CN114039270A - To管座以及to管座的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种TO管座以及TO管座的制备方法，能够提供具有更高带宽的TO管座。所述TO管座包括：安装座，设置有高速信号引脚，所述高速信号引脚用于传输高速信号；PCB板，设置于所述安装座表面；激光芯片，装配于所述PCB板的顶层表面；所述PCB板的顶层表面还设置有参考地结构，所述参考地结构与所述高速信号引脚相邻设置，用于为所述高速信号引脚提供参考地。

Description

TO管座以及TO管座的制备方法

技术领域

本发明涉及TO管座领域，尤其涉及一种TO管座以及TO管座的制备方法。

背景技术

TO管座用于组成TO 封装，TO封装由一个 TO 管座和一个 TO 管帽组成。TO 管座作为封装元件的底座并为其提供电源，而管帽则可以实现平稳的光信号传输，用来聚焦，实现光信号传输。这两个元件形成了保护敏感半导体元件的密封封装。

目前行业内的四个引脚的TO管座主要用于带宽为10G的光模块，由于本身带宽的限制，无法用于25G或者更高速率的光模块，由于四引脚的TO管座存在天然的成本优势，现在希望基于四引脚的TO管座，来获取一种能够具有更高带宽的TO管座。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的不足，提供一种具有更高带宽的TO管座以及TO管座的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种TO管座，包括：安装座，设置有高速信号引脚，所述高速信号引脚用于传输高速信号；

PCB板，设置于所述安装座表面；

激光芯片，装配于所述PCB板的顶层表面；

所述PCB板的顶层表面还设置有参考地结构，所述参考地结构与所述高速信号引脚相邻设置，所述参考地结构用于为所述高速信号引脚提供参考地。

可选的，所述参考地结构包括导电金属片，所述导电金属片包括铜片、铁片、铝片中的至少一种。

可选的，所述导电金属片表面设置有过孔，所述过孔贯穿所述导电金属片以及部分贯穿所述PCB板，所述导电金属片通过所述过孔与所述PCB板内的接地层电连接，和/或，

所述导电金属片焊接至所述PCB板的顶层表面，并与所述PCB板顶层表面的接地点电连接，所述接地点与所述PCB板内的接地层电连接。

可选的，所述参考地结构由外露的所述PCB板的金属层提供，所述外露的所述PCB板的金属层与所述PCB板的接地层连接。

可选的，通过控制所述PCB板的尺寸，控制所述TO管座的带宽；以及通过控制所述参考地结构与所述高速信号引脚的距离，控制所述TO管座的带宽。

可选的，所述PCB板的长宽尺寸至少为2.4mm*1.1mm，对应至所述TO管座的带宽大于或等于18GHz。

可选的，所述PCB板的参考地结构与所述高速信号引脚的距离小于或等于0.15mm，对应至所述TO管座的带宽大于或等于21GHz。

可选的，所述PCB板的顶层表面的最上层覆铜的阻抗范围为20欧姆至30欧姆。

可选的，所述PCB板的顶层表面的最上层覆铜的阻抗为25欧姆。

可选的，所述激光芯片设置于所述TO管座的第一表面的中心位置，且所述TO管座的第一表面用于安装所述PCB板。

本申请提供了一种TO管座的制备方法，包括以下步骤：

提供PCB板；

将所述PCB板装到所述TO管座的安装座表面；

在所述PCB板的顶层表面装配激光芯片；

在所述PCB板上形成参考地结构，所述参考地结构靠近所述TO管座的高速信号引脚设置。

可选的，根据所述TO管座的所需带宽，选择所述PCB板的尺寸，以及根据所述TO管座的所需带宽，选择所述参考地结构与所述高速信号引脚的距离。

可选的，形成所述参考地结构时，包括以下步骤：

提供导电金属片；

将所述导电金属片装配到所述PCB板的顶层表面，且所述导电金属片电连接至所述PCB板的接地层；或，

在所述PCB板的顶层表面开窗，使所述PCB板的金属层外露，且所述金属层的外露区域与所述PCB板的接地层连接。

本发明的优点在于，在使用PCB板替代现有技术中的热沉结构的同时，为TO管座连接到的高速传输线提供了一个参考地，该参考地为高速信号传输提供了回流路径，增大了打线处的耦合电容，从而减小了此处的阻抗以及较小信号的反射，并且减小了阻抗的不连续性，增大了带宽。

并且，由于使用PCB板替代现有技术中的热沉结构，重新设计激光芯片的承载平台，可以通过调整PCB板的尺寸来调整TO管座的带宽，并且由于PCB板采用各种非金属介质和铜箔压合而成，而现有技术中的热沉结构使用的是氮化铝材料，因此对PCB板的结构、尺寸的调整更简单，并且可以低成本的改变PCB板的结构、尺寸，以调整TO管座的带宽，轻松实现TO管座的带宽的拓宽。在有效降低外形尺寸加工成本的同时，还可以实现承载激光芯片和传输高频信号的功能。

附图说明

图1是本发明的一实施例中所述TO管座的结构示意图。

图2是本发明的一实施例中所述TO管座的PCB板的结构示意图。

图3是本发明的一实施例中所述TO管座采用热沉结构以及采用PCB板安装激光芯片时的效果示意图。

图4是本发明的一实施例中所述TO管座的制备方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

研究发现，现有技术中四引脚的TO管座的带宽有限的原因在于，现有技术中通常使用ALN或者陶瓷基板材料来制备热沉结构，热沉结构是用于承载激光芯片以及作为高速信号传输的介质。在使用ALN或者陶瓷基板制备热沉结构时，需要根据特定的尺寸进行切割后，再去电镀刻蚀，工艺流程较为复杂。一些需要侧边电镀或者激光钻孔的热沉结构加工成本更高。这些复杂的工艺，以及高昂的加工成本，都使得现有技术中的TO管座难以以当前的热沉结构，来具备较高的带宽。

下面结合附图对本发明提供的TO管座的具体实施方式做详细说明。

请参阅图1和图2，其中是一实施例中所述TO管座的结构示意图。图2是本发明的一实施例中所述TO管座的PCB板200的结构示意图。

在该实施例中，所述TO管座包括安装座100、PCB板200、激光芯片102以及参考地结构101，所述参考地结构101设置于所述PCB板200的顶层表面。

所述安装座100用于安装或者连接引线以及密封盖等结构。一般可以采用合金或者陶瓷材料来制备所述安装座100。

所述安装座100表面设置有高速信号引脚，所述高速信号引脚用于传输高速信号，且所述高速信号引脚设置于所述安装座100的第一表面。所述安装座100的第二表面朝向信号传输线设置，所述安装座100表面形成有贯穿所述安装座100的第一表面和第二表面的孔洞，所述高速信号引脚通过所述孔洞连接到所述安装座100的第二表面的信号传输线。

由于PCB板200使用的是常规的玻璃纤维布加PP合成的固化片或者半固化片，材料类型和厚度种类都比较多，多种叠层层压后形成的PCB板，电镀以及钻孔工艺都比较简单，批量生产后，成本会降低很多。

所述PCB板200是叠层结构，至少包括基层、能源（Power）层，接地层以及顶层，所述接地层可以为所述顶层形成的线路提供接地点，所述能源层能够为所述顶层形成的线路提供能源，所述基层用于托住所述能源层、接地层以及顶层。PCB板200内各层之间通过过孔相连。在图1所示的实施例中，所述PCB板200是4层的叠层结构。

在该实施例中，所述PCB板200设置于所述安装座100表面。所述PCB板200可以通过金锡焊料与TO管座的安装座100焊接相连。并且，所述PCB板200的基层与整个安装座100相连，形成一个完整的参考地。

实际上，也可使用其他的方式实现所述PCB板200与所述TO管座的安装座100的连接。

所述PCB板200的顶层表面设置所述参考地结构101，所述参考地结构101与所述高速信号引脚相邻设置，所述参考地结构101用于为所述高速信号引脚提供参考地。在使用时，所述高速信号引脚通过引线与PCB板顶层的信号层相连，这里所指的信号层，可以对应到所述PCB板的顶层的金属结构。

请参阅图1，由于所述高速信号引脚与PCB板200之间有一定距离，因此，为了保证所述高速信号引脚与参考地结构101的相近，将所述参考地结构101设置在所述高速信号引脚在所述PCB板200的投影区域。

所述参考地结构101包括导电金属片，所述导电金属片包括铜片、铁片、铝片中的至少一种。在一些实施例中，所述参考地结构101 由PCB板上开窗后暴露的金属层提供，该开窗区域暴露的金属层与所述PCB板200的接地层连接。

在一些其他的实施例中，若所述导电金属片是单独设置的，则可以将所述导电金属片焊接到PCB板200的顶层表面的接地点，该接地点为所述PCB板表面的信号层接地的区域，从而为所述高速信号引脚提供参考地。在一种其他的实施例中，也可以直接打孔将导电金属板与PCB板200贯通，此时，所述导电金属片通过所述过孔与所述PCB板200内的接地层电连接，也可将所述导电金属片连接到地。

在该实施例中，由于所述TO管座的两侧都设置有高速信号引脚，因此在所述PCB板的两侧分别设置有所述参考地结构101，且各个参考地结构101与其临近的所述高速信号引脚之间的距离相等，以使得能够具有相同的使用效果。

在该实施例中，由于为所述TO管座的高速信号引脚提供参考地结构，因此为高速信号传输提供了回流路径，增大了打线处的耦合电容，从而减小了此处的阻抗以及较小信号的反射，并且减小了阻抗的不连续性，增大了带宽。

在该实施例中，要实现TO管座的带宽拓宽，对所述PCB板200的叠层材料和外形尺寸有一定的要求。 具体的，可以通过控制所述PCB板200的尺寸，控制所述TO管座的带宽；以及，通过控制所述参考地结构101与所述高速信号引脚的距离，控制所述TO管座的带宽。

在一些实施例中，所述PCB板200的长宽尺寸至少为2.4mm*1.1mm，公差为±0.1mm，或者可以更大，便于加工。在该长宽尺寸下，对应至所述TO管座的带宽大于或等于18GHz。

在一些其他的实施例中，所述PCB板200的长度尺寸要大于2.2mm。并且，所述PCB板200的顶层覆铜的阻抗范围为20欧姆至30欧姆。

在一些其他的实施例中，所述PCB板200的顶层覆铜的走线阻抗接近25欧姆。

由于PCB板200的高与所述参考地结构101与高速信号引脚的距离相关。因此，若要进一步增大所述带宽，则可以通过调整所述PCB板200的高，来控制所述参考地结构101与所述高速信号引脚的距离，从而进一步控制所述TO管座的带宽。所述PCB板200的高度方向的尺寸越大，所述PCB板200顶层表面设置的参考地结构101与所述高速信号引脚的距离越小，所述TO管座的带宽越大。

在图1、2所示的实施例中，所述PCB板200的长宽尺寸至少为2.4mm*1.1mm，所述PCB板200的参考地结构101足够高，使得所述PCB板200的参考地结构101与所述高速信号引脚的距离小于或等于0.15mm时，对应至所述TO管座的带宽大于或等于21GHz。在一些其他的实施例中，还可以将所述距离缩小到0.05mm，所述TO管座的带宽也会越大。

所述激光芯片102用于出射激光信号，且所述激光芯片102装配于所述PCB板200的顶层表面。所述PCB板可以为所述激光芯片102散热。所述激光芯片102设置于所述TO管座的第一表面的中心位置，并且所述PCB板200的高度要保证激光芯片102的发光点在所述TO管座的第一表面安装有TO管帽后的中心位置。这里所指的第一表面，是所述TO管座的安装座安装有所述PCB板200的表面。

本实施例中的TO管座使用PCB板200替代了现有技术中的热沉结构，改变了现有技术中的热沉结构的结构尺寸，实现带宽的拓宽，由于热沉结构本身使用的是氮化铝材料，外形尺寸加工成本很高。而PCB板200件采用各种非金属介质和铜箔压合而成，成本低且易于加工，从而可以根据需要，可以低成本的实现承载激光芯片和传输高频信号的功能。

并且，由于为所述TO管座的高速信号引脚提供参考地，为高速信号传输提供了回流路径，增大了打线处的耦合电容，从而减小了此处的阻抗以及较小信号的反射，并且减小了阻抗的不连续性，增大了带宽。由于改善了TO管座的带宽，可以使所述TO管座能够应用于25GHz或者更高速率的光模块。通过重新设计激光芯片的承载平台，组合成新型的TO管座，有效提高了整个TO封装的带宽。

本申请的实施例中还提供了一种TO管座的制备方法。

在该实施例中，所述制备方法包括以下步骤：步骤S101:提供PCB板；步骤S102:将所述PCB板装配到所述TO管座的安装座表面；步骤S103:在所述PCB板的顶层表面装配激光芯片102；步骤S104: 在所述PCB板上形成参考地结构，所述参考地结构靠近所述TO管座的高速信号引脚设置。

为所述TO管座的高速信号引脚提供参考地后，为高速信号传输提供了回流路径，增大了打线处的耦合电容，从而减小了此处的阻抗以及较小信号的反射，并且减小了阻抗的不连续性，增大了带宽。改善TO管座的带宽，可以使说说TO管座能够应用于25G或者更高速率的光模块。通过重新设计激光芯片的承载平台，组合成新型的TO管座，有效提高了整个TO的带宽。

根据所述TO管座的所需带宽，选择所述PCB板的尺寸，以及（和），根据所述TO管座的所需带宽，选择所述参考地结构与所述高速信号引脚的距离。

所述TO管座所需的带宽至少为18GHz时，所述PCB板的长宽尺寸至少为2.4mm*1.1mm。

所述TO管座所需的带宽至少为21GHz时，所述PCB板的参考地结构与所述高速信号引脚的距离小于或等于0.15mm。

形成所述参考地结构时，包括以下步骤：提供导电金属片；将所述导电金属片装配到所述PCB板的顶层表面，且所述导电金属片电连接至所述PCB板的接地层；或，在所述PCB板的顶层表面开窗，使所述PCB板的金属层外露，且所述金属层的外露区域与所述PCB板的接地层连接。

在一些实施例中，将所述导电金属片装配到所述PCB板的顶层表面时，采用的方法包括直接将所述导电金属片焊接到所述PCB板的顶层表面设置的接地点，从而为所述高速信号引脚提供参考地，以及在所述导电金属片表面形成过孔，所述过孔贯穿所述导电金属片以及部分贯穿所述PCB板，通过所述过孔电连接所述导电金属片与所述PCB板内的接地层，并将所述导电金属片装配到所述PCB板的顶层表面。

在一种实施例中，由所述PCB板的铜层提供参考地结构时，提供开窗露出金属层的、合适尺寸的PCB板，并且该外露的金属层与所述PCB板的接地层通过过孔实现相互连接，并且，所述PCB板通过金锡焊料等金属焊料与TO管座焊接相连。通过所述焊接，PCB板的底层与整个底座相连，形成一个完整的参考地。

本实施例中的TO管座使用PCB板替代了现有技术中的热沉结构，从而可以根据需要，低成本的修改PCB板的尺寸，使得所述PCB板的尺寸能够符合带宽的需求。并且，由于为所述TO管座的高速信号引脚提供参考地，为高速信号传输提供了回流路径，增大了打线处的耦合电容，从而减小了此处的阻抗以及较小信号的反射，并且减小了阻抗的不连续性，增大了带宽。由于改善了TO管座的带宽，可以使所述TO管座能够应用于25G或者更高速率的光模块。通过重新设计激光芯片的承载平台，组合成新型的TO管座，有效提高了整个TO封装的带宽。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种TO管座，其特征在于，包括：

安装座，设置有高速信号引脚，所述高速信号引脚用于传输高速信号；

PCB板，设置于所述安装座表面；

激光芯片，装配于所述PCB板的顶层表面；

所述PCB板的顶层表面还设置有参考地结构，所述参考地结构与所述高速信号引脚相邻设置，所述参考地结构用于为所述高速信号引脚提供参考地。

2.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，所述参考地结构包括导电金属片，所述导电金属片包括铜片、铁片、铝片中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的TO管座，其特征在于，所述导电金属片表面设置有过孔，所述过孔贯穿所述导电金属片以及部分贯穿所述PCB板，所述导电金属片通过所述过孔与所述PCB板内的接地层电连接，和/或，

所述导电金属片焊接至所述PCB板的顶层表面，并与所述PCB板顶层表面的接地点电连接，所述接地点与所述PCB板内的接地层电连接。

4.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，所述参考地结构由外露的所述PCB板的金属层提供，所述外露的所述PCB板的金属层与所述PCB板的接地层连接。

5.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，通过控制所述PCB板的尺寸，控制所述TO管座的带宽；以及通过控制所述参考地结构与所述高速信号引脚的距离，控制所述TO管座的带宽。

6.根据权利要求5所述的TO管座，其特征在于，所述PCB板的长宽尺寸至少为2.4mm*1.1mm，对应至所述TO管座的带宽大于或等于18GHz。

7.根据权利要求6所述的TO管座，其特征在于，所述PCB板的参考地结构与所述高速信号引脚的距离小于或等于0.15mm，对应至所述TO管座的带宽大于或等于21GHz。

8.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，所述PCB板的顶层表面的最上层覆铜的阻抗范围为20欧姆至30欧姆。

9.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，所述PCB板的顶层表面的最上层覆铜的阻抗为25欧姆。

10.根据权利要求1所述的TO管座，其特征在于，所述激光芯片设置于所述TO管座的第一表面的中心位置，且所述TO管座的第一表面用于安装所述PCB板。

11.一种TO管座的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供PCB板；

将所述PCB板装到所述TO管座的安装座表面；

在所述PCB板的顶层表面装配激光芯片；

在所述PCB板上形成参考地结构，所述参考地结构靠近所述TO管座的高速信号引脚设置。

12.根据权利要求11所述的TO管座的制备方法，其特征在于，根据所述TO管座的所需带宽，选择所述PCB板的尺寸，以及根据所述TO管座的所需带宽，选择所述参考地结构与所述高速信号引脚的距离。

13.根据权利要求11所述的TO管座的制备方法，其特征在于，形成所述参考地结构时，包括以下步骤：

提供导电金属片；

将所述导电金属片装配到所述PCB板的顶层表面，且所述导电金属片电连接至所述PCB板的接地层；或，

在所述PCB板的顶层表面开窗，使所述PCB板的金属层外露，且所述金属层的外露区域与所述PCB板的接地层连接。

Images