Transistor Outline (TO)-Gehäuse

TO-Gehäuse bestehen aus einem TO-Sockel und einer TO-Kappe. Der TO-Sockel bildet die Basis zur Montage des verkapselten Halbleiterbauteils und versorgt es mit Strom. Die Kappe ermöglicht eine optimale Übertragung von optischen Signalen. Die beiden Komponenten bilden ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse, das die empfindlichen Halbleiterkomponenten schützt.

Hohe Leistung, zuverlässig stabile Qualität von Charge zu Charge

Zuverlässige Hermetizität

SCHOTT TO-Gehäuse erfüllen höchste Ansprüche an Zuverlässigkeit dank unserer Erfahrung und Technologieführerschaft im Bereich der Glas-Metall-Versiegelung.

Bondbarkeit, Schweißbarkeit, Lötbarkeit

Konstante und gleichmäßige Beschichtungsqualität ermöglicht eine hohe Prozessstabilität in Ihren Wire Bond- und Die-Attach-Prozessen. Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit wird durch strenge Kontrolle der Materialeigenschaften erreicht, wodurch die Verschweißbarkeit der TO-Kappen und das Löten für eine zuverlässige hermetische Abdichtung verbessert werden.

Hohe Volumina und gute Verarbeitbarkeit

TO-Sockel und -Kappen von SCHOTT bieten Designs mit engen Toleranzen und robusten Glas-Metall-Dichtungen. Die mechanische Stabilität unserer Produkte ermöglicht einen hohen Durchsatz in Ihrer Produktion dank hervorragender Handhabung und Verarbeitbarkeit.

Stabile optische Eigenschaften

SCHOTT TO-Kappen und Linsen werden dank der strengen Kontrolle unserer In-House Schmelzprozesse mit hoher Prozessstabilität der optischen Eigenschaften hergestellt. Dies ist unerlässlich, um eine ausgezeichnete Koppeleffizienz zu erreichen.

TO-Gehäuse

Darstellung des Herstellungsprozesses von Transistor Outline (TO)-Gehäusen

Qualitätsanforderungen

Warum sind hermetische Gehäuse für die Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation so wichtig?

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 eine exzellente Verarbeitbarkeit in der Produktion unserer Kunden, die wiederum einen hohen Durchsatz und überragende Leistung gewährleistet. Dies ist vor allem in 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.

Diagramm mit den Spezifikationen der SCHOTT Transistor Outline (TO)-Gehäuse

Darstellung des Sortiments der SCHOTT Transistor Outline (TO) Sockel- und Kappenkombinationen

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.

 

Darstellung der drei Transistor Outline (TO) Sockeltypen

 

Spezifikation

Die nachstehende Tabelle zeigt die etablierten internationalen Standards und Gehäusekombinationen

Diagramm mit den Spezifikationen der Transistor Outline (TO)-Sockel

Material

Diagramm mit den Materialien der Transistor Outline (TO)-Sockel

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

Drei verschiedene Arten von Transistor Outline (TO) Kugellinsenkappen

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

Eine Transistor Outline (TO) 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

Querschnitte von vier Transistor Outline (TO) 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

Diagramm mit den Spezifikationen der Transistor Outline (TO) Fensterkappen

L = Linse, W = Fenster, BL = Ball Lens / Kugellinse, FW = Filterfenster, TW = Schräg-Fenster, WW = Keilfenster, UFW = ultraflaches Fenster


Material

Diagramm mit den Materialien der Transistor Outline (TO) Fensterkappen

Technologiekompetenz

Unsere TO-Gehäuse werden in bewährter hermetischer Glas-Metall-Versiegelungstechnologie gefertigt.

Weitere Informationen

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.

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Robert Hettler, Head of R&D Opto-electronics at SCHOTT
Robert Hettler

Head of R&D Opto-electronics