JP3230506B2 - 受光モジュール - Google Patents

受光モジュール

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送システムの
光受信器として用いられる受光モジュールに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】受光モジュールは、受信した光信号を電
気信号に変換する受光素子、その受光素子からの電気信
号を取り出すためのプリアンプ等を有する集積回路など
の構成部品からなる。従来の受光モジュールでは、図９
に示されたように、それらの部品には独立なシリコン基
板が用いられている。図において、符号２６はシリコン
基板、２７は受光素子、２８は集積回路、２９はボンデ
ィングワイヤである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、回路内蔵モ
ジュールを構成する場合、図９に示されたように、それ
ぞれ個別のスペースが必要となる。また、光学部分と集
積回路部分の接続、また集積回路とパッケージの接続に
は、通常の場合ボンディングワイヤが使用されるが、実
装スペースを確保する場合、ワイヤ長として１ｍｍ以上
の長さが必要となり、高周波特性の劣化を招くという問
題があった。
【０００４】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、半導体集積回路のうら面を光ファイバの固定部
材としても使用することで、実装部品の削減、実装工数
の低減を図ることが可能となる。また、半導体集積回路
を半田バンプを介してフリップチップ実装することによ
って、受光素子との各々の接続にボンディングワイヤー
を使用せずに済み、高周波特性の改善も可能となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項１に記載の
受光モジュールは、配線パターンが形成されたモジュー
ル基板と、該モジュール基板上におもて面側が該モジュ
ール基板側に向くように半田バンプを介して実装された
集積回路と、該集積回路のうら面に形成された溝に固定
された光ファイバーと、前記モジュール基板上に搭載さ
れ前記光ファイバーを伝搬してきた光を受光する受光素
子とを備えたことを特徴とする。
【０００６】請求項２に記載の受光モジュールは、請求
項１に記載の受光モジュールにおいて、前記集積回路お
よび受光素子が高さ方向の位置決め用の台座に搭載され
たことを特徴とする。
【０００７】請求項３に記載の受光モジュールは、請求
項１または請求項２に記載の受光モジュールにおいて、
前記溝がＶ字型に形成されたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施形態である受
光モジュールを示す。モジュール基板１上には、受光素
子２が搭載してあるキャリア３と、半導体集積回路４が
固定されている。半導体集積回路４には、光ファイバ固
定溝５が形成されており、光ファイバ６はその光ファイ
バ固定溝５に配置され、光ファイバ押さえ７とに挟まれ
て固定されている。モジュール基板１には、半導体集積
回路４を固定し電気的に接続するための信号線８、電源
／ＧＮＤ線９、制御端子線１０、等の電極パターンが設
けられている。
【０００９】図２にキャリア２と半導体集積回路４を破
線で描いた図を示すが、これらの配線パターンは、実装
されるキャリア２と半導体集積回路４の下部にまで配置
されている。図１は、本発明の受光モジュールのコア部
分を示してものであり、その他周辺部分についての構
造、構成については特に限定しない。
【００１０】次に各要素の説明を記す。図３に受光素子
２のパターンを示す。ここでは裏面入射型の受光素子を
例にしている。図３（ａ）は光入射面、図３（ｂ）は電
極面である。光ファイバ６から出射された光は、図３
（ａ）に示す光入射領域１１に入射される。光電流は図
３（ｂ）に示すｐ電極１２から出力される。ｐｎ両電極
上の半田バンプ１４は、受光素子２をキャリア３に実
装、固定するためのものである。
【００１１】図４にキャリア３の詳細を示す。受光素子
実装面には、受光素子２に合わせた電極１５が設けられ
ており、図３に示した半田バンプを介して受光素子２は
固定される。電極１５は折り曲げられて側面につながっ
ており、側面の電極にはモジュール基板１と接続するた
めの半田バンプ１６が設けられている。受光素子２は、
キャリア３に対してモジュール化を行ったとき、光ファ
イバ６の出射光と最適な結合が得られるように、キャリ
ア２に対して高精度に位置決めして固定している。
【００１２】図５は、本発明のポイントとなる光ファイ
バ固定溝５が形成された半導体集積回路４である。ここ
ではシリコンを用いた集積回路を例にとって説明する。
多くの集積回路の材料として用いられているシリコン
は、異方性エッチング特性を利用して、光ファイバ固定
用としての高精度Ｖ字型溝基板として適用されている。
従って、シリコンベースの半導体集積回路を、光ファイ
バ固定用基板としても使用する。
【００１３】まず、集積回路のプロセスを終了したシリ
コン基板の裏面に、Ｖ字型溝の形成用パターンを形成す
る。次に、集積回路面側にエッチング保護膜を形成し、
エッチングにより光ファイバ固定溝となるＶ字型溝を形
成する。Ｖ字型溝の形成後、エッチング保護膜を除去
し、パット電極２３上に半田バンプ２２を形成する。溝
がＶ字型の場合は、該Ｖ字型溝と光ファイバ押さえとで
光ファイバの周囲を３点で支持することができるので、
確実に固定される。以上は、シリコンを例に取った説明
であるが、本発明の構成要件としては、光ファイバ固定
溝が形成された集積回路であれば、材料、形成方法を特
定するものではない。
【００１４】図６は本発明の受光モジュールの断面図で
ある。光ファイバ６と受光素子２が搭載されているキャ
リア３は、光学的な調整を施すことなく、パッシブアラ
イメント実装技術によって、機械的に位置決めされ、光
学特性が最適となる用に固定される。モジュール基板１
の各電極と、受光素子２および半導体集積回路４は、各
々に形成された半田バンプを介して、電気的に接続され
る。本実施形態では、高さ方向の精度は、各々に形成さ
れた半田バンプの精度に依存し、その精度は数μｍオー
ダとなる。
【００１５】図７は、表面入射型の受光素子１３を用い
た場合を示している。図４の場合と同様、受光素子１３
の実装面とその側面に電極２１が形成されており、側面
にはジュール基板１と接続するための半田バンプ２０が
設けられている。図４との相違は、電気的な接続を行う
ためにボンディングワイヤ１９を使用していることであ
る。本実施形態では、受光素子からの信号引き出しに、
唯一ボンディングワイヤを使用するが、その長さとして
は１００〜２００ｕｍ程度で済み、この部分での大きな
高周波特性の劣化はほとんど考慮せずに済み、本発明の
特徴を損なうものではない。
【００１６】図８に示す実施形態は、高さ方向の精度を
向上させる実装構造である。高さ方向の位置決めとし
て、突起状の台座２４を形成し、キャリア３および半導
体集積回路４を接触させて実装、固定を行う。本構成に
よれば、高さ方向の実装精度としては、サブμｍオーダ
となる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る受光モジュールによれば、以下のような効果を奏す
る。光ファイバは、光ファイバ固定用の溝が設けられた
半導体集積回路に固定され、半導体集積回路はモジュー
ル基板に半田バンプを介してフリップチップ実装され、
受光素子と半導体集積回路はモジュール基板に設けられ
た配線パターンで接続される。このようにして、半導体
集積回路のうら面を光ファイバの固定部材として使用す
ることで、実装部品の削減、実装工数の低減を図ること
が可能となる。また、半導体集積回路を半田バンプを介
してフリップチップ実装することによって、受光素子と
の各々の接続にボンディングワイヤーを使用せずに済
み、高周波特性の改善も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る受光モジュールの一実施形態を
示す図である。
【図２】 図１の受光モジュールにおけるモジュール基
板上の配線パターンを示す図である。
【図３】 図１の受光モジュールで使用される受光素子
の（ａ）光入射面側と（ｂ）電極側を示す図である。
【図４】 図１の受光モジュールで使用される受光素子
のキャリアの詳細を示す図である。
【図５】 図１の受光モジュールで使用される集積回路
を示す図で、うら面に光ファイバー固定溝が形成されて
いることを示す図である。
【図６】 図１の受光モジュールの断面図である。
【図７】 本発明の受光モジュールで使用される表面入
射型の受光素子の詳細を示す図である。
【図８】 本発明に係る受光モジュールの他の実施形態
を示す断面図である。
【図９】 従来の受光モジュールを示す図である。
【符号の説明】
１ モジュール基板 ２ 受光素子 ４ 半導体集積回路（集積回路） ５ 光ファイバ固定溝（溝） ６ 光ファイバ ８ 信号線（配線パターン） ９ 電源／ＧＮＤ線（配線パターン） １０ 制御端子線（配線パターン） １３ 受光素子 １４、１６、２０、２２ 半田バンプ ２４ 台座
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/14 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/02 - 31/024 G02B 6/42 H04B 10/12 - 10/158

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配線パターンが形成されたモジュール基
    板と、該モジュール基板上におもて面側が該モジュール
    基板側に向くように半田バンプを介して実装された集積
    回路と、該集積回路のうら面に形成された溝に固定され
    た光ファイバーと、前記モジュール基板上に搭載され前
    記光ファイバーを伝搬してきた光を受光する受光素子と
    を備えたことを特徴とする受光モジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の受光モジュールにおい
    て、 前記集積回路および受光素子が高さ方向の位置決め用の
    台座に搭載されたことを特徴とする受光モジュール。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の受光モ
    ジュールにおいて、 前記溝がＶ字型に形成されたことを特徴とする受光モジ
    ュール。
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