专利名称：一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元的制作方法
技术领域：
本发明属于光电子器件领域，更具体说是一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元。
背景技术：
在目前光纤通信系统中，因为半导体电吸收调制器体积小，调制带宽高，理论上其调制 速率可达100Gb/s等特点，而得到了广泛的应用和关注。在光电子器件封装中，过渡热沉起 着很重要的作用。但是在测试和封装过程中，调制信号到调制器电极的微波耦合会限制最终 的调制带宽。因此需要研制高性能的波导转换和微波匹配电路实现微波信号从同轴接口到调 制器电极的低损耗传输。目前过渡热沉主要使用共面波导传输线结构，它可以实现良好的微 波传输特性，其特征阻抗可以设计为通用微波电路的特征阻抗50Q。同时，该结构还很适合 在波导终端制作薄膜电阻以进行阻抗匹配。但是共面波导传输结构中存在着的微波谐振问题 一直是影响半导体电吸收调制器实现大信号高速调制封装的一个障碍。尤其是对于信号调制 速率达到40Gb/s的高速电吸收调制器及其与半导体激光器集成器件，共面波导传输结构中的 微波谐振问题会明显影响微波传输特性。而微带线传输结构不存在高频微波谐振的问题，但 同时面临着匹配电阻制作较为麻烦，并且在封装过程当中不容易进行测试。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单 元，该热沉能够解决共面波导传输结构中存在的高频微波谐振问题。同时也能解决微带线传 输结构匹配电阻制作较为麻烦，在封装过程中不容易测试的问题。
l.含有热沉(1)、导通孔(2)、共面波导金属地电极(3)、共面波导信号电极(4)、金属 地电极(5)、微带线信号电极(8)、所述微带线信号电极(8)与所述共面波导信号电极(4) 之间的过渡区(6)，其中
热沉(1)，采用蓝宝石材料制成，
金属地电极(5)，位于所述热沉(1)的下表面，
共面波导金属地电极(3)，位于所述热沉(1)的上表面，
共面波导信号电极(4)位于所述热沉(1)上表面的所述共面波导金属地电极(3)纵轴线的两侧，所述共面波导金属地电极(3)与该共面波导信号电极(4)之间有间隔，
导通孔(2)，位于所述共面波导金属地电极(3)所述纵轴线两侧，且沿纵向间隔分布，
所述导通孔(2)贯通所述共面波导金属地电极(3)和所述金属地电极(5)，所述共面波导
金属地电极(3)，共面波导信号电极(4)，金属地电极(5)和导通孔(2)内壁的表面镀金， 薄膜匹配电阻(7)，与所述共面波导信号电极等宽，处于所述共面波导金属地电极(3)
与所述共面波导信号电极(4)之间，且与所述共面波导信号电极(4)在同一个所述纵轴线
上，
上述共面波导金属地电极(3)、共面波导信号电极(4)共同构成一条共面波导， 微带线信号电极(8)，在所述热沉(1)的上表面，经镀金处理，处于所述共面波导信号
电极(4)的下方，与金属地电极(5)共同构成微带线(10)，且与该共面波导信号电极(4)
共用一条所述的纵轴线，
所述微带线信号电极(8)与所述共面波导信号电极(4)之间的过渡区(6)，从所述微
带线信号电极(8)转换为所述共面波导信号电极(4)时，所述过渡区呈120° -150°的斜
角，
其中，所述微带线的特性阻抗、所述共面波导的特性阻抗、所述微带线信号电极(8)与 所述共面波导信号电极(4)之间过渡区(6)的特性阻抗相等。
2. 所述微波馈线沿垂直于所述共面波导金属地电极(3)的纵轴线方向切割为两部分。
3. 所述的切割位置在所述过渡区(6)与所述薄膜匹配电阻(7)之间。
4. 所述微带线特征阻抗、共面波导特性阻抗、微带线信号点击到共面波导信号电极之间的过 渡区的特性阻抗约为40 Q 60 Q 。
5. 所述热沉(1)采用陶瓷基片、金刚石、氧化铝、氧化铍、碳化硅材料中的任何一种。
本发明的有益效果是能够避免共面波导传输中存在的高频微波谐振问题，改善微波传 输特性。能够非常方便地制作匹配电阻。封装过程中的测试也非常简单实用。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中
图1是本发明一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元的共面波导部分的A-A剖面
图2是本发明一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元的微带线部分的B-B剖面图； 图3是本发明一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元的俯视图；图4是本发明一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元中间切割开后的俯视图。
具体实施例方式
请参阅图l、图2、图3和图4，在图l、图2、图3和图4的实施例中，本发明一种半导 体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其中包括
热沉1 ，该热沉1采用的是蓝宝石或是陶瓷基片或金刚石或氮化铝或氧化铍或碳化硅材料， 其长度约为lmm 9mm，宽度约为0.5mm 3mm，厚度约为0.1mm lmm。
共面波导金属地电极3与共面波导信号电极4，该金属地电极3和信号电极4位于热沉1 的上表面，信号电极4的宽度约为1(Him 50(Him，长度为0.1mm 9mm，金属地电极3与信 号电极4之间间隔为1(Him 50(Vm;
微带线信号电极8，该信号电极8位于热沉1的上表面，信号电极8的宽度约为10pm 500pm， 长度为0.1mm 9mm;
金属地电极5，该地电极5设于热沉1的下表面；
上述的金属地电极3、信号电极4、信号电极8和金属地电极5的表面经过镀金工艺处理；
共面波导IO，微带线9，微带线信号电极转换到共面波导信号电极的过渡区6，微带线特 性阻抗为40 60Q，共面波导特性阻抗为40 60Q，过渡区的特性阻抗为40 ~ 60 Q。微带 线信号电极转换到共面波导信号电极的过渡区设计成120 150。的斜角。
薄膜匹配电阻7位于共面波导的信号电极与共面波导地电极之间，薄膜匹配电阻7的宽 度与信号电极4宽度相等。
导通孔2，该导通孔2设于热沉1的上表面其中金属电极3的区域内，并贯穿金属电极3、 整个热沉1及地电极5。导通孔的直径为0.1mm 0.5mm。该导通孔2的数量和位置可以改变 热沉微波传输的最小谐振峰与传输特性，该导通孔2是采用激光打孔技术形成在热沉1上； 该导通孔2的数量为2 30个，相互两个孔之间的纵向间隔不大于2mm，横向间隔不大于 2mm。
在这个过程中，由于激光打孔的导通孔2有一定锥度，在溅射或蒸发时导通孔2内侧便 于金属化，实现热沉上表面电极3和地电极5的连接。
可以将微波馈线单元切割为两部分，使其方便半导体电吸收调制器的封装测试。切割位 置可以在微带线转换到共面波导的金属电极结构6与薄膜电阻7之间。
现举一个具体实施例如下
热沉1的相对介电常数为9.8、长5.5mm，宽1.5mm，厚度为0.2mm，共面波导信号电极4的宽度为10(Him，长度为2.4mm，信号电极4的与金属地电极3之间间隔为50pm，微带线 信号电极8的宽度为200pm，长度为2.85mm，共面波导与微带线的连接处6设计成135°的 斜角。金属电极3内共有8个通孔，通孔的直径为0.3mm，相邻两个通孔的横向间隔为0.8mm， 纵向间隔为0.75mm。薄膜匹配电阻7采用氮化钽材料制成，边长为100pm，电阻值为50Q。 可以得到，半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元在60GHz范围内传输特性良好，传输损 耗小于0.5dB，没有出现谐振峰现象。
权利要求
1、一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其特征在于，含有热沉(1)、导通孔(2)、共面波导金属地电极(3)、共面波导信号电极(4)、金属地电极(5)、微带线信号电极(8)、所述微带线信号电极(8)与所述共面波导信号电极(4)之间的过渡区(6)，其中热沉(1)，采用蓝宝石材料制成，金属地电极(5)，位于所述热沉(1)的下表面，共面波导金属地电极(3)，位于所述热沉(1)的上表面，共面波导信号电极(4)位于所述热沉(1)上表面的所述共面波导金属地电极(3)纵轴线的两侧，所述共面波导金属地电极(3)与该共面波导信号电极(4)之间有间隔，导通孔(2)，位于所述共面波导金属地电极(3)所述纵轴线两侧，且沿纵向间隔分布，所述导通孔(2)贯通所述共面波导金属地电极(3)和所述金属地电极(5)，所述共面波导金属地电极(3)，共面波导信号电极(4)，金属地电极(5)和导通孔(2)内壁的表面镀金，薄膜匹配电阻(7)，与所述共面波导信号电极等宽，处于所述共面波导金属地电极(3)与所述共面波导信号电极(4)之间，且与所述共面波导信号电极(4)在同一个所述纵轴线上，上述共面波导金属地电极(3)、共面波导信号电极(4)共同构成一条共面波导，微带线信号电极(8)，在所述热沉(1)的上表面，经镀金处理，处于所述共面波导信号电极(4)的下方，与金属地电极(5)共同构成微带线(10)，且与该共面波导信号电极(4)共用一条所述的纵轴线，所述微带线信号电极(8)与所述共面波导信号电极(4)之间的过渡区(6)，从所述微带线信号电极(8)转换为所述共面波导信号电极(4)时，所述过渡区呈120°-150°的斜角，其中，所述微带线的特性阻抗、所述共面波导的特性阻抗、所述微带线信号电极(8)与所述共面波导信号电极(4)之间过渡区(6)的特性阻抗相等。
2. 根据权利要求1所述的一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其特征在于， 所述微波馈线沿垂直于所述共面波导金属地电极(3)的纵轴线方向切割为两部分。
3. 根据权利要求2所述的一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其特征在于， 所述的切割位置在所述过渡区(6)与所述薄膜匹配电阻(7)之间。
4. 根据权利要求1所述的一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其特征在于， 所述微带线特征阻抗、共面波导特性阻抗、微带线信号电极到共面波导信号电极之间的过渡区的特性阻抗约为40 Q 60 Q 。
5.根据权利要求1所述的一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，其特征在于， 所述热沉(1)采用陶瓷基片、金刚石、氧化铝、氧化铍、碳化硅材料中的任何一种。
全文摘要
一种半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元，属于光电子器件中半导体电吸收调制器封装技术领域，其特征在于，在共面波导传输线结构中，在共面波导金属地电极纵轴线两侧，沿纵向开有导通热沉上表面该共面波导金属地电极和下表面金属地电极之间的导通孔，利用导通孔的数量和位置来改变热沉传输的最小谐振峰与传输特性，同时把微波馈线单元沿垂直于该纵轴线方向切割为两部分便于半导体电吸收调制器的封装测试。该半导体电吸收调制器封装用微波馈线单元在60GHz范围内传输特性良好，传输损耗小于0.5dB，没有出现谐振峰现象。
文档编号H01P3/00GK101527379SQ20091008120
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者周奇伟, 孙长征, 兵 熊, 毅 罗 申请人:清华大学