(57)【要約】【課題】信号線路が形成された誘電体基板を金属ステムに実装した場合においても、その信号線路とリードピンとを接続するボンディングワイヤの長さを短くすること。【解決手段】金属ステム１を貫通するリードピン４を貫通させる貫通孔７を誘電体基板６に形成し、リードピン４と信号線路８の一端とをボンディングワイヤ１０を介して互いに接続し、トランスインピーダンス増幅器５の信号端子と信号線路８の他端とをボンディングワイヤ１１を介して互いに接続する。【選択図】        図１
2012160484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ステムと、
前記金属ステムを貫通するリードピンと、
前記金属ステムの表面に実装された第１の誘電体基板と、
前記第１の誘電体基板に形成され、前記リードピンを貫通させる第１の貫通孔と、
前記第１の誘電体基板に形成された第１の信号線路と、
前記第１の貫通孔を通して前記第１の誘電体基板を貫通したリードピンと前記第１の信号線路とを接続する第１のボンディングワイヤとを備えることを特徴とする信号伝送モジュール。
【請求項２】
前記第１の信号線路との間隔を一定に保った状態で前記第１の誘電体基板上に形成された第１のグランド導体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送モジュール。
【請求項３】
前記金属ステムの表面に実装されたトランスインピーダンス増幅器と、
前記トランスインピーダンス増幅器の信号端子と前記第１の信号線路とを接続する第２のボンディングワイヤをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の信号伝送モジュール。
【請求項４】
前記トランスインピーダンス増幅器のグランド端子と前記第１のグランド導体とを接続する第３のボンディングワイヤをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の信号伝送モジュール。
【請求項５】
前記トランスインピーダンス増幅器の出力インピーダンスをＺｔ、前記金属ステムを貫通するリードピンの線路インピーダンスをＺｏ、前記第１の誘電体基板に形成された第１の信号線路の線路インピーダンスをＺｌとすると、
Ｚｔ＞Ｚｌ＞Ｚｏ
という条件を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の信号伝送モジュール。
【請求項６】
前記トランスインピーダンス増幅器の出力インピーダンスをＺｔ、前記金属ステムを貫通するリードピンの線路インピーダンスをＺｏ、前記第１の誘電体基板に形成された第１の信号線路の線路インピーダンスをＺｌとし、Ｚｔ≠Ｚｏすると、
前記トランスインピーダンス増幅器の近傍ではＺｌ＝Ｚｔ、
前記金属ステムを貫通するリードピンの近傍ではＺｌ＝Ｚｏ、
という条件を満たすことを特徴とする請求項３または４に記載の信号伝送モジュール。
【請求項７】
前記金属ステムの裏面に実装された第２の誘電体基板と、
前記第２の誘電体基板に形成され、前記リードピンを貫通させる第２の貫通孔と、
前記第２の誘電体基板に形成され、前記リードピンに接続された第２の信号線路とを備えることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の信号伝送モジュール。
【請求項８】
前記第２の信号線路との間隔を一定に保った状態で前記第２の誘電体基板上に形成された第２のグランド導体をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の信号伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は信号伝送モジュールに関し、例えば、２０Ｇｐｐｓ以上の高周波信号を伝送するＴＯ−ＣＡＮ（Ｔｏｐ  Ｏｐｅｎ  Ｃａｎ）構造の受光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号が扱われる受光モジュールなどでは、増幅器や受光素子などを実装するためにＴＯ−ＣＡＮ構造を用いる方法がある。
【０００３】
ここで、特許文献１には、ＴＯ−ＣＡＮ構造での高周波信号の損失を抑えるために、マイクロストリップ線路が形成された誘電体基板を金属ステムに実装し、その一端をトランスインピーダンス増幅器の出力にボンディングワイヤで接続し、その他端をリードピンにボンディングワイヤで接続することで、ワイヤインダクタンスを補償する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、金属ステムのガラス部分を避けて誘電体基板を実装する必要がある。このため、誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路とリードピンとを接続するボンディングワイヤの長さが長くなり、周波数応答特性を高周波まで補償することが困難になるという問題があった。
【０００６】
また、金属ステムに実装されるトランスインピーダンス増幅器の出力部分がコプレナ線路になっている場合は、ＡＣグランドとの結合が不連続になり、高周波帯域で周波数応答特性が劣化しやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号線路が形成された誘電体基板を金属ステムに実装した場合においても、その信号線路とリードピンとを接続するボンディングワイヤの長さを短くすることが可能な信号伝送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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の信号伝送モジュールは、金属ステムと、前記金属ステムを貫通するリードピンと、前記金属ステムの表面に実装された第１の誘電体基板と、前記第１の誘電体基板に形成され、前記リードピンを貫通させる第１の貫通孔と、前記第１の誘電体基板に形成された第１の信号線路と、前記第１の貫通孔を通して前記第１の誘電体基板を貫通したリードピンと前記第１の信号線路とを接続する第１のボンディングワイヤとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、信号線路が形成された誘電体基板を金属ステムに実装した場合においても、その信号線路とリードピンとを接続するボンディングワイヤの長さを短くすることが可能な信号伝送モジュールを得ることが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の信号伝送モジュールの周波数応答特性を従来例と比較して示す図である。
【図３】図３は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態２の周波数応答特性を図１の信号伝送モジュールの周波数応答特性と比較して示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る信号伝送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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。図１において、金属ステム１には、金属ステム１を貫通するリードピン２、４が設けられ、これらのリードピン２、４はガラス材３を介して金属ステム１に個別に固定されている。なお、金属ステム１およびリードピン２、４の材料は、例えば、銅、鉄、アルミニウムまたはステンレスなどを用いることができ、金メッキやニッケルメッキなどを表面に施すようにしてもよい。
【００１３】
また、金属ステム１のステム表面１ａには、トランスインピーダンス増幅器５および誘電体基板６が実装されている。なお、トランスインピーダンス増幅器５の出力部分はコプレナ線路を用いるようにしてもよい。ここで、誘電体基板６には、リードピン４を貫通させる貫通孔７が形成され、リードピン４は貫通孔７を通して誘電体基板６上に突出されている。また、誘電体基板６上には、信号線路８およびグランド導体９が形成されている。なお、誘電体基板６の材料は、例えば、アルミナなどのセラミックを用いるようにしてもよいし、エポキシなどの樹脂を用いるようにしてもよい。
【００１４】
ここで、信号線路８は、貫通孔７の近傍から誘電体基板６の端部に渡って配置されている。また、グランド導体９は、信号線路８との間隔を一定に保った状態で貫通孔７の周囲を避けるようにして誘電体基板６の全面に配置されている。また、トランスインピーダンス増幅器５は、誘電体基板６に隣接するように金属ステム１上に配置されている。
【００１５】
そして、リードピン４と信号線路８の一端とはボンディングワイヤ１０を介して互いに接続されている。また、トランスインピーダンス増幅器５の信号端子と信号線路８の他端とはボンディングワイヤ１１を介して互いに接続されている。また、トランスインピーダンス増幅器５のグランド端子とグランド導体９とはボンディングワイヤ１２を介して互いに接続されている。
【００１６】
ここで、リードピン４を貫通させる貫通孔７を誘電体基板６に設けることにより、リードピン４の近傍まで信号線路８を引き回すことが可能となる。このため、信号線路８が形成された誘電体基板６を金属ステム１に実装した場合においても、その信号線路８とリードピン４とを接続するボンディングワイヤ１０の長さを短くすることが可能となり、高周波帯域で周波数応答特性を改善することができる。
【００１７】
金属ステム１のリードピン４の径が０．３ｍｍφ、ガラス材３の径が０．８ｍｍφとすると、ガラス材３を避けて誘電体基板６を金属ステム１上に実装し、リードピン４の中心からボンディングワイヤ１０を打つと、ボンディングワイヤ１０は０．４ｍｍ以上の長さになる。
【００１８】
一方、リードピン４を貫通させる貫通孔７を誘電体基板６に設けると、誘電体基板６の信号線路８をリードピン４に近づけることができ、リードピン４の中心からボンディングワイヤ１０を打つと、ボンディングワイヤ１０は０．１５ｍｍ程度の長さに抑えることができる。
【００１９】
図２は、図１の信号伝送モジュールの周波数応答特性を従来例と比較して示す図である。なお、ｆ１は、図１の信号伝送モジュールの周波数応答特性、ｆ２は、従来例の周波数応答特性を示す。
【００２０】
図２において、リードピン４からトランスインピーダンス増幅器５にボンディングワイヤを直接接続すると、ボンディングワイヤが長くなるので、１５ＧＨｚ付近から通過損失が大きくなり、周波数応答特性ｆ２は高周波帯域が劣化する。
【００２１】
これに対し、誘電体基板６の信号線路８を介してリードピン４からトランスインピーダンス増幅器５にボンディングワイヤ１０を接続すると、ボンディングワイヤ１０が短くなるので、４０ＧＨｚまで大きな損失は見られず、高周波帯域での周波数応答特性ｆ１が改善される。
【００２２】
実施の形態２．
この実施の形態２では、図１のトランスインピーダンス増幅器５の出力インピーダンスをＺｔ、金属ステム１を貫通するリードピン４の線路インピーダンスをＺｏ、誘電体基板６に形成された信号線路８の線路インピーダンスをＺｌとすると、Ｚｔ＞Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たすように、誘電体基板６に信号線路８が形成される。
【００２３】
ここで、Ｚｔ＞Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たすことにより、リードピン４からトランスインピーダンス増幅器５までの線路インピーダンスをステップ状に変化させることができ、周波数応答特性の利得のうねりを抑えることができる。
【００２４】
図３は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態２の周波数応答特性を図１の信号伝送モジュールの周波数応答特性と比較して示す図である。なお、ｆ１は、図１の信号伝送モジュールにおいてＺｔ＝Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たす時の周波数応答特性、ｆ３は、図１の信号伝送モジュールにおいてＺｔ＞Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たす時の周波数応答特性を示す。
【００２５】
図３において、Ｚｔ＞Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たすことにより、周波数応答特性の利得のうねりを抑えることができ、Ｚｔ＝Ｚｌ＞Ｚｏという条件を満たす時の周波数応答特性ｆ１に比べて２０−２５ＧＨｚの通過損失が約１ｄＢだけ改善された。
【００２６】
実施の形態３．
図４は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。図４において、この信号伝送モジュールでは、図１の信号線路８の代わりに信号線路２１が誘電体基板６上に形成されている。ここで、信号線路２１は、貫通孔７から誘電体基板６の端部に向かって幅がテーパ状に細くなっている。
【００２７】
そして、トランスインピーダンス増幅器５の出力インピーダンスをＺｔ、金属ステム１を貫通するリードピン４の線路インピーダンスをＺｏ、誘電体基板６に形成された信号線路２１の線路インピーダンスをＺｌとし、Ｚｔ≠Ｚｏすると、トランスインピーダンス増幅器５の近傍ではＺｌ＝Ｚｔ、金属ステム１を貫通するリードピン４の近傍ではＺｌ＝Ｚｏという条件を満たすように、誘電体基板６に信号線路２１が形成されている。
【００２８】
ここで、信号線路２１の幅をテーパ状に細くすることにより、ＺｔとＺｏとが互いに異なる場合においても、トランスインピーダンス増幅器５の近傍ではＺｌとＺｔとを互いに一致させることが可能となるとともに、金属ステム１を貫通するリードピン４の近傍ではＺｌとＺｏとを互いに一致させることが可能となり、周波数応答特性の利得のうねりを抑えることができる。
【００２９】
実施の形態４．
図５は、本発明に係る信号伝送モジュールの実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。図５において、この信号伝送モジュールでは、図１の構成に加え、金属ステム１のステム裏面１ｂに誘電体基板６´が実装されている。ここで、誘電体基板６´には、リードピン４を貫通させる貫通孔７´が形成され、リードピン４は貫通孔７´を通して誘電体基板６´上に突出されている。また、誘電体基板６´上には、信号線路８´およびグランド導体９´が形成されている。
【００３０】
ここで、信号線路８´は、リードピン４から誘電体基板６´の端部に渡って配置され、リードピン４に接続されている。また、グランド導体９´は、信号線路８´との間隔を一定に保った状態で貫通孔７´の周囲を避けるようにして誘電体基板６´の全面に配置されている。
【００３１】
ここで、リードピン４を貫通させる貫通孔７´が設けられた誘電体基板６´を金属ステム１のステム裏面１ｂにも実装することにより、金属ステム１のステム裏面１ｂにおいても、高周波帯域で周波数応答特性を改善することができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、トランスインピーダンス増幅器５および誘電体基板６を金属ステム１の表面に実装する方法について説明したが、例えば、信号伝送モジュールを受光モジュールとして使用する場合には、フォトダイオードなどの受光素子を金属ステム１の表面に実装するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように本発明に係る信号伝送モジュールは、信号線路が形成された誘電体基板を金属ステムに実装した場合においても、その信号線路とリードピンとを接続するボンディングワイヤの長さを短くすることが可能となり、高周波帯域で周波数応答特性を改善する方法に適している。
【符号の説明】
【００３４】
１  金属ステム
１ａ  ステム表面
１ｂ  ステム裏面
２、４  リードピン
３  ガラス材
５  トランスインピーダンス増幅器
６、６´  誘電体基板
７、７´  貫通孔
８、８´、２１  信号線路
９、９´  グランド導体
１０〜１２  ボンディングワイヤ
【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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