JP2001244541A

JP2001244541A - 光半導体キャリアおよび光モジュール

Info

Publication number: JP2001244541A
Application number: JP2000053431A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Abe; 憲一阿部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光通信などのように、ＧＨｚ帯のように変調
周波数が高い場合でも変調信号の反射や損失を生じさせ
ずに高速で半導体ＬＤを駆動できる、構成部品の配置が
簡単な半導体モジュールを得る。【解決手段】光半導体２およびＰＤ３が実装されたキ
ャリア１表面に、パッケージ１０破線部の導電パターン
６を転写した形状に導電パターン４を形成する。そし
て、実装の際にパッケージ１０の導電パターン６上の部
位には半田バンプ７を形成し、キャリア１とパッケージ
１０を導電パターン４、６が重なり合う位置に設置し、
バンプ接合することで、外部端子１１と、光半導体２等
を含むキャリア１上の電気回路との接続が行われる。パ
ッケージ１０中央部には、凹部１７を設けてある。これ
は、キャリア１をパッケージ１０に実装した際に、光半
導体2から発せられる信号光の光を妨げないようにする
ためである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体を用い
て、電気信号を光信号に変換し、ファイバ等から取り出
す、あるいは、ファイバ等に入射された光信号を電気信
号に変換して取り出すをことを目的とした光モジュール
および、前記光モジュールに光半導体を搭載するための
光半導体キャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光モジュールとしては特開平５-
６７８４４号公報に記載されたものがある。この光モジ
ュールでは、パッケージ内のキャリアに光半導体が搭載
され、パッケージの一壁面に取り出し窓を備え、レンズ
や光ファイバがパッケージに固定されている。光半導体
から発生する光信号は取り出し窓を通過し、レンズなど
を介して光ファイバに効率よく入射される。

【０００３】ところで、上記の光モジュールでは、光半
導体は予め光半導体キャリアに実装されており、この光
半導体キャリアをパッケージ内部に取り付けることによ
り、光半導体の取り付けが行われる。このとき、光半導
体とパッケージ端子との接続は、主にワイヤボンドにて
行い、また、場合によってはマイクロストリップライン
等の導電パターンを有する部品を中間に介在させ、それ
ぞれの部品をワイヤボンドで接続することで行ってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の光モジ
ュールには、以下に述べる問題点がある。上記光モジュ
ールをＧＨｚ帯の変調周波数帯域で使用する、例えば光
通信の分野では、入力される電気信号を正確に光半導体
に伝達するため、光半導体と回路との電気的接続を行う
信号線は高い周波数応答が求められる。しかし、信号線
上にワイヤボンドを使用した場合、ワイヤボンド部でイ
ンピーダンスのミスマッチが生じる。このため、ワイヤ
ボンド部で変調信号の反射や損失を生じる事になり、入
力される電気信号を正確にＬＤ等に伝達することができ
ない。このため、ＧＨｚ帯の変調周波数帯で使用される
光モジュールでは、信号線上のワイヤボンド部を可能な
限り少なくし、インピーダンスミスマッチを少なくする
必要があった。

【０００５】また、通常ワイヤボンドは１本ずつ行って
いく必要があるため、ワイヤボンド接続部が多数ある場
合、製造に時間がかかることになるため、量産性が悪
く、なおかつ製造コストも高くなるという問題があっ
た。つまり、高い周波数応答の必要の無い電気的配線部
位についても、ワイヤボンドによる接続部を少なくする
必要があった。

【０００６】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、導電性回路パターンを形成したパッ
ケージで、かつＧＨｚ帯のように変調周波数が高い場合
でも変調信号の反射や損失を生じさせずに高速で光半導
体を駆動でき、なおかつ製造が簡単な光モジュールを提
供するものである。

【０００７】また、本発明は、ワイヤボンド部が少なく
なる様構成された光モジュールおよび、それに搭載され
る光半導体キャリアを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明の光半導体キ
ャリアは、光半導体との電気的接続を持つ導電パターン
を有するキャリアにおいて、導電パターンを施した面を
有する回路基板と、キャリアを対向させた際に、双方の
導電パターンが電気的に接続する位置に導電パターンを
形成したものである。

【０００９】第２の発明の光半導体キャリアは、光半導
体との電気的接続を持つ導電パターンを有するキャリア
において、導電パターンを施した面を有する回路基板と
キャリアとを対向させた際に、双方の導電パターンの一
部が電気的に接続する位置に導電パターンを形成し、キ
ャリアの導電パターンと回路基板の導電パターンとの電
気的な接合部の導電パターン幅が、回路基板の接合部の
パターン幅と同一としたことを特徴とするものである。

【００１０】第３の発明の光半導体キャリアは、光半導
体との電気的接続を持つ導電パターンを有するキャリア
において、導電パターンを施した面を有する回路基板と
キャリアとを対向させた際に、双方の導電パターンの一
部が電気的に接続する位置に導電パターンを形成し、一
部の接合する導電パターンの間隙に、電気回路部品を挿
入することを特徴としたものである。

【００１１】第４の発明の光モジュールは、光半導体と
の電気的接続を持つ導電パターンを有するキャリアと、
内部に導電パターンを施した面を有するパッケージとを
有し、キャリアおよびパッケージの導電パターン同士を
対向させた際に、双方の導電パターンが電気的に接続す
る位置に導電パターンが形成され、双方の導電パターン
を接合したものである。

【００１２】第５の発明の光モジュールは、半導体との
電気的接続を持つ導電パターンを有するキャリアと内部
に導電パターンを施した面を有するパッケージとを有す
る光モジュールにおいて、光半導体キャリア接合部の導
電パターン幅とパッケージ接合部の導電パターン幅と
が、同一であることを特徴とするものである。

【００１３】第６の発明の光モジュールは、光半導体と
の電気的接続を持つ導電パターンを有するキャリアと内
部に導電パターンを施した面を有するパッケージとを有
する光モジュールにおいて、一部の接合する導電パター
ンの間隙に、電気回路部品を挿入したことを特徴とした
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態1を図について説明する。図１に本実施形態
による光半導体キャリアの平面図を、図２に光半導体キ
ャリアの搭載される回路基板を示す。本実施例における
光半導体キャリアは、ＡｌＮからなるキャリア１上に、
入力された電気信号に対応して光信号を発する光半導体
２と、光半導体２の出力をモニタするためのホトダイオ
ード（ＰＤ）３と、光半導体２及びＰＤ３と、外部の電
気的接続を行うための導電パターン４とを実装したもの
である。キャリア１上の導電パターン４及び、回路基板
５の導電パターン６の形状は、それぞれキャリア1と回
路基板５との接合する部位で、パターン同士が鏡像の関
係になるよう成形されている。さらに、導電パターン４
の接合部位には、半田バンプ７が形成されている。ま
た、回路基板５上には導電パターン６と、光半導体２と
光学的に結合し、光伝送を行うための光ファイバ８と、
光ファイバ８を設置するためのV溝９が設けられてい
る。光ファイバ８は、キャリア1を回路基板５に実装し
た際に、光半導体２の前面に、光ファイバ８の１端面が
対向するように配置される。

【００１５】光半導体キャリアの実装は以下のようにし
て行う。キャリア１上の導電パターン４のある面を下面
に、回路基板５の導電パターン６のある面を上面とし、
それぞれの導電パターンを対向させ、半田バンプ７によ
り接合を行う。この時、キャリア１の導電パターン４の
ない部位についても同様に半田バンプ７を設置すること
も可能である。これによりバンプ接合の強度を増す事が
でき、なおかつ放熱性を高くする事ができる。以上の方
法により、ワイヤボンドを行う事無く光半導体３の実装
が可能となる。

【００１６】また、本実施の形態１においては、導電パ
ターン４と、導電パターン６のパターン幅が等しくなっ
ている。このため、導電パターン４と導電パターン６と
のインピーダンスが等しくなるよう設計することで、接
合部での電気的反射、減衰を引き起こすことなく、入力
される電気信号を正確に光半導体３に伝達することが可
能である。

【００１７】実施の形態２本発明の実施の形態２を図により説明する。図３は本実
施形態による光モジュールの蓋部をはずした状態の平面
図を、図４は図３の側断面図を、図５は本実施形態によ
るパッケージの平面図を、図６に本実施形態による光半
導体キャリアの平面図を、図７に図６中の鎖線部での凹
部１８の拡大断面図を示す。本発明における光モジュー
ルは、パッケージ１０内に光半導体２を実装し、パッケ
ージ１０の気密封止行ったものである。本実施の形態２
においては、光半導体２への入力電気信号は、外部端子
１１から入力される。また、光半導体２より出力される
光信号は、光半導体２と対向するパッケージ１０の一端
面に固定された光ファイバ８より取り出される。

【００１８】光半導体２の前面にはレンズ１２Ａ、１２
Ｂと光ファイバ８が固定されている。レンズ１２Ａ，１
２Ｂは窓１３を通過した光信号を効率よく光ファイバ８
に入射させる光学系を形成している。光ファイバ８はフ
ェルール１４に挿入され、このフェルール１４がホルダ
１５内に挿入されて、さらにホルダ１５がパッケージ１
０前端面に固定されている。光ファイバを挿入したフェ
ルール１４の端面において光ファイバ８は斜めにカット
されている。また、ＰＤ３は温度劣化などに伴う光半導
体２の出力変化を検知し、フィードバックにより光半導
体２の出力制御を行うものであり、サーミスタ１６は、
温度に応じて抵抗値の変化する感温素子であり、光半導
体２の温度変化を検知するためのものである。

【００１９】パッケージ１０内に実装されるキャリア１
の構成を図４に示す。キャリア１は、パッケージ１０を
示している図５の破線の位置に、図４に示す面を下にし
て実装される。図４のように、キャリア１上には光半導
体２及びＰＤ３が実装されており、表面には導電パター
ン４が形成されている。この導電パターン４はパッケー
ジ１０の破線部の導電パターン６を転写した形状に形成
されており、キャリア１をパッケージ１０上に接合する
ことで、外部端子１１とキャリア１上の電気回路との接
続を行うことができる。そして、実装の際のパッケージ
１０と接合する、導電パターン６上の部位には半田にて
バンプ７Ａ〜７Ｆを形成した。

【００２０】パッケージ１０内部表面には、図５に示す
ように、外部端子１１と接続する導電パターン６が形成
されている。導電パターン６の形状はキャリア１をパッ
ケージ１０上に対面接合するためのもので、キャリア１
の導電パターン４に対応したパターンに形成されてい
る。パッケージ中央部には、凹部１７を設けてある。こ
れは、キャリア１をパッケージ１０に実装した際に、光
半導体２から発せられる信号光の光路を妨げないように
するためである。

【００２１】キャリア１の実装は以下の方法で行われ
る。キャリア１Ａ面とパッケージ１０Ａ面を対向させ、
導電パターン４と、導電パターン６が重なり合う位置に
キャリア１を設置する、その後、導電パターン６上に形
成した半田バンプを使用し、バンプ接合を行うことでキ
ャリア１はパッケージ１０上に実装される。これによ
り、光半導体２、ＰＤ３等ののワイヤレスボンディング
による実装が可能とる。このとき、キャリア１とパッケ
ージ１０の接合強度を増すために、図５点線部内の導電
パターン６が無い部分についても、半田バンプ７を形成
し、接合強度を上げる事も可能である。

【００２２】またキャリア１のパターン接合部７Ｆ部に
は、図７のように凹部１８が設けられている。ここで図
７は、電気接続を模式的に示すため、導電パターン４を
太い点線で、半田バンプ部７Ｆを太い実線にて示す。凹
部１８は、サーミスタ１６を設置するためのものであ
り、図７の示すように、この凹部１８の深さはサーミス
タ１６の高さと等しくなっている。本実施の形態で用い
られるサーミスタ１６には、上面、下面に電極面を有す
るものを使用している。サーミスタ１６をあらかじめ半
田にて実装し、その後キャリア１をパッケージ１０に実
装する際、サーミスタ１６上面をパッケージ１０上のパ
ターン６と接続させる。

【００２３】この実装方式によれば、キャリア１の実装
と同時にサーミスタ１６の接続を行うことができるた
め、ワイヤボンドによる接続が不要になる。つまり、ワ
イヤボンドによる実装時と比較し、実装工程が簡略化さ
れ、製造時間を短縮することができる。

【００２４】本実施の形態では、間隙に挿入する部品を
サーミスタ１６としたが、このほかにも、抵抗、コンデ
ンサ等などといった、他の電気回路部品を実装する際に
も前記実装方式を適用することが可能である。その場合
についても、前項目にて示したものと同等な実装工程の
簡略化がなされる事は明白である。

【００２５】なお、本光モジュールの他の構成は次の通
りである。本実施の形態では、端子１１の数を８本とし
た。２本は光半導体２用、２本はＰＤ３用、２本はサー
ミスタ１６用、残りの２本はパッケージグランドとの接
続（記載せず）などに使用するの予備端子である。各端
子１１とパッケージの間はガラス封止（記載せず）等に
よる絶縁がなされている。また、通常パッケージ１０に
は蓋１９が装着され、パッケージ１０内部は気密封止が
なされる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光半導体
キャリアによれば、ワイヤボンディングを使用せずに、
光半導体を任意の基板上に実装することができる。この
ため、ワイヤボンディングを使用するときと比較し、電
気的周波数応答特性や反射特性といった性能を向上する
ことができる。また、光半導体を回路基板上に平易に実
装することができ、製造工程の簡略化、実装コストの低
減を図ることができる。

【００２７】また、本発明の光モジュールでは、ワイヤ
ボンディングを使用せずに、光半導体を気密パッケージ
内に実装することができる。このため、ワイヤボンディ
ングを使用するときと比較し、電気的周波数応答特性や
反射特性といった性能を向上することができる。また、
光半導体を気密パッケージ内に平易に実装することがで
き、製造工程の簡略化、実装コストの低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光半導体キャリアを示す平面図であ
る。

【図２】本発明光半導体キャリアの実装される回路基
板を示す図である。

【図３】本発明光モジュールを示すもので、蓋部を外
した平面図である。

【図４】図３の縦断面図である。

【図５】パッケージの導電パターンを示す平面図であ
る。

【図６】本発明の光半導体キャリアを示す平面図であ
る。

【図７】本発明におけるサーミスタの実装を示す図で
ある。

【符号の説明】

１キャリア、２光半導体、３フォトダイオード、４
導電パターン、５回路基板、６導電パターン、７半
田バンプ、８光ファイバ、９Ｖ溝、１０パッケー
ジ、１１外部端子、１２レンズ、１３窓、１４フェ
ルール、１５ホルダ、１６サーミスタ、１７凹部、
１８凹部、１９蓋。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有する光半導体キャリアにおい
て、少なくとも１つの導電パターンを施した面を有する
回路基板とキャリアとを対向させた際に、双方の導電パ
ターンの一部が電気的に接続する位置に導電パターンを
形成したことを特徴とする光半導体キャリア。
【請求項２】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有する光半導体キャリアにおい
て、少なくとも１つの導電パターンを施した面を有する
回路基板とキャリアとを対向させた際に、双方の導電パ
ターンの一部が電気的に接続する位置に導電パターンを
形成し、上記キャリアの導電パターンと回路基板の導電
パターンとの電気的な接合部の導電パターン幅が、回路
基板の接合部のパターン幅と同一としたことを特徴とす
る光半導体キャリア。
【請求項３】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有するキャリアにおいて、少な
くとも１つの導電パターンを施した面を有する回路基板
とキャリアとを対向させた際に、双方の導電パターンの
一部が電気的に接続する位置に導電パターンを形成し、
一部の接合する導電パターンの間隙に、電気回路部品を
挿入することを特徴とする光半導体キャリア。
【請求項４】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有するキャリアと、内部に少な
くとも１つの導電パターンを施した面を有するパッケー
ジとを有する光モジュールにおいて、キャリアおよびパ
ッケージの電極面を対向させた際に、双方の導電パター
ンが電気的に接続する位置に導電パターンが形成され、
双方の導電パターンを接合したことを特徴とする光モジ
ュール
【請求項５】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有するキャリアと、内部に少な
くとも１つの導電パターンを施した面を有するパッケー
ジとを有する光モジュールにおいて、光半導体キャリア
接合部の導電パターン幅とパッケージ接合部の導電パタ
ーン幅とが、同一であることを特徴とする光モジュー
ル。
【請求項６】少なくとも１つの光半導体との電気的接
続を持つ導電パターンを有するキャリアと、内部に少な
くとも１つの導電パターンを施した面を有するパッケー
ジとを有する光モジュールにおいて、一部の接合する導
電パターンの間隙に、電気回路部品を挿入したことを特
徴とする光モジュール。