JP2003324205A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光面積が大きな受光素子を実装できると共
に、製造コストを抑えることができる光受信装置を提供
する。 【解決手段】 中央所定部が屈曲して片面同士が接着さ
れ、一方の面に受光素子搭載部を備えると共に、他方の
面に半導体素子搭載部を備え、かつ一方の面側と他方の
面側とを接続する所定の配線を備えた配線基板２７，２
９と、受光素子搭載部に固着された受光素子２４と、半
導体素子搭載部に固着されると共に、受光素子２４の所
定部に配線を介して接続され、かつ受光素子２４を制御
する半導体素子２６とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光受信装置に係り、
さらに詳しくは、光通信などに用いられる光受信装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光受信装置として、金属製のステ
ムの上にフォトダイオードなどの受光素子とその受光素
子の出力を増幅するプリアンプＩＣとを配置したものが
ある。

【０００３】図８は従来の光受信装置の一例を示す図で
ある。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来の光受
信装置は円形状のステム１００を備えている。そして、
ステム１００上の端部には、プリアンプＩＣ１０４が固
着され、またステム１００上の中央部にはセラミックを
金属膜で挟んだ構造のサブマウント１０６を介してフォ
トダイオードからなる受光素子１０２が固着されてい
る。

【０００４】さらに、ステム１００の周縁部には金属製
の凹型のキャップ１０８が溶着されていると共に、キャ
ップ１０８の天井壁にはガラス板で覆われた光透過窓１
１０が設けられている。このようにしてキャップ１０８
の凹部内に受光素子１０２やプリアンプＩＣ１０４が気
密封止された状態で収容されている。

【０００５】また、ステム１００には、硬質ガラスなど
からなる２つの絶縁体窓１００ａ，１００ｂが設けられ
ている。その絶縁体窓１００ａ，１００ｂの中心部には
それぞれ信号出力用ピン１１４ａ及び電源用ピン１１４
ｂが挿通して設けられており、これらのピン１１４ａ，
１１４ｂはステム１００に対して電気的に絶縁された状
態になっている。また、ステム１００にはグランド用ピ
ン１１４ｃがステム１００と一体的となって繋がって設
けられている。

【０００６】プリアンプＩＣ１０４は、その信号出力電
極がワイヤ１１６ａを介して信号出力用ピン１１４ａと
電気的に接続され、またその電源電極がワイヤ１１６ｂ
を介して電源用ピン１１４ｂと電気的に接続されてい
る。また、プリアンプＩＣ１０４は、その第１〜第３接
地電極がそれぞれワイヤ１１６ｃ，１１６ｄ，１１６ｅ
を介してステム１００に接続されてグランド用ピン１１
４ｃに電気的に接続されている。

【０００７】また、プリアンプＩＣ１０４の電圧出力電
極は、ワイヤ１１６ｇを介してサブマウント１０６の上
面（金属膜）に接続されていて受光素子１０２のカソー
ド（裏面側）に電気的に接続されている。さらにサブマ
ウント１０６の上面（金属膜）はワイヤ１１６ｈ介して
ステム１００に接続されてグランド用ピン１１４ｃに接
続されている。

【０００８】一方、受光素子１０２は、その露出面側の
信号出力電極がワイヤ１１６ｆを介してプリアンプＩＣ
１０４の信号入力電極に接続されている。

【０００９】従来の光受信装置は、例えばこのような構
成になっており、受光素子１０２は、そのカソード（裏
面）に逆バイアス電圧が印加された状態で、半導体レー
ザ装置などから放出される光を受けてこれを電流に変換
してプリアンプＩＣ１０４に供給する。そして、プリア
ンプＩＣ１０４はこの電流を増幅して信号出力用ピン１
１４ａに出力する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光受信装置では、受光素子１０２やプリアンプ
ＩＣ１０４を所定規格の円形状のステム１００上におけ
る信号出力用ピン１１４ａ及び電源用ピン１１４ｂを避
けた領域に実装する必要があるため、実装できる受光素
子の大きさがこれらのピン１１４ａ，１１４ｂの間隔に
よって制限される。このため、受光面積が大きい受光素
子を実装することが困難であり、ひいては光受信装置又
はそれを備えた光通信モジュールの設計の自由度が低く
なるという問題がある。

【００１１】また、従来の光受信装置では、信号出力用
ピン１１４ａ及び電源用ピン１１４ｂの先端部がステム
１００の上面から突出して設けられているため、プリア
ンプＩＣ１０４の接続電極と信号出力用ピン１１４ａ又
は電源用ピン１１４ｂの先端部との間には比較的大きな
高低差が生じている。このため、プリアンプＩＣ１０４
とこれらのピン１１４ａ，１１４ｂの先端部とをワイヤ
１１６ａ，１１６ｂで結線する際、通常のワイヤボンデ
ィング装置では対応できず、３次元結線対応の特別なワ
イヤボンディング装置を導入する必要があるため、設備
投資が膨大となって製造コストの上昇を招くという問題
がある。

【００１２】本発明は以上の問題点を鑑みて創作された
ものであり、受光面積が大きな受光素子を実装できると
共に、製造コストを抑えることができる光受信装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は光受信装置に係り、中央所定部が屈曲して
片面同士が接着され、一方の面に受光素子搭載部を備え
ると共に、他方の面に半導体素子搭載部を備え、かつ前
記一方の面側と前記他方の面側とを接続する所定の配線
を備えた配線基板と、前記受光素子搭載部に固着された
受光素子と、前記半導体素子搭載部に固着されると共
に、前記受光素子の所定部に前記配線を介して接続さ
れ、かつ前記受光素子を制御する半導体素子とを有する
ことを特徴とする。

【００１４】本発明で用いられる配線基板は、中央所定
部が屈曲して片面同士が接着されたものであって、一方
の面に受光素子搭載部を備え、他方の面に半導体素子搭
載部を備え、また一方の面側と他方の面側とを接続する
所定の配線を備えている。そして、受光素子搭載部に受
光素子（例えばフォトダイオード素子）が固着され、ま
た半導体素子搭載部に半導体素子（例えばプリアンプ素
子）が固着されている。このようにして、受光素子と半
導体素子は配線基板の配線で接続されて光受信装置の所
定の回路を構成するようになっている。

【００１５】一つの好適な態様では、配線基板として
は、可撓性を有するフレキシブル基板と、該フレキシブ
ル基板上の両端側所定部にそれぞれ設けられた剛性が強
い第１リジッド基板及び第２リジッド基板とにより構成
された基板を用意し、この基板の中央部のフレキシブル
部を屈曲させることでその片面同士を接着させたものを
使用することができる。

【００１６】この第１リジッド基板及び第２リジッド基
板が設けられたリジッド部にそれぞれスルーホールが形
成され、これらのリジッド基板の露出面にはスルーホー
ル内に接続された外層回路パターンが形成されている。
また、フレキシブル基板の両面にはスルーホール内に接
続された内層回路パターンが形成されている。

【００１７】そして、一方の面となる第１リジッド基板
上に受光素子が固着され、また他方の面となる第２リジ
ッド基板上に半導体素子が固着され、受光素子と半導体
素子とが配線基板の外層回路パターン、スルーホール及
び内層回路パターンなどを介して電気的に接続されて所
定の回路を構成している。

【００１８】あるいは、配線基板として、多層フレキシ
ブル基板の中央所定部が屈曲して片面同士が接着された
ものを使用してもよい。

【００１９】一つの好適な態様では、受光素子及び半導
体素子が実装された配線基板は、受光素子が固着された
面がステム側になるようにして、半導体素子に接続され
た所定のランドがステムに設けられたの所定のピンに接
合される。さらに光透過窓を有するキャップがステムの
周縁部に設けられて、受光素子及び半導体素子が実装さ
れた配線基板が収容される。受光素子はこの光透過窓を
介して受光して電流を出力し、半導体素子がその出力を
増幅して外部回路に出力するようになっている。

【００２０】このような構成にすることにより、ステム
の各ピンの間隔で規定される面積より大きな面積の受光
素子をステム上に実装できるようになるので、従来技術
より大きな受光面積を有する受光素子を容易に実装でき
るようになる。このため、光受信装置の設計の自由度を
高くできると共に、光受信装置が光通信モジュールとし
て実装される場合、光ファイバの径や各要素の配置など
の制限が緩和されるため、光通信モジュールの設計の自
由度をも高くすることができる。

【００２１】また、ステムに設けられた各ピンのステム
の上面からの突出寸法を変更することにより、受光素子
と光透過窓との距離を所望の値に調整することができる
ようになるため、コスト上昇なしに光学系を容易に変更
することができる。

【００２２】さらには、受光素子や半導体素子は、従来
技術と違って、ステムの上面から突出するピンの先端部
とワイヤで結線されるのではなく、配線基板上の所定の
ランドとワイヤで結線されるようにしたので、高低差が
小さい状態でワイヤボンディングを行うことができる。
従って、３次元結線用の特別なワイヤボンディング装置
を導入する必要がないため、製造コストが上昇するとい
った問題も解決される。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
を参照しながら説明する。

【００２４】（第１の実施の形態）図１（ａ）は本発明
の第１実施形態の光受信装置に用いられるリジッドフレ
キシブル基板を示す断面図、図１（ｂ）は同じく第１実
施形態で用いられるフレキシブル基板を示す断面図、図
２（ａ）は図１のリジッドフレキシブル基板に受光素子
及びプリアンプＩＣが実装された光受信モジュールを示
す平面図、図２（ｂ）及び（ｃ）は受光素子とプリアン
プＩＣとの電気接続の様子を示す模式図、図３は図２
（ａ）のリジッドフレキシブル基板のフレキシブル部を
屈曲させて受光素子実装基板とプリアンプ実装基板との
片面同士を接着させる様子を示す側面図である。

【００２５】最初に、本発明の第１実施形態の光受信装
置に用いられる配線基板の一例について説明する。図１
（ａ）に示すように、本実施形態に用いられる配線基板
はリジッドフレキシブル基板１であって、第１、第２リ
ジッド部Ｒ１、Ｒ２とフレキシブル部Ｆとにより基本構
成されている。第１、第２リジッド部Ｒ１、Ｒ２とフレ
キシブル部Ｆとの全体部にわたってポリイミド又はポリ
エステルなどの樹脂フィルムからなるフレキシブル基板
１０が設けられ、その両面には銅箔からなる所定の内層
回路パターン１２ａ、１２ｂがそれぞれ形成されてい
る。

【００２６】このフレキシブル基板１０の両面にはそれ
ぞれカバーレイフィルム１４ａ，１４ｂが貼着されてい
て、フレキシブル部Ｆの内層回路パターン１２ａ，１２
ｂが露出しないようにカバーされている。両面に設けら
れたカバーレイフィルム１４ａ，１４ｂのうちの第１、
第２リジッド部Ｒ１，Ｒ２上にはそれぞれ接着層１６
ａ，１６ｂが設けられており、この接着層１６ａ，１６
ｂを介してそれぞれ上側リジッド基板１８ａ及び下側リ
ジッド基板１８ｂが部分的に設けられている。さらに、
上側、下側リジッド板１８ａ，１８ｂの上にはそれぞれ
外層回路パターン２０ａ，２０ｂが形成されている。こ
れらのリジッド基板１８ａ，１８ｂは、ガラスエポキシ
樹脂などの樹脂又はアルミナなどのセラミックからな
る。

【００２７】また、第１、第２リジッド部Ｒ１，Ｒ２に
おけるフレキシブル基板１０及び上側、下側リジッド基
板１８ａ，１８ｂを含む積層体には、所定数のスルーホ
ール２２ａ，２２ｂがそれぞれ形成されており、このス
ルーホール２２ａ，２２ｂには銅（Ｃｕ）などからなる
スルーホールめっき層２１ａ，２１ｂ（導電膜）がそれ
ぞれ形成されている。

【００２８】そして、上側、下側リジッド基板１８ａ，
１８ｂ上の外層回路パターン２０ａ，２０ｂとフレキシ
ブル基板１０上の内層回路パターン１２ａ，１２ｂとが
スルーホール２２ａ，２２ｂ内のスルーホールめっき層
２１ａ，２１ｂを介して電気的に接続されている。

【００２９】なお、内層回路パターン１２ａ，１２ｂを
有するフレキシブル基板１０は、全体の回路構成に応じ
て複数枚積層して使用してもよい。また、外部回路パタ
ーン２０ａ，２０ｂをそれぞれ有する上側、下側リジッ
ド基板１８ａ，１８ｂにおいても同様に複数枚積層して
使用してもよい。また、上側、下側リジッド基板１８
ａ，１８ｂのうち、下側リジッド基板１８ｂを省略して
上側リジッド板１８ａのみが設けられた形態としてもよ
い。また、スルーホール２２ａ，２２ｂがＣｕ膜で埋め
込まれた形態としてもよい。

【００３０】以上のように、本実施形態で用いられるリ
ジッドフレキシブル基板１は、フレキシブル基板１０と
上側、下側リジッド基板１８ａ，１８ｂとが１つに結合
されたものである。後で説明するように、第１、第２リ
ジッド部Ｒ１，Ｒ２の２つの上側リジッド基板１８ａ
は、それぞれ受光素子搭載部及び半導体素子搭載部を備
えていて、この領域にそれぞれ受光素子及び半導体素子
が固着される。また、フレキシブル基板１０は折り曲げ
可能な可撓性を有するため、そのフレキシブル部Ｆを折
り曲げて下側リジッド基板１８ｂ同士を絶縁された状態
で接着することにより配線基板の設置面積を半分程度に
することができる。

【００３１】なお、上記したリジッドフレキシブル基板
１の代わりに、図１（ｂ）に示すような多層フレキシブ
ル基板１ａを用いてもよい。すなわち、多層フレキシブ
ル基板１ａは、下側フレキシブル基板１０ａとその上に
貼着された中間フレキシブル基板１０ｂとその上に貼着
された上側フレキシブル基板１０ｃとにより基本構成さ
れている。これらのフレキシブル基板１０ａ，１０ｂ，
１０ｃは、ポリイミドやポリエステルなどの樹脂フィル
ムからなる。

【００３２】そして、中間フレキシブル基板１０ｂは、
その両面にそれぞれ内層回路パターン１２ａ，１２ｂが
形成され、また下側、上側フレキシブル基板１０ａ，１
０ｃは、それらの露出面にそれぞれ外層回路パターン２
０ｂ，２０ａが形成されている。

【００３３】さらに、この多層フレキシブル基板１ａの
一端部及び他端部（上記したリジッドフレキシブル基板
１の第１、第２リジッド部Ｒ１，Ｒ２に対応する部分）
には、それぞれ所定数のスルーホール２２ｘ，２２ｙが
形成されている。これらのスルーホール２２ｘ，２２ｙ
にはＣｕ膜からなるスルーホールめっき層２１ｘ，２１
ｙがそれぞれ形成されていて外部回路パターン２０ａ，
２０ｂの一部に繋がっている。

【００３４】そして、上記したリジッドフレキシブル基
板１と同様に、一端側の外層回路パターン２０ａと他端
側の外層回路パターン２０ａとは、スルーホールめっき
層２１ｘ，２１ｙと内層回路パターン１２ａ，１２ｂを
介して電気的に接続されて所定の回路を構成することが
できるようになっている。また、フレキシブル基板１ａ
の中央部を折り曲げて下側フレキシブル基板１０ａの一
端側と他端側とを接着することにより配線基板の設置面
積を半分程度にすることができる。

【００３５】なお、全体の回路構成に応じてフレキシブ
ル基板の積層枚数を増減させてもよいことはもちろんで
ある。また、第１フレキシブル基板１０ａの露出面側に
支持フィルムなどを貼着するなどして屈曲できる程度に
剛性を強くしてもよい。

【００３６】次に、前述したリジッドフレキシブル基板
１に受光素子及びプリアンプＩＣが実装された光受信モ
ジュールについて説明する。

【００３７】図２（ａ）に示すように、リジッドフレキ
シブル基板１における第１リジッド部Ｒ１の上側リジッ
ド基板１８ａの受光素子搭載部には、フォトダイオード
（ＰＤ）からなる受光素子２４が、そのアノード側の面
が露出し、そのカソード側の面が裏面になるようにして
金属ロウ材などを介してダイボンドされている。

【００３８】そして、受光素子２４のアノードに接続さ
れた出力電極２４ａと第１スルーホール２２ａに繋がる
出力用パッド２３ａとはワイヤ３４ａで結線されてい
る。また、受光素子２４のカソード（裏面）は第３スル
ーホール２２ｃのスルーホールめっき層に電気的に接続
されている。以下、受光素子２４が実装された第１リジ
ッド部Ｒ１の構造体を受光素子実装基板２７という。

【００３９】一方、第２リジッド部Ｒ２の上側リジッド
基板１８ａの半導体素子搭載部には、プリアンプＩＣ２
６（半導体素子）が金属ロウ材などを介してダイボンド
されている。プリアンプＩＣ２６の入力電極２６ａと第
２スルーホール２２ｂに繋がる入力用パッド２３ｂとが
ワイヤ３４ｂで結線されている。プリアンプＩＣ２６に
おける受光素子２４のカソード（裏面側）に接続される
電圧出力電極２６ｂと第４スルーホール２２ｄに繋がる
電圧出力用パッド２３ｃとがワイヤ３４ｃで結線されて
いる。

【００４０】また、プリアンプＩＣ２６の電源電極２６
ｃと電源（Ｖｃｃ）用パッド２３ｄとはワイヤ３４ｄで
結線され、さらに電源（Ｖｃｃ）用パッド２３ｄは電源
（Ｖｃｃ）用ランド２５ａに繋がっている。また、プリ
アンプＩＣ２６の信号出力電極２６ｄと信号出力用パッ
ド２３ｅとがワイヤ３４ｅで結線され、さらに信号出力
用パッド２３ｅは信号出力用ランド２５ｂに繋がってい
る。

【００４１】また、プリアンプＩＣ２６の２つのグラン
ド電極２６ｅ，２６ｆとグランドパッド２３ｆとがそれ
それワイヤ３４ｆ，３４ｇで結線され、さらにグランド
パッド２３ｆはグランド用ランド２５ｃに繋がってい
る。以下、プリアンプＩＣ２６が実装された第２リジッ
ド部Ｒ２の構造体をプリアンプ実装基板２９という。

【００４２】電源（Ｖｃｃ）用ランド２５ａ、信号出力
用ランド２５ｂ及びグランド用ランド２５ｃは、後で説
明するように、ステム上に先端部が突出する電源用ピ
ン、信号出力用ピン、グランド用ピンの先端部にそれぞ
れ電気的に接続されるものである。

【００４３】このようにして、第１、第２リジッド部Ｒ
１，Ｒ２の上側リジッド基板１８ａ上にそれぞれ受光素
子２４及びプリンンプＩＣ２６が実装され、それらの所
定電極がワイヤを介して所定パッドに接続されている。

【００４４】上記したワイヤを結線する際、受光素子２
４又はプリアンプＩＣ２６の各接続電極と各パッドとは
ボンディング面の高低差が極めて小さいため、通常の２
次元結線用のワイヤボンディング装置を用いてワイヤに
より結線することができる。従って、従来技術と違っ
て、３次元結線用の特別なワイヤボンディング装置を使
用する必要がないため、製造コストの上昇を招くといっ
た問題がない。

【００４５】そして、受光素子２４とプリアンプＩＣ２
６とがリジッドフレキシブル基板１の外層回路パターン
２０ａ、所定のスルーホール２２ａ，２２ｂ及び内層回
路パターン１２ａ，１２ｂを介して電気的に接続されて
所定の回路を構成するようになっている。

【００４６】すなわち、図２（ｂ）に示すように、受光
素子２４の出力電極２４ａは、出力用パッド２３ａ、第
１スルーホール２２ａ、フレキシブル基板１０の上側の
内層回路パターン１２ａを介して第２スルーホール２２
ｂに接続されていて、さらにプリアンプＩＣ２６用の信
号入力用パッド２３ｂに接続されている。

【００４７】つまり、受光素子２４の出力電極２４ａ
は、リジッドフレキシブル基板１内の所定配線を介して
プリアンプＩＣ２６の信号入力電極２６ａに接続されて
いることになる。

【００４８】また、図２（ｃ）に示すように、受光素子
２４のカソード（裏面側）は、第３スルーホール２２
ｃ、フレキシブル基板１０の下側の内層回路パターン１
２ｂを介して第４スルーホール２２ｄに接続されてい
て、さらにプリアンプＩＣ２６用の電圧出力用パッド２
３ｃに接続されている。

【００４９】つまり、受光素子２４のカソード（裏面
側）はリジッドフレキシブル基板１内の所定配線を介し
てプリアンプＩＣ２６の電圧出力電極２６ｂに接続され
ていることになる。

【００５０】次に、図３（ａ）に示すように、図２
（ａ）に示す受光素子２４とプリアンプＩＣ２６とが実
装されたリジッドフレキシブル基板１のフレキシブル部
Ｆを屈曲させて、受光素子実装基板２７とプリアンプ実
装基板２９の素子が実装されていない裏面同士を、接着
層１６ｃを介して貼着する。

【００５１】これにより、図３（ｂ）に示すように、受
光素子実装基板２７がプリアンプ実装基板２９の上に積
層されて配置された光受信モジュール１ａ（光受信装
置）が得られる。この光受信モジュール１ａでは、一方
の面に受光素子２４が実装され、また他方の面にプリア
ンプＩＣ２６が実装されており、これらは前述したよう
にフレキシブル部Ｆを介して電気的に接続されて所定の
回路を構成している。

【００５２】この光受信モジュール１ａでは、図２
（ａ）の受光素子１４及びプリアンプＩＣ２６が実装さ
れたリジッドフレキシブル基板１と比較して、その占有
面積が半分程度に縮小される。なお、受光素子実装基板
２７とプリアンプ実装基板２９を接着する際に、第１、
第２リジッド部Ｒ１，Ｒ２の下側リジッド基板１８ｂの
外層回路パターン２０ｂ同士が電気的にショートする恐
れがある場合には、２つの実装基板２７，２９の間に接
着層１６ｃの他に絶縁フィルムを設けるようにしてもよ
い。

【００５３】次に、上記した光受信モジュール１ａがス
テム４０上に実装された構造体の説明を行う。図４
（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光受信モジュール
がステム上に配置された様子を示す側面図、図４（ｂ）
はステム上に配置される前の光受信モジュールの様子を
示す斜視図、図５は本発明の第１実施形態の光受信装置
を示す部分断面側面図である。

【００５４】図４（ａ）に示すように、金属製の円形状
のステム４０には、硬質ガラスなどからなる２つの絶縁
体窓４１ａ，４１ｂが設けられている。その絶縁体窓４
１ａ，４１ｂの中心部にはそれぞれ電源用ピン４２ａ及
び信号出力用ピン４２ｂが挿通して設けられており、こ
れらのピン４２ａ，４２ｂはステム１００に対して電気
的に絶縁された状態となっている。また、ステム４０に
はグランド用ピン４２ｃがステム４０と一体的となって
繋がって設けられている。これらのピン４２ａ〜４２ｃ
は、その先端部がステム４０の上面から所定寸法突出し
た状態で設けられている。

【００５５】図４（ｂ）に示すように、図３（ｂ）の光
受信モジュール１ａを下方から斜視すると、前述したよ
うに、プリアンプ実装基板２９には電源用ランド２５
ａ、信号出力用ランド２５ｂ及びグランド用ランド２５
ｃが形成されている。なお、図４（ｂ）では、プリアン
プＩＣ２４などの他の要素は省略して描かれている。

【００５６】次に、図４（ａ）に示すように、図４
（ｂ）の光受信モジュール１ａは、その電源ランド２５
ａ、信号出力用ランド２５ｂ及びグランド用ランド２５
ｃがそれぞれ上記したステム４０に設けられた電源用ピ
ン４２ａ、信号出力用ピン４２ｂ及びグランドピン４２
ｃの先端部に対向するようにしてステム４０上に配置さ
れ、導電性樹脂や半田ペーストなどの接合材層４４を介
して電気的に接続される。

【００５７】その後、図５に示すように、天井壁にガラ
ス板で覆われた光透過窓４８が設けられた金属製の凹型
のキャップ４６がステム４０の周縁部に溶着される。こ
のようにしてキャップ４６の凹部内に受光素子２４やプ
リアンプＩＣ２６が気密封止された状態で収容される。

【００５８】以上により、図５に示すように、本発明の
第１実施形態の光受信装置２が完成する。第１実施形態
の光受信装置２では、受光素子２４は、そのカソード
（裏面側）にプリアンプＩＣ２６から逆バイアス電圧が
印加された状態で、半導体レーザ装置などから放出され
る光を受けてこれを電流に変換してプリアンプＩＣ２６
に供給する。そして、プリアンプＩＣ２６はこの電流を
増幅して信号出力用ピン４２ｂに出力する。なお、図１
（ｂ）に示す多層フレキシブル基板１ａを用いても実質
的に同一機能の光受信装置が得られる。

【００５９】以上説明したように、本実施形態の光受信
装置２に用いられるリジッドフレキシブル基板１は、中
央部のフレキシブル部Ｆとその両端側の第１、第２リジ
ッド部Ｒ１，Ｒ２により基本構成されている。その全体
にわたって内層回路パターン１２ａ，１２ｂを備えたフ
レキシブル基板１０が配置され、またフレキシブル基板
１０の一方面の両端側には外層回路パターン２０ａ，２
０ｂそれぞれ備えた上側、下側リジッド板１８ａ，１８
ｂが貼着されている。

【００６０】第１、第２リジッド部Ｒ１，Ｒ２には所定
数のスルーホール２２ａ，２２ｂが形成されており、第
１リジッド部Ｒ１と第２リジッド部Ｒ２とは、外層回路
パターン２０ａ、スルーホール２２ａ，２２ｂや内層回
路パターン１２ａ，１２ｂなどを介して電気的に接続さ
れて所定の回路を構成できるようになっている。

【００６１】そして、第１リジッド部Ｒ１の上側リジッ
ド基板１８ａの上に受光素子２４が実装されて受光素子
実装基板２７となり、また第２リジッド部Ｒ２の上側リ
ジッド基板１８ａ上にプリアンプＩＣ２６が実装されて
プリアンプ実装基板２９となる。

【００６２】続いて、フレキシブル部Ｆのフレキシブル
基板１０が屈曲されて、受光素子実装基板２７とプリア
ンプ実装基板２９との素子が形成されたいない面同士が
接着される。これにより、配線基板の一方の面に受光素
子２４が実装され、また他方の面にプリアンプＩＣ２６
が実装された光受信モジュール１ａ（光受信装置）が得
られる。

【００６３】その後、ステム４０の上面から突出した所
定のピンとプリアンプ実装基板２９の所定のランドとを
接合した後、光透過窓４８を有するキャップをステム４
０の周縁部に溶着して光受信装置２が製造される。

【００６４】このように、受光素子２４及びプリアンプ
ＩＣ２６は、それぞれ実装基板の上面及び下面に３次元
的に実装され、この実装基板に設けられた各ランド２５
ａ〜２５ｃがステム４０の上面から突出した各ピン４２
ａ〜４２ｃの先端部に接合される。すなわち、従来技術
と違って、ステム４０上の各ピン４２ａ〜４２ｃを避け
た位置に受光素子２４やプリアンプＩＣ２６を配置する
ことを考慮する必要がない。従って、ステム４０上の各
ピン４２ａ〜４２ｃの間隔で規定される面積より大きな
面積の受光素子２４をステム上に実装できることになる
ため、従来技術より大きな受光面積を有する受光素子を
容易に実装できるようになる。

【００６５】このため、光受信装置２の設計の自由度を
高くすることができると共に、光受信装置２が光通信モ
ジュールとして実装される場合、光ファイバの径や各要
素の配置などの制限が緩和されるため、光通信モジュー
ルの設計の自由度をも高くすることができる。

【００６６】また、受光素子２４及びプリアンプＩＣ２
６は、実装基板に３次元的に実装されるようにしたた
め、ステム４０上にプリアンプＩＣ２６の配置領域を特
別に確保する必要がないため、ステム４０自体の外形寸
法を小さくすることも可能である。

【００６７】また、図５において、各ピン４２ａ〜４２
ｃのステム１０の上面からの突出寸法ｄ１を変更するこ
とにより、受光素子２４と光透過窓４８との距離ｄ２を
所望の値に調整することができるため、コスト上昇なし
に光学系を容易に変更することができる。なお、従来技
術では、受光素子２４がステム４０上に直接実装される
ため、受光素子２４と光透過窓４８との距離を変更する
ためには、キャップ４６を別途設計して作成しなおす必
要があり、コスト上昇を招くことはいうまでもない。

【００６８】さらには、本実施形態の光受信装置２で
は、受光素子２４やプリアンプＩＣ２６は、電源用ピン
４２ａ又は信号出力用ピン４２ｂとはワイヤで結線され
ず、リジッド板１８ａ上の各ランド２５ａ〜２５ｃとワ
イヤで結線されるようにしたので、高低差が小さい状態
でワイヤボンディングを行うことができる。つまり、従
来技術と違って、３次元結線用の特別なワイヤボンディ
ング装置を導入する必要がないため、製造コストの上昇
が抑制される。

【００６９】（第２の実施の形態）図６（ａ）は本発明
の第２実施形態に係る光受信モジュールがステム上に配
置された様子を示す図、図６（ｂ）は第２実施形態に係
るステム上に配置される前の光受信モジュールの様子を
示す斜視図、図６（ｃ）は第２実施形態に係る受光素子
とプリアンプＩＣの電気接続の様子を示す模式図、図７
は本発明の第２実施形態の光受信装置を示す部分断面側
面図である。図６及び図７において、図４及び図５と同
一要素には同一符号を付してその詳しい説明を省略す
る。

【００７０】第１実施形態では、図４（ｂ）に示すよう
に、受光素子実装基板２７とプリアンプ実装基板２９と
がそれらの周縁部が一致するようにして屈曲して接着さ
れた形態を例示している。

【００７１】この場合、プリアンプ実装基板２９の各ラ
ンド２５ａ〜２５ｃとステム４０の各ピン４２ａ〜４２
ｃとを接合する際、プリアンプ実装基板２９の周縁部が
各ピン４２ａ〜４２ｃにより上側に押圧された状態で接
合される。このため、特にリジッド基板１８ａ，１８ｂ
の剛性が弱い場合やリジッド基板を用いないでフレキシ
ブル基板のみを使用する場合、プリアンプ実装基板２９
の周縁部が受光素子実装基板２７の周縁部を押し上げ、
その結果これらの周縁接合部が剥がれやすくなる場合が
想定される。

【００７２】第２実施形態では、これを鑑み、ステム４
０に設けられた電源用ピン４２ａが、プリアンプ実装基
板２９ではなく、受光素子実装基板２７の受光素子２４
が実装されていない面に接合されるようにする。

【００７３】すなわち、図６（ｂ）に示すように、第２
実施形態の光受信モジュール１ｂでは、第１実施形態の
図４（ｂ）のプリアンプ実装基板２９のうちの電源用ラ
ンド２５ａ側の所定端部が存在せず、受光素子実装基板
２７の受光素子２４が実装されていない面の端部が露出
していてこの部分に電源用ランド２５ａが設けられてい
る。

【００７４】そして、受光素子２４とプリアンプＩＣ２
６とは、第１実施形態の図２（ｂ）及び（ｃ）と同様に
配線により接続されていることに加え、図６（ｃ）に示
すように、受光素子実装基板２７に設けられた電源用ラ
ンド２５ａは、受光素子実装基板２７内の第５スルーホ
ール２２ｅ、フレキシブル基板１０の内部回路パターン
１２ｂ、プリアンプ実装基板２９内の第６スルーホール
２２ｆ及び電源用パッド２３ｄを介してプリアンプＩＣ
２６の電源電極２６ｃに電気的に接続されている。

【００７５】なお、電源用ピン４２ａの代わりに、信号
出力ピン４２ｂ又はグランド用ピン４２ｃが、受光素子
実装基板２７の受光素子２４が実装されていない面に設
けられている形態としてもよい。このように、本実施形
態では、外層回路パターン、スルーホール及び内層回路
パターンなどを有する配線基板を使用するため、プリア
ンプＩＣ２６の各ランド２５ａ〜２５ｃをプリアンプ実
装基板２９又は受光素子実装基板２７のいずれかの所定
位置に配置することができる。

【００７６】続いて、図６（ａ）に示すように、光受信
モジュール１ｂの電源用ランド２５ａ、信号出力用ラン
ド２５ｂ及びグランド用ランド２５ｃは、ステム４０に
設けられた電源用ピン４２ａ、信号出力用ピン４２ｂ及
びグランド用ピン４２ｃにそれぞれ接合材層４４を介し
て接合される。

【００７７】第２実施形態では、電源用ランド２５ａが
受光素子実装基板２７側に設けられるようにしたので、
ステム４０に設けられた電源用ピン４２ａはプリアンプ
実装基板２９の厚み分だけ他のピン４２ｂ，４２ｃより
ステム４０の上方に突出して設けられている。

【００７８】その後、図７に示すように、ステム４０の
周縁部に光透過窓４８を有するキャップ部材４６が溶着
されて第２実施形態の光受信装置２ａが得られる。

【００７９】以上のように、第２実施形態の光受信装置
２ａでは、第１実施形態と同様な効果を奏すると共に、
ステム４０に設けられた所定のピン（例えば電源用ピン
４２ａ）が受光素子実装基板２７に設けられたランドに
接合されるようにしたので、配線基板の剛性が弱い場合
においても、受光素子実装基板２７とプリアンプ実装基
板２９との周縁接合部の剥がれが防止される。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線基板は、中央所定部が屈曲して片面同士が接着され
たものであって、一方の面に受光素子搭載部を備えると
共に、他方の面に半導体素子搭載部を備え、かつ所定の
配線を備えている。この受光素子搭載部に受光素子が固
着され、また半導体素子搭載部に半導体素子が固着され
ている。そして、受光素子と半導体素子とは配線基板の
スルーホールや回路パターンなどを介して電気的に接続
されて所定の回路を構成している。

【００８１】受光素子及び半導体素子が実装された配線
基板は、半導体素子が実装された面に設けられた接続用
ランドが、ステムに設けられたピンに電気的に接合さ
れ、さらにステムの周縁部には光透過窓を有するキャッ
プが設けられる。

【００８２】このようにすることにより、ステム上の各
ピンを避けた位置に受光素子や半導体素子を配置するこ
とを考慮する必要がないことから、従来技術より大きな
受光面積を有する受光素子を容易に実装できるようにな
り、各種設計の自由度を高くすることができる。

【００８３】また、各ピンのステムの上面からの突出寸
法を変更することにより、受光素子と光透過窓との距離
を所望の値に調整することができるようになるため、コ
スト上昇なしに光学系を容易に変更することができる。

【００８４】さらには、半導体素子は、配線基板の所定
のランドとワイヤで結線されるようにしたので、高低差
が小さい状態でワイヤボンディングを行うことができ、
３次元結線用の特別なワイヤボンディング装置を導入す
る必要がないため、製造コストの上昇が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態の光受信装
置に用いられるリジッドフレキシブル基板を示す断面
図、図１（ｂ）は同じく第１実施形態で用いられるフレ
キシブル基板を示す断面図である。

【図２】図２（ａ）は図１のリジッドフレキシブル基板
に受光素子及びプリアンプＩＣが実装された光受信モジ
ュールを示す平面図、図２（ｂ）及び（ｃ）は受光素子
とプリアンプＩＣの電気接続の様子を示す模式図であ
る。

【図３】図３は図２（ａ）のリジッドフレキシブル基板
のフレキシブル部を屈曲させて受光素子実装基板とプリ
アンプ実装基板との片面同士を接着させる様子を示す側
面図である。

【図４】図４（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光受
信モジュールがステム上に配置された様子を示す側面
図、図４（ｂ）はステム上に配置される前の光受信モジ
ュールの様子を示す斜視図である。

【図５】図５（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光受
信装置を示す部分断面側面図である。

【図６】図６（ａ）は本発明の第２実施形態に係る光受
信モジュールがステム上に配置された様子を示す図、図
６（ｂ）は第２実施形態に係るステム上に配置される前
の光受信モジュールの様子を示す斜視図、図６（ｃ）は
第２実施形態に係る受光素子とプリアンプＩＣの電気接
続の様子を示す模式図である。

【図７】図７は本発明の第２実施形態に係る光受信装置
を示す部分断面側面図である。

【図８】図８（ａ）は従来の光受信装置の一例を示す部
分切欠斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）のステム上に受
光素子及びプリアンプＩＣが配置された様子を示す平面
図である。

【符号の説明】

１…リジッドフレキシブル基板、１ａ…多層フレキシブ
ル基板、１ａ，１ｂ…光受信モジュール、２，２ａ…光
受信装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…フレキシブ
ル基板、１２ａ，１２ｂ…内層回路パターン、１４ａ，
１４ｂ…カバーレイフィルム、１６ａ，１６ｂ…接着
層、１８ａ…上側リジッド基板、１８ｂ…下側リジッド
基板、２０ａ，２０ｂ…外層回路パターン、２１ａ，２
１ｂ，２１ｘ，２１ｙ…スルーホールめっき層、２２ａ
〜２２ｆ，２２ｘ，２２ｙ…スルーホール、２３ａ…出
力用パッド、２３ｂ…入力用パッド、２３ｃ…電圧出力
用パッド、２３ｄ…電源（Ｖｃｃ）用パッド、２３ｅ…
信号出力用パッド、２３ｆ…グランド用パッド、２５ａ
…電源用ランド、２５ｂ…信号出力用ランド、２５ｃ…
グランド用ランド、２３ｆ…２４…受光素子、２４ａ…
出力電極、２６…プリアンプＩＣ、２６ａ…入力電極、
２６ｂ…電圧出力電極、２６ｃ…電源電極、２６ｄ…信
号出力電極、２６ｅ，２６ｆ…グランド電極、２７…受
光素子実装基板、２９…プリアンプ実装基板、３４ａ〜
３４ｆ…ワイヤ、４０…ステム、４１ａ，４１ｄ…絶縁
体窓、４２ａ…電源用ピン、４２ｂ…信号出力用ピン、
４２ｃ…グランド用ピン、４４…接合材層、４６…キャ
ップ、４８…光透過窓。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央所定部が屈曲して片面同士が接着さ
   れ、一方の面に受光素子搭載部を備えると共に、他方の
   面に半導体素子搭載部を備え、かつ前記一方の面側と前
   記他方の面側とを接続する所定の配線を備えた配線基板
   と、 前記受光素子搭載部に固着された受光素子と、 前記半導体素子搭載部に固着されると共に、前記受光素
   子の所定部に前記配線を介して接続され、かつ前記受光
   素子を制御する半導体素子とを有することを特徴とする
   光受信装置。
2. 【請求項２】 前記配線基板は、フレキシブル基板と該
   フレキシブル基板上の両端側所定部にそれぞれ設けられ
   た第１リジッド基板及び第２リジッド基板とにより構成
   された基板の中央部の前記フレキシブル基板が屈曲して
   片面同士が接着されたものであって、前記受光素子及び
   前記半導体素子がそれぞれ前記第１リジッド基板及び第
   ２リジッド基板の上に固着されていることを特徴とする
   請求項１に記載の光受信装置。
3. 【請求項３】 前記配線基板は、多層フレキシブル基板
   からなることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の
   光受信装置。
4. 【請求項４】 前記配線基板は、内部に導電膜を有する
   所定のスルーホールを有し、前記一方の面側と前記他方
   の面側とは、前記スルーホール内の導電膜を含む前記配
   線により接続されていることを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれか一項に記載の光受信装置。
5. 【請求項５】 前記受光素子は、フォトダイオード素子
   であって、前記半導体素子は、前記フォトダイオード素
   子の出力を制御するプリアンプ素子であることを特徴と
   する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光受信装
   置。
6. 【請求項６】 前記光受信装置は、ステムと、前記ステ
   ムに設けられた所定数のピンとをさらに有し、 前記配線基板の他方の面には、前記半導体素子の接続電
   極に接続された所定数のランドが設けられ、 前記受光素子及び半導体素子を備えた配線基板は、前記
   ランドが前記ピンに電気的に接合されて前記ステム上に
   配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか一項に記載の光受信装置。
7. 【請求項７】 前記配線基板は、一方の面側の基板の所
   定端部の裏側に他方の面側の基板が部分的に存在しない
   露出部を有し、該露出部には前記所定数のランドのうち
   少なくとも１つのランドが設けられ、 前記露出部に設けられたランドは、前記半導体素子と前
   記配線基板の配線を介して電気的に接続されていること
   を特徴する請求項６に記載の光受信装置。
8. 【請求項８】 前記ランドは、前記半導体素子の所定の
   接続電極にそれぞれ接続された電源用ランド、信号出力
   用ランド及びグランド用ランドにより構成されることを
   特徴とする請求項６又は７に記載の光受信装置。
9. 【請求項９】 前記ステムの周縁部に設けられると共
   に、前記受光素子及び前記半導体素子を備えた前記配線
   基板を収容し、かつ前記受光素子が受光するための光透
   過窓を備えたキャップ部材をさらに有することを特徴と
   する請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光受信装
   置。
10. 【請求項１０】 前記フレキシブル基板は樹脂フィルム
    からなり、前記リジッド基板は樹脂又はセラミックから
    なることを特徴とする請求項２に記載の光受信装置。