JPH07312430A - 光受信モジュ−ルとその製造方法 - Google Patents

光受信モジュ−ルとその製造方法

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JPH07312430A
JPH07312430A JP12697394A JP12697394A JPH07312430A JP H07312430 A JPH07312430 A JP H07312430A JP 12697394 A JP12697394 A JP 12697394A JP 12697394 A JP12697394 A JP 12697394A JP H07312430 A JPH07312430 A JP H07312430A
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capacitor
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Naoki Nishiyama
直樹 西山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケ−ジの中に、受光素子、プリアンプ、
バイパスコンデンサを実装した光受信モジュ−ルを小型
化し、製造工程を簡略化し製造コストを低減することが
目的である。 【構成】 平行平板コンデンサをパッケ−ジの中央に取
り付けコンデンサの上に受光素子チップを載せて固定す
る。コンデンサと受光素子が積重なっているので、受光
素子の取り付け面積分を削減することができる。コンデ
ンサのスペ−サが不要であるから工程を単純化でき部品
を減らすことができる。より小型の光受信モジュ−ルを
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信分野で用いられる
光受信モジュ−ルとその製造方法に関する。光受信モジ
ュ−ルというのは、光ファイバによって送信されて来た
光信号を電気信号に変換するものである。受光素子、プ
リアンプ、コンデンサをパッケ−ジに取り付け、窓付き
のキャップで封止し、キャップの前端には光ファイバ先
端のフェル−ルを挿入するためのスリ−ブが固定されて
いる。キャップの窓にはレンズを設けて光ファイバから
出た光を収束させることが多い。受光素子であるフォト
ダイオ−ドとこの信号を増幅するためのプリアンプが同
一パッケ−ジ内にあるのでモジュ−ルと呼ぶ。
【０００２】
【従来の技術】従来、光受信装置は、フォトダイオ−ド
チップをパッケ−ジに収容したものが用いられた。フォ
トダイオ−ドが光信号を電気信号に変換し、これをピン
に出力し、これをプリント基板などに取り付けたプリア
ンプによって増幅する。しかしこれでは微弱な信号が長
い線路を伝搬することになり雑音が入りやすい。とくに
高周波の場合に、細い線路によるＬ分のために信号が歪
む。
【０００３】そこで外部の雑音の影響をできるだけ受け
ないようにするため、光を受けるフォトダイオ−ドと、
フォトダイオ−ドの受信信号を増幅する回路（以下プリ
アンプと呼ぶ）とを一つのパッケ−ジ上に近接して実装
する方法が提案されている。このような光受信モジュ−
ルとして、例えば次の提案がなされている。 堀米信良、守谷薫、織田巌、菊池英治、千葉清四、
「Ｐｒｅ−Ａｍｐ内蔵ＰＤモジュ−ル」１９９０年電子
情報通信学会春季全国大会予稿集４分冊Ｃ２７１、４−
３２６ペ−ジ（図３に示す）
【０００４】これはフォトダイオ−ドとプリアンプを設
けた基板をステム３０に取り付けたものである。ステム
３０にはキャップ３１を位置決めしてレ−ザ溶接する。
キャップ３１の開口にはレンズ３２が予め取り付けられ
ている。キャップ３１の前端にはレセプタクル３３を位
置決めしてレ−ザ溶接する。フォトダイオ−ドはＩｎＧ
ａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオ−ドである。プリアンプは
Ｓｉバイポ−ラ型のものを使う。
【０００５】光ファイバはコア径５０μｍ、クラッド径
１２５μｍのグレ−デッドインデクスファイバを使って
いる。このモジュ−ルの大きさは直径が１０ｍｍ長さは
１４ｍｍである。−３ｄＢ遮断周波数は２００ＭＨｚで
あるという。平坦な周波数特性でピ−キングも見られな
いし、１００Ｍｂｉｔ／ｓ帯光リンクのために十分な特
性が得られたと述べている。フォトダイオ−ドとプリア
ンプは基板の上に設置し、電極間をワイヤボンデイング
によって接続してある。このように素子パッケ−ジの内
部にプリアンプを合体して高速応答性、信頼性を高揚す
るのが目的である。
【０００６】澤井義一、守谷薫、平尾昌彦、北相模博
男、「プリアンプ内蔵ＰＤモジュ−ル」１９９３年電子
情報通信学会春季全国大会予稿集４分冊Ｃ−１８６、４
−２２２ペ−ジ（図４に示す） これは、フォトダイオ−ドとプリアンプをステム４０に
取り付け、この上にレンズ付きキャップ４１を位置決め
し固定したものである。キャップ４１の上には（レセプ
タクル（ホルダ）がありここに、ファイバＡＳ４２が差
し込まれている。これがナットにより抜け止め固定され
る。プリアンプはＳｉバイポ−ラ型の素子を使ってい
る。フォトダイオ−ドは受光径８０ΦμｍのＩｎＧａＡ
ｓ−ＰＩＮＰＤである。高感度を必要とする場合は、Ｇ
ａＡｓ−ＦＥＴをプリアンプにし、受光径５０μｍΦの
ＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮ ＰＤをフォトダイオ−ドに用い
た。光ファイバはコア径１０μｍ、クラッド径１２５μ
ｍのシングルモ−ドファイバである。フランジを除くこ
のモジュ−ルの大きさは、直径が７ｍｍ、長さが２４ｍ
ｍである。
【０００７】これらの提案は、パッケ−ジに受光素子と
プリアンプをまとめて収容し信号線を短くしてノイズの
混入を防いでいる。これらの光受信モジュ−ルの場合、
フォトダイオ−ドの受信信号の増幅用のプリアンプはこ
れ専用のＩＣ（集積回路）を作成して用いることが多
い。図３、図４はパッケ−ジに対するプリアンプ、フォ
トダイオ−ドの取り付け部分が明確でない。フォトダイ
オ−ド、プリアンプ取り付けを明らかにした二つの例を
次に説明する。
【０００８】 図５は従来例に係る光受信モジュ−ル
の断面斜視図である。パッケ−ジ１は市販のものを使
う。フォトダイオ−ド３、プリアンプＩＣ４が基板１５
の上に取り付けられる。基板１５には電源パタ−ン１６
とグランドパタ−ン１７が形成される。電源パタ−ン１
６と電源端子１１がワイヤで接続される。フォトダイオ
−ド３の上部のリング電極がワイヤによってプリアンプ
ＩＣ４の入力端子に接続される。グランドパタ−ンはワ
イヤによりパッケ−ジに接続される。チップコンデンサ
１８が、電源パタ−ン１６とグランドパタ−ン１７を跨
ぐように設けられ両者に半田付けされている。フォトダ
イオ−ドはパッケ−ジの上面の中心にあり、その両側に
プリアンプ４とチップコンデンサ１８が設けられる。プ
リアンプ４の増幅後の信号は信号出力端子１２から外部
に取り出される。
【０００９】パッケ−ジ１の上面には、レンズ６の付い
たキャップ７が固定される。フォトダイオ−ドの受光面
とレンズの中心を合わせてレ−ザで溶接する。キャップ
７の外側には、フェル−ル固定用のスリ−ブ８が位置決
めして溶接される。スリ−ブは、光ファイバ先端のフェ
ル−ルを差し込んで保持することができる。 図６は他の従来例に係る光受信モジュ−ルの断面斜
視図である。これはパッケ−ジ１の上面５に特別のパタ
−ン１９、２０を形成するものである。グランドパタ−
ン１９は長方形の金属でできており、その直下において
ケ−ス端子１０に接続されている。電源パタ−ン２０は
弓形の金属でできており直下の電源端子１１に接続され
る。パッケ−ジ１はリング上の導体と、３本のピン（端
子）１０、１１、１２とこれらを絶縁しながら結合する
絶縁体１３（打点によって表す）よりなる。絶縁体１３
はこれらの部材を結合し、しかも内部を封止する作用が
ある。このようにピンも特殊で、パッケ−ジは特別製で
ある。
【００１０】中央のケ−ス端子１０につながるグランド
パタ−ン１９の上に、プリアンプ４、フォトダイオ−ド
３が搭載される。フォトダイオ−ドの裏面はカソ−ドで
あるので、グランドから浮かす必要がある。このために
絶縁スペ−サ９をグランドパタ−ン１９の上に付けてこ
の上にフォトダイオ−ド３を取り付ける。電源パタ−ン
２０は、ワイヤにより絶縁スペ−サの上面（金属蒸着
膜）に接続され、これからフォトダイオ−ドの基板に接
続されることになる。電源パタ−ン２０はワイヤにより
プリアンプ４に接続される。
【００１１】これらのモジュ−ルはいずれも図９に示す
ような回路を実現している。電源端子１１とグランド１
０の間にコンデンサの両極、プリアンプの電源端子、グ
ランド端子が接続される。プリアンプの出力が信号出力
端子１２に接続される。フォトダイオ−ドのカソ−ドが
電源につながり、アノ−ドがプリアンプに接続される。
図５のモジュ−ルでは電源線１６がパタ−ン１６とな
り、グランド線１７がパタ−ン１７となる。図６のモジ
ュ−ルでは電源パタ−ン２０とグランドパタ−ン１９と
なる。図２の例を除き、図９の等価回路はいずれの光受
信モジュ−ルにも共通である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように光受信モジ
ュ−ルでは、フォトダイオ−ドとプリアンプとを一つの
パッケ−ジ内に近接して設ける。さらに光受信モジュ−
ルの性能を安定させるためにフォトダイオ−ド及びプリ
アンプの駆動電源とグランドの間にコンデンサを設け
る。これは電源の交流抵抗を下げるとともに、電源にノ
イズフィルタを形成し、雑音が電源を伝って入るのを有
効に防止する。もちろんピンによって接続される電源
（図示せず）には大きい容量のコンデンサがあり、電源
のインピ−ダンスを下げている。しかし、ピンやワイヤ
のＬ分のために交流抵抗が介在し、電源インピ−ダンス
を実効的に上げてしまう。これを防ぐには、フォトダイ
オ−ドやプリアンプのごく近くにコンデンサを入れる必
要がある。このためにパッケ−ジにコンデンサを入れる
のである。
【００１３】従来構造は、既に説明したように、次のよ
うなものである。 パッケ−ジ上にコンデンサ、フォトダイオ−ド、プリ
アンプを並べて実装できるような小さな基板１５を取り
付ける構造（図５）。 コンデンサ、フォトダイオ−ド、プリアンプを並べて
実装できるようなパタ−ン１９、２０を持った専用のパ
ッケ−ジを用いる構造（図６）。
【００１４】しかしこれらの実装方法にはそれぞれ難点
がある。は基板を用いるので実装工程が複雑になる。
は専用の複雑な形状（パタ−ン１９、２０）のパッケ
−ジを作るためコスト高になるという問題があった。そ
れにコンデンサ、フォトダイオ−ドが平面的に配置され
ているために広い面積を必要とし、パッケ−ジが大型化
するという共通の難点がある。このために、製造工程が
簡単で小型の光受信モジュ−ルを実現することができな
い。これらの欠点を克服し、製造工程が簡単で小型の光
受信モジュ−ルを実現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】これらの問題は、フォト
ダイオ−ド、プリアンプの駆動電源の交流抵抗を下げ、
電圧を平滑化し、雑音を除くためのフィルタとして使用
するバイパスコンデンサを巧みに配置することにより解
決することができる。本発明の光受信モジュ−ルは、パ
ッケ−ジの中央に平行平板コンデンサを取り付けこの上
にフォトダイオ−ドを重ねて接着してなるものである。
平行平板コンデンサの上面がフォトダイオ−ドの電源面
とする。平行平板コンデンサとフォトダイオ−ドを積み
重ねるので、コンデンサのための取り付け面積を殆ど必
要としない。フォトダイオ−ド／コンデンサの積み重ね
による三次元構造に本発明の特徴がある。平行平板コン
デンサは誘電体を金属電極で両側から挟んだものであ
り、フォトダイオ−ドは下面が電源に接続されるべきも
のであるから、平行平板コンデンサをパッケ−ジに付
け、これを電源面にしてこの上にフォトダイオ−ドを載
せるということが可能になる。
【００１６】
【作用】本発明は、平行平板型のコンデンサをパッケ−
ジ中央に付け、この上にフォトダイオ−ドを載せる。コ
ンデンサを取り付ける面積を削減でき、コンデンサと電
源線、コンデンサとグランド線を接続するための配線パ
タ−ンも不要になる。素子を小型にすることができる。
また部品を減らすことにより製造工程が簡略化される。
本発明においては、平行平板コンデンサの使用が最も重
要なポイントである。これを使うので、受光素子をその
上に載せることができる。従来電子部品の上にまた部品
を載せるというようなことはなされず、部品同志は必ず
二次元的に基板の上、あるいはパッケ−ジの上に配置さ
れたものである。三次元的な配置を可能にしたのは平行
平板コンデンサである。
【００１７】それゆえ平行平板コンデンサを予め説明す
る必要があろう。コンデンサは容量や耐圧の違いにより
さまざまのものが昔から製造され広く使用されている。
容量の小さいｐＦのオ−ダ−のものはチタン、タンタル
などの誘電体を使う。マイラ−コンデンサはさらにμＦ
程度までのものが作られる。さらに容量の大きい電源安
定用には電解コンデンサを使う。容量を十分に大きくす
るために、誘電体を金属膜で挟んだ帯状の材料を筒状に
巻いている。
【００１８】耐圧や容量による種類分けの他に、外部と
の接続機構によっても分けられる。最も広く使われてい
るコンデンサは、２本の平行なピンによって外部回路に
接続するようにしたものである。裏面に銅メッキのパタ
−ンを有するプリント基板に穴を開けて、これにピンを
差し込み裏で半田付けし、余分の長さを切り取る。ハイ
ブリッドＩＣなどではチップコンデンサが利用される。
これは直方体形状で両端が電極になっており、パタ−ン
の上に於いてリフロ−炉に入れて加熱し半田付けする。
ピンを立てる必要がないので体積を小さくできるし、パ
タ−ンに穴を開ける必要もない。これらのコンデンサは
既に長年の実績がある。
【００１９】コンデンサは誘電体を２枚の金属で挟んだ
ものである。電気の教科書には平行平板のコンデンサの
概念図が描いてある。コンデンサの基本形は平行平板で
ある。しかし実際に平行平板型のコンデンサが古くから
用いられたのではない。容量は誘電体の面積に比例し、
厚みに反比例する。誘電率にも比例する。従来は容量を
取るために誘電体を巻き付けていた。ピン型でもチップ
型でも内部は、単純な平行平板ではない。ところが十分
に薄い漏れのない誘電体膜を作成できるようになったの
で、狭い面積でも十分な容量を得ることができるように
なってきた。このために誘電体１層を金属電極２層によ
って挟んだ、原理に忠実な平行平板コンデンサが最近に
なって製造できるようになってきた。
【００２０】例えばｄｉ−ｃａｐという商標名で、アメ
リカのDIELECTRIC LABORATORIES INC.が製造販売してい
る。セラミックの誘電体を金層（Ａｕ）で挟んでいる。
金にするのは銅パタ−ンに直接半田付けできるようにす
るためである。薄い直方体をしていて、両面が電極であ
るから、マイクロストリップラインに直接に載せて半田
付けすることができる。ラインの幅と平行平板コンデン
サの幅を同一にすることにより、自己誘導Ｌを減らすこ
とができここでの反射をなくすことができる。
【００２１】抵抗の低い金属層が誘電体に接触してお
り、外部回路との接続に細いワイヤ等を使わないのでＬ
分が小さく、周波数が高くて分布定数回路の取り扱いが
適するような高周波回路で有効である。幅Ｗは０．２５
４ｍｍ〜２．２８６ｍｍ、長さＬは０．２５４ｍｍ〜
２．５４０ｍｍ、厚さＴは０．１０２ｍｍ〜０．２５４
ｍｍである。耐圧は５０Ｖ用と１００Ｖ用がある。耐圧
１００Ｖのものは５０Ｖのものより厚みが５０％程度厚
い。容量は６８ｐＦ〜１５００ｐＦまである。直流抵抗
は１０6 ＭΩ以上である。
【００２２】例えば耐圧５０Ｖで６８ｐＦの場合、Ｗ＝
０．２５４ｍｍ、Ｌ＝０．２５４ｍｍ、Ｔ＝０．１０２
ｍｍである。耐圧５０Ｖ用で４７０ｐＦの平行平板コン
デンサは、Ｗ＝０．６３５ｍｍ、Ｌ＝０．７６２ｍｍ、
Ｔ＝０．１０２ｍｍである。誘電体の厚みが限定されて
いるので、容量が異なるとサイズも異なってくる。図１
１は平行平板コンデンサの斜視図である。金属５０、誘
電体５１、金属５２を単純に積層した構造になってい
る。ピン付きコンデンサやチップコンデンサとは外形が
全く異なり、外部回路との接続構造も全く違う。
【００２３】図１２は二つの導体パタ−ン５５、５６の
間にコンデンサ２を接続する場合の例を４つ示してい
る。は導体パタ−ン５６と同じ幅を持つ平行平板コン
デンサを一方のパタ−ン５６の端にぴったりと半田付け
する。コンデンサ２の下面の全体がパタ−ン５６に接続
される。上面と他のパタ−ン５５とをワイヤ５７によっ
て接続する。は２本のワイヤを用いて平行平板コンデ
ンサの上面と、他のパタ−ンとを接続している。は３
本のワイヤを使っている。は金属の薄い板により平行
平板コンデンサ上面と他のパタ−ンとをつないでいる。
【００２４】多くのワイヤを使うと直流抵抗が下がり、
線路の誘導Ｌが下がるので、信号の遅延、歪み、反射等
を防ぐことができる。Ｌ、Ｒが最小であるので、が平
行平板コンデンサの接続方法としては最も望ましい。図
１３に示すように二つの平行平板コンデンサ６１、６２
を、マイクロストリップライン６３と、グランド面６
４、６５の間に入れるために、ボンデイングストライプ
６６を用いている。コンデンサ６１、６２の下面の全体
がグランド面に接着され、上面が広いストライプ６６
で、ライン６３に接続されている。ために線路（ストラ
イプ）の自己誘導Ｌが極めて小さくなっている。このよ
うに平行平板コンデンサは電極面積が広く直接に導体パ
タ−ンと半田付けできるので、中間の線路（ワイヤや細
い導体、プリントパタ−ン）を介在させることによる交
流抵抗の増加を抑制できる。高周波回路に最適である。
【００２５】図１４に示すような結合も可能である。６
８、６９は電源パタ−ンである。６７がグランドライン
である。この間に平行平板コンデンサ７０を入れてい
る。コンデンサの下面を直接グランド面に半田付けし、
上面は２本ずつのワイヤにより異なる電源面６８、６９
に接続される。平行平板コンデンサはこのように新型の
小型のコンデンサである。グランドと電源線の間に挿入
されて、ノイズを取る作用がある。いずれの場合も、下
面をパタ−ンに半田付けし、上面はワイヤか金属箔であ
るストライプにより他のパタ−ンに接続される。これが
平行平板コンデンサの接続方法である。他の利用法、他
の配置はこれまで試みられていない。本発明のように平
行平板コンデンサの上に他のデバイスを載せるような取
り付け方法は、曾て試みられたことがない。
【００２６】
【実施例】本発明の光受信モジュ−ルは、平行平板コン
デンサの上にフォトダイオ−ドを積み重ねて、必要面積
を節約し、部品点数を減らし、工程を減らしている。以
下、実施例を示す図面によって説明する。図１は本発明
の実施例に係る光受信モジュ−ルの斜視図である。パッ
ケ−ジとしては、直径５．６ｍｍφの汎用３ピンパッケ
−ジ１を用いている。これは通常のトランジスタなどに
使われる有りふれたパッケ−ジである。３つのピン１
０、１１、１２を有する。
【００２７】１本はパッケ−ジのケ−スと繋がってお
り、ア−スを兼ねるパッケ−ジのケ−ス端子１０であ
る。次の１本は電源ピン１１である。最後の１本は信号
出力ピン１２である。ケ−ス端子１０はパッケ−ジに半
田付けされ一体化している。パッケ−ジ１の上面５に
は、電源端子１１、信号出力端子１２の上端が突出して
いる。ケ−スとの間には絶縁物１４、１３があり、これ
らのピンをケ−スに対して絶縁しつつ保持する作用があ
る。
【００２８】パッケ−ジに上には静電容量が４７０ｐＦ
の平行平板コンデンサがＡｕＳｎ（金錫）半田によって
固定されている。コンデンサの大きさは約０．９ｍｍ×
１．０ｍｍ×０．１ｍｍである。平行平板コンデンサで
あるので下面と上面が電極である。下面が直接にグラン
ド面であるパッケ−ジに半田付けされる。この金錫半田
の融点は２８６℃である。コンデンサの上面が他の電極
になっている。平行平板コンデンサ２の電極面である上
面には、フォトダイオ−ド３がパッケ−ジ中央に合致す
るよう位置決めされた後、半田付けされる。半田はＳｎ
Ｐｂ（錫鉛）であり、この例では融点が２４０℃のもの
を使っている。
【００２９】２種類の半田の融点の違いはこの構造を実
現する上において重要である。パッケ−ジに平行平板コ
ンデンサの下面を取り付ける半田を第１半田と呼ぶこと
にする。これの融点をＴｃ１とする。平行平板コンデン
サの上面とフォトダイオ−ドの下面を接合する半田を第
２半田と呼ぶことにする。これの融点をＴｃ２とする。
第１半田でコンデンサをパッケ−ジに付けた後、コンデ
ンサの上にフォトダイオ−ドを第２半田で付けるのであ
るから、当然Ｔｃ１＞Ｔｃ２でなければならない。反対
であると、第２半田を溶かす時に第１半田が解けてしま
い、平行平板コンデンサの位置がずれてしまうからであ
る。半田の融点の差は２０℃以上あるのが望ましい。上
の例ではＴｃ１＝２８６℃、Ｔｃ２＝２４０℃であるか
らこの条件を満足している。金錫と錫鉛の半田の組合せ
以外にもこのような組合せは可能である。
【００３０】図１６は平行平板コンデンサ２とフォトダ
イオ−ド３の実装構造を示す断面図である。パッケ−ジ
１の上に、平行平板コンデンサ２がＡｕＳｎ半田８１に
より固定される。平行平板コンデンサ２は金属５２を下
面全体に有するので全面で半田付けされる。平行平板コ
ンデンサ２の上にＳｎＰｂ半田８２によってフォトダイ
オ−ド３が半田付けされる。フォトダイオ−ドの下面は
全体が金属膜（金層）９１（Ｐ側電極）になっているの
で、直接に、全体的に半田付けされる。
【００３１】平行平板コンデンサ２の下面電極５２はグ
ランド電位に、上面電極５０は電源電位になる。ワイヤ
２１によって上面５０が電源ピン１１に接続される。こ
のフォトダイオ−ド３は低抵抗のｎ型基板の上に形成し
たものである。フォトダイオ−ドは任意の種類のものを
使うことができる。つまり基板はＧａＡｓ、Ｓｉ、Ｉｎ
Ｐなど受光素子になり得るものであれば良い。ここに示
す例は低抵抗ｎ型基板９２、バッファ層９３、受光層９
４、窓層９５を積層し中央部に拡散によりｐ型領域９６
を形成している。ｐ型領域の周囲にリング状Ｐ側電極９
７を形成している。９９は保護膜、９８は反射防止膜で
ある。リング状Ｐ側電極にはワイヤ２３がボンデイング
されている。これが信号の出力端子になり、プリアンプ
に接続される。
【００３２】パッケ−ジ１上面５の周辺部にはプリアン
プＩＣ４がダイボンドされる。これらの部品は、平行平
板コンデンサ２、プリアンプＩＣ４、フォトダイオ−ド
３の順でパッケ−ジに取り付けられる。部品実装後、太
さ２０μｍの金（Ａｕ）ワイヤにより、回路の接続をし
た。
【００３３】５本の金ワイヤ２１〜２５が次の５つの端
子の組を接続する。 電源ピンと平行平板コンデンサの上面（ワイヤ２１） 平行平板コンデンサの上面とプリアンプＩＣの電源端
子（ワイヤ２２） フォトダイオ−ドの信号出力端子（アノ−ド端子）と
プリアンプＩＣの入力端子（ワイヤ２３） プリアンプＩＣの出力端子とパッケ−ジの信号出力ピ
ン（ワイヤ２５） プリアンプＩＣの接地端子からパッケ−ジ本体（ワイ
ヤ２４）
【００３４】このようにして組み立てられたパッケ−ジ
１上に、乾燥窒素雰囲気中で球レンズ６付き金属キャッ
プ７を取り付ける。まずフォトダイオ−ドに入射する光
強度が最大となるように位置合わせし、抵抗溶接法によ
り溶接固定する。レ−ザ溶接でも差し支えない。さら
に、光コネクタのフェル−ルを差し込み固定するための
フェル−ル固定用スリ−ブをパッケ−ジ上で位置決めす
る。最適位置でスリ−ブをパッケ−ジに溶接固定し、光
受信モジュ−ルを完成した。この構造ではスリ−ブがパ
ッケ−ジに取り付けられる。しかし、スリ−ブをキャッ
プに固定するようにしても良い。
【００３５】本発明では、パッケ−ジの中心部分の直径
３．０ｍｍの領域に全ての必要な部品を実装することが
できた。であるから、パッケ−ジの直径は５．６ｍｍの
ものを使うことができる。従来のものに比べて狭い面積
の汎用パッケ−ジを使用できる。従来構造の場合は、コ
ンデンサとフォトダイオ−ドが別異の場所に取り付けら
れるから部品の取り付け面積をより多く必要とする。ど
のようにしても、直径４．０ｍｍ以上の領域を必要とす
る。パッケ−ジは１０ｍｍΦとか８ｍｍΦのものを必要
としていた。最小でも７ｍｍΦのパッケ−ジが必要であ
った。
【００３６】本発明は部品の実装面積を縮小することに
より、光受信素子の小型化が可能である。また光受信素
子の絶縁スペ−サが不要になるので、部品点数を減らす
ことにより製造工程を簡略化することができる。本発明
の光受信モジュ−ルの性能を評価するために、１２５Ｍ
ビット／秒で動作する光受信素子の周波数特性を測定し
た。その結果を図１５に示す。同じ図に従来例に係る光
受信モジュ−ルの性能をも示す。実線は本発明によるも
のである。破線が従来例によるものである。１５０ＭＨ
ｚ以上まで平坦な信号出力が得られる。３ｄＢ遮断周波
数は２００ＭＨｚである。従来例は９０ＭＨｚまで平坦
であるが、１００ＭＨｚでピ−クが出ている。３ｄＢ遮
断周波数は１３０ＭＨｚである。本発明による装置は従
来例と同等以上の高周波性能が得られるということがわ
かる。
【００３７】以上に記載した実施例は、パッケ−ジとフ
ォトダイオ−ドの間に実装されたコンデンサをフォトダ
イオ−ドとプリアンプＩＣの共通の駆動電源のバイパス
コンデンサとして利用する例である。この他にもコンデ
ンサをフォトダイオ−ドのみ、或いはプリアンプのみの
バイパスコンデンサとして利用することもできる。図２
はフォトダイオ−ドのみのバイパスコンデンサとする例
を示す。電源を別にするために、４ピンのパッケ−ジが
用いられる。そして電源端子を２つに分けて、フォトダ
イオ−ド３とプリアンプ４の駆動電源を別々に取るよう
にする。この場合、フォトダイオ−ド３とパッケ−ジ１
の間にある平行平板型のコンデンサ２をフォトダイオ−
ド３の駆動電源のみのバイパスコンデンサとして利用す
る。図２は斜視図で、図１０は回路図である。
【００３８】図２において、パッケ−ジ１の上面中央に
平行平板コンデンサ２が半田付け（金錫）され、その上
にフォトダイオ−ド３が半田付け（錫鉛）される。周辺
部にプリアンプＩＣ４がやはり半田付けされる。プリア
ンプ４の底面、平行平板コンデンサ２の底面はケ−スに
直付けされるのでグランド電位である。フォトダイオ−
ド電源ピン１１と平行平板コンデンサ２の上面がワイヤ
２１で接続される。プリアンプ電源ピン２７とプリアン
プ４の電源用パッドがワイヤ２８によって接続される。
【００３９】他の点は図１のものと同じである。フォト
ダイオ−ド３のリング電極がプリアンプの入力パッドに
ワイヤ２３で接続される。プリアンプ４の信号出力パッ
ドがワイヤ２５により信号出力端子１２につながれる。
プリアンプの底面がグランドでない場合はワイヤ２４で
プリアンプのグランドパッドがワイヤ２４によってケ−
スに接続される。本発明において、フォトダイオ−ドは
ｎ型低抵抗基板の上に作製された物に限らない。ｐ型基
板の上に作製されたフォトダイオ−ドでも良い。この場
合は、電極が負電圧になるし、回路の各部品の極性が反
対になる。また、ＧａＡｓのフォトダイオ−ドのよう
に、半絶縁性の基板の上に作製されたものであったも良
い。この場合は基板を通して電流が流れないので、フォ
トダイオ−ド上面の電極とその直下のコンデンサをワイ
ヤで接続する必要がある。さらに駆動電圧も＋５Ｖに限
定されない。
【００４０】さらにパッケ−ジとしては直径５．６ｍｍ
φの汎用パッケ−ジに限らず、さまざまな形状、ピン数
のパッケ−ジを使うことができる。何れにしても実装面
積をより狭くでき、部品点数を減らすことができる。平
行平板型のコンデンサもさまざまの形状、容量のものが
可能である。また回路接続用のワイヤは金（Ａｕ）に限
定されるものではない。アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃ
ｕ）などのワイヤを用いることもできる。その張り方も
上記の実施例に限定されるものではない。
【００４１】本発明は平行平板型のコンデンサの上にフ
ォトダイオ−ドを実装することにより、光受信モジュ−
ルの小型化、実装工程の簡略化という効果をあげること
ができる。平面図によって比較すると、より明らかであ
る。図７は図１に示す本発明の実施例のパッケ−ジの上
面を示す。図８は図５の従来例のパッケ−ジの平面図で
ある。面積の違いがよく分かる。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、平行平板型のコンデンサをパ
ッケ−ジに取り付けこの上にフォトダイオ−ドを実装し
ている。このように実装方法を工夫してコンデンサの上
に他の素子を置くというのはこれまでにない構成であ
る。これにより実装面積を縮小することができるので、
素子を小型化することができる。図５の特別の基板や図
６のスペ−サを省くことができ、実装工程を単純化する
ことができる。本発明は、小型で、低価格、高性能の光
受信モジュ−ルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光受信モジュ−ル
の中央断面斜視図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光受信モジュ−ル
の中央断面斜視図。
【図３】１９９０年電子情報通信学会春季大会Ｃ−２７
１、第４分冊３２６頁に記載のプリアンプ内蔵ＰＤモジ
ュ−ルの一部縦断側面図。
【図４】１９９３年電子情報通信学会春季大会Ｃ−１８
６、第４分冊２２２頁に記載のプリアンプ内蔵ＰＤモジ
ュ−ルの一部縦断側面図。
【図５】電源パタ−ンとグランドパタ−ンを描いた基板
にコンデンサ、フォトダイオ−ド、プリアンプを固定す
る従来例に係る光受信モジュ−ルの中央縦断斜視図。
【図６】電源パタ−ン付きのピンとグランドパタ−ン付
きのピン、及び信号ピンを円筒状のパッケ−ジ本体と絶
縁体で結合してなる従来例に係る光受信モジュ−ルの中
央縦断斜視図。
【図７】図１に示す実施例のパッケ−ジ上面の平面図。
【図８】図５に示す従来例のパッケ−ジ上面の平面図。
【図９】図１に示す本発明の実施例に係るモジュ−ルの
回路図。
【図１０】図２に示す本発明の他の実施例に係るモジュ
−ルの回路図。
【図１１】平行平板コンデンサの斜視図。
【図１２】平行平板コンデンサを２本のマイクロストリ
ップラインの間に取り付ける構造を示す４つの例。
【図１３】２つの平行平板コンデンサを、二つのグラン
ド面と１本の導体パタ−ンの間に挿入する場合の部品取
り付け図。
【図１４】３つの導体パタ−ンの間に平行平板コンデン
サを取り付ける例を示す部品取り付け図。
【図１５】本発明の実施例に係るモジュ−ルの周波数特
性を示すグラフ。
【図１６】本発明の実施例に係る実装構造であって、パ
ッケ−ジの上に半田により平行平板コンデンサを取り付
けさらに半田により受光素子を取り付けた構造の断面
図。
【符号の説明】
１ パッケ−ジ ２ 平行平板コンデンサ ３ フォトダイオ−ド ４ プリアンプＩＣ ５ パッケ−ジ上面 ６ レンズ ７ キャップ ８ フェ−ル−ル固定用スリ−ブ ９ 絶縁スペ−サ １０ パッケ−ジのケ−ス端子 １１ 電源端子 １２ 信号出力端子 １３ 絶縁体 １４ 絶縁体 １５ 基板 １６ 電源パタ−ン １７ グランドパタ−ン １８ チップコンデンサ １９ グランドパタ−ン ２０ 電源パタ−ン ２１ ワイヤ ２２ ワイヤ ２３ ワイヤ ２４ ワイヤ ２５ ワイヤ ２７ プリアンプ電源端子 ２８ ワイヤ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 25/16 Ａ 31/10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケ−ス端子と信号出力端子と電源端子を
    有するパッケ−ジと、電源とグランドの間に接続されパ
    ッケ−ジの中央部に取り付けた平行平板コンデンサと、
    光ファイバからの光を受光し平行平板コンデンサの上に
    固定されたフォトダイオ−ドと、パッケ−ジの周辺部に
    固定されフォトダイオ−ドの信号を増幅するプリアンプ
    と、ケ−スの上面を被蓋するレンズ付きキャップと、パ
    ッケ−ジまたはキャップに固定され光ファイバ先端のフ
    ェル−ルを固定するためのスリ−ブと、端子と平行平板
    コンデンサ、プリアンプ、フォトダイオ−ドの間にボン
    ドされるワイヤとよりなる事を特徴とする光受信モジュ
    −ル。
  2. 【請求項２】 ケ−ス端子と信号出力端子とフォトダイ
    オ−ド電源端子とプリアンプ電源端子を有するパッケ−
    ジと、フォトダイオ−ド電源とグランドの間に接続され
    パッケ−ジの中央部に取り付けた平行平板コンデンサ
    と、光ファイバからの光を受光し平行平板コンデンサの
    上に固定されたフォトダイオ−ドと、パッケ−ジの周辺
    部に固定されフォトダイオ−ドの信号を増幅するプリア
    ンプと、ケ−スの上面を被蓋するレンズ付きキャップ
    と、パッケ−ジまたはキャップに固定され光ファイバ先
    端のフェル−ルを固定するためのスリ−ブと、端子と平
    行平板コンデンサ、プリアンプ、フォトダイオ−ドの間
    にボンドされるワイヤとよりなる事を特徴とする光受信
    モジュ−ル。
  3. 【請求項３】 グランドケ−ス端子、電源端子、信号出
    力端子を有するパッケ−ジの中央部に第１半田により平
    行平板コンデンサを半田付けし、パッケ−ジ周辺部にプ
    リアンプを取り付け、第１半田より融点の低い第２半田
    により平行平板コンデンサの上にフォトダイオ−ドを半
    田付けし、各端子とフォトダイオ−ド、プリアンプ、平
    行平板コンデンサと各パッドの間をワイヤボンデイング
    し、レンズ付きキャップを位置決めしてパッケ−ジに固
    定し、フェル−ル固定用スリ−ブをパッケ−ジあるいは
    キャップに固定することを特徴とする光受信モジュ−ル
    の製造方法。
  4. 【請求項４】 第１半田の融点Ｔｃ１と第２半田のＴｃ
    ２とが２０℃以上異なることを特徴とする請求項３に記
    載の光受信モジュ−ルの製造方法。
  5. 【請求項５】 第１半田が金錫（ＡｕＳｎ）であり、第
    ２半田が錫鉛（ＳｎＰｂ）である事を特徴とする請求項
    ４に記載の光受信モジュ−ルの製造方法。
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