(57)【要約】【課題】プリアンプに関わるボンディングワイヤ長を短くし、高周波特性の改善を図ることができる構造の光受信モジュールを得ること。【解決手段】接地電位に保持されるステム２ａの部品搭載面に搭載される部品に、信号光を電流信号へ変換する受光素子１１と、前記受光素子の出力電流信号を増幅するプリアンプ１３とが含まれる光受信モジュール１ａにおいて、前記ステムの部品搭載面に、前記プリアンプの外周囲を取り囲む凸状の囲い１４が該ステムと同じ接地電位を保持して立設され、前記プリアンプの接地端子２１が前記凸状の囲いにボンディングワイヤ２２によりワイヤボンドされている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電位に保持されるステムの部品搭載面に搭載される部品に、信号光を電流信号へ変換する受光素子と、前記受光素子の出力電流信号を増幅するプリアンプとが含まれる光受信モジュールにおいて、
前記ステムの部品搭載面に、前記プリアンプの外周囲を取り囲む凸状の囲いが該ステムと同じ接地電位を保持して立設され、前記プリアンプの接地端子が前記凸状の囲いにワイヤボンドされていることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項２】
前記凸状の囲いの高さは、前記プリアンプの厚さとほぼ同じであることを特徴とする請求項１に記載の光受信モジュール。
【請求項３】
前記凸状の囲いは、前記ステムの形成時に一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光受信モジュール。
【請求項４】
接地電位に保持されるステムの部品搭載面に搭載される部品に、信号光を電流信号へ変換する受光素子と、前記受光素子の出力電流信号を増幅するプリアンプとが含まれる光受信モジュールにおいて、
前記ステムの部品搭載面と非部品搭載面との間を絶縁保持された状態で貫通する信号出力用のリードピンの前記部品搭載面から飛び出した端部が折り曲げられて前記プリアンプの信号出力端子の近傍まで延在し、該折り曲げられた先端が前記プリアンプの信号出力端子にワイヤボンドされていることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項５】
接地電位に保持されるステムの部品搭載面に搭載される部品に、表面と裏面に互いに絶縁された状態の電極層が形成され、前記裏面電極層が前記部品搭載面に電気的に接続されて載置されるセラミック基板と、前記セラミック基板の表面電極層にカソード電極が接続されて載置される受光素子と、前記セラミック基板の前記受光素子が載置される側の側辺と対向した側辺に、前記受光素子のアノード電極にワイヤボンドされる信号入力端子、１以上の接地端子が配置されるプリアンプとが含まれる光受信モジュールにおいて、
前記セラミック基板の表面電極層は、前記受光素子が載置される第１の電極層と、前記プリアンプの前記１以上の接地端子が１対１でワイヤボンドされる１以上の第２の電極層とに分離され、前記１以上の第２の電極層は、それぞれスルーホールまたは側面メタライズにより前記裏面電極層と電気的に接続されていることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項６】
前記１以上の第２の電極層は、前記プリアンプの前記１以上の接地端子が配置される側辺に対向する前記セラミック基板の側辺に沿って形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光受信モジュール。
【請求項７】
接地電位に保持されているステムの部品搭載面に搭載される部品に、表面に電極層が形成され、裏面が前記部品搭載面に載置されるセラミック基板と、前記セラミック基板の表面電極層にカソード電極が接続されて載置される受光素子と、前記セラミック基板の前記受光素子が載置される側の側辺と対向した側辺に、前記受光素子のアノード電極から出力される電流信号が入力される信号入力端子が配置されるプリアンプとが含まれる光受信モジュールにおいて、
前記セラミック基板と前記プリアンプとの前記対向する側辺は近接して配置され、裏面入射型である前記受光素子のアノード電極と前記プリアンプの信号入力端子とがフリップチップボンディングによって接続されていることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項８】
前記セラミック基板の板厚は、前記プリアンプとほぼ同じ厚さであることを特徴とする請求項７に記載の光受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光受信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信トラフィックの増加により伝送速度の高速化が要求されている。現在では、１０Ｇｂｐｓを超える伝送速度の高速通信システムの構築がなされている。高速通信システムで用いられる光受信モジュールとしては、これまで高周波特性に優れたバタフライ型パッケージのものを用いるのが一般的であったが、モジュールの小型化、低価格化などの要求が強く求められるようになり、同軸型パッケージのものが採用されるようになった。
【０００３】
ところで、モジュール内の部品間などの接続は、ボンディングワイヤが用いて行われるが、同軸型光受信モジュールでは、ステム上に、光信号を電気信号に変換する受光素子、該受光素子の出力信号を増幅する集積回路（ＩＣ）製のプリアンプ、電源のバイパスコンデンサなどの部品や、電気信号入出力のためのリードピンが配置される構造であるので、ボンディングワイヤを長く引き回さないと、各部品の接続や接地（ステム）との接続ができない場合が生ずる。しかし、１０Ｇｂｐｓを超える高速信号を扱う場合、接続するボンディングワイヤが長くなると、ボンディングワイヤのもつインダクタンス成分が大きくなり、高周波特性を劣化させるという問題が生ずる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、ボンディングワイヤを長く引き回さないで済む工夫をした同軸型光受信モジュールが提案されている。すなわち、この特許文献１に記載の同軸型光受信モジュールは、受光素子がステム上に設けられたダイキャップコンデンサ上に搭載され、プリアンプが前記ダイキャップコンデンサに隣接して設けられ、受光素子の出力パッドとプリアンプの入力パッドとは、ワイヤボンドによって電気的に接続される。そして、ダイキャップコンデンサの両脇に、接地用柱部を設け、プリアンプの入力パッドの両脇に配置された接地パッドをボンディングワイヤを介して各接地用柱部と接続することで、ボンディングワイヤを長く引き回すことなく、プリアンプを接地電位につなぐことができる構成となっている。
【０００５】
特許文献１に記載の同軸型光受信モジュールでは、このように、ボンディングワイヤを長く引き回すことなくプリアンプを接地電位につなぐ構成とすることにより、ボンディングワイヤのインダクタンスを低減でき、高周波信号伝送を行う際にもボンディングワイヤのインピーダンスが低くなる。これによって、プリアンプの接地電位が安定化し、その結果、信号波形を良好に保った状態で高周波信号伝送を行うことが可能となると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５４１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、接地用柱部を設けることでプリアンプの入力パッド脇の接地パッドからのワイヤボンド領域を確保しているが、接地用柱部は、ダイキャップコンデンサを避けるようにしか配置することができないため、ボンディングワイヤ長を十分短くすることができない可能性がある。
【０００８】
また、プリアンプの他の接地パッドからはステムへ直接ワイヤボンドするしかなく、ボンディングワイヤが長くなることが懸念される。さらに、プリアンプの入力や出力のボンディングワイヤ長も高周波特性に影響を与えるが、特許文献１では、これについては何も開示されていない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、プリアンプに関わるボンディングワイヤ長を短くし、高周波特性の改善を図ることができる構造の光受信モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明は、接地電位に保持されるステムの部品搭載面に搭載される部品に、信号光を電流信号へ変換する受光素子と、前記受光素子の出力電流信号を増幅するプリアンプとが含まれる光受信モジュールにおいて、前記ステムの部品搭載面に、前記プリアンプの外周囲を取り囲む凸状の囲いが該ステムと同じ接地電位を保持して立設され、前記プリアンプの接地端子が前記凸状の囲いにワイヤボンドされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プリアンプを接地電位にある凸状の囲いの中に配置し、プリアンプの接地端子をその凸状の囲いにボンディングワイヤで接続するようにしたので、接地端子でのボンディングワイヤ長を短くすることができる。これによって、プリアンプの接地系のインダクタンス成分が小さくなり、プリアンプの接地電位を安定化させることができ、良好な高周波特性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１による光受信モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態２による光受信モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示す光受信モジュールの側面図である。
【図５】図５は、この発明の実施の形態３による光受信モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図６】図６は、この発明の実施の形態４による光受信モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図７】図７は、図６に示す光受信モジュールの要部拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる光受信モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光受信モジュールの外観構成を示す平面図、図２は、図１に示すＡ−Ａ線矢視断面図である。図１、図２において、本実施の形態１による光受信モジュール１ａは、金属で形成された略円盤状のステム２ａに形成されている。
【００１５】
まず、ステム２ａには、５本のリードピン３，４，５，６，７が設けられている。リードピン７は、ステム２ａを接地電位にするためのピンであり、基端部がステム２ａの背面略中央部に固定され、先端部をステム２ａの背面（非部品搭載面）側に延在させて設けられている。リードピン３，４は、電気信号出力用のピンであり、リードピン５，６は、電源供給用のピンである。これらのリードピン３，４，５，６は、ステム２ａを４等分割した各扇形部に設けた貫通孔に挿通され、それぞれの基端部をその端面をステム２ａの表面（部品搭載面）側に露出させた状態で、それぞれの貫通孔に充填された絶縁ガラス８により固定され、それぞれの先端部をステム２ａの背面側に延在させて設けられている。
【００１６】
次に、ステム２ａの表面には、セラミック基板９がステム２ａの略中央部付近に配置され、バイパスコンデンサ１０ａがセラミック基板９とリードピン５の基端部との間に配置されている。セラミック基板９は、表面が電極層で被覆されている。なお、セラミック基板９は、裏面も電極層で被覆してもよいが、この場合は、両電極層間は絶縁しておく。セラミック基板９の裏面は全面がステム２ａの表面に接着ないしは接合固定されている。
【００１７】
受光素子１１は、表面に受光部１１ａとアノード電極１１ｂとが設けられ、裏面にカソード電極（図示せず）が設けられている。受光素子１１は、そのカソード電極がセラミック基板９の表面電極層に接合される形でセラミック基板９のリードピン３，４側端辺に位置する一部表面領域に載置されている。受光素子１１は、上方に配置された図示しない光ファイバから出射された信号光を受光部１１ａが受光して電流信号に変換し、変換された電流信号をアノード電極１１ｂから出力する。
【００１８】
そして、セラミック基板９の表面電極層は、リードピン５側においてボンディングワイヤ１２ａによりバイパスコンデンサ１０ａに接続されている。バイパスコンデンサ１０ａは、ボンディングワイヤ１２ｂによりリードピン５の基端部に接続されている。これによって、受光素子１１には、リードピン５から電源が供給される。
【００１９】
また、ステム２ａの表面には、集積回路（ＩＣ）製のプリアンプ（以降、「プリアンプＩＣ」と表記する）１３と、凸状の囲い１４と、バイパスコンデンサ１０ｂとが配置されている。
【００２０】
プリアンプＩＣ１３は、断面線Ａ−Ａに直交する図中上下方向両側端辺の一方（図中上方）が狭い間隔を置いてセラミック基板９のリードピン３，４側端辺と対向し、断面線Ａ−Ａに平行な図中左右方向両側端辺がリードピン３，４側に位置している。凸状の囲い１４は、プリアンプＩＣ１３とセラミック基板９との間、プリアンプＩＣ１３とリードピン３，４の間を通る形で、このプリアンプＩＣ１３の全外周囲を包囲する壁としてステム２ａの表面に立設されている。凸状の囲い１４は、ステム２ａと同じ材質の金属で形成されており、ステム２ａと同じ接地電位である。バイパスコンデンサ１０ｂは、リードピン６の基端部近傍に配置されている。
【００２１】
プリアンプＩＣ１３の電源パッド（電源端子）１５は、ボンディングワイヤ１６ａによりバイパスコンデンサ１０ｂに接続され、バイパスコンデンサ１０ｂは、ボンディングワイヤ１６ｂによりリードピン６の基端部に接続されている。これによって、プリアンプＩＣ１３には、リードピン６から電源が供給される。
【００２２】
プリアンプＩＣ１３の信号入力パッド（信号入力端子）１７は、凸状の囲い１４を跨いで配線されるボンディングワイヤ１８により受光素子１１のアノード電極１１ｂと接続されている。これによって、プリアンプＩＣ１３は、受光素子１１から電流信号を受け取り電圧信号に変換して増幅する。
【００２３】
プリアンプＩＣ１３の信号出力パッド（信号出力端子）１９ａ，１９ｂは、それぞれ、凸状の囲い１４を跨いで配線されるボンディングワイヤ２０ａ，２０ｂによりリードピン３，４の基端部に接続されている。これによって、プリアンプＩＣ１３が増幅した電圧信号は、リードピン３，４から光受信モジュール１ａの外へ出力される。そして、プリアンプＩＣ１３に分散して設けられる多数の接地パッド（接地端子）２１は、それぞれ凸状の囲い１４の凸部にボンディングワイヤ２２により接続されている。
【００２４】
ここで、凸状の囲い１４は、ステム２ａをプレス加工で製造する際に同時に形成することができる。凸状の囲い１４とプリアンプＩＣ１３との距離は極めて近く、また、段差も小さいことから、ボンディングワイヤ２２を短くすることができる。凸状の囲い１４の高さは、プリアンプＩＣ１３の厚さと同じであることが望ましい。そうすれば、ボンディングワイヤ長を最短とすることができる。
【００２５】
このように、本実施の形態１によれば、プリアンプＩＣを接地電位にある凸状の囲いの中に配置し、プリアンプＩＣの接地パッドをその凸状の囲いにボンディングワイヤで接続するようにしたので、接地パッドでのボンディングワイヤ長を短くすることができる。これによって、プリアンプＩＣの接地系のインダクタンス成分が小さくなり、プリアンプＩＣの接地電位を安定化させることができ、良好な高周波特性を得ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による光受信モジュールの外観構成を示す平面図、図４は、側面図である。なお、図３、図４では、図１、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００２７】
図３、図４において、本実施の形態２による光受信モジュール１ｂは、金属で形成された略円盤状のステム２ｂに形成されている。ステム２ｂでは、図１、図２（実施の形態１）に示した構成において、凸状の囲い１４が削除され、プリアンプＩＣ１３の全接地パッドは、ステム２ｂの表面に、ボンディングワイヤ２２により、ワイヤボンドされている。
【００２８】
そして、ステム２ｂでは、図１、図２（実施の形態１）に示した構成において、リードピン３，４に代えてリードピン２３，２４が設けられている。リードピン２３，２４は、ステム２ｂの表面から或る長さ飛び出してステム２ｂに固定され、その飛び出した部分がステム２ｂの表面にほぼ並行するように折り曲げられて折れ曲がり部２３ａ，２４ａとなっている。
【００２９】
この折れ曲がり部２３ａ，２４ａの長さは、リードピン２３，２４を、折れ曲がり部２３ａ，２４ａをプリアンプＩＣ１３側に向けて固定すると、折れ曲がり部２３ａ，２４ａの先端がプリアンプＩＣ１３の出力パッド１９ａ，１９ｂの近くまで延在するような長さになっている。
【００３０】
これによって、プリアンプＩＣ１３の信号出力パッド１９ａ，１９ｂとリードピン２３，２４との接続に用いるボンディングワイヤ２５ａ，２５ｂは、折れ曲がり部２３ａ，２４ａの長さ分だけ短くなる。一般に、リードピンが有するインダクタンス成分は、ボンディングワイヤが有するインダクタンス成分よりも小さい。つまり、プリアンプＩＣ１３の信号出力パッド１９ａ，１９ｂとリードピン２３，２４との接続に用いるボンディングワイヤ２５ａ，２５ｂが短くなる分、プリアンプＩＣ１３の信号出力系のインダクタンス成分が小さくなるので、高周波特性を改善することができる。
【００３１】
このように、本実施の形態２によれば、プリアンプＩＣの信号出力パッドの近くまで、信号出力用のリードピンの先端を延在させ、信号出力パッドの接続に用いるボンディングワイヤを短くする構成としたので、プリアンプＩＣの信号出力系のインダクタンス成分を小さくすることが可能となり、高周波特性を改善することができる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３による光受信モジュールの外観構成を示す平面図である。なお、図５では、図１、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００３３】
図５において、本実施の形態３による光受信モジュール１ｃは、金属で形成された略円盤状のステム２ｃに形成されている。ステム２ｃでは、図１、図２（実施の形態１）に示した構成において、凸状の囲い１４が削除され、また、セラミック基板９に代えてセラミック基板２６が設けられている。
【００３４】
プリアンプＩＣ１３の接地パッドは、本実施の形態３では、セラミック基板２６側に位置するものを除いて、ステム２ｃの表面に、ボンディングワイヤ２２により、ワイヤボンドされている。
【００３５】
そして、符号を変えたセラミック基板２６は、表面と裏面に電極層がそれぞれ形成されている。裏面の電極層は、半田または導電性接着剤を用いてステム２ｃの表面に電気的に接続固定されている。セラミック基板２６の表面電極層は、大面積領域２６ａと、小面積領域２６ｂとに分離されている。
【００３６】
大面積領域２６ａは、受光素子１１を搭載し、ボンディングワイヤ１２ａを接続する領域であり、裏面電極層との間は絶縁されている。小面積領域２６ｂは、プリアンプＩＣ１３のセラミック基板２６側に位置する接地パッド２１からのボンディングワイヤ２７を接続する領域である。図５に示す例では、プリアンプＩＣ１３のセラミック基板２６側に位置する接地パッド２１は、信号入力パッド１７の両側にあるので、小面積領域２６ｂは、受光素子１１の搭載領域を挟んだ２箇所に設けられている。この小面積領域２６ｂは、スルーホールまたは側面メタライズによって、裏面電極層と電気的に接続され、ステム２ｃの電位と同じ接地電位である。
【００３７】
セラミック基板２６における小面積領域２６ｂは、プリアンプＩＣ１３のセラミック基板２６における接地パッド２１に近接した位置にあるので、プリアンプＩＣ１３の接地パッド２１からのボンディングワイヤ２７を短くすることができる。
【００３８】
このように、本実施の形態３によれば、プリアンプＩＣの接地パッドから接地電位までのボンディングワイヤを短くすることができるので、接地パッドに用いるボンディングワイヤが有するインダクタンス成分を小さくすることができる。つまり、実施の形態１と同様に、プリアンプＩＣの接地系のインダクタンス成分が小さくなり、プリアンプＩＣの接地電位を安定化することでき、高周波特性を改善することが可能になる。
【００３９】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４による光受信モジュールの外観構成を示す平面図、図７は、要部拡大側面図である。なお、図６、図７では、図１、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【００４０】
図６、図７において、本実施の形態４による光受信モジュール１ｄは、金属で形成された略円盤状のステム２ｄに形成されている。ステム２ｄでは、図１、図２（実施の形態１）に示した構成において、凸状の囲い１４が削除され、また、符号を変えたセラミック基板２８、受光素子２９が設けられている。
【００４１】
プリアンプＩＣ１３の接地パッドは、本実施の形態４では、セラミック基板２８側に位置するものを除いて、ステム２ｄの表面に、ボンディングワイヤ２２により、ワイヤボンドされている。
【００４２】
ここで、本実施の形態４では、受光素子２９とプリアンプＩＣ１３とを、ボンディングワイヤで接続するのではなく、フリップチップボンディングによって接続する構成としてある。
【００４３】
すなわち、符号を変えたセラミック基板２８は、図１に示したセラミック基板９と同様に、表面または表裏面に電極層が形成されているが、本実施の形態４では、基板の厚さがプリアンプＩＣ１３の厚さと同程度になっている。そして、プリアンプＩＣ１３の信号入力パッド側の側辺とセラミック基板２８の受光素子２９搭載側の側辺との間は相当に狭くなっており、受光素子１１に代えた受光素子２９が、その狭い間隙を跨いで設けられている。
【００４４】
受光素子２９は、裏面入射型であり、受光部２９ａが設けられる受光面と反対の面（セラミック基板２８の表面側の面）にアノード電極とカソード電極が並んで形成さている。そのため、図７に示すようなフリップチップボンディングが可能である。すなわち、受光素子２９は、カソード電極が半田バンプまたは金バンプ３０を用いてセラミック基板２８の表面電極層と接続され、また、アノード電極が半田バンプまたは金バンプ３１を用いてプリアンプＩＣ１３の信号入力パッドと接続されている。
【００４５】
このように、本実施の形態４によれば、受光素子のアノード電極とプリアンプＩＣの信号入力パッドとの接続にフリップチップボンディングを用いるので、従来例のようなボンディングワイヤによるインダクタンス成分を無くすことができ、プリアンプＩＣの信号入力系のインダクタンス成分を大幅に低減することができるので、高周波特性に優れた光受信モジュールを実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる光受信モジュールは、プリアンプに関わるボンディングワイヤ長を短くし、高周波特性の改善を図ることができる構造の光受信モジュールとして有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  光受信モジュール
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  ステム
３，４，５，６，７，２３，２４  リードピン
８  絶縁ガラス
９，２６，２８  セラミック基板
１０ａ，１０ｂ  バイパスコンデンサ
１１，２９  受光素子
１２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ，１８，２０，２０ｂ，２２，２５，２７  ボンディングワイヤ
１３  プリアンプＩＣ（プリアンプ）
１４  凸状の囲い
１５  電源パッド
１７  信号入力パッド（信号入力端子）
１９ａ，１９ｂ  信号出力パッド（信号出力端子）
２１  接地パッド（接地端子）
２３ａ，２４ａ  折り曲げ部
２６ａ  大面積領域
２６ｂ  小面積領域
３０，３１  半田バンプまたは金バンプ
【図１】
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【図２】
2010251570.tif 000004
【図３】
2010251570.tif 000005
【図４】
2010251570.tif 000006
【図５】
2010251570.tif 000007
【図６】
2010251570.tif 000008
【図７】
2010251570.tif 000009