(57)【要約】【課題】  受光素子モジュールで、インピーダンス整合を取りつつも、省電力化を図る。【解決手段】受光素子１１と、受光素子１１からの電気信号を増幅する増幅器１２は、ステム１４に搭載されている。ステム１４とフレキシブル基板２０との間には誘電体板１８が配置されている。増幅器１２からの電気信号を基板２０に伝達するために、ステム１４及び誘電体板１８を貫通するリードピン１５ｄが設けられている。増幅器１２は、その出力に容量成分を含み、その出力インピーダンスが基板２０とインピーダンス整合するインピーダンスより高いインピーダンスである。また、誘電体板１８の厚さｄは、リードピン１６ｄのインダクタンス成分として増幅器１２の容量成分を打ち消す誘導インダクタンス成分を含み、且つ基板２０とのインピーダンス整合をとることができる厚さである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を備え、該受光素子で光/電変換された電気信号の伝達対象である基板に、接続される受光素子モジュールにおいて、
前記受光素子からの電気信号を増幅する増幅器と、
前記受光素子及び前記増幅器が搭載される盤と、
前記盤と前記基板との間に配置される誘電体と、
前記増幅器で増幅された電気信号を前記基板に伝達するため、前記盤及び前記誘電体を貫通して該基板に伸びているリードピンと、
を備え、
前記増幅器は、該増幅器からの出力に容量成分を含み、該増幅器の出力インピーダンスが前記基板とインピーダンス整合するインピーダンスより高いインピーダンスであり、
前記盤から前記基板の方向の前記誘電体の厚さは、前記リードピンのインダクタンス成分として前記増幅器の容量成分を打ち消すインダクタンス成分を含み、且つ前記基板とのインピーダンス整合をとることができる厚さである、
ことを特徴とする受光素子モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の受光素子モジュールにおいて、
前記盤として円盤状の金属製ステムを備えているＣＡＮ型モジュールである、
ことを特徴とする受光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を備え、該受光素子で光/電変換された電気信号の伝達対象である基板に、接続される受光素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子モジュールに関して、従来より、これに接続する基板とのインピーダンス整合を取るための技術が開発されている。このような技術としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載の受光素子モジュールは、このモジュールと基板とを接続するためのリードピンのインダクタンス成分による高周波応答特性の劣化を防ぐために、このリードピンの外周に金属スリーブを配置し、リードピンと金属スリーブとで同軸線路を形成することで、インダクタンス成分を除去する方法を提案している。
【０００４】
【特許文献１】特開平11−238916号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１に記載の技術を含め多くの従来技術では、インピーダンス整合を考慮しているものの、受光素子モジュールの省電力化については、基本的に考慮されていない。一方、受光素子モジュールのユーザからは、インピーダンス整合が取れていることはもとより、より消費電力の少ない製品が要望されている。
【０００６】
本発明は、このような要望に応えるべく、インピーダンス整合が取れ且つ消費電力の少ない受光素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記問題点を解決するための受光素子モジュールに係る発明は、
受光素子を備え、該受光素子で光/電変換された電気信号の伝達対象である基板に、接続される受光素子モジュールにおいて、
前記受光素子からの電気信号を増幅する増幅器と、前記受光素子及び前記増幅器が搭載される盤と、前記盤と前記基板との間に配置される誘電体と、前記増幅器で増幅された電気信号を前記基板に伝達するため、前記盤及び前記誘電体を貫通して該基板に伸びているリードピンと、を備え、
前記増幅器は、該増幅器からの出力に容量成分を含み、該増幅器の出力インピーダンスが前記基板とインピーダンス整合するインピーダンスより高いインピーダンスであり、
前記盤から前記基板の方向の前記誘電体の厚さは、前記リードピンのインダクタンス成分として前記増幅器の容量成分を打ち消すインダクタンス成分を含み、且つ前記基板とのインピーダンス整合をとることができる厚さである、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、意図的に、増幅器として、その出力に容量成分を含み、その出力インピーダンスが高いものを採用しているので、増幅器の省電力化を図ることができる。しかし、このように、出力インピーダンスを高くしているために、基板との間でのインピーダンス整合が取れなくなる。本発明では、これを解消するために、誘電体を設けて、増幅器出力の容量成分を相殺し、インピーダンス整合を取っている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る受光素子モジュールの一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１０】
本実施形態の受光素子モジュールは、図１及び図２に示すように、フレキシブル基板２０に接続されるものである。この受光素子モジュール１０は、光ファイバ３０からの光信号を電気信号に変換する受光素子１１と、受光素子１１からの電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプ（以下、ＴＩＡとする）１２と、フィルタ１３と、これらが搭載される金属製ステム１４と、光ファイバ３０からの光を集光する光学系１７ａが搭載されている金属製キャップ１７と、ステム１４とフレキシブル基板２０との間に配されている誘電体板１８と、ステム１４に搭載されている各素子と基板２０とを電気的に接続するために、ステム１４及び誘電体板１８を介して基板２０に伸びている複数のリードピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとを備えている。
【００１１】
ＴＩＡ１２は、受光素子１１からの電流信号を、インピーダンス変換し、これを増幅して、電圧信号として出力するものである。
【００１２】
複数のリードピン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとしては、基板２０から受光素子１１に電力を供給するための電力供給ピン１５ａと、基板２０からＴＩＡ１２に電力を供給するための電力供給ピン１５ｂと、ＴＩＡ１２からの電気信号を基板２０に伝達するための信号伝達ピン１５ｃ，１５ｄとがある。受光素子用の電力供給ピン１５ａと受光素子１１とは電力供給ワイヤ１６ａで接続され、ＴＩＡ用の電力供給ピン１５ｂとフィルタ１３とＴＩＡ１２とは電力供給ワイヤ１６ｂ，１６ｅで接続されている。また、受光素子１１とＴＩＡ１２とは信号伝達ワイヤ１６ｆで接続され、ＴＩＡ１２と信号伝達ピン１５ｃ，１５ｄとは信号伝達ワイヤ１６ｃ，１６ｄで接続されている。
【００１３】
本実施形態において、基板２０は５０Ωの特性インピーダンスを持っている。このため、ＴＩＡ１２の出力インピーダンスが５０Ωであれば、受光素子モジュール１０と基板２０との間でのインピーダンス整合を取ることができる。
【００１４】
ここで、本実施形態のＴＩＡ１２の出力インピーダンス特性について、図４を用いて説明する。同図は、誘電体板１８を設けていない状態で、周波数を０Ｈｚから５ＧＨｚに変化させたときに、信号伝達ピン１５ｄから受光素子１１の入力ポート（受光部）に向って見たときの信号の複素反射係数、言い換えると散乱係数ｓを示すスミスチャートである。同図において、横軸が実軸であり、縦軸が虚数軸である。同図から分かるように、０ＨｚのときＴＩＡ１２の出力インピーダンスが８０Ωで、散乱係数ｓは、周波数が高くなるに連れて、−ｊ側に振れ、容量成分が増加する。
【００１５】
すなわち、本実施形態では、意図的に、ＴＩＡ１２の出力に容量成分を含ませ、ＴＩＡ１２の出力インピーダンスが、基板２０との間でのインピーダンス整合するインピーダンス（５０Ω）よりも高い８０ΩになるＴＩＡ１２を用いている。
【００１６】
このように、本実施形態では、ＴＩＡ１２の出力インピーダンスを高めているので、ＴＩＡ１２での電力消費量を削減することができる。
【００１７】
ところで、本実施形態では、以上のように、ＴＩＡ１２の出力インピーダンスを高めているため、基板２０との間でインピーダンス整合が取れていない。そこで、本実施形態では、ステム１４とフレキシブル基板２０との間に誘電体板１８を配して、誘導性インダクタンス成分、つまり＋ｊ側成分を作り出し、ＴＩＡ１２出力の容量成分を相殺し、基板２０との間でのインピーダンス整合をとっている。本実施形態では、誘電体板１８の厚さ、つまり、ステム１４と基板２０との間の距離ｄを調整して、ＴＩＡ１２出力の容量成分を相殺し得る誘導インダクタンス成分が得られるようにしている。なお、この実施形態では、誘電体板１８としては、ＦＲ４（Flame Retardant type 4）を用いている。このＦＲ４は、ガラス繊維とエポキシ樹脂の複合材料からなる難燃性のプリント基板材料で、その誘電率εは4.8である。但し、本発明は、この材質に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１８】
ステム１４と基板２０との間の距離ｄは、電磁界解析シュミレーションで求める。
【００１９】
このシミュレーションでは、受光素子１１の光電変換を等価回路で表したときの受光素子１１の入力部（受光素子１１の受光部）を入力ポート１とし、フレキシブル基板２０の出力端を出力ポート２とし、ＴＩＡ１２の出力インピーダンス及びステム１４と基板２０との間の距離ｄを変化させたときの、順方向伝達係数（Ｓ21）の周波数特性を求める。具体的には、ＴＩＡ１２の出力インピーダンス及びステム１４と基板２０との間の距離ｄを変化させたときの、５．５ＧＨｚのときのＳ２１から１ＧＨｚのときのＳ２１を引いたΔＳ２１（＝Ｓ２１（5GHz）−Ｓ２１（1GHz））を求める。
【００２０】
このシミュレーション結果が図３に示すものである。
【００２１】
前述したように、ＴＩＡ１２の出力インピーダンスを８０Ωにした場合、ステム１４と基板２０との間の距離を0.58ｍｍ以下にすると、ΔＳ２１がマイナスになる。ΔＳ２１は基本的には０ｄＢであるべきであるが、実際問題としては、下流側のロスを考慮して若干プラスである方が好ましい。そこで、ここでは、ΔＳ２１が＋０．１ｄＢとなる1.0ｍｍを採用し、実質的なインピーダンス整合を図るようにしている。
【００２２】
図５は、誘電体板１８を設けた状態で、周波数を０Ｈｚから５ＧＨｚに変化させたときに、フレキシブル基板２０の出力端から受光素子１１の入力ポート（受光部）に向って見たときの信号の複素反射係数を示すスミスチャートである。同図からも分かるように、周波数が５ＧＨｚのときに、円の中心である５０Ωの値を示すので、このときインピーダンス整合が取れていると言える。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、意図的に、ＴＩＡ１２として、その出力に容量成分を含み、その出力インピーダンスが高いものを採用して、ＴＩＡ１２の省電力化を図りつつも、誘電体板１８を設けて、ＴＩＡ１２出力の容量成分を相殺し、基板２０との間でのインピーダンス整合を取っている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る一実施形態における受光素子モジュールの側面図である。
【図２】図１におけるＡ矢視図である。
【図３】本発明に係る一実施形態で、ＴＩＡの出力インピーダンス、及びステムと基板との間の距離を変化させたときの周波数特性を示す説明図である。
【図４】本発明に係る一実施形態で、誘電体板を設けていないときのスミスチャートである。
【図５】本発明に係る一実施形態で、誘電体板を設けたときのスミスチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１０：受光素子モジュール、１１：受光素子、１２：トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、１４：ステム、１５：リードピン、１７：キャップ、１８：誘電体板、２０：フレキシブル基板、３０：光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007294660.tif 000006
【図５】
2007294660.tif 000007