WO2006011339A1 - 光受信装置 - Google Patents

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Toshihisa Matsuo
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Sharp Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to, for example, an optical receiver used for optical communication.
  • an optical fiber as a communication medium and a transmitting and receiving device for transmitting and receiving light are required.
  • a transmitter is a device that converts a communication signal into an optical signal and sends it to an optical fiber.
  • a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) is generally used as a light source for converting into an optical signal.
  • An optical signal can be obtained by modulating and driving these light sources according to the communication signal.
  • a receiving device is a device that receives an optical signal emitted from a transmitting device via an optical fiber.
  • the receiving device incorporates a light receiving element that converts an optical signal into an electrical signal.
  • a light receiving element a semiconductor element generally called a photodiode is used. This is an element having a characteristic that when a light having a wavelength within the light receiving sensitivity range enters the light receiving portion, a current called photocurrent flows according to the incident light intensity.
  • the photocurrent output from the photodiode is often processed as a voltage signal after current Z voltage conversion processing.
  • the output of the light receiving element is a weak signal, it is necessary to amplify and use it later by the amplification unit, and it is necessary to have a high amplification factor of the amplification unit. Therefore, it is a part susceptible to noise.
  • i) conventionally place the noise source and the light receiving part apart .
  • ii) Cover the light receiving portion with a conductive shield member. Such measures are generally taken.
  • the operating temperature it can not be assumed to be used near room temperature like general equipment, and a wide range of operating environmental temperature is required. In particular, operation on the high temperature side is required, and a device with high heat dissipation that can ensure stable operation at high temperatures is required.
  • the light transmitting sealing resin excluding the light receiving portion is Ni-plated.
  • a light receiving element is mounted on a flexible substrate, and only the surface in the incident direction to this light receiving element is noise-shielded with a grounding pad. There is.
  • a light transmitting sealing resin excluding the light receiving portion is plated with Ni, but the manufacturing process therefor is And an intermediate member such as a masking tape. Furthermore, due to the addition of this process, there is a concern that the product yield will decrease, which inevitably increases production costs. With regard to heat dissipation, although a translucent sealing resin is interposed from the heat source (light receiving element) to the Ni paste portion, generally, the translucent sealing resin has poor heat conduction. Therefore, the heat dissipation improvement effect is not good.
  • an object of the present invention is to provide an optical receiver having an effective noise shielding effect, high heat dissipation, and capable of achieving miniaturization.
  • an optical receiver according to the present invention is
  • a light receiving element disposed on the surface of the substrate opposite to the frame so as to have the light receiving unit and the light receiving unit overlap the opening of the frame.
  • the surface of the light receiving element on the opposite side to the light receiving portion side, and the frame are characterized in that they are grounded or connected to a power supply potential.
  • the light receiving portion refers to a portion of the light receiving element that actually responds to light
  • one surface of the light receiving element on the light receiving portion side refers to a light receiving surface
  • the other surface opposite to the one surface of the light receiving element on the light receiving portion side and the frame are grounded or connected to the power supply potential.
  • a GND potential or power supply potential (of the above frame) on one surface side of the element, and the other surface of the light receiving element is also the GND potential or power supply potential.
  • the light receiving portion or the like of the light receiving element is sandwiched between the GND potential or the power supply potential to form a shield structure of the GND potential or the power supply potential with respect to the light receiving element.
  • the effect of noise shielding on the light receiving circuit of the light receiving element can be obtained.
  • the frame also serves to generate the GND potential or the power source potential on one surface side of the light receiving element, a separate member for producing a noise shielding effect is not necessary.
  • the device can be miniaturized.
  • the frame can effectively dissipate the heat generated by the light receiving element. Therefore, it is possible to realize an optical receiver that has an effective noise shielding effect, high efficiency, and heat dissipation, and can be miniaturized.
  • the substrate has light transmissivity.
  • the substrate since the substrate has light transmissivity, the strength of the device can be improved while reliably receiving a light beam by the light receiving element.
  • the substrate has an opening at a position overlapping the light receiving portion of the light receiving element.
  • the substrate since the substrate has an opening, it is possible to select a material having a thermal conductivity better than a light transmitting material as the material of the substrate. Ready
  • the heat dissipation can be improved.
  • the opening of the frame, the opening of the substrate, and the light receiving portion of the light receiving element are arranged substantially coaxially.
  • the opening of the frame, the opening of the substrate, and the light receiving portion of the light receiving element are disposed substantially coaxially, the amount of incident light can be reduced.
  • the light can be efficiently incident on the light receiving unit, and the light receiving efficiency of the light receiving unit can be improved.
  • the linear expansion coefficient of the substrate is a value between the linear expansion coefficient of the frame and the linear expansion coefficient of the light receiving element.
  • the linear expansion coefficient of the substrate is a value between the linear expansion coefficient of the frame and the linear expansion coefficient of the light receiving element. It has a function as a shock absorbing material against thermal stress due to the frame and the light receiving element due to change, and can extend the use temperature range.
  • the linear expansion coefficient of the substrate is a value closer to the linear expansion coefficient of the light receiving element than the linear expansion coefficient of the frame.
  • the linear expansion coefficient of the substrate is a value closer to the linear expansion coefficient of the light receiving element than the linear expansion coefficient of the frame. The stress can be reduced to prevent the breakage of the light receiving element.
  • the frame has a recess around the opening of the frame on one side of the frame, and the substrate is disposed in the recess of the frame. It is done.
  • the frame (the part having the GND potential or the power supply potential) and the other surface of the light receiving element are provided.
  • the distance to (a portion having the GND potential or the power supply potential) can be further shortened, and the noise shielding effect can be enhanced.
  • the depth dimension of the concave portion of the frame is larger than the thickness dimension of the substrate.
  • the depth dimension of the concave portion of the frame is larger than the thickness dimension of the substrate, the influence of the substrate on the hermeticity of the shield can be minimized. be able to.
  • FIG. 1A is a side cross-sectional view showing a first embodiment of the light receiving device of the present invention.
  • FIG. 1B is a plan view of the light receiving device of the present invention.
  • FIG. 1C is a plan view of a substrate.
  • FIG. 1D is a bottom view of a light receiving element.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing a second embodiment of the light receiving device of the present invention.
  • FIG. 3 A side sectional view showing a third embodiment of the light receiving device of the present invention.
  • FIG. 1A shows a side cross-sectional view which is an embodiment of the light receiving device of the present invention.
  • FIG. 1B shows a plan view of the light receiving device of the present invention.
  • This optical receiver comprises a conductive frame 1 having an opening 8, an electrically insulating substrate 5 disposed in the vicinity of the opening 8 of the frame 1 of the bracket on one surface of the frame 1, and a light receiving portion And a light receiving element 2 disposed on one surface of the substrate 5 opposite to the frame 1 so that the light receiving portion 3 overlaps the opening 8 of the frame 1.
  • the frame 1 is made of a conductive material such as metal, and is connected to a ground frame la, a light reception output frame lb connected to the light reception output, and a power supply voltage. And a power supply frame lc.
  • the opening 8 is provided in the GND frame la, and for example, a light beam from a light transmitting apparatus (not shown) can be passed through the opening 8.
  • the substrate 5 is made of a material having electrical insulation and is disposed on one surface of the GND frame la opposite to the incident direction of the light beam on the GND frame la (indicated by the arrow). It is done.
  • the light receiving element 2 is disposed on one surface of the substrate 5 opposite to the incident direction of the light beam on the substrate 5 (shown by the arrow). Then, at least a part of the light beam having passed through the opening 8 of the frame 1 passes through the substrate 5 and is received by the light receiving element 2. That is, the substrate 5 has optical transparency, and the substrate 5 is, for example, a glass substrate.
  • the light receiving element 2 receives at least a part of the incident light having passed through the opening 8.
  • a semiconductor such as a photodiode is used.
  • the light receiving portion 3 of the light receiving element 2 is a portion that actually responds to light in the light receiving element 2.
  • the shape of the opening 8 of the frame 1 is not particularly limited, it may be a shape that allows light to pass through the light receiving portion 3 of the light receiving element 2. Therefore, the light receiving unit 3 is disposed so as to receive at least a part of the light passing through the opening 8.
  • the opening 8 of the frame 1 and the light receiving unit 3 of the light receiving element 2 are preferably arranged substantially coaxially.
  • the light receiving element 2 one called an optical semiconductor such as a photodiode may be used, but in recent years, peripheral circuits such as a photodiode and an output amplification unit of a photodiode are integrated ( IC) is used for convenience.
  • an optical semiconductor such as a photodiode
  • peripheral circuits such as a photodiode and an output amplification unit of a photodiode are integrated ( IC) is used for convenience.
  • FIG. 1D is a bottom view of the light receiving element 2 as viewed from the light receiving unit 3 (light receiving surface) side.
  • the light receiving element 2 has a signal electrode (pad) 7 on the same surface as the light receiving surface.
  • the electrode 7 has an electrode 7 a for GND, an electrode 7 b for output signal, and an electrode 7 c for power supply.
  • the light receiving portion 3 of the light receiving element 2 is Use the one with the GND potential on the other side (rear side) opposite to the one side.
  • the back surface of the light receiving element 2 (IC) may also have a force power supply voltage which is usually a GND potential. in this case
  • the frame 1 is also set to the power supply voltage.
  • FIG. 1C shows a plan view of the substrate 5 as viewed from one side.
  • the light receiving element 2 is used as the substrate
  • a conductive pattern 6 is disposed on the surface (one surface) of the substrate 5 on the light receiving element 2 side so that the signal from the electrode 7 of the light receiving element 2 can be taken out when mounted on the 5. Be done.
  • the pattern 6 includes a GND pattern 6a, an output signal pattern 6b, and a power supply pattern 6c.
  • the wire 4 has a first wire 4a, a second wire 4b, a third wire 4c and a fourth wire 4d.
  • the GND electrode 7 a of the light receiving element 2, the GND pattern 6 a of the substrate 5, and the GND frame la are provided via the first wire 4 a. And are electrically connected.
  • the output signal electrode 7b of the light receiving element 2, the output signal pattern 6b of the substrate 5, and the light reception output frame lb are electrically connected to each other through the second wire 4b. There is.
  • the power supply electrode 7c of the light receiving element 2, the power supply pattern 6c of the substrate 5 and the power supply frame lc are electrically connected via the third wire 4c.
  • the other surface (rear surface) of the light receiving element 2 and the frame for GND la are electrically connected via the fourth wire 4d.
  • the fourth wire 4d the back surface of the light receiving element 2 can be set to the GND potential at the same time by the first wire 4a. You may omit it.
  • the other surface (rear surface) of the light receiving element 2 and the frame la for the GND are grounded, so one surface (front surface) of the light receiving element 2 is provided. Since the frame la for GND having the GND potential is arranged, and the back surface of the light receiving element 2 is also the GND potential, the light receiving portion 3 and the turn of the light receiving element 2 are exactly the same.
  • the path section is structured to be sandwiched by the GND potential. This produces the effect of noise shielding.
  • the thickness of the substrate 5 is too large, it means that the gap of the shield becomes large, so the thickness of the substrate 5 is preferably thin. If the thickness of the substrate 5 is excessively thin while the force is being applied, the thickness of the substrate 5 is set to an appropriate size because deformation or breakage due to thermal stress at high temperature of the substrate 5 is considered.
  • the linear expansion coefficient of the substrate 5 is a value between the linear expansion coefficient of the frame 1 and the linear expansion coefficient of the light receiving element 2 is selected as the material of the substrate 5.
  • the substrate 5 can have a function as a shock absorbing material against thermal stress by the frame 1 and the light receiving element 2 due to thermal change, and the use temperature range can be expanded.
  • the linear expansion coefficient of the frame 1 is 17 ppm / k.
  • the linear expansion coefficient of is 7. 7 ppm Zk
  • the linear expansion coefficient of the light receiving element 2 is 2.8 ppm / k, and the above conditions can be satisfied.
  • a material of the substrate 5 is selected in which the value of the linear expansion coefficient of the substrate 5 is closer to the linear expansion coefficient of the light receiving element 2 than the linear expansion coefficient of the frame 1.
  • the thermal stress applied to the light receiving element 2 can be alleviated. This means that, as to which of the thermal stress applied to the frame 1 and the thermal stress applied to the light receiving element 2 should be reduced, the prevention of the thermal stress causing the breakage of the light receiving element 2 should be given priority. It is.
  • the heat generated in the light receiving element 2 mainly flows through the substrate 5 to the frame 1 a for GND. Heat can further flow from the GND frame la to the periphery of the GND frame la and to the master board (not shown) on which the light receiving device is mounted, thereby enabling effective heat dissipation. .
  • the substrate 5 is made of a material having a high thermal conductivity, the heat radiation effect is improved.
  • glass is used as the substrate 5, and the glass has a good thermal conductivity as an electrically insulating material.
  • the thermal conductivity of the frame 1 can be increased, and the heat dissipation can be further improved.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the light receiving apparatus of the present invention.
  • the substrate 5 has an opening 9 at a position overlapping the light receiving portion 3 of the light receiving element 2.
  • the position and shape of the opening 9 of the substrate 5 may be any position and shape capable of transmitting at least a part of light incident through the opening 8 of the frame 1.
  • the substrate 5 since the substrate 5 has the opening 9, it is possible to select a material having a thermal conductivity more than a light transmitting material as the material of the substrate 5, and to dissipate heat. Can improve
  • the opening 8 of the frame 1, the opening 9 of the substrate 5, and the light receiving portion 3 of the light receiving element 2 be disposed substantially coaxially. Can be efficiently incident on the light receiving unit 3 and the light receiving efficiency of the light receiving unit 3 can be improved.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the optical receiver according to the present invention.
  • the frame 1 has a recess 10 around the opening 8 of the frame 1 on one side of the frame 1, and the substrate 5 is a recess of the frame 1. It is to be placed within 10. That is, the formation position of the recess 10 is approximately the mounting position of the substrate 5.
  • the substrate 5 is disposed in the recess 10 of the frame 1, the substrate 1 (portion having the GND potential) and the other surface of the light receiving element 2 (portion having the GND potential) And the distance between the two) can be further shortened, and the noise shielding effect can be enhanced.
  • the depth dimension d of the concave portion 10 of the frame 1 is set to be larger than the thickness dimension t of the substrate 5 to minimize the influence of the substrate 5 on the sealing property of the shield. be able to.
  • the substrate 5 having the opening 9 is used, but the substrate 5 having the light transmitting property as shown in the first embodiment is used. Oh.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the other surface (rear surface) of the light receiving element 2 and the frame la for GND are not If the potential is stable enough to be connected to the power supply voltage potential of the light receiving element 2, a noise shielding effect can be expected.

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Abstract

　この発明の光受信装置は、フレーム１と、このフレーム１の一面側に配置される受光素子２とを含んでいる。上記受光素子２の上記フレーム１と反対側の他面、および、上記フレーム１は、接地されている。このように、上記受光素子２の一面側にＧＮＤ電位が存在し、かつ、上記受光素子２の他面もＧＮＤ電位となる。これにより、小型であり、有効なノイズシールド効果を有し、高放熱性を併せ持つ光受信装置を提供する。

Description

光受信装置
技術分野
[0001] この発明は、例えば、光通信に用いられる光受信装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、情報の大容量化および通信速度の高速化に伴!、、情報の伝送手段として光 通信が用いられる事が多くなつている。光通信は現在、通信幹線系に於いて高速の 通信手段として用いられている力 一方では、家庭内の情報化に伴い、家庭内機器 間通信にも一部取り入れられている。今後は、その高速性および高信頼性を生かし た、家庭内や車両内等の新規分野での通信及びネットワーク化に向けた用途が拡大 する事が予測されている。特に、光通信の持つ耐外乱ノイズ性、または、低不要輻射 ノイズ性という特長から、車両内の機器間通信手段として脚光を浴びており、一部の 車両では既に実装されるなど、今後この分野での成長が期待されている。
[0003] 光通信を行う為には、通信媒体である光ファイバ及び光を送受信する為の送受信 装置が必要である。送信装置は、通信信号を光信号に変換して光ファイバに送り出 す装置である。光信号に変換する為の光源には、発光ダイオード (LED)または半導 体レーザ (LD)が一般に用いられる。これら光源を通信信号に応じて変調駆動する 事により、光信号を得る事が出来る。
[0004] 受信装置は、送信装置から発せられた光信号を光ファイバを介して受信する装置 である。受信装置は、光信号を電気信号に変換する受光素子を内蔵している。受光 素子としては、一般的にフォトダイオードと呼ばれる半導体素子を用いる。これは、受 光感度範囲内の波長の光が受光部分に入射されると、入射光強度に応じた光電流 と呼ばれる電流が流れるという特性を持つ素子である。フォトダイオードからの出力で ある光電流は、電流 Z電圧変換処理されて電圧信号として取り扱われる事が多 ヽ。
[0005] 受光素子の出力は微弱な信号である為、後で増幅部により増幅して使用する必要 があり、増幅部の増幅率が高いものが必要になる。この為、ノイズの影響を受け易い 部分となっている。この対策に対しては従来、 i)ノイズ源と受光部分を離して配置する 。 ii)導電性のシールド部材で受光部分を覆う。等の措置が一般的に採られている。
[0006] 又、前述した様に、今後の応用分野として車両内への使用の期待が大きいが、そ の場合には装置として高度な信頼性が要求される。使用温度に関しては、一般機器 の様に室温付近での使用を前提にする事は出来ず、広い範囲の使用環境温度が要 求される。特に、高温側での動作が要求され、高温時の安定動作が確保出来る、高 放熱性を有する装置が必要とされる。
[0007] 一方で、車載機器としては装置の小型化の要求がある為、ノイズシールド及び高放 熱性を確保しつつ小型化を図るという相反した要求に応える必要がある。
[0008] これらの対応として、特開平 11— 131283号公報に開示されている光受信装置で は、受光部分を除いた透光性の封止榭脂を Niメツキしている。また、特開 2001— 36 100号公報に開示されている光受信装置では、フレキシブル基板に受光素子を取り 付け、この受光素子に対して入射方向面のみを、接地用パッドにてノイズシールドし ている。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] し力しながら、上記従来の光受信装置には、以下の問題があった。
[0010] すなわち、上記 i)に示す光受信装置では、ノイズ源からの距離を確保する為には 受信装置の小型化が困難となる。上記 ii)に示す光受信装置では、シールド部材を追 加する事によるコスト増大、組立工程の増力！]、小型化が困難という欠点がある。
[0011] また、特開平 11— 131283号公報に開示されている光受信装置では、受光部分を 除 ヽた透光性の封止榭脂を Niメツキして 、るが、その為の製造工程の追加が必要と なり、マスキングテープ等の中間部材も必要である。更には、この工程の追加の為に 、製品歩留まりが低下する事が懸念され、これらにより生産コストの上昇が避けられな い。又、放熱性については、発熱源 (受光素子)から Niメツキ部分までに透光性の封 止榭脂を介しているが、一般に、透光性の封止榭脂は、熱伝導が良くない為、放熱 改善効果は良好とは言えない。
[0012] また、特開 2001— 36100号公報に開示されている光受信装置では、受光素子に 対して入射方向面のみをシールドしており、他の方向力ものノイズ侵入に対しては効 果がない。又、フレキシブル基板は、熱伝導があまり良くない為、放熱性が良くなぐ 高温時に基板の変形による受光軸ズレ等の懸念がある。
[0013] そこで、この発明の課題は、有効なノイズシールド効果を有し、高 ヽ放熱性を有し、 しかも、小型化を実現できる光受信装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0014] 上記課題を解決するため、この発明の光受信装置は、
開口部を有する導電性のフレームと、
このフレームの一面に、かっこのフレームの開口部の近傍に配置される電気絶縁 性の基板と、
受光部を有すると共にこの受光部が上記フレームの開口部に重なるように上記基 板の、上記フレームとは反対側の面に配置される受光素子と
を備え、
上記受光素子の受光部側と反対側の面、および、上記フレームは、接地され、また は、電源電位に接続されることを特徴としている。
[0015] ここで、上記受光部とは、上記受光素子で実際に光に反応する部分をいい、上記 受光素子の受光部側の一面とは、受光面をいう。
[0016] この発明の光受信装置によれば、上記受光素子の受光部側の一面と反対側の他 面、および、上記フレームは、接地され、または、電源電位に接続されるので、上記 受光素子の一面側に（上記フレームの） GND電位または電源電位が存在し、かつ、 上記受光素子の他面も GND電位または電源電位となる。このように、上記受光素子 の受光部等は、 GND電位または電源電位で挟まれて、上記受光素子に対して GN D電位または電源電位のシールド構造が形成されることになる。これにより、上記受 光素子の受光回路へのノイズシールドの効果が得られる。
[0017] また、上記フレームは、上記受光素子の一面側に GND電位または電源電位を発 生する役割を兼ねているので、別途、ノイズシールド効果を出すための部材を必要と しない。このように、装置の小型化を図ることができる。
[0018] また、上記フレームは、上記受光素子で発生した熱を有効に放熱することができる [0019] したがって、有効なノイズシールド効果、および、高 、放熱性を有すると共に、小型 化を図ることができる光受信装置を実現できる。
[0020] また、一実施形態の光受信装置では、上記基板は、光透過性を有して 、る。
[0021] この実施形態の光受信装置によれば、上記基板は、光透過性を有するので、上記 受光素子にて光線を確実に受光しつつ、装置の強度を向上できる。
[0022] また、一実施形態の光受信装置では、上記基板は、上記受光素子の受光部に重 なる位置に開口部を有して 、る。
[0023] この実施形態の光受信装置によれば、上記基板は、開口部を有するので、上記基 板の材料として、光透過性の材料よりも熱伝導率の良 、材料を選択することができて
、放熱性を向上できる。
[0024] また、一実施形態の光受信装置では、上記フレームの開口部と、上記基板の開口 部と、上記受光素子の受光部とは、略同軸上に配置されている。
[0025] この実施形態の光受信装置によれば、上記フレームの開口部と、上記基板の開口 部と、上記受光素子の受光部とは、略同軸上に配置されているので、入射光量を効 率良く上記受光部に入射することができて、上記受光部の受光効率を向上できる。
[0026] また、一実施形態の光受信装置では、上記基板の線膨張係数は、上記フレームの 線膨張係数と上記受光素子の線膨張係数との間の値である。
[0027] この実施形態の光受信装置によれば、上記基板の線膨張係数は、上記フレームの 線膨張係数と上記受光素子の線膨張係数との間の値であるので、上記基板は、熱 変化による上記フレームと上記受光素子による熱応力に対する緩衝材としての機能 を有し、使用温度範囲の拡大を図ることができる。
[0028] また、一実施形態の光受信装置では、上記基板の線膨張係数は、上記フレームの 線膨張係数よりも上記受光素子の線膨張係数に近い値である。
[0029] この実施形態の光受信装置によれば、上記基板の線膨張係数は、上記フレームの 線膨張係数よりも上記受光素子の線膨張係数に近い値であるので、上記受光素子 に加わる熱応力を軽減できて、上記受光素子の破壊を防ぐことができる。
[0030] また、一実施形態の光受信装置では、上記フレームは、このフレームの一面でこの フレームの開口部の周りに凹部を有し、上記基板は、上記フレームの凹部内に配置 されている。
[0031] この実施形態の光受信装置によれば、上記基板は、上記フレームの凹部内に配置 されているので、上記フレーム（GND電位または電源電位を有する部位）と上記受 光素子の他面 (GND電位または電源電位を有する部位)との距離がより短縮され、ノ ィズシールド効果を高めることができる。
[0032] また、一実施形態の光受信装置では、上記フレームの凹部の深さ寸法は、上記基 板の厚さ寸法よりも大きい。
[0033] この実施形態の光受信装置によれば、上記フレームの凹部の深さ寸法は、上記基 板の厚さ寸法よりも大きいので、シールドの密閉性に対する上記基板の影響を最小 限に抑えることができる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1A]本発明の光受信装置の第 1実施形態を示す側面断面図である。
[図 1B]本発明の光受信装置の平面図である。
[図 1C]基板の平面図である。
[図 1D]受光素子の底面図である。
[図 2]本発明の光受信装置の第 2実施形態を示す側面断面図である。
[図 3]本発明の光受信装置の第 3実施形態を示す側面断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0035] 以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
[0036] (第 1の実施形態）
図 1Aは、この発明の光受信装置の一実施形態である側面断面図を示している。図 1Bは、この発明の光受信装置の平面図を示している。この光受信装置は、開口部 8 を有する導電'性のフレーム 1と、このフレーム 1の一面に、かっこのフレーム 1の開口 部 8の近傍に配置される電気絶縁性の基板 5と、受光部 3を有すると共にこの受光部 3が上記フレーム 1の開口部 8に重なるように上記フレーム 1と反対側の上記基板 5の 一面に配置される受光素子 2とを備える。
[0037] 上記フレーム 1は、金属等の導電性を有する材料からなり、接地される GND用フレ ーム laと、受光出力に接続される受光出力用フレーム lbと、電源電圧に接続される 電源用フレーム lcとを備える。上記 GND用フレーム laに、上記開口部 8が設けられ ており、例えば図示しない光送信装置からの光線を、上記開口部 8に通過させること ができる。
[0038] 上記基板 5は、電気絶縁性を有する材料からなり、（矢印にて示す)上記 GND用フ レーム laへの光線の入射方向に対して反対側の上記 GND用フレーム laの一面に 配置されている。
[0039] 上記受光素子 2は、（矢印にて示す)上記基板 5への光線の入射方向に対して反対 側の上記基板 5の一面に配置されている。そして、上記フレーム 1の開口部 8を通過 した光線の内の少なくとも一部は、上記基板 5を通過して上記受光素子 2に受光され る。すなわち、上記基板 5は、光透過性を有し、上記基板 5としては、例えばガラス基 板である。
[0040] 上記受光素子 2は、上記開口部 8を通ってきた入射光の少なくとも一部を受光する ものである。上記受光素子 2としては、フォトダイオード等の半導体を用いる。上記受 光素子 2の受光部 3は、上記受光素子 2で実際に光に反応する部分である。
[0041] 上記フレーム 1の開口部 8の形状は、特に規定しないが、上記受光素子 2の受光部 3に光を通過させられる形状であればよい。したがって、上記受光部 3は、上記開口 部 8を通過する光の少なくとも一部を受光できるように配置される。なお、上記受光部 3の受光効率を考慮すると、上記フレーム 1の開口部 8と上記受光素子 2の受光部 3 は、略同軸上に配置されるのが好ましい。
[0042] 次に、上記フレーム 1、上記基板 5および上記受光素子 2の実装方法の一例を、図 1A〜図 1Dを用いて説明する。
[0043] 上記受光素子 2としては、フォトダイオード等の光半導体と呼ばれるものを使用して もよいが、近年では、フォトダイオードおよびフォトダイオードの出力増幅部等の周辺 回路を集積ィ匕したもの (IC)を、便宜性のために、使用している。
[0044] この実施形態では、上記受光素子 2として、光半導体 ICを用いる。図 1Dは、上記 受光素子 2を受光部 3 (受光面)側からみた底面図を示す。上記受光素子 2は、受光 面と同じ面に、信号用の電極 (パッド） 7を有する。この電極 7は、 GND用電極 7aと、 出力信号用電極 7bと、電源用電極 7cとを有する。また、上記受光素子 2の受光部 3 側の一面と反対側の他面 (裏面）には、 GND電位のものを用いる。なお、上記受光 素子 2 (IC)の裏面は、通常 GND電位である力 電源電圧のものもある。この場合は
、上記フレーム 1も電源電圧にする。
[0045] 図 1Cは、上記基板 5を一面側からみた平面図を示す。上記受光素子 2を上記基板
5に実装したときに、上記受光素子 2の上記電極 7からの信号を取り出すことができる ように、上記基板 5の上記受光素子 2側の面（一面）には、導電性のパターン 6が配置 される。このパターン 6は、 GND用パターン 6aと、出力信号用パターン 6bと、電源用 パターンを 6cとを有する。
[0046] そして、図 1Aおよび図 1Bに示すように、上記受光素子 2、上記基板 5および上記 フレーム 1を実装し、上記基板 5のパターン 6と上記フレーム 1とを、ワイヤ 4にて、電 気的に接続する。上記ワイヤ 4は、第 1のワイヤ 4a、第 2のワイヤ 4b、第 3のワイヤ 4c および第 4のワイヤ 4dを有する。
[0047] すなわち、図 1A〜図 1Dに示すように、上記受光素子 2の GND用電極 7a、上記基 板 5の GND用パターン 6aおよび上記 GND用フレーム laは、上記第 1のワイヤ 4aを 介して、電気的に接続されている。
[0048] 上記受光素子 2の出力信号用電極 7b、上記基板 5の出力信号用パターン 6bおよ び上記受光出力用フレーム lbは、上記第 2のワイヤ 4bを介して、電気的に接続され ている。
[0049] 上記受光素子 2の電源用電極 7c、上記基板 5の電源用パターン 6cおよび上記電 源用フレーム lcは、上記第 3のワイヤ 4cを介して、電気的に接続されている。
[0050] 上記受光素子 2の他面（裏面）および上記 GND用フレーム laは、上記第 4のワイヤ 4dを介して、電気的に接続されている。なお、上記第 4のワイヤ 4dについては、上記 受光素子 2の裏面を、 GND電位にするためのものである力 上記第 1のワイヤ 4aに より、上記受光素子 2の裏面も同時に GND電位にできる場合は、省略しても良い。
[0051] 上記構成の光受信装置によれば、上記受光素子 2の他面 (裏面）、および、上記 G ND用フレーム laは、接地されているので、上記受光素子 2の一面（前面）に GND電 位を有する上記 GND用フレーム laが配置されるようになっており、かつ、上記受光 素子 2の裏面も GND電位であるために、丁度、上記受光素子 2の受光部 3および回 路部が GND電位で挟まれる構造となっている。これにより、ノイズシールドの効果が 得られる。
[0052] ただし、上記基板 5の厚みがあまり大きいと、シールドの隙間が大きくなることを意味 するため、上記基板 5の厚みは薄い方が好ましい。し力しながら、上記基板 5の厚み が過度に薄すぎると、上記基板 5の高温時の熱応力による変形または破損が考えら れるために、上記基板 5の厚みは適度な大きさにする。
[0053] また、上記基板 5の材料として、この基板 5の線膨張係数の値が、上記フレーム 1の 線膨張係数と上記受光素子 2の線膨張係数との間の値となるものを選べば、熱変化 による上記フレーム 1と上記受光素子 2による熱応力に対する緩衝材としての機能を 上記基板 5に持たす事ができて、使用温度範囲の拡大を図ることができる。例えば、 上記フレーム 1の主材料を Cu、上記基板 5の主材料をガラス、上記受光素子 2の主 材料を Siとすると、上記フレーム 1の線膨張係数は、 17ppm/kであり、上記基板 5 の線膨張係数は 7. 7ppmZkであり、上記受光素子 2の線膨張係数は、 2. 8ppm/ kであり、上記条件を満足できる。
[0054] さらに望ましくは、上記基板 5の材料として、この基板 5の線膨張係数の値が、上記 フレーム 1の線膨張係数よりも上記受光素子 2の線膨張係数に近い値となるものを選 んだ方が、上記受光素子 2に加わる熱応力を軽減できる。これは、上記フレーム 1に 加わる熱応力と上記受光素子 2に加わる熱応力のどちらを軽減すべきかというと、上 記受光素子 2の破壊を招く熱応力を防ぐ方が優先されるべきであるためである。
[0055] 上記受光素子 2で発生した熱は、主に上記基板 5を介して、上記 GND用フレーム 1 aに流れる。上記 GND用フレーム laからは、さらに、上記 GND用フレーム laの周囲 、および、この光受信装置が実装される（図示しない）マスターボードに、熱が流れる ことにより、有効な放熱を行うことができる。
[0056] なお、上記基板 5に熱伝導率の良い材料を使うほど、放熱効果は向上する。この実 施形態では、上記基板 5にガラスを用いており、このガラスは電気絶縁性材料として は熱伝導率がよい。また、上記フレーム 1の表面積および厚み（通常は、 0. 25〜0. 5mm程度）は大きいほど、上記フレーム 1の熱伝導率を上げることができ、一層、放 熱性を向上できる。 [0057] (第 2の実施形態）
図 2は、この発明の光受信装置の第 2の実施形態を示している。上記第 1の実施形 態と相違する点は、上記基板 5は、上記受光素子 2の受光部 3に重なる位置に開口 部 9を有することである。この基板 5の開口部 9の開口位置および形状は、上記フレー ム 1の開口部 8を通って入射する光の内の少なくとも一部を透過させることができる位 置および形状であれば良 、。
[0058] このように、上記基板 5は、開口部 9を有するので、上記基板 5の材料として、光透 過性の材料よりも熱伝導率のよ 、材料を選択することができて、放熱性を向上できる
[0059] また、上記フレーム 1の開口部 8と、上記基板 5の開口部 9と、上記受光素子 2の受 光部 3とは、略同軸上に配置されていることが好ましぐ入射光量を効率良く上記受 光部 3に入射することができて、上記受光部 3の受光効率を向上できる。
[0060] (第 3の実施形態）
図 3は、この発明の光受信装置の第 3の実施形態を示している。上記第 2の実施形 態と相違する点は、上記フレーム 1は、このフレーム 1の一面でこのフレーム 1の開口 部 8の周りに凹部 10を有し、上記基板 5は、上記フレーム 1の凹部 10内に配置されて いることである。すなわち、上記凹部 10の形成位置は、概略、上記基板 5の実装位置 である。
[0061] このように、上記基板 5は、上記フレーム 1の凹部 10内に配置されているので、上記 フレーム 1 (GND電位を有する部位）と上記受光素子 2の他面（GND電位を有する 部位）との距離がより短縮され、ノイズシールド効果を高めることができる。
[0062] また、上記フレーム 1の凹部 10の深さ寸法 dは、上記基板 5の厚さ寸法 tよりも大きく することが好ましぐシールドの密閉性に対する上記基板 5の影響を最小限に抑える ことができる。
[0063] なお、この第 3の実施形態では、開口部 9を有する上記基板 5を用いているが、上 記第 1の実施形態で示したような光透過性を有する上記基板 5を用いてもょ ヽ。
[0064] なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記受光素子 2の他 面 (裏面）、および、上記 GND用フレーム laは、接地される代わりに、電源電位（上 記受光素子 2の電源電圧電位）に接続されるようにしてもよぐ安定的な電位であれ ば、ノイズシールド効果が期待できる。

Claims

請求の範囲
[1] 開口部を有する導電性のフレームと、
このフレームの一面に、かっこのフレームの開口部の近傍に配置される電気絶縁 性の基板と、
受光部を有すると共にこの受光部が上記フレームの開口部に重なるように上記基 板の、上記フレームとは反対側の面に配置される受光素子と
を備え、
上記受光素子の受光部側と反対側の面、および、上記フレームは、接地され、また は、電源電位に接続されることを特徴とする光受信装置。
[2] 請求項 1に記載の光受信装置にお!、て、
上記基板は、光透過性を有することを特徴とする光受信装置。
[3] 請求項 1に記載の光受信装置にお!、て、
上記基板は、上記受光素子の受光部に重なる位置に開口部を有することを特徴と する光受信装置。
[4] 請求項 1に記載の光受信装置にお!、て、
上記フレームの開口部と、上記基板の開口部と、上記受光素子の受光部とは、略 同軸上に配置されていることを特徴とする光受信装置。
[5] 請求項 1に記載の光受信装置にお!、て、
上記基板の線膨張係数は、上記フレームの線膨張係数と上記受光素子の線膨張 係数との間の値であることを特徴とする光受信装置。
[6] 請求項 5に記載の光受信装置において、
上記基板の線膨張係数は、上記フレームの線膨張係数よりも上記受光素子の線膨 張係数に近 、値であることを特徴とする光受信装置。
[7] 請求項 1に記載の光受信装置にお!、て、
上記フレームは、このフレームの一面でこのフレームの開口部の周りに凹部を有し 上記基板は、上記フレームの凹部内に配置されていることを特徴とする光受信装置 請求項 7に記載の光受信装置において、
上記フレームの凹部の深さ寸法は、上記基板の厚さ寸法よりも大きいことを特徴と する光受信装置。
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