專利名稱：一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，更具體說是一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元。
背景技術(shù)：
在目前光纖通信系統(tǒng)中，因為半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器體積小，調(diào)制帶寬高，理論上其調(diào)制 速率可達100Gb/s等特點，而得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。在光電子器件封裝中，過渡熱沉起 著很重要的作用。但是在測試和封裝過程中，調(diào)制信號到調(diào)制器電極的微波耦合會限制最終 的調(diào)制帶寬。因此需要研制高性能的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換和微波匹配電路實現(xiàn)微波信號從同軸接口到調(diào) 制器電極的低損耗傳輸。目前過渡熱沉主要使用共面波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu)，它可以實現(xiàn)良好的微 波傳輸特性，其特征阻抗可以設(shè)計為通用微波電路的特征阻抗50Q。同時，該結(jié)構(gòu)還很適合 在波導(dǎo)終端制作薄膜電阻以進行阻抗匹配。但是共面波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中存在著的微波諧振問題 一直是影響半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器實現(xiàn)大信號高速調(diào)制封裝的一個障礙。尤其是對于信號調(diào)制 速率達到40Gb/s的高速電吸收調(diào)制器及其與半導(dǎo)體激光器集成器件，共面波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中的 微波諧振問題會明顯影響微波傳輸特性。而微帶線傳輸結(jié)構(gòu)不存在高頻微波諧振的問題，但 同時面臨著匹配電阻制作較為麻煩，并且在封裝過程當(dāng)中不容易進行測試。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單 元，該熱沉能夠解決共面波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)中存在的高頻微波諧振問題。同時也能解決微帶線傳 輸結(jié)構(gòu)匹配電阻制作較為麻煩，在封裝過程中不容易測試的問題。
l.含有熱沉(1)、導(dǎo)通孔(2)、共面波導(dǎo)金屬地電極(3)、共面波導(dǎo)信號電極(4)、金屬 地電極(5)、微帶線信號電極(8)、所述微帶線信號電極(8)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4) 之間的過渡區(qū)(6)，其中
熱沉(1)，采用藍寶石材料制成，
金屬地電極(5)，位于所述熱沉(1)的下表面，
共面波導(dǎo)金屬地電極(3)，位于所述熱沉(1)的上表面，
共面波導(dǎo)信號電極(4)位于所述熱沉(1)上表面的所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)縱軸線的兩側(cè)，所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)與該共面波導(dǎo)信號電極(4)之間有間隔，
導(dǎo)通孔(2)，位于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)所述縱軸線兩側(cè)，且沿縱向間隔分布，
所述導(dǎo)通孔(2)貫通所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)和所述金屬地電極(5)，所述共面波導(dǎo)
金屬地電極(3)，共面波導(dǎo)信號電極(4)，金屬地電極(5)和導(dǎo)通孔(2)內(nèi)壁的表面鍍金， 薄膜匹配電阻(7)，與所述共面波導(dǎo)信號電極等寬，處于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)
與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間，且與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)在同一個所述縱軸線
上，
上述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)、共面波導(dǎo)信號電極(4)共同構(gòu)成一條共面波導(dǎo)， 微帶線信號電極(8)，在所述熱沉(1)的上表面，經(jīng)鍍金處理，處于所述共面波導(dǎo)信號
電極(4)的下方，與金屬地電極(5)共同構(gòu)成微帶線(10)，且與該共面波導(dǎo)信號電極(4)
共用一條所述的縱軸線，
所述微帶線信號電極(8)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間的過渡區(qū)(6)，從所述微
帶線信號電極(8)轉(zhuǎn)換為所述共面波導(dǎo)信號電極(4)時，所述過渡區(qū)呈120° -150°的斜
角，
其中，所述微帶線的特性阻抗、所述共面波導(dǎo)的特性阻抗、所述微帶線信號電極(8)與 所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間過渡區(qū)(6)的特性阻抗相等。
2. 所述微波饋線沿垂直于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)的縱軸線方向切割為兩部分。
3. 所述的切割位置在所述過渡區(qū)(6)與所述薄膜匹配電阻(7)之間。
4. 所述微帶線特征阻抗、共面波導(dǎo)特性阻抗、微帶線信號點擊到共面波導(dǎo)信號電極之間的過 渡區(qū)的特性阻抗約為40 Q 60 Q 。
5. 所述熱沉(1)采用陶瓷基片、金剛石、氧化鋁、氧化鈹、碳化硅材料中的任何一種。
本發(fā)明的有益效果是能夠避免共面波導(dǎo)傳輸中存在的高頻微波諧振問題，改善微波傳 輸特性。能夠非常方便地制作匹配電阻。封裝過程中的測試也非常簡單實用。


為進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，其中
圖1是本發(fā)明一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元的共面波導(dǎo)部分的A-A剖面
圖2是本發(fā)明一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元的微帶線部分的B-B剖面圖； 圖3是本發(fā)明一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元的俯視圖；圖4是本發(fā)明一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元中間切割開后的俯視圖。
具體實施例方式
請參閱圖l、圖2、圖3和圖4，在圖l、圖2、圖3和圖4的實施例中，本發(fā)明一種半導(dǎo) 體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其中包括
熱沉1 ，該熱沉1采用的是藍寶石或是陶瓷基片或金剛石或氮化鋁或氧化鈹或碳化硅材料， 其長度約為lmm 9mm，寬度約為0.5mm 3mm，厚度約為0.1mm lmm。
共面波導(dǎo)金屬地電極3與共面波導(dǎo)信號電極4，該金屬地電極3和信號電極4位于熱沉1 的上表面，信號電極4的寬度約為1(Him 50(Him，長度為0.1mm 9mm，金屬地電極3與信 號電極4之間間隔為1(Him 50(Vm;
微帶線信號電極8，該信號電極8位于熱沉1的上表面，信號電極8的寬度約為10pm 500pm， 長度為0.1mm 9mm;
金屬地電極5，該地電極5設(shè)于熱沉1的下表面；
上述的金屬地電極3、信號電極4、信號電極8和金屬地電極5的表面經(jīng)過鍍金工藝處理；
共面波導(dǎo)IO，微帶線9，微帶線信號電極轉(zhuǎn)換到共面波導(dǎo)信號電極的過渡區(qū)6，微帶線特 性阻抗為40 60Q，共面波導(dǎo)特性阻抗為40 60Q，過渡區(qū)的特性阻抗為40 ~ 60 Q。微帶 線信號電極轉(zhuǎn)換到共面波導(dǎo)信號電極的過渡區(qū)設(shè)計成120 150。的斜角。
薄膜匹配電阻7位于共面波導(dǎo)的信號電極與共面波導(dǎo)地電極之間，薄膜匹配電阻7的寬 度與信號電極4寬度相等。
導(dǎo)通孔2，該導(dǎo)通孔2設(shè)于熱沉1的上表面其中金屬電極3的區(qū)域內(nèi)，并貫穿金屬電極3、 整個熱沉1及地電極5。導(dǎo)通孔的直徑為0.1mm 0.5mm。該導(dǎo)通孔2的數(shù)量和位置可以改變 熱沉微波傳輸?shù)淖钚≈C振峰與傳輸特性，該導(dǎo)通孔2是采用激光打孔技術(shù)形成在熱沉1上； 該導(dǎo)通孔2的數(shù)量為2 30個，相互兩個孔之間的縱向間隔不大于2mm，橫向間隔不大于 2mm。
在這個過程中，由于激光打孔的導(dǎo)通孔2有一定錐度，在濺射或蒸發(fā)時導(dǎo)通孔2內(nèi)側(cè)便 于金屬化，實現(xiàn)熱沉上表面電極3和地電極5的連接。
可以將微波饋線單元切割為兩部分，使其方便半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器的封裝測試。切割位 置可以在微帶線轉(zhuǎn)換到共面波導(dǎo)的金屬電極結(jié)構(gòu)6與薄膜電阻7之間。
現(xiàn)舉一個具體實施例如下
熱沉1的相對介電常數(shù)為9.8、長5.5mm，寬1.5mm，厚度為0.2mm，共面波導(dǎo)信號電極4的寬度為10(Him，長度為2.4mm，信號電極4的與金屬地電極3之間間隔為50pm，微帶線 信號電極8的寬度為200pm，長度為2.85mm，共面波導(dǎo)與微帶線的連接處6設(shè)計成135°的 斜角。金屬電極3內(nèi)共有8個通孔，通孔的直徑為0.3mm，相鄰兩個通孔的橫向間隔為0.8mm， 縱向間隔為0.75mm。薄膜匹配電阻7采用氮化鉭材料制成，邊長為100pm，電阻值為50Q。 可以得到，半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元在60GHz范圍內(nèi)傳輸特性良好，傳輸損 耗小于0.5dB，沒有出現(xiàn)諧振峰現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其特征在于，含有熱沉(1)、導(dǎo)通孔(2)、共面波導(dǎo)金屬地電極(3)、共面波導(dǎo)信號電極(4)、金屬地電極(5)、微帶線信號電極(8)、所述微帶線信號電極(8)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間的過渡區(qū)(6)，其中熱沉(1)，采用藍寶石材料制成，金屬地電極(5)，位于所述熱沉(1)的下表面，共面波導(dǎo)金屬地電極(3)，位于所述熱沉(1)的上表面，共面波導(dǎo)信號電極(4)位于所述熱沉(1)上表面的所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)縱軸線的兩側(cè)，所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)與該共面波導(dǎo)信號電極(4)之間有間隔，導(dǎo)通孔(2)，位于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)所述縱軸線兩側(cè)，且沿縱向間隔分布，所述導(dǎo)通孔(2)貫通所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)和所述金屬地電極(5)，所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)，共面波導(dǎo)信號電極(4)，金屬地電極(5)和導(dǎo)通孔(2)內(nèi)壁的表面鍍金，薄膜匹配電阻(7)，與所述共面波導(dǎo)信號電極等寬，處于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間，且與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)在同一個所述縱軸線上，上述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)、共面波導(dǎo)信號電極(4)共同構(gòu)成一條共面波導(dǎo)，微帶線信號電極(8)，在所述熱沉(1)的上表面，經(jīng)鍍金處理，處于所述共面波導(dǎo)信號電極(4)的下方，與金屬地電極(5)共同構(gòu)成微帶線(10)，且與該共面波導(dǎo)信號電極(4)共用一條所述的縱軸線，所述微帶線信號電極(8)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間的過渡區(qū)(6)，從所述微帶線信號電極(8)轉(zhuǎn)換為所述共面波導(dǎo)信號電極(4)時，所述過渡區(qū)呈120°-150°的斜角，其中，所述微帶線的特性阻抗、所述共面波導(dǎo)的特性阻抗、所述微帶線信號電極(8)與所述共面波導(dǎo)信號電極(4)之間過渡區(qū)(6)的特性阻抗相等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其特征在于， 所述微波饋線沿垂直于所述共面波導(dǎo)金屬地電極(3)的縱軸線方向切割為兩部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其特征在于， 所述的切割位置在所述過渡區(qū)(6)與所述薄膜匹配電阻(7)之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其特征在于， 所述微帶線特征阻抗、共面波導(dǎo)特性阻抗、微帶線信號電極到共面波導(dǎo)信號電極之間的過渡區(qū)的特性阻抗約為40 Q 60 Q 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，其特征在于， 所述熱沉(1)采用陶瓷基片、金剛石、氧化鋁、氧化鈹、碳化硅材料中的任何一種。
全文摘要
一種半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元，屬于光電子器件中半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，在共面波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu)中，在共面波導(dǎo)金屬地電極縱軸線兩側(cè)，沿縱向開有導(dǎo)通熱沉上表面該共面波導(dǎo)金屬地電極和下表面金屬地電極之間的導(dǎo)通孔，利用導(dǎo)通孔的數(shù)量和位置來改變熱沉傳輸?shù)淖钚≈C振峰與傳輸特性，同時把微波饋線單元沿垂直于該縱軸線方向切割為兩部分便于半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器的封裝測試。該半導(dǎo)體電吸收調(diào)制器封裝用微波饋線單元在60GHz范圍內(nèi)傳輸特性良好，傳輸損耗小于0.5dB，沒有出現(xiàn)諧振峰現(xiàn)象。
文檔編號H01P3/00GK101527379SQ20091008120
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者周奇?zhèn)? 孫長征, 兵 熊, 毅 羅 申請人:清華大學(xué)