JP7263697B2

JP7263697B2 - 受光装置

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Publication number: JP7263697B2
Application number: JP2018077427A
Authority: JP
Inventors: 謙一中山; 弘原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2038-04-13
Also published as: CN110380787A; JP2019186813A; US11012042B2; US20190319594A1; CN110380787B

Description

本発明は、受光装置に関する。

特許文献１には、受光素子およびトランスインピーダンスアンプを備える光受信器の構成が開示されている。

特開２００７－２７４０３２号公報

例えば光受信器などの受光装置においては、受光素子から出力される電気信号（一例では電流信号）が、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）によって増幅される。その場合、図１１の（ａ）に示されるように、配線パターンを有するキャリア１０２上に受光素子１０１を実装し、キャリア１０２上の配線パターンとＴＩＡ１０３とをボンディングワイヤ１０４を介して接続することがある。しかしながらこのような構成では、次の課題が生じる。すなわち、キャリア１０２上の配線パターンとキャリア１０２下の導電体１０５との間には、寄生容量が生じる。また、近年の光通信の高速化等により、光信号の周波数は高くなる一方であり、例えば数十ＧＨｚといった周波数帯域が用いられつつある。このような周波数帯域において、上述した寄生容量とボンディングワイヤ１０４のインダクタンスとによる共振周波数が存在すると、信号の不透過帯域が生じ、信号波形の劣化、チャネル間クロストークといった通信品質の低下を生じさせる虞がある。

なお、受光素子１０１とＴＩＡ１０３との間のインダクタンスを低減する方式として、図１１の（ｂ）に示されるように、ＴＩＡ１０３をキャリア１０２上に実装（例えばフリップチップボンディング）し、キャリア１０２上の配線パターンのみを介して受光素子１０１とＴＩＡ１０３とを接続することも考えられる。しかし、このような方法では、フリップチップボンディング専用のパッドを有するＴＩＡが必要となり、汎用のＴＩＡを用いることができず製造コストが上昇してしまう。

本発明は、ボンディングワイヤを介して受光素子とＴＩＡとを接続しつつ、共振による不透過帯域を高周波側へ移動することができる受光装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る受光装置は、受光素子と、受光素子を搭載する絶縁性のキャリアと、基準電位である導電性の表面を有し、表面上にキャリアを搭載するベースと、キャリア上に設けられ、受光素子のカソード電極と導電接合され、ベースの表面との間に寄生容量を有する導電膜と、導電膜とボンディングワイヤを介して接続された第１端子、および受光素子のアノード電極と電気的に接続された第２端子を有するトランスインピーダンスアンプと、ボンディングワイヤのインダクタンスよりも小さいインダクタンスを有する導体を介して導電膜と電気的に接続された一端、およびベースの表面と電気的に接続された他端を有するキャパシタと、を備える。

別の実施形態に係る受光装置は、受光素子と、受光素子を搭載する絶縁性のキャリアと、基準電位である導電性の表面を有し、表面上にキャリアを搭載するベースと、キャリア上に設けられ、受光素子のカソード電極と導電接合され、ベースの表面との間に寄生容量を有する導電膜と、導電膜とボンディングワイヤを介して接続された第１端子、および受光素子のアノード電極と電気的に接続された第２端子を有するトランスインピーダンスアンプと、導電膜の一部によって構成され、或いは導電膜と隣接する一端、およびベースの表面と電気的に接続された他端を有するキャパシタと、を備える。

本発明の受光装置によれば、ボンディングワイヤを介して受光素子とＴＩＡとを接続しつつ、共振による不透過帯域を高周波側へ移動することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る受光装置１Ａの構成を示す斜視図である。図２は、複数の受光素子２０の周辺構造を拡大して示す斜視図である。図３は、キャパシタ２４の周辺構造を拡大して示す斜視図である。図４の（ａ）は、受光装置１Ａの等価回路図である。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の回路部分Ｄ１のみを抽出した等価回路図である。図５の（ａ）は、比較例に係る受光装置の等価回路図である。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の回路部分Ｄ２のみを抽出した等価回路図である。図６は、受光装置１Ａにおける挿入損失と信号周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図７は、抵抗体を設けない場合の挿入損失と信号周波数との関係のシミュレーション結果を示す。図８は、第１変形例に係る受光装置の一部を拡大して示す斜視図である。図９は、第１変形例に係る受光装置の一部を拡大して示す側面図である。図１０は、第２変形例に係る受光装置の一部を拡大して示す斜視図である。図１１の（ａ）は、配線パターンを有するキャリア１０２上に受光素子１０１を実装し、キャリア１０２上の配線パターンとＴＩＡ１０３とをボンディングワイヤ１０４を介して接続する構成を示す図である。図１１の（ｂ）は、ＴＩＡ１０３をキャリア１０２上に実装し、キャリア１０２上の配線パターンのみを介して受光素子１０１とＴＩＡ１０３とを接続する構成を示す図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る第１の受光装置は、受光素子と、受光素子を搭載する絶縁性のキャリアと、基準電位である導電性の表面を有し、表面上にキャリアを搭載するベースと、キャリア上に設けられ、受光素子のカソード電極と導電接合され、ベースの表面との間に寄生容量を有する導電膜と、導電膜とボンディングワイヤを介して接続された第１端子、および受光素子のアノード電極と電気的に接続された第２端子を有するトランスインピーダンスアンプと、ボンディングワイヤのインダクタンスよりも小さいインダクタンスを有する導体を介して導電膜と電気的に接続された一端、およびベースの表面と電気的に接続された他端を有するキャパシタと、を備える。

この第１の受光装置では、キャリア上の導電膜とベースの表面との間に形成される寄生容量とは別に、キャパシタが導電膜とベースの表面との間に設けられている。そして、導電膜とキャパシタとを接続する導体のインダクタンスは、ボンディングワイヤのインダクタンスよりも小さい。このような構成によれば、インダクタンスと容量とが直列に接続された回路を導電膜とベースの表面との間に増設するとともに、その共振周波数を、導電膜及びボンディングワイヤによる共振周波数よりも高くすることができる。従って、回路全体としての共振周波数を高くすることができ、共振による不透過帯域を高周波側へ移動することができる。

上述した第１の受光装置において、導体は、ボンディングワイヤと同一材料からなりボンディングワイヤよりも太い線状導体であってもよい。例えばこのような構成によって、導体のインダクタンスをボンディングワイヤのインダクタンスよりも容易に小さくすることができる。

一実施形態に係る第２の受光装置は、受光素子と、受光素子を搭載する絶縁性のキャリアと、基準電位である導電性の表面を有し、表面上にキャリアを搭載するベースと、キャリア上に設けられ、受光素子のカソード電極と導電接合され、ベースの表面との間に寄生容量を有する導電膜と、導電膜とボンディングワイヤを介して接続された第１端子、および受光素子のアノード電極と電気的に接続された第２端子を有するトランスインピーダンスアンプと、導電膜の一部によって構成され、或いは導電膜と隣接する一端、およびベースの表面と電気的に接続された他端を有するキャパシタと、を備える。

この第２の受光装置においても、キャリア上の導電膜とベースの表面との間に形成される寄生容量とは別に、キャパシタが導電膜とベースの表面との間に設けられている。そして、キャパシタの一端は、導電膜の一部によって構成されるか、或いは導電膜と隣接している。このような構成によれば、導電膜とキャパシタとの間のインダクタンスがゼロに近づく（若しくはほぼゼロになる）ので、導電膜とベースの表面との間の共振周波数を、導電膜及びボンディングワイヤによる共振周波数よりも格段に高くすることができる。従って、回路全体としての共振周波数を高くすることができ、共振による不透過帯域を高周波側へ移動することができる。

上述した第２の受光装置において、キャパシタは薄型シリコンコンデンサであってもよい。例えばこのような構成によって、キャパシタを簡易に実現するとともに、キャパシタの一端を、導電膜の一部によって構成するか、或いは導電膜と隣接させることができる。

上述した第１及び第２の受光装置において、キャパシタの容量値は寄生容量の容量値よりも大きくてもよい。これにより、数十ＭＨｚといった高周波帯域での信号伝達特性に対するキャパシタの影響を小さくすることができる。

上述した第１及び第２の受光装置において、導電膜におけるキャパシタとの接続部と、導電膜におけるボンディングワイヤとの接続部との間に受光素子が導電接合されていてもよい。例えばこのような構成によって、ボンディングワイヤの設置を妨げることなくキャパシタを配置することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る受光装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る受光装置１Ａの構成を示す斜視図である。図１は、説明を容易にするために、パッケージの蓋部を外し、パッケージの側壁の一部を破断した状態で示している。受光装置１Ａは、光トランシーバのＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）として用いられる。図１に示されるように、本実施形態の受光装置１Ａは、レセプタクル２、本体部３および図示しない２枚のフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuits；ＦＰＣ）を備えている。

本体部３は、パッケージ１１を備えている。パッケージ１１は、略直方体状の中空容器であって、金属製の側壁１１ａと、金属製の底板１１ｂとを有する。底板１１ｂは、長方形状の平板であって、方向Ａ１及び方向Ａ１と交差（例えば直交）する方向Ａ２によって規定される平面に沿って延びている。底板１１ｂの構成材料には、銅モリブテンや銅タングステンといった金属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。側壁１１ａは、長方形の枠状を呈しており、底板１１ｂの周縁部に沿って配置されている。側壁１１ａは、方向Ａ１と交差する面に沿って延びる一対の側壁１１ａａ及び１１ａｂを含む。一対の側壁１１ａａ及び１１ａｂは、方向Ａ１に沿って並んでいる。側壁１１ａの底板１１ｂとは反対側の開口は、図示しない蓋部によって密閉される。

レセプタクル２は、方向Ａ１に沿って延びる略円筒状の部材であって、一方の側壁１１ａａに配置されている。レセプタクル２の先端部には、信号光を伝搬する光ファイバが接続される。具体的には、レセプタクル２は、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ４と、本体部３に固定されるホルダ６とを有する。スリーブ４及びホルダ６は、方向Ａ１に沿って延びる円筒状を呈しており、方向Ａ１に沿ってこの順に並んでいる。

方向Ａ１におけるホルダ６の一端は、側壁１１ａａの開口に設けられたブッシュ７を介して側壁１１ａａに固定される。ホルダ６の他端には、スリーブ４が固定される。スリーブ４内には、光ファイバのフェルールと当接するスタブが配置される。ホルダ６内には、スタブから出射された信号光を平行化（コリメート）するレンズが配置される。ブッシュ７内には、光学窓が配置される。光ファイバから出射された信号光は、スタブを通ってレンズに達し、レンズによって平行化されたのち、光学窓を透過してパッケージ１１の内部に取り込まれる。

本体部３は、フィードスルー１３、キャリア部材１５及び１６、光分波器１７、反射器１８、レンズアレイ１９、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２２、及びベース２３を有する。これらのうちフィードスルー１３を除く各部品は、パッケージ１１内に収容されている。

フィードスルー１３は、側壁１１ａｂに配置され、外部回路との電気接続を行う。フィードスルー１３は、例えば、複数のセラミック基板を積層して形成され、側壁１１ａｂの開口に嵌め込むような形態で組み付けられている。側壁１１ａｂの外側に位置するフィードスルー１３の部分には、外部回路との電気的な接続を行うための複数の端子１３ａが設けられている。これらの端子１３ａには、ＦＰＣが例えばはんだ等によって導電接合される。また、側壁１１ａｂの内側に位置するフィードスルー１３の部分には、ＴＩＡ２２と電気的な接続を行うための複数の端子が設けられている。側壁１１ａｂの内側の複数の端子と、側壁１１ａｂの外側の複数の端子１３ａとは、フィードスルー１３の内部に埋め込まれた配線によって互いに短絡している。

光分波器１７は、ホルダ６内のレンズ及びブッシュ７内の光学窓を介して光ファイバと光学的に結合される。光分波器１７は、光ファイバから出力された波長多重の信号光を、互いに波長が異なる複数の信号光成分に分波する。光分波器１７は、キャリア部材１６に支持されている。より詳細には、キャリア部材１６は、方向Ａ１及びＡ２により規定される平面に沿って延びる平板状の部材であって、パッケージ１１の底面と対向する平坦な裏面と、該裏面の反対側に位置する平坦な表面とを有する。光分波器１７は、キャリア部材１６の裏面に接着剤を介して固定されている。キャリア部材１６は、例えば酸化アルミ（アルミナ）といったセラミックにより構成されている。

キャリア部材１６は、キャリア部材１５上に配置されている。キャリア部材１５は、パッケージ１１の底板１１ｂとキャリア部材１６との間に設けられ、キャリア部材１６の裏面を支持する。キャリア部材１５は、キャリア部材１６の方向Ａ１に沿った両側縁を支持する一対の支柱部１５ａ，１５ｂを有する。一対の支柱部１５ａ，１５ｂは、光分波器１７を互いの間に挟んで、方向Ａ１に沿ってそれぞれ延びている。これらの一対の支柱部１５ａ，１５ｂによって、キャリア部材１６の裏面とキャリア部材１５との間に、光分波器１７を配置するための空間が設けられる。キャリア部材１５は、キャリア部材１６と線膨張係数が近い酸化アルミ、窒化アルミ、銅モリブデン、或いは銅タングステンといった材料により構成される。

反射器１８は、キャリア部材１６の裏面に接着剤を介して固定されている。反射器１８は、光分波器１７から出力された複数の信号光成分それぞれを反射して、後述する複数の受光素子２０（図２を参照）それぞれに導く。反射器１８は、例えばプリズムによって構成される。レンズアレイ１９は、反射器１８と複数の受光素子２０との間の光路上に配置されている。レンズアレイ１９は、複数の凸レンズを有しており、複数の信号光成分それぞれを複数の受光素子２０それぞれに向けて集光する。レンズアレイ１９は、サブマウント２８、キャリア２１、及びベース２３を介して底板１１ｂ上に配置される。

ベース２３は、パッケージ１１内においてフィードスルー１３寄りに配置された板状部材である。少なくともベース２３の表面は導電性を有し、該表面は基準電位とされる。一実施例では、ベース２３は金属製である。ベース２３は、その表面をパッケージ１１の底板１１ｂとは反対側に向けて、底板１１ｂ上に配置されている。

図２は、複数の受光素子２０の周辺構造を拡大して示す斜視図である。本実施形態の受光装置１Ａは、複数の受光素子２０を更に備える。複数の受光素子２０は、ベース２３の表面上に設けられたキャリア２１上に搭載され、反射器１８（図１を参照）に対して方向Ａ１及びＡ２の双方と交差する方向（すなわちパッケージ１１の底面の法線方向）に配置されている。キャリア２１は方向Ａ２に沿って延びる直方体状を呈しており、複数の受光素子２０は、キャリア２１上において方向Ａ２に沿って並んでいる。一例として、図２には４つの受光素子２０が示されているが、受光素子２０の数はこれに限られるものではなく、１以上の任意の個数であってよい。

各受光素子２０は、対応する信号光成分を電気信号に変換する半導体素子である。各受光素子２０は、レンズアレイ１９及び反射器１８を介して、光分波器１７と光学的に結合されている。また、各受光素子２０は、ＴＩＡ２２と電気的に接続されている。ＴＩＡ２２は、複数の受光素子２０とフィードスルー１３との間に配置され、各受光素子２０からの電流信号を電圧信号に変換する。ＴＩＡ２２は、図示しないボンディングワイヤを介してフィードスルー１３の配線と電気的に接続されている。ＴＩＡ２２から出力された電圧信号は、フィードスルー１３を介して受光装置１Ａの外部に出力される。

本実施形態の受光装置１Ａは、複数のキャパシタ２４を更に備える。これらのキャパシタ２４は、ベース２３上に搭載されている。複数のキャパシタ２４は、ベース２３上において方向Ａ２に沿って並んでいる。各キャパシタ２４の一端は、それぞれ対応する受光素子２０と電気的に接続されている。各キャパシタ２４の他端は、導電性のベース２３の表面と電気的に接続されている。各キャパシタ２４は、方向Ａ１において、対応する受光素子２０を挟んでＴＩＡ２２とは反対側に配置されている。換言すると、底板１１ｂの板面の法線方向から見て、キャパシタ２４とＴＩＡ２２との間に受光素子２０が配置されている。

図３は、１つのキャパシタ２４の周辺構造を拡大して示す斜視図である。便宜上、図３においてキャリア２１はそれぞれ１つの受光素子２０及び１つのキャパシタ２４に対応する部分のみ示されている。他のキャパシタ２４の周辺構造も図３と同様である。受光素子２０を搭載するキャリア２１は、誘電体からなり絶縁性を有する。キャリア２１は、直方体状を呈しており、主面２１ａ、裏面２１ｂおよび側面２１ｃを有する。裏面２１ｂは、ベース２３の表面と対向しており、接着剤等を介してベース２３に接合されている。

主面２１ａ上には、導電膜２６，２７が設けられている。導電膜２６は、主面２１ａに固着した金属膜であって、受光素子２０の裏面（受光面とは反対側の面）に設けられたカソード電極と、はんだ等の導電性接着剤を介して導電接合されている。導電膜２６は、受光素子２０の直下に位置する部分と、受光素子２０からＴＩＡ２２へ向けて延びる一対の部分２６ａ，２６ｂと、受光素子２０からキャパシタ２４へ向けて延びる部分２６ｃとを含む。また、導電膜２６は、ベース２３の表面との間に寄生容量を形成する。

導電膜２６の部分２６ａは、ボンディングワイヤ４１を介して、ＴＩＡ２２のバイアス端子２２ａ（第１端子）と電気的に接続されている。すなわち、ボンディングワイヤ４１の一端は導電膜２６の部分２６ａに接合しており、ボンディングワイヤ４１の他端はＴＩＡ２２のバイアス端子２２ａに接合している。同様に、導電膜２６の部分２６ｂは、ボンディングワイヤ４２を介して、ＴＩＡ２２のバイアス端子２２ｂと電気的に接続されている。すなわち、ボンディングワイヤ４２の一端は導電膜２６の部分２６ｂに接合しており、ボンディングワイヤ４２の他端はＴＩＡ２２のバイアス端子２２ｂに接合している。導電膜２６には、ＴＩＡ２２のバイアス端子２２ａ，２２ｂからボンディングワイヤ４１，４２を介して電源（バイアス）電圧が入力される。ＴＩＡ２２はベース２３の表面上に搭載され、ＴＩＡ２２のグランド電位（基準電位）はベース２３の表面の電位と一致している。

キャパシタ２４は、例えばチップコンデンサといった容量素子である。キャパシタ２４の容量値は、導電膜２６とベース２３の表面との間の寄生容量の容量値よりも大きい。一例では、導電膜２６とベース２３の表面との間の寄生容量は１０ｆＦ～１００ｆＦの範囲内であり、キャパシタ２４の容量値は１ｐＦ以上である。キャパシタ２４は、ベース２３の表面の法線方向に並ぶ一対の端面を有し、一方の端面には一方の電極２４ａが形成され、他方の端面には他方の電極２４ｂが形成されている。導電膜２６の部分２６ｃは、導体４３を介して、キャパシタ２４の一端（一方の電極２４ａ）と電気的に接続されている。すなわち、導体４３の一端は導電膜２６の部分２６ｃに接合しており、導体４３の他端はキャパシタ２４の電極２４ａに接合している。従って、受光素子２０は、導電膜２６におけるキャパシタ２４との接続部と、導電膜２６におけるボンディングワイヤ４１，４２との接続部との間において導電接合されることとなる。導体４３は、例えば金リボン或いはボンディングワイヤといった線状導体である。なお、図では２本の導体４３が示されているが、導体４３の本数は１以上の任意の本数とすることができる。全ての導体４３を総合したインダクタンスは、ボンディングワイヤ４１，４２を総合したインダクタンスよりも小さい。従って、導体４３の構成材料とボンディングワイヤ４１，４２の構成材料とが同じであるとき、導体４３としてはボンディングワイヤ４１，４２よりも太いものが用いられる。キャパシタ２４の他端（他方の電極２４ｂ）は、例えばはんだ等の導電性接着剤を介してベース２３の表面と導電接合している。

導電膜２７は、主面２１ａに固着した金属膜であって、受光素子２０の裏面に設けられたアノード電極と、はんだ等の導電性接着剤を介して導電接合されている。導電膜２７は、受光素子２０の直下からＴＩＡ２２へ向けて延びている。導電膜２７は、ボンディングワイヤ４４を介して、ＴＩＡ２２の信号端子２２ｃ（第２端子）と電気的に接続される。すなわち、ボンディングワイヤ４４の一端は導電膜２７に接合しており、ボンディングワイヤ４４の他端はＴＩＡ２２の信号端子２２ｃに接合している。受光素子２０において入射光量に応じて生成された電流信号は、ボンディングワイヤ４４を介してＴＩＡ２２の信号端子２２ｃに送られる。ＴＩＡ２２は、この電流信号を電圧信号に変換する。

受光装置１Ａの数値例を以下に示す。
ボンディングワイヤ４１，４２の長さ：０．２ｍｍ
ボンディングワイヤ４１，４２のインダクタンス：０．３ｎＨ
導体４３の長さ：０．２ｍｍ
導体４３のインダクタンス：０．２ｎＨ
キャリア２１の厚さ：０．４ｍｍ
キャリア２１の方向Ａ１における長さ：１．１ｍｍ
キャパシタ２４の平面寸法：０．３８ｍｍ
キャパシタ２４の容量値：３３０ｐＦ
導電膜２６とベース２３の表面との間の寄生容量：５０ｆＦ

以上に説明した、本実施形態の受光装置１Ａによって得られる効果について、比較例の受光装置が有する課題とともに説明する。図４の（ａ）は、本実施形態の受光装置１Ａの等価回路図である。図４の（ａ）に示されるように、本実施形態の受光装置１Ａでは、受光素子２０のカソードが、ボンディングワイヤ４１，４２（図中にはインダクタンスとして示す）を介してＴＩＡ２２のバイアス端子２２ａ，２２ｂに接続されている。受光素子２０のアノードは、ボンディングワイヤ４４及びＴＩＡ２２の信号端子２２ｃを介して、ＴＩＡ２２の増幅回路２２ｅに接続されている。ＴＩＡ２２のＧＮＤ端子２２ｄはベース２３（図中には基準電位線（ＧＮＤ線）として示す）に接続されている。そして、受光素子２０とボンディングワイヤ４１，４２との間の導電膜２６とベース２３との間には、寄生容量Ｃ１が存在している。また、互いに直列に接続された導体４３及びキャパシタ２４が、寄生容量Ｃ１と並列に、導電膜２６とベース２３との間に接続されている。

図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の回路部分Ｄ１のみを抽出した等価回路図である。同図に示されるように、回路部分Ｄ１は、導体４３及びキャパシタ２４からなる直列回路と、寄生容量Ｃ１と、ボンディングワイヤ４１，４２の合成インダクタンスとが、ノードＮ１とノードＮ２との間に互いに並列に接続された構成を有する。ノードＮ１は受光素子２０のカソードに接続され、ノードＮ２はベース２３（すなわち基準電位）に接続されている。

一方、図５の（ａ）は、比較例に係る受光装置の等価回路図である。この比較例と本実施形態の受光装置１Ａ（図４の（ａ）を参照）との相違点は、導体４３及びキャパシタ２４からなる直列回路が設けられていない点である。従って、図５の（ａ）の回路部分Ｄ２のみを抽出すると、図５の（ｂ）に示されるように、寄生容量Ｃ１と、ボンディングワイヤ４１，４２の合成インダクタンスとが、ノードＮ１とノードＮ２との間に互いに並列に接続された回路構成となる。

回路部分Ｄ１，Ｄ２は、ＬＣ共振回路を構成する。そして、このＬＣ共振回路の共振周波数が信号周波数に近づくと、ＴＩＡ２２の増幅回路２２ｅから受光素子２０への戻り電流Ｉａが減少する。このとき、受光素子２０から増幅回路２２ｅへ電流信号の流れが阻害され、信号不透過となる。ここで、寄生容量Ｃ１の容量値をＣ_t、ボンディングワイヤ４１，４２の合成インダクタンスをＬ_wireとすると、図５の（ｂ）に示された比較例のＬＣ共振回路のアドミタンスは

となり、Ｙ＝０すなわち共振周波数は

となる。一方、図４の（ｂ）に示された本実施形態のＬＣ共振回路において、キャパシタ２４の容量値が十分に大きいので高周波に対して短絡（ショート）するものと見なし、導体４３のインダクタンスをＬ_bとすると、アドミタンスは

となり、Ｙ＝０すなわち共振周波数は

となる。インダクタンスＬ_bがインダクタンスＬ_wireよりも十分に小さいとすると、上の数式（４）は

となる。すなわち、比較例のＬＣ共振回路においては数式（２）に示されるようにインダクタンスＬ_wireが共振周波数ｆに主に影響するが、本実施形態のＬＣ共振回路においてはインダクタンスＬ_bが共振周波数ｆに主に影響する。上述したように、インダクタンスＬ_bはインダクタンスＬ_wireよりも小さいので、本実施形態の共振周波数ｆは、比較例の共振周波数ｆよりも高くなる。このように、本実施形態の受光装置１Ａによれば、寄生容量Ｃ１とボンディングワイヤ４１，４２とを含むＬＣ共振回路の共振周波数を高くすることができるので、共振による信号の不透過帯域を高周波側へ移動することができる。故に、信号波形の劣化、チャネル間クロストークといった通信品質の低下を抑制することができる。

図６は、本実施形態の受光装置１Ａにおける挿入損失（単位：ｄＢ）と信号周波数（単位：ＧＨｚ）との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。現在の光通信システムにおいては、支線系及びデータセンター内、並びに支線系とデータセンターとの間で１００Ｇ伝送が主流になりつつあり、また今後、４００Ｇ伝送といった更なる高速化が予定されている。これらの伝送速度においては、伝送クロック周波数は２５ＧＨｚ～５６ＧＨｚとなる。これに対し本実施形態では、図６に示されるように共振周波数ｆが６０ＧＨｚを超えており、上述したような伝送クロック周波数においても共振を回避することができる。

なお、本実施形態では、受光素子２０のカソードと導体４３との間には導電膜２６のみが介在しているが、受光素子２０のカソードと導体４３との間（例えば、導電膜２６のうち受光素子２０のカソードに接続された部分と、部分２６ｃとの間）に抵抗体が介在してもよい。図７は、このような抵抗体を設けない場合の挿入損失と信号周波数との関係のシミュレーション結果を示す。図７に示されるように、抵抗体を設けない場合、１ＧＨｚ程度の低周波数帯域において共振が生じる（図中のＢ２）。これに対し、抵抗体を設けた場合、図６に示されるように、低周波数帯域における上記の共振が効果的に抑制される（図中のＢ１）。

本実施形態のように、導体４３は、ボンディングワイヤ４１，４２と同一材料からなりボンディングワイヤ４１，４２よりも太い線状導体（例えば金リボン）であってもよい。例えばこのような構成によって、導体４３の断面積の合計をボンディングワイヤ４１，４２の断面積の合計よりも大きくして、導体４３のインダクタンスをボンディングワイヤ４１，４２のインダクタンスよりも小さくすることが容易にできる。

本実施形態のように、キャパシタ２４の容量値は導電膜２６とベース２３の表面との間の寄生容量の容量値よりも大きくてもよい。これにより、数十ＭＨｚといった高周波帯域での信号伝達特性に対するキャパシタ２４の影響を小さくすることができる。

本実施形態のように、導電膜２６におけるキャパシタ２４との接続部（部分２６ｃ）と、導電膜２６におけるボンディングワイヤ４１，４２との接続部（部分２６ａ，２６ｂ）との間の部分に受光素子２０が導電接合されていてもよい。例えばこのような構成によって、ボンディングワイヤ４１，４２の設置を妨げることなく（長くすることなく）キャパシタ２４を配置することができる。従って、高周波帯域での信号伝達特性を良好に保つことができる。

（第１変形例）
図８は、上記実施形態の第１変形例に係る受光装置の一部を拡大して示す斜視図であり、図９はその側面図である。本変形例と上記実施形態との相違点は、キャパシタの構成である。本変形例のキャパシタは、上記実施形態のキャパシタ２４のようなチップコンデンサではなく、キャリア２１の表面に形成された導電膜によって構成される。具体的には、キャリア２１の主面２１ａ上に設けられた導電膜２６の部分２６ｃが、方向Ａ１における主面２１ａの一対の縁のうちＴＩＡ２２とは反対側の縁の近傍まで延びている。そして、部分２６ｃの縁２６ｄは、主面２１ａの当該縁に沿って（例えば平行に）延びている。一方、方向Ａ１において互いに対向するキャリア２１の一対の側面のうちＴＩＡ２２とは反対側の側面２１ｃ上には、導電膜２９が設けられている。導電膜２９は、側面２１ｃに固着した金属膜である。キャリア２１の厚さ方向における導電膜２９の一対の縁２９ａ，２９ｂのうちベース２３とは反対側の縁２９ａは、同方向における側面２１ｃの上縁に沿って（例えば平行に）延びている。すなわち、導電膜２９の縁２９ａは、導電膜２６の縁２６ｄとの間に一定の間隔を空けつつ、縁２６ｄに沿って（例えば平行に）延びている。導電膜２９の縁２９ｂは、導電性接着材（例えば銀ペースト）を介してベース２３の表面と接合しており、ベース２３の表面と電気的に接続（短絡）されている。本変形例において、キャパシタは、導電膜２９の縁２９ａと導電膜２６の縁２６ｄとの間に形成される寄生容量である。すなわち、キャパシタは、導電膜２６の一部によって構成される一端と、ベース２３の表面に電気的に接続された他端とを有する。この寄生容量の容量値は、例えば１ｐＦである。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、キャパシタを簡易に実現することができる。また、キャパシタのための部品をキャリア２１とは別に設ける必要がないので、受光装置の小型化に寄与できる。また、本変形例では、上記実施形態の導体４３を省くことができ、キャパシタと受光素子２０のカソードとを導電膜２６のみを介して接続することができる。従って、キャパシタと受光素子２０のカソードとの間のインダクタンスは極めて小さくなり、ゼロに近づくか、若しくはほぼゼロになる。故に、上記実施形態と比較して、導電膜２６とベース２３の表面との間の共振周波数を、導電膜２６及びボンディングワイヤ４１，４２のみに起因する共振周波数よりも格段に高くすることができる。従って、回路全体としての共振周波数をより高くすることができ、共振による不透過帯域を更に高周波側へ移動することができる。

（第２変形例）
図１０は、上記実施形態の第２変形例に係る受光装置の一部を拡大して示す斜視図である。本変形例と上記実施形態との相違点は、キャパシタの構成である。すなわち、本変形例のキャリア２１はシリコンからなる。そして、キャパシタは、キャリア２１の主面２１ａ上に形成された薄型シリコンコンデンサ３１によって実現される。薄型シリコンコンデンサ３１は、シリコンからなるキャリア２１の主面２１ａに一又は複数の溝を形成し、該溝を埋め込むようにして導電膜を成膜したものである。薄型シリコンコンデンサ３１の一端（一方の電極）は、導電膜２６の部分２６ｃと隣接しており、部分２６ｃに接続されている。薄型シリコンコンデンサ３１の他端（他方の電極）は、キャリア２１の主面２１ａ上から側面２１ｃ上にわたって設けられた導電膜３０の主面２１ａ上の一端に接続されている。導電膜３０の他端は、側面２１ｃ上に設けられ、導電性接着材（例えば銀ペースト）を介してベース２３の表面と接合しており、ベース２３の表面と電気的に接続（短絡）されている。なお、導電膜３０に代えて、或いは導電膜３０とともに、キャリア２１を厚さ方向に貫通するビアを介して、薄型シリコンコンデンサ３１の他端とベース２３の表面とが互いに接続されてもよい。また、薄型シリコンコンデンサ３１は、シリコンに代えて他の誘電体材料を用いて構成されてもよい。

本変形例のような構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例においても、第１変形例と同様に、上記実施形態の導体４３を省くことができ、キャパシタと受光素子２０のカソードとを導電膜２６のみを介して接続することができる。従って、キャパシタと受光素子２０のカソードとの間のインダクタンスは極めて小さくなり、ゼロに近づくか、若しくはほぼゼロになる。故に、上記実施形態と比較して、導電膜２６とベース２３の表面との間の共振周波数を、導電膜２６及びボンディングワイヤ４１，４２のみに起因する共振周波数よりも格段に高くすることができる。従って、回路全体としての共振周波数をより高くすることができ、共振による不透過帯域を更に高周波側へ移動することができる。

また、本変形例のように、キャパシタは薄型シリコンコンデンサ３１によって構成されてもよい。これにより、キャパシタを簡易に実現することができる。また、比較的大きな容量のキャパシタを小型に構成することができるとともに、キャパシタのための部品をキャリア２１とは別に設ける必要がないので、受光装置の小型化に寄与できる。

本発明による光受信モジュールは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、本発明のキャパシタは、上記実施形態及び各変形例のような形態に限られず、容量を得ることができる様々な形態を適用することができる。また、上記実施形態及び各変形例ではキャパシタとＴＩＡとの間に受光素子が位置するようにキャパシタが配置されているが、キャパシタの配置はこれに限られず、受光素子周辺の様々な位置に配置可能である。

１Ａ…受光装置、２…レセプタクル、３…本体部、４…スリーブ、６…ホルダ、７…ブッシュ、１１…パッケージ、１１ａ，１１ａａ，１１ａｂ…側壁、１１ｂ…底板、１３…フィードスルー、１５…キャリア部材、１５ａ，１５ｂ…支柱部、１６…キャリア部材、１７…光分波器、１８…反射器、１９…レンズアレイ、２０…受光素子、２１…キャリア、２１ａ…主面、２１ｂ…裏面、２１ｃ…側面、２２ａ，２２ｂ…バイアス端子、２２ｃ…信号端子、２２ｄ…ＧＮＤ端子、２２ｅ…増幅回路、２３…ベース、２４…キャパシタ、２４ａ，２４ｂ…電極、２６，２７…導電膜、２６ａ～２６ｃ…（導電膜の）部分、２６ｄ…縁、２８…サブマウント、２９，３０…導電膜、２９ａ，２９ｂ…縁、３１…薄型シリコンコンデンサ、４１，４２，４４…ボンディングワイヤ、４３…導体、Ａ１，Ａ２…方向、Ｃ１…寄生容量、Ｄ１，Ｄ２…回路部分、Ｉａ…戻り電流、Ｎ１，Ｎ２…ノード。

Claims

受光素子と、
前記受光素子を搭載する絶縁性のキャリアと、
基準電位である導電性の表面を有し、前記表面上に前記キャリアを搭載するベースと、
前記キャリア上に設けられ、前記受光素子のカソード電極と導電接合され、前記ベースの前記表面との間に寄生容量を有する導電膜と、
前記導電膜とボンディングワイヤを介して接続された第１端子、および前記受光素子のアノード電極と電気的に接続された第２端子を有するトランスインピーダンスアンプと、
前記ボンディングワイヤのインダクタンスよりも小さいインダクタンスを有する導体を介して前記導電膜と電気的に接続された一端、および前記ベースの前記表面と電気的に接続された他端を有するキャパシタと、
を備え、
前記導体は、前記ボンディングワイヤと同一材料からなり前記ボンディングワイヤよりも太いリボン又はワイヤであり、
前記寄生容量、前記ボンディングワイヤ、前記導体、及び前記キャパシタを含む共振回路部分の共振周波数が、前記寄生容量及び前記ボンディングワイヤを含み前記導体及び前記キャパシタを含まない共振回路部分の共振周波数よりも高い、受光装置。
前記キャパシタの容量値は前記寄生容量の容量値よりも大きい、請求項１に記載の受光装置。
前記導電膜における前記キャパシタとの接続部と、前記導電膜における前記ボンディングワイヤとの接続部との間に前記受光素子が導電接合されている、請求項１または請求項２に記載の受光装置。