专利名称：电子组件的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及具有其中电路通过高频传输线电连接的结构的电子组件，以及更具体地说，涉及包括半导体激光二极管和控制系统的电子组件。
背景技术：
近年来，光通信已经被广泛地实际使用。半导体激光二极管(LD，laser diode)用作光通信的光源。通常，调制器用来调制LD。存在不用调制器而被直接调制的一种激光二极管。存在具有内置调制器的另一种激光二极管。调制器驱动器用来驱动调制器。调制器和调制器驱动器通过能传输高频信号的传输线电连接在一起。调制器的输出信号是几GHz的高频信号，要求考虑传输线的阻抗。直接调制具有通过传输线连接驱动器和LD的排列。存在几种调制器，以及许多调制器具有反向偏压的PN结。LD具有正向偏压的PN结。日本专利申请公开No.2003-298175公开了使用单个电源，通过该电源同时实现LD的正向偏压和调制器的反向偏压。
图1是具有正电源的电子组件的结构的电路图。电子组件包括激光二极管(LD)22a和EAM(电吸收调制器，Electro-AbsorptionModulator)22b。EAM驱动器12由+5V的直流电源(VCC)驱动，以及其输出经由传输线30连接到EAM22b的阳极。EAM22b的阴极连接到+5V的电源电压。EAM22b的阴极和阳极通过50Ω的端接电阻器彼此连接。升压电路40将+5V的直流电压转换成+7V的电压。恒流电路42使用+7V的升压，并从中获得驱动OD22a所需的电流。如上所述，图1所示的结构使用+5V和+7V的电源电压来偏压LD22a和EAM22b。
EAM驱动器12和EAM22b通过作为参考电势的+5V电源电压发送和接收高频信号。更具体地说，EAM驱动器12和EAM22b使用相对于地的+5V电势作为信号参考电势。相反，传输线30使用地电势作为参考。
图2A和2B是说明参考电势的图。更具体地说，图2A是图1所示的电路结构的一部分的电路图，以及图2B是图2A的等效电路。生成+5V电源电压的直流电源44具有高阻抗，导致电感部件L1和L2，如图2A所示，其中，L1表示连接直流电源44和EAM驱动器12的电感部件，以及L2表示连接直流电源44和EAM22b的阴极的电感部件。包括电感部件L1和L2的线路可以是来自连接到EAM驱动器12和EAM22b的外部电源的配线线路，或者可以是在电子组件中提供并用来将电源电压供给EAM驱动器12和EAM22b的电源线路。
图3示出图2B中所示的等效电路上的信号电流的流动。由作为信号源的EAM驱动器12输出的信号电流按顺序通过传输线30、负载(EAM)22b以及电感部件L2和L1返回到EAM驱动器12。从EAM22b返回EAM驱动器12的返回路径包括在信号电流的流动中串联连接的电感部件L1和L2，并引起与传输线30的阻抗不匹配。阻抗不匹配使得信号反射和损失。当作为高频信号的信号电流的频率变得更高时，电感部件L1和L2变得更大，以及有关阻抗不匹配的问题变得更突出。
为了解决上述问题，想到使用旁路电容器C1和C2，如图4所示。在高频操作中，直流电源44(图2B)的正极端经旁路电容器C1和C2接地，使得能降低电感部件L1和L2的影响。然而，旁路电容器C1和C2的互连线包括电感部件，而且有关阻抗不匹配的问题仍然存在。这意味着高频信号的反射和损失的问题依然存在。
发明内容
本发明的目的是降低高频信号的反射和损失。
本发明的这一目的是通过电子组件实现的，包括第一级电路，基于为正或负电势的第一电势，产生驱动信号；第二级电路，包括在等于第一电势的第二电势和驱动信号之间反向驱动的第一元件，以及在朝向第二电势的正向偏压方向上连接的第二元件；以及传输线，具有在其上将驱动信号传送到第一元件的信号导线，以及维持在参考电势的参考导线，第一级电路的第一电势和传输线的参考导线之间的连接和第二级电路的第二电势和参考导线之间的连接处于相等电势。
本发明的上述目的还通过一种电子组件来实现，包括第一级电路，基于为正或负电势的第一电势，产生驱动信号；第二级电极，包括在等于第一电势的第二电势和驱动信号之间正向驱动的第一元件；以及传输线，具有在其上将第一级电路的驱动信号传送到第一元件的信号导线，以及维持在参考电势的参考导线，第一级电路的第一电势和传输线的参考导线之间的连接和第二级电路的第二电势和参考导线之间的连接处于相等电势。
本发明的上述目的还通过一种传输线来实现，包括信号导线；和维持在参考电势的参考导线，该参考电势为正或负电势。
本发明的上述目的还通过一种半导体器件来实现，包括连接到传输线的信号导线的信号端；和连接到传输线的参考导线并具有正或负电势的参考电势端。
本发明的上述目的还通过一种传输方法来实现，包括在传输线的信号导线上发送来自第一级电路的信号；和所述信号通过返回路径返回到所述第一级电路，所述返回路径包括维持在正或负电势的传输线的参考导线。
从下述当结合附图阅读时的详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得更显而易见，其中图1是传统的电子组件的结构的电路图；图2A和2B是说明用在图1所示的结构中的参考电势的图；图3示出图2B所示的等效电路上的信号流的流程图；
图4是采用旁路电容器的电路的电路图；图5是根据本发明的实施例的电子组件的电路结构的电路图；图6示出图5所示的电路结构上高频信号电流的流动；图7A和7B示意性地示出用在图5所示的电子组件中的印刷电路板的横截面；图8是具有通孔互连的印刷电路板的平面图；图9是共面线的透视图；图10是根据本发明的另一实施例，具有直接调制激光二极管的电子组件的结构的图；以及图11是根据本发明的另一实施例，具有LN(铌酸锂)调制器的另一电子组件的结构的图。
具体实施例方式
图5示出根据本发明的实施例的电子组件的电路结构，其中相同的标记表示相同的元件。传输线60用来电连接EAM驱动器12和EAM22b。EAM驱动器12形成第一级电路，以及EAM22b和LD22a一起形成第二级电路。正向偏压LD22a，以及反向偏压作为光调制器的EAM22b。这里，反向偏压的元件，如EAM22b被定义为第一元件，以及正向偏压的元件，如LD22a被定义为第二元件。除了LD22a，第二元件可以是发光元件(例如发光二极管)或光放大器。第一和第二元件可以集成在相同导电类型的衬底上。EAM22b可以是单个半导体器件。在图5所示的结构中，通过正电源偏压第一和第二元件。代替正电源，可以使用负电源来偏压第一和第二元件。即，图5所示的电子组件由基于可以为正或负的第一电势产生驱动信号的第一级电路12、在等于第一电势的第二电势和驱动信号之间反向偏压的第一元件22b以及在朝向第二电势的正向偏压方向上连接的第二元件22a组成。
传输线60由导线61和参考导线62组成。在本实施例中，传输线60的参考导线62通过导线63和64连接到+5V的电源电压。即，图5所示的电子组件具有在其上将第一级电路12的驱动信号传送到第一元件22b的信号导线和维持在参考电势的参考导线。如标记65所示，传输线60的参考导线62不连接到地电势。传输线60的参考导线62维持在不同于地电势的正或负电势。传输线60的特性阻抗是例如50Ω。
第一级电路12以及由LD22a和EAM22b组成的第二级电路由具有与第一电势相同极性的电源电压VCC驱动。第二电势是施加到具有使电源电压VCC升高的升压电路40的第二级电路的电源电压。在第二电势和升压电路40的输出之间正向偏压第二元件22a。
图6示出图5所示的结构中高频信号电流的流动。由充当信号源的EAM驱动器12输出的高频信号电流通过LD22(负载)的EAM22b和传输线60，并返回到EAM驱动器12。信号电流从EAM22b返回到EAM驱动器12的返回路径包括传输线60。在本实施例中，返回路径的正电势是+5V的电源电压。传输线60的参考电势与EAM驱动器12和LD22的信号参考电势一致。相反，在传统结构中，如图2A所示，信号电流的返回路径不包括传输线30，以及传输线30的参考电势是地电势并不同于EAM驱动器12和LD22的信号参考电势(+5V)。
在图5所示的结构中形成的信号电流的返回路径不包括电源线的电感部件L1和L2。由于信号电流不流过电感部件L1和L2，在EAM驱动器12的信号源和传输线60之间以及传输线60和作为传输线60的负载的EAM22b之间不存在电感部件L1和L2。因此，在本结构中，传输线60的参考导线62不设置在地电势，而是设置在第一级电路和第二级电路共同的电势(第一电势和第二电势，在上述例子中为VCC)。这使得可以在DC操作中，形成经传输线60的参考导线62连接第一级电路和第二级电路的返回路径，而不通过旁路电容器分开这些电路，并降低了高频信号的反射和损失。
图5所示的电子组件可以具有包括图7A示意所示的印刷电路板70的结构。印刷电路板70具有多层结构。印刷电路板70具有多个介电层70a、70b和70c。介电层的数量不限于三个，但印刷电路板70可以具有任意多个介电层。RAM驱动器12和LD22安装在印刷电路板70的表面上，以及在其上形成连接这些元件的传输线60的信号导线61信号导线61连接EAM驱动器12的信号端和LD22的信号端。传输线60的参考导线62位于信号导线61下面。参考导线62处于与RAM驱动器12和LD22共同的电势。最好，参考导线62形成在印刷电路板70的整个内表面上。参考导线62不仅形成在信号导线61下面，而且在EAM驱动器12和LD22下面。传输线60是由信号导线61、介电层70a和参考导线62形成的微带线。微带线从EAM驱动器12的信号端继续到LD22的信号端。因此，传输线60充当使阻抗与EAM驱动器12和LD22匹配的阻抗匹配线。因此，可以大大地降低高频信号的反射和损失。
地电势层66通过介电层70b形成在传输线60的参考导线62下面。传输低频信号的信号导线67通过介电层70c形成在地电势层66下面。在印刷电路板70的背面提供信号导线67。
传统结构采用处于地电势的传输线30的参考电势，以及图7A所示的结构不能用于此。传统结构要求如图7B所示的结构，其中将微带线构造成使得处于地电势的参考导线正好排列在传输线30的信号导线下面。
图7A所示的参考导线62通过在印刷电路板70中形成的通孔互连电连接到EAM驱动器12和LD22。通孔互连对应于图5所示的导线63和64。通孔互连的示例性结构如图8所示。EAM驱动器12的电源端13和14通过在导电图74和75中形成的通孔互连72和73连接到参考导线62。设置在正参考电势(在本实施例中等于+5V)的电源端13和14位于连接到由导电图76形成的信号导线61的信号端15的两侧或与之相邻。由单个半导体器件形成EAM驱动器12，该半导体器件具有连接到传输线60的信号导线61的信号端15，以及连接到参考导线62的电源(参考)端13和14。最好，电源端13和14位于信号端15的相对侧并与之相邻。端子13-15的这一排列使得高频信号经EAM驱动器12、信号导线67、LD以及参考导线62返回到RAM驱动器12。
本实施例的返回路径具有代替在传统结构中使用的电源线的参考导线62，该参考导线62具有大的横截面和小的电感部件。因此，可以降低由于存在返回路径中不利的电感部件的信号反射和损失。充当导线63和64的通孔互连72和73具有小的电感部件，并不大大反射和衰减信号电流。在EAM驱动器12的封装的后表面上提供背面焊盘16，并通过在印刷电路板70中形成的通孔互连连接到图7A所示的地电势层66。参考导线62具有从中通过连接到地电势层66的通孔互连的孔。类似地，EAM驱动器12的其他端通过通孔互连连接到在印刷电路板70的内层和/或底部上提供的导电层。尽管在图8中省略，以如上述相同的方式，LD22的端子通过通孔互连连接到参考导线62、地电势导线66和信号导线67。
用在本发明中的传输线不限于微带线，而是可以是另一种传输线，诸如共面线和同轴电缆。图9示出共面线的例子。在由介电物质制成的印刷电路板80上，形成信号线81和在信号线81两侧排列的参考导线82和83。参考导线82和83处于相对于地电势的正电势，其可以是驱动EAM驱动器21、LD22a和EAM22b的电源的电势。参考导线82和83连接到图8所示的EAM驱动器12的电源端13和14，以及还连接到LD22a和EAM22b的电源端。信号导线81连接到图8所示的EAM驱动器12的信号端15和EAM22b的信号端。印刷电路板80可以具有多层互连结构。参考导线82和83以及微带线形成返回路径，不包括如在传统结构情况下的电源线。
同轴电缆具有由对应于参考导线的外导线环绕的信号导线。同轴电缆产生如前所述的相同优点。
上述实施例采用连接EAM驱动器12和EAM22b的传输线60。本发明包括通过单个电源驱动的另一种电子组件。下面是这一类型的两个例子。
图10示出根据本发明的一个方面，具有直接调制激光二极管的电子组件。传输线60连接直接调制LD驱动器85和直接调制LD86。传输线60的信号参考电势设置在VCC(例如+5V)。图10所示的结构产生与本发明的上述实施例相同的功能和优点。图7A、8和9所示的结构适用于图10所示的电子组件。
图11示出根据本发明的另一方面，具有LD调制器的电子组件。传输线60连接LN驱动器87和LN调制器91。CW(连续波)型激光二极管(CW-LD)89由+5V驱动的CW-LD驱动电路88驱动。CW-LD89的光输出经光纤90提供给LN调制器91。LN调制器91由传输线60上传送的高频信号调制。通过光纤92将调制光传送到电子组件的外部。图7A、8和9所示的结构应用于图11所示的电子组件。
本发明不限于具体公开的实施例，以及在不背离本发明的范围的情况下，可以做出改变和改进。
本申请基于2004年6月24日提交的日本专利申请No.2004-187112，其全部内容在此引入以供参考。
权利要求
1.一种电子组件，包括第一级电路，基于为正或负电势的第一电势，产生驱动信号；第二级电路，包括在等于所述第一电势的第二电势和所述驱动信号之间被反向驱动的第一元件，以及在朝向所述第二电势的正向偏压方向上连接的第二元件；以及传输线，具有在其上将所述第一级电路的驱动信号传送到所述第一元件的信号导线，以及被维持在参考电势的参考导线，所述第一级电路的第一电势和所述传输线的参考导线之间的连接和所述第二级电路的第二电势和所述参考导线之间的连接处于相等电势。
2.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第一级电路和所述第二级电路由具有与所述第一电势相同的极性的电源驱动。
3.如权利要求1所述的电子组件，其中所述第二电势等于所述第二级电路的电源电压；所述第二级电路包括使所述电源电压升高的升压电路；以及在所述第二电势和所述升压电路的输出之间正向偏压所述第二元件。
4.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述传输线是微带线、共面线和同轴电缆中的一个。
5.如权利要求4所述的电子组件，其中所述传输线是在具有地电势层的印刷电路板上提供的微带线；以及按所述微带线的信号导线、其参考导线以及所述印刷电路板的地电势层的顺序进行分层。
6.如权利要求4所述的电子组件，其中所述传输线是在印刷电路板上提供的共面线；以及所述共面线具有夹在参考导线之间的信号导线。
7.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第一元件是光调制器，以及所述第二元件是发光元件或光放大器。
8.如权利要求7所述的电子组件，其中，所述第一和第二元件集成在相同导电类型的半导体衬底上。
9.如权利要求7所述的电子组件，其中，所述光调制器是电吸收调制器。
10.如权利要求7所述的电子组件，其中，所述光调制器是LN调制器。
11.一种电子组件，包括第一级电路，基于为正或负电势的第一电势，产生驱动信号；第二级电极，包括在等于所述第一电势的第二电势和所述驱动信号之间正向驱动的第一元件；以及传输线，具有在其上将所述驱动信号传送到所述第一元件的信号导线，以及维持在参考电势的参考导线，所述第一级电路的第一电势和所述传输线的参考导线之间的连接和所述第二级电路的第二电势和所述参考导线之间的连接处于相等电势。
12.如权利要求11所述的电子组件，其中，所述第一元件是发光元件或光放大器。
13.如权利要求11所述的电子组件，其中，所述第一电势为正电势。
14.一种传输线，包括信号导线；和被维持在参考电势的参考导线，该参考电势为正或负电势。
15.一种半导体器件，包括连接到传输线的信号导线的信号端；和连接到传输线的参考导线并具有正或负电势的参考电势端。
16.一种传输方法，包括在传输线的信号导线上发送来自第一级电路的信号；和所述信号通过返回路径返回到所述第一级电路，所述返回路径包括被维持在正或负电势的传输线的参考导线。
全文摘要
一种电子组件，包括第一级电路，基于为正或负电势的第一电势，产生驱动信号；第二级电路，包括在等于第一电势的第二电势和驱动信号之间被反向驱动的第一元件，以及在朝向第二电势的正向偏压方向上连接的第二元件；以及传输线，具有在其上将驱动信号传送到第一元件的信号导线，以及维持在参考电势的参考导线。第一级电路的第一电势和传输线的参考导线之间的连接和第二级电路的第二电势和参考导线之间的连接处于相等电势。
文档编号H01S5/026GK1713469SQ20051007912
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者井上真吾, 芦泽建 申请人:优迪那半导体有限公司