(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データリンクにおいて、
発光面側の電極が当該発光面と反対の面側に設けられた電極とスルーホールによって電気的に接続されて、当該発光面と反対の面側に電極が集められた面発光型の発光素子と、
前記発光素子を駆動する駆動回路が形成された第１のフリップチップと、
を備え、
前記発光素子の前記発光面と反対の面が、前記第１のフリップチップの駆動回路形成面と対向するように、前記発光素子が前記第１のフリップチップにボンディングされる、
ことを特徴とする光データリンク。
【請求項２】
受光面と反対の面側に電極が集められた裏面照射型の受光素子と、
前記受光素子からの信号を増幅する増幅回路が形成された第２のフリップチップと、
を更に備え、
前記受光素子の前記受光面と反対の面が、前記第２のフリップチップの増幅回路形成面と対向するように、前記受光素子が前記第２のフリップチップにボンディングされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項３】
前記発光素子の発光面側に設けられた第１の集光レンズと、
前記受光素子の受光面側に設けられた第２の集光レンズと、
を更に備える請求項２に記載の光データリンク。
【請求項４】
受光面と反対の面側に電極が集められた裏面照射型の受光素子と、
前記受光素子からの信号を増幅する増幅回路が形成されたフリップチップと、
を備え、
前記受光素子の前記受光面と反対の面が、前記フリップチップの増幅回路形成面と対向するように、前記受光素子が前記フリップチップにボンディングされる、
ことを特徴とする光データリンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の分野で用いられる光データリンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光データリンクの発光・受光素子は、その駆動回路及び増幅回路とボンディングワイヤを介して接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動回路から発光素子に延びるボンディングワイヤは、細長い導体であり、高周波に対してインダクタンスとして機能する。したがって、ボンディングワイヤによる時定数が大きくなり、駆動回路による発光素子の高速スイッチングは制限される。また、ボンディングワイヤ内を流れる電流によって、その周囲に磁界が発生し、電流値が急激に変化した場合は、高周波ノイズ等が隣接するボンディングワイヤに伝搬する。特に、発光素子及び受光素子を同一のパッケージ内に配置した場合、発光素子の駆動回路から延びるボンディングワイヤで発生した高周波ノイズが、受光素子と増幅回路を接続するボンディングワイヤに伝搬し、光データリンクの性能は制限される。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、雑音を低減することが可能な光データリンクを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光データリンクは、発光面側の電極が当該発光面と反対の面側に設けられた電極とスルーホールによって電気的に接続されて、当該発光面と反対の面側に電極が集められた面発光型の発光素子と、発光素子を駆動する駆動回路が形成された第１のフリップチップと、を備え、発光素子の発光面と反対の面が、第１のフリップチップの駆動回路形成面と対向するように、発光素子が第１のフリップチップにボンディングされる、ことを特徴とする。本光データリンクによれば、フリップチップを用いることにより、ボンディングワイヤを介することなく、発光素子と駆動回路とを接続するので、発光素子を高速スイッチングするとともに雑音を低減させることが可能である。特に、本光データリンクによれば、発光素子と駆動回路との間を流れる電流に起因する雑音を低減させることが可能である。
【０００６】
また本発明に係る光データリンクは、受光面と反対の面側に電極が集められた裏面照射型の受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路が形成された第２のフリップチップと、を更に備え、受光素子の受光面と反対の面が、第２のフリップチップの増幅回路形成面と対向するように、受光素子が第２のフリップチップにボンディングされる、ことを特徴とする。本光データリンクによれば、フリップチップを用いることにより、単一のパッケージ内に発光素子、受光素子、駆動回路（第１のフリップチップ）および増幅回路（第２のフリップチップ）を配置しても、発光素子と駆動回路との間を流れる電流に起因する雑音が、受光素子からの信号に重畳されず、雑音を低減させることが可能である。また、単一のパッケージ内に発光素子、受光素子、駆動回路（第１のフリップチップ）および増幅回路（第２のフリップチップ）を配置する際に、その取扱を容易にすることができる。
【０００７】
また本発明に係る光データリンクは、発光素子の発光面側に設けられた第１の集光レンズと、受光素子の受光面側に設けられた第２の集光レンズと、を更に備えてもよい。
本発明に係る別の光データリンクは、受光面と反対の面側に電極が集められた裏面照射型の受光素子と、受光素子からの信号を増幅する増幅回路が形成されたフリップチップと、を備え、受光素子の受光面と反対の面が、フリップチップの増幅回路形成面と対向するように、受光素子がフリップチップにボンディングされる、ことを特徴とする。本光データリンクによれば、フリップチップを用いることにより、ボンディングワイヤを介することなく、受光素子と増幅回路とを接続するので、受光素子からの信号に重畳する雑音を低減させることが可能である。
なお、発光素子とは、発光ダイオード又はレーザダイオード等の素子である。フリップチップとは、全ての端子が１つの面に集められ、ハンダ山、或いは金等からなる山形接点等の形で形成された半導体チップである。受光素子とは、ＰＩＮホトダイオード、アバランシェホトダイオード等の素子である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る光データリンクについて説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。また、上及び下なる語は、図面の上下に基づくものとする。
【０００９】
図１は、光データリンクの立体分解図である。この光データリンクは、パッケージ本体１及び本体１の開口端２を封止するパッケージ基板３を備える。パッケージ本体１及び基板２は、組み合わされてパッケージを構成する。パッケージ本体１の開口端２に対向する面には、光ファイバ（フェルール）４及び５がそれぞれ挿入される２つの開口６及び７が設けられている。光ファイバ４及び５を、ぞれぞれ、開口６及び７からパッケージ本体１内に挿入すると、光ファイバ４及び５は、それぞれ、開口６及び７を貫く方向に整列したスリーブ８及び９によって保持される。スリーブ８及び９長手方向基板３側延長線上には、それぞれ、受光装置１０及び発光装置１１０が配置されている。受光装置１０及び発光装置１１０は、基板３上に固定されている。
【００１０】
光ファイバ４からパッケージ本体１内に導入された光信号は、受光装置１０によって受信され、ボンディングワイヤ１１、１２及び１３、基板３上に形成された金属配線１４、１５及び１６を介して、基板３を貫通するリードピン１７、１８及び１９から出力される。
【００１１】
基板３を貫通するリードピン２０、２１及び２２から本光データリンクに入力された信号は、基板３上に形成された金属配線２３、２４及び２５、ボンディングワイヤ２６、２７及び２８を介して発光装置１１０に入力され、光信号として光ファイバ５方向に出力される。
【００１２】
図２は、図１の基板３、受光装置１０及び発光装置１１０からなる部品のＡ−Ａ矢印断面図である。受光装置１０は、受光素子２９がその上にフリップチップボンディングされたフリップチップ３０を備える。フリップチップ３０は、半導体基板３１の表面に形成された電極パッド３２，３３、及び電極パッド３２，３３上に形成されたバンプ３４，３５を備える。バンプ３４及び３５は、金または鉛を含む化合物、特に、ＡｕＳｎ又はＡｕＰｂから構成される。フリップチップ３０は、これらのバンプ３４及び３５が形成された半導体チップであり、受光素子２９からの電気信号を増幅する増幅回路３６が形成された集積回路（ＩＣ）チップである。受光素子２９から出力された電気信号は、バンプ３４及び３５を介して増幅回路３６に入力され、フリップチップ３０表面に形成された電極パッド３７，３８及びボンディングワイヤ１１，１３を介して、光データリンク外部に出力される。なお、フリップチップ３０は、接着剤３９によってパッケージ基板３に固定されている。
【００１３】
フリップチップ３０及び受光素子２９は、それぞれの表面に形成されたバンプ３４，３５及び４０，４１を介して電気的に接続されている。なお、バンプ３４，３５と４０，４１との境界には、これらの接合の際に形成された共晶領域４２及び４３が介在する。受光素子２９は、ＰＩＮホトダイオード又はアバランシェホトダイオード等のホトダイオードから構成される。受光素子２９のフリップチップ３０と反対側、すなわち、受光素子２９のスリーブ８側の表面には、接着材４４を介して、光ファイバ４からこの光データリンクに入力された光信号を受光素子２９の受光面に集束させる球面レンズ４５が取付けられている。なお、受光素子２９の受光面は、フリップチップ３０側にあることが好ましいが、スリーブ８側にあってもよい。
【００１４】
基板３上の受光装置１０に隣接する領域には、発光装置１１０が固定されている。発光装置１１０は、発光素子４６がその上にフリップチップボンディングされたフリップチップ４７を備える。フリップチップ４７は、半導体基板４８の表面に形成された電極パッド４９，５０、及び電極パッド４９，５０上に形成されたバンプ５１，５２を備える。バンプ５１及び５２は、金または鉛を含む化合物、特に、ＡｕＳｎ又はＡｕＰｂから構成される。フリップチップ４７は、これらのバンプ５１及び５２が形成された半導体チップであり、発光素子４６を駆動する駆動回路５３が形成されたＩＣチップである。光データリンクの外部から入力された電気信号は、ボンディングワイヤ２６，２８、フリップチップ４７表面に形成された電極パッド５４，５５を介して駆動回路５３に入力され、駆動回路５３から出力された駆動信号は、バンプ５１及び５２を介して発光素子４６に入力される。なお、フリップチップ４７は、接着剤５６によってパッケージ基板３に固定されている。
【００１５】
フリップチップ４７及び発光素子４６は、それぞれの表面に形成されたバンプ５１，５２及び５７，５８を介して電気的に接続されている。なお、バンプ５１，５２と５７，５８との境界には、これらの接合の際に形成された共晶領域５９及び６０が介在する。発光素子４６は、発光ダイオード又は面発光レーザダイオードから構成される。発光素子４６のフリップチップ４７と反対側、すなわち、発光素子４６のスリーブ９側の表面には、接着材５９を介して、光ファイバ５の端面に発光素子２６から出力された光信号を集束させる球面レンズ８０が取付けられている。
【００１６】
図３は、受光素子２９の構造を示す断面図である。受光素子２９は、半導体基板６１と、半導体基板６１の下側に設けられたバンプ４０及び４１が固定された電極６２及び６３を備える。基板６１の下方には、埋め込みｎ型半導体層６４が設けられ、ｎ型電極６３に電気的に接続されている。ｐ型電極６２に電気的に接続されたｐ型半導体層６５とｎ型半導体層６４との間には、ｉ型の光吸収層６６が位置し、これらはＰＩＮ構造のホトダイオードを形成している。本受光素子２９のＰＩＮ構造によって規定される受光面は、球レンズ４５よりもバンプ４０，４１に近く、裏面照射型のホトダイオードを構成している。なお、ｐ型半導体層６５及び光吸収層６６の露出表面には、絶縁膜６７及び６８が形成されている。
【００１７】
図４は、発光素子４６の構造を示す断面図である。発光素子４６は、半導体基板６８及び基板６８の下面に設けられた電極６９及び７０を備える。電極６９及び７０には、バンプ５７及び５８がそれぞれ固定されている。電極６９は、基板６８をその厚み方向に貫くスルーホールを貫通しており、基板６８のレンズ８０側表面に形成された電極７１に電気的に接続されている。電極７１は、基板６８内に形成されたクラッド層７２に接触しており、クラッド層７２とクラッド層７３との間には、活性層７３が形成されており、これらはダブルヘテロ構造の面発光ダイオードを形成している。これらの半導体層７２〜７４の側面は、電流阻止層或いは絶縁層７４によって囲まれている。電極７０と７１との間に駆動電圧が印加されると、活性層７４内に電流が注入され、活性層７４から光が出射する。なお、電極６９及び７１と基板６８との間には、絶縁膜７５が介在している。
【００１８】
駆動回路５３に入力される電流は、発光素子４６が発光ダイオードの場合８０ｍＡであり、レーザダイオードの場合２５ｍＡである。本光データリンクでは、５０ｍＡの電流を駆動回路５３に供給し、１００Ｍｂｐｓで発光素子４６をスイッチングした場合に、受光装置１０を１ｃｍ以内に近づけることができるので、光データリンクの小型化が可能である。
【００１９】
以上、説明したように、本光データリンクは、パッケージ１，３と、パッケージ１，３内に配置された受光素子２９と、パッケージ１，３内に配置され、受光素子２９からの信号を増幅する増幅回路３６と、パッケージ１，３内に配置された発光素子４６と、その上に発光素子４６がボンディングされ、発光素子４６を駆動する駆動回路５３が形成されたフリップチップ４７とを備える。本光データリンクによれば、単一のパッケージ１，３内に受光素子２９、発光素子４６、増幅回路３６及びフリップチップ４７を配置することにより、その取扱を容易にすることができるとともに、フリップチップ４７を用いることにより、単一のパッケージ１，３内のこれらを配置しても、発光素子４６と駆動回路５３との間を流れる電流に起因する雑音が、受光素子２９からの信号に重畳されず、雑音を低減させることが可能である。
【００２０】
図５は、光データリンクに用いられる発光装置の立体分解図である。本発光装置では、パッケージ本体１Ａの形状を円筒形とし、パッケージ本体１Ａの端面がパッケージ基板３に固定される。すなわち、本光データリンク用の発光装置は、発光素子４６と、その上に発光素子４６がボンディングされ、この発光素子４６を駆動する駆動回路５３が形成されたフリップチップ４６とを備える。本光データリンク用の発光装置によれば、フリップチップ４７を用いることにより、ボンディングワイヤを介することなく、発光素子４６と駆動回路５３とを接続するので、発光素子４６を高速スイッチングするとともに雑音を低減させることが可能である。さらに、フリップチップボンディングによって発光素子４６を取付けているので、駆動回路５３からの電流通路を太くすることができ、また、高周波特性を改善することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係る光データリンクによれば、発光素子を駆動回路の形成されたフリップチップに直接ボンディングすることにより、光データリンク内で生じる雑音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光データリンクの立体分解図。
【図２】受光装置、発光装置及び基板からなる部品の断面図。
【図３】受光素子の断面図。
【図４】発光素子の断面図。
【図５】発光装置の立体分解図。
【符号の説明】
１…パッケージ、２９…受光素子、３６…増幅回路、４６…発光素子、５３…駆動回路、４７…フリップチップ４７。
【図１】
0003721656.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003721656.tif 000006