JP4815869B2

JP4815869B2 - 光受信モジュール

Info

Publication number: JP4815869B2
Application number: JP2005138132A
Authority: JP
Inventors: 貴裕友岡
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006319019A

Description

本発明は、光信号を電気信号に変換する受光素子、変換された電気信号を増幅するプリアンプ、電源ラインに接続されたコンデンサを備えた光受信モジュールに関する。

光受信モジュールは、一般に、光信号を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子と、受光素子で変換された電気信号を増幅するプリアンプと、電源ラインとグランドの間に接続されるフィルタ用のコンデンサとを一つのパッケージ基板上に実装して構成される。そして、できるだけ外部からの雑音の影響を受けないようにするために、これらの構成部品は互いに近接して実装される。このための実装技術として、平行平板コンデンサ上に受光素子を搭載（例えば、特許文献１参照）したり、また、受光素子用の平行平板コンデンサに加えて、電源のバイパス用やプリアンプの入力フィルタ用として平板コンデンサを用いる（例えば、特許文献２参照）ことが知られている。
特開平７−３１２４３０号公報特開２００４−２５４１２５号公報

図４は、従来の一般的な光受信モジュールを説明する図で、図４（Ａ）は構成部品の実装状態を示す平面図、図４（Ｂ）は部分断面を示す図、図４（Ｃ）は光受信モジュールの回路例を示す図である。図中、１は光受信モジュール、２はパッケージ基板、３は電源ピン端子（受光素子用）、４は電源ピン端子（プリアンプ用）、５ａ，５ｂは出力ピン端子、６はグランドピン端子、７は受光素子、８はプリアンプ、９は平板コンデンサ、１０ａ〜１０ｄはボンディングワイヤを示す。

光受信モジュール１は、金属製のパッケージ基板２（ステムと言う場合もある）を有し、複数本のリードピンがガラスシール２ａにより気密封止して設けられている。パッケージ基板２上には、フォトダイオードなどの受光素子７、集積回路で形成されたプリアンプ８、平板コンデンサ９が搭載される。各構成部品間及びピン端子との配線は、ボンディングワイヤ１０ａ〜１０ｄにより形成される。

図４（Ｃ）は、上記構成における光受信モジュール１の回路構成の一例を示すものである。パッケージ基板２から電気的に絶縁された複数本のリードピンは、例えば、受光素子用の電源ピン端子３、プリアンプ用の電源ピン端子４、プリアンプの正相出力用の出力ピン端子５ａ、逆相出力用の出力ピン端子５ｂとされる。また、パッケージ基板２自体は、グランドピン端子６を設けて接地接続用のグランド導体として用いられる。平板コンデンサ９は、例えば、平行平面を有する板状のセラミック誘電体の両面に電極（Ａｕ層）を設けた形状のコンデンサで、一般にダイキャップ（ＤｉＣａｐ：Dielectric Laboratories Incの登録商標）コンデンサと呼ばれているものが用いられている。

この平板コンデンサ９は、光受信モジュール１の性能を安定させるために、受光素子７やプリアンプ８の駆動電源とグランドとの間に設けられる。図４（Ｃ）では受光素子用の電源ピン端子３とグランドピン端子６の間に入れた例で、電源にノイズフィルタを形成し、雑音が電源を伝わって入るのを有効に防止することができる。また、電源ラインの低インピーダンス化、或いは、信号ラインの低インピーダンス化を図ることができるものである。この電源ラインの低インピーダンス化には、受光素子７やプリアンプ８の近くで平板コンデンサ９の容量値を上げてやるのが効果的であるが、従来はこのコンデンサの容量値不足が問題となっていた。

コンデンサの容量値を増大するには、積層構造のコンデンサを用いることにより実現可能であるが、積層するという構造上の問題から低価格での製造が難しく、また、形状を変えることが難しい。一方、ダイキャップ形の平板コンデンサは、電極間の誘電体材料の誘電率やその厚さで容量値が一義的に決められてしまい、二次元的な形状は容易に変えることができるものの狭いスペースで表面積を増加させることは実質上困難であることから、大容量のものを得ることは難しかった。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、限られたスペース内で電源ラインとグランド間に設けられるコンデンサの容量値を、大きなコスト増を伴なわずに増加させることが可能な光受信モジュールの提供を課題とする。

本発明による光受信モジュールは、金属製のパッケージ基板上に光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、電気信号を増幅するプリアンプと、電源とグランドとの間に平板コンデンサとを備えた光受信モジュールであって、平板コンデンサに貫通孔を設け、この貫通孔に電源用のピン端子を挿通させて搭載する。また、平板コンデンサの貫通孔の内面には、一方の電極と電気的に導通された導電層を形成し、挿通されるピン端子と電気的に接続する。

本発明によれば、平板コンデンサの中央部にピン端子を挿通させる貫通孔を開けるだけで、電源用のピン端子に嵌合させる形態で搭載することができ、実質的なコスト増は少なく狭いスペースを有効に活用することができる。また、この結果、平板コンデンサの表面積を従来のものより大きくすることができ、容量値を確実に大きくすることができる。

図１及び図２により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明における光受信モジュールの実装状態を示す平面図、図１（Ｂ）は部分断面を示す図、図２は本発明による平板コンデンサの具体例を説明する図である。図中、１１は光受信モジュール、１２はパッケージ基板、１３は電源ピン端子（受光素子用）、１４は電源ピン端子（プリアンプ用）、１５ａ，１５ｂは出力ピン端子、１６はグランドピン端子、１７は受光素子、１８はプリアンプ、１９は平板コンデンサ、２０ａ〜２０ｄはボンディングワイヤ、２１ａは誘電体基板、２１ｂは貫通孔、２２ａは上面側の電極、２２ｂは下面側の電極、２２ｃは導電層を示す。

本発明による光受信モジュール１１は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、パッケージ構造自体は図４で説明したのと同様で、例えば、金属製のパッケージ基板１２を有し、このパッケージ基板１２には、複数本のリードピンがガラスシール１２ａにより気密封止して設けられる。パッケージ基板１２上には、フォトダイオードなどの受光素子１７、集積回路で形成されたプリアンプ１８、本発明による平板コンデンサ１９が互いに近接して搭載される。各構成部品間及びピン端子との配線は、ボンディングワイヤ２０ａ〜２０ｄにより形成される。

また、本発明による光受信モジュール１１は、図４（Ｃ）で説明したのと同様な回路構成とすることができる。例えば、パッケージ基板１２に電気的に複数本の絶縁されたリードピンは、受光素子１７用の電源ピン端子１３、プリアンプ１８用の電源ピン端子１４、プリアンプの正相出力用の出力ピン端子１５ａ、逆相出力用の出力ピン端子１５ｂとすることができる。また、パッケージ基板１２自体は、グランドピン端子１６を設けて接地接続用のグランド導体とすることができる。

本発明で用いられる平板コンデンサ１９は、例えば、平行平面を有する板状のセラミック誘電体の両面に電極（Ａｕ層）を設けたコンデンサで、一般にダイキャップコンデンサと呼ばれているものを用いることができる。セラミック誘電体としては、例えばチタン酸バリウム（ＴｉＢａＯ_３）が使用され、電極を含めた厚さが０.６ｍｍ程度で形成される。電源ラインのフィルタリングコンデンサとしては、２００ｐＦ以上の容量値が好ましく、図１，２に示す構造で２５０ｐＦ±５０ｐＦであるのが望ましい。

この平板コンデンサ１９は、図２に示すように、矩形板状のセラミック誘電体基板２１ａの中央部に貫通孔２１ｂを設け、上面側の電極２２ａ、下面側の電極２２ｂを設けて構成される。また、貫通孔２１ｂの内面には導電層２２ｃを形成し、上下面側の電極２２ａ，２２ｂのいずれかと電気的に導通された形状とすることができる。なお、上下面側の電極２２ａと２２ｂは、互いに電気的短絡が生じないように絶縁間隔ｄが確保される。

従来構造の光受信モジュールでリードピンの位置や寸法の場合、平板コンデンサ９の平面は、０.６ｍｍ×０.６ｍｍであるとすると、本発明における平板コンデンサ１９の平面は、ほぼ１.０ｍｍ×１.０ｍｍの大きさにすることが可能となる。電源ピン端子１３のピン直径を０.４５ｍｍとしても、この場合のコンデンサ容量値を決定するのに寄与する面積は、従来の２.３倍程度に増加させることができる。また、電源ピン端子１３の配設位置を多少変えることにより、さらに平板コンデンサ１９の面積を拡大することが可能である。

以上のように形成された平板コンデンサ１９は、中央部に形成した貫通孔２１ｂに導電層２２ｃを設けた後、パッケージ基板１２に配設されている電源ピン端子１３を挿通させて搭載される。この場合、平板コンデンサ１９の厚さは０.６ｍｍ程度で、電源ピン端子１３の上端が平板コンデンサ１９の上面より僅か（例えば、０.１ｍｍ程度）に突き出るようにする。電源ピン端子１３と平板コンデンサ１９とは、貫通孔２１ｂに設けた導電層２２ｃを介して直接接続される。

なお、貫通孔２１ｂに、必ずしも導電層２２ｃが設けられていなくてもよい。この場合は、電源ピン端子１３は、単に平板コンデンサ１９の貫通孔２１ｂに挿通させるだけとし、平板コンデンサ１９とは上面で半田接続、或いはボンディングワイヤ接続で電気的導通を行なうようにすればよい。また、平板コンデンサ１９の下面側の電極２２ｂは、金属製のパッケージ基板１２の表面に直接接触させ、半田材等を用いて接地接続される。図１，２では、受光素子用の電源ピン端子１３に挿通搭載させた例を示したが、プリアンプ１８の電源に対しても平板コンデンサを接続するような場合は、プリアンプ用の電源ピン端子１４に対しても同様な構成で搭載することができる。

図３は平板コンデンサ１９の製造例を示す図である。先ず図３（Ａ）に示すように、セラミック（ＴｉＢａＯ_３）等の所定の大きさの誘電体基板２１ａに、所定の間隔で貫通孔２１ｂを形成する。次いで、図３（Ｂ）に示すように、誘電体基板２１ａの一方の面の全面に電極（Ａｕ層）２２ａを蒸着或いはメッキ等により形成する。また、図３（Ｃ）に示すように、誘電体基板２１ａの反対側の面に、貫通孔２１ｂの周辺部を除いて、電極（Ａｕ層）２２ｂを同様に蒸着或いはメッキ等により形成する。また、必要に応じて貫通孔２２ｂの内面にも導電層２２ｃを形成することができる。

この後、点線で示すように、誘電体基板２１ａを電極２２ａ及び２２ｂと共に点線で示すカットラインに添ってカットし、チップ状の平板コンデンサ１９とすることができる。なお、平板コンデンサ１９は、正方形に形成する以外に、長方形、多角形、円形、楕円形など種々の形態であってもよい。しかし、製造上では矩形状とするのが、材料取りに無駄がなく効率的である。また、誘電体基板２１ａに予め所定の径の貫通孔２１ｂを開けるだけの追加作業であるため、大きなコスト増とはならず、低コストでの製造が行なえる。

本発明による光受信モジュールの概略を説明する図である。本発明における平板コンデンサの具体例を説明する図である。本発明における平板コンデンサの製造方法の一例を説明する図である。従来の光受信モジュールの一例を説明する図である。

符号の説明

１１…光受信モジュール、１２…パッケージ基板、１３…電源ピン端子（受光素子用）、１４…電源ピン端子（プリアンプ用）、１５ａ，１５ｂ…出力ピン端子、１６…グランドピン端子、１７…受光素子、１８…プリアンプ、１９…平板コンデンサ、２０ａ〜２０ｄ…ボンディングワイヤ、２１ａ…誘電体基板、２１ｂ…貫通孔、２２ａ…上面側の電極、２２ｂ…下面側の電極、２２ｃ…導電層。

Claims

金属製のパッケージ基板上に光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、電気信号を増幅するプリアンプと、電源とグランドとの間に平板コンデンサとを備えた光受信モジュールであって、
前記平板コンデンサに貫通孔を設け、前記貫通孔に電源用のピン端子を挿通させて搭載したことを特徴とする光受信モジュール。
前記平板コンデンサの貫通孔の内面に、一方の電極と電気的に導通された導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光受信モジュール。