JPH09172221A - Mounting structure of optical semiconductor device - Google Patents
Mounting structure of optical semiconductor deviceInfo
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- JPH09172221A JPH09172221A JP32910295A JP32910295A JPH09172221A JP H09172221 A JPH09172221 A JP H09172221A JP 32910295 A JP32910295 A JP 32910295A JP 32910295 A JP32910295 A JP 32910295A JP H09172221 A JPH09172221 A JP H09172221A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光半導体素子の
実装構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting structure for an optical semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高速応答特性に優れた光半導体素子の実
装構造の一例として、特開平４−３４９６８６号公報
（以下、公報）に開示されているものがある。この公報
に開示の実装構造（チップキャリア）は、光半導体素子
を設置する基台と、この基台上に載置されるフレキシブ
ル基板と、光半導体素子とフレキシブル基板とを電気的
に接続する手段とを、基本的に具えたものである。この
フレキシブル基板はポリイミド絶縁層と、この絶縁層の
両面に形成された金属導体層とからなり、これらでイン
ピーダンス整合された伝送線路を形成している。このよ
うに、外部回路との接続用の端子が形成してある電極パ
ッドの代わりに、インピーダンス整合された伝送線路が
形成してあるフレキシブル基板を用いることにより、従
来、端子やパッドに生じていた寄生インダクタンスや寄
生キャパシタンス等の寄生成分が実質的に生じなくな
り、高周波応答特性が向上したことが記載されている。
また、高い熱抵抗や柔軟性を有することが知られるフレ
キシブル基板を用いたことにより、外部から光半導体素
子に伝わる熱を低減させたり、外部から素子に伝わる応
力を吸収したりできるという利点も記載されている。2. Description of the Related Art As an example of a mounting structure of an optical semiconductor element having excellent high-speed response characteristics, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-349686 (hereinafter referred to as "publication"). The mounting structure (chip carrier) disclosed in this publication has a base on which an optical semiconductor element is installed, a flexible substrate mounted on the base, and means for electrically connecting the optical semiconductor element and the flexible substrate. It is basically equipped with and. This flexible substrate is composed of a polyimide insulating layer and metal conductor layers formed on both sides of this insulating layer, and these forms an impedance-matched transmission line. In this way, by using a flexible substrate on which an impedance-matched transmission line is formed, instead of the electrode pad on which terminals for connection with an external circuit are formed, it has been conventionally generated in terminals and pads. It is described that the parasitic components such as the parasitic inductance and the parasitic capacitance are substantially eliminated and the high frequency response characteristics are improved.
Also, by using a flexible substrate that is known to have high thermal resistance and flexibility, it is possible to reduce the heat transferred to the optical semiconductor element from the outside and to absorb the stress transferred to the element from the outside. Has been done.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
に開示の光半導体素子の実装構造には、以下に示すよう
な問題点があった。However, the mounting structure of the optical semiconductor element disclosed in the above publication has the following problems.
【０００４】通常、このような実装構造においては、外
部回路との接続用の伝送線路の特性インピーダンスを設
定し、さらに光半導体素子に電気的に接続された終端抵
抗器の抵抗値を入力信号のエネルギーを吸収できるよう
な値に設定して（例えば、この特性インピーダンスの値
から光半導体素子が有する抵抗値を差し引いた値に設定
して）、回路全体でのインピーダンス整合をとることが
知られている。Usually, in such a mounting structure, the characteristic impedance of the transmission line for connection to an external circuit is set, and the resistance value of the terminating resistor electrically connected to the optical semiconductor element is set as the input signal. It is known to set a value that can absorb energy (for example, a value obtained by subtracting the resistance value of the optical semiconductor element from the value of this characteristic impedance) to achieve impedance matching in the entire circuit. There is.
【０００５】しかし、上述の公報に開示の実装構造によ
れば、光半導体素子およびフレキシブル基板、光半
導体素子および終端抵抗器、の電気的接続には金属ワイ
ヤを用いている。このため、この金属ワイヤに生じる寄
生インダクタンスによって、十分な高周波特性が得られ
ないという問題点があった。すなわち、数ＧＨZ 以上の
高周波帯域では、金属ワイヤのワイヤ長がそのまま寄生
インダクタンスとして回路の動作に影響を及ぼしてしま
うため、高周波入力時には、インピーダンス不整合によ
る波形劣化等が起こるおそれがあった。この寄生成分
は、音声周波程度の低周波から、ある程度の高周波まで
は回路の動作にほとんど影響を及ばさないものの、数Ｇ
ＨZ 以上の高周波に達すると、無視できなくなるほどの
影響を及ぼす。すなわち、この寄生成分に起因する不整
合反射が起こり、入力信号の波形が劣化し、正確な受信
ができなくなる。However, according to the mounting structure disclosed in the above publication, metal wires are used for electrical connection between the optical semiconductor element and the flexible substrate, the optical semiconductor element and the terminating resistor. Therefore, there is a problem that sufficient high frequency characteristics cannot be obtained due to the parasitic inductance generated in the metal wire. That is, in the above high-frequency band number GH Z, since the wire length of the metal wire will affect the operation of the circuit as it is as a parasitic inductance, when the high frequency input, there is a possibility that the waveform deterioration due to impedance mismatching occurs. Although this parasitic component has almost no influence on the operation of the circuit from a low frequency of about the audio frequency to a high frequency of a certain level, it is several G.
When it reaches a high frequency of H Z or higher, it has an influence that cannot be ignored. That is, mismatch reflection due to this parasitic component occurs, the waveform of the input signal deteriorates, and accurate reception becomes impossible.
【０００６】このため、高周波信号入力時にも、信号波
形が劣化することなく、安定した動作を可能にする、光
半導体素子の実装構造が望まれる。Therefore, there is a demand for an optical semiconductor element mounting structure that enables stable operation without deterioration of the signal waveform even when a high frequency signal is input.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このため、この発明の光
半導体素子の実装構造によれば、基台上に、第１伝送線
路が形成してある伝送基板と、光半導体素子と、これら
伝送基板および光半導体素子を電気的に接続する接続手
段とを具えた光半導体素子の実装構造において、この接
続手段を、インピーダンス整合された第２伝送線路が形
成してあるフレキシブル基板としたことを特徴とする。
すなわち、伝送基板と光半導体素子との接続を金属ワイ
ヤではなく、伝送基板および光半導体素子のインピーダ
ンス整合がとれるような所定の値にインピーダンス設定
された伝送線路を設けたフレキシブル基板とした。この
ことにより、電気的に接続する部分に、実質的に寄生成
分が生じない回路を達成できるため、高周波信号入力時
にも波形劣化等のおそれがない。Therefore, according to the mounting structure of the optical semiconductor element of the present invention, the transmission substrate having the first transmission line formed on the base, the optical semiconductor element, and the transmission of these elements. In a mounting structure of an optical semiconductor element including a substrate and a connecting means for electrically connecting the optical semiconductor element, the connecting means is a flexible substrate on which an impedance-matched second transmission line is formed. And
That is, the connection between the transmission substrate and the optical semiconductor element is not a metal wire, but a flexible substrate provided with a transmission line whose impedance is set to a predetermined value so that impedance matching between the transmission substrate and the optical semiconductor element can be achieved. This makes it possible to achieve a circuit in which a parasitic component is not substantially generated in the electrically connected portion, and therefore there is no fear of waveform deterioration even when a high frequency signal is input.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態につき説明をする。各図は発明が理解でき
る程度に各構成成分の大きさ、形状および位置関係等を
概略的に示してあるにすぎず、したがって図示例にのみ
限定されるものではない。また、同じ構成成分には同一
の符号を付して示してある。また、平面図において、第
１信号ライン１３ａ、接地導体層１３ｂ、１９ｂ、２１
ｂ、２３ｂ、抵抗体層１９ａをハッチングで強調して示
してあり、また、正面図においてはこれらの成分１３
ａ、１３ｂ、１９ａ、１９ｂ、２１ｂ、２３ｂを省略し
て示してある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each drawing merely schematically shows the size, shape, positional relationship, etc. of each constituent component to the extent that the invention can be understood, and is therefore not limited to the illustrated examples. Further, the same constituent components are designated by the same reference numerals. In the plan view, the first signal line 13a and the ground conductor layers 13b, 19b, 21
b, 23b and the resistor layer 19a are highlighted by hatching, and these components 13 are shown in the front view.
a, 13b, 19a, 19b, 21b and 23b are omitted.
【０００９】図１の（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の
実施の形態の光半導体素子の実装構造（以下、単に実装
構造ともいう。）１０を示す概略的な説明図である。特
に図１の（Ａ）は実装構造１０の平面図であり、図１の
（Ｂ）は正面図である。1A and 1B are schematic explanatory views showing a mounting structure (hereinafter, also simply referred to as a mounting structure) 10 of an optical semiconductor element according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1A is a plan view of the mounting structure 10, and FIG. 1B is a front view.
【００１０】この発明は基本的に、基台上に、第１伝送
線路が形成してある伝送基板と、光半導体素子と、これ
ら伝送基板および光半導体素子を電気的に接続する接続
手段とを具えた光半導体素子の実装構造において適用さ
れるものである。ここでは、金属製の基台１１上に、セ
ラミック性の伝送基板１２、光半導体素子としてレーザ
ダイオード１５、ヒートシンク１７、終端抵抗器１９を
設置した実装構造１０とした。伝送基板１２上の第１信
号ライン１３ａと、その両側に所定の間隔を隔てて設け
られた接地導体層１３ｂとからなるコプレーナラインに
より、第１伝送線路１３が構成されている。また、ヒー
トシンク１７は伝送基板１２に隣接して設けてあり、レ
ーザダイオード１５はこのヒートシンク１７上に設置し
てある。ヒートシンク１７は、レーザダイオード１５の
発熱を効率よく基台１１に放熱すると同時に、レーザダ
イオード１５と基台１１の熱膨張の差を吸収する緩衝部
材として働くものである。このヒートシンク１７の材料
としては、絶縁性を有しかつ熱伝導率が高いＳｉＣやダ
イヤモンド等が好適である。また、ヒートシンク１７に
隣接して、インピーダンス整合用の終端抵抗器１９が設
けてある。The present invention basically comprises a transmission board having a first transmission line formed on a base, an optical semiconductor element, and connecting means for electrically connecting the transmission board and the optical semiconductor element. It is applied to the mounting structure of the optical semiconductor element. Here, the mounting structure 10 has a ceramic base board 11, a ceramic transmission board 12, a laser diode 15 as an optical semiconductor element, a heat sink 17, and a terminating resistor 19. The first transmission line 13 is composed of a coplanar line composed of the first signal line 13a on the transmission substrate 12 and the ground conductor layers 13b provided on both sides thereof with a predetermined distance. The heat sink 17 is provided adjacent to the transmission substrate 12, and the laser diode 15 is placed on the heat sink 17. The heat sink 17 efficiently radiates the heat generated by the laser diode 15 to the base 11, and at the same time functions as a buffer member that absorbs a difference in thermal expansion between the laser diode 15 and the base 11. As a material for the heat sink 17, SiC, diamond, or the like having an insulating property and a high thermal conductivity is suitable. Further, a terminating resistor 19 for impedance matching is provided adjacent to the heat sink 17.
【００１１】この発明の光半導体素子の実装構造によれ
ば、伝送基板および光半導体素子を電気的に接続する接
続手段を、インピーダンス整合された第２伝送線路２１
が形成してあるフレキシブル基板２０としている。According to the optical semiconductor element mounting structure of the present invention, the second transmission line 21 whose impedance is matched to the connecting means for electrically connecting the transmission substrate and the optical semiconductor element.
And the flexible substrate 20 is formed.
【００１２】図２の（Ａ）は、フレキシブル基板の、伝
送線路が設けられている側の面の様子を示す平面図であ
り、図１に示すフレキシブル基板２０および後に述べる
第２のフレキシブル基板２２の裏面側を同じ図で示した
ものである。まず、フレキシブル基板２０について説明
する。このフレキシブル基板２０は、後に述べる第２の
フレキシブル基板２２と区別するために、特に第１のフ
レキシブル基板（以下、第１基板）２０と称する。この
図において第１基板２０の右側の点線で囲まれた領域は
レーザダイオード１５と接続される側（接合部とす
る。）であり、左側の点線で囲まれた領域は伝送基板１
２と接続される側（接合部とする。）とする。また、
図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）の側面図である。FIG. 2A is a plan view showing a state of the surface of the flexible substrate on the side where the transmission line is provided. The flexible substrate 20 shown in FIG. 1 and a second flexible substrate 22 described later. The back side of the same is shown in the same figure. First, the flexible substrate 20 will be described. This flexible substrate 20 is particularly referred to as a first flexible substrate (hereinafter, first substrate) 20 in order to distinguish it from a second flexible substrate 22 described later. In this figure, a region surrounded by a dotted line on the right side of the first substrate 20 is a side connected to the laser diode 15 (a junction), and a region surrounded by a dotted line on the left side is the transmission substrate 1.
2 and the side to be connected (to be a joint). Also,
2B is a side view of FIG. 2A.
【００１３】ここでは、伝送基板１２およびレーザダイ
オード１５を電気的に接続する接続手段は、ポリイミド
等からなる絶縁性の層２０ａの上に、メタライズ等によ
り形成された第２信号ライン２１ａと、第２信号ライン
２１ａの両側に所定の間隔を隔てて設けられた接地導体
層２１ｂとで第２伝送線路２１を構成する第１基板２０
とした。ここでは、第１基板２０上の接合部において
は、第２信号ライン２１ａ上にのみ、レーザダイオード
１５の信号入力部（図示せず）と接合させるためのバン
プ３０が１つ形成されている。また、接合部において
は、第２信号ライン２１ａ上と、その両側の接地導体層
２１ｂ上に各１つずつ合計３つのバンプ３０が形成され
ている（図２の（Ａ）および（Ｂ））。バンプ３０は、
例えば金（Ａｕ）や半田等からなる。この第１基板２０
の、これら２１ａ、２１ｂ、３０が設けられている面を
下向きにして、伝送基板１２上の一端の第１信号ライン
１３ａおよび接地導体層１３ｂに、第１基板２０の接合
部を対向させ、また、レーザダイオード１５の信号入
力部を接合部と対向させて設置する。そしてその後、
好適な加熱処理あるいは圧着によりバンプ３０を溶融さ
せて接合部およびを接合する。このとき、第１信号
ライン１３ａと第２信号ライン２１ａとが接合部のバ
ンプ３０を介して接続され、また、接地導体層１３ｂ、
２１ｂのそれぞれがバンプ３０のそれぞれを介して接続
されている。また、同時に、第２信号ライン２１ａと、
レーザダイオード１５の信号入力部とが接合部のバン
プ３０を介して接続されている。Here, the connection means for electrically connecting the transmission substrate 12 and the laser diode 15 are the second signal line 21a formed by metallization or the like on the insulating layer 20a made of polyimide or the like, and the second signal line 21a. The first substrate 20 that constitutes the second transmission line 21 with the ground conductor layers 21b provided on both sides of the two signal lines 21a with a predetermined space therebetween.
And Here, at the bonding portion on the first substrate 20, one bump 30 for bonding to the signal input portion (not shown) of the laser diode 15 is formed only on the second signal line 21a. Further, in the joint portion, a total of three bumps 30 are formed, one on each of the second signal line 21a and on the ground conductor layers 21b on both sides thereof ((A) and (B) of FIG. 2). . Bump 30
For example, it is made of gold (Au) or solder. This first substrate 20
With the surface on which these 21a, 21b, 30 are provided facing downward, the joint portion of the first substrate 20 is made to face the first signal line 13a and the ground conductor layer 13b at one end on the transmission substrate 12, and The signal input part of the laser diode 15 is installed so as to face the junction part. And then
The bumps 30 are melted by a suitable heat treatment or pressure bonding to bond the bonding portion and. At this time, the first signal line 13a and the second signal line 21a are connected to each other via the bump 30 at the joint portion, and the ground conductor layer 13b,
21b are connected to each other via bumps 30. At the same time, the second signal line 21a,
The signal input portion of the laser diode 15 is connected via the bump 30 at the joint portion.
【００１４】また、ここでは、レーザダイオード１５お
よび終端抵抗器１９を電気的に接続する手段として、第
２のフレキシブル基板（第２基板）２２を用いた。第２
基板２２は、絶縁性の層２２ａ上に設けられた、第３信
号ライン２３ａとこの第３信号ライン２３ａの両側に所
定の間隔を隔てて形成された接地導体層２３ｂとで第３
伝送線路２３を構成している。また、所定の位置に４つ
のバンプ３０が設けられている（図２の（Ａ）および
（Ｂ））。図２の（Ａ）において、第２基板２２の右側
の点線で囲まれた領域はレーザダイオード１５と接続さ
れる側（接合部とする。）であり、左側の点線で囲ま
れた領域は終端抵抗器１９と接続される側（接合部と
する。）である。ここでは、接合部においては第３信
号ライン２３ａ上にのみバンプ３０が１つ形成されてい
る。また、接合部においては、第３信号ライン２３ａ
上と、その両側の接地導体層２３ｂ上に各１つずつ合計
３つのバンプ３０が形成されている。Further, here, the second flexible substrate (second substrate) 22 is used as a means for electrically connecting the laser diode 15 and the terminating resistor 19. Second
The substrate 22 includes a third signal line 23a provided on the insulating layer 22a and a ground conductor layer 23b formed on both sides of the third signal line 23a with a predetermined space therebetween.
The transmission line 23 is configured. Further, four bumps 30 are provided at predetermined positions ((A) and (B) of FIG. 2). In FIG. 2A, the region surrounded by the dotted line on the right side of the second substrate 22 is the side connected to the laser diode 15 (referred to as a junction), and the region surrounded by the dotted line on the left side is the termination. This is the side connected to the resistor 19 (referred to as the junction). Here, one bump 30 is formed only on the third signal line 23a at the joint portion. Also, at the junction, the third signal line 23a
A total of three bumps 30 are formed on the upper side and on the ground conductor layers 23b on both sides thereof, one for each.
【００１５】ここで、終端抵抗器１９側寄りのヒートシ
ンク１７上に、レーザダイオード１５から延長して設け
られた導体パターンがメタライズ等により形成されてあ
る（図示せず）。Here, a conductor pattern extending from the laser diode 15 is formed on the heat sink 17 near the terminating resistor 19 by metallization or the like (not shown).
【００１６】また、図３は終端抵抗器１９上の、電気的
接続用のパターンを示す斜視図である。ここでは、終端
抵抗器１９の上面の一辺を除いて、コの字状に縁どるよ
うな形状の接地導体層１９ｂと、コの字の中心に設けた
抵抗体１９ａとからなっている。FIG. 3 is a perspective view showing a pattern for electrical connection on the terminating resistor 19. Here, except for one side of the upper surface of the terminating resistor 19, it is composed of a ground conductor layer 19b shaped like a U-shape and a resistor 19a provided at the center of the U-shape.
【００１７】第２基板２２の各成分２３ａ、２３ｂ、３
０が設けられている面を下向きにして、ヒートシンク１
７上の導体パターンの端に近い部分と、接合部とを対
向させ、また、終端抵抗器１９上の抵抗体層１９ａおよ
びその両側の接地導体層１９ｂと接合部とを対向させ
て設置する。その後、好適な熱処理、あるいは圧着等に
よりバンプ３０を溶融させて、接合部およびを接合
し図１に示す実装構造１０となる。Each component 23a, 23b, 3 of the second substrate 22
0 face down, heat sink 1
A portion near the end of the conductor pattern on 7 and the junction are opposed to each other, and the resistor layer 19a on the terminating resistor 19 and the ground conductor layers 19b on both sides thereof are disposed to oppose each other. After that, the bumps 30 are melted by suitable heat treatment, pressure bonding, or the like, and the bonding portions and are bonded to each other to form the mounting structure 10 shown in FIG.
【００１８】次に、フレキシブル基板のインピーダンス
設定について説明する。図４は、フレキシブル基板のイ
ンピーダンス設定の説明図であり、フレキシブル基板の
側面図で示したものである。伝送線路の特性インピーダ
ンスは、フレキシブル基板の絶縁層の誘電率εr 、信号
ラインと接地導体層とのギャップ（間隔）Ｇ、絶縁性の
層の厚みＨ、信号ラインの厚みｔ、信号ラインの幅ｗ等
の関係で決定されるので、これらε、Ｇ、Ｈ、ｔ、ｗを
適当な値にすることにより、所望の特性インピーダンス
を有する伝送線路とすることができる。例えば、伝送基
板１２の特性インピーダンスを５０Ωに設定したとき、
実装構造１０の第１基板２０の特性インピーダンスも５
０Ωに設定する。また、レーザダイオード１５が５Ω程
度の抵抗を有しているとすれば、終端抵抗器１９と第２
基板２２は４５Ωとなるように設定するとよい。Next, the impedance setting of the flexible substrate will be described. FIG. 4 is an explanatory view of impedance setting of the flexible board, and is a side view of the flexible board. The characteristic impedance of the transmission line includes the dielectric constant ε r of the insulating layer of the flexible substrate, the gap (gap) G between the signal line and the ground conductor layer, the thickness H of the insulating layer, the thickness t of the signal line, and the width of the signal line. Since it is determined based on the relationship such as w, a transmission line having a desired characteristic impedance can be obtained by setting these ε, G, H, t, and w to appropriate values. For example, when the characteristic impedance of the transmission board 12 is set to 50Ω,
The characteristic impedance of the first substrate 20 of the mounting structure 10 is also 5
Set to 0Ω. If the laser diode 15 has a resistance of about 5Ω, the terminating resistor 19 and the second resistor
The substrate 22 may be set to have 45Ω.
【００１９】図５は、実装構造１０における等価回路を
示す図である。また、図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、電気的
接続に金属ワイヤを用いた、従来の実装構造１００の平
面図（図８の（Ａ））、正面図（図８の（Ｂ））、ま
た、このときの等価回路図（図８の（Ｃ））である。従
来構造１００を簡単に説明すると、基台１１上にインピ
ーダンス整合された伝送線路を有するフレキシブル基板
と、レーザダイオード１５を搭載したヒートシンク１７
と、終端抵抗器１９と、フレキシブル基板とレーザダイ
オード１５とを電気的に接続する金属ワイヤと、レーザ
ダイオード１５と終端抵抗器１９とを電気的に接続する
金属ワイヤとからなる。FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit in the mounting structure 10. 8A to 8C are plan views (FIG. 8A) and front views (FIG. 8B) of a conventional mounting structure 100 using metal wires for electrical connection. ) And an equivalent circuit diagram ((C) of FIG. 8) at this time. The conventional structure 100 will be briefly described. A heat sink 17 having a flexible substrate having a transmission line whose impedance is matched on a base 11 and a laser diode 15 is mounted.
And a terminating resistor 19, a metal wire electrically connecting the flexible substrate and the laser diode 15, and a metal wire electrically connecting the laser diode 15 and the terminating resistor 19.
【００２０】図５と図８の（Ｃ）に示す、実装構造１０
と従来構造１００の等価回路図を比較すると、従来は金
属ワイヤに寄生インダクタンスが生じるが、フレキシブ
ル基板を用いると、寄生成分が実質的に生じない理想伝
送線路に設定できることがわかる。The mounting structure 10 shown in FIGS. 5 and 8C.
Comparing the equivalent circuit diagram of the conventional structure 100 with that of the conventional structure 100, it can be seen that the conventional transmission line can be set so that the parasitic inductance is substantially generated in the metal wire, but the parasitic component is not substantially generated when the flexible substrate is used.
【００２１】図６は、実装構造１０と、従来構造１００
においてワイヤ長をそれぞれ０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍ
ｍとした試料１、２、３とについて、周波数応答特性の
シミュレーションを行った結果を示すグラフであり、縦
軸に相対電流値（単位ｄＢ）をとり、横軸に周波数（単
位ＧＨZ ）をとって示してある。ここでは、実装構造１
０のレーザダイオード１５を、抵抗（５Ω）とコンデン
サ（５ｐＦ）の並列接続とした（図５参照）。また、試
料１〜３における金属ワイヤはコイルＬ１とＬ２と等価
であり、インダクタンス値をワイヤ長１ｍｍにつき１ｎ
Ｈとした。また、実装構造１０と同様に、レーザダイオ
ードを、抵抗（５Ω）とコンデンサ（５ｐＦ）の並列接
続とした（図８の（Ｃ）参照）。これら実装構造１０、
試料１〜３に対して、周波数を変化させた信号を入力し
たときの、各回路に流れる電流の値を、相対電流値（ｄ
Ｂ）で示した。図中曲線Ｉは実装構造１０、曲線IIは試
料１、曲線III は試料２、曲線IVは試料３の結果を示
す。FIG. 6 shows a mounting structure 10 and a conventional structure 100.
At wire length 0.5mm, 1mm, 2m respectively
3 is a graph showing the results of simulating frequency response characteristics for Samples 1, 2, and 3 where m is m, where the vertical axis represents relative current value (unit dB) and the horizontal axis represents frequency (unit GH Z ). It is shown. Here, mounting structure 1
The laser diode 15 of 0 was a parallel connection of a resistor (5Ω) and a capacitor (5 pF) (see FIG. 5). The metal wires in Samples 1 to 3 are equivalent to the coils L1 and L2, and the inductance value is 1n per 1 mm of wire length.
H. Further, similarly to the mounting structure 10, the laser diode is a parallel connection of a resistor (5Ω) and a capacitor (5 pF) (see (C) of FIG. 8). These mounting structures 10,
The value of the current flowing through each circuit when a signal with a changed frequency was input to Samples 1 to 3 was calculated as a relative current value (d
B). In the figure, curve I shows the result of the mounting structure 10, curve II shows the result of sample 1, curve III shows the result of sample 2, and curve IV shows the result of sample 3.
【００２２】通常、周波数特性の評価は−３ｄＢ帯域
（相対電流値が−３ｄＢを示すときの周波数帯域）をみ
て判断する。−３ｄＢ帯域を見ると、試料１（ワイヤ長
０．５ｍｍ；０．５ｎＨ）では、曲線IIより約６ＧＨ
Z 、試料２（ワイヤ長１ｍｍ；１ｎＨ）では、曲線III
より約４．５ＧＨZ 、試料３（ワイヤ長２ｍｍ；２ｎ
Ｈ）では曲線IVより約３ＧＨZ であることがわる。この
ように、ワイヤ長が長くなるほど−３ｄＢ帯域は狭くな
っており、ワイヤ長がそのまま寄生インダクタンスとし
て回路に影響を及ぼすことが理解できる。一方、電気的
接続手段をフレキシブル基板とした実装構造１０の場
合、相対電流値が−３ｄＢを示すときの周波数帯域は、
曲線Ｉより、約７ＧＨZ であり、試料１〜３の帯域より
も広くなっている。これは、インピーダンス整合された
理想伝送線路が形成されているため、寄生インダクタン
ス成分は生じず、理論的には試料１〜３においてワイヤ
長が０（ワイヤを用いない）の場合と等しくなるからで
ある。このため、周波数帯域はフレキシブル基板の長さ
に依存せず、第１基板２０および２２のどちらも、ほぼ
グラフ中の曲線Ｉと同様の結果を示した。よって、本発
明の実装構造によれば、高周波信号を入力したときに
も、インピーダンス不整合による波形劣化を生じにく
く、良好な高周波特性が得られることがわかる。Usually, the evaluation of the frequency characteristic is made by judging the -3 dB band (the frequency band when the relative current value shows -3 dB). Looking at the -3 dB band, in sample 1 (wire length 0.5 mm; 0.5 nH), about 6 GH from curve II
For Z and sample 2 (wire length 1 mm; 1 nH), curve III
From about 4.5GH Z, Sample 3 (wire length 2 mm; 2n
It Waru in H) the curve IV is about 3GH Z. As described above, the longer the wire length is, the narrower the -3 dB band is, and it can be understood that the wire length directly affects the circuit as a parasitic inductance. On the other hand, in the case of the mounting structure 10 in which the electrical connecting means is a flexible substrate, the frequency band when the relative current value is -3 dB is
The curve I, about 7GH Z, is wider than the band of the sample 1-3. This is because the impedance-matched ideal transmission line is formed, so that a parasitic inductance component does not occur, and theoretically the sample length is equal to the case where the wire length is 0 (no wire is used). is there. For this reason, the frequency band did not depend on the length of the flexible substrate, and both the first substrates 20 and 22 showed the same results as the curve I in the graph. Therefore, according to the mounting structure of the present invention, even when a high frequency signal is input, waveform deterioration due to impedance mismatch is less likely to occur, and good high frequency characteristics can be obtained.
【００２３】また、周波数帯域がフレキシブル基板の長
さに依存しないので、伝送基板、レーザダイオード、終
端抵抗器の固定位置（実装位置）に制限がなくなり、実
装が容易に行えるという利点もある。Further, since the frequency band does not depend on the length of the flexible substrate, there is no limitation on the fixed position (mounting position) of the transmission substrate, the laser diode, and the terminating resistor, and there is an advantage that the mounting can be easily performed.
【００２４】この発明は例示の形態にのみ限定されるも
のではないことは明らかである。例えば、伝送線路はメ
タライズで形成してあるものに限らない。また、半導体
素子はレーザダイオードに限らず、光変調器等の他の光
半導体素子にも適用できる。図７の（Ａ）および（Ｂ）
は、例えば光変調器を用いた他の実装形態の例（変形
例）を示す平面図および正面図である。外部回路との接
続用の伝送線路１３（信号ライン１３ａ、接地導体層１
３ｂ）を形成してある伝送基板１２を、光変調器の左右
に２枚設け、１枚のフレキシブル基板２０が光変調器と
２枚の伝送基板１３とにまたがるように設けて、これら
の電気的接続を同時に行うようにしてある。ここでは、
基台１１上には終端抵抗器やヒートシンクは設けられて
いない。その他の部分については実装構造１０と同様で
あるため、詳細な説明を省略する。Obviously, the invention is not limited to the exemplary forms only. For example, the transmission line is not limited to the one formed by metallization. Further, the semiconductor element is not limited to the laser diode and can be applied to other optical semiconductor elements such as an optical modulator. 7A and 7B
[FIG. 6] is a plan view and a front view showing another example (modification) of another mounting mode using an optical modulator, for example. Transmission line 13 for connection to an external circuit (signal line 13a, ground conductor layer 1
3b) are formed on the left and right sides of the optical modulator, and one flexible substrate 20 is provided so as to straddle the optical modulator and the two transmission substrates 13. The connection is made at the same time. here,
No terminating resistor or heat sink is provided on the base 11. The other parts are the same as those of the mounting structure 10, and detailed description thereof will be omitted.
【００２５】また、フレキシブル基板を接合するために
ここではバンプを用いたが、例えばメッキにより接合部
分を形成して好適な熱処理あるいは圧着等により接合し
てもよい。また、各伝送線路はコプレーナラインに限ら
ないし、伝送基板、半導体素子等は整列して設けなくて
もよい。Although bumps are used here to bond the flexible substrates, they may be bonded by suitable heat treatment or pressure bonding, for example, by forming a bonding portion by plating. Further, each transmission line is not limited to the coplanar line, and the transmission substrate, the semiconductor element, etc. do not have to be arranged side by side.
【００２６】[0026]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光半導体素子の実装構造によれば、基台上の、
第１伝送線路が形成してある伝送基板と光半導体素子と
を電気的に接続する接続手段を、インピーダンス整合さ
れた第２伝送線路が形成してあるフレキシブル基板とし
てある。このため、電気的に接続する部分に、実質的に
寄生インダクタンスや寄生キャパシタンス等の寄生成分
が生じない。したがって、高周波信号入力時にも波形劣
化のおそれがなく、良好な高周波特性を有する光半導体
素子の実装構造が達成できる。As is apparent from the above description, according to the mounting structure of the optical semiconductor element of the present invention,
The connection means for electrically connecting the transmission substrate on which the first transmission line is formed and the optical semiconductor element is a flexible substrate on which the impedance-matched second transmission line is formed. Therefore, substantially no parasitic components such as parasitic inductance and parasitic capacitance are generated in the electrically connected portion. Therefore, there is no possibility of waveform deterioration even when a high frequency signal is input, and a mounting structure of an optical semiconductor element having excellent high frequency characteristics can be achieved.
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の光半導体素
子の実装構造の実施の形態の一例を概略的に示す平面図
および正面図である。1A and 1B are a plan view and a front view schematically showing an example of an embodiment of a mounting structure of an optical semiconductor element of the present invention.
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はフレキシブル基板および第２
フレキシブル基板の説明図である。2A and 2B are a flexible substrate and a second
It is explanatory drawing of a flexible substrate.
【図３】終端抵抗器上の、電気的接続用のパターンを示
す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a pattern for electrical connection on a terminating resistor.
【図４】フレキシブル基板のインピーダンス設定の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of impedance setting of a flexible substrate.
【図５】実施の形態における等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit in the embodiment.
【図６】実施の形態の実装構造におけるシミュレーショ
ン結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a simulation result in the mounting structure of the embodiment.
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は変形例の実装形態を示す
平面図および正面図である。7A and 7B are a plan view and a front view showing a mounting form of a modified example.
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の実装構造の平面図、
正面図、等価回路図である。8A to 8C are plan views of a conventional mounting structure,
It is a front view and an equivalent circuit diagram.
１１：基台 １２：伝送基板 １３：第１伝送線路 １３ａ：第１信号ライン １３ｂ：接地導体層 １５：レーザダイオード（光半導体素子） １７：ヒートシンク １９：終端抵抗器 １９ａ：抵抗体層 １９ｂ：接地導体層 ２０：フレキシブル基板（第１のフレキシブル基板） ２０ａ：絶縁性の層 ２１：第２伝送線路 ２１ａ：第２信号ライン ２１ｂ：接地導体層 ２２：第２のフレキシブル基板 ２２ａ：絶縁性の層 ２３：第３伝送線路 ２３ａ：第３信号ライン ２３ｂ：接地導体層 ３０：バンプ 11: base 12: transmission substrate 13: first transmission line 13a: first signal line 13b: ground conductor layer 15: laser diode (optical semiconductor element) 17: heat sink 19: termination resistor 19a: resistor layer 19b: ground Conductor layer 20: Flexible substrate (first flexible substrate) 20a: Insulating layer 21: Second transmission line 21a: Second signal line 21b: Ground conductor layer 22: Second flexible substrate 22a: Insulating layer 23 : Third transmission line 23a: third signal line 23b: ground conductor layer 30: bump
Claims (3)
伝送基板と、光半導体素子と、これら伝送基板および光
半導体素子を電気的に接続する接続手段とを具えた光半
導体素子の実装構造において、 前記接続手段を、インピーダンス整合された第２伝送線
路が形成してあるフレキシブル基板としたことを特徴と
する光半導体素子の実装構造。1. An optical semiconductor device including a transmission substrate having a first transmission line formed on a base, an optical semiconductor device, and connecting means for electrically connecting the transmission substrate and the optical semiconductor device. 2. The mounting structure for an optical semiconductor element according to claim 1, wherein the connecting means is a flexible substrate on which an impedance-matched second transmission line is formed.
造において、前記フレキシブル基板は、前記第２伝送線
路が形成されている面と同一面に接地導体層を具え、前
記伝送基板は、前記第１伝送線路が形成されている面と
同一面に接地導体層を具えていることを特徴とする光半
導体素子の実装構造。2. The mounting structure for an optical semiconductor element according to claim 1, wherein the flexible substrate has a ground conductor layer on the same surface as the surface on which the second transmission line is formed, and the transmission substrate includes: A mounting structure for an optical semiconductor element, comprising a ground conductor layer on the same surface as the surface on which the first transmission line is formed.
の実装構造において、 前記光半導体素子と前記基台との間に設けたヒートシン
クと、 該ヒートシンクに隣接した前記基台上に設けた終端抵抗
器と、 前記光半導体素子および終端抵抗器を電気的に接続す
る、インピーダンス整合された第３伝送線路が形成して
ある第２のフレキシブル基板とをさらに具えたことを特
徴とする光半導体素子の実装構造。3. The mounting structure for an optical semiconductor element according to claim 1, wherein the heat sink is provided between the optical semiconductor element and the base, and the heat sink is provided on the base adjacent to the heat sink. An optical semiconductor further comprising a terminating resistor and a second flexible substrate on which an impedance-matched third transmission line for electrically connecting the optical semiconductor element and the terminating resistor is formed. Device mounting structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32910295A JPH09172221A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Mounting structure of optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32910295A JPH09172221A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Mounting structure of optical semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172221A true JPH09172221A (en) | 1997-06-30 |
Family
ID=18217637
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32910295A Pending JPH09172221A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Mounting structure of optical semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172221A (en) |
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1995
- 1995-12-18 JP JP32910295A patent/JPH09172221A/en active Pending
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