了玻璃24的弯月面之外，玻璃24不进入同轴孔32。
图4示出了同轴孔32以及信号引线20的安排，以及信号引线20、插入孔23和玻璃24在剖面上的排列。由于同轴孔32的直径小于插入孔23，耦合到插入孔23的同轴孔32的那部分内表面成锥形。以弯月面的方式粘附在信号引线20上的玻璃24不粘附同轴孔32的内表面(锥形表面)。
图5示出了一个侧面剖视图，其中信号引线20、监控引线21和地线22附着在小孔构件10上。参考号25代表用来插入监控引线21的插入孔。监控引线21用玻璃24密封在插入孔25中，因此，其上端表面与小孔构件10的上表面齐平。
信号引线20的延伸部分20a从小孔构件10的上面伸出来，穿过光学元件安装部件30的同轴孔32。如图5所示，光学元件安装部件30的一个同轴孔32形成于其中的侧表面是一个锥形表面34，因此，同轴孔32的上面部分被部分地暴露在外面。这样，插入到同轴孔32中的信号引线20的一部分的外圆周的一部分，从同轴孔32中暴露出来。信号引线20的上面部分的暴露在外的侧表面成为引线接合部分。
图6示出了放大的、在光学元件安装部件30中的同轴孔32以及信号引线20的排列。光学元件安装部件30的侧表面(同轴孔32形成于其上)形成锥形的原因在于：插入到同轴孔32中的信号引线20的近端部分要被同轴孔32整个包围，而其远端部分则逐步暴露在外面。
在与同轴孔32同轴的信号引线20的一部分中，信号引线20被电导体包围，以具有预定的特征阻抗，该特征阻抗通过逐步加宽信号引线20的打开部分，从而逐步接近导线连接部分的阻抗值。这是因为，需要暴露引线接合部分，并逐步改变阻抗值。信号引线20的上端表面最好并不完全从光学元件安装部件30中暴露出来。
图7和图8显示了玻璃终端对于高频信号的传输特性的仿真结果。图7是相对于输入信号的输出信号的频率特性，图8是相对于输入信号的、在输入端的反射信号的频率特性。如图7所示，根据本实施例的玻璃终端，输出显然比传统的玻璃终端增加了，并且如图8所示，由于限制了输入信号的反射，传输特性得到了改善。
如图1所示，当光学元件被安装在玻璃终端上时，基片38被连接到支撑表面36，作为垂直于小孔构件10的上表面的表面，并且通过引线接合连接到各个信号引线20。这样，通过引线接合，安装在基片38上的光学元件40被连接到形成于基片38上的线路中。
监控元件42被安装在形成于小孔构件10的上表面之上的凹口中，并通过引线接合，连接到监控引线21的上端表面和信号引线20的上端表面。
如上所述，根据本发明，通过调整暴露于同轴孔之外的信号引线的长度，能在某个位置(信号引线在这个位置上插入到同轴孔)合适地调整特征阻抗，这样，使玻璃终端具有极好的高频特性。此外，通过将确定同轴孔的外表面的光学元件安装部件的侧表面形成为具有锥形表面的切断形，能逐渐增加插入到同轴孔中的信号引线的远端的暴露部分，并在信号引线的传输路径的方向上，逐渐改变同轴结构部分的特征阻抗值。这样，就提供了具有改进的高频信号传输特性的玻璃终端。
本领域的技术人员应当明白，上述描述仅涉及本发明的一个优选实施例，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对其做出各种改变和修正。
Claims (6)
1.一种用于高速光通信的玻璃终端，所述的终端包括：
设置有插入孔的小孔构件；
固定在所述小孔构件上的光学元件安装块，其尺寸恰好覆盖所述的插入孔所在位置的范围，且具有与所述插入孔同轴的同轴孔；
插入到所述插入孔中的信号引线，通过填充在所述插入孔中的玻璃，而被小孔构件密封，所述同轴孔的直径大于所述的信号引线，并且，所述信号引线延伸到所述的同轴孔中；
所述的光学元件安装块具有部分被切掉的侧表面，因此，在所述同轴孔中，信号引线的外圆周表面部分地暴露在外面。
2.根据权利要求1的玻璃终端，其中，光学元件安装块的所述侧表面被切掉，形成锥状表面，因此，信号引线同轴孔的外圆周表面的暴露区域逐渐增加。
3.根据权利要求1的玻璃终端，
其中所述小孔构件是金属的，具有上表面和下表面，并具有多个插入孔，所述插入孔与上表面和下表面大体上垂直地延伸，并且互相之间隔开；
所述光学元件安装块具有固定在小孔构件的上表面上的底面，所述底面的尺寸能够覆盖所述小孔元件的上表面上排列了多个插入孔的范围；设置在所述的光学元件安装块中的所述同轴孔包括分别与所述插入孔同轴的多个同轴孔，每个所述同轴孔的直径分别大于所述的信号引线。
4.根据权利要求3的玻璃终端，其中，光学元件安装块的侧表面被切掉，形成锥形表面，因此，在各个同轴孔之中，每条信号引线的外圆周表面的暴露区域逐渐增加。
5.一种光半导体器件包括：
一玻璃终端，它包括，
金属小孔构件，具有上表面和下表面，并具有多个插入孔，与上表面和下表面大体上垂直地延伸，并且互相之间隔开；
光学元件安装块，具有固定在小孔构件的上表面上的底面，所述底面的尺寸能够覆盖小孔元件的上表面上、排列了多个插入孔的范围，所述的光学元件安装块具有与所述插入孔同轴的同轴孔；
信号引线，其分别通过填充在所述插入孔中的玻璃，而被所述小孔构件密封，每个所述同轴孔的直径分别大于所述的信号引线，并且所述信号引线分别延伸进各所述同轴孔；
所述的光学元件安装块具有被部分切掉的侧表面，因此，每条信号引线的外圆周表面都有部分暴露在外面；
一基片，安装在垂直于所述底面的所述光学元件安装块的表面上；
一光学元件，安装在所述基片上，因此，所述的光学元件与所述信号引线的所述暴露部分电连接在一起。
6.根据权利要求5的光半导体器件，其中，安装在所述基片上的所述光学元件与所述信号引线的所述暴露部分通过导线连接，从而电连接在一起。
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