JP3713872B2 - Optical receiver module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の光受信モジュールに関し、特に、電子デバイスをリードフレームに搭載して樹脂封止する構造を有する光受信モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
初期の光受信モジュールは、小型化を主たる目的としていたため、同軸型のものが主流であった。これは、通常のTO型パッケージ内に、光ファイバより出射される光信号を集光するためのレンズが配置され、更に、集光された光信号を受光するために前記集光レンズに光軸合わせされたフォトダイオード等の光電変換素子と、光電変換素子より出力される微弱な電気信号を信号処理可能な電圧レベルまで増幅する前置増幅器、電源バイパスコンデンサ等を内蔵した構造を有していた。しかし、この光受信モジュールは、光信号を電気信号に変換しその電気信号を増幅して出力するという比較的単純な機能を備えるにすぎなかった。
【0003】
近年になって、より高度の信号処理機能を備え且つ小型化の要請にも対応し得る光受信モジュールの開発が望まれるにようになった。かかる要請に対応し得る光受信モジュールとしては、光電変換素子と電源バイパスコンデンサ及び前置増幅器に加えて、コンパレータとクロック信号復元回路等の信号処理回路を樹脂封止することにより全体的に一体化されたユニットを形成し、このユニットをモジュール匡体に組み付けることによって、高機能で小型且つ機械的強度にも優れた構造を実現したものが知られている。
【0004】
例えば、この高機能の光受信モジュールは、製造工程において所定形状のリードフレームを用意し、このリードフレームの所定の搭載部上に、ベアチップの状態の光電変換素子と前置増幅器及び種々の信号処理回路等の電子デバイスを搭載し、これらの電子デバイス同士及びリードフレームのリードピンとの間をボンディングワイヤにて配線し、光信号が透過し得る樹脂にて全体を封止した後、リードフレームの不要な部分を裁断して除去することによりユニットが形成されている。そして、光ファイバのフェルールを受納するためのスリーブに対して、集光レンズを介して前記ユニット中の光電変換素子の受光面を光軸合わせし、その状態でモジュール匡体に組み付けることにより高機能で小型且つ機械的強度の優れた光受信モジュールが形成されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなリードフレーム上に光電変換素子及びその他の電子デバイスを搭載して樹脂封止した光受信モジュールにあっては、前記製造工程の途中で、組立て不備等に起因する電子デバイスの不良の有無などを検査することができず、たとえ不良品になるものであっても全ての製造工程を経た後でなければその発見のための検査をすることができないという問題があった。また、当然に、製造工程の途中で、電子デバイスの特性評価等を行うこともできなかった。
【0006】
即ち、図10に示すように、製造工程途中のリードフレームは、複数のリードピンを分離させないために所謂バリ(補強部)で連結したり、光電変換素子を搭載するための搭載部や他の電子デバイスを搭載するための搭載部も同様に他の補強部(図示せず)で連結することによって、これらの各部分が一体化された状態にある。このため、たとえボンディングワイヤによる配線が施された後であっても、未だ補強部が除去されていないリードピンに電源を接続すれば電気的短絡を招来するので、製造工程途中での検査を行うことができなかった。
【0007】
特に、光電変換素子及び他の電子デバイスを各搭載部と共に樹脂封止した後、樹脂封止の対象外である前記補強部を裁断して除去するので、樹脂封止の前に補強部を除去して光電変換素子及び他の電子デバイスを検査することは、実質的にできなかった。
【0008】
また、同図において、フォトダイオード等の光電変換素子の裏面(受光面とは反対側の面)が半導体の電極を兼ねているので前記リードフレームの所定の搭載部上にその裏面を直接半田付けし、この搭載部に一体接続している所定の電源電圧印加用リードピンに電源電圧Vccを印加することによって光電変換素子のバイアスを設定するようにし、一方、MOSやバイポーラ、GaAs等の半導体プロセスにて製造された他の電子デバイス(例えば、信号処理回路)の裏面を他の搭載部に直接半田付けし、この搭載部はグランド用リードピンを通じてグランド電位に設定することにより他の電子デバイスを作動させる場合がある。しかし、製造工程の途中では、これらの搭載部が未だ補強部によって電気的に連結されているため、光電変換素子と他の電子デバイスを同時に正規のバイアスに設定することが不可能であるため、製造工程の途中でこれらの電子デバイスを検査することができなかった。
【0009】
そして、最終的に不良品になるものであっても全ての製造工程に通さなければならないため、製造コストの低減化を阻む要因ともなっていた。
【0010】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、製造工程の途中でも、検査を行うことができる構造を有する光受信モジュールを提供することを目的よする。
【0011】
かかる目的を達成するために本発明は、光受信モジュールを製造する方法であって、(a)フォトダイオードが固着された第1の金属電極層と第2の金属電極層とが設けられた第1の面を備える平行平板コンデンサの第2の面上の第3の金属電極層と、前置増幅器を含む半導体チップとをリードフレームの搭載部に固着する工程と、(b)前記前置増幅器と前記フォトダイオード上の電極との間、および前記前置増幅器の入力と前記平行平板コンデンサの前記第2の金属電極層との間をボンディングワイヤで配線する工程と、(c)前記平行平板コンデンサの前記第1および第2の金属電極層に電源電圧を印加すると共に前記リードフレームをグランド電位に設定して、製造工程の途中に検査を行う工程と、(d)該検査が終了した後に、前記平行平板コンデンサの前記第1および第2の金属電極層と前記リードフレームの電源ラインとをボンディングワイヤを用いて配線する工程とを備える。
この方法では、前記半導体チップは、前記前置増幅器に加えて、別の前置増幅器を含んでおり、リードフレームの搭載部に固着する前記工程では、ダミーコンデンサの一端子を前記第1の金属電極層上に固着しており、ボンディングワイヤで配線する前記工程では、該検査に先立って、前記ダミーコンデンサの他端子を前記別の前置増幅器の入力とボンディングワイヤで配線することができる。
また、かかる目的を達成するために本発明の光受信モジュールは、(a)第1の面と、該第1の面と反対側の第2の面と、前記第1の面上に設けられた第1および第2の金属電極層と、前記第2の面上に設けられた第3の金属電極層とを有する平行平板コンデンサと、(b)前記平行平板コンデンサの前記第1の金属電極層に固着されたフォトダイオードと、(c)前記平行平板コンデンサの前記第1の金属電極層に固着された一端子と他端子とを有するダミーコンデンサと、(d)前記平行平板コンデンサの前記第3の金属電極層が固着された搭載部と、前記第1および第2の金属電極層にボンディングワイヤで接続された電源ラインとを有するリードフレームと、(e)前記フォトダイオードにボンディングワイヤで接続された入力を有する第1の前置増幅器と前記ダミーコンデンサの前記他端子にボンディングワイヤで接続された入力を有する第2の前置増幅器とを含んでおり、前記リードフレームの前記搭載部上に固着された半導体チップとを備える。
加えて、光信号を受信し電気信号に変換する光電変換素子をリードフレーム上に備える光受信モジュールであって、前記光電変換素子を、平行平板コンデンサを介して前記リードフレーム上に搭載する構造を備えることとした。また、前記平行平板コンデンサーは、前記光電変換素子の電源バイパスコンデンサであることとした。さらに、前記光電変換素子により変換された電気信号を増幅する前置増幅器を備え、前記光電変換素子の出力と前記前置増幅器の入力がボンディングワイヤにより接続されることととした。さらにまた、前記光電変換素子により変換された電気信号を増幅する前置増幅器を備え、前記光電変換素子の出力と前記前置増幅器の入力がボンディングワイヤにより接続され、前記平行平板コンデンサーは、前記前置増幅器の電源バイパスコンデンサであることととした。
【0012】
【作用】
平行平板コンデンサの介在により光電変換素子とリードフレームが電気的に分離される。リードフレームの補強部が除去される前であっても、光電変換素子を適正なバイアスに設定して検査等が行われる。
【0013】
【実施の形態】
以下、本発明の光受信モジュールの実施の形態を図面と共に説明する。図1は、光受信モジュールの回路例、図2ないし図6はこの回路が組込まれたユニットの製造工程及び要部構造を示す。
【0014】
図1において、光信号hνを受光するためのフォトダイオード2のカソードが電源ラインVccに接続され、そのアノードが前置増幅器6の入力接点に接続され、更にカソードとグランドラインGND間に電源バイパスコンデンサ4が接続される。前置増幅器6は、入力接点と反転出力接点間に電流/電圧変換(I−V変換)用の抵抗10が接続され、その電源供給用接点が電源ラインVccに、グランド接点がグランドラインGNDに接続される。前置増幅器6の反転出力接点と非反転出力点が夫々カップリングコンデンサ12,14を通じてコンパレータ16の反転入力接点と非反転入力点に接続され、更にコンパレータ16の電源供給用接点が電源ラインVccに、グランド接点がグランドラインGNDに接続される。また、コンパレータ16の電源供給用接点とグランドラインGND間に電源バイパスコンデンサ18が接続される。コンパレータ16の反転出力接点と非反転出力点がクロック信号復元回路等の信号処理回路20の入力接点に接続され、この信号処理回路20の出力接点が所定のリードピンに接続されたり、次段の信号処理回路(図示せず)に接続されるようになっている。また、信号処理回路20の電源供給用接点が電源ラインVccに、グランド接点がグランドラインGNDに接続されると共に、この電源供給用接点とグランドラインGND間に他の電源バイパスコンデンサが接続される。
【0015】
ここで、フォトダイオード2、電源バイパスコンデンサ4,8、前置増幅器6及び抵抗10、コンパレータ16、信号処理回路20の夫々は、図1中の点線にて示す如く、個別の半導体チップ(ベアチップ)のままでリードフレームに搭載され、各ベアチップに形成されている所定のボンディングパッド(図中、□で示す)BPにボンディングワイヤBW,BW’を接続することにより配線がなされる。また、前置増幅器6及び抵抗10はGaAs半導体にてIC化されたベアチップ、コンパレータ16と信号処理回路20は夫々シリコン半導体にてIC化されたベアチップである。
【0016】
そして、光信号hνがフォトダイオード2で電気信号に変換され、前置増幅器6で信号処理可能な電圧レベルに増幅されて、コンパレータ16に入力することにより、コンパレータ16の各出力接点から光信号hνに相当する反転信号QBと非反転信号Qが出力され、信号処理回路20がこれらの信号QB,Qに基づいて信号処理を行う。
【0017】
次に、かかる回路を組み込んだユニットの構造を製造工程に沿って説明する。図2に示すように、各ユニットに対応する所定形状のパターンが連続形成されたリードフレーム100が用意され、製造ラインで自動組立が行われる。このリードフレーム100は銅板に錫メッキ等を施した導電性平板にて形成され、フォトダイオード2等の複数のベアチップを搭載するための比較的大面積の搭載部102と複数のリードピン104が補強部によって一体化されている。
【0018】
搭載部102の中央部分に、電源バイパスコンデンサ4,8となるダイキャップ等の平行平板コンデンサ22を共晶半田などで固着し、その平行平板コンデンサ22上にフォトダイオード2を共晶半田などで固着したり、予め平行平板コンデンサ22上にフォトダイオード2を固着しておき平行平板コンデンサ22を搭載部102の中央部分に共晶半田などで固着する。更に、フォトダイオード2の近傍に前置増幅器6、他の部分にコンパレータ16及び信号処理回路20、リードフレーム100の他の所定部分にコンデンサ12,14,18その他の受動素子(マイクロチップ)を共晶半田などで固着する。
【0019】
フォトダイオード2は、図3に示すように、n+半導体基板上にn,i,p+層が積層され、p+層の所定部分に直径が数十μmないし数百μmの円形受光面を確保するようにしてp電極及びSiO2絶縁層が積層され、n+半導体基板の裏面に電源電圧Vccを印加するためのn電極層が形成されて成るpin型光電変換素子が用いられている。平行平板コンデンサ22は、図4に示す如く、厚さ約150μmで長さ及び幅が夫々数百μmに形成された高誘電体材料からなる薄板の裏面全体に金属電極層22aがコーティングされ、表面には相互に分離された一対の金属電極層22b,22cがコーテングされることにより、夫々数pFないし数十pFの2個のコンデンサ4,8が形成されている。
【0020】
そして、平行平板コンデンサ22の金属電極層22aを搭載部102に直接固着し、コンデンサ4を形成している表面側の金属電極層22bにフォトダイオード2のn電極層を直接固着することにより、図1に示すフォトダイオード2と電源バイパスコンデンサ4の接続を実現している。
【0021】
このように各電子デバイスをリードフレーム100の所定部分に搭載した後、ボンディングワイヤによる配線処理を行う。但し、各電子デバイスに設けられている電源電圧供給用のボンディングパッドとリードフレーム100の電源ラインVccとの間を接続すべきボンディングワイヤBW’は配線せず(電気的に開放状態のままにする)、各電子デバイス間を接続するためのボンディングパッド間とグランドラインGNDについてのボンディングワイヤBWだけを配線することによって、製造工程途中での検査を行う。
【0022】
即ち、リードフレーム100の電位を計測用電源のグランド電位に設定し、計測用電源の電源電圧Vccに設定された探針(プローブ)の先端を各電子デバイスの電源電圧供給用のボンディングパッドに接触させることで、図1に示した回路と等価なバイアスを設定し、計測器に接続された計測用短針を各電子デバイスの所望の部分に接触させることにより検査を行う。
【0023】
より具体的に述べれば、平行平板コンデンサ22の金属電極層22bと22cに電源電圧Vccに設定された短針を接触させることにより、フォトダイオード2の裏面側(アノード側)へ直接電源電圧Vccを印加すると共に、前置増幅器6にはボンディングワイヤBWを介して電源電圧Vccを印加する。このとき、平行平板コンデンササ22によりフォトダイオード2とリードフレーム100間が電気的に分離されるので、リードフレーム100がグランド電位であってもフォトダイオード2に適正な電源電圧Vccを印加することができる。
【0024】
したがって、従来の技術では、かかるフォトダイオードがリードフレームに直付されていることから、このリードフレームの補強部を除去してフォトダイオード搭載部と他の電子デバイスの搭載部を電気的に分離した後でなければ検査することができなかったのに対し、この実施の形態では、フォトダイオード2と他の電子デバイス6,16,20が同一の搭載部102上に搭載され、且つフォトダイオード2と他の電子デバイス6,16,20を動作させるためのバイアス設定条件が相違する場合であっても、これらの電子デバイスを適正なバイアスに設定することができるので、製造工程の途中での検査を実施することができる。
【0025】
次に、この製造工程途中の検査が終了すると、前記の短針を取り外し、電源電圧印加用のボンディングパッドBPとリードフレーム100の電源印加用リードピン間をボンディングワイヤBW’で接続した後に金型の中へ搬送して、図2中の点線で示す範囲内の部分を樹脂封止し、更にリードフレーム100の補強部や不要部分を裁断して除去することにより、個々のユニットを完成する。尚、樹脂は光信号hνに対して透明な硬化樹脂が使用される。また、前記検査で不良箇所が発見された場合には、該当するユニットについてのその後の製造工程が省略され、正常なユニットについての製造だけを継続する等の選別処理が行われる。
【0026】
そして、完成された正常なユニットについてのみ、光ファイバのフェルールを受納するためのスリーブに対して、集光レンズを介してフォトダイオード2の受光面を光軸合わせし、その状態でモジュール筐体に組み付けることにより、高性能で小型且つ機械的強度に優れた光受信モジュールを完成する。
【0027】
尚、リードフレーム100と各電子デバイスを前記の金型によって単に樹脂封止する場合を述べたが、樹脂封止の際に、前記スリーブと集光レンズをもフォトダイオード2の受光面に対向させて一体に樹脂形成することもできる。
【0028】
また、フォトダイオード2の裏面と平行平板コンデンサ22の表面側電極層22bの接続、平行平板コンデンサ22の裏面22aとリードフレーム100の接続、前置増幅器6とコンパレータ16及び信号処理回路20をリードフレーム100に接続するために共晶半田を用いる場合を説明したが、かかる接続構造に限らず、導電性の樹脂(接着材)や導電性の接着シートなどによって接続してもよい。
【0029】
また、図3に示すpin型光電変換素子を用いる場合を述べたが、本発明は、かかる構造の光電変換素子に限定されるものではない。例えば、図5に示すように半絶縁性基板を用いた光電変換素子にあっては、図6に示すように、その光電変換素子を平行平板コンデンサ22の一方の表面側金属層22bに直接搭載し、その光電変換素子の表面側に設けられたp電極をワイヤボンディングにて表面側金属層22bに接続し、出力接点と前置増幅器の入力接点間を他のボディングワイヤBW”で接続することにより、製造工程途中での検査が可能な構造を実現することができる。
【0030】
また、一個の搭載部102上にフォトダイオード2と平行平板コンデンサ22、前置増幅器6、コンパレータ16及び信号処理回路20を搭載して樹脂封止する構造を説明したが、かかる構造に限定されるものではなく、例えば、フォトダイオード2と平行平板コンデンサ22及び前置増幅器6を搭載するための第1の搭載部と、コンパレータ16及び信号処理回路20を搭載するための第2の搭載部とに分離した形状のリードフレームを使用し、夫々の搭載部に上記各構成要素を搭載した後、一括して樹脂封止するようにしてもよい。尚、フォトダイオード2と前置増幅器6を別個の搭載部に振り分けて搭載することは、雑音成分の増加を招来する等の点で好ましくない。
【0031】
次に、他の実施の形態を図7ないし図9と共に説明する。尚、図7は光受信モジュールに搭載される他の回路例、図8はこの回路動作を説明するための波形図、図9はこの回路が組み込まれたユニットの要部構造を示す。また、図7において図1と同一又は相当する部分を同一符号にて示している。
【0032】
図7において、図1の回路との相違点を述べると、I−V変換用の抵抗10a,10bが設けられた同一特性の反転増幅器からなる2個の前置増幅器6a,6bが備えられ、これらの前置増幅器6a,6b及び抵抗10a,10bはGaAs半導体にてIC化されたベアチップのままでリードフレームに搭載される。また、フォトダイオード2のアノード・カソード間の接合容量と等しい値のダミーコンデンサ24が、アノードと前置増幅器6aの入力接点間に接続され、カソードと前置増幅器6bの入力接点間に接続され、夫々の前置増幅器6a,6bの出力接点がカップリングコンデンサ42,44を通じてコンパレータ16の入力接点に接続される。
【0033】
そして、光信号hνがフォトダイオード2で電気信号に変換され、前置増幅器6bで信号処理可能な電圧レベルに増幅され、その交流成分がカップリングコンデンサ44を介してコンパレータ16の非反転入力接点に入力する。また、前置増幅器6aは、ダミーコンデンサ24に生じる電圧を増幅し、その交流成分をコンパレータ16の反転入力接点に入力する。ここで、ダミーコンデンサ24はフォトダイオード2の接合容量と等しい値に設定されているので、電源ラインVccに電圧変動が発生した場合、前置増幅器6bにはこの電圧変動成分に光信号成分が重畳した信号が入力することになり、一方の前置増幅器6aには、フォトダイオード2と等しい電圧変動成分が入力することになり、夫々の前置増幅器6a,6bからは図8(a)に示すような電圧変動成分を含む信号が出力される。これらの出力信号の交流成分がカップリングコンデンサ42,44を通じてコンパレータ16に入力され、夫々の交流成分の電圧レベルを比較することにより、電圧変動成分が実質的に相殺され、図8(b)に示すような光信号hνのみに相当する非反転信号Qと反転信号QBが出力される。このように、この回路は、フォトダイオード2の接合容量と等しい値のダミーコンデンサ24を設けることによって、電源ラインVccに対する雑音抑制効果を発揮する構成となっている。
【0034】
かかる回路を組み込んだユニットの製造工程では、図2に示したのと同様のリードフレーム100が用意され、図9に示すように、搭載部102の中央部分に平行平板コンデンサ22を共晶半田などにより固着し、平行平板コンデンサ22の一方のコンデンサ4の金属電極層22b上に、フォトダイオード2のn電極層とダミーコンデンサ24の一方の端子24aが共晶半田などにより固着する。更に、フォトダイオード2の近傍に前置増幅器6a,6b及び抵抗10a,10bが形成されたベアチップ、他の部分にコンパレータ16及び信号処理回路20の各ベアチップ、リードフレームの他の所定部分にコンデンサ12,14,18その他の受動素子(マイクロチップ)を共晶半田などにより固着する。
【0035】
そして、これらの電子デバイスに設けられている電源電圧供給用のボンディングパッドとリードフレーム100の電源ラインVccとの間を接続すべきボンディングワイヤBW’は配線せず、各電子デバイス間を接続するためのボンディングパッド間とグランドラインGNDについてのボンディングワイヤBWだけを配線することによって、製造工程途中での検査を行う。
【0036】
即ち、平行平板コンデンサ22の金属電極層22bと22cに電源電圧Vccに設定された短針を接触させることにより、フォトダイオード2の裏面側(アノード側)とダミーコンデンサ24の一端24aに適正な電源電圧Vccを印加すると共に、前置増幅器6a,6bにはボンディングワイヤBWを介して適正な電源電圧Vccを印加し、ダミーコンデンサ24の他端24bと前置増幅器6aの入力接点、フォトダイオード2のカソードと前置増幅器6bの入力接点をボンディングワイヤBWで接続する。このとき、平行平板コンデンサ22によりフォトダイオード2及びダミーコンデンサ24がリードフレーム100とは電気的に分離されるため、リードフレーム100がグランド電位であっても、フォトダイオード2及びダミーコンデンサ24に適正な電源電圧Vccを印加することができ、製造工程の途中に検査を実施することができる。
【0037】
次に、この製造工程途中の検査が終了すると、前記の短針を取り外し、電源電圧印加用のボンディングパッドBPとリードフレーム100の電源印加用リードピン間をボンディングワイヤBW’で接続した後に金型の中へ搬送して樹脂封止し、更に、リードフレーム100の補強部や不要部分を裁断して除去することにより、個々のユニットを完成する。尚、樹脂は光信号hνに対して透明な硬化樹脂が使用される。また、前記検査で不良箇所が発見された場合には、該当するユニットについてのその後の製造工程が省略され、正常なユニットについての製造だけを継続する等の選別処理が行われる。そして、完成された正常なユニットだけについて、光ファイバのフェルールを受納するためのスリーブに対して、集光レンズを介してフォトダイオード2の受光面を光軸合わせし、その状態でモジュール筐体に組み付けることにより、高性能で小型且つ機械的強度に優れた光受信モジュールを完成する。
【0038】
このように、これらの実施の形態によれば、リードフレーム上に平行平板コンデンサを介して光電変換素子を搭載するようにしたので、製造工程の途中で、リードフレームに対して電気的に分離した状態で光電変換素子を適正なバイアスに設定して検査を行うことができる。また、この平行平板コンデンサは、単に光電変換素子とリードフレームとの間を電気的に分離するだけでなく、ボンディングワイヤにて所定の配線を行うことにより、光電変換素子と前置増幅器の電源バイパスコンデンサに利用することができるという効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、リードフレームの補強部が裁断されて分離される以前の製造工程の途中であっても、光電変換素子に適正な電源電圧を印加して検査を行うことができる。そして、不良の検出されたものについての製造工程を省略し、正常なものについての製造だけを継続する等の選別処理を行うことにより、製造コストの低減化を図ることができる。
【0040】
また、光電変換素子を搭載するための平行平板コンデンサをその光電変換素子や他の電子デバイスの電源バイパスコンデンサとして使用することができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光受信モジュールに搭載される回路例を示す回路図である。
【図2】リードフレームの形状を示す説明図である。
【図3】光電変換素子の一例の構造を示す説明図である。
【図4】平行平板コンデンサと光電変換素子とリードフレームの接続構造を説明するための説明図である。
【図5】他の光電変換素子の構造を示す説明図である。
【図6】平行平板コンデンサと他の光電変換素子とリードフレームの接続構造を説明するための説明図である。
【図7】光受信モジュールに搭載される他の回路例を示す回路図である。
【図8】他の回路の動作を説明するための波形図である。
【図9】他の回路における平行平板コンデンサと光電変換素子とリードフレームの接続構造を説明するための説明図である。
【図10】従来の光受信モジュールの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
2…光電変換素子、4,8,18…電源バイパスコンデンサ、6,6a,6b…前置増幅器、10,10a,10b…抵抗、12,14,42,44…カップリングコンデンサ、16…コンパレータ、20…信号処理回路、24…ダミーコンデンサ、100…リードフレーム、102…搭載部、104…リードピン、BP…ボンディングパッド、BW,BW’,BW”…ボンディングワイヤ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receiver module for optical communication, and more particularly to an optical receiver module having a structure in which an electronic device is mounted on a lead frame and sealed with a resin.
[0002]
[Prior art]
The initial optical receiver module was mainly intended for miniaturization, so the coaxial type was the mainstream. This is because a lens for condensing an optical signal emitted from an optical fiber is disposed in a normal TO type package, and an optical axis is provided on the condensing lens for receiving the collected optical signal. It had a structure incorporating a photoelectric conversion element such as a combined photodiode, a preamplifier that amplifies a weak electric signal output from the photoelectric conversion element to a voltage level that can be processed, and a power supply bypass capacitor. . However, this optical receiving module has only a relatively simple function of converting an optical signal into an electric signal, amplifying the electric signal, and outputting the electric signal.
[0003]
In recent years, there has been a demand for the development of an optical receiver module that has a more advanced signal processing function and can meet the demand for miniaturization. As an optical receiver module that can meet such demands, in addition to photoelectric conversion elements, power supply bypass capacitors, and preamplifiers, a signal processing circuit such as a comparator and a clock signal restoration circuit is resin-encapsulated as a whole. It is known that a high-performance, compact, and excellent mechanical strength structure is realized by forming a unit and attaching the unit to a module housing.
[0004]
For example, in this high-performance optical receiver module, a lead frame having a predetermined shape is prepared in the manufacturing process, and a photoelectric conversion element and a preamplifier in a bare chip state and various signal processing are provided on a predetermined mounting portion of the lead frame. Equipped with electronic devices such as circuits, wiring between these electronic devices and the lead pins of the lead frame with bonding wires, and sealing the whole with resin that can transmit optical signals, then lead frame is unnecessary The unit is formed by cutting and removing the unnecessary parts. Then, the light receiving surface of the photoelectric conversion element in the unit is optically aligned with the sleeve for receiving the ferrule of the optical fiber via the condenser lens, and is assembled to the module housing in that state. An optical receiver module that is small in function and excellent in mechanical strength has been formed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an optical receiver module in which a photoelectric conversion element and other electronic devices are mounted on such a lead frame and resin-sealed, the electronic device is defective due to incomplete assembly during the manufacturing process. There is a problem that even if it becomes a defective product, it cannot be inspected for discovery unless it has gone through all the manufacturing steps. Of course, it was not possible to evaluate the characteristics of the electronic device during the manufacturing process.
[0006]
That is, as shown in FIG. 10, the lead frame in the course of the manufacturing process is connected by so-called burrs (reinforcing parts) so as not to separate a plurality of lead pins, a mounting part for mounting a photoelectric conversion element, and other electronic components. Similarly, the mounting portion for mounting the device is connected by another reinforcing portion (not shown), so that these portions are integrated. For this reason, even after wiring with a bonding wire, an electrical short circuit will be caused if a power supply is connected to a lead pin whose reinforcing portion has not been removed, so an inspection during the manufacturing process should be performed. I could not.
[0007]
In particular, since the photoelectric conversion element and other electronic devices are resin-sealed together with each mounting part, the reinforcing part that is not the object of resin sealing is cut and removed, so the reinforcing part is removed before resin sealing. Thus, the photoelectric conversion element and other electronic devices could not be substantially inspected.
[0008]
Also, in this figure, the back surface of the photoelectric conversion element such as a photodiode (the surface opposite to the light receiving surface) also serves as a semiconductor electrode, so that the back surface is directly soldered onto a predetermined mounting portion of the lead frame. The bias of the photoelectric conversion element is set by applying a power supply voltage Vcc to a predetermined power supply voltage application lead pin integrally connected to the mounting portion. On the other hand, in a semiconductor process such as MOS, bipolar, GaAs, etc. The other electronic device (for example, a signal processing circuit) manufactured by soldering is directly soldered to another mounting portion, and the mounting portion is set to the ground potential through the ground lead pin to operate the other electronic device. There is a case. However, in the middle of the manufacturing process, since these mounting parts are still electrically connected by the reinforcing part, it is impossible to set the photoelectric conversion element and other electronic devices to normal bias at the same time, These electronic devices could not be inspected during the manufacturing process.
[0009]
And since it must pass through all the manufacturing processes even if it finally becomes a defective product, it has become a factor that hinders reduction in manufacturing costs.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an optical receiver module having a structure that can be inspected even during the manufacturing process.
[0011]
In order to achieve such an object, the present invention provides a method for manufacturing an optical receiver module, wherein (a) a first metal electrode layer to which a photodiode is fixed and a second metal electrode layer are provided. Fixing a third metal electrode layer on a second surface of a parallel plate capacitor having one surface and a semiconductor chip including a preamplifier to a mounting portion of a lead frame; and (b) the preamplifier. Wiring with a bonding wire between the input of the preamplifier and the second metal electrode layer of the parallel plate capacitor; and (c) the parallel plate capacitor Applying a power supply voltage to the first and second metal electrode layers and setting the lead frame to a ground potential, and performing an inspection in the middle of the manufacturing process; and (d) after the inspection is completed, Previous And a step of wiring by using a bonding wire and a power supply line of the lead frame and the first and second metal electrode layer of the parallel plate capacitor.
In this method, the semiconductor chip includes another preamplifier in addition to the preamplifier. In the step of fixing to the mounting portion of the lead frame, one terminal of a dummy capacitor is connected to the first metal. In the above-mentioned process of fixing on the electrode layer and wiring with a bonding wire, Prior to the inspection, The other terminal of the dummy capacitor can be wired with the input of the other preamplifier and a bonding wire.
In order to achieve the above object, the optical receiver module of the present invention is provided on (a) a first surface, a second surface opposite to the first surface, and the first surface. A parallel plate capacitor having first and second metal electrode layers and a third metal electrode layer provided on the second surface; and (b) the first metal electrode of the parallel plate capacitor. A photodiode fixed to the layer; (c) a dummy capacitor having one terminal and another terminal fixed to the first metal electrode layer of the parallel plate capacitor; and (d) the first of the parallel plate capacitor. A lead frame having a mounting portion to which three metal electrode layers are fixed, and a power line connected to the first and second metal electrode layers with a bonding wire; and (e) a bonding wire connected to the photodiode. Input entered A first preamplifier and a second preamplifier having an input connected to the other terminal of the dummy capacitor by a bonding wire, the semiconductor being fixed on the mounting portion of the lead frame Chip.
In addition, an optical receiving module including a photoelectric conversion element that receives an optical signal and converts it into an electric signal on a lead frame, wherein the photoelectric conversion element is mounted on the lead frame via a parallel plate capacitor. I decided to prepare. The parallel plate capacitor is a power supply bypass capacitor of the photoelectric conversion element. Further, a preamplifier for amplifying the electric signal converted by the photoelectric conversion element is provided, and the output of the photoelectric conversion element and the input of the preamplifier are connected by a bonding wire. Furthermore, a preamplifier for amplifying the electrical signal converted by the photoelectric conversion element is provided, the output of the photoelectric conversion element and the input of the preamplifier are connected by a bonding wire, and the parallel plate capacitor is It was decided to be a power supply bypass capacitor for the preamplifier.
[0012]
[Action]
The photoelectric conversion element and the lead frame are electrically separated by the interposition of the parallel plate capacitor. Even before the reinforcing portion of the lead frame is removed, inspection or the like is performed with the photoelectric conversion element set to an appropriate bias.
[0013]
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the optical receiver module of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a circuit of an optical receiving module, and FIGS. 2 to 6 show a manufacturing process and a main part structure of a unit in which this circuit is incorporated.
[0014]
In FIG. 1, a cathode of a
[0015]
Here, each of the
[0016]
Then, the optical signal hν is converted into an electric signal by the
[0017]
Next, the structure of a unit incorporating such a circuit will be described along the manufacturing process. As shown in FIG. 2, a
[0018]
A
[0019]
As shown in FIG. + N, i, p on the semiconductor substrate + Layers are stacked, p + A p-electrode and SiO are formed so as to secure a circular light-receiving surface having a diameter of several tens to several hundreds of μm at a predetermined portion of the layer. 2 Insulating layers are stacked and n + A pin type photoelectric conversion element in which an n electrode layer for applying a power supply voltage Vcc is formed on the back surface of a semiconductor substrate is used. As shown in FIG. 4, the
[0020]
Then, the
[0021]
After mounting each electronic device on a predetermined portion of the
[0022]
That is, the potential of the
[0023]
More specifically, the power source voltage Vcc is directly applied to the back side (anode side) of the
[0024]
Therefore, in the conventional technology, since such a photodiode is directly attached to the lead frame, the reinforcing portion of the lead frame is removed, and the photodiode mounting portion and the mounting portion of another electronic device are electrically separated. In this embodiment, the
[0025]
Next, when the inspection in the middle of the manufacturing process is completed, the short needle is removed, and the bonding pad BP for applying the power supply voltage and the power application lead pin of the
[0026]
Then, only for the completed normal unit, the light receiving surface of the
[0027]
Although the case where the
[0028]
Further, the back surface of the
[0029]
Moreover, although the case where the pin type photoelectric conversion element shown in FIG. 3 is used was described, the present invention is not limited to the photoelectric conversion element having such a structure. For example, in a photoelectric conversion element using a semi-insulating substrate as shown in FIG. 5, the photoelectric conversion element is directly mounted on one surface-
[0030]
Further, the structure in which the
[0031]
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. 7 shows another circuit example mounted on the optical receiving module, FIG. 8 shows a waveform diagram for explaining the circuit operation, and FIG. 9 shows a structure of a main part of a unit in which this circuit is incorporated. In FIG. 7, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0032]
In FIG. 7, the difference from the circuit of FIG. 1 is described. Two
[0033]
Then, the optical signal hν is converted into an electric signal by the
[0034]
In a manufacturing process of a unit incorporating such a circuit, a
[0035]
The bonding wires BW ′ to be connected between the bonding pads for supplying the power supply voltage provided in these electronic devices and the power supply line Vcc of the
[0036]
That is, by bringing a short hand set at the power supply voltage Vcc into contact with the metal electrode layers 22b and 22c of the
[0037]
Next, when the inspection in the middle of the manufacturing process is completed, the short needle is removed, and the bonding pad BP for applying the power supply voltage and the power application lead pin of the
[0038]
As described above, according to these embodiments, since the photoelectric conversion element is mounted on the lead frame via the parallel plate capacitor, it is electrically separated from the lead frame during the manufacturing process. In this state, the photoelectric conversion element can be set to an appropriate bias for inspection. In addition, the parallel plate capacitor not only electrically separates the photoelectric conversion element from the lead frame, but also performs a predetermined wiring with a bonding wire, thereby bypassing the power supply bypass between the photoelectric conversion element and the preamplifier. The effect that it can be used for a capacitor is obtained.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an inspection is performed by applying an appropriate power supply voltage to the photoelectric conversion element even during the manufacturing process before the reinforcing portion of the lead frame is cut and separated. Can do. And the manufacturing process about the thing by which the defect was detected is abbreviate | omitted, and reduction of manufacturing cost can be aimed at by performing the selection process of continuing only manufacture about a normal thing.
[0040]
Moreover, the effect that the parallel plate capacitor | condenser for mounting a photoelectric conversion element can be used as a power supply bypass capacitor of the photoelectric conversion element or another electronic device is acquired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit mounted on an optical receiving module.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the shape of a lead frame.
FIG. 3 is an explanatory view showing a structure of an example of a photoelectric conversion element.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a connection structure of a parallel plate capacitor, a photoelectric conversion element, and a lead frame.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a structure of another photoelectric conversion element.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a connection structure of a parallel plate capacitor, another photoelectric conversion element, and a lead frame.
FIG. 7 is a circuit diagram showing another circuit example mounted on the optical receiving module.
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of another circuit.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a connection structure of a parallel plate capacitor, a photoelectric conversion element, and a lead frame in another circuit.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the structure of a conventional optical receiver module.
[Explanation of symbols]
2 ...
Claims (3)
フォトダイオードが固着された第1の金属電極層と第2の金属電極層とが設けられた第1の面を備える平行平板コンデンサの第2の面上の第3の金属電極層と、前置増幅器を含む半導体チップとをリードフレームの搭載部に固着する工程と、
前記前置増幅器と前記フォトダイオード上の電極との間、および前記前置増幅器の入力と前記平行平板コンデンサの前記第2の金属電極層との間をボンディングワイヤで配線する工程と、
前記平行平板コンデンサの前記第1および第2の金属電極層に電源電圧を印加すると共に前記リードフレームをグランド電位に設定して、製造工程の途中に検査を行う工程と、
該検査が終了した後に、前記平行平板コンデンサの前記第1および第2の金属電極層と前記リードフレームの電源ラインとをボンディングワイヤを用いて配線する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。A method of manufacturing an optical receiver module, comprising:
A third metal electrode layer on a second surface of a parallel plate capacitor having a first surface provided with a first metal electrode layer and a second metal electrode layer to which a photodiode is fixed; Fixing a semiconductor chip including an amplifier to a mounting portion of a lead frame;
Wiring between the preamplifier and the electrode on the photodiode and between the input of the preamplifier and the second metal electrode layer of the parallel plate capacitor with bonding wires;
Applying a power supply voltage to the first and second metal electrode layers of the parallel plate capacitor and setting the lead frame to a ground potential, and inspecting during the manufacturing process;
And wiring the first and second metal electrode layers of the parallel plate capacitor and the power line of the lead frame using bonding wires after the inspection is completed.
リードフレームの搭載部に固着する前記工程では、ダミーコンデンサの一端子を前記第1の金属電極層上に固着しており、
ボンディングワイヤで配線する前記工程では、該検査に先立って、前記ダミーコンデンサの他端子を前記別の前置増幅器の入力とボンディングワイヤで配線する、ことを特徴とする請求項1に記載された方法。The semiconductor chip includes another preamplifier in addition to the preamplifier,
In the step of fixing to the mounting portion of the lead frame, one terminal of the dummy capacitor is fixed to the first metal electrode layer,
2. The method according to claim 1, wherein in the step of wiring with a bonding wire, prior to the inspection, the other terminal of the dummy capacitor is wired with an input of the another preamplifier and a bonding wire. .
前記平行平板コンデンサの前記第1の金属電極層に固着されたフォトダイオードと、
前記平行平板コンデンサの前記第1の金属電極層に固着された一端子と他端子とを有するダミーコンデンサと、
前記平行平板コンデンサの前記第3の金属電極層が固着された搭載部と、前記第1および第2の金属電極層にボンディングワイヤで接続された電源ラインとを有するリードフレームと、
前記フォトダイオードにボンディングワイヤで接続された入力を有する第1の前置増幅器と前記ダミーコンデンサの前記他端子にボンディングワイヤで接続された入力を有する第2の前置増幅器とを含んでおり、前記リードフレームの前記搭載部上に固着された半導体チップと
を備える、ことを特徴とする光受信モジュール。A first surface, a second surface opposite to the first surface, first and second metal electrode layers provided on the first surface, and provided on the second surface; A parallel plate capacitor having a third metal electrode layer formed;
A photodiode fixed to the first metal electrode layer of the parallel plate capacitor;
A dummy capacitor having one terminal and the other terminal fixed to the first metal electrode layer of the parallel plate capacitor;
A lead frame having a mounting portion to which the third metal electrode layer of the parallel plate capacitor is fixed, and a power line connected to the first and second metal electrode layers by a bonding wire;
A first preamplifier having an input connected to the photodiode by a bonding wire; and a second preamplifier having an input connected to the other terminal of the dummy capacitor by a bonding wire; An optical receiver module comprising: a semiconductor chip fixed on the mounting portion of the lead frame.
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