JP4311815B2 - 光受信モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信において、光信号の受信を行う光受信モジュールに関する。特に安価な樹脂モールド型パッケージの素子の改良を提案する。その目的は外部から侵入するノイズから受信部を保護する構造の樹脂モールド型パッケージを提供することである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光受信モジュールでは、受信用フォトダイオード（ＰＤモジュール：例えば図１）が高価な金属ケース内に収容され遮蔽されていた。
【０００３】
従来の受信モジュールを説明する。図１のＰＤモジュール１５において、金属製円形のステム１６の上面中央にＰＤチップ１７が固定される。金属製キャップ１８がステム１６に固定される。キャップ１８を囲むように円筒形金属製のレンズホルダー１９がステム１６に溶接される。レンズホルダー１９の上に円錐形フェルールホルダー２０が固定される。
【０００４】
光ファイバ２１の先端に金属製のフェルール２２が固定される。フェルールホルダー２０の頂部の穴にフェルール２２が差し込まれ固定される。反射戻り光がＬＤに入らないように光ファイバとフェルールの先端が斜め研磨される。
【０００５】
ＰＤモジュール１５は金属ステム１６、金属レンズホルダー１９、金属フェルールホルダー２０よりなる金属製のケースに収容されている。受信部はインピーダンスが高くて電流が小さく外部ノイズの影響を受け易いが、金属カンによって覆われているから外部ノイズを遮断することができる。
【０００６】
ＰＤモジュールには光電流を増幅するための増幅回路が続く。これも金属ケースに収容されており雑音に強い設計になっている。図２はそのような光受信回路の例を示す。エポキシの回路基板３０に配線パターンが描かれている。図１の金属カン入りのＰＤ１５はピンが基板３０の配線３２に差し込まれ半田付けされている。配線３２に続く増幅回路３１はやはり金属ケースによって覆われた素子である。金属ケースは回路基板上のグランド端子に接続されている。金属ケース被覆増幅回路３１から出る配線３３は、出力回路や電源などにつながっている。
【０００７】
受信部は電流が微弱で増幅率が高くノイズを拾い易い。従来の光受信モジュールは、ＰＤモジュール、駆動回路、増幅回路が別体でそれぞれ金属製のケースに収容されていた。従って外界のノイズのある環境で、受信を行っても、外界のノイズが微弱な受信信号に回り込む影響は殆どなかった。
【０００８】
図１のＰＤモジュールを使った場合、外界からのノイズが、ＰＤ（受信部）回路に侵入する心配はない。が、素子点数、部品点数がいかにも多い。プリント基板３０の上に配線を印刷して、これに金属ケース入りの増幅回路３１を半田付けし、さらに図１の金属カン入りのＰＤモジュールのピンを半田付けする必要がある。このように独立した金属カン入りの増幅回路素子がいるし、プリント基板も必要である。部品点数が多いのでコストを押し上げる。
【０００９】
図１のモジュール内だけでも問題がある。一つはステム面と光ファイバの方向が垂直であるということである。もう一つは光がパッケージ内でかなりの距離を空間伝搬するということである。だからレンズ２６も必要になる。ＰＤモジュールだけでも大型であり、さらに増幅部を組み合わせた受信モジュールは図２に示すようにいきおい大型な装置にならざるを得ない。
【００１０】
さらにＰＤ、増幅回路などの回路に高価な金属パッケージを用いるから高価格になる。高価格大型の光受信モジュールを用いるかぎり、光通信が広く一般家庭にまで普及することはない。一般家庭まで遍く光通信が普及するため低価格化小型化は必須である。個々の部品を高価な金属パッケージに収めると廉価にはできない。小型化のためにはＰＤと増幅器（ＡＭＰ）が別体ということは好ましくない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
近年、導波路（又は光ファイバ）とＰＤチップとＡＭＰチップを一つの基板に実装して、小型低価格を実現する試みがなされるようになってきた。一つの基板にＰＤとＡＭＰを実装し、基板面に平行に光を伝搬させる。平面状の基板に導波路又は光ファイバと、ＰＤ、ＡＭＰを設けるから平面実装と呼ぶ。図３（平面図）、図４（断面図）にその例を示す。Ｓｉベンチ４２の上に、光導波路４４を形成し、その終端にＰＤ４７をおき、同じ基板４２の上に増幅器（ＡＭＰ）４８チップを設ける。
【００１２】
光ファイバ４９の終端を光導波路４４の端に結合する。光ファイバ４９を伝搬した光は光導波路４４からＰＤ４７の導波路型受光層４７’に入って受信される。つまり光が光電流に変換される。光電流は増幅器４８ですぐに増幅される。ＰＤの光信号を余分な配線を経ずに直接に前置増幅するからノイズにより強くなる。
【００１３】
一つの基板に導波路又は光ファイバ、ＰＤ、ＡＭＰを置くので小型軽量にできる。チップ自体は小さいので接近して配置するとより小さい素子にすることができる。パッケージ（ケース）の数も一つに減るから安価にできる。パッケージの数を減らしてもセラミックパッケージにすると気密性はよいが安価にならない。もっとも低価格のパッケージはありふれた樹脂モールドである。モジュールの低価格化のためには樹脂モールドパッケージにしたいものである。
【００１４】
このような形態において、ＰＤへの受信信号光が強い（即ち近距離の通信）場合はあまり問題がない。しかし、遠距離通信のために受信信号が弱くなると雑音の問題が起こる。樹脂モールドだけだと、外界のノイズに対する遮蔽効果がない。受信部はＰＤとＡＭＰよりなるが、入力インピーダンスが高く増幅率が高いのでノイズを拾い易い。つまり受信部が外界のノイズに影響されやすい構造である。雑音が遮蔽されないから微弱信号に対しては充分な受信感度が得られない。
このような難点を克服して小型安価であって、受信部を外界のノイズから保護できる光受信モジュールを提供することが本発明の目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受信モジュールは、光ファイバ若しくは光導波路と、受光素子ＰＤと、増幅器（ＡＭＰ）を有する受信モジュールにおいて、樹脂を通す開口を有する導電性材料、例えば金属板、金属メッシュ若しくは複数の穴を有する金属多孔板によって受信部が覆われ、且つ受信部、金属メッシュ或いは金属多孔板ともに樹脂モールドによって被覆され一体化されている。
【００１６】
本発明は、樹脂を通す開口部を有する導電性材料、例えば折曲金属板、多孔金属板、金属網によって受信部を覆い、外界から受信部を遮蔽する。開口折曲金属板、金属網、多孔金属板によって外界の強い電波から受信部をシールドする。開口金属板、有孔金属、金属網でおおうのは開口部（穴）からモールド材が内部に侵入して受信部を稠密におおうことができるためである。単なるシールドだけなら金属板キャップをかぶせれば良い。しかし金属キャップによって覆うとモールド工程で受信部に樹脂が入らず受信部を樹脂によって被覆できない。本発明は開口部のある金属板によって受信部を覆う。流動状態にある樹脂が外部から開口部を通って受信部に侵入し固化する。つまり流動する樹脂を通し、受信部をもモールドするために開口部のある金属板、メッシュ、金属多孔板によって被覆する。開口部が大きく数多くある方が樹脂は内部に侵入し易い。しかし穴が大きすぎると電波を遮蔽する作用が低下する。穴の数や大きさは流動状態の樹脂の粘度やノイズレベルによって適当に決めるべきである。セラミックパッケージなら金属板で受信部を単に覆えばいいが、セラミックパッケージは高価である。本発明の素子をモールド型のパッケージにするのは安価にするためである。また、外界からのノイズを遮断するためには、ＰＤとＡＭＰをできるだけ近くに位置させて遮蔽することが望ましい。モールド型はＰＤ、ＡＭＰを直近で遮蔽しつつ、外形は従来品と同形態にすることができる。
【００１７】
受光モジュールにおいて図３、図４のようにＰＤとＡＭＰを一体化すると、図１、図２の別体のものより小型になる。たとえ図３、図４のようであってもセラミックパッケージを使うと高価になる。しかし本発明はセラミックパッケージを使わず、樹脂モールドパッケージとするので安価になる。さらに本発明は図３、図４より進んで、受信部を開口部のある金属板、金属メッシュや金属多孔板で覆い外界のノイズを遮断する。光ファイバとの結合において二つの態様が有り得る。光導波路を基板に形成する導波路型（ａ）と、Ｖ溝に光ファイバ芯線を固定するＶ溝型（ｂ）である。何れの形態にも本発明を適用できる。
【００１８】
（ａ） 導波路型（図５、図６）…基板４２の上にＰＤチップ４７と増幅器チップ４８を並んで設ける。基板４２に光導波路４４を設けている。光導波路４４の始端に光ファイバ４９の端面を接続する。光導波路４４の終端にＰＤ４７を結合する。ＰＤ４７とＡＭＰ４８の上を金属多孔板（ここではメッシュ５３）によって覆い、外界のノイズを遮断している。
【００１９】
（ｂ） Ｖ溝型（図７、図８）…基板４２の上にＰＤチップ４７と増幅器チップ４８を並んで設ける。基板４２にＶ溝４５を設けている。Ｖ溝４５に光ファイバ４９の被覆を除いた芯線４６を固定する。芯線４６の終端にＰＤ４７を結合する。ＰＤ４７とＡＭＰ４８の上を金属多孔板（ここではメッシュ５３）によって覆い、外界のノイズを遮断している。
【００２０】
本発明は（ａ）、（ｂ）何れのタイプにも適用できる。本発明は、光ファイバ或いは光導波路と、ＰＤ、ＡＭＰを同一基板上に固定し、樹脂モールドしており、受信部を有孔金属で覆うから、小型、安価、高信頼性の光受信モジュールを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
金属多孔板といっても幾つもの形態がある。支持形態についても幾つかの種類がありうる。幾つかの例について個別に説明する。
［実施形態 １（金属メッシュ＋支柱：光導波路型）］
図９〜図１２によって受信部をメッシュで覆うようにした導波路をもつ実施形態を説明する。図３、図４の光導波路型のものに本発明の金属メッシュ遮蔽を加えたもので、図５、図６のより具体的な実施例である。図９、図１１、図１２において、Ｓｉベンチ４２はＳｉ結晶の上にスパッタリングあるいは酸化法によって透明のＳｉＯ2誘電体層を形成したものである。Ｓｉベンチ４２のＳｉＯ2層に屈折率を上げる不純物をドープして導波路４４が形成される。図示していないが、ＳｉＯ２の上にＰＤやＡＭＰグランドのメタライズ面やその他のメタライズ配線が印刷されている。ＰＤ、ＡＭＰのグランドは基板上のグランド面に接続される。これらグランドは外部回路において接続される。
【００２２】
導波路４４の終端において、ＰＤチップ４７がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。ＰＤに近接してＡＭＰ（前置増幅器）４８がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。導波路４４の始端には光ファイバ４９の端部が接合される。光ファイバからの受信光（入力光）は、導波路４４からＰＤ４７に伝搬する。リードフレームがあって、これらの素子の電極とワイヤで接続されるが、図９では図示を略している。一つの基板４２に２つの素子を設けるから小型化できる。光の進行方向が基板やチップ面に平行であるから一層小型化できる。
【００２３】
ＰＤ４７とＡＭＰ４８よりなる部分が受信部５２である。図９のように受信部５２に金属製の支柱５５、５５’、５６、５７、５８、５９を建てる。支柱はコバール、ステンレスなどの金属である。支柱５５〜５９の上に金属製メッシュ５３を張り付ける。メッシュ５３は図１０に示すような網目構造を持つ。図１１、図１２に示すように、メッシュ５３によってＰＤ４７とＡＭＰ４８が覆われる。ＰＤもＡＭＰもグランドメタライズの上に接合し、支柱は金属でありメッシュ５３も金属であるから、ＰＤ４７、ＡＭＰ４８は導体によって挟まれた状態になる。しかも支柱、メッシュはグランド電位である。外部からの電波が入らない。だから外部のノイズを受けにくい。送信部からのノイズからも保護されることになる。
【００２４】
網目とする理由は流動状態の樹脂が受信部に侵入できるためである。図５、図６、図９ではリードフレームやワイヤの図示を略しているが、実際には基板にリードやワイヤが付いている。次に光導波路若しくは光ファイバとＰＤの受光部の間隙を透光性の樹脂でポッティングする。この部分を光が通るから透光性樹脂でなければならない。その後これを型に入れ、樹脂６０を流し込んで固化する。この操作をモールドという。樹脂自体をモールドと呼ぶこともある。この樹脂は透明でなくてよい。例えば顔料をいれて黒色にする。図１１、図１２はモールド後の受信部のみの断面図である。Ｓｉ基板４２の上に支柱５５〜５９があって、その上にメッシュ５３があるが、樹脂６０は網目を通ってメッシュの下側にも入り受信部を隙間なく覆うことができる。樹脂６０の役割は素子や基板を囲んで保護し、水や気体の侵入を阻止するパッケージとなることである。図１６は光受信モジュール素子全体の正面図である。これは両側にピンを有する（ＤＩＰ）プラスチックパッケージの素子となっている。ピン配置は任意である。光ファイバの一端がプラスチックモールド内部に埋め込まれた格好になる。メッシュは内部に隠れる。外部にメッシュは露呈しない。光ファイバが付いている点を除けば通常のＩＣと変わらない。だから取扱いは容易である。
【００２５】
作用を述べる。受信部は増幅率が高くてインピーダンスが高いから外界の電波の影響を受け易い。しかし金属製のグランド面、支柱、メッシュなどグランド電位の金属によって受信部が囲まれているから電波が内部に入って来ない。支柱を使い、またメッシュを使うことによって後から樹脂モールドするときに隙間なく、樹脂が充填される。このため樹脂モールドで小型、低価格、高性能の光受信モジュールが可能となる。
【００２６】
［実施形態 ２（金属板＋支柱：光導波路型）］
実施例１はメッシュでシールドしたが、穴のない（盲板）金属板で受信部を遮蔽することもできる。受信部へ樹脂が入り込めば良いのである。図１３〜１５は実施例２を示す。板を付ける前の素子の平面図は図９と同じである。メッシュ５３の代わりに金属板５４を支柱５５〜５９の上に接着する。図１３は盲板の金属板５４を示す。図１４は縦断正面図、図１５は縦断側面図である。金属板５４と支柱の間に空隙があり、ここから樹脂が内部に侵入することができる。受信部の内部まで樹脂によって覆われる。金属板５４がＰＤとＡＭＰを覆い、外部のノイズからこれらを保護する。メッシュよりも遮蔽効果はむしろ優れている。
【００２７】
［実施形態 ３（金属多孔板＋支柱：Ｖ溝型）］
実施例１は金属網５３、実施例２は盲金属板５４を用いたが、ステンレスなどの金属多孔板６１を用いることもできる。樹脂が内部にまで侵入するため穴を開けた多孔板である。図１７は多孔板６１を示す。適当な大きさの穴６２を縦横に多数穿孔した金属板である。メッシュ５３、金属板５４に代えて支柱に金属多孔板を固着する例である。送信部ノイズを遮蔽する機能は変わらない。
【００２８】
図１８〜図２０によって金属多孔板を支柱で支持して受信部を覆う例を述べる。図１８はＳｉベンチ（プラットフォーム）６３上に光ファイバや素子を配置した状態を示す平面図である。Ｓｉベンチ６３は長方形の（００１）Ｓｉ単結晶基板である。光ファイバ７２は先端の被覆が剥され芯線が一部露呈している。光ファイバ７２自体はＶ溝７１に、芯線７３は小Ｖ溝７０によって固定される。小Ｖ溝７０の終端はＳｉの異方性エッチングによって形成される傾斜壁６８があり、これが反射ミラーとして機能する。
【００２９】
小Ｖ溝７０の終端の反射ミラー面６８の直前に受信用ＰＤ６７が設けられる。反射ミラー面６８の傾斜角は例えば５４．７度である。受信光は反射ミラー面６８によって斜め上に反射されＰＤに裏面から入射する。光ファイバの端面から反射ミラー面及びＰＤに至るまでの空間は透光性樹脂で満たされる。ＰＤ６７の近傍にＡＭＰ６９を固定する。これはＰＤ６７の光電流を前置増幅するものである。ＰＤ６７とＡＭＰ６９が受信部５２である。支柱７４〜７９によって金属多孔板６１が受信部をスッポリと覆うように支持されている。
【００３０】
図１８〜図２０の遮蔽板付きの受光モジュールの作製法を述べる。約１０ｍｍ×５ｍｍ、（００１）面のＳｉベンチの中心線上に２種類のＶ溝を異方性エッチングによって形成する。異方性エッチングについて述べる。Ｓｉベンチ６３は（００１）単結晶であるから｛１１１｝面方向のエッチング速度が遅いエッチング液によって｛１１１｝だけを露出させることができる。溝は（１−１１）面と（−１１１）面を組み合わせたＶ溝となる。傾斜角は５４．７度であり、谷の挟角は７０．５度である。ＰＤ６７に近い方には浅い小Ｖ溝７０が、光ファイバ側には大Ｖ溝７１が穿たれる。小Ｖ溝７０の終端には５４．７度の傾斜面６８ができる。
【００３１】
Ｓｉ基板６３にはメタライズパターンが印刷、あるいはフォトリソグラフィによって設けられる。グランドメタライズ面に受信用ＰＤとＡＭＰを近接して固定する。ＰＤはＩｎＧａＡｓ−ＰＤである。ＡＭＰはＰＤ信号を増幅するための素子である。その他にも配線用のメタライズパターンがある。これらメタライズパターンの図示は省略している。ＰＤ６７、ＡＭＰ６９の電極パッド、メタライズパターンの間をワイヤによって接続する。
【００３２】
受信部のグランド面にステンレス、コバールなど金属製の支柱７４〜７９を固定する。支柱もグランド電位になる。この例では、支柱７４〜７９はステンレスで０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１ｍｍＨである。この高さは、ＰＤチップの高さ（厚み）が約０．２ｍｍから０．３ｍｍと薄いためである。図１９、図２０に示すように支柱７４〜７９の上には、金属製の多孔板６１を接着する。これは本発明の目的であるＰＤ部の遮蔽のためである。
【００３３】
この例では、多孔板もステンレス製で厚み０．１ｍｍ、縦横４．５ｍｍである。穴はエッチングによって穿孔する。プレス加工で穿孔することもできる。穴径は樹脂の通る限り細かい方が良い。例えば直径０．３ｍｍとする。多孔板を取り付けた状態を図１９に示す。受信部の全体が多孔板６１によって覆われる。
【００３４】
リードフレームの中央部にＳｉベンチを固定しリードピンとメタライズ配線をワイヤボンディングによって接続する。光ファイバ７２の先端の一部の被覆を剥し芯線７３（クラッド＋コア：例えば１２５μｍ径）を露呈させる。芯線７３を小Ｖ溝７０に入れる。被覆部分（例えば０．９ｍｍ径）を大Ｖ溝７１に挿入する。だから光ファイバ７２をＶ溝７０、７１に固定すれば自動的に調芯される。
【００３５】
さらに全体を不透明の樹脂８０によってモールドする。この状態は図２０に示す。金属の多孔板６１には多数の穴６２があるから、流動性のある樹脂は穴を通って受信部５２に回り込む。支柱の隙間からも樹脂が侵入できる。遮蔽部の内外にほぼ等しい密度で樹脂が充填される。内部に多少の空隙が残っても差し支えない。遮蔽物をメッシュや多孔板にするのは事後的な樹脂注入によって遮蔽物の内部をもモールドするためである。
【００３６】
ＰＤと反射ミラー面、光ファイバとの間に隙間がなければ単一の樹脂によって全体を硬化することができる。これら光学部品の間に隙間があればＰＤと反射ミラー面間や、ファイバと導波路間の隙間に透明樹脂をポッティングする。透明樹脂はたとえばシリコーン系樹脂とする。
【００３７】
モールドの樹脂８０は硬化性に優れたエポキシ樹脂を例えば用いる。樹脂８０で全体をモールドし、リードフレームも樹脂８０で支持される。セラミックパッケージや金属パッケージを使わずプラスチックパッケージ（樹脂モールド）とするのは安価にするためである。
【００３８】
図２１は完成した素子の平面図である。図２２は正面図、図２３は左側面図である。光ファイバが付いているが、通常のＤＩＰ型のプラスチックパッケージ素子となっている。
【００３９】
リードピン９８〜１０７は内部のＰＤ、ＡＭＰと外部回路を接続するものである。ピン数は内部の回路によって多少異なる。例えばピンの本数は次のように決まる。ＰＤ・ＡＭＰグランドで１ピン、検出用ＰＤのバイアスで１ピン、ＡＭＰで２ピンというようなピンが必要である。同じグランドを２本〜３本とったり、ＡＭＰ電源を２電源タイプにしたりするともっと多くのピンが入用になる。ここでは１０ピンのものを図示した。プラスチックパッケージ（モールド）は側稜線が面取りされている。しかし別段面取りしなくても良い。
【００４０】
この例の受信モジュールは樹脂モールド型であるが、シールド板６１（と支柱とグランドメタライズ）のおかげで、１５５Ｍｂｐｓ伝送の時、モジュール全体をシールドケースに入れなくても最小受信感度は−３５ｄＢｍ程度であった。受信部が外界のノイズから保護されているということである。
【００４１】
これは一例であり、ＰＤとＡＭＰのペアを並べた複数本の光ファイバによる光受信モジュールのようなものでも本発明の効果は同じである。
【００４２】
［実施形態 ４（多孔金属蓋（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２４、図２５によって支柱を使わずに箱型に成形した金属多孔蓋によって受信部を遮蔽した例を説明する。実施形態３と殆ど同じであるが、遮蔽構造がより洗練されている。支柱を使わず、図２４のような多孔板の４辺を折り曲げた金属多孔蓋８６を使う。
【００４３】
金属多孔蓋８６は薄板よりなり、天板８７、側板８８、折り返し縁８９を有する。天板８７には多数の穴９０が穿たれる。側板８８にも穴９１が穿孔されている。例えばステンレス薄板（０．１ｍｍ厚み）であって４．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１ｍｍＨである。穴９０、９１は樹脂を通すためのものである。
【００４４】
図２５は金属多孔板によって受信部を覆った光受信モジュールの断面図である。図２０と殆ど同じである。支柱がなくて、多孔板８６の縁８９を直接にＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に半田付けしている。ここだけが違う。その他の構造は同じである。Ｓｉベンチに段部があって、光ファイバ７２、芯線７３がＶ溝７１、７０で固定される。Ｖ溝と同時に形成された反射ミラー面６８の直上にＰＤ６７が取り付けられる。メタライズパターンはワイヤによってリードフレームと接続される。Ｓｉベンチ、リードフレームなどを含む全体が樹脂モールドされている。
【００４５】
図２１〜図２３のようなＤＩＰ型のプラスチックパッケージの光受信モジュール９７が得られる。光ファイバから出た光はミラー面６８によって反射されて直上にあるＰＤに入射する。
【００４６】
［実施形態 ５（金属網蓋（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２６、図２７によって金属網蓋を用いた実施例を説明する。遮蔽構造がメッシュ（金属網）蓋９２になっている。受信部の遮蔽をより完全にするためである。
【００４７】
これも支柱のようなものは使わない。図２６のような金属網（メッシュ）板の４辺を折り曲げた蓋体を使う。図１０のメッシュ５３と比較してより便利な形状になっている。メッシュ蓋９２は天板９３、側板９４、縁９５を有する。網であるから全ての面に穴が多数存在する。穴から樹脂を受信部へと通すことができる。
【００４８】
図２７は光受信モジュールの断面図を示す。構造は図１１、図２５のものと殆ど同じである。ＰＤ６７を含む受信部にメッシュ蓋９２が半田付けされる。さらにＳｉ基板６３、リードフレームなどを型に入れ、流動性のエポキシ樹脂を注入し樹脂を固化する。図２１〜図２３のようなＤＩＰ型のプラスチックパッケージの光受信モジュールが得られる。
【００４９】
［実施形態 ６（両持ち折曲金属板（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２８、図２９によって両持ち折曲金属板１１０を用いた実施例を説明する。図２８のような金属板の両端をＬ字状に折り曲げた蓋体を使う。折曲金属板１１０は両側に側板部１１２、脚部１１１を有する。脚部１１１はグランドメタライズ面に固定する。金属板１１０が片持ち支持される。広い金属部分によってＰＤが覆われる。金属板１１０は３側方が開いているから樹脂８０が内部へ入って行く。
【００５０】
［実施形態 ７（片持ち折曲金属板（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図３０、図３１によって片持ち折曲金属板１２０を用いた実施例を説明する。図３０のような金属板の一端をＬ字状に折り曲げた蓋体を使う。折曲金属板１２０は側板部１２１、脚部１２２を有する。脚部１２２をグランドメタライズ面に固定する。金属板１２０が片持ち支持される。広い金属部分によってＰＤが覆われる。金属板１２０は盲板であるが３側方が開いているから樹脂が内部へ入って行く。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の骨子は、開口部のある伝導体によって受信部を遮蔽し樹脂モールドしたところにある。本発明の光受信モジュールは、金属メッシュ、金属多孔板、金属板などによって受信部を覆っている。外界からの電波が遮断され、受信部にノイズとして侵入しない。雑音レベルが低いので受信感度が高くなる。平面実装タイプであるから製造容易である。平面実装型光ファイバと受信部が同じ基板上に設けられるので小型化できる。本発明の光受信モジュールは樹脂モールドタイプであり、低コストで生産できる。光通信網が普及するために装置が安価であるということは重要である。つまり本発明によって、低雑音、高性能、小型の光受信モジュールが工業的に低コストで量産できる。
【００５２】
ここまで、受信部だけを有する光受信モジュールについて説明したが、受信部と送信部をもつ光送受信モジュールにも本発明を適用することができる。その場合にも受信部を金属遮蔽し、外部のノイズと送信部のノイズを遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属製ケースに収容された従来例にかかるＰＤモジュールの縦断面図。
【図２】金属ケースＰＤモジュールと、増幅回路を設けた回路基板を結合した状態の受信モジュールの従来例を示す平面図。
【図３】従来例にかかる平面実装型光受信モジュールの平面図。
【図４】従来例にかかる平面実装型光受信モジュールの中央縦断面図。
【図５】Ｓｉベンチ中央の表層に導波路を設け、導波路によって光ファイバとＰＤを連結し、ベンチ軸線上に固定したＰＤとＡＭＰの上にメッシュを設けて受信部を遮蔽した本発明の一つの態様を示す平面図。
【図６】図５の素子の中央縦断面図。
【図７】ＳｉベンチにＶ溝を設け、光ファイバの先端をＶ溝によって保持し、光ファイバの先端にＰＤを固定し側方にＡＭＰを設け、ＰＤとＡＭＰをメッシュによって覆った本発明の他の態様を示す平面図。
【図８】図７の素子の中央縦断面図。
【図９】メッシュを保持するため支柱を設けた本発明の第１、第２の実施例にかかる光受信モジュールの受信部の平面図。
【図１０】第１実施例において受信部を覆うためのメッシュの平面図。
【図１１】図９、図１０の光受信モジュールの受信部のみの縦断右側面図。
【図１２】図９、図１０の光受信モジュールの受信部のみの縦断正面図。
【図１３】本発明の第２実施例において受信部を覆うための平板金属板の平面図。
【図１４】第２実施例にかかり平板金属板で覆った受信部のみの縦断右側面図。
【図１５】第２実施例にかかり平板金属板で覆った受信部のみの縦断正面図。
【図１６】実施例１、２の素子のＳｉベンチを樹脂モールドによって覆い、受信モジュール単体としたものの正面図。
【図１７】第３実施例において受信部を覆うべき金属多孔板の平面図。
【図１８】プラットフォームにＶ溝を形成し光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部の周囲に支柱を取り付けた（Ｖ溝タイプ）状態の第３実施例の平面図。
【図１９】図１８で現れる支柱の上に金属多孔板を固定した状態の第３実施例の平面図。
【図２０】金属多孔板を取り付けた図１９のプラットフォームの全体を樹脂モールドして光受信モジュールとした第３実施例の一部縦断面図。
【図２１】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の平面図。
【図２２】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の正面図。
【図２３】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の左側面図。
【図２４】第４実施例において受信部を覆うべき箱型金属多孔板の斜視図。
【図２５】Ｓｉプラットフォーム（Ｓｉベンチ）にＶ溝を形成し光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を金属多孔板で遮蔽した第４実施例の縦断面図。
【図２６】第５実施例において受信部を覆うべき箱型メッシュ蓋の斜視図。
【図２７】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を箱型金属メッシュで遮蔽した第５実施例の縦断面図。
【図２８】第６実施例において受信部を覆うべき両持ち折曲金属板の斜視図。
【図２９】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を両持ち折曲金属板で遮蔽した第６実施例の縦断面図。
【図３０】第７実施例において受信部を覆うべき片持ち折曲金属板の斜視図。
【図３１】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を片持ち折曲金属板で遮蔽した第７実施例の縦断面図。
【符号の説明】
１５ ＰＤモジュール
１６ ステム
１７ ＰＤチップ
１８ キャップ
１９ レンズホルダー
２０ フェルールホルダー
２１ 光ファイバ
２２ フェルール
２３ ピン
２４ ピン
２５ ワイヤ
２６ レンズ
３０ 回路基板
３１ 金属ケースで覆われた増幅回路
３２ ＰＤモジュールのピンを固定する配線
３３ 出力回路、電源などへの配線パターン
４２ Ｓｉベンチ
４４ 光導波路
４５ Ｖ溝
４６ 芯線
４７ ＰＤ
４７’ 導波路型受光層
４８ ＡＭＰ
４９ 光ファイバ
５２ 受信部
５３ 金属メッシュ
５４ 平板金属
５５ 支柱
５５’ 支柱
５６ 支柱
５７ 支柱
５８ 支柱
５９ 支柱
６０ 樹脂モールド
６１ 金属製多孔板
６２ 穴
６３ プラットフォーム
６７ ＰＤチップ
６８ 傾斜反射ミラー面
６９ 増幅器
７０ Ｖ溝
７１ Ｖ溝
７２ 光ファイバ
７３ 芯線
７４ 支柱
７５ 支柱
７６ 支柱
７７ 支柱
７８ 支柱
７９ 支柱
８０ 固定樹脂
８６ 多孔蓋
８７ 天板
８８ 側板
８９ 縁
９０ 穴
９１ 穴
９２ メッシュ蓋
９３ 天板
９４ 側板
９５ 縁
９７ ＰＤモジュール
９８〜１０７ リードピン
１１０ 両持ち折曲金属板
１１１ 脚部
１１２ 側板部
１２０ 片持ち折曲金属板
１２１ 側板部
１２２ 脚部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信において、光信号の受信を行う光受信モジュールに関する。特に安価な樹脂モールド型パッケージの素子の改良を提案する。その目的は外部から侵入するノイズから受信部を保護する構造の樹脂モールド型パッケージを提供することである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光受信モジュールでは、受信用フォトダイオード（ＰＤモジュール：例えば図１）が高価な金属ケース内に収容され遮蔽されていた。
【０００３】
従来の受信モジュールを説明する。図１のＰＤモジュール１５において、金属製円形のステム１６の上面中央にＰＤチップ１７が固定される。金属製キャップ１８がステム１６に固定される。キャップ１８を囲むように円筒形金属製のレンズホルダー１９がステム１６に溶接される。レンズホルダー１９の上に円錐形フェルールホルダー２０が固定される。
【０００４】
光ファイバ２１の先端に金属製のフェルール２２が固定される。フェルールホルダー２０の頂部の穴にフェルール２２が差し込まれ固定される。反射戻り光がＬＤに入らないように光ファイバとフェルールの先端が斜め研磨される。
【０００５】
ＰＤモジュール１５は金属ステム１６、金属レンズホルダー１９、金属フェルールホルダー２０よりなる金属製のケースに収容されている。受信部はインピーダンスが高くて電流が小さく外部ノイズの影響を受け易いが、金属カンによって覆われているから外部ノイズを遮断することができる。
【０００６】
ＰＤモジュールには光電流を増幅するための増幅回路が続く。これも金属ケースに収容されており雑音に強い設計になっている。図２はそのような光受信回路の例を示す。エポキシの回路基板３０に配線パターンが描かれている。図１の金属カン入りのＰＤ１５はピンが基板３０の配線３２に差し込まれ半田付けされている。配線３２に続く増幅回路３１はやはり金属ケースによって覆われた素子である。金属ケースは回路基板上のグランド端子に接続されている。金属ケース被覆増幅回路３１から出る配線３３は、出力回路や電源などにつながっている。
【０００７】
受信部は電流が微弱で増幅率が高くノイズを拾い易い。従来の光受信モジュールは、ＰＤモジュール、駆動回路、増幅回路が別体でそれぞれ金属製のケースに収容されていた。従って外界のノイズのある環境で、受信を行っても、外界のノイズが微弱な受信信号に回り込む影響は殆どなかった。
【０００８】
図１のＰＤモジュールを使った場合、外界からのノイズが、ＰＤ（受信部）回路に侵入する心配はない。が、素子点数、部品点数がいかにも多い。プリント基板３０の上に配線を印刷して、これに金属ケース入りの増幅回路３１を半田付けし、さらに図１の金属カン入りのＰＤモジュールのピンを半田付けする必要がある。このように独立した金属カン入りの増幅回路素子がいるし、プリント基板も必要である。部品点数が多いのでコストを押し上げる。
【０００９】
図１のモジュール内だけでも問題がある。一つはステム面と光ファイバの方向が垂直であるということである。もう一つは光がパッケージ内でかなりの距離を空間伝搬するということである。だからレンズ２６も必要になる。ＰＤモジュールだけでも大型であり、さらに増幅部を組み合わせた受信モジュールは図２に示すようにいきおい大型な装置にならざるを得ない。
【００１０】
さらにＰＤ、増幅回路などの回路に高価な金属パッケージを用いるから高価格になる。高価格大型の光受信モジュールを用いるかぎり、光通信が広く一般家庭にまで普及することはない。一般家庭まで遍く光通信が普及するため低価格化小型化は必須である。個々の部品を高価な金属パッケージに収めると廉価にはできない。小型化のためにはＰＤと増幅器（ＡＭＰ）が別体ということは好ましくない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
近年、導波路（又は光ファイバ）とＰＤチップとＡＭＰチップを一つの基板に実装して、小型低価格を実現する試みがなされるようになってきた。一つの基板にＰＤとＡＭＰを実装し、基板面に平行に光を伝搬させる。平面状の基板に導波路又は光ファイバと、ＰＤ、ＡＭＰを設けるから平面実装と呼ぶ。図３（平面図）、図４（断面図）にその例を示す。Ｓｉベンチ４２の上に、光導波路４４を形成し、その終端にＰＤ４７をおき、同じ基板４２の上に増幅器（ＡＭＰ）４８チップを設ける。
【００１２】
光ファイバ４９の終端を光導波路４４の端に結合する。光ファイバ４９を伝搬した光は光導波路４４からＰＤ４７の導波路型受光層４７’に入って受信される。つまり光が光電流に変換される。光電流は増幅器４８ですぐに増幅される。ＰＤの光信号を余分な配線を経ずに直接に前置増幅するからノイズにより強くなる。
【００１３】
一つの基板に導波路又は光ファイバ、ＰＤ、ＡＭＰを置くので小型軽量にできる。チップ自体は小さいので接近して配置するとより小さい素子にすることができる。パッケージ（ケース）の数も一つに減るから安価にできる。パッケージの数を減らしてもセラミックパッケージにすると気密性はよいが安価にならない。もっとも低価格のパッケージはありふれた樹脂モールドである。モジュールの低価格化のためには樹脂モールドパッケージにしたいものである。
【００１４】
このような形態において、ＰＤへの受信信号光が強い（即ち近距離の通信）場合はあまり問題がない。しかし、遠距離通信のために受信信号が弱くなると雑音の問題が起こる。樹脂モールドだけだと、外界のノイズに対する遮蔽効果がない。受信部はＰＤとＡＭＰよりなるが、入力インピーダンスが高く増幅率が高いのでノイズを拾い易い。つまり受信部が外界のノイズに影響されやすい構造である。雑音が遮蔽されないから微弱信号に対しては充分な受信感度が得られない。
このような難点を克服して小型安価であって、受信部を外界のノイズから保護できる光受信モジュールを提供することが本発明の目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光受信モジュールは、光ファイバ若しくは光導波路と、受光素子ＰＤと、増幅器（ＡＭＰ）を有する受信モジュールにおいて、樹脂を通す開口を有する導電性材料、例えば金属板、金属メッシュ若しくは複数の穴を有する金属多孔板によって受信部が覆われ、且つ受信部、金属メッシュ或いは金属多孔板ともに樹脂モールドによって被覆され一体化されている。
【００１６】
本発明は、樹脂を通す開口部を有する導電性材料、例えば折曲金属板、多孔金属板、金属網によって受信部を覆い、外界から受信部を遮蔽する。開口折曲金属板、金属網、多孔金属板によって外界の強い電波から受信部をシールドする。開口金属板、有孔金属、金属網でおおうのは開口部（穴）からモールド材が内部に侵入して受信部を稠密におおうことができるためである。単なるシールドだけなら金属板キャップをかぶせれば良い。しかし金属キャップによって覆うとモールド工程で受信部に樹脂が入らず受信部を樹脂によって被覆できない。本発明は開口部のある金属板によって受信部を覆う。流動状態にある樹脂が外部から開口部を通って受信部に侵入し固化する。つまり流動する樹脂を通し、受信部をもモールドするために開口部のある金属板、メッシュ、金属多孔板によって被覆する。開口部が大きく数多くある方が樹脂は内部に侵入し易い。しかし穴が大きすぎると電波を遮蔽する作用が低下する。穴の数や大きさは流動状態の樹脂の粘度やノイズレベルによって適当に決めるべきである。セラミックパッケージなら金属板で受信部を単に覆えばいいが、セラミックパッケージは高価である。本発明の素子をモールド型のパッケージにするのは安価にするためである。また、外界からのノイズを遮断するためには、ＰＤとＡＭＰをできるだけ近くに位置させて遮蔽することが望ましい。モールド型はＰＤ、ＡＭＰを直近で遮蔽しつつ、外形は従来品と同形態にすることができる。
【００１７】
受光モジュールにおいて図３、図４のようにＰＤとＡＭＰを一体化すると、図１、図２の別体のものより小型になる。たとえ図３、図４のようであってもセラミックパッケージを使うと高価になる。しかし本発明はセラミックパッケージを使わず、樹脂モールドパッケージとするので安価になる。さらに本発明は図３、図４より進んで、受信部を開口部のある金属板、金属メッシュや金属多孔板で覆い外界のノイズを遮断する。光ファイバとの結合において二つの態様が有り得る。光導波路を基板に形成する導波路型（ａ）と、Ｖ溝に光ファイバ芯線を固定するＶ溝型（ｂ）である。何れの形態にも本発明を適用できる。
【００１８】
（ａ） 導波路型（図５、図６）…基板４２の上にＰＤチップ４７と増幅器チップ４８を並んで設ける。基板４２に光導波路４４を設けている。光導波路４４の始端に光ファイバ４９の端面を接続する。光導波路４４の終端にＰＤ４７を結合する。ＰＤ４７とＡＭＰ４８の上を金属多孔板（ここではメッシュ５３）によって覆い、外界のノイズを遮断している。
【００１９】
（ｂ） Ｖ溝型（図７、図８）…基板４２の上にＰＤチップ４７と増幅器チップ４８を並んで設ける。基板４２にＶ溝４５を設けている。Ｖ溝４５に光ファイバ４９の被覆を除いた芯線４６を固定する。芯線４６の終端にＰＤ４７を結合する。ＰＤ４７とＡＭＰ４８の上を金属多孔板（ここではメッシュ５３）によって覆い、外界のノイズを遮断している。
【００２０】
本発明は（ａ）、（ｂ）何れのタイプにも適用できる。本発明は、光ファイバ或いは光導波路と、ＰＤ、ＡＭＰを同一基板上に固定し、樹脂モールドしており、受信部を有孔金属で覆うから、小型、安価、高信頼性の光受信モジュールを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
金属多孔板といっても幾つもの形態がある。支持形態についても幾つかの種類がありうる。幾つかの例について個別に説明する。
［実施形態 １（金属メッシュ＋支柱：光導波路型）］
図９〜図１２によって受信部をメッシュで覆うようにした導波路をもつ実施形態を説明する。図３、図４の光導波路型のものに本発明の金属メッシュ遮蔽を加えたもので、図５、図６のより具体的な実施例である。図９、図１１、図１２において、Ｓｉベンチ４２はＳｉ結晶の上にスパッタリングあるいは酸化法によって透明のＳｉＯ2誘電体層を形成したものである。Ｓｉベンチ４２のＳｉＯ2層に屈折率を上げる不純物をドープして導波路４４が形成される。図示していないが、ＳｉＯ２の上にＰＤやＡＭＰグランドのメタライズ面やその他のメタライズ配線が印刷されている。ＰＤ、ＡＭＰのグランドは基板上のグランド面に接続される。これらグランドは外部回路において接続される。
【００２２】
導波路４４の終端において、ＰＤチップ４７がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。ＰＤに近接してＡＭＰ（前置増幅器）４８がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。導波路４４の始端には光ファイバ４９の端部が接合される。光ファイバからの受信光（入力光）は、導波路４４からＰＤ４７に伝搬する。リードフレームがあって、これらの素子の電極とワイヤで接続されるが、図９では図示を略している。一つの基板４２に２つの素子を設けるから小型化できる。光の進行方向が基板やチップ面に平行であるから一層小型化できる。
【００２３】
ＰＤ４７とＡＭＰ４８よりなる部分が受信部５２である。図９のように受信部５２に金属製の支柱５５、５５’、５６、５７、５８、５９を建てる。支柱はコバール、ステンレスなどの金属である。支柱５５〜５９の上に金属製メッシュ５３を張り付ける。メッシュ５３は図１０に示すような網目構造を持つ。図１１、図１２に示すように、メッシュ５３によってＰＤ４７とＡＭＰ４８が覆われる。ＰＤもＡＭＰもグランドメタライズの上に接合し、支柱は金属でありメッシュ５３も金属であるから、ＰＤ４７、ＡＭＰ４８は導体によって挟まれた状態になる。しかも支柱、メッシュはグランド電位である。外部からの電波が入らない。だから外部のノイズを受けにくい。送信部からのノイズからも保護されることになる。
【００２４】
網目とする理由は流動状態の樹脂が受信部に侵入できるためである。図５、図６、図９ではリードフレームやワイヤの図示を略しているが、実際には基板にリードやワイヤが付いている。次に光導波路若しくは光ファイバとＰＤの受光部の間隙を透光性の樹脂でポッティングする。この部分を光が通るから透光性樹脂でなければならない。その後これを型に入れ、樹脂６０を流し込んで固化する。この操作をモールドという。樹脂自体をモールドと呼ぶこともある。この樹脂は透明でなくてよい。例えば顔料をいれて黒色にする。図１１、図１２はモールド後の受信部のみの断面図である。Ｓｉ基板４２の上に支柱５５〜５９があって、その上にメッシュ５３があるが、樹脂６０は網目を通ってメッシュの下側にも入り受信部を隙間なく覆うことができる。樹脂６０の役割は素子や基板を囲んで保護し、水や気体の侵入を阻止するパッケージとなることである。図１６は光受信モジュール素子全体の正面図である。これは両側にピンを有する（ＤＩＰ）プラスチックパッケージの素子となっている。ピン配置は任意である。光ファイバの一端がプラスチックモールド内部に埋め込まれた格好になる。メッシュは内部に隠れる。外部にメッシュは露呈しない。光ファイバが付いている点を除けば通常のＩＣと変わらない。だから取扱いは容易である。
【００２５】
作用を述べる。受信部は増幅率が高くてインピーダンスが高いから外界の電波の影響を受け易い。しかし金属製のグランド面、支柱、メッシュなどグランド電位の金属によって受信部が囲まれているから電波が内部に入って来ない。支柱を使い、またメッシュを使うことによって後から樹脂モールドするときに隙間なく、樹脂が充填される。このため樹脂モールドで小型、低価格、高性能の光受信モジュールが可能となる。
【００２６】
［実施形態 ２（金属板＋支柱：光導波路型）］
実施例１はメッシュでシールドしたが、穴のない（盲板）金属板で受信部を遮蔽することもできる。受信部へ樹脂が入り込めば良いのである。図１３〜１５は実施例２を示す。板を付ける前の素子の平面図は図９と同じである。メッシュ５３の代わりに金属板５４を支柱５５〜５９の上に接着する。図１３は盲板の金属板５４を示す。図１４は縦断正面図、図１５は縦断側面図である。金属板５４と支柱の間に空隙があり、ここから樹脂が内部に侵入することができる。受信部の内部まで樹脂によって覆われる。金属板５４がＰＤとＡＭＰを覆い、外部のノイズからこれらを保護する。メッシュよりも遮蔽効果はむしろ優れている。
【００２７】
［実施形態 ３（金属多孔板＋支柱：Ｖ溝型）］
実施例１は金属網５３、実施例２は盲金属板５４を用いたが、ステンレスなどの金属多孔板６１を用いることもできる。樹脂が内部にまで侵入するため穴を開けた多孔板である。図１７は多孔板６１を示す。適当な大きさの穴６２を縦横に多数穿孔した金属板である。メッシュ５３、金属板５４に代えて支柱に金属多孔板を固着する例である。送信部ノイズを遮蔽する機能は変わらない。
【００２８】
図１８〜図２０によって金属多孔板を支柱で支持して受信部を覆う例を述べる。図１８はＳｉベンチ（プラットフォーム）６３上に光ファイバや素子を配置した状態を示す平面図である。Ｓｉベンチ６３は長方形の（００１）Ｓｉ単結晶基板である。光ファイバ７２は先端の被覆が剥され芯線が一部露呈している。光ファイバ７２自体はＶ溝７１に、芯線７３は小Ｖ溝７０によって固定される。小Ｖ溝７０の終端はＳｉの異方性エッチングによって形成される傾斜壁６８があり、これが反射ミラーとして機能する。
【００２９】
小Ｖ溝７０の終端の反射ミラー面６８の直前に受信用ＰＤ６７が設けられる。反射ミラー面６８の傾斜角は例えば５４．７度である。受信光は反射ミラー面６８によって斜め上に反射されＰＤに裏面から入射する。光ファイバの端面から反射ミラー面及びＰＤに至るまでの空間は透光性樹脂で満たされる。ＰＤ６７の近傍にＡＭＰ６９を固定する。これはＰＤ６７の光電流を前置増幅するものである。ＰＤ６７とＡＭＰ６９が受信部５２である。支柱７４〜７９によって金属多孔板６１が受信部をスッポリと覆うように支持されている。
【００３０】
図１８〜図２０の遮蔽板付きの受光モジュールの作製法を述べる。約１０ｍｍ×５ｍｍ、（００１）面のＳｉベンチの中心線上に２種類のＶ溝を異方性エッチングによって形成する。異方性エッチングについて述べる。Ｓｉベンチ６３は（００１）単結晶であるから｛１１１｝面方向のエッチング速度が遅いエッチング液によって｛１１１｝だけを露出させることができる。溝は（１−１１）面と（−１１１）面を組み合わせたＶ溝となる。傾斜角は５４．７度であり、谷の挟角は７０．５度である。ＰＤ６７に近い方には浅い小Ｖ溝７０が、光ファイバ側には大Ｖ溝７１が穿たれる。小Ｖ溝７０の終端には５４．７度の傾斜面６８ができる。
【００３１】
Ｓｉ基板６３にはメタライズパターンが印刷、あるいはフォトリソグラフィによって設けられる。グランドメタライズ面に受信用ＰＤとＡＭＰを近接して固定する。ＰＤはＩｎＧａＡｓ−ＰＤである。ＡＭＰはＰＤ信号を増幅するための素子である。その他にも配線用のメタライズパターンがある。これらメタライズパターンの図示は省略している。ＰＤ６７、ＡＭＰ６９の電極パッド、メタライズパターンの間をワイヤによって接続する。
【００３２】
受信部のグランド面にステンレス、コバールなど金属製の支柱７４〜７９を固定する。支柱もグランド電位になる。この例では、支柱７４〜７９はステンレスで０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１ｍｍＨである。この高さは、ＰＤチップの高さ（厚み）が約０．２ｍｍから０．３ｍｍと薄いためである。図１９、図２０に示すように支柱７４〜７９の上には、金属製の多孔板６１を接着する。これは本発明の目的であるＰＤ部の遮蔽のためである。
【００３３】
この例では、多孔板もステンレス製で厚み０．１ｍｍ、縦横４．５ｍｍである。穴はエッチングによって穿孔する。プレス加工で穿孔することもできる。穴径は樹脂の通る限り細かい方が良い。例えば直径０．３ｍｍとする。多孔板を取り付けた状態を図１９に示す。受信部の全体が多孔板６１によって覆われる。
【００３４】
リードフレームの中央部にＳｉベンチを固定しリードピンとメタライズ配線をワイヤボンディングによって接続する。光ファイバ７２の先端の一部の被覆を剥し芯線７３（クラッド＋コア：例えば１２５μｍ径）を露呈させる。芯線７３を小Ｖ溝７０に入れる。被覆部分（例えば０．９ｍｍ径）を大Ｖ溝７１に挿入する。だから光ファイバ７２をＶ溝７０、７１に固定すれば自動的に調芯される。
【００３５】
さらに全体を不透明の樹脂８０によってモールドする。この状態は図２０に示す。金属の多孔板６１には多数の穴６２があるから、流動性のある樹脂は穴を通って受信部５２に回り込む。支柱の隙間からも樹脂が侵入できる。遮蔽部の内外にほぼ等しい密度で樹脂が充填される。内部に多少の空隙が残っても差し支えない。遮蔽物をメッシュや多孔板にするのは事後的な樹脂注入によって遮蔽物の内部をもモールドするためである。
【００３６】
ＰＤと反射ミラー面、光ファイバとの間に隙間がなければ単一の樹脂によって全体を硬化することができる。これら光学部品の間に隙間があればＰＤと反射ミラー面間や、ファイバと導波路間の隙間に透明樹脂をポッティングする。透明樹脂はたとえばシリコーン系樹脂とする。
【００３７】
モールドの樹脂８０は硬化性に優れたエポキシ樹脂を例えば用いる。樹脂８０で全体をモールドし、リードフレームも樹脂８０で支持される。セラミックパッケージや金属パッケージを使わずプラスチックパッケージ（樹脂モールド）とするのは安価にするためである。
【００３８】
図２１は完成した素子の平面図である。図２２は正面図、図２３は左側面図である。光ファイバが付いているが、通常のＤＩＰ型のプラスチックパッケージ素子となっている。
【００３９】
リードピン９８〜１０７は内部のＰＤ、ＡＭＰと外部回路を接続するものである。ピン数は内部の回路によって多少異なる。例えばピンの本数は次のように決まる。ＰＤ・ＡＭＰグランドで１ピン、検出用ＰＤのバイアスで１ピン、ＡＭＰで２ピンというようなピンが必要である。同じグランドを２本〜３本とったり、ＡＭＰ電源を２電源タイプにしたりするともっと多くのピンが入用になる。ここでは１０ピンのものを図示した。プラスチックパッケージ（モールド）は側稜線が面取りされている。しかし別段面取りしなくても良い。
【００４０】
この例の受信モジュールは樹脂モールド型であるが、シールド板６１（と支柱とグランドメタライズ）のおかげで、１５５Ｍｂｐｓ伝送の時、モジュール全体をシールドケースに入れなくても最小受信感度は−３５ｄＢｍ程度であった。受信部が外界のノイズから保護されているということである。
【００４１】
これは一例であり、ＰＤとＡＭＰのペアを並べた複数本の光ファイバによる光受信モジュールのようなものでも本発明の効果は同じである。
【００４２】
［実施形態 ４（多孔金属蓋（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２４、図２５によって支柱を使わずに箱型に成形した金属多孔蓋によって受信部を遮蔽した例を説明する。実施形態３と殆ど同じであるが、遮蔽構造がより洗練されている。支柱を使わず、図２４のような多孔板の４辺を折り曲げた金属多孔蓋８６を使う。
【００４３】
金属多孔蓋８６は薄板よりなり、天板８７、側板８８、折り返し縁８９を有する。天板８７には多数の穴９０が穿たれる。側板８８にも穴９１が穿孔されている。例えばステンレス薄板（０．１ｍｍ厚み）であって４．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１ｍｍＨである。穴９０、９１は樹脂を通すためのものである。
【００４４】
図２５は金属多孔板によって受信部を覆った光受信モジュールの断面図である。図２０と殆ど同じである。支柱がなくて、多孔板８６の縁８９を直接にＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に半田付けしている。ここだけが違う。その他の構造は同じである。Ｓｉベンチに段部があって、光ファイバ７２、芯線７３がＶ溝７１、７０で固定される。Ｖ溝と同時に形成された反射ミラー面６８の直上にＰＤ６７が取り付けられる。メタライズパターンはワイヤによってリードフレームと接続される。Ｓｉベンチ、リードフレームなどを含む全体が樹脂モールドされている。
【００４５】
図２１〜図２３のようなＤＩＰ型のプラスチックパッケージの光受信モジュール９７が得られる。光ファイバから出た光はミラー面６８によって反射されて直上にあるＰＤに入射する。
【００４６】
［実施形態 ５（金属網蓋（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２６、図２７によって金属網蓋を用いた実施例を説明する。遮蔽構造がメッシュ（金属網）蓋９２になっている。受信部の遮蔽をより完全にするためである。
【００４７】
これも支柱のようなものは使わない。図２６のような金属網（メッシュ）板の４辺を折り曲げた蓋体を使う。図１０のメッシュ５３と比較してより便利な形状になっている。メッシュ蓋９２は天板９３、側板９４、縁９５を有する。網であるから全ての面に穴が多数存在する。穴から樹脂を受信部へと通すことができる。
【００４８】
図２７は光受信モジュールの断面図を示す。構造は図１１、図２５のものと殆ど同じである。ＰＤ６７を含む受信部にメッシュ蓋９２が半田付けされる。さらにＳｉ基板６３、リードフレームなどを型に入れ、流動性のエポキシ樹脂を注入し樹脂を固化する。図２１〜図２３のようなＤＩＰ型のプラスチックパッケージの光受信モジュールが得られる。
【００４９】
［実施形態 ６（両持ち折曲金属板（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図２８、図２９によって両持ち折曲金属板１１０を用いた実施例を説明する。図２８のような金属板の両端をＬ字状に折り曲げた蓋体を使う。折曲金属板１１０は両側に側板部１１２、脚部１１１を有する。脚部１１１はグランドメタライズ面に固定する。金属板１１０が片持ち支持される。広い金属部分によってＰＤが覆われる。金属板１１０は３側方が開いているから樹脂８０が内部へ入って行く。
【００５０】
［実施形態 ７（片持ち折曲金属板（支柱なし）：Ｖ溝型）］
図３０、図３１によって片持ち折曲金属板１２０を用いた実施例を説明する。図３０のような金属板の一端をＬ字状に折り曲げた蓋体を使う。折曲金属板１２０は側板部１２１、脚部１２２を有する。脚部１２２をグランドメタライズ面に固定する。金属板１２０が片持ち支持される。広い金属部分によってＰＤが覆われる。金属板１２０は盲板であるが３側方が開いているから樹脂が内部へ入って行く。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の骨子は、開口部のある伝導体によって受信部を遮蔽し樹脂モールドしたところにある。本発明の光受信モジュールは、金属メッシュ、金属多孔板、金属板などによって受信部を覆っている。外界からの電波が遮断され、受信部にノイズとして侵入しない。雑音レベルが低いので受信感度が高くなる。平面実装タイプであるから製造容易である。平面実装型光ファイバと受信部が同じ基板上に設けられるので小型化できる。本発明の光受信モジュールは樹脂モールドタイプであり、低コストで生産できる。光通信網が普及するために装置が安価であるということは重要である。つまり本発明によって、低雑音、高性能、小型の光受信モジュールが工業的に低コストで量産できる。
【００５２】
ここまで、受信部だけを有する光受信モジュールについて説明したが、受信部と送信部をもつ光送受信モジュールにも本発明を適用することができる。その場合にも受信部を金属遮蔽し、外部のノイズと送信部のノイズを遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属製ケースに収容された従来例にかかるＰＤモジュールの縦断面図。
【図２】金属ケースＰＤモジュールと、増幅回路を設けた回路基板を結合した状態の受信モジュールの従来例を示す平面図。
【図３】従来例にかかる平面実装型光受信モジュールの平面図。
【図４】従来例にかかる平面実装型光受信モジュールの中央縦断面図。
【図５】Ｓｉベンチ中央の表層に導波路を設け、導波路によって光ファイバとＰＤを連結し、ベンチ軸線上に固定したＰＤとＡＭＰの上にメッシュを設けて受信部を遮蔽した本発明の一つの態様を示す平面図。
【図６】図５の素子の中央縦断面図。
【図７】ＳｉベンチにＶ溝を設け、光ファイバの先端をＶ溝によって保持し、光ファイバの先端にＰＤを固定し側方にＡＭＰを設け、ＰＤとＡＭＰをメッシュによって覆った本発明の他の態様を示す平面図。
【図８】図７の素子の中央縦断面図。
【図９】メッシュを保持するため支柱を設けた本発明の第１、第２の実施例にかかる光受信モジュールの受信部の平面図。
【図１０】第１実施例において受信部を覆うためのメッシュの平面図。
【図１１】図９、図１０の光受信モジュールの受信部のみの縦断右側面図。
【図１２】図９、図１０の光受信モジュールの受信部のみの縦断正面図。
【図１３】本発明の第２実施例において受信部を覆うための平板金属板の平面図。
【図１４】第２実施例にかかり平板金属板で覆った受信部のみの縦断右側面図。
【図１５】第２実施例にかかり平板金属板で覆った受信部のみの縦断正面図。
【図１６】実施例１、２の素子のＳｉベンチを樹脂モールドによって覆い、受信モジュール単体としたものの正面図。
【図１７】第３実施例において受信部を覆うべき金属多孔板の平面図。
【図１８】プラットフォームにＶ溝を形成し光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部の周囲に支柱を取り付けた（Ｖ溝タイプ）状態の第３実施例の平面図。
【図１９】図１８で現れる支柱の上に金属多孔板を固定した状態の第３実施例の平面図。
【図２０】金属多孔板を取り付けた図１９のプラットフォームの全体を樹脂モールドして光受信モジュールとした第３実施例の一部縦断面図。
【図２１】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の平面図。
【図２２】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の正面図。
【図２３】図１８〜図２０に示す第３実施例の全体をモールドし完成した素子の外観の左側面図。
【図２４】第４実施例において受信部を覆うべき箱型金属多孔板の斜視図。
【図２５】Ｓｉプラットフォーム（Ｓｉベンチ）にＶ溝を形成し光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を金属多孔板で遮蔽した第４実施例の縦断面図。
【図２６】第５実施例において受信部を覆うべき箱型メッシュ蓋の斜視図。
【図２７】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を箱型金属メッシュで遮蔽した第５実施例の縦断面図。
【図２８】第６実施例において受信部を覆うべき両持ち折曲金属板の斜視図。
【図２９】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を両持ち折曲金属板で遮蔽した第６実施例の縦断面図。
【図３０】第７実施例において受信部を覆うべき片持ち折曲金属板の斜視図。
【図３１】プラットフォームのＶ溝に光ファイバ端を固定し、ＰＤ、ＡＭＰを設け、受信部を片持ち折曲金属板で遮蔽した第７実施例の縦断面図。
【符号の説明】
１５ ＰＤモジュール
１６ ステム
１７ ＰＤチップ
１８ キャップ
１９ レンズホルダー
２０ フェルールホルダー
２１ 光ファイバ
２２ フェルール
２３ ピン
２４ ピン
２５ ワイヤ
２６ レンズ
３０ 回路基板
３１ 金属ケースで覆われた増幅回路
３２ ＰＤモジュールのピンを固定する配線
３３ 出力回路、電源などへの配線パターン
４２ Ｓｉベンチ
４４ 光導波路
４５ Ｖ溝
４６ 芯線
４７ ＰＤ
４７’ 導波路型受光層
４８ ＡＭＰ
４９ 光ファイバ
５２ 受信部
５３ 金属メッシュ
５４ 平板金属
５５ 支柱
５５’ 支柱
５６ 支柱
５７ 支柱
５８ 支柱
５９ 支柱
６０ 樹脂モールド
６１ 金属製多孔板
６２ 穴
６３ プラットフォーム
６７ ＰＤチップ
６８ 傾斜反射ミラー面
６９ 増幅器
７０ Ｖ溝
７１ Ｖ溝
７２ 光ファイバ
７３ 芯線
７４ 支柱
７５ 支柱
７６ 支柱
７７ 支柱
７８ 支柱
７９ 支柱
８０ 固定樹脂
８６ 多孔蓋
８７ 天板
８８ 側板
８９ 縁
９０ 穴
９１ 穴
９２ メッシュ蓋
９３ 天板
９４ 側板
９５ 縁
９７ ＰＤモジュール
９８〜１０７ リードピン
１１０ 両持ち折曲金属板
１１１ 脚部
１１２ 側板部
１２０ 片持ち折曲金属板
１２１ 側板部
１２２ 脚部
Claims (2)
- グランドメタライズ面を含むメタライズ配線を有しリードフレーム上に固定された基板と、基板の上のグランドメタライズ面に設けられた受信部と、基板上のＶ溝および小Ｖ溝に固定された光ファイバと、該光ファイバを受信部に結合するための機構と、樹脂の通る開口部を有し受信部全体を覆う遮蔽用導電体と、基板、受信部、遮蔽用導電体、リードフレームを被覆し型に入れ一体化する樹脂モールドとよりなり、受信部は裏面入射のフォトダイオードと増幅器とよりなり、光ファイバの芯線を固定する小Ｖ溝の終端の反射ミラー面の直上にフォトダイオードが設けられ、直接半田付けされた前記グランドメタライズ面と前記遮蔽用導電体で前記受信部を遮蔽し、樹脂の一部は遮蔽用導電体の開口を通過して受信部内で固化しており、前記遮蔽用導電体は多孔金属蓋であることを特徴とする光受信モジュール。
- 基板がＳｉ基板であることを特徴とする請求項１に記載の光受信モジュール。
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