JP6476634B2 - Optical receiver module - Google Patents

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Description

本発明は、光受信モジュールに関し、特に、波長多重化された信号光を受信する光受信モジュールに関する。   The present invention relates to an optical receiver module, and more particularly to an optical receiver module that receives wavelength-multiplexed signal light.

近年、通信速度の高速化が進んでおり、光トランシーバ等に用いられる光受信モジュールには４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓの伝送速度に対応することが求められる。このような高速伝送では、単一波長の信号光ではなく波長多重化された信号光（以下、波長多重光という）が用いられることが多い。   In recent years, the communication speed has been increased, and an optical receiver module used for an optical transceiver or the like is required to support a transmission speed of 40 Gbps or 100 Gbps. In such high-speed transmission, signal light multiplexed in wavelength (hereinafter referred to as wavelength multiplexed light) is often used instead of signal light having a single wavelength.

波長多重光を受信する場合、受光素子を１つのみ実装した光受信モジュールを光トランシーバに複数設ける構成では、光トランシーバが大型化してしまうので、小型の光トランシーバでは複数の受光素子を単一の光受信モジュールに実装して、該光受信モジュールにて波長多重光を受信することが行われている（例えば特許文献１及び２参照）。   In the case of receiving wavelength division multiplexed light, the configuration in which a plurality of optical receiving modules each mounted with only one light receiving element are provided in the optical transceiver increases the size of the optical transceiver. It is mounted on an optical receiver module, and wavelength multiplexed light is received by the optical receiver module (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図７は、特許文献１に開示の光受信モジュールの一部を模擬的に示した図である。特許文献１に開示の光受信モジュールでは、図７に示すように、光ファイバ１０１から出射された波長多重光は、第１のレンズ１０３により集光され、光反射部１０４を経て波長分離部１０５に入射され波長分波される。波長分波された信号光はそれぞれ、第２のレンズ１０６により、受光部１０７の所定の受光素子１０７ａで受光される。
なお、第１のレンズ１０３、光反射部１０４、波長分離部１０５、第２のレンズ１０６、受光部１０７は基板１０２上に実装されている。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a part of the optical receiving module disclosed in Patent Document 1. In FIG. In the optical receiving module disclosed in Patent Document 1, as illustrated in FIG. 7, the wavelength multiplexed light emitted from the optical fiber 101 is collected by the first lens 103, passes through the light reflection unit 104, and the wavelength separation unit 105. And is demultiplexed. Each of the wavelength-demultiplexed signal lights is received by the second lens 106 by a predetermined light receiving element 107 a of the light receiving unit 107.
Note that the first lens 103, the light reflection unit 104, the wavelength separation unit 105, the second lens 106, and the light receiving unit 107 are mounted on the substrate 102.

受光素子１０７ａの出力は微弱で周囲のノイズを受けやすいため、受光素子１０７ａの出力信号を増幅するプリアンプ回路を、同じ光受信モジュールのパッケージ内に組み込み、受光素子１０７ａとプリアンプ回路を至近距離に配置することが好ましい。しかしながら、図７のように多くの部品を基板１０２の同じ平面上に配列する構造では、大型のパッケージを用いなければ、パッケージ内にプリアンプ回路を搭載するために十分な面積を得ることができない。   Since the output of the light receiving element 107a is weak and susceptible to ambient noise, a preamplifier circuit that amplifies the output signal of the light receiving element 107a is incorporated in the package of the same optical receiving module, and the light receiving element 107a and the preamplifier circuit are disposed at a close distance It is preferable to do. However, in the structure in which many components are arranged on the same plane of the substrate 102 as shown in FIG. 7, a sufficient area for mounting the preamplifier circuit in the package cannot be obtained unless a large package is used.

図８は、特許文献２に開示の光受信モジュールの一部を模擬的に示した図である。特許文献２に開示の光受信モジュールでは、図示するように、プリアンプ回路２０１と受光素子アレイ２０２はパッケージ底壁２０３に実装された１つの金属基板２０４上に実装されている。また、レンズアレイ２０５は受光素子アレイ２０２よりパッケージ底壁２０３から離間した位置に配されている。波長分波器２０６は反射部材２０７と共に光学レンズ２０５よりさらにパッケージ底壁２０３から離間した位置に配されている。
この特許文献２に開示の光受信モジュールでは、入射された波長多重光は波長分波器２０６で波長分波され、波長分波された信号光はそれぞれ反射部材２０７によりパッケージ底壁２０３の方向に反射された後、レンズアレイ２０５を介して受光素子アレイ２０２に入射される。 FIG. 8 is a diagram schematically showing a part of the optical receiver module disclosed in Patent Document 2. In FIG. In the optical receiving module disclosed in Patent Document 2, the preamplifier circuit 201 and the light receiving element array 202 are mounted on a single metal substrate 204 mounted on the package bottom wall 203 as shown in the figure. The lens array 205 is disposed at a position farther from the package bottom wall 203 than the light receiving element array 202. The wavelength demultiplexer 206 is disposed together with the reflecting member 207 at a position further away from the package bottom wall 203 than the optical lens 205.
In the optical receiving module disclosed in Patent Document 2, the wavelength division multiplexed light is wavelength-demultiplexed by the wavelength demultiplexer 206, and the wavelength-demultiplexed signal light is respectively directed toward the package bottom wall 203 by the reflecting member 207. After being reflected, the light enters the light receiving element array 202 through the lens array 205.

特許文献２に開示の光受信モジュールでは、受光素子アレイ２０２が実装されたパッケージ底壁２０３とは異なる面に波長分波器２０６や反射器２０７を搭載しているので、パッケージが小さくでもパッケージ内においてプリアンプ回路２０１を受光素子アレイ２０２の近くに配置することができるようになっている。
なお、特許文献２に開示の光受信モジュールでは、レンズアレイ２０５は、受光素子アレイ２０２の両脇に設けられた支持ポスト２０８上に搭載されている。 In the optical receiving module disclosed in Patent Document 2, the wavelength demultiplexer 206 and the reflector 207 are mounted on a surface different from the package bottom wall 203 on which the light receiving element array 202 is mounted. The preamplifier circuit 201 can be arranged near the light receiving element array 202 in FIG.
In the optical receiver module disclosed in Patent Document 2, the lens array 205 is mounted on support posts 208 provided on both sides of the light receiving element array 202.

特開２００９−１９８９５８号公報JP 2009-198958 A 特開２０１３−１２５０４５号公報JP 2013-125045 A

しかし、特許文献２に開示の光受信モジュールでは、受光素子アレイ２０２とレンズアレイとの距離は、支持ポスト２０８の寸法ばらつきの影響や該ポスト２０８の固定材料の厚さばらつきの影響を受けてしまう。特許文献２に開示の光受信モジュールは、各受光素子での受光感度ばらつきの面で改善の余地がある。   However, in the optical receiving module disclosed in Patent Document 2, the distance between the light receiving element array 202 and the lens array is affected by the dimensional variation of the support post 208 and the thickness variation of the fixing material of the post 208. . The optical receiver module disclosed in Patent Document 2 has room for improvement in terms of variations in light receiving sensitivity among the light receiving elements.

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、電気的特性に優れ且つ受光感度ばらつきの小さい光受信モジュールを提供することをその目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical receiver module that has excellent electrical characteristics and small variations in light receiving sensitivity.

本発明に係わる光受信モジュールは、波長多重光を受信し、各波長に対応した電気信号を出力するものであって、波長多重光が入力され各波長に対応した複数の信号光を出力する光分波器と、複数の信号光を反射しその光軸を変換する反射器と、該反射器により反射された複数の信号光それぞれを集光する複数のレンズと、該複数のレンズにより集光された複数の信号光それぞれを受光する複数の受光素子と、該複数の受光素子がそれぞれ出力する電気信号を増幅するプリアンプ回路と、光分波器、反射器、複数のレンズ、複数の受光素子及びプリアンプ回路を収納し底壁を備えるパッケージと、を備え、複数のレンズは、透明基板の一方の面に一体に形成され、複数の受光素子は、透明基板の他方の面に搭載され、反射器は、複数の信号光をパッケージの底壁から離間する方向に反射し、プリアンプ回路は、パッケージの底壁上にブロックを介して搭載され、複数のレンズが一体に形成された透明基板は、ブロック上に搭載され、ブロックは、反射器を挟む一対の庇を備え、複数のレンズが一体に形成された透明基板は、庇に搭載され、反射器を覆っている。 An optical receiving module according to the present invention receives wavelength multiplexed light and outputs an electrical signal corresponding to each wavelength, and receives the wavelength multiplexed light and outputs a plurality of signal lights corresponding to each wavelength. A duplexer, a reflector that reflects a plurality of signal lights and converts their optical axes, a plurality of lenses that collect the plurality of signal lights reflected by the reflector, and a light that is collected by the plurality of lenses A plurality of light receiving elements for receiving each of the plurality of signal lights, a preamplifier circuit for amplifying an electric signal output from each of the plurality of light receiving elements, an optical demultiplexer, a reflector, a plurality of lenses, and a plurality of light receiving elements And a package having a bottom wall for housing the preamplifier circuit , the plurality of lenses are integrally formed on one surface of the transparent substrate, and the plurality of light receiving elements are mounted on the other surface of the transparent substrate and reflected The device has multiple signal lights Reflected in a direction away from the bottom wall of the package, the preamplifier circuit is mounted on the bottom wall of the package via a block, and a transparent substrate on which a plurality of lenses are integrally formed is mounted on the block. A transparent substrate having a pair of ridges sandwiching the reflector and integrally formed with a plurality of lenses is mounted on the ridge and covers the reflector .

光受信モジュールは、プリアンプ回路の上記ブロックに対向する面とは反対の面についての底壁からの距離と、透明基板の受光素子を実装する面についての底壁からの距離を等しくすることが好ましい。 Optical receiver module, opposite the distance from the bottom wall of the surface, it like teeth Kusuru the distance from the bottom wall of the surface for mounting the light receiving element of the transparent substrate to the surface opposite to the block of the preamplifier circuit Is preferred.

本発明の光受信モジュールによれば、電気的特性を良好にすることができ、さらに受光感度のばらつきを小さくすることができる。   According to the optical receiver module of the present invention, electrical characteristics can be improved, and variations in light receiving sensitivity can be reduced.

本発明の光受信モジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical receiver module of this invention. 本発明の光受信モジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical receiver module of this invention. 受光素子が搭載された状態のレンズアレイの正面図である。It is a front view of a lens array in a state where a light receiving element is mounted. 受光素子が搭載された状態のレンズアレイの上方斜視図である。It is an upper perspective view of a lens array in a state where a light receiving element is mounted. 図１の光受信モジュールのＩＣ部品付近の側方視部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged side sectional view of the optical receiver module of FIG. 1 in the vicinity of an IC component. 本発明の光受信モジュールの他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the optical receiver module of this invention. 従来の光受信モジュールの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional optical receiver module. 従来の光受信モジュールの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the conventional optical receiver module.

以下、図面を参照しながら、本発明の光受信モジュールに係る好適な実施の形態について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments of the optical receiver module of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes are included within the meaning and range equivalent to the claim. Moreover, in the following description, the structure which attached | subjected the same code | symbol also in different drawing is the same, and the description may be abbreviate | omitted.

図１及び図２は、本発明の光受信モジュールの一例を示す図である。図１は光受信モジュールの一部を断面で示す側面図、図２は説明を容易にするためにパッケージ蓋体２０及びレセプタクル部１１を外し、パッケージフレーム１８などの一部を破断した状態で示す斜視図である。   1 and 2 are diagrams showing an example of the optical receiving module of the present invention. FIG. 1 is a side view showing a part of the optical receiving module in cross section, and FIG. 2 is a state in which the package lid 20 and the receptacle 11 are removed and a part of the package frame 18 and the like are broken for easy explanation. It is a perspective view.

図の光受信モジュール１０は、光ファイバが接続されるレセプタクル部１１と、受光素子や光学部品等が収容されるパッケージ部１２と、外部回路との電気接続のための端子部１３とを備えている。レセプタクル部１１は、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ１４と、レセプタクル部１１をパッケージ部１２に接合させるためのホルダ１６と、スリーブ１４とホルダ１６とを調芯可能に連結するジョイントスリーブ１５とを有する。 以下では、光受信モジュール１０のレセプタクル部１１側を前側、反対側を後側として説明する。   The optical receiver module 10 shown in the figure includes a receptacle part 11 to which an optical fiber is connected, a package part 12 in which a light receiving element, an optical component and the like are accommodated, and a terminal part 13 for electrical connection with an external circuit. Yes. The receptacle part 11 includes a sleeve 14 into which a ferrule of an optical connector is inserted, a holder 16 for joining the receptacle part 11 to the package part 12, and a joint sleeve 15 for connecting the sleeve 14 and the holder 16 so as to be capable of alignment. Have Below, the receptacle part 11 side of the optical receiver module 10 will be described as the front side, and the opposite side as the rear side.

パッケージ部１２は、略直方体形状であり、例えば、角筒状のパッケージフレーム１８と、底壁を形成するパッケージ底壁１９と、上部開口を塞ぐパッケージ蓋体２０とを有する。パッケージフレーム１８の前壁には、円筒状のブッシュ２１が設けられている。パッケージ底壁１９は、銅モリブデンや銅タングステン等の材料を用いることができ、また、熱伝導性のよい材料を用いることにより放熱性を高めることができる。パッケージ蓋体２０は、素子や部品の収容と配線後に、これらを密封するようにパッケージフレーム１８に対して固定される。   The package portion 12 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes, for example, a rectangular tube-shaped package frame 18, a package bottom wall 19 that forms a bottom wall, and a package lid 20 that closes an upper opening. A cylindrical bush 21 is provided on the front wall of the package frame 18. The package bottom wall 19 can be made of a material such as copper molybdenum or copper tungsten, and heat dissipation can be enhanced by using a material having good thermal conductivity. The package lid 20 is fixed to the package frame 18 so as to seal the elements and components after receiving and wiring.

端子部１３は、例えば、複数のセラミック基板を積層して形成され、パッケージフレーム１８の後壁に嵌め込むような形態で組み付けられ、さらに、パッケージ部１２内の素子と外部系とを電気的に接続する、高周波ライン、電源ラインが形成されている。
これらパッケージ部１２と端子部１３が本発明の「パッケージ」を構成する。 The terminal portion 13 is formed, for example, by laminating a plurality of ceramic substrates and assembled in such a manner that the terminal portion 13 is fitted into the rear wall of the package frame 18, and further electrically connects the elements in the package portion 12 and the external system. A high frequency line and a power supply line to be connected are formed.
The package portion 12 and the terminal portion 13 constitute a “package” of the present invention.

レセプタクル部１１のホルダ１６は、パッケージフレーム１８の前面側に設けたブッシュ２１を介してパッケージ部１２に固定されている。ホルダ１６には、ジョイントスリーブ１５を介してスリーブ１４が結合され、ジョイントスリーブ１５により軸方向と径方向に対する調芯が行われる。スリーブ１４内には、光結合を形成するスタブが配され、ホルダ１６にはスタブ内の光ファイバから出射された信号光を集光し平行光にするレンズが配されている。該レンズからの信号光は、ブッシュ２１内に密封形態で設けられた光学窓１７を経て、パッケージ部１２内に出射される。   The holder 16 of the receptacle part 11 is fixed to the package part 12 via a bush 21 provided on the front side of the package frame 18. A sleeve 14 is coupled to the holder 16 via a joint sleeve 15, and alignment in the axial direction and the radial direction is performed by the joint sleeve 15. A stub that forms an optical coupling is disposed in the sleeve 14, and a lens that condenses the signal light emitted from the optical fiber in the stub and converts it into parallel light is disposed on the holder 16. The signal light from the lens is emitted into the package portion 12 through the optical window 17 provided in a sealed form in the bush 21.

パッケージ部１２内には、光分波器２２と反射器２３が収容されている。光分波器２２は、光学窓１７を介して入射された平行光すなわち波長多重光信号光を異なる波長の複数の信号光に分波する。反射器２３は、光分波器２２により分波された信号光（以下、分波信号光という）を、それぞれパッケージ底壁１９から離間する方向に反射させ、より具体的にはパッケージ底壁１９が形成する底面の法線方向に反射させる。反射器２３は例えばプリズムで形成される。光分波器２２と反射器２３は、上下方向に関する中心軸が波長多重光の光軸と一致するように、パッケージ底壁１９上に設けられた台座２４に搭載されている。   An optical demultiplexer 22 and a reflector 23 are accommodated in the package unit 12. The optical demultiplexer 22 demultiplexes the parallel light that is incident through the optical window 17, that is, the wavelength multiplexed optical signal light, into a plurality of signal lights having different wavelengths. The reflector 23 reflects the signal light demultiplexed by the optical demultiplexer 22 (hereinafter referred to as demultiplexed signal light) in a direction away from the package bottom wall 19, and more specifically, the package bottom wall 19. Is reflected in the normal direction of the bottom surface. The reflector 23 is formed by a prism, for example. The optical demultiplexer 22 and the reflector 23 are mounted on a pedestal 24 provided on the package bottom wall 19 so that the central axis in the vertical direction coincides with the optical axis of the wavelength multiplexed light.

台座２４に搭載される部品は、発熱を伴わないパッシブ部品のみであるので、良熱伝導性や良電気伝導性の材料を用いることは要求されず、光分波器２２及び反射器２３の実装面とその反対側の面の平行性や平坦性が良好であればよい。   Since the components mounted on the pedestal 24 are only passive components that do not generate heat, it is not necessary to use a material with good thermal conductivity or good electrical conductivity, and the optical demultiplexer 22 and the reflector 23 are mounted. It suffices if the parallelism and flatness of the surface and the opposite surface are good.

また、パッケージ部１２内には、反射器２３で反射された分波信号光をそれぞれ集光する複数のレンズ２５ａが透明基板２５ｂの一方の面にアレイ状に一体に形成されて成るレンズアレイ２５と、このレンズアレイ２５を介して分波信号光をそれぞれ受光する複数の受光素子として複数のフォトダイオード（ＰＤ）２６とが収容されている。さらに、パッケージ部１２内には、ＰＤ２６の信号を増幅するプリアンプ回路であるＩＣ部品２７が収容されている。   In the package unit 12, a lens array 25 is formed by integrally forming a plurality of lenses 25a for collecting the demultiplexed signal light reflected by the reflector 23 on one surface of the transparent substrate 25b. In addition, a plurality of photodiodes (PD) 26 are accommodated as a plurality of light receiving elements that respectively receive the demultiplexed signal light via the lens array 25. Further, an IC component 27 which is a preamplifier circuit for amplifying the signal of the PD 26 is accommodated in the package unit 12.

ＰＤ２６は、レンズアレイ２５の透明基板２５ｂの複数のレンズ２５ａが設けられた面とは反対側の面に直接搭載されている。
一方、レンズアレイ２５は、複数のレンズ２５ａがパッケージ底壁１９と対向するような形態で庇部２９に搭載されている。庇部２９は、図２に示すように、反射器２３を挟むような形態で一対存在し、ＩＣ部品２７が搭載されるブロック２８から前方に張り出すように該ブロック２８に固定されている。レンズアレイ２５は、反射器２３を覆うように庇部２９上に搭載されている。
ＩＣ部品２７は、ブロック２８上に搭載されている。ブロック２８は、パッケージ底壁１９からパッケージ蓋体２０の方向に延び出すように延在し、パッケージ底壁１９上に固定されている。 The PD 26 is directly mounted on the surface of the transparent substrate 25b of the lens array 25 opposite to the surface on which the plurality of lenses 25a are provided.
On the other hand, the lens array 25 is mounted on the flange portion 29 in such a form that a plurality of lenses 25 a face the package bottom wall 19. As shown in FIG. 2, a pair of flanges 29 are present so as to sandwich the reflector 23, and are fixed to the block 28 so as to protrude forward from the block 28 on which the IC component 27 is mounted. The lens array 25 is mounted on the flange 29 so as to cover the reflector 23.
The IC component 27 is mounted on the block 28. The block 28 extends from the package bottom wall 19 toward the package lid 20 and is fixed on the package bottom wall 19.

上記の部品から構成される光受信モジュール１０は、光分波器２２及び反射器２３が実装される面と、ＰＤ２６やレンズアレイ２５が実装される面とが異なっているため、パッケージ内にＩＣ部品２７を搭載し、ＰＤ２６の近くに実装することができる。   Since the optical receiver module 10 composed of the above components has a different surface on which the optical demultiplexer 22 and the reflector 23 are mounted and a surface on which the PD 26 and the lens array 25 are mounted, an IC is included in the package. The component 27 can be mounted and mounted near the PD 26.

また、光受信モジュール１０では、レンズアレイ２５のレンズ２５ａが一体に形成された透明基板２５ｂにＰＤ２６が直接搭載されている。図８の従来の光受信モジュールでは、受光素子アレイ２０２に対して支持ポスト２０８を介してレンズアレイ２０５が実装されている。   In the optical receiver module 10, the PD 26 is directly mounted on the transparent substrate 25 b in which the lenses 25 a of the lens array 25 are integrally formed. In the conventional optical receiver module of FIG. 8, a lens array 205 is mounted on a light receiving element array 202 via a support post 208.

図８の光受信モジュールでは、各光学レンズとＰＤ間の距離が、支持ポスト２０８の寸法ばらつきや、該ポストの固定材料の厚さばらつき、レンズアレイ２０５の固定材料の厚さばらつき等の影響を受ける。それに対し、光受信モジュール１０では、レンズ２５ａとＰＤ２６間の距離は、上述のばらつきの影響を受けない。言い換えると、光受信モジュール１０では、レンズアレイ２５のレンズ２５ａが一体に形成された透明基板２５ｂにＰＤ２６が直接搭載されているので、図８の光受信モジュールに比べて、部品の寸法ばらつきや各部品の固定材料の厚さばらつきの影響を受けにくくなっている。   In the optical receiver module of FIG. 8, the distance between each optical lens and the PD is affected by the dimensional variation of the support post 208, the variation in the thickness of the fixing material of the post, the variation in the thickness of the fixing material of the lens array 205, and the like. receive. On the other hand, in the optical receiving module 10, the distance between the lens 25a and the PD 26 is not affected by the above-described variation. In other words, in the optical receiver module 10, the PD 26 is directly mounted on the transparent substrate 25 b in which the lenses 25 a of the lens array 25 are integrally formed. Therefore, compared with the optical receiver module in FIG. It is less susceptible to variations in the thickness of the component fixing material.

したがって、光受信モジュール１０では、レンズ２５ａとＰＤ２６との距離のばらつきが小さく、信号光のＰＤ２６の受光面でのスポットサイズばらつきが小さいので、ＰＤ２６での受光感度ばらつきが小さくなっている。   Accordingly, in the optical receiving module 10, the variation in the distance between the lens 25a and the PD 26 is small, and the variation in the spot size of the signal light on the light receiving surface of the PD 26 is small. Therefore, the variation in the light receiving sensitivity in the PD 26 is small.

また、光受信モジュール１０では、図８の光受信モジュールと異なり、ＰＤ２６が搭載されたレンズアレイ２５を、光分波器２２及び反射器２３の搭載後に行うことができる。したがって、調芯用の光源として実際の波長多重信号光を出射可能なものを用意し、当該光源からの波長多重信号光を搭載済みの光分波器２２に照射し、該光分波器２２により分波され反射器２３により反射された信号光のＰＤ２６での受光強度が最大となるような位置等に、ＰＤ２６が搭載されたレンズアレイ２５を固定することができる。したがって、より正確にＰＤ２６の位置を調芯することができる。   Further, in the optical receiving module 10, unlike the optical receiving module of FIG. 8, the lens array 25 on which the PD 26 is mounted can be performed after the optical demultiplexer 22 and the reflector 23 are mounted. Accordingly, a light source for alignment that can emit an actual wavelength multiplexed signal light is prepared, and the wavelength division multiplexed signal light from the light source is applied to the mounted optical demultiplexer 22, and the optical demultiplexer 22 is irradiated. The lens array 25 on which the PD 26 is mounted can be fixed at a position or the like where the received light intensity at the PD 26 of the signal light demultiplexed by and reflected by the reflector 23 is maximized. Therefore, the position of the PD 26 can be aligned more accurately.

図３及び図４を用いてレンズアレイ２５及びＰＤ２６をより具体的に説明する。図３は、ＰＤ２６が搭載された状態のレンズアレイ２５の正面図、図４は、同レンズアレイ２５の上方斜視図である。
レンズアレイ２５は、図３に示すように、平板状の透明基板２５ｂを有し、透明基板２５ｂのパッケージ底壁１９（図１参照）側の面にレンズ２５ａが一体的に複数アレイ状に形成されている。
レンズアレイ２５の構成材料は、対応する信号光に対して透明な材料であればよく、例えば、赤外光に対して透明である石英やシリコンである。 The lens array 25 and the PD 26 will be described more specifically with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a front view of the lens array 25 with the PD 26 mounted thereon, and FIG. 4 is a top perspective view of the lens array 25.
As shown in FIG. 3, the lens array 25 has a flat plate-like transparent substrate 25b, and a plurality of lenses 25a are integrally formed on the surface of the transparent substrate 25b on the package bottom wall 19 (see FIG. 1) side. Has been.
The constituent material of the lens array 25 may be any material that is transparent to the corresponding signal light, such as quartz or silicon that is transparent to infrared light.

ＰＤ２６は、その受光面２６ａが設けられた側がレンズアレイ２５の透明基板２５ｂのレンズ２５ａが設けられた面と反対側の面２５ｃと対向するような状態で、該反対側の面２５ｃに搭載される。以下、上記の面２５ｃをＰＤ実装面２５ｃという。   The PD 26 is mounted on the opposite surface 25c such that the side on which the light receiving surface 26a is provided faces the surface 25c on the opposite side to the surface on which the lens 25a of the transparent substrate 25b of the lens array 25 is provided. The Hereinafter, the surface 25c is referred to as a PD mounting surface 25c.

また、ＰＤ２６は、例えば表面入射型ＰＤである。表面入射型ＰＤとは、ＰＤの作製プロセスに関連し、作製の際に半導体基板上に複数の半導体層を成長させて受光層等を形成するが、光入射を半導体基板側からでなはく成長した半導体層側から行う構造のＰＤである。この表面入射型ＰＤでは、成長半導体層上に信号を取り出す電極を形成するため、電極の存在する側と光入射側が一致する。
したがって、表面入射型ＰＤであるＰＤ２６の受光面２６ａをレンズアレイ２５側に向けると不図示の電極もレンズアレイ２５に対向することになり、ＰＤ２６をレンズアレイ２５上にマウントした後に上記電極にワイヤボンディングすることはできない。 The PD 26 is, for example, a front surface incident type PD. A front-illuminated PD is related to a PD fabrication process, and a plurality of semiconductor layers are grown on a semiconductor substrate at the time of fabrication to form a light-receiving layer or the like. The PD is structured from the side of the grown semiconductor layer. In this front-illuminated PD, an electrode for extracting a signal is formed on the grown semiconductor layer, so that the side where the electrode exists and the light incident side coincide.
Therefore, when the light-receiving surface 26a of the PD 26 which is a front-illuminated PD is directed toward the lens array 25, an electrode (not shown) is also opposed to the lens array 25. Bonding is not possible.

そこで、本例では、図４に示すように、レンズアレイ２５のＰＤ実装面２５ｃに配線パターン２５ｄと不図示の電極パッドを形成しておく。該電極パッドに整合するようにＰＤ２６をフリップチップ等の方法でマウントする。その後、配線パターン２５ｄとＩＣ部品２７（図１参照）をワイヤボンディングすることにより、ＰＤ２６とＩＣ部品２７とを電気的に接続することができる。   Therefore, in this example, as shown in FIG. 4, a wiring pattern 25 d and an electrode pad (not shown) are formed on the PD mounting surface 25 c of the lens array 25. The PD 26 is mounted by a method such as flip chip so as to align with the electrode pad. Thereafter, the wiring pattern 25d and the IC component 27 (see FIG. 1) are wire-bonded, whereby the PD 26 and the IC component 27 can be electrically connected.

なお、レンズアレイ２５のＰＤ２６の搭載位置には別途アライメントマークを形成しておくこともできるし、上述の電極パッドをアライメントマークとすることもできる。   Note that an alignment mark can be separately formed at the mounting position of the PD 26 of the lens array 25, and the above-described electrode pad can be used as the alignment mark.

以上の例では、ＰＤ２６を表面入射型ＰＤとしたが、裏面入射型ＰＤであってもよい。裏面入射型ＰＤは、表面入射型ＰＤのような半導体層側からではなく半導体基板側から光入射を行う。したがって、裏面入射型ＰＤの場合は、受光面とは反対側すなわち裏面側がレンズアレイと対向した状態でマウントされる。   In the above example, the PD 26 is a front-illuminated PD, but it may be a back-illuminated PD. The back-illuminated PD performs light incidence not from the semiconductor layer side as in the front-illuminated PD but from the semiconductor substrate side. Therefore, in the case of a back-illuminated PD, it is mounted with the side opposite to the light receiving surface, that is, the back side facing the lens array.

裏面入射型ＰＤでは、表面側にカソード電極及びアノード電極が形成されているため、マウントした後もこれら電極が露出するので、そこにワイヤボンディング可能である。
裏面入射型ＰＤをレンズアレイにマウントする方法としては、裏面入射型ＰＤをダイマウントするための金属パターンをレンズアレイに形成しておき、上記金属に裏面入射型ＰＤの裏面をダイボンディングする方法が考えられる。 In the back-illuminated PD, since the cathode electrode and the anode electrode are formed on the front surface side, these electrodes are exposed even after mounting, so that wire bonding is possible there.
As a method of mounting the back-illuminated PD on the lens array, a metal pattern for die-mounting the back-illuminated PD is formed on the lens array, and the back surface of the back-illuminated PD is die-bonded to the metal. Conceivable.

なお、裏面入射型ＰＤでも、裏面側にカソード電極やアノード電極が形成されている場合もある。その場合は、表面入射型ＰＤの例と同様に、ＰＤ側の電極に対する電極パッド及び配線パターンをレンズアレイに形成しておき、フリップチップ等の方法で裏面入射型ＰＤをレンズアレイにマウントすることができる。
このように裏面入射型ＰＤを用いることも可能であるが、ＰＤの寸法ばらつきがＰＤとレンズとの間の距離に影響しないので、表面入射型ＰＤの方が好ましい。 In some cases, a back-illuminated PD also has a cathode electrode or an anode electrode formed on the back side. In that case, as in the case of the front-illuminated PD, electrode pads and wiring patterns for the electrodes on the PD side are formed on the lens array, and the back-illuminated PD is mounted on the lens array by a method such as flip chip. Can do.
Although the back-illuminated PD can be used as described above, the front-illuminated PD is preferable because the dimensional variation of the PD does not affect the distance between the PD and the lens.

図５は、図１の光受信モジュール１０のＩＣ部品２７付近の側方視部分拡大断面図である。なお、図５及び後述の図６の説明では、ＰＤ２６が表面入射型ＰＤであるものとし、レンズアレイ２５には図４のようにＰＤ実装面２５ｃに配線パターン２５ｄが設けられているものとする。   FIG. 5 is a partially enlarged side sectional view of the optical receiver module 10 of FIG. 5 and FIG. 6 described later, it is assumed that the PD 26 is a front-illuminated PD, and the lens array 25 is provided with a wiring pattern 25d on the PD mounting surface 25c as shown in FIG. .

光受信モジュール１０では、端子部１３の上面１３ａと、ＩＣ部品２７の上面２７ａと、レンズアレイ２５の上面すなわちＰＤ実装面２５ｃとが同一平面となるように、ブロック２８の高さと庇部２９の高さ、すなわち、ブロック２８の上面２８ａの位置と庇部２９の上面２９ａの位置が設定されている。言い換えると、光受信モジュール１０では、ＩＣ部品２７のブロック２８に対向する面とは反対の面である上面２７ａについてのパッケージ底壁１９からの距離と、レンズアレイ２５のＰＤ実装面２５ｃについてのパッケージ底壁１９からの距離が等しくなるように設定されている。   In the optical receiver module 10, the height of the block 28 and the flange portion 29 are set so that the upper surface 13 a of the terminal portion 13, the upper surface 27 a of the IC component 27, and the upper surface of the lens array 25, that is, the PD mounting surface 25 c are flush. The height, that is, the position of the upper surface 28a of the block 28 and the position of the upper surface 29a of the flange 29 are set. In other words, in the optical receiver module 10, the distance from the package bottom wall 19 with respect to the upper surface 27 a that is the surface opposite to the surface facing the block 28 of the IC component 27, and the package with respect to the PD mounting surface 25 c of the lens array 25. The distance from the bottom wall 19 is set to be equal.

上述のように同一平面／同一距離とすることにより、端子部１３の上面１３ａに設けられた配線パターンとＩＣ部品２７の上面２７ａに設けられた配線パターンとのワイヤリング、ＩＣ部品２７の上面２７ａに設けられた配線パターンとレンズアレイ２５のＰＤ実装面２５ｃに設けられた配線パターン２５ｄとのワイヤリングを最短にすることができる。これにより、光受信モジュール１０の電気的特性を良好にすることができる。   By setting the same plane / same distance as described above, wiring between the wiring pattern provided on the upper surface 13a of the terminal portion 13 and the wiring pattern provided on the upper surface 27a of the IC component 27, and on the upper surface 27a of the IC component 27 are performed. Wiring between the provided wiring pattern and the wiring pattern 25d provided on the PD mounting surface 25c of the lens array 25 can be minimized. Thereby, the electrical characteristics of the optical receiver module 10 can be improved.

図６は、光受信モジュールの他の例を説明する図であり、図５と同様の位置での側方視部分拡大断面図である。
図６の例では、ＩＣ部品２７が搭載されるブロック２８´とレンズアレイ２５が搭載される庇部２８ｂ´とが一体となっている。このように一体とすることで、ブロック２８´のＩＣ部品搭載部２８ａ´に対する庇部２８ｂ´の位置精度がブロックの加工精度のみで決定されるので、レンズアレイ２５すなわちＰＤ２６の位置精度／調芯精度を向上させることができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the optical receiving module, and is a partially enlarged side view of the side view at the same position as in FIG.
In the example of FIG. 6, the block 28 ′ on which the IC component 27 is mounted and the flange portion 28 b ′ on which the lens array 25 is mounted are integrated. By integrating in this way, the positional accuracy of the flange portion 28b ′ with respect to the IC component mounting portion 28a ′ of the block 28 ′ is determined only by the processing accuracy of the block, so the positional accuracy / alignment of the lens array 25, that is, the PD 26 Accuracy can be improved.

なお、図の例では、ＩＣ部品２７の上面２７ａとレンズアレイ２５のＰＤ実装面２５ｃとが同一平面となるように、ブロック２８´のＩＣ部品搭載部２８ａ´と庇部２８ｂ´との境界に段差２８ｃ´が設けられている。しかし、加工を容易にするために、段差２８ｃ´を設けないようにしてもよい。この場合、レンズアレイ２５の厚さとＩＣ部品２７の厚さの差だけボンディングワイヤ長さが大きくなるが、電気的特性の大きな影響はない。   In the example shown in the figure, the upper surface 27a of the IC component 27 and the PD mounting surface 25c of the lens array 25 are arranged at the boundary between the IC component mounting portion 28a 'and the flange portion 28b' of the block 28 '. A step 28c 'is provided. However, in order to facilitate processing, the step 28c ′ may not be provided. In this case, the bonding wire length is increased by the difference between the thickness of the lens array 25 and the thickness of the IC component 27, but there is no significant influence on the electrical characteristics.

１０…光受信モジュール、１１…レセプタクル部、１２…パッケージ部、１３…端子部、１３ａ…上面、１４…スリーブ、１５…ジョイントスリーブ、１６…ホルダ、１７…光学窓、１８…パッケージフレーム、１９…パッケージ底壁、２０…パッケージ蓋体、２１…ブッシュ、２２…光分波器、２３…反射器、２４…台座、２５…レンズアレイ、２５ａ…レンズ、２５ｂ…本体部、２５ｃ…ＰＤ実装面、２５ｄ…配線パターン、２６…ＰＤ、２６ａ…受光面、２７…ＩＣ部品、２８…ブロック、２９…庇部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical receiver module, 11 ... Receptacle part, 12 ... Package part, 13 ... Terminal part, 13a ... Upper surface, 14 ... Sleeve, 15 ... Joint sleeve, 16 ... Holder, 17 ... Optical window, 18 ... Package frame, 19 ... Package bottom wall, 20 ... Package lid, 21 ... Bush, 22 ... Optical demultiplexer, 23 ... Reflector, 24 ... Base, 25 ... Lens array, 25a ... Lens, 25b ... Body part, 25c ... PD mounting surface, 25d ... wiring pattern, 26 ... PD, 26a ... light receiving surface, 27 ... IC component, 28 ... block, 29 ... buttocks.

Claims (2)

波長多重光を受信し、各波長に対応した電気信号を出力する光受信モジュールであって、
前記波長多重光が入力され各波長に対応した複数の信号光を出力する光分波器と、
前記複数の信号光を反射しその光軸を変換する反射器と、
該反射器により反射された複数の信号光それぞれを集光する複数のレンズと、
該複数のレンズにより集光された複数の信号光それぞれを受光する複数の受光素子と、
該複数の受光素子がそれぞれ出力する電気信号を増幅するプリアンプ回路と、
前記光分波器、前記反射器、前記複数のレンズ、前記複数の受光素子及び前記プリアンプ回路を収納し底壁を備えるパッケージと、を備え、
前記複数のレンズは、透明基板の一方の面に一体に形成され、前記複数の受光素子は、前記透明基板の他方の面に搭載され、
前記反射器は、前記複数の信号光を前記パッケージの底壁から離間する方向に反射し、
前記プリアンプ回路は、前記パッケージの底壁上にブロックを介して搭載され、
前記複数のレンズが一体に形成された前記透明基板は、前記ブロック上に搭載され、
前記ブロックは、前記反射器を挟む一対の庇を備え、
前記複数のレンズが一体に形成された前記透明基板は、前記庇に搭載され、前記反射器を覆っている光受信モジュール。 An optical receiver module that receives wavelength-multiplexed light and outputs an electrical signal corresponding to each wavelength,
An optical demultiplexer that receives the wavelength multiplexed light and outputs a plurality of signal lights corresponding to the respective wavelengths;
A reflector that reflects the plurality of signal lights and converts an optical axis thereof;
A plurality of lenses for condensing each of the plurality of signal lights reflected by the reflector;
A plurality of light receiving elements for receiving each of the plurality of signal lights collected by the plurality of lenses ;
A preamplifier circuit for amplifying electrical signals output from the plurality of light receiving elements,
A package that houses the optical demultiplexer, the reflector, the plurality of lenses, the plurality of light receiving elements, and the preamplifier circuit and includes a bottom wall ;
The plurality of lenses are integrally formed on one surface of the transparent substrate, and the plurality of light receiving elements are mounted on the other surface of the transparent substrate ,
The reflector reflects the plurality of signal lights in a direction away from a bottom wall of the package;
The preamplifier circuit is mounted on the bottom wall of the package via a block,
The transparent substrate on which the plurality of lenses are integrally formed is mounted on the block,
The block includes a pair of scissors sandwiching the reflector,
The transparent substrate on which the plurality of lenses are integrally formed is mounted on the ridge and covers the reflector . 前記プリアンプ回路の前記ブロックに対向する面とは反対の面についての前記底壁からの距離と、前記透明基板の前記受光素子を実装する面についての前記底壁からの距離は等しい請求項１に記載の光受信モジュール。   The distance from the bottom wall of the surface of the preamplifier circuit opposite to the surface facing the block is equal to the distance from the bottom wall of the surface of the transparent substrate on which the light receiving element is mounted. The optical receiver module described.
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