JP3960031B2 - Optical receiver module - Google Patents

Optical receiver module Download PDF

Info

Publication number
JP3960031B2
JP3960031B2 JP2001379004A JP2001379004A JP3960031B2 JP 3960031 B2 JP3960031 B2 JP 3960031B2 JP 2001379004 A JP2001379004 A JP 2001379004A JP 2001379004 A JP2001379004 A JP 2001379004A JP 3960031 B2 JP3960031 B2 JP 3960031B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
optical fiber
light receiving
light
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001379004A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003177287A (en
Inventor
康 藤村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2001379004A priority Critical patent/JP3960031B2/en
Publication of JP2003177287A publication Critical patent/JP2003177287A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3960031B2 publication Critical patent/JP3960031B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光受信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光受信モジュールは、光ファイバと、フォトダイオード素子とを備えている。フォトダイオード素子は、光ファイバからの信号光を受光面に受けて、信号光に応じた電気信号を発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、光受信モジュールの動作速度を上げるために技術開発を行っている。最近、光通信の伝送容量の需要が増している。この要求に応じるために、光受信モジュールの動作速度を上げることが求められている。発明者は、１０Ｇｂｐｓを越えるような光伝送速度を実現できるような光受信モジュールが求められると考えている。しかしながら、光受信モジュールの利用範囲が今後も拡大されることを考えに入れると光受信モジュールの構造が簡素であることも重要である。発明者は、簡素な構造を実現するためには、光ファイバと半導体受光素子とをパッシブアライメント構造により実現できることが好適であると考えている。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、パッシブアライメント構造を備えると共に、光伝送速度を向上可能な構造を備える光受信モジュールを提供することにした。
【０００５】
この目的を達成するために、発明者は、現在の光受信モジュールの構造について検討を行った。この光受信モジュールは、光ファイバおよび半導体受光素子を配置基板上に搭載している。また、光受信モジュールは、半導体受光素子からの電気信号を処理するための半導体信号処理素子を備えている。この半導体信号処理素子は、半導体受光素子とボンディングワイヤを介して接続されている。
【０００６】
この構造について発明者が検討した結果、下記の点に気づいた。光通信モジュールにおいては、半導体受光素子の配置が重要である。なぜなら、半導体受光素子は、所望の特性を実現するように半導体信号処理素子と電気的に接続されていなければならず、また、所望の光学的な結合をも共に実現するように光ファイバと光学的に結合されていなくてはならない。この知見に基づいて、発明者は、以下のような発明をするに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、光ファイバからの信号光を電気信号に変換する光受信モジュールに係る。光受信モジュールは、所定の軸方向に沿って主面上に設けられた第１、第２および第３の領域を有する搭載部材を備える。第１の領域は、第１および第２の支持面を持つ光ファイバ支持部を有しており、第２の領域は、突き当て面を有しており、第３の領域は、光ファイバからの光を反射する反射面とこの反射面に光ファイバからの光を導くための光学的通路とを有する素子実装部を有している。光受信モジュールは、一端および他端を有しており、第１および第２の支持面に支持されると共に一端が突き当て面に突き当たられた光ファイバを備える。光受信モジュールは、光ファイバから受けた光を電気信号に変換する受光部を有する半導体受光素子を備える。反射面からの光を半導体受光素子に提供するモノリシックレンズおよび半導体受光素子からの電気信号を処理する信号処理部を有しており素子実装部に配置された半導体素子を備える。半導体素子は、受光素子配置部を更に有しており、半導体受光素子は、受光素子配置部上に配置されている。
本発明の別の側面は、光ファイバからの信号光を電気信号に変換する光受信モジュールに係る。光受信モジュールは、所定の軸方向に沿って主面上に設けられた第１、第２および第３の領域を有する搭載部材を備える。第１の領域は、第１および第２の支持面を持つ光ファイバ支持部を有しており、第２の領域は、突き当て面を有しており、第３の領域は、光ファイバからの光を反射する反射面とこの反射面に光ファイバからの光を導くための光学的通路とを有する素子実装部を有している。光受信モジュールは、一端および他端を有しており、第１および第２の支持面に支持されると共に一端が突き当て面に突き当たられた光ファイバを備える。光受信モジュールは、光ファイバから受けた光を電気信号に変換する光検出部、反射面からの光を光検出部に提供するモノリシックレンズおよび光検出部からの電気信号を処理する信号処理部を有しており、前記素子実装部に配置された半導体素子を備える。モノリシックレンズは半導体素子の第１の面に設けられており、光検出部および信号処理部は第１の面に対向する第２の面に設けられている。
【０００８】
この光受信モジュールは、パッシブアライメント構造を有する。光受信モジュールにおいて、半導体素子は、搭載基板の素子搭載部に配置されており、モノシックレンズおよび信号処理部を有している。このモノシックレンズを介して、光ファイバは半導体受光素子に光学的に結合されている。半導体受光素子からの電気信号は、半導体素子の信号処理部によって処理される。
【０００９】
光受信モジュールでは、半導体受光素子は、受けた光を電気信号に変換する受光部を有する半導体受光素子を含む。半導体素子は、素子配置部を更に有している。この素子配置部上に、半導体受光素子が配置される。半導体受光素子は半導体素子の素子配置部上に配置されているので、半導体素子のモノシックレンズを介して光ファイバに光学的に結合される。
【００１０】
光受信モジュールでは、半導体素子は、素子配置部を更に有している。半導体受光素子は、電極面および受光部を有する半導体受光素子を含む。電極面には、受光部に接続された電極が設けられている。受光部は、電極面から入射した光を受ける。半導体受光素子は、電極面が素子配置部に対面するように素子配置部に配置されている。
【００１１】
半導体受光素子は、半導体素子の素子配置部上にフリップチップボンディングされている。この配置により、半導体受光素子の受光部が、半導体素子のモノシックレンズを介して光ファイバに光学的に結合される。
【００１２】
光受信モジュールでは、モノリシックレンズは、半導体素子の第１の面に設けられている。素子配置部は、第１の面に対向する第２の面に設けられている。第１の面と第２の面との間の間隔は、モノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されている。
【００１３】
光受信モジュールでは、半導体素子は、素子配置部とモノリシックレンズとの間に設けられた一または複数の半導体部を含んでいる。各半導体部は、光ファイバからの光が透過可能な材料である。この形態により、光ファイバは、半導体素子内の経路を通して半導体受光素子に光学的に結合される。
【００１４】
本発明の一側面に係る光受信モジュールでは、モノリシックレンズは半導体素子の第１の面に設けられており、受光素子配置部は第１の面に対向する第２の面に設けられており、第１の面と第２の面との間の間隔はモノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されることが好ましい。また、本発明の光受信モジュールでは、光ファイバからの光は、モノリシックレンズを通過して半導体受光素子に到達する。
本発明の別の側面に係る光受信モジュールでは、半導体素子の厚さは、モノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されることが好ましい。本発明の光受信モジュールでは、光ファイバからの光はモノリシックレンズを通過して光検出部に到達する。
【００１５】
この光受信モジュールでは、半導体素子の厚さは、モノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されている。
【００１６】
この光受信モジュールでは、半導体素子は、光検出部と前記モノリシックレンズとの間に設けられた一または複数の半導体部を含む。各半導体部は、光ファイバからの光が透過可能である。この形態により、光ファイバは、半導体素子内の経路を通して光検出部に光学的に結合される。
【００１７】
光受信モジュールは、半導体素子と電気的に接続された配線基板を更に備えるようにしてもよい。配線基板は、この配線基板と光ファイバとの間に半導体素子が位置するように配置されている。この配線基板は、半導体素子に隣接して配置されることが好ましい。所定の軸に沿って、光ファイバ、半導体素子および配線基板が配置されることが好ましい。
【００１８】
光受信モジュールは、光ファイバを保持するフェルールを更に備えるようにしてもよい。搭載部材は、第１の領域において所定の軸方向に沿って伸びており、フェルールを支持するフェルール支持部を有している。また、光受信モジュールは、搭載部材、光ファイバ、半導体素子を収容するハウジングを更に備えるようにしてもよい。フェルールは、ハウジングに固定されている。
【００１９】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面と共に以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解される。図面に共通な同一要素を示すために、可能な場合には、同一の参照番号が使用される。
【００２１】
(第１の実施の形態)
図１、図２および図３を参照しながら、第１の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールを説明する。この光受信モジュール２ａは、光結合デバイス１０ａと、パッケージ１２といったハウジングと、受光素子アセンブリ１４と、部品搭載部材１６、２６と、光ファイバ１８と、を備える。受光素子アセンブリ１４は、搭載基板２０と、半導体受光素子２２と、半導体信号処理素子２８とを備える。搭載基板２０上には、半導体信号処理素子２８が配置されている。半導体信号処理素子２８上には、半導体受光素子２２が配置されている。特に、図２を参照すると、半導体信号処理素子２８は、モノリシックレンズを備えており、半導体受光素子２２は、光ファイバ１８からの光をモノリシックレンズを介して受ける。
【００２２】
光結合デバイス１０ａは、光ファイバ１８の他端に接続されている。光結合デバイス１０ａとしては、例えば、光ファイバ１８の一端に接続された光コネクタまたは光ファイバ１８の他端に接続されたフェルールがある。
【００２３】
パッケージ１２は、第１および第２の側壁１２ａ、１２ｂと、導入壁１２ｃと、第３の側壁１２ｄとを有する。第１および第２の側壁１２ａ、１２ｂは、所定に軸方向に伸びる。導入壁１２ｃは、光ファイバを受け入れるように設けられている。第３の側壁１２ｄは、導入壁と対向するように設けられている。パッケージ１２としては、バタフライ型パッケージが例示される。第１〜第３の側壁１２ａ、１２ｂ、１２ｄには、それぞれ複数の端子１２ｅが設けられている。特に図２及び図３を参照すると、導入壁１２ｃには、光ファイバを受け入れるための光ファイバ導入孔１２ｆが設けられている。光ファイバ導入壁１２ｃの外側には、導入孔１２ｆの位置に合わせて、ガイド部１２ｇが所定の軸方向に向けて突出している。ガイド部１２ｇには、その一端から他端に向けて光ファイバを挿入可能な光ファイバ挿入孔が設けられている。光ファイバ１８は、光ファイバ挿入孔に挿入され、導入孔１２ｆを介してパッケージ内部に到達する。ガイド部１２ｇには、光ファイバ挿入孔に至る貫通孔１２ｊが設けられている。ガイド部１２ｇに光ファイバ１８を挿入した後に、この貫通孔１２ｊから樹脂を導入して、光ファイバ１８をガイド部１２ｇに固定する。ガイド部１２ｇの外周はゴムブーツ１９といった保護部材で覆れているので、ガイド部１２ｇの端部において光ファイバ１８に加わる外力を低減できる。パッケージ１２の底部１２ｉには、受光素子アセンブリ１４が配置されている。底部１２ｉの材料には、例えばＣｕＷを使用できる。
【００２４】
受光素子アセンブリ１４は、搭載基板２０と、半導体受光素子２２と、半導体信号処理素子２８とを備える。搭載基板２０の主面上には、半導体素子２８が配置されている。搭載基板２０の主面の高さは、受光素子アセンブリ１４がパッケージ１２に配置されたときに、光ファイバの光軸の延長軸の高さと位置合わせされている。この位置合わせにより、光ファイバ１８の高さは、搭載基板２０の主面の高さとほぼ一致する。この搭載基板２０により、パッケージ１２内に導入された光ファイバ１８は、望まれない屈曲することなく受光素子アセンブリ１４に到達できる。光ファイバ１８が、搭載基板２０上において位置決めされた後に、覆い部材２４により固定される。半導体信号処理素子２８上には、半導体受光素子２２が配置されている。半導体信号処理素子２８の素子面の高さは、配線基板１２ｈの主面の高さと関連付けられている。配線基板１２ｈは、パッケージ１２内に設けられている。この高さ調整によって、半導体信号処理素子２８と配線基板１２ｈとの配線長(例えばボンディングワイヤ長)を短縮できる。
【００２５】
受光素子アセンブリ１４と側壁１２ａとの間には、部品搭載部材１６が配置されている。また、受光素子アセンブリ１４と側壁１２ｂとの間には、部品搭載部材２６が配置されている。部品搭載部材１６、２６は、半導体受光素子２２と配線基板１２ｈとを電気的に接続するために利用される配線用部品３３、抵抗およびコンデンサといった受動素子３１とを搭載している。
【００２６】
配線部材１２ｈは、受光素子アセンブリ１４および部品搭載部材１６、２６に隣接するように設けられている。また、配線基板１２ｈは、端子１２ｅが設けられている側壁１２ａ、１２ｂ、１２ｄに沿って設けられている。具体的には、配線基板１２ｈは、第１〜第３の領域からなる。第１および第２の領域は、光ファイバ搭載基板２０と側壁１２ａ、１２ｂの各々との間に所定の軸方向に延びるように設けられている。第３の領域は、第１および第２の領域を繋ぐようにこれらの間に挟まれて、また搭載基板２０と側壁１２ｄとの間に所定の軸と交差する方向に伸びる。このため、配線基板１２ｈは、受光素子アセンブリ１４および部品搭載部材１６、２６に面する複数の辺(図１の例では三辺)を有する。
【００２７】
また、部品搭載部材１６、２６の主面の高さは、配線基板１２ｈの配線面の高さと関連づけられている。これによって、受動素子３１および配線用部材３３を介する半導体信号処理素子２８と配線基板１２ｈとの間の配線長(ボンディングワイヤ長)を短縮できる。また、素子搭載部材１６、２６の主面の高さは、受動素子３１および配線用部材３３を介する配線の長さが短縮できるように、配線器基板１２の主面の高さと関連付けられている。
【００２８】
例示的に説明すれば、半導体信号処理素子２８の電極が部品搭載部材１６、２６を介して配線基板１２ｈに接続される場合にも、搭載基板２０と部品搭載部材１６、２６とを結ぶ配線長(ボンディングワイヤ長)を短縮できる。好適な実施例では、配線基板１２ｈの配線面および半導体信号処理素子２８の上面の高さは、幅２ｍｍの範囲に含まれる。加えて、配線基板１２ｈおよび半導体信号処理素子２８を搭載部材２６上の導電層を介して接続することによって、ボンディングワイヤ長を１ｍｍ以下にまで短縮できる。
【００２９】
好適な実施例では、部品搭載部材１６、２６は、ＣｕＷといった熱伝導性に優れた金属材料で形成される。また、第３の部分には、半導体信号処理素子２８が配置され、部品搭載部材１６、２６には、受動素子３１または配線用部材３３が配置される。また、半導体受光素子２２は、半導体信号処理素子２８上に配置されるので、半導体信号処理素子２８上にバンプ等を用いてフリップチップボンディングが可能になる。この構造により、両素子を近接して配置できると共に、これら素子を接続するためにボンディングワイヤを用いることなく、またこれらの間の配線長を短縮できる。
【００３０】
発明者の検討によれば、１０Ｇｂｐｓ程度またはそれ以上の伝送速度では、ワイヤによって生じるインダクタンスも無視することができない。ボンディングワイヤのインダクタンスの影響の一例を示せば、ワイヤ直径２５μｍの場合、長さ１ｍｍでは０．８ｎＨ程度のインダクタンスを有する。このインピーダンス値は、７．５ＧＨｚの周波数で３７．７Ω程度となる。また、フォトダイオードまたは集積回路の入力部にはサブｐＦ程度のキャパシタンスが存在する。例えば、キャパシタンスを０．３ｐＦと見積もると、このキャパシタンスおよび１ｍｍ長のワイヤによる共振周波数は１０．３ＧＨｚとなり、１．９ｎＨのインダクタンスでは共振周波数が６．７ＧＨｚとなる。このため、１０Ｇｂｐｓ程度またはそれ以上の伝送速度の光受信モジュールでは、ワイヤ長が１ｍｍを越えないようにする必要がある。このためには、光ファイバの光軸を含む平面に対して±１ｍｍ以内に収まるように、半導体受光素子２２、半導体信号処理素子２８、配線基板１２ｈの高さが規定される。
【００３１】
図４(ａ)及び図４(ｂ)は、光受信モジュール２の一例の等価回路を示す。半導体受光素子２２として、フォトダイオードが示されている。半導体信号処理素子２８として、プリアンプが示されている。フォトダイオードのアノードは、プリアンプの入力に接続されている。プリアンプは、入力に受けた信号を増幅すると共に、差動信号に変換された一対の信号を生成する。フォトダイオードは、プリアンプの半導体チップ上にフリップチップ形態でダイボンドされている。図４(ａ)を参照すると、フォトダイオードからの微少信号は、直下に位置する半導体信号処理素子２８で増幅されると共に差動信号に変換された後に、キャパシタ３０を介して光受信モジュールの端子１２ｅに与えられる。この図面は、図１、図９、図１４に示された光受光モジュールの構成を示す。また、図４(ｂ)を参照すると、フォトダイオードからの微少信号は、直下に位置する半導体信号処理素子２８で増幅されると共に差動信号に変換された後に、直接に光受信モジュールの端子１２ｅに与えられる。この図面は、図１５に示された光受光モジュールの構成を示す。
【００３２】
図５(ａ) 〜図５(ｃ)を参照しながら、搭載基板２０を説明する。搭載基板２０は、所定に軸方向に沿って配置された第１〜第４の領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備える。第１の領域２０ａには、所定の軸方向に伸びる光ファイバ支持溝３２が形成されている。光ファイバ支持溝３２は、所定の軸方向に伸びると共に、光ファイバの側面を支持することが可能な２つの光ファイバ支持面３２ａ及び３２ｂを備える。
【００３３】
第１の領域２０ａは、また、所定の軸方向に伸びる光ファイバ導入溝３４を有する。光ファイバ導入溝３４は、搭載基板２０の一辺から光ファイバ支持溝３２の一端まで伸びる。光ファイバ導入溝３４も、光ファイバ支持溝３２と同様に、２つの構成面３４ａ及び３４ｂを備えるけれども、光ファイバ支持溝３２よりも深い。光ファイバ導入溝３４は、光ファイバ支持溝３２との接続部分において、テーパ領域３６を備える。テーパ領域３６は、テーパ面３６ａ、３６ｂを有する。テーパ面３６ａ及び３６ｂは、それぞれ、光ファイバ支持面３２ａ及び３２ｂと構成面３４ａ及び３４ｂとを接続する。光ファイバ支持溝３２は、所定の軸と交差する方向に関する光ファイバの位置を規定する。
【００３４】
第２の領域２０ｂは、所定の軸と交差する方向に伸びる突き当て溝３８を有する。突き当て溝３８は、所定の軸に交差する方向に伸びる突き当て面３８ａを有する。この構造によれば、光ファイバ支持溝３２に配置された光ファイバの一端は、突き当て面３８ａに突き当てられる。この突き当てによって、光ファイバの調芯が必要なく、所定の軸方向に関して光ファイバが位置決めされる。光ファイバを覆うように搭載基板２０上に覆い部材２４を配置すると、光ファイバが固定される。
【００３５】
第３の領域２０ｃには、光結合部が設けられている。光結合部は、反射面４０と、光通過溝４２とを有する。反射面４０は、所定の軸方向と交差する方向に伸びる。光通過溝４２は、反射面４０から突き当て溝３８まで所定の軸方向に伸びる。光通過溝４２は、光ファイバ支持溝３２に配置された光ファイバの一端から反射面４０への光路を提供する。光結合部には、また、所定の軸と交差する方向に伸びる傾斜面(参照番号４０に対応する)を有する溝４８が形成されている。この傾斜面が反射面として利用されるので、反射面４０の幅が光通過溝４２の幅より広くなる。故に、光通過路４２の端部に形成される斜面を反射面として利用する場合に比べて、反射面の面積を大きくできる。一方、溝４８が無い場合には、光通過路４２を構成する２側面が、光通過路４２の端部に位置する斜面に隣接する面となり、光ファイバから出射された光は、これらの側面によって反射される。
【００３６】
第３および第４の領域２０ｃ及び２０ｄには、素子実装部が設けられている。素子実装部には、半導体信号処理素子２８を搭載するための導電層４６が設けられている。半導体信号処理素子２８が素子実装部に配置されると、光結合部に位置する反射面４０および光通過溝４２は、半導体信号処理素子２８により覆われる。
【００３７】
また、第３および第４の領域２０ｃ、２０ｄには、半導体信号処理素子２８の搭載位置を規定するための複数の位置決めマーカ４４が設けられている。位置決めマーカ４４が、光ファイバ支持溝３２、反射面４０、および光導入路４２と同一の製造工程で形成されるとき、光ファイバ１８と半導体信号処理素子２８との位置決め精度が改善される。
【００３８】
好適な実施例では、搭載基板２０はシリコン基板で形成される。シリコン基板を用いる場合、エッチングによって、光ファイバ支持溝３２、光ファイバ導入溝３４、反射面４０、位置決めマーカ４４および光導入路４２を同時に形成できる。また、光ファイバ支持溝３２および光ファイバ導入溝３４は、Ｖ溝または台形溝である。
【００３９】
図６(ａ)および図６(ｂ)を参照すると、半導体信号処理素子２８は、第１の面２８ａと、第１の面２８ａに対向する第２の面２８ｂとを備える。第１の面２８ａは、所定の軸方向に配置された素子配置部２８ｃおよび信号処理部２８ｄを備える。素子配置部２８ｃには、半導体受光素子２２が配置される。信号処理部２８ｄは、半導体受光素子２２といった光電変換手段からの電気信号を処理する信号処理回路を備えている。信号処理回路としては、電気信号を増幅するプリアンプが例示される。
【００４０】
また、素子配置部２８ｃには、パッド電極２８ｇ、２８ｈ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋが配置されている。パッド電極２８ｇ、２８ｈ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋは、それぞれ、半導体受光素子２２のパッド電極２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈに位置合わせされている。パッド電極２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇは、半導体受光素子２２のカソードに接続されている。電極２８ｇ、２８ｈ、２８ｉ、２８ｊは、カソード電源線が接続されている。カソード用の電極は、半導体チップの四隅に配置されている。一方、光検出部２２ｅは、これらの電極に隣接している。この配置により、半導体受光素子２２が半導体信号処理素子２８上に安定して支持される。パッド電極２２ｈは、半導体受光素子のアノードに接続されている。電極２８ｋは、第１の面２８ａ上に設けられた導電線を介して信号処理回路の入力に接続されている。アノード用の電極は、カソード用の電極の間に配置されている。この配置により、アノード用の電極が半導体信号処理素子２８上の対応電極に確実に接続される。
【００４１】
さらに、パッド電極２８ｇ、２８ｈ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋには、例えばバンプ電極２９ａが設けられている。半導体受光素子２２は、位置合わせマーカ２８ｍに合わせて半導体信号処理素子２８上に配置される。この配置により、半導体受光素子２２のパッド電極２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈは、それぞれ、半導体信号処理素子２８上のパッド電極２８ｇ、２８ｈ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋにバンプ電極２９ａを介して電気的に接続されると共に固定される。この時、半導体受光素子２２と半導体信号処理素子２８とはそれぞれのパッド間のセルフアライメント効果により高精度な位置合わせが期待できる。
【００４２】
第２の面２８ｂは、素子配置部２８ａに位置合わせされたモノリシックレンズを備える。図６(ａ)および図６(ｂ)に示された実施例では、モノリシックレンズ２８ｆは素子配置部２８ａに対向するように設けられている。モノリシックレンズ２８ｆは、搭載基板２０の反射面４０からの光を半導体受光素子２２の受光面２２ｃに提供する。第１の面２８ａと第２の面２８ｂとの間の間隔は、モノリシックレンズ２８ｆの焦点距離に関連付けるように決定されている。
【００４３】
また、第２の面２８ｂには、モノリシックレンズ２８ｆが位置する領域を除いて、導電層２８ｎが設けられている。導電層２８ｎは、導電性接着剤あるいは半田といった固定部材を介して導電層４６に固定される。
【００４４】
モノリシックレンズ２８ｆから素子配置部２８ａへ至る素子の部分は、例えば、１マイクロメートル以上の波長の光が透過できる材料の基板で形成されている。
【００４５】
図７(ａ)および図７(ｂ)は、本実施の形態に適用可能な半導体受光素子２２ａ及び２２ｂを示す。これらの半導体受光素子は、いずれも前面入射型ｐｉｎ受光素子である。半導体受光素子は、半導体信号処理素子２８の素子搭載部にフリップチップ形態で搭載される。
【００４６】
図７(ａ)を参照すると、半導体受光素子２２ａは、Ｓドープｎ+型ＩｎＰ基板１００と、ｉ型ＩｎＰ半導体層１０２と、ｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１０４と、ｉ型ＩｎＰ半導体層１０６と、Ｚｎドープｐ+型半導体領域１０８ａと、ｐ+型半導体領域１０８ｂとを備える。ｎ+型ＩｎＰ基板１００の主面上には、ｉ型ＩｎＰ半導体層１０２、ｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１０４、ｉ型ＩｎＰ半導体層１０６、Ｚｎドープｐ+型半導体領域１０８ａおよびｐ+型半導体領域１０８ｂが順に配置されている。ｐ+型半導体領域１０８ａおよびｐ+型半導体領域１０８ｂは、ｉ型ＩｎＰ半導体層１０６およびｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１０４内に形成されている。ｐ+型半導体領域１０８ａとその直下のｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１０４とは光検出部として働き、ｐ+型半導体領域１０８ｂは、ｐ+型半導体領域１０８ａを囲んで形成され、光検出部の外側に入射した光によって生成されたキャリアを速やかに消失させるキャリア捕獲部として働く。ｐ+型半導体領域１０８ａには、アノード電極１１０が設けられる。基板１００の主面に対向する裏面には、カソード電極１１２が設けられている。
【００４７】
図７(ｂ)を参照すると、半導体受光素子２２ｂは、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１２０と、Ｓドープｎ+型ＩｎＰ半導体層１２２と、ｉ型ＩｎＰ半導体層１２４と、ｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１２６と、ｉ型ＩｎＰ半導体層１２８と、Ｚｎドープｐ+型半導体領域１３０、１３２とを備える。Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１２０の主面上には、Ｓドープｎ+型ＩｎＰ半導体層１２２、ｉ型ＩｎＰ半導体層１２４、ｉ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１２６、ｉ型ＩｎＰ半導体層１２８、およびＺｎドープｐ+型半導体領域１３０、１３２が順に配置されている。半導体領域１３２は、半導体領域１３０を囲んでいる。ｐ+型半導体領域１３０、１３２は、ｉ型ＩｎＰ半導体層１２８およびｉ型ＩｎＰＧａＡｓ半導体層１２６内に形成されている。ｐ+型半導体領域１３０は光検出部として働く。ｐ+型半導体領域１３０には、アノード電極１３４が設けられる。一方、ｎ+型半導体領域１３２は、ｐ+型半導体領域１３０を囲んで形成され、電荷捕獲領域として働く。ＩｎＰ半導体層１２８上には、カソード電極１３５が設けられる。
【００４８】
図８は、光ファイバ１８、半導体受光素子２２および半導体信号処理素子２８を搭載基板２０上に搭載した形態を示す模式図である。軸Ａ１は光検出部２２ｃの位置を示しており、軸Ａ２はモノリシックレンズ２８ｆの中心を示している。光ファイバ１８は、光ファイバ支持溝３２および突き当て面３８ａにより位置決めされる。この光ファイバ１８の一端から放出された光は、光通過溝４２を通過する。光Ｂは、所定に軸１上を進み、反射面４０で反射される。この反射光Ｃは、モノリシックレンズ２８ｆを通過して光検出部２２ｃに到達する。
【００４９】
光ファイバ１８及び半導体信号処理素子２８は、光ファイバ１８からの光がモノリシックレンズの中心近傍を通過するように、反射面４０に関して位置決めされる。また、半導体受光素子２２は、光ファイバ１８からの光が半導体受光素子２２の光検出部２２ｃに到達するように、半導体信号処理素子２８に関して位置決めされる。この位置決めにより、半導体受光素子２２は、光ファイバ１８からの光が半導体受光素子２２の光検出部２２ｃに到達するように、半導体信号処理素子２８上に配置される。これによって、モノリシックレンズ２２ｆの曲率半径におけるばらつきに対する許容度が増す。この曲率半径は、光検出部２２ｃの光検出領域の面積と距離とに関連づけて決定されている。なぜなら、光検出領域が小さくできれば、高速動作に関して有利であるからである。発明者の見積によれば１０Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を実現するためには、光検出部の直径は約７０μｍ以下であることが必要であり、キャパシタンス値は約０．４２ｐＦ以下である。また、モノリシックレンズ２８ｆの焦点距離が長い場合には、半導体信号処理素子２８の基板の厚みが厚くなる。
【００５０】
(第２の実施の形態)
図９および図１０を参照すると、第２の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールを説明する。光受信モジュール２ｂは、図１に示された光受信モジュール２ａの受光素子アセンブリ１４に代えて、受光素子アセンブリ１５を備える。つまり、光受信モジュール２ｂは、光結合デバイス１０ａと、パッケージ１２といったハウジングと、受光素子アセンブリ１５と、部品搭載部材１６、２６と、光ファイバ１８とを備える。受光素子アセンブリ１５は、搭載基板２０および半導体信号処理素子２５を備える。搭載基板２０上には、半導体信号処理素子２５が配置されている。半導体信号処理素子２５には、半導体受光素子部が設けられている。半導体信号処理素子２５は、モノリシックレンズをさらに備えており、半導体受光素子部は、モノリシックレンズを介して光ファイバ１８からの光を受ける。
【００５１】
図１１(ａ)および図１１(ｂ)を参照すると、半導体信号処理素子２５は、第１の面２５ａと、第１の面２５ａに対向する第２の面２５ｂとを備える。第１の面２５ａは、所定の軸方向に配置された光素子部２５ｃおよび信号処理部２５ｄを備える。光素子部２５ｃには、半導体受光素子部２５ｋが位置している。信号処理部２５ｄは、半導体受光素子部２５ｋといった光電変換手段からの電気信号を処理する信号処理回路を備えている。信号処理回路としては、電気信号を増幅するプリアンプが例示される。
【００５２】
また、光素子部２５ｃには、パッド電極２５ｇ、２５ｈが配置されている。半導体受光素子部２５ｋは、カソード２５ｊおよびアノード２５ｉを有する。パッド電極２５ｈは、半導体受光素子のカソード２５ｊに接続されている。パッド電極２５ｇは、半導体受光素子のアノード２５ｉに接続されている。電極２５ｈには、カソード電源線が接続されている。電極２５ｇは、第１の面２５ａ上に設けられた導電線を介して信号処理回路の入力に接続されている。
【００５３】
第２の面２５ｂは、光素子部２５ａに位置合わせされたモノリシックレンズ２５ｆを備える。図１１(ａ)および図１１(ｂ)に示された実施例では、モノリシックレンズ２５ｆは光素子部２５ａに対向するように設けられている。モノリシックレンズ２５ｆは、搭載基板２０の反射面４０からの光を半導体受光素子部２５ｋの受光部に提供する。第１の面２５ａと第２の面２５ｂとの間の間隔は、モノリシックレンズ２５ｆの焦点距離に関連付けるように決定されている。
【００５４】
また、第２の面２５ｂには、モノリシックレンズ２５ｆが位置する領域を除いて、導電層２５ｍが設けられている。導電層２５ｍは、導電性接着剤あるいは半田といった固定部材を介して導電層４６に固定される。半導体受光素子部は、前面入射型ｐｉｎ受光素子である。半導体受光素子は、半導体信号処理素子２５に形成されている。
【００５５】
半導体信号処理素子２５を用いると、半導体受光素子を実装するための製造工程が不要になる。また、半導体信号処理素子２５上に半導体受光素子部を集積するために必要な領域は、別個の半導体チップの半導体受光素子を実装するための領域に比べて小さい。故に、半導体信号処理素子２５のチップサイズが小さくできる。これにより、半導体受光素子部と信号処理回路との電気的な接続長も短縮可能である。さらに、半導体信号処理素子２５の半導体チップには、半導体受光素子部、信号処理回路およびモノリシックレンズの全てが集積されている。故に、半導体受光素子部とモノリシックレンズとの光学的な結合が、半導体チップを作成することにより決定されると共に、半導体受光素子部と信号処理回路との電気的な接続も、半導体チップを作成することにより決定される。したがって、光受信モジュールの光学的特性および電気的特性は、微細加工が可能な半導体製造プロセスによって向上される。
【００５６】
図１２は、光ファイバ１８、半導体信号処理素子２５を搭載基板２０上に搭載した形態を示す模式図である。軸Ａ３は、光を検出する半導体受光素子部２５ｋの位置を示しており、軸Ａ２はモノリシックレンズ２５ｆの中心を示している。光ファイバ１８は、光ファイバ支持溝３２および突き当て面３８ａにより位置決めされる。この光ファイバ１８の一端から放出された光は、光通過溝４２を通過する。光Ｂは、所定に軸１上を進み、反射面４０で反射される。この反射光Ｃは、モノリシックレンズ２５ｆを通過して半導体受光素子部２５ｋに到達する。
【００５７】
光ファイバ１８及び半導体信号処理素子２５は、光ファイバ１８からの光がモノリシックレンズの中心近傍を通過するように、反射面４０に関して位置決めされる。この位置決めにより、半導体信号処理素子２５は、光ファイバ１８からの光が半導体受光素子部２５ｋの光検出部に到達するように配置される。この曲率半径は、光検出部２２ａの光検出領域の面積と距離とに関連づけて決定されている。モノリシックレンズ２５ｆの焦点距離が長い場合には、半導体信号処理素子の基板の厚みを厚くする。
【００５８】
図１３は、半導体信号処理素子の模式図である。半導体信号処理素子２５は、メサ構造の半導体素子である。メサ型の半導体受光素子部２５ｋは、Ｓドープｎ+型ＩｎＰ半導体層１４２と、ｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１４４と、ｎ型ＩｎＰ半導体層１４６と、高濃度Ｂｅドープｐ+型半導体領域１４８とを備える。ｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１４４、ｎ型ＩｎＰ半導体層１４６、および高濃度Ｂｅドープｐ+型半導体領域１４８は、Ｆｅドープの半絶縁性ＩｎＰ基板１４０の主面上に順に配置されている。半導体受光素子２５ｃは、軸Ａ５によって規定される位置に配置されている。ｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１４４とｐ+型半導体領域１４８との接合部に生成される空乏層内において、入射光により電子正孔対が生成される。メサ型の半導体受光素子部２５ｃの上面には、絶縁膜１５０が形成される。絶縁膜１５０には、ｎ型ＩｎＰ半導体層１４６およびｐ+型半導体領域１４８の各々に通じるコンタクト孔が形成され、コンタクト孔内には導電体が形成され、これによりアノード電極１５２およびカソード電極１５４が形成される。
【００５９】
基板１４０の主面に対向する裏面には、中心軸(光軸)Ａ６を持つモノリシックレンズ１５８が形成されている。モノリシックレンズ１５８の周囲を囲むようにメタライズ層１５６が設けられている。
【００６０】
信号処理部２５ｄには、増幅回路を構成するトランジスタが設けられている。Ｆｅドープの半絶縁性ＩｎＰ基板１４０上のトランジスタ領域には、ｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１６０のメサが設けられている。ｎ型ＩｎＧａＡｓ半導体層１６０のチャネル領域上には、ＩｎＰ半導体層１６２が形成されている。ＩｎＰ半導体層１６２上には、絶縁層１６４が形成されている。絶縁層１６４には、ゲート電極部を形成できるようにＩｎＰ半導体層１６２に到達している開口部が設けられている。開口部には、ゲート電極１６６が形成される。ゲート電極１６６は、ＩｎＰ半導体層１６２に接触するように、ＩｎＰ半導体層１６２および絶縁層１６４上に設けられている。ＩｎＧａＡｓ半導体層１６０およびＩｎＰ半導体層１６２内には、ゲート電極１６６に位置を合わせてＢｅドープのｐ型半導体領域１６８が形成されている。ＩｎＧａＡｓ半導体層１６０には、ソース電極１７０およびドレイン電極１７２が形成されている。ＩｎＰ半導体層１６２及びゲート電極１６６は、ソース電極１７０とドレイン電極１７２との間に位置する。
【００６１】
既に説明したように、半導体信号処理素子２５においては、半導体受光素子の電極(アノード及びカソードの一方)は、基板１４０上に設けられた導電体を介して、増幅回路を構成するトランジスタのゲートに接続されている。この接続により、半導体基板１４０上に半導体信号処理素子を構成できる。半導体信号処理素子は、モノリシックレンズを介して受けた光を電気信号に変換すると共に、この電気信号を増幅して、増幅された信号を提供する。故に、この構造により、光受信モジ
ュールが、１０Ｇｂｐｓを越えるような伝送レートの信号も受けることができるようになる。
【００６２】
(第３の実施の形態)
図１４を参照しながら、第３の実施の形態に係わる光受信モジュールを説明する。光受信モジュール２ｃのパッケージは、ガイド１２ｇの代わりにヘッド部１３を備える。
【００６３】
ヘッド部１３は、所定に軸１の方向に伸びるフェルールガイド孔及び光ファイバ通過孔を備える。フェルールガイド孔には、フェルール１０ｂが挿入されている。フェルール１０ｂの一端には、光ファイバ１８に端部が現れている。また、ヘッド部１３は、フェルール１０ｂを挟む一対の側面にガイド突起１３ａとラッチ突起１３ｂを備える。ガイド突起１３ａは、所定の軸１に沿って伸びるように設けられ、またラッチ突起１３ｂは、ガイド突起１３ａの一端に配置され、所定の軸１と交差する方向に伸びる。
【００６４】
光受信モジュール２ｃは、上記のパッケージに加えて、受光素子アセンブリ１４と、光ファイバ１８と、部品搭載部材１６及び２６とを備える。ガイド突起１３ａとラッチ突起１３ｂは、光受信モジュール２ｃと接続される光学デバイス(図示せず)がヘッド部１３に容易に嵌め合わせできるように機能する。光受信モジュール２ｃは、光コネクタといった光結合デバイスと接続される。この接続のために、光結合デバイスは嵌め合わせ部を有する。嵌め合わせ部は、ガイド突起１３ａに位置合わせされる。この位置合わせを容易にするために、光受信モジュール２ｃは、ガイド突起１３ａの他端にテーパ面１３ｃを備えている。光結合デバイスをガイド突起１３ａに沿って移動すると、該嵌め合わせ部がラッチ突起１３ｂに突き当たる。その嵌め合わせ部がラッチ突起１３ｂを乗り越えると、ラッチが完了する。このラッチを容易にするために、ラッチ突起１３ｂの側面には、テーパ面１３ｄが設けられている。
【００６５】
(第４の実施の形態)
図１５を参照しながら、第４の実施の形態に係わる光受信モジュールを説明する。この光受信モジュール２ｄは、これまでの実施の形態の受光素子アセンブリ１４と異なる受光素子アセンブリ１１を備える。
【００６６】
この光受信モジュール２ｄは、封止用樹脂体５０と、リード５２ｂ、５２ｃおよびアイランド５２ａを含む組立部材５１と、受光素子アセンブリ１１と、信号処理素子アセンブリ１６と、光ファイバ１８とを備える。本実施の形態では、受光素子アセンブリ１１は、フェルール１０ｃと、光ファイバ搭載基板２１と、半導体受光素子２２と、覆い部材２４とを備える。
【００６７】
光受信モジュール２ｄでは、受光素子アセンブリ１１および信号処理素子アセンブリ１６は、組立部材５１のアイランド５２ａ上に所定に軸１の方向に搭載されている。また、受光素子アセンブリ１１並びに部品搭載部材１６及び２６は、組立部材５１のインナリード５２ｂにボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。組立部材５１はリードフレームから形成される。リードフレーム５２は、アイランド５２ａ、内部リード５２ｄ、外部リード５２ｅ、並びに内部リード５２ｄおよび外部リード５２ｅを支持する外枠を備える。受信アセンブリ１１および信号処理アセンブリ１６は、アイランド５２ａ上に搭載され、フェルール１０ｃは所定の軸１の方向に向いている。受信アセンブリ１１、部品搭載部材１６および２６並びにリードフレーム５２は樹脂で封止され、樹脂体５０は、受信アセンブリ１１、部品搭載部材１６および２６を保護するために役立つ。
【００６８】
図１６を参照すると、封止用樹脂体５０は、ヘッド樹脂部１５および本体樹脂部１７からなる。ヘッド樹脂部１５および本体樹脂部１７は、フェルール１０ｃ、アイランド５２ａ上に配置された受光素子アセンブリ１１、および信号処理素子アセンブリ１６を封止する。本体樹脂部１７の側面には、複数のリードピン５２ｃが配列されている。外部リードピン５２ｃは、樹脂本体部１７にある内部リードピン５２ｂを介して半導体受光素子２２および半導体信号処理素子２８と電気的に接続されている。
【００６９】
特に、樹脂ヘッド部１５は、所定の軸１の方向に伸びるようにフェルール１０ｃを保持する。フェルール１０ｃの一端には、光ファイバ１８の一端が現れている。また、樹脂ヘッド部１５は、フェルール１０ｃを挟む一対の側面にガイド突起１５ａとラッチ突起１５ｂを備える。ガイド突起１５ａ、ラッチ突起１５ｂ、およびテーパ面１５ｃ、１５ｄは、これに限定されるものではないが、第２の実施の形態におけるヘッド部１３のガイド突起１３ａ、ラッチ突起１３ｂ、およびテーパ面１３ｃ、１３ｄに対応する。
【００７０】
図１７に示されるように、受光素子アセンブリ１１は、搭載基板２１を有する。光ファイバ搭載基板２１は、第１〜第４の領域２１ａ〜２１ｄを有する。搭載基板２１の第２〜第４の領域２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、これに限定されるものではないが、搭載基板２０の第２〜第４の領域２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと同じ構造を備えることができる。搭載基板２１の第１の領域２１ａは、所定の軸１の方向に伸びる光ファイバ支持溝５４、光ファイバ導入溝５６およびフェルール支持溝(フェルール支持部)５８を有する。フェルール支持溝５８は、２つの面によってフェルール１０ｃを支持することができる。光ファイバ導入溝５６とフェルール支持溝５８との間には、所定の軸１と交差する方向に伸びる分離溝６０が設けられている。
【００７１】
図１８のように、フェルール１０ｃおよび光ファイバ１８は、それぞれ光ファイバ支持溝５４およびフェルール支持溝に配置される。また、光ファイバ１８の一端は、(例えば、３８ａに対応する)突き当て溝に突き当てられる。これによって、光ファイバ１８は、光ファイバ搭載基板２１に対して位置決めされる。位置決め後に、光ファイバ１６は光ファイバ搭載基板２１と覆い部材２４との間に固定される。
【００７２】
これにより、図１９に示されるように、受光素子アセンブリ１１が完成する。
【００７３】
(第５の実施の形態)
図２０を参照しながら、第５の実施の形態に係わる光受信モジュールを説明する。この光受信モジュール２ｄは、これまでの実施の形態の受光素子アセンブリ１１と異なる受光素子アセンブリ１９を備える。図２１を参照すると、受光素子アセンブリ１９が示されている。図２１を参照すると、半導体受光素子２２及び半導体信号処理素子２８の代わりに半導体信号処理素子２５が配置されている。
【００７４】
なお、上記の実施の形態では、半導体素子は、電界効果トランジスタを備えているけれども、ヘテロバイポーラトランジスタを備えていても良い。
【００７５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更されることができることは、当業者によって認識される。以上、説明した光受信モジュールでは、レンズホルダおよび凹面鏡といった部品を含まないので、光受信モジュールの小型化が実装面積および高さの点で可能になる。また、光ファイバ搭載部材とは別の搭載部材上に半導体信号処理素子を配置するようにした。このため、電気的特性を変更するために半導体信号処理素子を変更する場合にも、搭載部材を変更するだけであり他の部品の変更は不要である。
【００７６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、パッシブアライメント構造を備えると共に、光伝送速度を向上可能な構造を備える光受信モジュールが提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールの平面図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールのI-I線における断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールの主要部を示す斜視図である。
【図４】図４(ａ)及び図４(ｂ)は、第１の実施の形態のピグテール型光受信モジュールの等価回路図である。
【図５】図５(ａ)は、光ファイバ搭載基板の平面図である。図５(ｂ)は、光ファイバ搭載基板の側面図である。図５(ｃ)は、図５(ａ)のII-II線における光ファイバ搭載基板の断面図である。
【図６】図６(ａ)及び図６(ｂ)は、半導体信号処理素子および半導体受光素子の構成を示す図面である
【図７】図７(ａ)及び図７(ｂ)は、本実施の形態の光受信モジュールに適用可能な半導体受光素子の構造の模式図である。
【図８】図８は、光ファイバ、半導体受光素子および半導体信号処理素子の光学的に結合の形態を示す図面である。
【図９】図９は、第２の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールの平面図である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態に係わるピグテール型光受信モジュールの主要部を示す斜視図である。
【図１１】図１１(ａ)及び図１１(ｂ)は、半導体受光素子部を含む半導体信号処理素子の構成を示す図面である。
【図１２】図１２は、光ファイバおよび半導体信号処理素子の光学的に結合の形態を示す図面である。
【図１３】図１３は、半導体信号処理素子の一実施の形態を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第３の実施の形態に係わる光受信モジュールの外観を示す図面である。
【図１５】図１５は、第４の実施の形態に係わる光受信モジュールの一部破断図である。
【図１６】図１６は、第４の実施の形態に係わる光受信モジュールの斜視図である。
【図１７】図１７は、第４の実施の形態の光受信モジュール主要部を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、第４の実施の形態の光受信モジュール主要部を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、第４の実施の形態の光受信モジュール主要部を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、第５の実施の形態に係わる光受信モジュールの一部破断図である。
【図２１】図２１は、第５の実施の形態の光受信モジュール主要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…光受信モジュール、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…光結合デバイス、１２…パッケージ、１４…受光素子アセンブリ、１６、２６…部品搭載部材、１８…光ファイバ、２０…搭載基板、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…第１〜第４の領域、２２…半導体受光素子、２４…覆い部材、２５、２８…半導体信号処理素子、３２…光ファイバ支持溝、３２ａ、３２ｂ…光ファイバ支持面、３４…光ファイバ導入溝、３４ａ、３４ｂ…構成面、３６…テーパ領域、３６ａ、３６ｂ…テーパ面、３８…突き当て溝、３８ａ…突き当て面、４０…反射面、４２…光通路、４４…位置決めマーカ、４６…電極、４８…溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receiving module.
[0002]
[Prior art]
The optical receiving module includes an optical fiber and a photodiode element. The photodiode element receives the signal light from the optical fiber on the light receiving surface and generates an electrical signal corresponding to the signal light.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The inventor is developing technology to increase the operating speed of the optical receiver module. Recently, the demand for transmission capacity of optical communication is increasing. In order to meet this requirement, it is required to increase the operating speed of the optical receiving module. The inventor is 10GbpsIt is considered that an optical receiver module capable of realizing an optical transmission speed exceeding the above is required. However, it is important that the structure of the optical receiving module is simple considering that the range of use of the optical receiving module will be expanded in the future. The inventor considers that it is preferable that the optical fiber and the semiconductor light receiving element can be realized by a passive alignment structure in order to realize a simple structure.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical receiver module having a passive alignment structure and a structure capable of improving the optical transmission speed.
[0005]
In order to achieve this object, the inventor studied the structure of the current optical receiving module. In this optical receiving module, an optical fiber and a semiconductor light receiving element are mounted on a placement substrate. The optical receiver module includes a semiconductor signal processing element for processing an electrical signal from the semiconductor light receiving element. The semiconductor signal processing element is connected to the semiconductor light receiving element via a bonding wire.
[0006]
As a result of examination of this structure by the inventors, the following points were noticed. In the optical communication module, the arrangement of the semiconductor light receiving elements is important. This is because the semiconductor light-receiving element must be electrically connected to the semiconductor signal processing element so as to achieve the desired characteristics, and the optical fiber and the optical fiber so as to realize the desired optical coupling together. Must be joined together. Based on this knowledge, the inventor has come up with the following invention.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the present invention is:Converts signal light from optical fibers into electrical signalsThe present invention relates to an optical receiver module. Optical receiver moduleA mounting member having first, second, and third regions provided on the main surface along a predetermined axial direction is provided. The first region has an optical fiber support having first and second support surfaces, the second region has an abutment surface, and the third region is formed from an optical fiber. And an optical path for guiding light from the optical fiber to the reflecting surface. The optical receiver module has one end and the other end, and includes an optical fiber supported by the first and second support surfaces and having one end abutted against the abutting surface. The optical receiving module includes a semiconductor light receiving element having a light receiving unit that converts light received from an optical fiber into an electrical signal. A monolithic lens that provides light from the reflecting surface to the semiconductor light receiving element and a signal processing unit that processes an electrical signal from the semiconductor light receiving element are provided, and the semiconductor element is disposed in the element mounting part. The semiconductor element further has a light receiving element arrangement part, and the semiconductor light receiving element is arranged on the light receiving element arrangement part.
  Another aspect of the present invention relates to an optical receiver module that converts signal light from an optical fiber into an electrical signal. The optical receiving module includes a mounting member having first, second, and third regions provided on the main surface along a predetermined axial direction. The first region has an optical fiber support having first and second support surfaces, the second region has an abutment surface, and the third region is formed from an optical fiber. And an optical path for guiding light from the optical fiber to the reflecting surface. The optical receiver module has one end and the other end, and includes an optical fiber supported by the first and second support surfaces and having one end abutted against the abutting surface. The light receiving module includes a light detection unit that converts light received from the optical fiber into an electrical signal, a monolithic lens that provides light from the reflecting surface to the light detection unit, and a signal processing unit that processes the electrical signal from the light detection unit. A semiconductor element disposed in the element mounting portion. The monolithic lens is provided on the first surface of the semiconductor element, and the light detection unit and the signal processing unit are provided on a second surface opposite to the first surface.
[0008]
  This optical receiver module has a passive alignment structure. In the optical receiving module, the semiconductor element is disposed on the element mounting portion of the mounting substrate, and has a monolithic lens and a signal processing portion. Through this monolithic lens, the optical fiberSemiconductor photo detectorIs optically coupled to.Semiconductor photo detectorThe electrical signal from is processed by the signal processing unit of the semiconductor element.
[0009]
  In the optical receiver module,Semiconductor photo detectorIncludes a semiconductor light receiving element having a light receiving portion that converts received light into an electrical signal. The semiconductor element further has an element arrangement portion. A semiconductor light receiving element is arranged on the element arrangement portion. Since the semiconductor light receiving element is arranged on the element arrangement portion of the semiconductor element, it is optically coupled to the optical fiber through the monolithic lens of the semiconductor element.
[0010]
  In the optical receiving module, the semiconductor element further includes an element arrangement portion.Semiconductor photo detectorIncludes a semiconductor light receiving element having an electrode surface and a light receiving portion. An electrode connected to the light receiving unit is provided on the electrode surface. The light receiving unit receives light incident from the electrode surface. The semiconductor light receiving element is arranged in the element arrangement portion so that the electrode surface faces the element arrangement portion.
[0011]
The semiconductor light receiving element is flip-chip bonded on the element arrangement portion of the semiconductor element. With this arrangement, the light receiving portion of the semiconductor light receiving element is optically coupled to the optical fiber via the monolithic lens of the semiconductor element.
[0012]
In the optical receiving module, the monolithic lens is provided on the first surface of the semiconductor element. The element placement portion is provided on the second surface facing the first surface. The spacing between the first surface and the second surface is determined to relate to the focal length of the monolithic lens.
[0013]
In the optical receiver module, the semiconductor element includes one or more semiconductor parts provided between the element arrangement part and the monolithic lens. Each semiconductor part is a material that can transmit light from the optical fiber. With this configuration, the optical fiber is optically coupled to the semiconductor light receiving element through a path in the semiconductor element.
[0014]
  In the optical receiver module according to one aspect of the present invention, the monolithic lens is provided on the first surface of the semiconductor element, and the light receiving element arrangement portion is provided on the second surface facing the first surface, The spacing between the first surface and the second surface is preferably determined to relate to the focal length of the monolithic lens. In the optical receiver module of the present invention, light from the optical fiber passes through the monolithic lens and reaches the semiconductor light receiving element.
  In the optical receiver module according to another aspect of the present invention, the thickness of the semiconductor element is preferably determined so as to be related to the focal length of the monolithic lens. In the optical receiver module of the present invention, the light from the optical fiber passes through the monolithic lens and reaches the light detection unit.
[0015]
In this optical receiver module, the thickness of the semiconductor element is determined so as to be related to the focal length of the monolithic lens.
[0016]
In this optical receiver module, the semiconductor element includes one or more semiconductor units provided between the photodetecting unit and the monolithic lens. Each semiconductor part can transmit light from the optical fiber. With this configuration, the optical fiber is optically coupled to the light detection unit through a path in the semiconductor element.
[0017]
The optical receiver module may further include a wiring board electrically connected to the semiconductor element. The wiring board is arranged so that the semiconductor element is located between the wiring board and the optical fiber. This wiring board is preferably arranged adjacent to the semiconductor element. It is preferable that an optical fiber, a semiconductor element, and a wiring board are arranged along a predetermined axis.
[0018]
The optical receiving module may further include a ferrule that holds the optical fiber. The mounting member extends along a predetermined axial direction in the first region, and has a ferrule support portion that supports the ferrule. The optical receiver module may further include a housing for housing the mounting member, the optical fiber, and the semiconductor element. The ferrule is fixed to the housing.
[0019]
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be readily understood by considering the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which: Wherever possible, the same reference numbers will be used to identify the same elements in the drawings.
[0021]
(First embodiment)
The pigtail optical receiver module according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. The optical receiving module 2 a includes an optical coupling device 10 a, a housing such as a package 12, a light receiving element assembly 14, component mounting members 16 and 26, and an optical fiber 18. The light receiving element assembly 14 includes a mounting substrate 20, a semiconductor light receiving element 22, and a semiconductor signal processing element 28. A semiconductor signal processing element 28 is disposed on the mounting substrate 20. A semiconductor light receiving element 22 is disposed on the semiconductor signal processing element 28. In particular, referring to FIG. 2, the semiconductor signal processing element 28 includes a monolithic lens, and the semiconductor light receiving element 22 receives light from the optical fiber 18 via the monolithic lens.
[0022]
The optical coupling device 10 a is connected to the other end of the optical fiber 18. Examples of the optical coupling device 10 a include an optical connector connected to one end of the optical fiber 18 or a ferrule connected to the other end of the optical fiber 18.
[0023]
The package 12 includes first and second side walls 12a and 12b, an introduction wall 12c, and a third side wall 12d. The first and second side walls 12a and 12b extend in a predetermined axial direction. The introduction wall 12c is provided to receive an optical fiber. The third side wall 12d is provided to face the introduction wall. An example of the package 12 is a butterfly package. A plurality of terminals 12e are provided on the first to third side walls 12a, 12b, and 12d, respectively. Referring particularly to FIGS. 2 and 3, the introduction wall 12c is provided with an optical fiber introduction hole 12f for receiving an optical fiber. On the outside of the optical fiber introduction wall 12c, a guide portion 12g projects in a predetermined axial direction in accordance with the position of the introduction hole 12f. The guide portion 12g is provided with an optical fiber insertion hole into which an optical fiber can be inserted from one end to the other end. The optical fiber 18 is inserted into the optical fiber insertion hole, and reaches the inside of the package through the introduction hole 12f. The guide portion 12g is provided with a through hole 12j that reaches the optical fiber insertion hole. After inserting the optical fiber 18 into the guide portion 12g, resin is introduced from the through hole 12j to fix the optical fiber 18 to the guide portion 12g. Since the outer periphery of the guide portion 12g is covered with a protective member such as a rubber boot 19, external force applied to the optical fiber 18 at the end of the guide portion 12g can be reduced. A light receiving element assembly 14 is disposed on the bottom 12 i of the package 12. For example, CuW can be used as the material of the bottom 12i.
[0024]
The light receiving element assembly 14 includes a mounting substrate 20, a semiconductor light receiving element 22, and a semiconductor signal processing element 28. A semiconductor element 28 is disposed on the main surface of the mounting substrate 20. The height of the main surface of the mounting substrate 20 is aligned with the height of the extension axis of the optical axis of the optical fiber when the light receiving element assembly 14 is disposed in the package 12. By this alignment, the height of the optical fiber 18 substantially matches the height of the main surface of the mounting substrate 20. The mounting substrate 20 allows the optical fiber 18 introduced into the package 12 to reach the light receiving element assembly 14 without undesirably bending. After the optical fiber 18 is positioned on the mounting substrate 20, it is fixed by the covering member 24. A semiconductor light receiving element 22 is disposed on the semiconductor signal processing element 28. The height of the element surface of the semiconductor signal processing element 28 is associated with the height of the main surface of the wiring board 12h. The wiring board 12h is provided in the package 12. By adjusting the height, the wiring length (for example, the bonding wire length) between the semiconductor signal processing element 28 and the wiring board 12h can be shortened.
[0025]
A component mounting member 16 is disposed between the light receiving element assembly 14 and the side wall 12a. A component mounting member 26 is disposed between the light receiving element assembly 14 and the side wall 12b. The component mounting members 16 and 26 are mounted with a wiring component 33 used for electrically connecting the semiconductor light receiving element 22 and the wiring substrate 12h, and a passive element 31 such as a resistor and a capacitor.
[0026]
The wiring member 12 h is provided adjacent to the light receiving element assembly 14 and the component mounting members 16 and 26. The wiring board 12h is provided along the side walls 12a, 12b, and 12d on which the terminals 12e are provided. Specifically, the wiring board 12h includes first to third regions. The first and second regions are provided so as to extend in a predetermined axial direction between the optical fiber mounting substrate 20 and each of the side walls 12a and 12b. The third region is sandwiched between them so as to connect the first and second regions, and extends in a direction intersecting with a predetermined axis between the mounting substrate 20 and the side wall 12d. For this reason, the wiring board 12h has a plurality of sides (three sides in the example of FIG. 1) facing the light receiving element assembly 14 and the component mounting members 16 and 26.
[0027]
Further, the height of the main surfaces of the component mounting members 16 and 26 is associated with the height of the wiring surface of the wiring board 12h. Thereby, the wiring length (bonding wire length) between the semiconductor signal processing element 28 and the wiring board 12h through the passive element 31 and the wiring member 33 can be shortened. Further, the height of the main surface of the element mounting members 16 and 26 is associated with the height of the main surface of the wiring board 12 so that the length of the wiring through the passive element 31 and the wiring member 33 can be shortened. .
[0028]
Explaining by way of example, even when the electrodes of the semiconductor signal processing element 28 are connected to the wiring board 12 h via the component mounting members 16 and 26, the wiring length connecting the mounting board 20 and the component mounting members 16 and 26. (Bonding wire length) can be shortened. In a preferred embodiment, the height of the wiring surface of the wiring board 12h and the top surface of the semiconductor signal processing element 28 are included in the range of 2 mm in width. In addition, by connecting the wiring board 12h and the semiconductor signal processing element 28 via the conductive layer on the mounting member 26, the bonding wire length can be reduced to 1 mm or less.
[0029]
In a preferred embodiment, the component mounting members 16 and 26 are formed of a metal material having excellent thermal conductivity such as CuW. Further, the semiconductor signal processing element 28 is disposed in the third portion, and the passive element 31 or the wiring member 33 is disposed in the component mounting members 16 and 26. Further, since the semiconductor light receiving element 22 is disposed on the semiconductor signal processing element 28, flip chip bonding can be performed on the semiconductor signal processing element 28 using bumps or the like. With this structure, both elements can be arranged close to each other, and a wire length between them can be shortened without using a bonding wire to connect these elements.
[0030]
According to the inventors' investigation, 10GbpsAt transmission rates above or above, the inductance caused by the wire is not negligible. As an example of the influence of the inductance of the bonding wire, when the wire diameter is 25 μm, the inductance is about 0.8 nH at a length of 1 mm. This impedance value is about 37.7Ω at a frequency of 7.5 GHz. In addition, a capacitance of about sub-pF exists at the input portion of the photodiode or integrated circuit. For example, if the capacitance is estimated to be 0.3 pF, the resonance frequency due to this capacitance and a 1 mm long wire is 10.3 GHz, and with an inductance of 1.9 nH, the resonance frequency is 6.7 GHz. For this reason, 10GbpsIn an optical receiver module having a transmission rate of about or higher, it is necessary that the wire length does not exceed 1 mm. For this purpose, the heights of the semiconductor light receiving element 22, the semiconductor signal processing element 28, and the wiring board 12h are defined so as to be within ± 1 mm with respect to the plane including the optical axis of the optical fiber.
[0031]
FIG. 4A and FIG. 4B show an equivalent circuit of an example of the optical receiver module 2. A photodiode is shown as the semiconductor light receiving element 22. A preamplifier is shown as the semiconductor signal processing element 28. The anode of the photodiode is connected to the input of the preamplifier. The preamplifier amplifies the signal received at the input and generates a pair of signals converted into differential signals. The photodiode is die-bonded on the semiconductor chip of the preamplifier in a flip chip form. Referring to FIG. 4A, the minute signal from the photodiode is amplified by the semiconductor signal processing element 28 located immediately below and converted into a differential signal, and then the terminal of the optical receiving module via the capacitor 30. 12e. This drawing shows the configuration of the light receiving module shown in FIG. 1, FIG. 9, and FIG. Referring to FIG. 4B, a minute signal from the photodiode is amplified by the semiconductor signal processing element 28 located immediately below and converted into a differential signal, and then directly to the terminal 12e of the optical receiving module. Given to. This drawing shows the configuration of the light receiving module shown in FIG.
[0032]
The mounting substrate 20 will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c). The mounting substrate 20 includes first to fourth regions 20a, 20b, 20c, and 20d that are arranged along a predetermined axial direction. An optical fiber support groove 32 extending in a predetermined axial direction is formed in the first region 20a. The optical fiber support groove 32 includes two optical fiber support surfaces 32a and 32b that extend in a predetermined axial direction and can support the side surfaces of the optical fiber.
[0033]
The first region 20a also has an optical fiber introduction groove 34 extending in a predetermined axial direction. The optical fiber introduction groove 34 extends from one side of the mounting substrate 20 to one end of the optical fiber support groove 32. Similar to the optical fiber support groove 32, the optical fiber introduction groove 34 also includes two constituent surfaces 34 a and 34 b, but is deeper than the optical fiber support groove 32. The optical fiber introduction groove 34 includes a tapered region 36 at a connection portion with the optical fiber support groove 32. The tapered region 36 has tapered surfaces 36a and 36b. The tapered surfaces 36a and 36b connect the optical fiber support surfaces 32a and 32b and the constituent surfaces 34a and 34b, respectively. The optical fiber support groove 32 defines the position of the optical fiber with respect to the direction intersecting the predetermined axis.
[0034]
The second region 20b has an abutment groove 38 extending in a direction intersecting with a predetermined axis. The abutting groove 38 has an abutting surface 38a extending in a direction intersecting with a predetermined axis. According to this structure, one end of the optical fiber disposed in the optical fiber support groove 32 is abutted against the abutting surface 38a. By this abutment, alignment of the optical fiber is not necessary, and the optical fiber is positioned with respect to a predetermined axial direction. When the covering member 24 is arranged on the mounting substrate 20 so as to cover the optical fiber, the optical fiber is fixed.
[0035]
An optical coupling portion is provided in the third region 20c. The optical coupling part has a reflection surface 40 and a light passage groove 42. The reflecting surface 40 extends in a direction intersecting with a predetermined axial direction. The light passage groove 42 extends in a predetermined axial direction from the reflecting surface 40 to the abutting groove 38. The light passage groove 42 provides an optical path from one end of the optical fiber disposed in the optical fiber support groove 32 to the reflecting surface 40. In the optical coupling portion, a groove 48 having an inclined surface (corresponding to reference numeral 40) extending in a direction intersecting with a predetermined axis is formed. Since this inclined surface is used as a reflecting surface, the width of the reflecting surface 40 is wider than the width of the light passage groove 42. Therefore, the area of the reflection surface can be increased compared to the case where the slope formed at the end of the light passage 42 is used as the reflection surface. On the other hand, when there is no groove 48, the two side surfaces constituting the light passage path 42 are surfaces adjacent to the slope located at the end of the light passage path 42, and the light emitted from the optical fiber is the side surface. Is reflected by.
[0036]
Element mounting portions are provided in the third and fourth regions 20c and 20d. In the element mounting portion, a conductive layer 46 for mounting the semiconductor signal processing element 28 is provided. When the semiconductor signal processing element 28 is disposed in the element mounting portion, the reflection surface 40 and the light passage groove 42 located in the optical coupling portion are covered with the semiconductor signal processing element 28.
[0037]
A plurality of positioning markers 44 for defining the mounting position of the semiconductor signal processing element 28 are provided in the third and fourth regions 20c and 20d. When the positioning marker 44 is formed in the same manufacturing process as the optical fiber support groove 32, the reflecting surface 40, and the light introduction path 42, the positioning accuracy between the optical fiber 18 and the semiconductor signal processing element 28 is improved.
[0038]
In the preferred embodiment, the mounting substrate 20 is formed of a silicon substrate. When a silicon substrate is used, the optical fiber support groove 32, the optical fiber introduction groove 34, the reflection surface 40, the positioning marker 44, and the light introduction path 42 can be formed simultaneously by etching. The optical fiber support groove 32 and the optical fiber introduction groove 34 are V grooves or trapezoid grooves.
[0039]
Referring to FIGS. 6A and 6B, the semiconductor signal processing element 28 includes a first surface 28a and a second surface 28b facing the first surface 28a. The first surface 28a includes an element arrangement unit 28c and a signal processing unit 28d arranged in a predetermined axial direction. The semiconductor light receiving element 22 is arranged in the element arrangement portion 28c. The signal processing unit 28 d includes a signal processing circuit that processes an electrical signal from a photoelectric conversion unit such as the semiconductor light receiving element 22. Examples of the signal processing circuit include a preamplifier that amplifies an electric signal.
[0040]
Further, pad electrodes 28g, 28h, 28i, 28j, and 28k are arranged in the element arrangement portion 28c. The pad electrodes 28g, 28h, 28i, 28j, and 28k are aligned with the pad electrodes 22d, 22e, 22f, 22g, and 22h of the semiconductor light receiving element 22, respectively. The pad electrodes 22d, 22e, 22f, and 22g are connected to the cathode of the semiconductor light receiving element 22. Cathode power supply lines are connected to the electrodes 28g, 28h, 28i, and 28j. The cathode electrodes are arranged at the four corners of the semiconductor chip. On the other hand, the light detection unit 22e is adjacent to these electrodes. With this arrangement, the semiconductor light receiving element 22 is stably supported on the semiconductor signal processing element 28. The pad electrode 22h is connected to the anode of the semiconductor light receiving element. The electrode 28k is connected to the input of the signal processing circuit via a conductive line provided on the first surface 28a. The anode electrode is disposed between the cathode electrodes. With this arrangement, the anode electrode is securely connected to the corresponding electrode on the semiconductor signal processing element 28.
[0041]
Further, for example, bump electrodes 29a are provided on the pad electrodes 28g, 28h, 28i, 28j, and 28k. The semiconductor light receiving element 22 is disposed on the semiconductor signal processing element 28 in alignment with the alignment marker 28m. With this arrangement, the pad electrodes 22d, 22e, 22f, 22g, and 22h of the semiconductor light receiving element 22 are electrically connected to the pad electrodes 28g, 28h, 28i, 28j, and 28k on the semiconductor signal processing element 28 via the bump electrodes 29a, respectively. Connected and fixed. At this time, the semiconductor light receiving element 22 and the semiconductor signal processing element 28 can be expected to be aligned with high precision by the self-alignment effect between the respective pads.
[0042]
The second surface 28b includes a monolithic lens aligned with the element placement portion 28a. In the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, the monolithic lens 28f is provided so as to face the element arrangement portion 28a. The monolithic lens 28 f provides light from the reflection surface 40 of the mounting substrate 20 to the light receiving surface 22 c of the semiconductor light receiving element 22. The distance between the first surface 28a and the second surface 28b is determined so as to relate to the focal length of the monolithic lens 28f.
[0043]
In addition, a conductive layer 28n is provided on the second surface 28b except for the region where the monolithic lens 28f is located. The conductive layer 28n is fixed to the conductive layer 46 through a fixing member such as a conductive adhesive or solder.
[0044]
The part of the element extending from the monolithic lens 28f to the element placement portion 28a is formed of, for example, a substrate made of a material that can transmit light having a wavelength of 1 micrometer or more.
[0045]
FIG. 7A and FIG. 7B show semiconductor light receiving elements 22a and 22b applicable to the present embodiment. These semiconductor light receiving elements are all front-incident pin light receiving elements. The semiconductor light receiving element is mounted on the element mounting portion of the semiconductor signal processing element 28 in a flip chip form.
[0046]
Referring to FIG. 7A, the semiconductor light receiving element 22a includes an S-doped n + -type InP substrate 100, an i-type InP semiconductor layer 102, an i-type InGaAs semiconductor layer 104, an i-type InP semiconductor layer 106, Zn A doped p + type semiconductor region 108a and a p + type semiconductor region 108b are provided. On the main surface of the n + -type InP substrate 100, an i-type InP semiconductor layer 102, an i-type InGaAs semiconductor layer 104, an i-type InP semiconductor layer 106, a Zn-doped p + -type semiconductor region 108a and a p + -type semiconductor region 108b are formed. Arranged in order. The p + type semiconductor region 108 a and the p + type semiconductor region 108 b are formed in the i type InP semiconductor layer 106 and the i type InGaAs semiconductor layer 104. The p + -type semiconductor region 108a and the i-type InGaAs semiconductor layer 104 immediately below the p + -type semiconductor region 108b function as a light detection portion, and the p + -type semiconductor region 108b is formed to surround the p + -type semiconductor region 108a and outside the light detection portion. It works as a carrier capturing part that quickly disappears carriers generated by incident light. An anode electrode 110 is provided in the p + type semiconductor region 108a. A cathode electrode 112 is provided on the back surface facing the main surface of the substrate 100.
[0047]
Referring to FIG. 7B, the semiconductor light receiving element 22b includes an Fe-doped semi-insulating InP substrate 120, an S-doped n + -type InP semiconductor layer 122, an i-type InP semiconductor layer 124, and an i-type InGaAs semiconductor layer 126. And an i-type InP semiconductor layer 128 and Zn-doped p + -type semiconductor regions 130 and 132. On the main surface of the Fe-doped semi-insulating InP substrate 120, an S-doped n + -type InP semiconductor layer 122, an i-type InP semiconductor layer 124, an i-type InGaAs semiconductor layer 126, an i-type InP semiconductor layer 128, and a Zn-doped p + Type semiconductor regions 130 and 132 are arranged in this order. The semiconductor region 132 surrounds the semiconductor region 130. The p + type semiconductor regions 130 and 132 are formed in the i type InP semiconductor layer 128 and the i type InPGaAs semiconductor layer 126. The p + type semiconductor region 130 functions as a light detection unit. An anode electrode 134 is provided in the p + type semiconductor region 130. On the other hand, the n + type semiconductor region 132 is formed surrounding the p + type semiconductor region 130 and functions as a charge trapping region. A cathode electrode 135 is provided on the InP semiconductor layer 128.
[0048]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration in which the optical fiber 18, the semiconductor light receiving element 22, and the semiconductor signal processing element 28 are mounted on the mounting substrate 20. The axis A1 indicates the position of the light detection unit 22c, and the axis A2 indicates the center of the monolithic lens 28f. The optical fiber 18 is positioned by the optical fiber support groove 32 and the abutting surface 38a. The light emitted from one end of the optical fiber 18 passes through the light passage groove 42. The light B travels on the axis 1 in a predetermined manner and is reflected by the reflecting surface 40. The reflected light C passes through the monolithic lens 28f and reaches the light detection unit 22c.
[0049]
The optical fiber 18 and the semiconductor signal processing element 28 are positioned with respect to the reflecting surface 40 so that the light from the optical fiber 18 passes near the center of the monolithic lens. Further, the semiconductor light receiving element 22 is positioned with respect to the semiconductor signal processing element 28 so that the light from the optical fiber 18 reaches the light detection portion 22c of the semiconductor light receiving element 22. With this positioning, the semiconductor light receiving element 22 is disposed on the semiconductor signal processing element 28 so that the light from the optical fiber 18 reaches the light detection unit 22 c of the semiconductor light receiving element 22. This increases the tolerance for variations in the radius of curvature of the monolithic lens 22f. The radius of curvature is determined in association with the area and distance of the light detection region of the light detection unit 22c. This is because if the photodetection area can be reduced, it is advantageous for high-speed operation. According to the inventor's estimate, in order to realize a transmission rate of about 10 Gbps, the diameter of the photodetection section needs to be about 70 μm or less, and the capacitance value is about 0.42 pF or less. Further, when the focal length of the monolithic lens 28f is long, the thickness of the substrate of the semiconductor signal processing element 28 is increased.
[0050]
(Second embodiment)
With reference to FIG. 9 and FIG. 10, the pigtail type optical receiver module according to the second embodiment will be described. The light receiving module 2b includes a light receiving element assembly 15 instead of the light receiving element assembly 14 of the light receiving module 2a shown in FIG. That is, the optical receiving module 2 b includes an optical coupling device 10 a, a housing such as a package 12, a light receiving element assembly 15, component mounting members 16 and 26, and an optical fiber 18. The light receiving element assembly 15 includes a mounting substrate 20 and a semiconductor signal processing element 25. A semiconductor signal processing element 25 is disposed on the mounting substrate 20. The semiconductor signal processing element 25 is provided with a semiconductor light receiving element portion. The semiconductor signal processing element 25 further includes a monolithic lens, and the semiconductor light receiving element portion receives light from the optical fiber 18 via the monolithic lens.
[0051]
Referring to FIG. 11A and FIG. 11B, the semiconductor signal processing element 25 includes a first surface 25a and a second surface 25b facing the first surface 25a. The first surface 25a includes an optical element unit 25c and a signal processing unit 25d arranged in a predetermined axial direction. A semiconductor light receiving element portion 25k is located in the optical element portion 25c. The signal processing unit 25d includes a signal processing circuit that processes an electrical signal from a photoelectric conversion unit such as the semiconductor light receiving element unit 25k. Examples of the signal processing circuit include a preamplifier that amplifies an electric signal.
[0052]
In addition, pad electrodes 25g and 25h are disposed in the optical element portion 25c. The semiconductor light receiving element portion 25k has a cathode 25j and an anode 25i. The pad electrode 25h is connected to the cathode 25j of the semiconductor light receiving element. The pad electrode 25g is connected to the anode 25i of the semiconductor light receiving element. A cathode power supply line is connected to the electrode 25h. The electrode 25g is connected to the input of the signal processing circuit via a conductive line provided on the first surface 25a.
[0053]
The second surface 25b includes a monolithic lens 25f aligned with the optical element portion 25a. In the embodiment shown in FIGS. 11A and 11B, the monolithic lens 25f is provided so as to face the optical element portion 25a. The monolithic lens 25f provides light from the reflection surface 40 of the mounting substrate 20 to the light receiving portion of the semiconductor light receiving element portion 25k. The distance between the first surface 25a and the second surface 25b is determined so as to be related to the focal length of the monolithic lens 25f.
[0054]
Further, a conductive layer 25m is provided on the second surface 25b except for the region where the monolithic lens 25f is located. The conductive layer 25m is fixed to the conductive layer 46 via a fixing member such as a conductive adhesive or solder. The semiconductor light receiving element portion is a front incidence type pin light receiving element. The semiconductor light receiving element is formed in the semiconductor signal processing element 25.
[0055]
When the semiconductor signal processing element 25 is used, a manufacturing process for mounting the semiconductor light receiving element becomes unnecessary. Further, the area necessary for integrating the semiconductor light receiving element portion on the semiconductor signal processing element 25 is smaller than the area for mounting the semiconductor light receiving element of a separate semiconductor chip. Therefore, the chip size of the semiconductor signal processing element 25 can be reduced. Thereby, the electrical connection length between the semiconductor light receiving element portion and the signal processing circuit can be shortened. Furthermore, the semiconductor chip of the semiconductor signal processing element 25 is integrated with all of the semiconductor light receiving element portion, the signal processing circuit, and the monolithic lens. Therefore, the optical coupling between the semiconductor light receiving element portion and the monolithic lens is determined by creating the semiconductor chip, and the electrical connection between the semiconductor light receiving element portion and the signal processing circuit also creates the semiconductor chip. Is determined by Therefore, the optical characteristics and electrical characteristics of the optical receiver module are improved by a semiconductor manufacturing process that enables microfabrication.
[0056]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a form in which the optical fiber 18 and the semiconductor signal processing element 25 are mounted on the mounting substrate 20. The axis A3 indicates the position of the semiconductor light receiving element portion 25k that detects light, and the axis A2 indicates the center of the monolithic lens 25f. The optical fiber 18 is positioned by the optical fiber support groove 32 and the abutting surface 38a. The light emitted from one end of the optical fiber 18 passes through the light passage groove 42. The light B travels on the axis 1 in a predetermined manner and is reflected by the reflecting surface 40. The reflected light C passes through the monolithic lens 25f and reaches the semiconductor light receiving element portion 25k.
[0057]
The optical fiber 18 and the semiconductor signal processing element 25 are positioned with respect to the reflecting surface 40 so that the light from the optical fiber 18 passes near the center of the monolithic lens. By this positioning, the semiconductor signal processing element 25 is arranged so that the light from the optical fiber 18 reaches the light detection part of the semiconductor light receiving element part 25k. The radius of curvature is determined in association with the area and distance of the light detection region of the light detection unit 22a. When the focal length of the monolithic lens 25f is long, the thickness of the substrate of the semiconductor signal processing element is increased.
[0058]
FIG. 13 is a schematic diagram of a semiconductor signal processing element. The semiconductor signal processing element 25 is a mesa structure semiconductor element. The mesa-type semiconductor light receiving element portion 25k includes an S-doped n + -type InP semiconductor layer 142, an n-type InGaAs semiconductor layer 144, an n-type InP semiconductor layer 146, and a high-concentration Be-doped p + -type semiconductor region 148. . The n-type InGaAs semiconductor layer 144, the n-type InP semiconductor layer 146, and the high-concentration Be-doped p + -type semiconductor region 148 are sequentially arranged on the main surface of the Fe-doped semi-insulating InP substrate 140. The semiconductor light receiving element 25c is disposed at a position defined by the axis A5. In the depletion layer generated at the junction between the n-type InGaAs semiconductor layer 144 and the p + -type semiconductor region 148, electron-hole pairs are generated by incident light. An insulating film 150 is formed on the upper surface of the mesa semiconductor light receiving element portion 25c. In the insulating film 150, contact holes that lead to the n-type InP semiconductor layer 146 and the p + -type semiconductor region 148 are formed, and a conductor is formed in the contact holes, whereby the anode electrode 152 and the cathode electrode 154 are formed. It is formed.
[0059]
A monolithic lens 158 having a central axis (optical axis) A6 is formed on the back surface facing the main surface of the substrate 140. A metallized layer 156 is provided so as to surround the periphery of the monolithic lens 158.
[0060]
The signal processing unit 25d is provided with a transistor that forms an amplifier circuit. A mesa of the n-type InGaAs semiconductor layer 160 is provided in the transistor region on the Fe-doped semi-insulating InP substrate 140. On the channel region of the n-type InGaAs semiconductor layer 160, an InP semiconductor layer 162 is formed. An insulating layer 164 is formed on the InP semiconductor layer 162. The insulating layer 164 is provided with an opening reaching the InP semiconductor layer 162 so that a gate electrode portion can be formed. A gate electrode 166 is formed in the opening. The gate electrode 166 is provided on the InP semiconductor layer 162 and the insulating layer 164 so as to be in contact with the InP semiconductor layer 162. In the InGaAs semiconductor layer 160 and the InP semiconductor layer 162, a Be-doped p-type semiconductor region 168 is formed in alignment with the gate electrode 166. A source electrode 170 and a drain electrode 172 are formed on the InGaAs semiconductor layer 160. The InP semiconductor layer 162 and the gate electrode 166 are located between the source electrode 170 and the drain electrode 172.
[0061]
As described above, in the semiconductor signal processing element 25, the electrode (one of the anode and the cathode) of the semiconductor light receiving element is connected to the gate of the transistor constituting the amplifier circuit via the conductor provided on the substrate 140. It is connected. With this connection, a semiconductor signal processing element can be formed on the semiconductor substrate 140. The semiconductor signal processing element converts the light received through the monolithic lens into an electric signal and amplifies the electric signal to provide an amplified signal. Therefore, this structure makes it possible to
10GbpsIt is also possible to receive signals having a transmission rate exceeding the above.
[0062]
(Third embodiment)
The optical receiver module according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The package of the optical receiving module 2c includes a head portion 13 instead of the guide 12g.
[0063]
The head unit 13 includes a ferrule guide hole and an optical fiber passage hole that extend in a predetermined direction of the shaft 1. A ferrule 10b is inserted into the ferrule guide hole. An end portion of the optical fiber 18 appears at one end of the ferrule 10b. The head portion 13 includes a guide protrusion 13a and a latch protrusion 13b on a pair of side surfaces sandwiching the ferrule 10b. The guide protrusion 13a is provided so as to extend along a predetermined axis 1, and the latch protrusion 13b is disposed at one end of the guide protrusion 13a and extends in a direction intersecting with the predetermined axis 1.
[0064]
The optical receiver module 2 c includes a light receiving element assembly 14, an optical fiber 18, and component mounting members 16 and 26 in addition to the above package. The guide protrusion 13a and the latch protrusion 13b function so that an optical device (not shown) connected to the optical receiving module 2c can be easily fitted to the head portion 13. The optical receiving module 2c is connected to an optical coupling device such as an optical connector. For this connection, the optical coupling device has a mating part. The fitting portion is aligned with the guide protrusion 13a. In order to facilitate this alignment, the optical receiver module 2c includes a tapered surface 13c at the other end of the guide protrusion 13a. When the optical coupling device is moved along the guide protrusion 13a, the fitting portion hits the latch protrusion 13b. When the fitting portion gets over the latch protrusion 13b, the latch is completed. In order to facilitate the latching, a tapered surface 13d is provided on the side surface of the latch protrusion 13b.
[0065]
(Fourth embodiment)
The optical receiver module according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. This optical receiver module 2d includes a light receiving element assembly 11 different from the light receiving element assemblies 14 of the previous embodiments.
[0066]
The optical receiving module 2d includes a sealing resin body 50, an assembly member 51 including leads 52b and 52c and an island 52a, a light receiving element assembly 11, a signal processing element assembly 16, and an optical fiber 18. In the present embodiment, the light receiving element assembly 11 includes a ferrule 10 c, an optical fiber mounting substrate 21, a semiconductor light receiving element 22, and a covering member 24.
[0067]
In the optical receiving module 2 d, the light receiving element assembly 11 and the signal processing element assembly 16 are mounted on the island 52 a of the assembly member 51 in a predetermined direction of the axis 1. The light receiving element assembly 11 and the component mounting members 16 and 26 are electrically connected to the inner leads 52b of the assembly member 51 through bonding wires. The assembly member 51 is formed from a lead frame. The lead frame 52 includes an island 52a, internal leads 52d, external leads 52e, and an outer frame that supports the internal leads 52d and the external leads 52e. The receiving assembly 11 and the signal processing assembly 16 are mounted on the island 52a, and the ferrule 10c is oriented in the direction of the predetermined axis 1. The receiving assembly 11, the component mounting members 16 and 26 and the lead frame 52 are sealed with resin, and the resin body 50 serves to protect the receiving assembly 11, the component mounting members 16 and 26.
[0068]
Referring to FIG. 16, the sealing resin body 50 includes a head resin portion 15 and a main body resin portion 17. The head resin portion 15 and the main body resin portion 17 seal the ferrule 10c, the light receiving element assembly 11 disposed on the island 52a, and the signal processing element assembly 16. A plurality of lead pins 52 c are arranged on the side surface of the main body resin portion 17. The external lead pin 52 c is electrically connected to the semiconductor light receiving element 22 and the semiconductor signal processing element 28 via the internal lead pin 52 b in the resin main body portion 17.
[0069]
In particular, the resin head portion 15 holds the ferrule 10 c so as to extend in the direction of the predetermined axis 1. One end of the optical fiber 18 appears at one end of the ferrule 10c. The resin head portion 15 includes a guide protrusion 15a and a latch protrusion 15b on a pair of side surfaces sandwiching the ferrule 10c. The guide protrusion 15a, the latch protrusion 15b, and the tapered surfaces 15c and 15d are not limited to this, but the guide protrusion 13a, the latch protrusion 13b, and the tapered surface 13c of the head portion 13 in the second embodiment, Corresponds to 13d.
[0070]
As shown in FIG. 17, the light receiving element assembly 11 has a mounting substrate 21. The optical fiber mounting substrate 21 has first to fourth regions 21a to 21d. The second to fourth regions 21b, 21c, 21d of the mounting substrate 21 are not limited to this, but have the same structure as the second to fourth regions 20b, 20c, 20d of the mounting substrate 20. Can do. The first region 21 a of the mounting substrate 21 has an optical fiber support groove 54, an optical fiber introduction groove 56, and a ferrule support groove (ferrule support portion) 58 extending in the direction of the predetermined axis 1. The ferrule support groove 58 can support the ferrule 10c by two surfaces. A separation groove 60 extending in a direction intersecting the predetermined axis 1 is provided between the optical fiber introduction groove 56 and the ferrule support groove 58.
[0071]
As shown in FIG. 18, the ferrule 10c and the optical fiber 18 are disposed in the optical fiber support groove 54 and the ferrule support groove, respectively. One end of the optical fiber 18 is abutted against an abutment groove (for example, corresponding to 38a). As a result, the optical fiber 18 is positioned with respect to the optical fiber mounting substrate 21. After the positioning, the optical fiber 16 is fixed between the optical fiber mounting substrate 21 and the covering member 24.
[0072]
Thereby, as shown in FIG. 19, the light receiving element assembly 11 is completed.
[0073]
(Fifth embodiment)
The optical receiver module according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. This optical receiver module 2d includes a light receiving element assembly 19 different from the light receiving element assemblies 11 of the previous embodiments. Referring to FIG. 21, the light receiving element assembly 19 is shown. Referring to FIG. 21, a semiconductor signal processing element 25 is disposed instead of the semiconductor light receiving element 22 and the semiconductor signal processing element 28.
[0074]
In the above embodiment, the semiconductor element includes a field effect transistor, but may include a hetero bipolar transistor.
[0075]
While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiment, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. As described above, since the optical receiver module described above does not include components such as the lens holder and the concave mirror, the optical receiver module can be downsized in terms of mounting area and height. Further, the semiconductor signal processing element is arranged on a mounting member different from the optical fiber mounting member. For this reason, also when changing a semiconductor signal processing element in order to change an electrical characteristic, only a mounting member is changed and the change of other components is unnecessary.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical receiver module having a passive alignment structure and a structure capable of improving the optical transmission speed is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a pigtail type optical receiver module according to a first embodiment;
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the pigtail type optical receiver module according to the first embodiment;
FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the pigtail type optical receiver module according to the first embodiment;
FIGS. 4A and 4B are equivalent circuit diagrams of the pigtail type optical receiver module according to the first embodiment. FIG.
FIG. 5 (a) is a plan view of an optical fiber mounting substrate. FIG. 5B is a side view of the optical fiber mounting substrate. FIG. 5C is a cross-sectional view of the optical fiber mounting substrate taken along the line II-II in FIG.
6 (a) and 6 (b) are diagrams showing configurations of a semiconductor signal processing element and a semiconductor light receiving element.
FIGS. 7A and 7B are schematic views of the structure of a semiconductor light receiving element applicable to the optical receiver module of the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a form of optical coupling of an optical fiber, a semiconductor light receiving element, and a semiconductor signal processing element.
FIG. 9 is a plan view of a pigtail type optical receiver module according to a second embodiment;
FIG. 10 is a perspective view showing a main part of a pigtail type optical receiver module according to a second embodiment.
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a configuration of a semiconductor signal processing element including a semiconductor light receiving element portion. FIGS.
FIG. 12 is a drawing showing an optically coupled form of an optical fiber and a semiconductor signal processing element.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an embodiment of a semiconductor signal processing element.
FIG. 14 is an external view of an optical receiver module according to a third embodiment.
FIG. 15 is a partially cutaway view of an optical receiver module according to a fourth embodiment.
FIG. 16 is a perspective view of an optical receiver module according to a fourth embodiment.
FIG. 17 is a perspective view illustrating a main part of an optical receiver module according to a fourth embodiment.
FIG. 18 is a perspective view illustrating a main part of an optical receiver module according to a fourth embodiment.
FIG. 19 is a perspective view illustrating a main part of an optical receiver module according to a fourth embodiment.
FIG. 20 is a partially cutaway view of an optical receiver module according to a fifth embodiment.
FIG. 21 is a perspective view illustrating a main part of an optical receiver module according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
2a, 2b, 2c, 2d ... optical receiving module, 10a, 10b, 10c ... optical coupling device, 12 ... package, 14 ... light receiving element assembly, 16, 26 ... component mounting member, 18 ... optical fiber, 20 ... mounting substrate, 20a, 20b, 20c, 20d ... 1st-4th area | region, 22 ... Semiconductor light receiving element, 24 ... Cover member, 25, 28 ... Semiconductor signal processing element, 32 ... Optical fiber support groove | channel, 32a, 32b ... Optical fiber support 34, optical fiber introduction groove, 34a, 34b ... constituent surface, 36 ... tapered region, 36a, 36b ... tapered surface, 38 ... abutment groove, 38a ... abutment surface, 40 ... reflection surface, 42 ... optical path, 44 ... positioning marker, 46 ... electrode, 48 ... groove

Claims (6)

光ファイバからの信号光を電気信号に変換する光受信モジュールであって、
所定の軸方向に沿って主面上に設けられた第１、第２および第３の領域を有する搭載部材を備え、前記第１の領域は、第１および第２の支持面を持つ光ファイバ支持部を有しており、前記第２の領域は、突き当て面を有しており、前記第３の領域は、光ファイバからの光を反射する反射面とこの反射面に光ファイバからの光を導くための光学的通路とを有する素子実装部を有しており、
一端および他端を有しており、前記第１および第２の支持面に支持されると共に前記一端が前記突き当て面に突き当たられた光ファイバを備え、
前記光ファイバから受けた光を電気信号に変換する受光部を有する半導体受光素子を備え、
前記反射面からの光を前記半導体受光素子に提供するモノリシックレンズおよび前記半導体受光素子からの電気信号を処理する信号処理部を有しており前記素子実装部に配置された半導体素子を備え、
前記半導体素子は、受光素子配置部を更に有しており、
前記半導体受光素子は、前記受光素子配置部上に配置されている、光受信モジュール。An optical receiver module that converts signal light from an optical fiber into an electrical signal,
An optical fiber including a mounting member having first, second, and third regions provided on a main surface along a predetermined axial direction, wherein the first region has first and second support surfaces. The second region has an abutment surface, the third region has a reflection surface that reflects light from the optical fiber, and the reflection surface from the optical fiber An element mounting portion having an optical path for guiding light;
An optical fiber having one end and the other end, supported by the first and second support surfaces and having the one end abutted against the abutting surface;
Comprising a semiconductor light receiving element having a light receiving portion for converting light received from the optical fiber into an electrical signal;
E Bei semiconductor element disposed on the element mounting portion has a signal processing unit for processing the electrical signals from the monolithic lens and the semiconductor light receiving element to provide light to said semiconductor light receiving element from said reflecting surface,
The semiconductor element further includes a light receiving element arrangement portion,
The semiconductor light receiving element is a light receiving module disposed on the light receiving element placement portion. 前記モノリシックレンズは前記半導体素子の第１の面に設けられており、前記受光素子配置部は前記第１の面に対向する第２の面に設けられており、
前記第１の面と前記第２の面との間の間隔は、前記モノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されている、請求項１に記載の光受信モジュール。The monolithic lens is provided on a first surface of the semiconductor element, and the light receiving element arrangement portion is provided on a second surface facing the first surface,
The distance between the first surface and the second surface, the is determined to be associated with the focal length of the monolithic lens, an optical receiver module according to claim 1. 前記光ファイバからの光は、前記モノリシックレンズを通過して前記半導体受光素子に到達する、請求項１または請求項２に記載の光受信モジュール。Light from the optical fiber is passed through the monolithic lens reaches the semiconductor light receiving device, an optical receiver module according to claim 1 or claim 2. 光ファイバからの信号光を電気信号に変換する光受信モジュールであって、
所定の軸方向に沿って主面上に設けられた第１、第２および第３の領域を有する搭載部材を備え、前記第１の領域は、第１および第２の支持面を持つ光ファイバ支持部を有しており、前記第２の領域は、突き当て面を有しており、前記第３の領域は、光ファイバからの光を反射する反射面とこの反射面に光ファイバからの光を導くための光学的通路とを有する素子実装部を有しており、
一端および他端を有しており、前記第１および第２の支持面に支持されると共に前記一端が前記突き当て面に突き当たられた光ファイバを備え、
前記光ファイバから受けた光を電気信号に変換する光検出部、前記反射面からの光を前記光検出部に提供するモノリシックレンズおよび前記光検出部からの電気信号を処理する信号処理部を有しており、前記素子実装部に配置された半導体素子を備え、
前記モノリシックレンズは前記半導体素子の第１の面に設けられており、前記光検出部および前記信号処理部は前記第１の面に対向する第２の面に設けられている、光受信モジュール。 An optical receiver module that converts signal light from an optical fiber into an electrical signal,
An optical fiber including a mounting member having first, second, and third regions provided on a main surface along a predetermined axial direction, wherein the first region has first and second support surfaces. The second region has an abutment surface, the third region has a reflection surface that reflects light from the optical fiber, and the reflection surface from the optical fiber An element mounting portion having an optical path for guiding light;
An optical fiber having one end and the other end, supported by the first and second support surfaces and having the one end abutted against the abutting surface;
A light detection unit that converts light received from the optical fiber into an electrical signal; a monolithic lens that provides light from the reflecting surface to the light detection unit; and a signal processing unit that processes an electrical signal from the light detection unit. A semiconductor element disposed in the element mounting portion,
The first is provided on a surface, the light detecting unit and the signal processing unit is provided on the second surface opposite the first surface, the optical receiver module of the monolithic lens said semiconductor device. 前記半導体素子の厚さは、前記モノリシックレンズの焦点距離に関連付けるように決定されている、請求項４に記載の光受信モジュール。The optical receiving module according to claim 4 , wherein the thickness of the semiconductor element is determined so as to be related to a focal length of the monolithic lens. 前記光ファイバからの光は、前記モノリシックレンズを通過して前記光検出部に到達する、請求項４または請求項５に記載の光受信モジュール。Light from the optical fiber is passed through the monolithic lens reaching the light detector, the light receiving module according to claim 4 or claim 5.
JP2001379004A 2001-12-12 2001-12-12 Optical receiver module Expired - Fee Related JP3960031B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001379004A JP3960031B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Optical receiver module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001379004A JP3960031B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Optical receiver module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003177287A JP2003177287A (en) 2003-06-27
JP3960031B2 true JP3960031B2 (en) 2007-08-15

Family

ID=19186550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001379004A Expired - Fee Related JP3960031B2 (en) 2001-12-12 2001-12-12 Optical receiver module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3960031B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007201213A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Opnext Japan Inc Optical receiving module
JP2013125768A (en) * 2011-12-13 2013-06-24 Japan Oclaro Inc Solder bonding device and reception module

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2721047B2 (en) * 1991-01-14 1998-03-04 三菱電機株式会社 Submount for semiconductor device and semiconductor optical device module
JP3484543B2 (en) * 1993-03-24 2004-01-06 富士通株式会社 Method of manufacturing optical coupling member and optical device
JPH0954228A (en) * 1995-08-16 1997-02-25 Oki Electric Ind Co Ltd Optical transmission module
JP3775069B2 (en) * 1998-09-18 2006-05-17 住友電気工業株式会社 Optical receiver module
JP2001194559A (en) * 2000-01-12 2001-07-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical element module and method for manufacturing optical element module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003177287A (en) 2003-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6340831B1 (en) Photodiode and photodiode module
US6576888B2 (en) Light receiving module includes a signal processing semiconductor element
US7290942B2 (en) Optical transceiver modules
JP3419312B2 (en) Light receiving element and light receiving element module
JP4291521B2 (en) Semiconductor light receiving element, semiconductor light receiving device, semiconductor device, optical module, and optical transmission device
CN103199941A (en) Light-receiving package for flat-plate mounting, and optical module
JPH05110048A (en) Opto-electronic integrated circuit
JP3668926B2 (en) Optical interconnection receiver module
JP3960031B2 (en) Optical receiver module
JP4828103B2 (en) Optical transceiver module
JP4096469B2 (en) Optical receiver module and method of manufacturing optical receiver module
JP2003332590A (en) Optical module and optical transmitting/receiving module
TWI776195B (en) light-receiving element unit
JP4038669B2 (en) Optical receiver and manufacturing method thereof
KR970005215B1 (en) Semiconductor light detecting device
JP2002134761A (en) Photoreptive device
US6657272B2 (en) Off-axis silicon substrate for optimized optical coupling
US8575714B2 (en) Backside illuminated semiconductor light-receiving device, optical receiver module, and optical transceiver
JPH02137275A (en) Photo coupler
JP2001267591A (en) Shielding structure for optical unit for optical communication
US20220268693A1 (en) Optical element and optical concentration measuring apparatus
JP3348644B2 (en) Optical receiving module and optical transmitting / receiving module
JP3612447B2 (en) Surface mount type light receiving module
JP2001156303A (en) Rear surface incident type photodetector with concave lens and photodetector module using it, optical receiver module
JP2022130298A (en) Optical device and device for optical measurement of concentration

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070308

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070424

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070507

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees