JPS6059788A - 光通信用半導体装置 - Google Patents

光通信用半導体装置

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JPS6059788A
JPS6059788A JP58168737A JP16873783A JPS6059788A JP S6059788 A JPS6059788 A JP S6059788A JP 58168737 A JP58168737 A JP 58168737A JP 16873783 A JP16873783 A JP 16873783A JP S6059788 A JPS6059788 A JP S6059788A
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optical
light emitting
emitting element
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JP58168737A
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Takatoshi Noda
野田 貴俊
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L31/12Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光通信用の半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に光通信では、−喘に電気信号を光信号に変換する
LED(発光ダイオード)やLD(レーザダイオード)
の発光素子を、他端に光信号を電気信号に変換するPD
(フォトダイオード)やAPD (アバランシェフォト
ダイオード)をそれぞれ配置し、両端間を光ファイバで
結合して通信を行なう。又、両端間で相互に信号のやり
とりをする場合には、一般に発光素子と受光素子を、他
端にも同様に発光素子と受光素子をそれぞれ配置し、両
端部の発光素子−受光素子及び受光素子−発光素子間を
それぞれ光ファイバで結合している。
これら光通信に使用された半導体装置としては、従来第
1図に示すように発光素子2及びそれを駆動する駆動回
路をIC化したチップ4をそれぞれリードフレーム6に
固定し、ボンディングワイヤ8で所定の結線をした後、
透明なプラスチックlOでモールドした送信用の光半導
体装置が知られている。又、同様に受光素子及びその出
力信号を増幅再生する受信回路をIC化したチップをリ
ードフレームに固定し、透明なプラスチックでモールド
した受信用の光半導体装置も知られている。
上述の光半導体装置を用いて2つの端間で相互に通信を
行なうための双方向モジュールは、例えば第2図及び第
3図に示されるように構成され、送信用及び受信用の光
コネクタが嵌合すする凹部12,14を備えた光不透i
プラスチックモールド16内に送信用半導体装置18及
び受信用半導体装置20を接着剤22で固定してなって
いる。この双方向モジュールは、送信部と受信部が同一
のプラスチックモールド16内にパッケージされている
ので取扱い易く、又、光ファイバが2本並設されたプラ
グを用いることにより、モジュールとプラグの接続が簡
単に行なえるという利点を有している。
しかしながら、上述の双方向モジュールでは、次の欠点
がある。
(1) 光受信用半導体装置は、数百、tAという受光
素子からの微弱な信号を扱うため、外部雑音の影響を受
け易く、特に送信用半導体装置では発光素子で数十mA
という大電流を扱うため、この電源のスイッチングに起
因する雑音が発生し、送信用半導体装置と近接配置され
る受信用半導体装置へ飛び込み受信用半導体装置を誤動
作させる。
(2)各半導体装置は透明プラスチックによりモールド
されているので、信頼性特に耐温性が悪い。例えば、プ
レッシャフッカテスト(121℃、 2 atm )で
は数時間で故障してしまう。
(3)光ファイバと発光素子、受光素子とは効率よく光
結合させるために光軸が1+’!密に一致している必要
があるが、発光素子、受光素子はリード線上にマウント
されているため、リードフレームのそりや微小な変形に
より光軸ずれを起こし易い。更に光年透明プラスチック
モールド16内に送信用半導体装置及び受信用半導体装
置をそれぞれ個別に固定しているので、光ファイバが2
本並設されたプラグとの寸法公差により光軸ずれが起こ
り易い。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、上述の問題点を解消するものであり
、特に雑音による誤動、作を防止した光通信用半導体装
置を提供することである。
〔発明の概要〕
この発□明は、セラミック基板上に透光性窓を、備えた
。金属性シェルを気密的に封着して空間を形成し、その
空間内に発光素子、受光素子及び受光素子の光電流を増
幅する回路素子を組んで、光送信部と光受信部が設けら
れた双方向通信用の光半導体装置を構成し、更に上記光
送信部と光受信部の間に導電性遮蔽部材を設け、且つ上
記空間内で光受信部のセラミック基板上にその大部分の
面積を占めるようにメタライズ層を形成して、このメタ
ライズ層と金属製シェルと導電性遮蔽部材によって光受
信部を遮蔽したものである。
〔発明の実施例〕
この発明の一実施例に係る光通信用半導体装置は第4図
に示すように構成され、第1のセラ −ミック基板24
の一面上には、周縁部に設けたセラミック製スペーサ3
0及びコバール製ウェルドリング32を介して、第1及
び第2の透光性窓36.40を有する金属製シェル38
が気密的に封着されている。そして上記第1のセラミッ
ク基板24、スペーサ30.ウェルドリング32、及び
シェル38により空間44が形成されている。この空間
44には、上記第1の透光性窓36に対向して受光素子
48が上記第1のセラミック基板24上に設けられ、こ
の受光素子48からの出力光電流を増幅再生する回路素
子、例えばレシーバ回路用IC5o及びコンデンサ52
等が同様に上記第1のセラミック基板24上に設けられ
ている。そして上記受光素子4B、IC50、及びコン
デンサ52は光受信部を構成している。更に上記第2の
透光性窓40に対向して発光素子54が上記第1のセラ
ミック基板24上に設けられ、この発光素子54を駆動
するための回路素子、例えば駆動用IC56がやはり第
1のセラミック基板241:に設けられている。そして
、上記発光素子54及びIC56は光送信部を構成して
いる。又、これら光送信部と光受信部の間には、金属ブ
ロックからなる導電性遮蔽部材62が上記第1のセラミ
ック基板24上に設けられており、光送信部と光受信部
は光学的に分離されている。更に、上記第1のセラミッ
ク基板24の他面には、第2及び第3のセラミック基板
26.28が順次積層して設けられ、第3のセラミック
基板28上にはリード端子60が形成されている。
ところで第5図乃至第8図はスペーサ30、第1のセラ
ミック基板24、第2のセラミック基板26、第3のセ
ラミック基板28のそれぞ机上面図を示し、第9図は第
3のセラミック基板28の裏面図を示している。
先ず第5図に示された矩形状のスペーサ30には、後述
の第1.第2.第3のセラミック基板24.26.28
と同様に、長辺側の中央部に第1.第2の切欠き190
,192が対向して設けられている。更に、矩形状の開
孔194が形成されており、この開孔194の周囲の中
央部右側には、スルーホール19Bが複数形成 ′され
、開口194の周囲に形成されたメタライズ層202と
接続されている。又、開孔194の内面にもメタライズ
層300が形成されてのり、上記メタライズ層202と
接続されている。
次に第6図に示すように第1のセラミック基板24は、
矩形状にして長辺側の中央部に第1及び第2の切欠き7
0.72を有し、この第1及び第2の切欠き70.72
で区分された右半分には受光素子48を載置する導電パ
ターン76及びバイパスコンデンサ78を設ける導電パ
ターン80及び電源を供給するための導電ツクターン8
2,84.増幅再生回路からの出力を取出す導電パター
ン86等の配線が形成されている。更にこれらの配線部
を除いた大部分を覆うようにメタライズ@88が形成さ
れている。
図中、参照番号50は増幅再生用ICであり、このIC
50の交流的接地電位端子81はメタライズ層88ヘボ
ンデイングワイヤにより接続され、後述するようにリー
ド端子と接続されている。ここでいう交流的接地電位端
子とは、増幅再生回路C50の電源喘子又は接地端子を
示し、実施例では接地端子とメタライズ層とを接続した
例を示す。又、第1及び第2の切欠き70.72で区分
けされた左半分には、発光素子54を載置する導電パタ
ーン92、駆動回路用IC56に電源を供給するための
導電パターン94、入力信号を駆動用回路素子93に供
給するための導電パターン95等の配線が形成されてい
る。更に、これらの配線部を除いた大部分を覆うように
メタライズ層96が形成されている。
尚、光送信部のメタライズ層96と先受(ii部のメタ
ライズ層88は互いに絶縁されており、光送信部と光受
信部の間に設けた導伝性遮蔽部材62は、光受信部のメ
タライズ@88へ接続されている。又、第1のセラミッ
ク基板24の中央部右側には、複数の充填物質を有する
スル−ホール98が設けられ、光受信部のメタライズ@
88と接続されている。又、中央部左側のスルーホール
1ooの導電物質は、光送信部側のメタライズ層96に
接続されている。
次に、第2のセラミック基板26は、第7図に示すよう
に矩形状にして、第1のセラミック基板24と同様に長
辺側の中央部に第1及び第2の切欠=lF102,10
4が設けられ、中央部にはスルーホール1o6,108
が設けられている。又、右半分には電源、信号出力用等
の導電パターン110,112,114等が設けられ、
その他の部分にはメタライズ層115が設けられている
。又、左半分のセラミック基板上にも駆動回路IC用電
源、信号入力用電源、発光素子用電源等の導電パターン
l 16 、218゜120が設けられ、その他の部分
にはメタライズ層z;ttが形成されている。
次に、第3のセラミック基板2Bは第8図に示すように
、矩形状にして長辺側の中央部に第1及び第2の切欠き
13θ、132が設けら札第2のセラミック基板26に
形成された導電パターンと接続される所定の導電パター
ン134゜1 136 、138 、140,142,
144が設けられている。又、これら配線部を除いて右
半分及び左半分にそれぞれメタライズrfJ14G、1
4Bが設けられている。上記各導電パターン及びメタラ
イズ層は、第3のセラミック基板28の側面に形成され
た導電膜を介して第9図に示すように基板裏のリード端
子取付用の導電パターン150.152,154,15
6,158,160,162゜164と接続されている
。又、これらの感電パターンには、リード端子166.
168,170゜172.174,176.178,1
80が取着されている。上記リード端子166〜180
は、それぞれ順番に送信側入力信号入力喘子、送信側電
源端子、発光素子用電源端子、送信側接地端子、受信側
接地端子、受信側電源端子、接地端子、受信側出力信号
出力端子である。
さて、上述したスペーサ30及び第1乃至第3のセラミ
ック基板24,26.28は、当初グリーンセラミック
で形成されており、積層した後、熱処理により多層セラ
ミック基板とされ各基板上の所定の導電パターン及びメ
タライズ層はそれぞれ所定の部位に設けられたスルーホ
ールにより接続される。又、金属製のシェル38は、ス
ペーサ30のメタライズ層、? 0 、?と電気的に接
続されている。従って空間の光受信部は、それぞれ各セ
ラミック基板上に設けられたメタライズ層、スペーサの
開孔部右側に設けられたスルーホール、各セラミック基
板の中央部に設けられたスルーホール及び金属製のシェ
ルとによって囲まれ外部より遮蔽されている。
〔他の実施例〕
第10図乃至第12図は、この発明の他の実施例の3つ
の例を示したものである。
即ち、第10図は上記実施例において導電性遮蔽部材2
10を、メタライズ層ではなくシェル38に溶接したも
のである。
第11図は%4枚の導電性遮蔽板212゜214.21
6,218を、受光素子220及び増幅再生回路素子2
22を取囲む位置に設けたものである。この場合、4枚
の導電性遮蔽板212.214,216,218は、全
て受信側メタライズ層へ接続されている。
第12図は、4枚の導電性遮蔽板224゜226.22
8,230を、発光素子232及び発光素子駆動用IC
2,94を取囲む位置に設けたものである。この場合、
4枚の導電性遮蔽板224,226,228.230は
全て送信側メタライズ層へ接続されている。
〔発明の効果〕
この発明によれば、受光素子及び増幅再生回路を収容し
、非常に微弱な光電流を扱う光受信部と光送信部とは電
磁的に分離されているので、比較的大電流を高速でスイ
ッチングし、雑音を発生ずる光送信部に隣接して光受信
部が設けられていても、光受信部は雑音による誤動作を
起こす問題がなくなり、信頼性が著しく向上した。
又、外囲気はセラミック、金属、ガラスを用いた気密シ
ール構造となっているため、耐高低温特性、耐湿性はプ
ラスチックでモールドされた従来例のものに比べ、格段
に向上した。例えばプレッシャフッカテスト50時間経
過後も何の異常も認められなかった。
更にこの発明によれば、光送受信部が一つの多層セラミ
ック基板上に設けられているため、又、一つの空間内に
収容されているため、光送信用半導体装置と光受信用半
導体装置を個別に用いるもの、更に光送信部、光受信部
が個別の空間に収容されているものに比べ小形化するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光通信用半導体装置を示す平面図、第2
図及び第3図は光通信用モジュールを示す平面図と断面
図、第4図はこの発明の一実施例に係る光通信用半導体
装置を示す断面図、第5図乃至第9図はこの発明の光通
信用半導体装置に用いるセラミック基板を示す平面図、
第10図乃至第12図はこの発明の他の実施例を示す断
面図と斜視図である。 24・・・第1のセラミック基板、26・・・第2のセ
ラミック基板、28・・・第3のセラミック基板、36
・・・第1の透光性窓、38・・・シェル、40・・・
第2の透光性窓、44・・・空間、48・・・受光素子
。 50・・・IC,52・・・コンデンサ、54・・・発
光素子、56・・・IC,e2・・・導電性遮蔽部材、
88゜96・・・メタライズ層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第4図 第5丙 「− 第8図 第10図 第11図 第12区

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1及び第2の主面を持つセラミック基板と、第・1及
    び第2の透光性窓を有し上記セラミック基板の第1の主
    面に気密的に接合され上記セラミック基板の上記第1の
    主面との間に空間を形成するシェルと、上記空間内で上
    記第1の主面上に該主面の大部分を占めるように形成さ
    れたメタライズ層と、上記空間内で上記第1の透光性窓
    に対向して上記第1のセラミック基板の上記第1の主面
    上に設けられた受光素子と、上記空間内で上記第1の主
    面上に設けられ上記受光素子の光電流を増幅し上記シェ
    ル及び上記メタライズ層と接続される交流的接地電位端
    子を有する回路素子と、上記空間内で上記第2の透光性
    窓に対向して上記第1の主面上に設けられた発光素子と
    、上記空間内の上記メタライズ層上の上記受光素子と上
    記発光素子との間で上記メすることを特徴とした光通信
    用半導体装置。
JP58168737A 1983-09-13 1983-09-13 光通信用半導体装置 Pending JPS6059788A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS621447U (ja) * 1985-06-17 1987-01-07
JPS6273652U (ja) * 1985-10-29 1987-05-12
JPS63171033A (ja) * 1987-01-05 1988-07-14 Oki Electric Ind Co Ltd 発受光素子併設形時分割光伝送装置
JPH08204653A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 Sharp Corp 受光装置
JP2019181583A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 セイコーエプソン株式会社 ロボット、プリンターおよび光信号伝送装置

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