Technische Daten für Transistor Outline (TO)-Gehäuse
TO-Gehäuse
Qualitätsanforderungen
Warum sind hermetische Gehäuse so wichtig für die Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation?
Im Bereich der Mikroelektronik bezieht sich der Begriff „Hermetizität“ auf eine vakuumdichte Verkapselung, die das Eindringen von Feuchtigkeit und schädlichen Gasen in ein versiegeltes Gehäuse verhindert. Der zulässige Feuchtigkeitsgehalt im Inneren eines hermetischen Kavitäts-Gehäuses darf in der Regel 5.000 PPM Wasserdampf während der gesamten Lebensdauer nicht überschreiten. Als hermetisch gelten daher nur Gehäuse aus Glas, Metall und Keramik.
Wie wirkt sich Feuchtigkeit auf das Bauteil aus?
Wasserstoff und Wasserdampf im Inneren eines Gehäuses beeinträchtigen die Leistung und Zuverlässigkeit der empfindlichen verschlossenen Komponenten. Dies kann zu Folgendem führen:
- Chemische Korrosion, die zu Schäden an den Metallverbindungen führt
- Elektrische Leckagen an den Pins
- Elektrische Kurzschlüsse aufgrund des dendritischen Wachstums von Silber und Gold
- Änderung der Impedanz der Übertragungsleitung
- Lichtstreuung oder Wellenlängendrift in photonischen Komponenten
TO-Kappen mit Glas-Metall-Versiegelung – die Wahl für zuverlässige Hermetizität
Die Glas-Metall-Versiegelung ist seit Jahrzehnten die Technologie der Wahl, um vakuumdichte, hermetische Gehäuse herzustellen. Die Hauptvorteile der hermetischen Versiegelung mit Glas im Vergleich zu nicht- oder quasi-hermetischen Polymergehäusen sind:
- Keine Ausgasung: Gehäuse mit Glas-Metall-Versiegelung enthalten keine organischen Stoffe und gasen daher im Laufe der Zeit nicht aus (nachgewiesen durch Restgasanalysetests).
- Permeabilität nahe Null: Bei Gehäusen mit Glas-Metall-Versiegelung gibt es praktisch keine Gaspermeation.
Vorteile von SCHOTT TO-Gehäusen
Obwohl die Glas-Metall-Versiegelung die bewährteste Technologie zur Herstellung hermetischer Gehäuse ist, beherrschen nur wenige Anbieter die Kunst, Glas dauerhaft mit Metall zu verbinden. Darüber hinaus können Hochleistungs-TO-Gehäuse mit vakuumdichten hermetischen Dichtungen nur mit Gehäusen und Kappen hergestellt werden, die den strengsten Anforderungen an Langlebigkeit entsprechen.
Basierend auf mehr als 50 Jahren Erfahrung im TO-Bereich liegt der Fokus von SCHOTT auf stabiler Qualität innerhalb der Spezifikationen, und somit einer exzellenten Verarbeitbarkeit in der Produktion unserer Kunden, die wiederum einen hohen Durchsatz und überragende Leistung gewährleistet. Dies ist vor allem bei Anwendungen, die eine Hochgeschwindigkeitsübertragung oder den Empfang optischer Signale erfordern, essentiell wichtig.
Perfekt abgestimmte TO-Sockel und Kappen sowie umfangreiche Anpassungsmöglichkeiten ermöglichen unseren Kunden die Entwicklung leistungsstarker optischer Module für die High-Speed-Infrastruktur der nächsten Generation.
| Gasdichtheit | Glasversiegelte TO-Gehäuse bieten eine zuverlässige Verkapselung und schützen empfindliche Elektronik vor dem Eindringen von Feuchtigkeit |
| Hochgeschwindigkeitsübertragung |
|
| Ausgezeichnetes Temperaturmanagement | SCHOTT TO-Sockel mit thermoelektrischen Kühlern ermöglichen eine kontrollierte Wärmeableitung, was zu geregelten und stabilen Laserwellenlängen sowie zu einer höheren Signalübertragung führt |
| Präzise optische Eigenschaften | Verschiedene Materialien und Beschichtungen für Gläser mit hohem Brechungsindex sind erhältlich, um hohe Präzisionseigenschaften zu ermöglichen |
TO-Sockel
Funktion
- TO-Sockel bilden die mechanische Basis für die Installation elektronischer und optischer Komponenten wie Halbleiter, Laserdioden und einfache elektronische Schaltungen dar.
- TO-Sockel liefern mit Hilfe von Durchführungspins gleichzeitig Strom an die verkapselten Komponenten.
- Mit Glas versiegelte TO-Sockel bieten zuverlässigen und dauerhaften Schutz der verschlossenen Bauteile vor Umweltschäden. Insbesondere Feuchtigkeit kann dazu führen, dass Halbleiterelemente schnell korrodieren, was zum Ausfall des gesamten Bauteils führen kann.
TO-Sockeltypen
- Für unterschiedliche Platzverhältnisse, Chipgrößen, E/A und andere variable Anforderungen steht eine Vielzahl von Sockeltypen zur Verfügung. SCHOTT kann alle standardisierten TO-Sockeldesigns und passende Kappen mit einer Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten herstellen.
- Im Allgemeinen gibt es drei verschiedene Typen von TO-Sockeln, die sich durch die bei ihrer Herstellung verwendete Produktionstechnologie unterscheiden:
- Tiefzieh-Sockel bestehen aus einer Metallfolie, die im Tiefziehverfahren in Form gebracht wird. Die Pins werden mit Glas fixiert.
- Gestanzte TO-Sockel werden entweder mit erhöhtem Plateau (Stamp A) oder als Flachsockel (Stamp B) geliefert.
Spezifikation
Die nachstehende Tabelle zeigt die etablierten internationalen Standards und Gehäusekombinationen
| Umriss | TO5 | TO8 | TO9 | TO18 | TO33 | TO38 | TO39 | TO41 | TO46 | TO56 | TO60 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Profile | Ummantelt |
Gestanzt A |
Gestanzt A |
Ummantelt |
Gestanzt B |
Gestanzt B |
Gestanzt A |
Gestanzt A |
Gestanzt A |
Gestanzt B |
Gestanzt B |
|
Plateau Durchmesser in mm |
7,6 | 11,7 | 5 | 4,2 | 3,3 | entf. | 7,5 | 3,1 | 4,2 | entf. | entf. |
|
Äußerer Durchmesser in mm |
9,1 | 13,9 | 9 | 5.4 | 3,3 | 3,8 | 9,1 | 4,1 | 5,3 | 5,6 | 6,0 |
|
Standard Pin Circle Durchmesser in mm |
- | 7,5 | 2,5 | - | - | 1,43 | 5,08 | 1,65/1,80 | 2,54 | 2,0 | - |
|
Matching Umriss Kappe |
TO5 | TO8 | TO9 | TO18/TO52 | TO33/TO38 | TO38 | TO5 | TO56 | TO18/TO52 | TO56 | TO60 |
| Metall | Druckdichtungen aus Glas |
Kaltgewalzter Stahl (z. B. AISI 1010) |
| Passende Glasdichtungen |
Kovar® (ASTM-F15) und Legierung 52 (ASTM-F30) |
|
| Beschichtung |
|
|
TO-Kappen
Funktion
- TO-Kappen schützen die optischen Komponenten in Sende- und Empfangsfunktionen zuverlässig und dauerhaft.
- TO-Kappen ermöglichen auch die Übertragung optischer Signale, indem sie als optische Schnittstelle fungieren. Die optischen Eigenschaften der in die TO-Kappen eingebauten Fenster oder Linsen müssen extrem hohe Anforderungen erfüllen.
TO-Kappentypen
- Kugellinsenkappe
Diese Kappen wurden speziell für die Kollimation und Punkt-zu-Punkt-Abbildung in Laserdioden-zu-Faser-Koppelanwendungen entwickelt. SCHOTT kann maßgeschneiderte Glastypen entwickeln, um individuelle Spezifikationen für die Koppeleffizienz zu erfüllen, wie z. B. Brechungsindizes und Kugellinsendurchmesser. Unsere Kugellinsenkappen sind für eine hohe Stabilität des Fokalpunkts optimiert. Stabile optische Eigenschaften werden durch die erstklassige Qualität der Kugellinsenrundung und die enge Kontrolle der Kugellinsenposition für Schweißzwecke erreicht.
- Minilinsenkappe
SCHOTT Minilinsenkappen bieten ein hohes Maß an Sicherheit und bewahren ihre optischen Eigenschaften über die Jahre zuverlässig. Minilinsen eignen sich besonders für den Einsatz mit integrierten Sensoren, z. B. für Lichtstärkemessungen (Bewegungsmelder, Infrarot-Temperaturmessung usw.), und können zur Abdichtung von Fotodioden für den Einsatz als Receiver in der Datenkommunikation verwendet werden.
- Fensterkappen
Ultrahochpräzise Fensterkappen werden für höchste Lichtdurchlässigkeit gefertigt, die durch AR-Beschichtungen und den Einsatz hochpräziser optischer Glasscheiben noch weiter verbessert wird. Diese TO-Kappen können in einer Vielzahl von verschiedenen geometrischen Formen hergestellt werden.
Spezifikation
| Kappe | Typ | ID mm | AD mm | FD mm | Kompatibel mit TO-Sockel |
|---|---|---|---|---|---|
| TO5 | L, W, FW, UFW | 7,7 | 8,1 | 9,1 | TO5, TO39 |
| TO8 | W | 11,8 | 12,3 | 14 | TO8 |
| TO18 | - | 4,2 | 4,6 | 5,3 | TO18, TO46 |
| TO38 | - | 2,5 | 2,7 | 3,4 | TO38 |
| TO39 | - | - | - | - | - |
| TO41 | TW | - | - | - | - |
| TO46 | - | - | - | - | - |
| TO52 | L, W, FW, TW, UFW | 4,3 | 4,7 | 5.4 | TO18, TO46 |
| TO56 | W, TW, UFW | 3,3 | 3.5 | 4,2 | TO41, TO56 |
| Bearbeitet | - | kundenspezifisch | - | - | - |
| Pigtail | - | 1,7 | 1,9 | 2,4 | Pigtail |
| Pillpack | - | kundenspezifisch | - | - | - |
| Rechteckig | - | kundenspezifisch | - | - | - |
L = Linse, W = Fenster, BL = Ball Lens / Kugellinse, FW = Filterfenster, TW = Schräg-Fenster, WW = Keilfenster, UFW = ultraflaches Fenster
Materialien
| Metall | Legierung 52, SF20T, Legierung 46 (optionale Veredelung; Ni/Ni + Au) |
| Kugellinse | Optisches Glas. Brechungsindex; 1,5 bis 2,0 |
| Fenster |
Zwei Hauptglastypen als Formglas.
Die übliche Glasart für die Herstellung von Fensterkappen mit Lötglastechnologie ist SCHOTT D263 Glas (PI) |
| Glasbeschichtung |
|
SCHOTT als Lieferant
F&E-Kompetenz
-
HF-Simulation
-
Mechanische und thermische Simulation
-
Optische Simulation
Wir treiben für Sie die Innovationen von morgen
Mit der Einführung des ersten 10 Gbit/TO PLUS® Sockels hat SCHOTT einen der bedeutendsten Meilensteine in der Geschichte des High-Speed-Designs erzielt. Seitdem hat SCHOTT die Forderung nach immer höheren Datenraten proaktiv unterstützt, indem die nächste Generation von High-Speed-Produkten bereits entwickelt wurde, noch bevor diese marktseitig gefordert war.
Plattformentwicklungen - individuell angepasst
Unsere F&E-Experten nutzen ihre Erfahrung und Marktkenntnis, um zukünftige Kundenherausforderungen zu antizipieren und Lösungen für potenzielle Probleme zu entwickeln, bevor sie auftreten. Alle Hochleistungs-TO-Sockelplattformen von SCHOTT können nach Kundenwunsch modifiziert werden. Zu den typischen Modifikationen gehören Änderungen der Größe, Pin-Anzahl, Pinpositionierung und spezielle Materialanforderungen.
Wir sind mit Ihnen gemeinsam innovativ
Bei Ihrem Produktdesign- und Entwicklungsprozess können Sie auf die umfassende Unterstützung von SCHOTT zählen. Durch enge Zusammenarbeit können wir sicherstellen, dass Ihre gewünschten Funktionalitäts- und Leistungsspezifikationen erfüllt werden. SCHOTT kann dank einer breiten Auswahl an verfügbaren Werkzeugen helfen, Kundendesigns zu verwirklichen.
Lokaler Anwendungssupport
Wir legen großen Wert darauf, gemeinsam mit unseren Kunden die bestmöglichen Lösungen zu finden, die perfekt zu ihren individuellen Anforderungen passen. Als Mitglied des SCHOTT-Konzerns profitieren wir von einem umfassenden internen Prozess-Know-how, das sowohl Glasentwicklung, Glasschmelze und die Weiterverarbeitung umfasst. Unser Geschäftsbereich Electronic Packaging verfügt darüber hinaus über zusätzliches Know-How in den Bereichen Metallverarbeitung, Beschichtung und Veredelung. Die TO-Experten von SCHOTT sind stets bestrebt das internationale Set-Up und das technologische Know-how zu nutzen, um den Kunden so die bestmögliche Unterstützung zu bieten und Sie hinsichtlich Ihrer kundenspezifischen Anforderungen zu beraten.
Vertriebsunterstützung weltweit
„Wenn Sie ein Problem haben, rufen Sie uns einfach an.“ Das ist das Motto, das für alle unsere Vertriebsexperten weltweit gilt. Unsere engagierten Kompetenzzentren für Electronic Packaging in Asien, Europa und den USA ermöglichen es uns, unseren Kunden einen schnellen, lokalen und kompetenten Kundenservice zu bieten. Der gesamte SCHOTT-Konzern bietet mit seinen Produktionsstandorten und Vertriebsbüros in 35 Ländern eine globale Kundenbetreuung.
Unsere Innovationshistorie – Die Basis für Highspeed-Designs der aktuellen und der nächsten Generation.
Anerkannt als einer der weltweit führenden Glasspezialisten, reicht SCHOTTs Entwicklung von Spezialgläsern für die Versiegelung von Glas und Metall mehr als 80 Jahre zurück. Die erste Generation der heutigen Highspeed TO PLUS® Sockel wurde bereits 1964 auf dem Markt eingeführt. Mit mehr als 50 Jahren Forschung und Anwendungswissen im Bereich TO ist SCHOTT weiterhin führend bei der Entwicklung und Herstellung innovativer Hochgeschwindigkeitsdesigns, die Daten- und Telekommunikationsinfrastrukturen der nächsten Generation unterstützen.
-
2018 50G: Durchbruch in der Transistor-Outline-Technologie. SCHOTT führt 50G TO PLUS® für bisher nicht dagewesene Geschwindigkeiten in Datacom-Anwendungen ein.
-
2017 Mit Highspeed-TO-Lösungen alle Distanzen überwinden. Leistungsstarke TO-Sockel und -Kappen von SCHOTT können Box Packages in der Lang-, Mittel- und sogar Kurzstrecken-Datenübertragung ersetzen.
-
2016 SCHOTT 10G DML TEC TO ersetzt Box Package. Neue Hochgeschwindigkeitsdesigns für optische Komponenten mit leistungsstarken TO PLUS® Sockeln und Kappen. SCHOTT führt Miniatur-TO38- und TO33-Sockel für QSFP-Transceiver zur Unterstützung von 4 x 10 Gbit/s ein.
-
2015 Thinking outside the box: das neue SCHOTT® TEC TO-Gehäuse. Ideal für gekühlte 10 Gbit/s Designs.
-
2013 Quantensprung in Hochgeschwindigkeitdesigns: 28G TO PLUS® Sockel. 28G TO PLUS® Sockel sind die ersten und einzigen mit einer Glas-Metall-Verbindung versiegelten TO-Sockel, die Datenübertragungsraten von 28 Gbit/s ermöglichen.
-
2012 Verbesserte SCHOTT TO56 Lötkappen. Mit der Einführung der weiter verbesserten TO56 Lötkappen bietet SCHOTT ein optimiertes, leistungsstarkes Produkt, das speziell für den Fiber-to-the-Home-Markt (FttH) entwickelt wurde.
-
2008 Ein Quantensprung im Hochgeschwindigkeitsbereich. Entwicklung des 14 Gbit/s TO PLUS® Sockels für die nächste Generation der Fibre Channel.
-
2006 TO-Sockel mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit. SCHOTT bringt TO38, TO39 und TO56 Sockel mit Kühlkörper aus Kupfer für Produkte mit hoher Wärmeleitfähigkeit auf den Markt.
-
2002 Der erste Highspeed-TO-Sockel für 10 Gbit/s. 2002 setzt die Einführung des ersten Highspeed TO PLUS® Sockels für Datenraten von 10 Gbit/s einen Meilenstein in der Hochgeschwindigkeits-Erfolgsbilanz von SCHOTT.
-
2000 Hochpräzise Schrägkappen für VCSEL – Auf Basis steigender Anforderungen an Geschwindigkeit und optische Genauigkeit führt SCHOTT hochpräzise Schrägfensterkappen für VCSEL-Anwendungen ein, die eine definierte Reflexion ermöglichen.
-
1990 Der Siegeszug des Glasfasernetzwerks führt dazu, dass TO-Sockel und -Kappen zu Standardkomponenten werden und so Schutz für Laser- und Photodiodenchips bieten. SCHOTT unterstützt die Notwendigkeit stetig steigender Datenraten durch die proaktive Entwicklung der nächsten TO-Gehäusegeneration. Und das, bevor diese überhaupt marktseitig nachgefragt werden.
-
1980 TO-Gehäuse werden immer ausgeklügelter, als die primäre Anwendung sich mehr und mehr in Richtung Optoelektronik verschiebt. Dank der inhouse Kompetenz im Bereich optischer Gläser bietet SCHOTT nun TO-Fenster- und Linsenkappen an, die zur Übertragung optischer Signale erforderlich sind.
-
1964 Die Ursprünge der hochvolumigen Transistor-Gehäuse-Fertigung: SCHOTT EP ist von Anfang an dabei, als die Produktion der ersten hermetischen TO-Sockel auf Basis von Glas-Metall-Technologie beginnt.
Robert Hettler
Head of R&D Opto-electronics