JP2003198034A - Icパッケージ、光送信器及び光受信器 - Google Patents

Icパッケージ、光送信器及び光受信器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波信号の伝送特性劣化を少なくし製造性
を良くする。 【解決手段】 誘電体により構成されたチップキャリア
1aと、チップキャリア1aに搭載されるベアチップ2
と、チップ電極5と導体パッド9を接続するバンプ6
と、導体パッド13と導体パッド9を接続するビア10
dと、導体パッド13に接続されるバンプ14を備え、
差動線路11a,11bをチップキャリア1aの表面に
露出させ、ベアチップ2が処理する高周波信号を、チッ
プキャリア1aの表面に露出させた差動線路11a,1
1bを介して伝送し、ベアチップ2が処理する高周波信
号以外の信号をバンプ14を介して伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はピン数が多いIC
パッケージと、そのICパッケージを使用した光送信器
及び光受信器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図13は光送信器に使用されるマルチプ
レクサ(Mutiplexer、以下、MUX)や光受信器に使用
されるデマルチプレクサ(Demutiplexer、以下、DEM
UX)等のピン数が多い従来のICパッケージの構成を
示す図である。図13(a)はICパッケージの上面
図、図13(b)はICパッケージの側面図、図13
(c)はICパッケージの底面図である。
【0003】図13において、1はチップキャリアであ
り、導体パッドやビア(via:接続孔)や導体線路や
地導体が設けられた複数の誘電体を積層した低温焼成セ
ラミック(LTCC:Low temprature cofired ceramic
s)により構成され、例えば10〜20mm角の大きさを
有している。2はチップキャリア1の上面に複数個又は
1個搭載され、全体として又は1チップでMUXやDE
MUXの機能を有する、例えば1つの大きさが1〜5m
m角のベアチップ、3はベアチップ2等を遮蔽する金属
蓋、14はチップキャリア1の下面に複数設けられてB
GA(Ball Grid Array)を構成している0.5mm程度
の大きさのバンプ(bump、突起状電極)である。一般的
に、チップキャリア1上には複数のベアチップ2が搭載
されている。
【0004】図14は図13に示すICパッケージを使
用した光送信器又は光受信器の構成を示す図であり、図
14において、4はチップキャリア1、ベアチップ2、
金属蓋3、バンプ14により構成されたICパッケージ
20を搭載する材質が樹脂の基板、30は電気・光変換
や光・電気変換を行う光モジュール、32は光モジュー
ル30に備えられ高周波信号を伝送するためのフィード
スルー、45は高周波信号を伝送するために基板4に設
けられた差動線路と、フィードスルー32に設けられた
差動線路とを接続するリードである。
【0005】図14に示す構成が光送信器の場合には、
ICパッケージ20はMUXの機能を有するベアチップ
2が使用され、光モジュール30はレーザダイオードを
備えて電気信号から光信号を得るLD(Laser Diode)モ
ジュールや、EA素子(電界吸収型変調素子:electro-
absorption modulator)を備えて一定強度の入力光から
変調光を得るEAモジュールが使用される。また、光受
信器の場合には、ICパッケージ20はDEMUXの機
能を有するベアチップ2が使用され、光モジュール30
はフォトダイオードを備えて光信号から電気信号を得る
PD(Photo Diode)モジュールが使用される。
【0006】光送信器や光受信器に使用されるMUXや
DEMUXは高機能ICであり、集積度の高いMMIC
(Monolithic Microwave integrated Circuit)等により
構成される。MUXは信号多重化機能を有し、システム
側の論理LSIからの低速並列データ信号である2.5
Gbpsの16チャネルの並列データ信号を、高速直列
データ信号である40Gbpsの1チャネルの直列デー
タ信号に変換し、フィードスルー32を介して光モジュ
ール30のレーザダイオードやEA素子に出力する。
【0007】また、DEMUXは信号分離化機能を有
し、光モジュール30のフォトダイオードからフィード
スルー32を介して入力した高速直列データ信号である
40Gbpsの1チャネルの直列データ信号を、低速並
列データ信号である2.5Gbpsの16チャネルの並
列データ信号に変換してシステム側の論理LSIに出力
する。
【0008】このように、MUX,DEMUXは高機能
ICであることからピン数が多くなるため、ICパッケ
ージの構造としては、QFP(Quad Flat Package)やB
GA(Ball Grid Array)を用いるのが一般的であり、よ
り高密度に実装する場合はBGAが好ましい。
【0009】しかし、こうしたICパッケージの構造で
は、40Gb/s光送信器や光受信器を実現する上で必
要不可欠であるマイクロ波・ミリ波といった高周波成分
を含む広帯域の信号を、DCレベルから数10GHzま
での全域に渡り特性劣化を少なく伝送する技術は確立さ
れていない。例えば、BGAを用いて10〜20mm角
のICパッケージ20を基板4に接続する際に、ICパ
ッケージ20の下面の各バンプ14を基板4にハンダ付
けで確実に接合させるには、バンプ14の大きさが0.
5mm程度必要である。
【0010】しかし、今のところ、この程度の大きさの
バンプ14を介在させてICパッケージ20の内外で高
周波信号を劣化なく入出力する場合には、最大でも20
Gbps(マイクロ波帯域)程度の信号しか入出力でき
ない。これは、周波数が高くなるにつれて、バンプ14
と地導体の間に生じる浮遊容量による特性インピーダン
スの変化が大きくなり、高周波信号の伝送特性が劣化す
るからである。
【0011】また、図14に示すように、従来のBGA
の実装例では、基板4と光モジュール30間を接続する
場合に、光モジュール30のフィードスルー32に設け
られた差動線路を、リード45により基板4の縁側上面
の差動線路に接合しており、この光モジュール30上の
差動線路と基板4上の差動線路との接合部分が高周波的
に不連続となり、この不連続部分での伝送特性劣化が避
けられない。また、リード45の接合長L1と接合部か
らBGAまでの線路長L2によって高周波の伝送線路が
長くなり、経路長による伝送損失が増大するため、高周
波信号の伝送特性劣化がさらに大きくなる。
【0012】一方、ICパッケージ20において、高周
波信号を伝送する一般的な手法としては、厚膜セラミッ
ク基板等を用いたフィードスルー構造が用いられること
が多いが、MUX,DEMUXのようなピン数の多いI
Cパッケージ20のインタフェースを、全てフィードス
ルー構造にしようとすると、ICパッケージ20の側壁
に側面から横方向へ突出するように厚膜セラミック基板
を配置し、この厚膜セラミック基板上にICパッケージ
20の内外を貫通する複数のリードを配置することにな
る。そのため、ICパッケージ20が大型化し、この複
数のリードと外部回路との接続に、ワイヤボンディング
やリボンボンディングが必要となり製造性が悪化してし
まう。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来のICパッケージ
20は以上のように構成されているので、MUX、DE
MUX等のピン数の多いICパッケージ20の全ての入
出力端子をBGAで構成して高周波信号を基板4上で伝
送する場合に、バンプ14部における特性インピーダン
ス変化による伝送特性劣化と、光モジュール30との接
続部分における伝送特性劣化と、経路長による伝送損失
により、高周波信号の伝送特性劣化が大きくなるという
課題があった。
【0014】また、MUX、DEMUX等のピン数の多
いICパッケージ20の全ての入出力端子を、高周波信
号の伝送特性劣化が少ないフィードスルー構造にする
と、ICパッケージ20が大型化すると共に、外部回路
と接続するためのリード等が必要となり製造性が劣化す
るという課題があった。
【0015】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高周波信号の伝送特性劣化を少な
くし、大型化せずに製造性の良いICパッケージと、そ
のICパッケージを使用した光送信器及び光受信器を得
ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明に係るICパッ
ケージは、チップキャリアと、このチップキャリアの第
1の面に搭載されるベアチップと、このベアチップに設
けられた複数のチップ電極とチップキャリアの第1の面
に設けられた複数の第1の導体パッドを接続する複数の
第1のバンプと、チップキャリアの第1の面と相対する
第2の面に設けられた第2の導体パッドと複数の第1の
導体パッドの一部を接続するビアと、チップキャリアの
第2の導体パッドに接続される第2のバンプとを備え、
チップキャリアの複数の第1の導体パッドの他の一部に
接続される導体線路をチップキャリアの表面に露出さ
せ、ベアチップが処理する高周波信号を、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路を介して伝送し、ベアチ
ップが処理する高周波信号以外の信号を第2のバンプを
介して伝送するものである。
【0017】この発明に係るICパッケージは、高周波
信号を伝送する導体線路を露出させた状態で、チップキ
ャリアの第1の面を遮蔽する金属蓋を搭載するものであ
る。
【0018】この発明に係るICパッケージは、チップ
キャリアの第1の面に切欠き溝を形成することにより、
高周波信号を伝送するための導体線路をチップキャリア
の第1の面に露出させるものである。
【0019】この発明に係るICパッケージは、チップ
キャリアの第2の面に切欠き溝を形成することにより、
高周波信号を伝送するための導体線路をチップキャリア
の第2の面に露出させるものである。
【0020】この発明に係るICパッケージは、切欠き
溝の周囲に第2の面より高い側壁を備えたものである。
【0021】この発明に係るICパッケージは、ベアチ
ップが低速並列信号を高速直列信号に変換する信号多重
化機能を有するものである。
【0022】この発明に係るICパッケージは、ベアチ
ップが高速直列信号を低速並列信号に変換する信号分離
化機能を有するものである。
【0023】この発明に係る光送信器は、チップキャリ
ア、このチップキャリアの第1の面に搭載されるベアチ
ップ、このベアチップに設けられた複数のチップ電極と
チップキャリアの第1の面に設けられた複数の第1の導
体パッドを接続する複数の第1のバンプ、チップキャリ
アの第1の面と相対する第2の面に設けられた第2の導
体パッドと複数の第1の導体パッドの一部を接続するビ
ア、チップキャリアの第2の導体パッドに接続される第
2のバンプを有し、チップキャリアの複数の第1の導体
パッドの他の一部に接続される導体線路をチップキャリ
アの表面に露出させたICパッケージと、高周波信号を
伝送するための導体線路を形成したフィードスルーを有
し、光信号を送信する光モジュールと、ICパッケージ
の第2のバンプによりICパッケージを接合する第1の
基板とを備え、ICパッケージのベアチップからの高周
波信号を、チップキャリアの表面に露出させた導体線路
と、フィードスルーの導体線路を介して光モジュールに
伝送し、ICパッケージのベアチップからの高周波信号
以外の信号を、第2のバンプと第1の基板を介して光モ
ジュールに伝送するものである。
【0024】この発明に係る光送信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、ワイヤボンディング又はリボンボンディングで
接続するものである。
【0025】この発明に係る光送信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、導体線路を形成した第2の基板を介して接続す
るものである。
【0026】この発明に係る光送信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、導体線路を形成したフレキシブル基板を介して
接続するものである。
【0027】この発明に係る光送信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、同一平面上に配置するものである。
【0028】この発明に係る光受信器は、チップキャリ
ア、このチップキャリアの第1の面に搭載されるベアチ
ップ、このベアチップに設けられた複数のチップ電極と
チップキャリアの第1の面に設けられた複数の第1の導
体パッドを接続する複数の第1のバンプ、チップキャリ
アの第1の面と相対する第2の面に設けられた第2の導
体パッドと複数の第1の導体パッドの一部を接続するビ
ア、チップキャリアの第2の導体パッドに接続される第
2のバンプを有し、チップキャリアの複数の第1の導体
パッドの他の一部に接続される導体線路をチップキャリ
アの表面に露出させたICパッケージと、高周波信号を
伝送するための導体線路を形成したフィードスルーを有
し、光信号を受信する光モジュールと、ICパッケージ
の第2のバンプによりICパッケージを接合する第1の
基板とを備え、光モジュールからの高周波信号を、フィ
ードスルーの導体線路とチップキャリアの表面に露出さ
せた導体線路を介してICパッケージのベアチップに伝
送し、光モジュールからの高周波信号以外の信号を、第
1の基板と第2のバンプとを介してICパッケージのベ
アチップに伝送するものである。
【0029】この発明に係る光受信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、ワイヤボンディング又はリボンボンディングで
接続するものである。
【0030】この発明に係る光受信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、導体線路を形成した第2の基板を介して接続す
るものである。
【0031】この発明に係る光受信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、導体線路を形成したフレキシブル基板を介して
接続するものである。
【0032】この発明に係る光受信器は、チップキャリ
アの表面に露出させた導体線路とフィードスルーの導体
線路を、同一平面上に配置するものである。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるI
Cパッケージの構成を示す図であり、図1(a)はIC
パッケージの上面図、図1(b)及び図1(c)はIC
パッケージの側面図、図1(d)はICパッケージの底
面図、図1(e)はICパッケージの差動線路の詳細図
である。図1において、ベアチップ2及びバンプ14は
従来の図13に示すものと同一であり、同一符号を付し
てその説明を省略する。
【0034】また、図1において、1aは従来の図13
に示すチップキャリア1と同等のチップキャリア、3a
は図13に示す金属蓋3と同等の金属蓋、11a,11
bはチップキャリア1aの上面(第1の面)に設けられ
高周波信号を伝送する差動線路(導体線路)、12は地
導体、16aはチップキャリア1aの上面端部に形成さ
れ差動線路11a,11bを露出させるための切欠き溝
である。図1(e)に示す11aはデータ信号用の差動
線路であり、11bはクロック信号用の差動線路であ
る。なお、11aがクロック信号用の差動線路、11b
がデータ信号用の差動線路の場合もある。
【0035】図2はICパッケージの断面図であり、図
1(a)の断面A−Aから見た図である。図2におい
て、チップキャリア1a、ベアチップ2、金属蓋3a、
差動線路11a,11b、バンプ14、切欠き溝16a
は図1に示すものと同一である。4はICパッケージを
搭載する材質が樹脂の基板、5はベアチップ2の下面に
設けられたチップ電極、6は100〜200μm程度の
大きさの球形や樽形のバンプ(第1のバンプ)、7はベ
アチップ2及びバンプ6で構成されたチップである。
【0036】また、図2において、8はベアチップ2の
下面に樹脂を充填して形成されたアンダーフィル、9は
チップキャリア1aの上面(第1の面)に設けられた導
体パッド(第1の導体パッド)、10a,10b,10
c,10dはチップキャリア1aの内部に設けられたビ
ア、12はグランドとなる地導体、13はチップキャリ
ア1aの下面(第2の面)に設けられた導体パッド(第
2の導体パッド)、15はチップキャリア1aの下面に
電気絶縁性の樹脂を充填して形成されたアンダーフィル
である。図2に示すように、複数の導体パッド9のう
ち、その一部がビア10dにより導体パッド13に接続
され、他の一部がビア10a,10bにより差動線路1
1a,11bに接続され、ビア10cにより地導体12
に接続されている。
【0037】チップ電極5の下面に設けられたバンプ6
が、熱圧着や半田や導電性接着剤等によって導体パッド
9に接合されることで、チップ7は導体パッド9に接合
される。導体パッド9はチップキャリア1aに内層され
た導体パターン又はビア10a,10b,10c,10
dに接続され、この導体パターンやビア10a,10
b,10c,10dの介在により、チップキャリア1a
内で各種信号が伝送される。
【0038】また、チップキャリア1aの下面に設けら
れた導体パッド13に接合されたバンプ(第2のバン
プ)14は、基板4に設けられた導体パッドに対してリ
フロー半田によって接合され、この導体パッドに接続さ
れたビア10dや基板4の表面又は内部に設けられた導
体パターンを介して、基板4内で各種信号の伝送が行わ
れる。
【0039】さらに、チップキャリア1aの差動線路1
1a,11b及び地導体12は、ビア10a、10b及
びビア10cを通じてベアチップ2のチップ電極5に接
続される。
【0040】図1及び図2に示すように、チップキャリ
ア1aの上面端部には矩形状の切欠き溝16aが設けら
れ、この切欠き溝16aの底面において差動線路11
a,11bの他端が露出しており、差動線路11a,1
1bと地導体12により高周波信号の伝送部を形成して
いる。図1(e)に示すように、差動線路11a,11
bは、チップキャリア1aの上面に設けられた切欠き溝
16aの底面にそれぞれ2本で対を成すよう構成され、
差動線路11aと差動線路11bとの間、及び差動線路
11aと差動線路11bの両外側には地導体12が配置
されている。
【0041】チップキャリア1aの上面には、ベアチッ
プ2やチップキャリア1aの表面に設けられた導体層を
囲むように接着や抵抗溶接等によって金属蓋3aが接合
されている。この金属蓋3aにより、ベアチップ2への
湿気や埃の混入を防止できると共に、ベアチップ2や導
体層の電磁遮蔽効果を得るための封止ができる。このよ
うに、複数のベアチップ2が実装されたチップキャリア
1aと金属蓋3aとバンプ14によりICパッケージを
構成している。
【0042】図3は図1及び図2に示すICパッケージ
を使用した光送信器の構成を示す図であり、図3(a)
において、4はチップキャリア1a、ベアチップ2、金
属蓋3a、バンプ14により構成されたICパッケージ
20を搭載する基板、30は光モジュールで、光送信器
の場合には、ここではEA素子を備えて変調光を得るE
Aモジュールが使用されている。32は光モジュール3
0に備えられ高周波信号を伝送するための厚膜セラミッ
ク基板等を使用したフィードスルー、50は光送信器の
筺体、60は光送信器のカバーである。
【0043】図3(b)はチップキャリア1aの差動線
路11a,11bと光モジュール30のフィードスルー
32付近の拡大断面図であり、図3(b)において、5
1は差動線路11a,11bとフィードスルー32の差
動線路をボンディングにより接続する材質が金のワイヤ
である。ここで、ワイヤ51はボンディングにより接続
する材質が金のリボンでも良い。差動線路11a,11
bとフィードスルー32の差動線路を、このワイヤ51
を使用してボンディングにより接続することで、従来の
図14に示すリード45を使用して接続するのに比べ、
図14に示すL1を極力短くすることができ、不連続点
での伝送特性劣化を減らすことができる。
【0044】図4は光送信器の内部構造を示す図であ
り、図5は図4のB−B面から見た光送信器の内部構造
を示す側面図である。図4に示すように、基板4は光送
信器の筐体50内に収容されICパッケージ20は基板
4に設置されている。また、光モジュール30(ここで
はEAモジュール)は基板4に設けられた切欠き部内に
収納されるように筐体50内に固定されている。
【0045】光モジュール30のパッケージ31には、
高周波信号を伝送するための差動線路(導体線路)33
a,33bを備えたフィードスルー32、ドライバ35
を搭載した基板34、金属マウント36、基板37、光
半導体素子38、レンズ39a,39b、基板40、フ
ィードスルー41が収容されている。ここで、光半導体
素子38はEA素子(電界吸収型変調素子)により構成
され、金属マウント36に搭載されている。また、レン
ズ39a,39bはそれぞれ金属マウント36に固定さ
れて、光モジュール30には光ファイバ43a,43b
が接続されている。
【0046】ICパッケージ20の差動線路11a,1
1bは、図5に示す材質が金のワイヤ51により、それ
ぞれフィードスルー32に設けられた差動線路33a,
33bに接続される。差動線路33a,33bも、図1
(e)に示す差動線路11a,11bと同様に、それぞ
れ2本で対を成すよう構成され、差動線路33aと差動
線路33bとの間、及び差動線路33a,33bの両外
側には地導体が配置されている。差動線路33a,33
bは、図5に示す材質が金のワイヤ52を介して、それ
ぞれドライバ35の上面の所望のパッド(高周波信号入
力端子)に接続され、ICパッケージ20からの高周波
信号がドライバ35に入力される。
【0047】基板4上の導体端子から、フィードスルー
41に設けられたリード42を介して光モジュール30
内に伝送されたドライバ35の制御信号や各種バイアス
信号は、フィードスルー41、基板40、基板34間の
ワイヤ接続を介して、基板34に搭載されているドライ
バ35に伝送される。ドライバ35の高周波信号の出力
端子は、図5に示す材質が金のワイヤ53を介して基板
37上に設けられた高周波伝送線路に接続され、この高
周波伝送線路が図5に示す材質が金のワイヤ54を介し
て光半導体素子38に接続される。なお、基板40を介
してリード42に接続されたフィードスルー41とドラ
イバ35を接続する構成の他、リード42をパッケージ
31の光ファイバ43a側の側面に設けて、基板40を
設けることなく、このリード42に接続されたフィード
スルーとドライバ35を直接接続するようにしても良
い。
【0048】図6は光送信器及び光受信器の構成を示す
ブロック図であり、図6(a)は光送信器、図6(b)
は光受信器を示している。図6(a)において、4は図
4に示すものと同じ基板、61aはシステム側の論理L
SI等に接続されているコネクタ、62はレーザダイオ
ードを有するLDモジュール、63は光ファイバ、64
は光コネクタ、43a,43bは図4に示すものと同じ
光ファイバ、65はEAモジュールで図4に示す光モジ
ュール30に相当し、66はMUXで図4に示すICパ
ッケージ20に相当するものである。
【0049】図6(b)において、4は図4に示すもの
と同じ基板、61bはシステム側の論理LSI等に接続
されているコネクタ、68はフォトダイオードを有する
PDモジュール、69はDEMUXである。
【0050】図4に示す筐体50には、図6(a)に示
すコネクタ61a、LDモジュール62、EAモジュー
ル65(光モジュール30)、MUX66(ICパッケ
ージ20)、基板4等が収納固定されて、図3に示すカ
バー60がねじ締結等によって接合される。コネクタ6
1a、LDモジュール62、EAモジュール65、MU
X66、基板4、筐体50は、全体として光送信器を構
成している。
【0051】次に動作について説明する。図6(a)に
おいて、光送信器内部で生成されたバイアス信号がLD
モジュール62に入力され、LDモジュール62内の図
示しないレーザダイオードがこのバイアス電流により連
続光を出射する。この連続光はLDモジュール62内の
図示しないレンズに結合し、このレンズからの出射光が
光ファイバ63に結合して、光コネクタ64を介して光
ファイバ43aに伝送される。なお、光コネクタ64を
使用せずに、光ファイバ63の一端と光ファイバ43a
の一端を融着させて、直接接続するようにしても良い。
【0052】図4において、光ファイバ43aから光モ
ジュール30内に入射した光がレンズ44aで平行光と
なり、図示しないレンズホルダに保持されたレンズ39
aで集光されて光半導体素子38の図示しないEA素子
の背面に入射する。EA素子は、ドライバ35から与え
られる後述の電圧信号に応じて光ファイバ43aからの
光の一部を吸収し、吸収されなかった光をEA素子の前
面から出力することによって、EA素子の背面から入射
した光を減衰させて変調光を出力する。
【0053】また、図6(a)に示すコネクタ61aか
ら入力された2.5GHzのクロック信号と2.5Gb
psの16チャネルの並列データ信号は、基板4に形成
された高周波用伝送線路を介して、MUX66(ICパ
ッケージ20)の下面の導体パッドに伝送され、図2に
示すバンプ14、チップキャリア1a、バンプ6を介し
て所望のベアチップ2に入力される。
【0054】MUXの機能を有するベアチップ2には、
VCOが設けられたPLL回路、D−FF回路、パラレ
ルシリアル変換器、タイミングジェネレータ等が形成さ
れており、2.5GHzのクロック信号に同期して2.
5Gbpsの16チャネルの並列データ信号を40Gb
psの1チャネルの直列データ信号に変換する。また、
2.5GHzのクロック信号は、PLL回路によって4
0GHzのクロック信号に変換される。
【0055】1チャネルの直列データ信号とクロック信
号は、図2に示すバンプ6、ビア10a,10bを介し
て、チップキャリア1aの差動線路11a,11bに伝
送される。図4及び図5において、差動線路11a,1
1bからワイヤ51を介して光モジュール30(図6に
示すEAモジュール65)の差動線路33a,33bに
伝送される。ここで、差動線路33aにはデータ信号が
伝送され、差動線路33bにはクロック信号が伝送され
る。
【0056】図4において、差動線路33a,33bに
伝送されたデータ信号とクロック信号はドライバ35に
伝送され、ドライバ35はクロック信号に基づいてデー
タ信号の波形整形、増幅を行い、調整されたデータ信号
を高周波の電圧信号として光半導体素子38に伝送す
る。
【0057】図4において、光半導体素子38は、光フ
ァイバ43aを介して入射する一定の光強度、又は光半
導体素子38からの出力が一定になるように調整された
光強度のレーザ光を、ドライバ35からの高周波の電圧
信号により駆動して変調し、光半導体素子38の前面か
ら光を出力する。この光半導体素子38からの出力光は
レンズ39b、レンズ44bを介して光ファイバ43b
に結合し、光ファイバ43bを介して筐体50の外部に
光信号が出力される。
【0058】ここで、図3に示すように、ICパッケー
ジ20の差動線路11a,11bの端部と、光モジュー
ル30のフィードスルー32に設けられた差動線路33
a,33bとは、同一平面上に配置し同じレベルの高さ
とすることにより、ベアチップ2から光モジュール30
に出力される高周波信号の線路長L3が短くなると共
に、ICパッケージ20と光モジュール30との接続部
における不連続部分が、ワイヤ51の1個所となるた
め、高周波信号の伝送特性劣化を少なくすることができ
る。
【0059】次にICパッケージ20を基板4へ実装す
る工程と光モジュール30に接続する工程について説明
する。ベアチップ2が搭載されたチップキャリア1aに
おいて、まず、密着して覆うためのマスク板を切欠き溝
16aに貼付けて差動線路11a,11bを保護する。
次に、半田不要部分にレジストが施された基板4にマス
ク板を載せ、マスク板に形成された穴を通じてクリーム
半田を塗布後、基板4上にICパッケージ20を含めた
実装部品を搭載する。
【0060】そして、基板4を炉に入れてクリーム半田
を溶かし、自然冷却させて半田付けを完了させた後、基
板4を洗浄する。これによって、基板4にチップキャリ
ア1aのバンプ14が接合され、基板4上に部品が実装
される。
【0061】また、筐体50上の所定位置に光モジュー
ル30を締結し、光モジュール30のリード42を基板
4に半田付けする。さらに、ICパッケージ20の差動
線路11a,11bと光モジュール30のフィードスル
ー32の差動線路33a,33bをワイヤ51によりボ
ンディングを行う。
【0062】なお、上記の例では、光モジュール30と
してEA素子を使用したEAモジュール65の例を使っ
て説明したが、これに限らず、例えばレーザダイオード
とEA素子を集積し一体化したEA/LD一体型モジュ
ールを使用しても良い。
【0063】この場合は、図6(a)に示すLDモジュ
ール62が不要となり、レーザダイオードの出射した連
続光がEA素子の背面に入射し、EA素子は、図4に示
すドライバ35から与えられる電圧信号に応じてレーザ
ダイオードからの光の一部を吸収し、吸収されなかった
光をEA素子の前面から出力することにより、レーザダ
イオードから入射した光を減衰させる。
【0064】また、図6(b)に示す光受信器の場合に
は、光モジュール30としてPDモジュール68を使用
し、ICパッケージ20としてDEMUX69を用いて
も良い。この場合、PDモジュール68内の基板に実装
された図示しないフォトダイオードが、光ファイバ67
から入力した光信号を電流信号に変換し、この変換され
た電流信号がPDモジュール68内に実装された図示し
ないプリアンプに入力されて電圧信号に変換され、プリ
アンプからの電圧信号が、PDモジュール68のフィー
ドスルー32を通じてDEMUX69に出力される。
【0065】図7はDEMUX69の機能を有するIC
パッケージ20における高周波の電圧信号を伝送する差
動線路の詳細図であり、図に示すように、電圧信号を伝
送する1対の差動線路(導体線路)11となっている。
PDモジュール68のフィードスルー32からの出力端
子とICパッケージの差動線路11とを接続することに
よって、ICパッケージ20(DEMUX69)に40
Gbpsの高周波の電圧信号が出力される。
【0066】DEMUX69は、高周波の電圧信号の波
形整形を行って40GHzのクロック信号と40Gbp
sのデータ信号を再生し、再生されたデータ信号を16
チャネルの並列データ信号に変換すると共に、クロック
信号を2.5GHzのクロック信号に変換して、BGA
を介してデータ信号とクロック信号を基板4に伝送す
る。
【0067】図8は他のICパッケージの構成を示す図
であり、図8(a)はICパッケージの上面図、図8
(b)はICパッケージの側面図である。図8に示すよ
うに、金属蓋3bはチップキャリア1aの上面の切欠き
溝16aを露出させた状態で、チップキャリア1aの上
面全体を覆うものであっても良い。図8における点線は
カバー3bの打ちのりを示し、この場合には、カバー3
b内の実装領域が増加するので、チップ上面の実装効率
が向上する。
【0068】図9は他の光送信器の構成を示す図であ
り、基板82を筐体50内に配置された金属マウント8
1上に載せ、図9(b)に示すように、伝送特性劣化が
問題にならない範囲で、基板82には高周波信号を伝送
するための差動線路(導体線路)を形成し、基板82の
差動線路とICパッケージ20の差動線路11a,11
bとを材質が金のワイヤ83で接続し、基板82の差動
路線と光モジュール30のフィードスルー32の差動線
路33a,33bとを材質が金のワイヤ84で接続して
も良い。
【0069】図10は他の光送信器の構成を示す図であ
り、図10に示すように、図9に示す基板82の代わり
に、差動線路(導体線路)が形成された可撓性のフレキ
シブル基板85を使用しても良い。この場合は、光モジ
ュール30とICパッケージ20間の接続にワイヤは不
要となり、フレキシブル基板85の差動線路の形成面
を、ICパッケージ20と光モジュール30の高周波線
路に直接当てて、バンプ等で接続する。
【0070】このように、フレキシブル基板85をバン
プ等で接続することにより、ワイヤを使用する場合に比
べて、インダクタンス成分が低減され、高周波信号の伝
送特性劣化を少なくすることができる。
【0071】この実施の形態1では、ICパッケージ2
0を光送信器及び光受信器に使用しているが、光送受信
器にも使用することができる。
【0072】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、ICパッケージ20と光モジュール30間の高周波
信号の伝送には、ICパッケージ20のチップキャリア
1a上に露出させた差動路線11a,11bと、光モジ
ュール30のフィードスルー32を使用し、その他の信
号の伝送には、ICパッケージ20のバンプ14により
形成されたBGAと基板4を使用することにより、高周
波信号の伝送特性劣化を少なくすることができると共
に、ICパッケージ20の寸法の小型化を実現し、かつ
リフローによる基板4への実装を可能にすることによ
り、製造性を向上させることができるという効果が得ら
れる。
【0073】実施の形態2.図11はこの発明の実施の
形態2によるICパッケージの構成を示す図で、図11
(a)はICパッケージの上面図、図11(b)及び図
11(c)はICパッケージの側面図、図11(d)は
ICパッケージの底面図である。図11において、ベア
チップ2及びバンプ14は実施の形態1の図1に示す構
成と同一であり、その説明を省略する。1bは実施の形
態1の図1に示すチップキャリア1aと同等のチップキ
ャリア、3cは実施の形態1の図1に示す金属蓋3aと
同等の金属蓋である。
【0074】この実施の形態では、高周波信号を伝送す
る差動路線11a,11bは、チップキャリア1bの下
面(第2の面)に形成された切欠き溝16bの表面に露
出形成されている。17はリフロー半田時に半田が差動
線路11a,11bに流れないように、チップキャリア
1bの下面の切欠き溝16bの周囲を覆うように、チッ
プキャリア1bの下面より高く形成された側壁である。
【0075】図12は図11に示すICパッケージを使
用した光送信器の構成を示す図であり、図12(b)は
チップキャリア1bの差動線路11a,11bと光モジ
ュール30のフィードスルー32付近の拡大断面図であ
り、図12(c)はチップキャリア1bの差動線路11
a,11b付近の拡大断面図である。
【0076】図12において、4はチップキャリア1
b、ベアチップ2、金属蓋3c、バンプ14により構成
されたICパッケージ20を搭載する基板、30は光モ
ジュール、32は光モジュール30に備えられ高周波信
号を伝送するためのフィードスルー、50は光送信器の
筺体、51は差動路線11a,11bとフィードスルー
32の差動線路33a,33bをボンディングにより接
続する金の材質のワイヤ、60は光送信器のカバーであ
る。なお、ワイヤ51はボンディングにより接続する金
の材質のリボンでも良い。
【0077】図11に示すように、この実施の形態にお
けるICパッケージでは、高周波信号を伝送するための
フィードスルー構造の取り出し面が、実施の形態1の図
1と反対側でBGAを形成しているバンプ14と同一面
にある。このように、光送信器の製造のコンセプト次第
で、高周波信号の取り出し面はいずれの面でも良い。こ
の図11の例では、図12に示すように、ICパッケー
ジ20を基板4の裏面に搭載し、差動線路11a,11
bと光モジュール30のフィードスルー32の高さが同
一となるように配置する。また、このとき、ICパッケ
ージ20の金属蓋3cは、チップキャリア1bの下面
(第1の面)に接合され、切欠き溝16bは反対側にあ
るので、実施の形態1の金属蓋3aよりも大きくでき、
チップキャリア1bの上面におけるベアチップ2の実装
スペースがより大きく取れる。
【0078】また、ICパッケージ20からの高周波信
号の取り出し方法としては、ICパッケージの大型化、
製造性の悪化にならない範疇であれば、QFP等、他の
パッケージ構造を採用しても良い。
【0079】この実施の形態2では、ICパッケージ2
0を光送信器に使用しているが、光受信器や光送受信器
にも使用することができる。
【0080】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、ICパッケージ20と光モジュール30間の高周波
信号の伝送には、ICパッケージ20のチップキャリア
1b上に露出させた差動路線11a,11bと、光モジ
ュール30のフィードスルー32を使用し、その他の信
号の伝送には、ICパッケージ20のバンプ14により
形成されたBGAと基板4を使用することにより、高周
波信号の伝送特性劣化を少なくすることができると共
に、ICパッケージ20の寸法の小型化を実現し、かつ
リフローによる基板4への実装を可能にすることによ
り、製造性を向上させることができるという効果が得ら
れる。
【0081】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高周
波信号の伝送特性劣化を少なくすることができると共
に、ICパッケージの寸法の小型化を実現し、かつリフ
ローによる基板への実装を可能にすることにより、製造
性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるICパッケー
ジの構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるICパッケー
ジの断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1によるICパッケー
ジを使用した光送信器の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による光送信器の内
部構造を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による光送信器の内
部構造を示す側面図である。
【図6】 この発明の実施の形態1による光送信器及び
光受信器の構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の実施の形態1による光受信器のI
Cパッケージにおける高周波の電圧信号を伝送する差動
線路の詳細図である。
【図8】 この発明の実施の形態1による他のICパッ
ケージの構成を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態1による他の光送信器
の構成を示す図である。
【図10】 この発明の実施の形態1による他の光送信
器の構成を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態2によるICパッケ
ージの構成を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態2によるICパッケ
ージを使用した光送信器の構成を示す図である。
【図13】 従来のICパッケージの構成を示す図であ
る。
【図14】 従来のICパッケージを使用した光送信器
又は光受信器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b チップキャリア、2 ベアチップ、3a,
3b,3c 金属蓋、4 基板、5 チップ電極、6
バンプ(第1のバンプ)、7 チップ、8 アンダーフ
ィル、9 導体パッド(第1の導体パッド)、10a,
10b,10c,10d ビア、11a,11b 差動
線路(導体線路)、12 地導体、13導体パッド(第
2の導体パッド)、14 バンプ(第2のバンプ)、1
5 アンダーフィル、16a,16b 切欠き溝、17
側壁、20 ICパッケージ、30 光モジュール、
31 パッケージ、32 フィードスルー、33a,3
3b 差動線路(導体線路)、34 基板、35 ドラ
イバ、36 金属マウント、37 基板、38 光半導
体素子、39a,39b レンズ、40 基板、41
フィードスルー、42 リード、43a,43b 光フ
ァイバ、44a,44b レンズ、50 筺体、51
ワイヤ、52 ワイヤ、53 ワイヤ、54 ワイヤ、
60 カバー、61a,61b コネクタ、62 LD
モジュール、63 光ファイバ、64 光コネクタ、6
5 EAモジュール、66 MUX、67 光ファイ
バ、68 PDモジュール、69 DEMUX、81
金属マウント、82 基板、83 ワイヤ、84 ワイ
ヤ、85 フレキシブル基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳森 信浩 東京都千代田区大手町二丁目6番2号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AB15 BA01 EA14 FA16 FA18 FA21 FA28 FA30 5F088 BA02 BA16 BB01 EA16 JA05 JA09

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チップキャリアと、 このチップキャリアの第1の面に搭載されるベアチップ
    と、 このベアチップに設けられた複数のチップ電極と上記チ
    ップキャリアの第1の面に設けられた複数の第1の導体
    パッドを接続する複数の第1のバンプと、 上記チップキャリアの第1の面と相対する第2の面に設
    けられた第2の導体パッドと上記複数の第1の導体パッ
    ドの一部を接続するビアと、 上記チップキャリアの第2の導体パッドに接続される第
    2のバンプとを備え、 上記チップキャリアの複数の第1の導体パッドの他の一
    部に接続される導体線路を上記チップキャリアの表面に
    露出させ、上記ベアチップが処理する高周波信号を、上
    記チップキャリアの表面に露出させた導体線路を介して
    伝送し、 上記ベアチップが処理する高周波信号以外の信号を上記
    第2のバンプを介して伝送することを特徴とするICパ
    ッケージ。
  2. 【請求項2】 高周波信号を伝送する導体線路を露出さ
    せた状態で、チップキャリアの第1の面を遮蔽する金属
    蓋を搭載することを特徴とする請求項1記載のICパッ
    ケージ。
  3. 【請求項3】 チップキャリアの第1の面に切欠き溝を
    形成することにより、高周波信号を伝送するための導体
    線路を上記チップキャリアの第1の面に露出させること
    を特徴とする請求項1記載のICパッケージ。
  4. 【請求項4】 チップキャリアの第2の面に切欠き溝を
    形成することにより、高周波信号を伝送するための導体
    線路を上記チップキャリアの第2の面に露出させること
    を特徴とする請求項1記載のICパッケージ。
  5. 【請求項5】 切欠き溝の周囲に第2の面より高い側壁
    を備えたことを特徴とする請求項4記載のICパッケー
    ジ。
  6. 【請求項6】 ベアチップが低速並列信号を高速直列信
    号に変換する信号多重化機能を有することを特徴とする
    請求項1記載のICパッケージ。
  7. 【請求項7】 ベアチップが高速直列信号を低速並列信
    号に変換する信号分離化機能を有することを特徴とする
    請求項1記載のICパッケージ。
  8. 【請求項8】 チップキャリア、このチップキャリアの
    第1の面に搭載されるベアチップ、このベアチップに設
    けられた複数のチップ電極と上記チップキャリアの第1
    の面に設けられた複数の第1の導体パッドを接続する複
    数の第1のバンプ、上記チップキャリアの第1の面と相
    対する第2の面に設けられた第2の導体パッドと上記複
    数の第1の導体パッドの一部を接続するビア、上記チッ
    プキャリアの第2の導体パッドに接続される第2のバン
    プを有し、上記チップキャリアの複数の第1の導体パッ
    ドの他の一部に接続される導体線路を上記チップキャリ
    アの表面に露出させたICパッケージと、 高周波信号を伝送するための導体線路を形成したフィー
    ドスルーを有し、光信号を送信する光モジュールと、 上記ICパッケージの第2のバンプにより上記ICパッ
    ケージを接合する第1の基板とを備え、 上記ICパッケージのベアチップからの高周波信号を、
    上記チップキャリアの表面に露出させた導体線路と、上
    記フィードスルーの導体線路を介して上記光モジュール
    に伝送し、 上記ICパッケージのベアチップからの高周波信号以外
    の信号を、上記第2のバンプと上記第1の基板を介して
    上記光モジュールに伝送することを特徴とする光送信
    器。
  9. 【請求項9】 チップキャリアの表面に露出させた導体
    線路とフィードスルーの導体線路を、ワイヤボンディン
    グ又はリボンボンディングで接続することを特徴とする
    請求項8記載の光送信器。
  10. 【請求項10】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、導体線路を形成
    した第2の基板を介して接続することを特徴とする請求
    項8記載の光送信器。
  11. 【請求項11】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、導体線路を形成
    したフレキシブル基板を介して接続することを特徴とす
    る請求項8記載の光送信器。
  12. 【請求項12】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、同一平面上に配
    置することを特徴とする請求項8記載の光送信器。
  13. 【請求項13】 チップキャリア、このチップキャリア
    の第1の面に搭載されるベアチップ、このベアチップに
    設けられた複数のチップ電極と上記チップキャリアの第
    1の面に設けられた複数の第1の導体パッドを接続する
    複数の第1のバンプ、上記チップキャリアの第1の面と
    相対する第2の面に設けられた第2の導体パッドと上記
    複数の第1の導体パッドの一部を接続するビア、上記チ
    ップキャリアの第2の導体パッドに接続される第2のバ
    ンプを有し、上記チップキャリアの複数の第1の導体パ
    ッドの他の一部に接続される導体線路を上記チップキャ
    リアの表面に露出させたICパッケージと、 高周波信号を伝送するための導体線路を形成したフィー
    ドスルーを有し、光信号を受信する光モジュールと、 上記ICパッケージの第2のバンプにより上記ICパッ
    ケージを接合する第1の基板とを備え、 上記光モジュールからの高周波信号を、上記フィードス
    ルーの導体線路と上記チップキャリアの表面に露出させ
    た導体線路を介して上記ICパッケージのベアチップに
    伝送し、 上記光モジュールからの高周波信号以外の信号を、上記
    第1の基板と上記第2のバンプとを介して上記ICパッ
    ケージのベアチップに伝送することを特徴とする光受信
    器。
  14. 【請求項14】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、ワイヤボンディ
    ング又はリボンボンディングで接続することを特徴とす
    る請求項13記載の光受信器。
  15. 【請求項15】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、導体線路を形成
    した第2の基板を介して接続することを特徴とする請求
    項13記載の光受信器。
  16. 【請求項16】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、導体線路を形成
    したフレキシブル基板を介して接続することを特徴とす
    る請求項13記載の光受信器。
  17. 【請求項17】 チップキャリアの表面に露出させた導
    体線路とフィードスルーの導体線路を、同一平面上に配
    置することを特徴とする請求項13記載の光受信器。
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