JP2000028872A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JP2000028872A
JP2000028872A JP10200433A JP20043398A JP2000028872A JP 2000028872 A JP2000028872 A JP 2000028872A JP 10200433 A JP10200433 A JP 10200433A JP 20043398 A JP20043398 A JP 20043398A JP 2000028872 A JP2000028872 A JP 2000028872A
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light receiving
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Takehiko Nomura
剛彦 野村
Kazuaki Nishikata
一昭 西片
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配置構造の簡素化を図ると共に、配線による
寄生インダクタンスの影響を低減した簡易な構造の生産
性の良好な光モジュールを提供する。 【解決手段】 光ファイバ9に結合される導波路型光素
子2と、この導波路型光素子に電気的接続される電子回
路素子4とを具備し、特に電子回路素子をサブマウント
として該電子回路素子上に導波路型光素子を実装し、電
子回路素子を介して導波路型光素子を光ファイバとの光
学的結合位置に位置付けた構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製造が容易で配線
に伴う寄生インダクタンス等の影響の少なく、高速光通
信用として好適な光モジュールに関する。
【0002】
【関連する背景技術】高速・大容量のデータ通信に対す
る要求の増大に伴い、光インターコネクションや光信号
処理に対する開発が種々進められている。これらの技術
を経済的に実現する上で高性能・低価格の光モジュール
の開発が必須であり、特に光/電気変換素子として導波
路型光素子が注目されている。特に導波路型の受光素子
は高速・高感度・低歪み等の特徴を有し、また光分岐器
や光カップラ等の導波路型光部品との結合性に優れ、ま
たこれらの光部品と一体にモノリシックに集積化が可能
なことから、光通信用のデバイスとして重要な役割を果
たしている。
【0003】ところで光ファイバを介して通信された光
信号を受信する光受信器において、上述した受光素子に
て光/電気変換されて出力される信号は一般に微弱であ
る。この為、光受信器に電子回路素子であるプリアンプ
(前置増幅器)を組み込み、受光素子の出力を増幅した
後に外部出力することが行われる。ちなみに上記プリア
ンプは、該光受信器における帯域・雑音・歪み特性を左
右する寄生成分の影響が少なくなるように、前記受光素
子の近傍に配置されてハイブリッドモジュール化され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて導波路型受光素子
とプリアンプとを、例えばキャンパッケージに実装して
実現される光モジュール(ハイブリッド光受信モジュー
ル)は、例えば図4に示すように構成される。この図4
に示す光モジュールは、キャンパッケージ1のステム1
a上に立設したピラー1bに、導波路型受光素子2をシ
リコン(Si)製のサブマウント3を介して実装すると
共に、この受光素子2に近接させて電子回路素子である
プリアンプIC4を実装して構成される。しかして上記
サブマウント3は、前記導波路型受光素子2のヒートシ
ンクとして機能すると共に、該導波路型受光素子2を球
レンズ5に対して光学的に結合させるための位置決め部
材として機能する。
【0005】またこの種の光モジュールには、通常、高
周波での発振を防ぐためのバイパスコンデンサ6が組み
込まれるが、前記導波路型受光素子2等を実装したピラ
ー1b上に余裕がないので、上記バイパスコンデンサ6
は専ら前記ステム1a上に設けられる。そしてこれらの
導波路型受光素子2、プリアンプIC4、バイパスコン
デンサ6間をワイヤ7を介してそれぞれ電気的に接続
し、更に前記ステム1aを貫通して設けられた外部接続
用のリード端子8に接続することで、光モジュールが実
現されている。尚、前記球レンズ5を組み込んだキャン
パッケージ1のキャップ部1cには、光ファイバ9が同
軸に連結される。
【0006】しかしながら上述した構成の光モジュール
においては、導波路型受光素子2やプリアンプIC4等
の配置構造が複雑であり、ワイヤ7のボンディング箇所
も多いので、その生産性が悪いと言う問題がある。特に
バイパスコンデンサ6がステム1a上に設けらており、
導波路型受光素子2等に対するワイヤボンディングの方
向と異なるので、ボンディング作業が非常に煩雑であ
る。またサブマウント3上に導波路型受光素子2および
プリアンプIC4を実装する際、両者の間に或る程度の
実装マージンをとる必要があるので、これらの間を電気
的に接続するワイヤ7の配線長が長くなることが否めな
い。この為、配線長に依存する寄生インダクタンスが、
光モジュールの特性に悪影響を与え易くなる言う問題が
ある。
【0007】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、導波路型受光素子等の配置構造
の簡素化を図ると共に、配線による寄生インダクタンス
の影響を低減することのできる簡易な構造の、しかも生
産性の良好な光モジュールを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る光モジュールは、光ファイバに結合さ
れる導波路型光素子と、この導波路型光素子に電気的接
続される電子回路素子とを具備したものであって、特に
前記電子回路素子をサブマウントとして該電子回路素子
上に前記導波路型光素子を実装し、前記電子回路素子を
介して前記導波路型光素子を前記光ファイバとの光学的
結合位置に位置付けたことを特徴としている。
【0009】即ち、本発明に係る光モジュールは、電子
回路素子上に導波路型光素子を実装することで該電子回
路素子をサブマウントとして用い、該電子回路素子を導
波路型光素子のヒートシンクおよび位置合わせ部材とし
て機能させると共に、これらの間の電気的な配線長を短
くして寄生インダクタンスの問題を軽減したことを特徴
としている。また電子回路素子をサブマウントとして用
いることで、従来のシリコン製のサブマウントを不要と
し、その部品点数の削減を図ったことを特徴としてい
る。
【0010】本発明の好ましい態様は、請求項2に記載
するように前記導波路型光素子を半導体受光素子、前記
電子回路素子を前置増幅器を備えた集積回路素子として
実現し、これらの素子をキャンパッケージのステム上に
立設されたピラーに実装することを特徴としている。ま
たこのような配置構造により上記ピラーの実装スペース
にに余裕を持たせ、該ピラー上へのバイパスコンデンサ
の実装も可能として、これらの間のワイヤによる電気的
接続作業(ボンディング)の容易化を図ったことを特徴
としている。
【0011】更には請求項3に記載するように、前記導
波路型光素子を前記電子回路素子上に形成された配線パ
ターン上に実装することで、その実装面を1つの電気的
接続部とし、ワイヤによる電気的配線を少なくしたこと
を特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る光モジュールにつき、光ファイバに結合
されて光信号を受信する光受信器(ハイブリッド光受信
モジュール)を例に説明する。
【0013】この実施形態に係る光モジュールは、図1
にその概略構成を示すように、基本的には図4に示した
従来構造の光モジュールと同様に、キャンパッケージ1
内に導波路型受光素子2およぴプリアンプIC4、そし
てバイパスコンデンサ6を実装して構成され、上記導波
路型受光素子2を球レンズ5に光学的に結合させた構造
を有する。特にこの実施形態に係る光モジュールが従来
構造と異にするところは、電子回路素子であるプリアン
プIC4を前記導波路型受光素子2に対するサブマウン
トとして用い、従前のシリコン製のサブマウント3を用
いることなく、該プリアンプIC4上に導波路型受光素
子2を実装したことを特徴としている。そしてこの導波
路型受光素子2をその上面に実装したプリアンプIC4
を、前記キャンパッケージ1のステム1aに立設したピ
ラー1b上に実装し、このプリアンプIC4を介して前
記導波路型受光素子2を前記球レンズ5との光学的結合
位置に位置付けるようにしている。また同時にプリアン
プIC4を前記導波路型受光素子2のヒートシンクとし
て機能させるものとなっている。
【0014】しかして前記導波路型受光素子2をプリア
ンプIC4上に実装することによって生まれた前記ピラ
ー1b上の余剰スペースには、前記バイパスコンデンサ
6が実装される。そしてこれらの導波路型受光素子2、
プリアンプIC4、およびバイパスコンデンサ6との間
をワイヤ7を用いて電気的に接続し、更にリード端子8
との間の接続をなすことで光モジュールが実現されてい
る。
【0015】ちなみに前記プリアンプIC4上への導波
路型受光素子2の実装は、図2に示すようにプリアンプ
IC4の上面に形成した配線パターン、特に該プリアン
プIC4の電源用の配線パターン(パッド)4a上に該
導波路型受光素子2の裏面側に形成したn側パッド2n
を直接ボンディングして行われる。そして導波路型受光
素子2の上面に設けられて、その出力端子を兼ねるp側
パッド2pと、プリアンプIC4の上面に形成した入力
パッド4bとの間にワイヤ7をボンディングすること
で、導波路型受光素子2とプリアンプIC4との電気的
接続がなされる。
【0016】尚、4cはプリアンプIC4のグランドパ
ッドであり、4dはプリアンプIC4の出力パッドであ
る。上述した如く導波路型受光素子2を実装したプリア
ンプIC4と、前記バイパスコンデンサ6を介するリー
ド端子8との配線(電気的接続)は、これらの各部と前
記上記各パッド4a,4c,4dとの間にワイヤ7をそれ
ぞれボンディングすることによってなされる。
【0017】かくしてこのように構成された光モジュー
ルによれば、プリアンプIC4上に導波路型受光素子2
が実装されているので、その間の電気的接続をなすp側
パッド2pと入力パッド4bとの距離を十分に短くする
ことができ、ワイヤ7による配線長を短くすることがで
きるので、ワイヤ配線に起因する寄生インダクタンスの
影響を十分に低減することができる。しかも導波路型受
光素子2の裏面側のn側パッド2nが、プリアンプIC
4の配線パターン(パッド)4a上に直接ボンディング
されているのでワイヤ7を用いて配線する必要がなく、
当該部位での寄生インダクタンスに対する配慮を不要と
することができる。
【0018】またバイパスコンデンサ6が前記プリアン
プIC4と共にピラー2b上に並べて配置されるので、
その配置構造を整然としたシンプルなものとすることが
できる。従ってこれらの間に対するワイヤ7のボンディ
ング接続作業を容易に進めることが可能となる。またボ
ンディングの方向も揃えることができるので、そのボン
ディング作業の容易化を図り、その生産性を高めること
が可能となる。更には従来のサブマウント3が不要なの
で、その分、部品点数を削減することができ。構造の簡
素化と相俟って低コスト化を図ることが可能となる等の
効果が奏せられる。
【0019】尚、バイパスコンデンサ6をピラー2b上
に設けることに代えて、図3に示すようにピラー2b自
体を短くし、そのコンパクト化を図ることも可能であ
る。このように構成した場合においても、導波路型受光
素子2とプリアンプIC4との間の配線長を短くするこ
とができるので、寄生インダクタンスの影響を低減する
上で十分な効果がある。しかもピラー2bが短い分、ス
テム1aでの寄生容量を低減することができる。ちなみ
に図4に示した従来構造においてはステム1aでの寄生
容量が0.8pF程度あったが、図3に示す構造とし、
ピラー1bを短くすることで上記ステム1aでの寄生容
量を0.5pF程度に低減し得ることが確認された。ま
たこのような寄生容量の低減により、光受信器としての
帯域を従来のものに比較して1.5倍程度拡大し得るこ
とも確認できた。
【0020】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。ここでは光受信器を例にとって説明し
たが、導波路型光素子として端面発光型レーザダイオー
ドを用い、電子回路素子としてそのドライバー回路を同
時に実装して光送信器を実現する場合にも同様に適用す
ることができる。また導波路型光素子としては、リッジ
導波路型のみならず、埋め込み型のものであっても良
い。更にはキャントップに球レンズ5を備えた光モジュ
ールとして実現することのみならず、光ファイバを一体
の組み込んだ光モジュール、換言すれば光ファイバの端
部に装着された光モジュールとして実現することもでき
る。
【0021】また光モジュールと光ファイバとの連結
(結合)構造については、そのコネクタ構造等、種々変
形することができる。更にはキャンパッケージ以外のパ
ッケージ体に組み込むことも勿論可能である。その他、
本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子回路素子をサブマウントとして用いて該電子回路素子
上に導波路型光素子を実装した構造をなすので、ワイヤ
による配線長を短くして寄生インダクタンスの影響を軽
減することができ、しかも部品点数の削減によりコスト
の低減を図ると共に、作業性の改善によりその生産性の
向上を図り得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光モジュールの概略
構成図。
【図2】図1に示す光モジュールにおける電子回路素子
上への導波路型受光素子の実装構造を示す図。
【図3】本発明の別の実施形態に係る光モジュールの要
部概略構成図。
【図4】従来の光モジュールの概略構成を示す図。
【符号の説明】
1 キャンパッケージ 1a ステム 1b ピラー 2 導波路型受光素子 4 プリアンプIC(電子回路素子) 5 球レンズ 6 バイパスコンデンサ 7 ワイヤ 9 光ファイバ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバに結合される光モジュールで
    あって、 導波路型光素子と、この導波路型光素子に電気的接続さ
    れる電子回路素子とを具備してなり、 前記電子回路素子をサブマウントとして該電子回路素子
    上に前記導波路型光素子を実装し、前記電子回路素子を
    介して前記導波路型光素子を前記光ファイバとの光学的
    結合位置に位置付けたことを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】 前記導波路型光素子は半導体受光素子で
    あって、前記電子回路素子は前置増幅器を備えた集積回
    路素子からなり、 キャンパッケージのステム上に立設されたピラーに実装
    されることを特徴とする請求項1に記載の光モジュー
    ル。
  3. 【請求項3】 前記導波路型光素子は、前記電子回路素
    子上に形成された配線パターン上に実装され、その実装
    面を1つの電気的接続部としたことを特徴とする請求項
    1に記載の光モジュール。
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