(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバからの光信号を電気信号に変換する光受信モジュールであって、
表面及び裏面と、該裏面から突出したケース端子、信号出力端子及び電源端子とを有しており金属表面及び円板状の形状を有するパッケージと、
平板状で表面と裏面に表面電極と裏面電極を持ち中間に誘電体を有する独立のコンデンサであって電源とグランドの間に接続されパッケージの中央部に該裏面電極を取り付けた平行平板型コンデンサと、
前記光ファイバからの光信号を光電流に変換し、前記平行平板型コンデンサの前記表面電極に受光面を上に向けた状態で固定されたフォトダイオードと、
前記平行平板型コンデンサと並置して前記パッケージの周辺部に固定され前記フォトダイオードの前記光電流を増幅するプリアンプと、
前記パッケージの上面に固定され、前記フォトダイオードに位置合わせされたキャップと、
前記キャップに取り付けられたレンズと、
前記キャップの外側に設けられ前記パッケージに固定された部分と、光ファイバ先端に取り付けられたフェルールを保持するための部分とを有しており、前記光ファイバからの光信号を前記フォトダイオードに入射させるためのスリーブと、
前記各端子と前記平行平板型コンデンサ、前記プリアンプ、前記フォトダイオードとの間にそれぞれボンドされるワイヤと
を備え、
前記パッケージの直径は、５．６ミリメートルであり、
前記平行平板型コンデンサは前記パッケージの前記金属表面上に搭載され、かつ、該フォトダイオードは該平行平板型コンデンサ上に搭載され、該フォトダイオードと該平行平板型コンデンサの前記表面電極が電気的に接続され、該平行平板型コンデンサの前記裏面電極と該金属表面が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２】
光ファイバからの光信号を電気信号に変換する光受信モジュールであって、
表面及び裏面と、該裏面から突出したケース端子、信号出力端子、フォトダイオード電源端子及びプリアンプ電源端子とを有しており金属表面及び円板状の形状を有するパッケージと、
平板状で表面と裏面に表面電極と裏面電極を持ち中間に誘電体を有する独立のコンデンサであってフォトダイオード電源とグランドの間に接続されパッケージの中央部に前記裏面電極を取り付けた平行平板型コンデンサと、
前記光ファイバからの光信号を光電流に変換し、前記平行平板型コンデンサの前記表面電極に受光面を上に向けた状態で固定されたフォトダイオードと、
前記平行平板型コンデンサと並置してパッケージの周辺部に固定され前記フォトダイオードの前記光電流を増幅するプリアンプと、
前記パッケージの上面に固定され、前記フォトダイオードに位置合わせされたキャップと、
前記キャップに取り付けられたレンズと、
前記キャップの外側に設けられ前記パッケージに固定された部分と、光ファイバ先端に取り付けられたフェルールを保持するための部分とを有しており、前記光ファイバからの光信号を前記フォトダイオードに入射させるためのスリーブと、
前記各端子と前記平行平板型コンデンサ、前記プリアンプ、前記フォトダイオードとの間にそれぞれボンドされるワイヤと
を備え、
前記パッケージの直径は、５．６ミリメートルであり、
前記平行平板型コンデンサは前記パッケージの前記金属表面上に搭載され、かつ、該フォトダイオードは該平行平板型コンデンサ上に搭載され、該フォトダイオードと該平行平板型コンデンサの前記表面電極が電気的に接続され、該平行平板型コンデンサの前記裏面電極と該金属表面が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３】
前記平行平板型コンデンサを前記パッケージ上に取り付ける第１の半田と、
前記平行平板型コンデンサ上にフォトダイオードを取り付ける第２の半田と
を更に備え、
前記第１の半田の融点Ｔｃ１は、前記第２の半田の融点Ｔｃ２より大きい、
請求項１又は請求項２に記載の光受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光通信分野で用いられる光受信モジュ−ルに関する。光受信モジュ−ルというのは、光ファイバによって送信されて来た光信号を電気信号に変換するものである。受光素子、プリアンプ、コンデンサをパッケ−ジに取り付け、窓付きのキャップで封止し、キャップの前端には光ファイバ先端のフェル−ルを挿入するためのスリ−ブが固定されている。キャップの窓にはレンズを設けて光ファイバから出た光を収束させることが多い。受光素子であるフォトダイオ−ドとこの信号を増幅するためのプリアンプが同一パッケ−ジ内にあるのでモジュ−ルと呼ぶ。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光受信装置は、フォトダイオ−ドチップをパッケ−ジに収容したものが用いられた。フォトダイオ−ドが光信号を電気信号に変換し、これをピンに出力し、これをプリント基板などに取り付けたプリアンプによって増幅する。しかしこれでは微弱な信号が長い線路を伝搬することになり雑音が入りやすい。とくに高周波の場合に、細い線路によるＬ分のために信号が歪む。
【０００３】
そこで外部の雑音の影響をできるだけ受けないようにするため、光を受けるフォトダイオ−ドと、フォトダイオ−ドの受信信号を増幅する回路（以下プリアンプと呼ぶ）とを一つのパッケ−ジ上に近接して実装する方法が提案されている。このような光受信モジュ−ルとして、例えば次の提案がなされている。
▲１▼堀米信良、守谷薫、織田巌、菊池英治、千葉清四、「Ｐｒｅ−Ａｍｐ内蔵ＰＤモジュ−ル」１９９０年電子情報通信学会春季全国大会予稿集４分冊Ｃ２７１、４−３２６ペ−ジ（図３に示す）
【０００４】
これはフォトダイオ−ドとプリアンプを設けた基板をステム３０に取り付けたものである。ステム３０にはキャップ３１を位置決めしてレ−ザ溶接する。キャップ３１の開口にはレンズ３２が予め取り付けられている。キャップ３１の前端にはレセプタクル３３を位置決めしてレ−ザ溶接する。フォトダイオ−ドはＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオ−ドである。プリアンプはＳｉバイポ−ラ型のものを使う。
【０００５】
光ファイバはコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍのグレ−デッドインデクスファイバを使っている。このモジュ−ルの大きさは直径が１０ｍｍ長さは１４ｍｍである。−３ｄＢ遮断周波数は２００ＭＨｚであるという。平坦な周波数特性でピ−キングも見られないし、１００Ｍｂｉｔ／ｓ帯光リンクのために十分な特性が得られたと述べている。フォトダイオ−ドとプリアンプは基板の上に設置し、電極間をワイヤボンデイングによって接続してある。このように素子パッケ−ジの内部にプリアンプを合体して高速応答性、信頼性を高揚するのが目的である。
【０００６】
▲２▼澤井義一、守谷薫、平尾昌彦、北相模博男、「プリアンプ内蔵ＰＤモジュ−ル」１９９３年電子情報通信学会春季全国大会予稿集４分冊Ｃ−１８６、４−２２２ペ−ジ（図４に示す）
これは、フォトダイオ−ドとプリアンプをステム４０に取り付け、この上にレンズ付きキャップ４１を位置決めし固定したものである。キャップ４１の上にはレセプタクル（ホルダ）がありここに、ファイバＡＳ４２が差し込まれている。これがナットにより抜け止め固定される。プリアンプはＳｉバイポ−ラ型の素子を使っている。フォトダイオ−ドは受光径８０ΦμｍのＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮ  ＰＤである。高感度を必要とする場合は、ＧａＡｓ−ＦＥＴをプリアンプにし、受光径５０μｍΦのＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮ  ＰＤをフォトダイオ−ドに用いた。光ファイバはコア径１０μｍ、クラッド径１２５μｍのシングルモ−ドファイバである。フランジを除くこのモジュ−ルの大きさは、直径が７ｍｍ、長さが２４ｍｍである。
【０００７】
これらの提案は、パッケ−ジに受光素子とプリアンプをまとめて収容し信号線を短くしてノイズの混入を防いでいる。これらの光受信モジュ−ルの場合、フォトダイオ−ドの受信信号の増幅用のプリアンプはこれ専用のＩＣ（集積回路）を作成して用いることが多い。図３、図４はパッケ−ジに対するプリアンプ、フォトダイオ−ドの取り付け部分が明確でない。フォトダイオ−ド、プリアンプ取り付けを明らかにした二つの例を次に説明する。
【０００８】
▲１▼  図５は従来例に係る光受信モジュ−ルの断面斜視図である。パッケ−ジ１は市販のものを使う。フォトダイオ−ド３、プリアンプＩＣ４が基板１５の上に取り付けられる。基板１５には電源パタ−ン１６とグランドパタ−ン１７が形成される。電源パタ−ン１６と電源端子１１がワイヤで接続される。フォトダイオ−ド３の上部のリング電極がワイヤによってプリアンプＩＣ４の入力端子に接続される。グランドパタ−ンはワイヤによりパッケ−ジに接続される。
チップコンデンサ１８が、電源パタ−ン１６とグランドパタ−ン１７を跨ぐように設けられ両者に半田付けされている。フォトダイオ−ドはパッケ−ジの上面の中心にあり、その両側にプリアンプ４とチップコンデンサ１８が設けられる。プリアンプ４の増幅後の信号は信号出力端子１２から外部に取り出される。
【０００９】
パッケ−ジ１の上面には、レンズ６の付いたキャップ７が固定される。フォトダイオ−ドの受光面とレンズの中心を合わせてレ−ザで溶接する。キャップ７の外側には、フェル−ル固定用のスリ−ブ８が位置決めして溶接される。スリ−ブは、光ファイバ先端のフェル−ルを差し込んで保持することができる。
▲２▼  図６は他の従来例に係る光受信モジュ−ルの断面斜視図である。これはパッケ−ジ１の上面５に特別のパタ−ン１９、２０を形成するものである。グランドパタ−ン１９は長方形の金属でできており、その直下においてケ−ス端子１０に接続されている。電源パタ−ン２０は弓形の金属でできており直下の電源端子１１に接続される。パッケ−ジ１はリング上の導体と、３本のピン（端子）１０、１１、１２とこれらを絶縁しながら結合する絶縁体１３（打点によって表す）よりなる。絶縁体１３はこれらの部材を結合し、しかも内部を封止する作用がある。このようにピンも特殊で、パッケ−ジは特別製である。
【００１０】
中央のケ−ス端子１０につながるグランドパタ−ン１９の上に、プリアンプ４、フォトダイオ−ド３が搭載される。フォトダイオ−ドの裏面はカソ−ドであるので、グランドから浮かす必要がある。このために絶縁スペ−サ９をグランドパタ−ン１９の上に付けてこの上にフォトダイオ−ド３を取り付ける。電源パタ−ン２０は、ワイヤにより絶縁スペ−サの上面（金属蒸着膜）に接続され、これからフォトダイオ−ドの基板に接続されることになる。電源パタ−ン２０はワイヤによりプリアンプ４に接続される。
【００１１】
これらのモジュ−ルはいずれも図９に示すような回路を実現している。電源端子１１とグランド１０の間にコンデンサの両極、プリアンプの電源端子、グランド端子が接続される。プリアンプの出力が信号出力端子１２に接続される。フォトダイオ−ドのカソ−ドが電源につながり、アノ−ドがプリアンプに接続される。図５のモジュ−ルでは電源線１６がパタ−ン１６となり、グランド線１７がパタ−ン１７となる。図６のモジュ−ルでは電源パタ−ン２０とグランドパタ−ン１９となる。図２の例を除き、図９の等価回路はいずれの光受信モジュ−ルにも共通である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように光受信モジュ−ルでは、フォトダイオ−ドとプリアンプとを一つのパッケ−ジ内に近接して設ける。さらに光受信モジュ−ルの性能を安定させるためにフォトダイオ−ド及びプリアンプの駆動電源とグランドの間にコンデンサを設ける。これは電源の交流抵抗を下げるとともに、電源にノイズフィルタを形成し、雑音が電源を伝って入るのを有効に防止する。もちろんピンによって接続される電源（図示せず）には大きい容量のコンデンサがあり、電源のインピ−ダンスを下げている。しかし、ピンやワイヤのＬ分のために交流抵抗が介在し、電源インピ−ダンスを実効的に上げてしまう。これを防ぐには、フォトダイオ−ドやプリアンプのごく近くにコンデンサを入れる必要がある。このためにパッケ−ジにコンデンサを入れるのである。
【００１３】
従来構造は、既に説明したように、次のようなものである。
▲１▼パッケ−ジ上にコンデンサ、フォトダイオ−ド、プリアンプを並べて実装できるような小さな基板１５を取り付ける構造（図５）。
▲２▼コンデンサ、フォトダイオ−ド、プリアンプを並べて実装できるようなパタ−ン１９、２０を持った専用のパッケ−ジを用いる構造（図６）。
【００１４】
しかしこれらの実装方法にはそれぞれ難点がある。▲１▼は基板を用いるので実装工程が複雑になる。▲２▼は専用の複雑な形状（パタ−ン１９、２０）のパッケ−ジを作るためコスト高になるという問題があった。それにコンデンサ、フォトダイオ−ドが平面的に配置されているために広い面積を必要とし、パッケ−ジが大型化するという共通の難点がある。このために、製造工程が簡単で小型の光受信モジュ−ルを実現することができない。
これらの欠点を克服し、製造工程が簡単で小型の光受信モジュ−ルを実現することが本発明の目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これらの問題は、フォトダイオ−ド、プリアンプの駆動電源の交流抵抗を下げ、電圧を平滑化し、雑音を除くためのフィルタとして使用するバイパスコンデンサを巧みに配置することにより解決することができる。
本発明の光受信モジュ−ルは、パッケ−ジの中央に平行平板コンデンサを取り付けこの上にフォトダイオ−ドを重ねて接着してなるものである。平行平板コンデンサの上面がフォトダイオ−ドの電源面とする。平行平板コンデンサとフォトダイオ−ドを積み重ねるので、コンデンサのための取り付け面積を殆ど必要としない。フォトダイオ−ド／コンデンサの積み重ねによる三次元構造に本発明の特徴がある。平行平板コンデンサは誘電体を金属電極で両側から挟んだものであり、フォトダイオ−ドは下面が電源に接続されるべきものであるから、平行平板コンデンサをパッケ−ジに付け、これを電源面にしてこの上にフォトダイオ−ドを載せるということが可能になる。
【００１６】
【作用】
本発明は、平行平板型のコンデンサをパッケ−ジ中央に付け、この上にフォトダイオ−ドを載せる。コンデンサを取り付ける面積を削減でき、コンデンサと電源線、コンデンサとグランド線を接続するための配線パタ−ンも不要になる。素子を小型にすることができる。また部品を減らすことにより製造工程が簡略化される。
本発明においては、平行平板コンデンサの使用が最も重要なポイントである。これを使うので、受光素子をその上に載せることができる。従来電子部品の上にまた部品を載せるというようなことはなされず、部品同志は必ず二次元的に基板の上、あるいはパッケ−ジの上に配置されたものである。三次元的な配置を可能にしたのは平行平板コンデンサである。
【００１７】
それゆえ平行平板コンデンサを予め説明する必要があろう。コンデンサは容量や耐圧の違いによりさまざまのものが昔から製造され広く使用されている。容量の小さいｐＦのオ−ダ−のものはチタン、タンタルなどの誘電体を使う。マイラ−コンデンサはさらにμＦ程度までのものが作られる。さらに容量の大きい電源安定用には電解コンデンサを使う。容量を十分に大きくするために、誘電体を金属膜で挟んだ帯状の材料を筒状に巻いている。
【００１８】
耐圧や容量による種類分けの他に、外部との接続機構によっても分けられる。最も広く使われているコンデンサは、２本の平行なピンによって外部回路に接続するようにしたものである。裏面に銅メッキのパタ−ンを有するプリント基板に穴を開けて、これにピンを差し込み裏で半田付けし、余分の長さを切り取る。ハイブリッドＩＣなどではチップコンデンサが利用される。これは直方体形状で両端が電極になっており、パタ−ンの上に於いてリフロ−炉に入れて加熱し半田付けする。ピンを立てる必要がないので体積を小さくできるし、パタ−ンに穴を開ける必要もない。これらのコンデンサは既に長年の実績がある。
【００１９】
コンデンサは誘電体を２枚の金属で挟んだものである。電気の教科書には平行平板のコンデンサの概念図が描いてある。コンデンサの基本形は平行平板である。しかし実際に平行平板型のコンデンサが古くから用いられたのではない。容量は誘電体の面積に比例し、厚みに反比例する。誘電率にも比例する。従来は容量を取るために誘電体を巻き付けていた。ピン型でもチップ型でも内部は、単純な平行平板ではない。ところが十分に薄い漏れのない誘電体膜を作成できるようになったので、狭い面積でも十分な容量を得ることができるようになってきた。このために誘電体１層を金属電極２層によって挟んだ、原理に忠実な平行平板コンデンサが最近になって製造できるようになってきた。
【００２０】
例えばｄｉ−ｃａｐという商標名で、アメリカのＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＩＥＳ  ＩＮＣ．が製造販売している。セラミックの誘電体を金層（Ａｕ）で挟んでいる。金にするのは銅パタ−ンに直接半田付けできるようにするためである。薄い直方体をしていて、両面が電極であるから、マイクロストリップラインに直接に載せて半田付けすることができる。ラインの幅と平行平板コンデンサの幅を同一にすることにより、自己誘導Ｌを減らすことができここでの反射をなくすことができる。
【００２１】
抵抗の低い金属層が誘電体に接触しており、外部回路との接続に細いワイヤ等を使わないのでＬ分が小さく、周波数が高くて分布定数回路の取り扱いが適するような高周波回路で有効である。幅Ｗは０．２５４ｍｍ〜２．２８６ｍｍ、長さＬは０．２５４ｍｍ〜２．５４０ｍｍ、厚さＴは０．１０２ｍｍ〜０．２５４ｍｍである。耐圧は５０Ｖ用と１００Ｖ用がある。耐圧１００Ｖのものは５０Ｖのものより厚みが５０％程度厚い。容量は６８ｐＦ〜１５００ｐＦまである。直流抵抗は１０６  ＭΩ以上である。
【００２２】
例えば耐圧５０Ｖで６８ｐＦの場合、Ｗ＝０．２５４ｍｍ、Ｌ＝０．２５４ｍｍ、Ｔ＝０．１０２ｍｍである。耐圧５０Ｖ用で４７０ｐＦの平行平板コンデンサは、Ｗ＝０．６３５ｍｍ、Ｌ＝０．７６２ｍｍ、Ｔ＝０．１０２ｍｍである。誘電体の厚みが限定されているので、容量が異なるとサイズも異なってくる。  図１１は平行平板コンデンサの斜視図である。金属５０、誘電体５１、金属５２を単純に積層した構造になっている。ピン付きコンデンサやチップコンデンサとは外形が全く異なり、外部回路との接続構造も全く違う。
【００２３】
図１２は二つの導体パタ−ン５５、５６の間にコンデンサ２を接続する場合の例を４つ示している。▲１▼は導体パタ−ン５６と同じ幅を持つ平行平板コンデンサを一方のパタ−ン５６の端にぴったりと半田付けする。コンデンサ２の下面の全体がパタ−ン５６に接続される。上面と他のパタ−ン５５とをワイヤ５７によって接続する。▲２▼は２本のワイヤを用いて平行平板コンデンサの上面と、他のパタ−ンとを接続している。▲３▼は３本のワイヤを使っている。▲４▼は金属の薄い板により平行平板コンデンサ上面と他のパタ−ンとをつないでいる。
【００２４】
多くのワイヤを使うと直流抵抗が下がり、線路の誘導Ｌが下がるので、信号の遅延、歪み、反射等を防ぐことができる。Ｌ、Ｒが最小であるので、▲４▼が平行平板コンデンサの接続方法としては最も望ましい。
図１３に示すように二つの平行平板コンデンサ６１、６２を、マイクロストリップライン６３と、グランド面６４、６５の間に入れるために、ボンデイングストライプ６６を用いている。コンデンサ６１、６２の下面の全体がグランド面に接着され、上面が広いストライプ６６で、ライン６３に接続されている。ために線路（ストライプ）の自己誘導Ｌが極めて小さくなっている。このように平行平板コンデンサは電極面積が広く直接に導体パタ−ンと半田付けできるので、中間の線路（ワイヤや細い導体、プリントパタ−ン）を介在させることによる交流抵抗の増加を抑制できる。高周波回路に最適である。
【００２５】
図１４に示すような結合も可能である。６８、６９は電源パタ−ンである。６７がグランドラインである。この間に平行平板コンデンサ７０を入れている。コンデンサの下面を直接グランド面に半田付けし、上面は２本ずつのワイヤにより異なる電源面６８、６９に接続される。
平行平板コンデンサはこのように新型の小型のコンデンサである。グランドと電源線の間に挿入されて、ノイズを取る作用がある。いずれの場合も、下面をパタ−ンに半田付けし、上面はワイヤか金属箔であるストライプにより他のパタ−ンに接続される。これが平行平板コンデンサの接続方法である。他の利用法、他の配置はこれまで試みられていない。本発明のように平行平板コンデンサの上に他のデバイスを載せるような取り付け方法は、曾て試みられたことがない。
【００２６】
【実施例】
本発明の光受信モジュ−ルは、平行平板コンデンサの上にフォトダイオ−ドを積み重ねて、必要面積を節約し、部品点数を減らし、工程を減らしている。
以下、実施例を示す図面によって説明する。図１は本発明の実施例に係る受信モジュ−ルの斜視図である。パッケ−ジとしては、直径５．６ｍｍφの汎用３ピンパッケ−ジ１を用いている。これは通常のトランジスタなどに使われる有りふれたパッケ−ジである。３つのピン１０、１１、１２を有する。
【００２７】
１本はパッケ−ジのケ−スと繋がっており、ア−スを兼ねるパッケ−ジのケ−ス端子１０である。次の１本は電源ピン１１である。最後の１本は信号出力ピン１２である。ケ−ス端子１０はパッケ−ジに半田付けされ一体化している。パッケ−ジ１の上面５には、電源端子１１、信号出力端子１２の上端が突出している。ケ−スとの間には絶縁物１４、１３があり、これらのピンをケ−スに対して絶縁しつつ保持する作用がある。
【００２８】
パッケ−ジに上には静電容量が４７０ｐＦの平行平板コンデンサがＡｕＳｎ（金錫）半田によって固定されている。コンデンサの大きさは約０．９ｍｍ×１．０ｍｍ×０．１ｍｍである。平行平板コンデンサであるので下面と上面が電極である。下面が直接にグランド面であるパッケ−ジに半田付けされる。この金錫半田の融点は２８６℃である。コンデンサの上面が他の電極になっている。
平行平板コンデンサ２の電極面である上面には、フォトダイオ−ド３がパッケ−ジ中央に合致するよう位置決めされた後、半田付けされる。半田はＳｎＰｂ（錫鉛）であり、この例では融点が２４０℃のものを使っている。
【００２９】
２種類の半田の融点の違いはこの構造を実現する上において重要である。パッケ−ジに平行平板コンデンサの下面を取り付ける半田を第１半田と呼ぶことにする。これの融点をＴｃ１とする。平行平板コンデンサの上面とフォトダイオ−ドの下面を接合する半田を第２半田と呼ぶことにする。これの融点をＴｃ２とする。第１半田でコンデンサをパッケ−ジに付けた後、コンデンサの上にフォトダイオ−ドを第２半田で付けるのであるから、当然Ｔｃ１＞Ｔｃ２でなければならない。反対であると、第２半田を溶かす時に第１半田が解けてしまい、平行平板コンデンサの位置がずれてしまうからである。半田の融点の差は２０℃以上あるのが望ましい。上の例ではＴｃ１＝２８６℃、Ｔｃ２＝２４０℃であるからこの条件を満足している。金錫と錫鉛の半田の組合せ以外にもこのような組合せは可能である。
【００３０】
図１６は平行平板コンデンサ２とフォトダイオ−ド３の実装構造を示す断面図である。パッケ−ジ１の上に、平行平板コンデンサ２がＡｕＳｎ半田８１により固定される。平行平板コンデンサ２は金属５２を下面全体に有するので全面で半田付けされる。平行平板コンデンサ２の上にＳｎＰｂ半田８２によってフォトダイオ−ド３が半田付けされる。フォトダイオ−ドの下面は全体が金属膜（金層）９１（ｎ側電極）になっているので、直接に、全体的に半田付けされる。
【００３１】
平行平板コンデンサ２の下面電極５２はグランド電位に、上面電極５０は電源電位になる。ワイヤ２１によって上面５０が電源ピン１１に接続される。
このフォトダイオ−ド３は低抵抗のｎ型基板の上に形成したものである。フォトダイオ−ドは任意の種類のものを使うことができる。つまり基板はＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰなど受光素子になり得るものであれば良い。ここに示す例は低抵抗ｎ型基板９２、バッファ層９３、受光層９４、窓層９５を積層し中央部に拡散によりｐ型領域９６を形成している。ｐ型領域の周囲にリング状Ｐ側電極９７を形成している。９９は保護膜、９８は反射防止膜である。リング状Ｐ側電極にはワイヤ２３がボンデイングされている。これが信号の出力端子になり、プリアンプに接続される。
【００３２】
パッケ−ジ１上面５の周辺部にはプリアンプＩＣ４がダイボンドされる。これらの部品は、平行平板コンデンサ２、プリアンプＩＣ４、フォトダイオ−ド３の順でパッケ−ジに取り付けられる。部品実装後、太さ２０μｍの金（Ａｕ）ワイヤにより、回路の接続をした。
【００３３】
５本の金ワイヤ２１〜２５が次の５つの端子の組を接続する。
▲１▼電源ピンと平行平板コンデンサの上面（ワイヤ２１）
▲２▼平行平板コンデンサの上面とプリアンプＩＣの電源端子（ワイヤ２２）
▲３▼フォトダイオ−ドの信号出力端子（アノ−ド端子）とプリアンプＩＣの入力端子（ワイヤ２３）
▲４▼プリアンプＩＣの出力端子とパッケ−ジの信号出力ピン（ワイヤ２５）
▲５▼プリアンプＩＣの接地端子からパッケ−ジ本体（ワイヤ２４）
【００３４】
このようにして組み立てられたパッケ−ジ１上に、乾燥窒素雰囲気中で球レンズ６付き金属キャップ７を取り付ける。まずフォトダイオ−ドに入射する光強度が最大となるように位置合わせし、抵抗溶接法により溶接固定する。レ−ザ溶接でも差し支えない。
さらに、光コネクタのフェル−ルを差し込み固定するためのフェル−ル固定用スリ−ブをパッケ−ジ上で位置決めする。最適位置でスリ−ブをパッケ−ジに溶接固定し、光受信モジュ−ルを完成した。この構造ではスリ−ブがパッケ−ジに取り付けられる。しかし、スリ−ブをキャップに固定するようにしても良い。
【００３５】
本発明では、パッケ−ジの中心部分の直径３．０ｍｍの領域に全ての必要な部品を実装することができた。であるから、パッケ−ジの直径は５．６ｍｍのものを使うことができる。従来のものに比べて狭い面積の汎用パッケ−ジを使用できる。
従来構造の場合は、コンデンサとフォトダイオ−ドが別異の場所に取り付けられるから部品の取り付け面積をより多く必要とする。どのようにしても、直径４．０ｍｍ以上の領域を必要とする。パッケ−ジは１０ｍｍΦとか８ｍｍΦのものを必要としていた。最小でも７ｍｍΦのパッケ−ジが必要であった。
【００３６】
本発明は部品の実装面積を縮小することにより、光受信素子の小型化が可能である。また光受信素子の絶縁スペ−サが不要になるので、部品点数を減らすことにより製造工程を簡略化することができる。
本発明の光受信モジュ−ルの性能を評価するために、１２５Ｍビット／秒で動作する光受信素子の周波数特性を測定した。その結果を図１５に示す。同じ図に従来例に係る光受信モジュ−ルの性能をも示す。実線は本発明によるものである。破線が従来例によるものである。１５０ＭＨｚ以上まで平坦な信号出力が得られる。３ｄＢ遮断周波数は２００ＭＨｚである。従来例は９０ＭＨｚまで平坦であるが、１００ＭＨｚでピ−クが出ている。３ｄＢ遮断周波数は１３０ＭＨｚである。本発明による装置は従来例と同等以上の高周波性能が得られるということがわかる。
【００３７】
以上に記載した実施例は、パッケ−ジとフォトダイオ−ドの間に実装されたコンデンサをフォトダイオ−ドとプリアンプＩＣの共通の駆動電源のバイパスコンデンサとして利用する例である。
この他にもコンデンサをフォトダイオ−ドのみ、或いはプリアンプのみのバイパスコンデンサとして利用することもできる。図２はフォトダイオ−ドのみのバイパスコンデンサとする例を示す。電源を別にするために、４ピンのパッケ−ジが用いられる。そして電源端子を２つに分けて、フォトダイオ−ド３とプリアンプ４の駆動電源を別々に取るようにする。この場合、フォトダイオ−ド３とパッケ−ジ１の間にある平行平板型のコンデンサ２をフォトダイオ−ド３の駆動電源のみのバイパスコンデンサとして利用する。図２は斜視図で、図１０は回路図である。
【００３８】
図２において、パッケ−ジ１の上面中央に平行平板コンデンサ２が半田付け（金錫）され、その上にフォトダイオ−ド３が半田付け（錫鉛）される。周辺部にプリアンプＩＣ４がやはり半田付けされる。プリアンプ４の底面、平行平板コンデンサ２の底面はケ−スに直付けされるのでグランド電位である。フォトダイオ−ド電源ピン１１と平行平板コンデンサ２の上面がワイヤ２１で接続される。プリアンプ電源ピン２７とプリアンプ４の電源用パッドがワイヤ２８によって接続される。
【００３９】
他の点は図１のものと同じである。フォトダイオ−ド３のリング電極がプリアンプの入力パッドにワイヤ２３で接続される。プリアンプ４の信号出力パッドがワイヤ２５により信号出力端子１２につながれる。プリアンプの底面がグランドでない場合はワイヤ２４でプリアンプのグランドパッドがワイヤ２４によってケ−スに接続される。
本発明において、フォトダイオ−ドはｎ型低抵抗基板の上に作製された物に限らない。ｐ型基板の上に作製されたフォトダイオ−ドでも良い。この場合は、電極が負電圧になるし、回路の各部品の極性が反対になる。また、ＧａＡｓのフォトダイオ−ドのように、半絶縁性の基板の上に作製されたものであったも良い。この場合は基板を通して電流が流れないので、フォトダイオ−ド上面の電極とその直下のコンデンサをワイヤで接続する必要がある。さらに駆動電圧も＋５Ｖに限定されない。
【００４０】
さらにパッケ−ジとしては直径５．６ｍｍφの汎用パッケ−ジに限らず、さまざまな形状、ピン数のパッケ−ジを使うことができる。何れにしても実装面積をより狭くでき、部品点数を減らすことができる。
平行平板型のコンデンサもさまざまの形状、容量のものが可能である。また回路接続用のワイヤは金（Ａｕ）に限定されるものではない。アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などのワイヤを用いることもできる。その張り方も上記の実施例に限定されるものではない。
【００４１】
本発明は平行平板型のコンデンサの上にフォトダイオ−ドを実装することにより、光受信モジュ−ルの小型化、実装工程の簡略化という効果をあげることができる。
平面図によって比較すると、より明らかである。図７は図１に示す本発明の実施例のパッケ−ジの上面を示す。図８は図５の従来例のパッケ−ジの平面図である。面積の違いがよく分かる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、平行平板型のコンデンサをパッケ−ジに取り付けこの上にフォトダイオ−ドを実装している。このように実装方法を工夫してコンデンサの上に他の素子を置くというのはこれまでにない構成である。これにより実装面積を縮小することができるので、素子を小型化することができる。図５の特別の基板や図６のスペ−サを省くことができ、実装工程を単純化することができる。本発明は、小型で、低価格、高性能の光受信モジュ−ルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光受信モジュ−ルの中央断面斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光受信モジュ−ルの中央断面斜視図。
【図３】１９９０年電子情報通信学会春季大会Ｃ−２７１、第４分冊３２６頁に記載のプリアンプ内蔵ＰＤモジュ−ルの一部縦断側面図。
【図４】１９９３年電子情報通信学会春季大会Ｃ−１８６、第４分冊２２２頁に記載のプリアンプ内蔵ＰＤモジュ−ルの一部縦断側面図。
【図５】電源パタ−ンとグランドパタ−ンを描いた基板にコンデンサ、フォトダイオ−ド、プリアンプを固定する従来例に係る光受信モジュ−ルの中央縦断斜視図。
【図６】電源パタ−ン付きのピンとグランドパタ−ン付きのピン、及び信号ピンを円筒状のパッケ−ジ本体と絶縁体で結合してなる従来例に係る光受信モジュ−ルの中央縦断斜視図。
【図７】図１に示す実施例のパッケ−ジ上面の平面図。
【図８】図５に示す従来例のパッケ−ジ上面の平面図。
【図９】図１に示す本発明の実施例に係るモジュ−ルの回路図。
【図１０】図２に示す本発明の他の実施例に係るモジュ−ルの回路図。
【図１１】平行平板コンデンサの斜視図。
【図１２】平行平板コンデンサを２本のマイクロストリップラインの間に取り付ける構造を示す４つの例。
【図１３】２つの平行平板コンデンサを、二つのグランド面と１本の導体パタ−ンの間に挿入する場合の部品取り付け図。
【図１４】３つの導体パタ−ンの間に平行平板コンデンサを取り付ける例を示す部品取り付け図。
【図１５】本発明の実施例に係るモジュ−ルの周波数特性を示すグラフ。
【図１６】本発明の実施例に係る実装構造であって、パッケ−ジの上に半田により平行平板コンデンサを取り付けさらに半田により受光素子を取り付けた構造の断面図。
【符号の説明】
１  パッケ−ジ
２  平行平板コンデンサ
３  フォトダイオ−ド
４  プリアンプＩＣ
５  パッケ−ジ上面
６  レンズ
７  キャップ
８  フェ−ル−ル固定用スリ−ブ
９  絶縁スペ−サ
１０  パッケ−ジのケ−ス端子
１１  電源端子
１２  信号出力端子
１３  絶縁体
１４  絶縁体
１５  基板
１６  電源パタ−ン
１７  グランドパタ−ン
１８  チップコンデンサ
１９  グランドパタ−ン
２０  電源パタ−ン
２１  ワイヤ
２２  ワイヤ
２３  ワイヤ
２４  ワイヤ
２５  ワイヤ
２７  プリアンプ電源端子
２８  ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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