(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形のステムと、
前記ステムを貫通し、信号用リードピンを有する複数のリードピンと、
前記ステムの上面に設けられたブロックと、
前記ブロックの側面に設けられた導波路型受光素子と、
前記ブロックの前記側面に設けられ、前記導波路型受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅器と、
前記ブロックの前記側面に設けられ、前記導波路型受光素子に接続された第１のキャパシタと、
前記ブロックの前記側面に設けられ、前記増幅器に接続された第２のキャパシタと、
前記ステムの前記上面に設けられ、前記ブロックと前記信号用リードピンの間に配置された第１の中継基板と、
前記第１の中継基板に設けられた第１の伝送線路と、
前記第１の伝送線路の一端と前記増幅器の出力端子を接続する第１のワイヤと、
前記第１の伝送線路の他端と前記信号用リードピンを接続する第２のワイヤとを備え、
前記複数のリードピンは、前記導波路型受光素子に電力を供給する第１の電源用リードピンと、前記増幅器に電力を供給する第２の電源用リードピンとを有し、
前記第１の中継基板は、前記第１の電源用リードピンと前記第２の電源用リードピンの間に配置され、
前記第１の電源用リードピンは前記第１の中継基板を介さずに前記第１のキャパシタにワイヤ接続され、
前記第２の電源用リードピンは前記第１の中継基板を介さずに前記第２のキャパシタにワイヤ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】
前記ブロックの前記側面に設けられた第２の中継基板と、
前記第２の中継基板に設けられた第２の伝送線路とを更に備え、
前記第２の伝送線路の一端は前記増幅器の前記出力端子に接続され、他端は前記第１の伝送線路の前記一端に接続されてい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】
前記第１の中継基板と前記第２の中継基板は一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の光受信モジュール。
【請求項４】
前記ブロックの前記側面に設けられた第２の伝送線路を更に備え、
前記ブロックは絶縁性材料からなり、
前記第２の伝送線路の一端は前記増幅器の前記出力端子に接続され、前記第２の伝送線路の他端は前記第１の伝送線路の前記一端に接続されてい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５】
前記第２の伝送線路の前記他端は前記第１の伝送線路の前記一端にはんだにより接続されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の光受信モジュール。
【請求項６】
前記導波路型受光素子の端面に接着されたレンズを更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光受信モジュール。
【請求項７】
前記ブロックの前記側面に設けられ、前記導波路型受光素子が実装されたサブマウントと、
前記導波路型受光素子の端面の前方において前記サブマウントに接着されたレンズとを更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項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】
本開示は、光受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
導波路型受光素子は、高感度と広帯域を両立できる端面入射型の受光素子である。このような端面入射型の受光素子を小型・安価なＣＡＮパッケージに搭載した光受信モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００４−８８０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモジュールでは、ステム上のブロックの側面に設けられた増幅器と信号用のリードピンを接続するワイヤの長さが長くなり、ワイヤのインダクタンスが増加して帯域が劣化するという問題があった。【０００５】
また、信号用のリードピン以外にも複数のリードピンがステムを貫通している。ワイヤを短くするために信号用のリードピンをブロックに近づけると複数のリードピンの配置の自由度が下がる。従って、円形のステムの半径が小さくなるように複数のリードピンを配置することができなくなるため、モジュールが大きくなるという問題があった。【０００６】
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は帯域の劣化を防ぎつつ小型化が可能な光受信モジュールを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る光受信モジュールは、円形のステムと、前記ステムを貫通し、信号用リードピンを有する複数のリードピンと、前記ステムの上面に設けられたブロックと、前記ブロックの側面に設けられた導波路型受光素子と、前記ブロックの前記側面に設けられ、前記導波路型受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅器と、前記ブロックの前記側面に設けられ、前記導波路型受光素子に接続された第１のキャパシタと、前記ブロックの前記側面に設けられ、前記増幅器に接続された第２のキャパシタと、前記ステムの前記上面に設けられ、前記ブロックと前記信号用リードピンの間に配置された第１の中継基板と、前記第１の中継基板に設けられた第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路の一端と前記増幅器の出力端子を接続する第１のワイヤと、前記第１の伝送線路の他端と前記信号用リードピンを接続する第２のワイヤとを備え、前記複数のリードピンは、前記導波路型受光素子に電力を供給する第１の電源用リードピンと、前記増幅器に電力を供給する第２の電源用リードピンとを有し、前記第１の中継基板は、前記第１の電源用リードピンと前記第２の電源用リードピンの間に配置され、前記第１の電源用リードピンは前記第１の中継基板を介さずに前記第１のキャパシタにワイヤ接続され、前記第２の電源用リードピンは前記第１の中継基板を介さずに前記第２のキャパシタにワイヤ接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示では、ステムの上面に中継基板を設けることで複数のリードピンの配置の自由度が上がり、円形のステムの半径が小さくなるように複数のリードピンを配置することができる。また、中継基板を用いることで増幅器と信号用リードピンとの間のワイヤの長さが短くなり、ワイヤのインダクタンスが低減する。この結果、帯域の劣化を防ぎつつ小型化が可能な光受信モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る光受信モジュールを示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る光受信モジュールの回路図である。
【図３】導波路型受光素子を示す断面図である。
【図４】比較例に係る光受信モジュールを示す上面図である。
【図５】実施の形態１に係る光受信モジュールを示す上面図である。
【図６】実施の形態１に係る光受信モジュールの変形例を示す拡大側面図である。
【図７】実施の形態１に係る光受信モジュールの変形例を示す拡大側面図である。
【図８】実施の形態２に係る光受信モジュールを示す斜視図である。
【図９】実施の形態３に係る光受信モジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態に係る光受信モジュールについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光受信モジュールを示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る光受信モジュールの回路図である。ステム１は円形の導電体であり、接地電位になっている。
【００１２】
信号用のリードピン２ａ，２ｂと電源用のリードピン２ｃ，２ｄがステム１を貫通している。ステム１とリードピン２ａ〜２ｄとの間に絶縁性のシールガラス３が設けられているため、両者は互いに絶縁されている。リードピン２ａ〜２ｄの先端はステム１の上面から突出している。
【００１３】
ステム１の上面にブロック４が設けられ、ステム１の上面とブロック４の下面が接合されている。本実施の形態ではブロック４は導電体であり、ステム１に接続されて接地電位になっている。サブマウント５、ＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）６、キャパシタ７，８がブロック４の１つの側面に設けられている。導波路型受光素子９がサブマウント５に実装されている。導波路型受光素子９はＰＤ(Photo Diode)又はＡＰＤ(Avalanche Photo Diode)である。このように複数の構成がブロック４の１つの側面に設けられるため、ブロック４の横幅はリードピン２ｃ，２ｄの間隔よりも広くなる。
【００１４】
キャパシタ７，８の下面電極がブロック４に接続されている。キャパシタ７，８の上面電極がそれぞれリードピン２ｃ，２ｄにワイヤ１０ａ，１０ｂにより接続されている。キャパシタ７の上面電極がワイヤ１０ｃにより導波路型受光素子９のカソード電極に接続されている。キャパシタ８の上面電極がワイヤ１０ｄによりＴＩＡ６の電源端子に接続されている。導波路型受光素子９のアノード電極がワイヤ１０ｅによりＴＩＡ６の入力端子に接続されている。
【００１５】
絶縁体からなる中継基板１１がステム１の上面に設けられ、ブロック４とリードピン２ａ，２ｂの間に配置されている。中継基板１１に伝送線路１２ａ，１２ｂが設けられている。伝送線路１２ａの一端はワイヤ１０ｆによりＴＩＡ６の正相出力端子に接続されている。伝送線路１２ｂの一端はワイヤ１０ｇによりＴＩＡ６の逆相出力端子に接続されている。伝送線路１２ａ，１２ｂの他端はそれぞれワイヤ１０ｈ，１０ｉによりリードピン２ａ，２ｂに接続されている。ワイヤ１０ａ〜１０ｉは例えばＡｕワイヤである。
【００１６】
レンズ１３を有するキャップ１４が、導波路型受光素子９等を覆うようにステム１の上面に固定されている。導波路型受光素子９は、端面が光ファイバ１５からの入射光の光軸に対してほぼ垂直になるように配置されている。光ファイバ１５からの入射光がレンズ１３により集光され、導波路型受光素子９の端面に入射される。このため、導波路型受光素子９は円形のステム１の中央部に配置される。
【００１７】
導波路型受光素子９は入射した光信号を電気信号に変換する。ＴＩＡ６は、導波路型受光素子９から出力された電気信号を増幅する差動増幅器である。ＴＩＡ６の差動出力信号は伝送線路１２ａ，１２ｂ及びリードピン２ａ，２ｂを介してモジュール外部に出力される。リードピン２ｃは導波路型受光素子９に電力を供給するために設けられている。リードピン２ｄはＴＩＡ６に電力を供給するために設けられている。
【００１８】
図３は、導波路型受光素子を示す断面図である。半導体基板１６の上に半導体積層構造１７が設けられている。半導体積層構造１７は導波路１８を有する。半導体積層構造１７の上にアノード電極１９が設けられている。半導体基板１６の上にカソード電極２０が設けられている。導波路１８が導波路型受光素子９の受光部となる。
【００１９】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図４は、比較例に係る光受信モジュールを示す上面図である。比較例には中継基板１１が存在しない。このため、ＴＩＡ６の正相出力端子と逆相出力端子がそれぞれワイヤ１０ｈ，１０ｉにより直接的にリードピン２ａ，２ｂに接続されている。ワイヤ１０ｈ，１０ｉを短くするために信号用のリードピン２ａ，２ｂをブロック４に近づけると、複数のリードピン２ａ〜２ｄが一列に並ぶ。そして、信号用のリードピン２ａ，２ｂと電源用のリードピン２ｃ，２ｄはある程度の距離を離す必要がある。このため、円形のステム１の半径が大きくなってしまう。
【００２０】
図５は、実施の形態１に係る光受信モジュールを示す上面図である。ＴＩＡ６と信号用のリードピン２ａ，２ｂとの間を接続する中継基板１１がステム１の上面に設けられている。中継基板１１は電源用のリードピン２ｃ，２ｄの間に配置される。このように中継基板１１を用いることで複数のリードピン２ａ〜２ｄの配置の自由度が上がり、円形のステム１の半径が小さくなるように複数のリードピン２ａ〜２ｄを配置することができる。また、中継基板１１を用いることでＴＩＡ６と信号用のリードピン２ａ，２ｂとの間のワイヤの長さが短くなり、ワイヤのインダクタンスが低減する。この結果、帯域の劣化を防ぎつつ小型化が可能な光受信モジュールを得ることができる。
【００２１】
図６及び図７は、実施の形態１に係る光受信モジュールの変形例を示す拡大側面図である。図６では、導波路型受光素子９の端面にレンズ２１が接着剤２２で接着されている。図７では、導波路型受光素子９の端面の前方において、レンズ２１がサブマウント５に接着剤２２で接着されている。これにより、光ファイバ１５と導波路型受光素子９の光結合トレランスが広がり、実装位置精度を緩和することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る光受信モジュールを示す斜視図である。絶縁体からなる中継基板２３がブロック４の側面に設けられている。中継基板２３に伝送線路２４ａ，２４ｂが設けられている。伝送線路２４ａの一端はワイヤ１０ｆによりＴＩＡ６の正相出力に接続されている。伝送線路２４ｂの一端はワイヤ１０ｇによりＴＩＡ６の逆相出力に接続されている。伝送線路２４ａ，２４ｂの他端はそれぞれワイヤ１０ｊ，１０ｋにより伝送線路１２ａ，１２ｂに接続されている。なお、２つの中継基板１１，２３を一体化して断面がＬ字型の中継基板としてもよい。
【００２３】
ここで、導波路型受光素子９の高さ調整のためにブロック４を高くすると、実施の形態１ではブロック４の側面のＴＩＡ６とステム１の上面の中継基板１１の伝送線路１２ａ，１２ｂを接続するワイヤ１０ｆ，１０ｇが長くなり、ワイヤのインダクタンスが上昇してしまう。これに対して、本実施の形態では、ブロック４の側面にも中継基板２３を用いることで、ワイヤ１０ｆ，１０ｇ，１０ｊ，１０ｋを短くすることができる。これにより、インダクタンスを低減し、帯域の劣化を抑えることができる。
【００２４】
また、実施の形態１では直交する平面上にあるＴＩＡ６と中継基板１１をワイヤ接続する際にキャピラリが動作する空間が必要なため、ワイヤが長くなる。これに対して本実施の形態では、同一平面上にあるＴＩＡ６と中継基板２３の間をワイヤ接続する際にキャピラリが動作する空間的余裕があるため、ワイヤを短くすることができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
【００２５】
なお、伝送線路２４ａ，２４ｂをはんだにより伝送線路１２ａ，１２ｂに接続してもよい。これにより全体のワイヤ長を短くできるため、更にインダクタンスを低減することができる。
【００２６】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る光受信モジュールを示す斜視図である。本実施の形態では、ブロック４はセラミックなどの絶縁性材料からなる。ブロック４の表面にＧＮＤ用配線パターン２５と伝送線路２４ａ，２４ｂが設けられている。伝送線路２４ａ，２４ｂの一端はそれぞれワイヤ１０ｆ，１０ｇによりＴＩＡ６の正相出力と逆相出力に接続されている。伝送線路２４ａ，２４ｂの他端は、それぞれはんだ２６ａ，２６ｂにより伝送線路１２ａ，１２ｂに接合されている。なお、伝送線路２４ａ，２４ｂをワイヤにより伝送線路１２ａ，１２ｂに接続してもよい。本実施の形態では、絶縁性のブロック４の表面に伝送線路２４ａ，２４ｂを設けることにより、ブロック４上の中継基板２３を省略することができる。その他の構成及び効果は実施の形態２と同様である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ステム、２ａ，２ｂ  リードピン（信号用リードピン）、２ｃ  リードピン（第１の電源用リードピン）、２ｄ  リードピン（第２の電源用リードピン）、４  ブロック、５  サブマウント、９  導波路型受光素子、１０ｆ，１０ｇ  ワイヤ（第１のワイヤ）、１０ｈ，１０ｉ  ワイヤ（第２のワイヤ）、１１  中継基板（第１の中継基板）、１２ａ，１２ｂ  伝送線路（第１の伝送線路）、２１  レンズ、２３  中継基板（第２の中継基板）、２４ａ，２４ｂ  伝送線路（第２の伝送線路）、２６ａ，２６ｂ  はんだ
【要約】
複数のリードピン（２ａ〜２ｄ）が、円形のステム（１）を貫通し、信号用リードピン（２ａ，２ｂ）を有する。ブロック（４）がステム（１）の上面に設けられている。導波路型受光素子（９）がブロック（４）の側面に設けられている。増幅器（６）がブロック（４）の側面に設けられ、導波路型受光素子（９）から出力された電気信号を増幅する。第１の中継基板（１１）がステム（１）の上面に設けられ、ブロック（４）と信号用リードピン（２ａ，２ｂ）の間に配置されている。第１の伝送線路（１２ａ，１２ｂ）が第１の中継基板（１１）に設けられている。第１のワイヤ（１０ｆ，１０ｇ）が第１の伝送線路（１２ａ，１２ｂ）の一端と増幅器（６）の出力端子を接続する。第２のワイヤ（１０ｈ，１０ｉ）が第１の伝送線路（１２ａ，１２ｂ）の他端と信号用リードピン（２ａ，２ｂ）を接続する。【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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