JPH02199874A - 光半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、光情報処理において必要となる、光
半導体装置に関するものである。

〔従来の技術〕

以下の説明においては、光半導体装置の中で特に光通信
用の半導体受光装置を例に取る。

近年、光通信システムにおいては、情報伝送量の大容量
化、長距離化が課題となっている。そのシステムの中で
も特に光受信回路においては、高感度化、高速化、小型
化などが要求されている。

半導体受光素子とその後に接続される周辺回路からなる
光受信回路（光半導体装置）において、前述の高感度化
、高速化を達成するためには、半導体受光素子に対して
並列に付加される容量成分、そして、半導体受光素子と
周辺回路の間のインダクタンス成分を低減しなければな
らない。また光受信回路の小型化を行うためには、光フ
ァイバを基板面に対して平行に配置する必要がある。こ
れらの要求を満たすために従来から用いられてきた構造
は、半導体受光素子を一度セラミック基板上に実装し、
更にそのセラミック基板を実装基板上に垂直に立てると
いうものである。第３図に、従来の半導体受光装置の模
式図を示す（トラン　パン　ムオイ、“レシーバ　デザ
イン　）オー　ハイスピード　オプチカル−ファイバ　
システムス”、ジャーナル　イブ　ライトウニイブ　テ
クノロジー、ｖｏｌ、ＬＴ−２，Ｎｏｊ、ｐｐ２４３（
Ｔｒａｎ　Ｖａｎ　Ｍｕｏｉ。

“Ｒｅｃｅｉｖｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　）！ｉｇ
ｈ−Ｓｐｅｅｄ　０ｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒ　Ｓｙｓｔ
ｅｍ”　、　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｙ
ｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））。これは、半導体受光素
子を光ファイバと結合させ、半導体受光素子の後に接続
される周辺回路と一緒にモジュール化した光半導体装置
である０表面に受光領域２を持つ半導体受光素子１はセ
ラミック基板３０に接着しである。またこのセラミック
基板３０は実装基板３１に垂直となるよう接着・固定さ
れている。この半導体受光素子１の裏面電極４と表面電
極３との間にバイアス電圧をかけることにより半導体受
光素子１を動作させる。また半導体受光素子１からの信
号を増幅する周辺回路３２との接続は、ボンディングワ
イヤ７による空中配線によって行っている。光ファイバ
６は、その終端部が半導体受光素子１に対して垂直にな
るよう受光領域２の前方に固定されている。光ファイバ
６からの光信号は半導体受光素子１の受光領域２に到達
し光電変換され、電気信号となって後に続く周辺回路３
２へと伝達される。

更に光半導体装置は、外部の外乱を遮断するため実装基
板がボックス状のモジュールボックス３３で囲まれ、光
ファイバ、半導体受光素子、周辺回路が一体となりモジ
ュール化されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の光半導体装置では、半導体受光素子と周
辺回路との接続にボンディングワイヤを用いておりその
インダクタンス成分は、高速性に対し無視できない影響
をあたえる。またこのボンディングのための電極により
、寄生容量が付加され怒度劣化、応答速度劣化の原因と
なる。更にこのボンディングの工程によってモジュール
の完成を遅らせるだけでなく、モジュールの縮小化を限
定しているという問題もある。

本発明は、上述の問題を克服し、高速化、高感度化、小
型化を可能とする光半導体装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光半導体装置は、発光或は受光の機能を有する
光半導体素子を、表面に少くとも窪み及び電気配線を有
する実装基板の前記窪みに挿入し、前記光半導体素子の
電極を前記電気配線と半田バンプにより接続することに
より、前記光半導体素子の発光面或は受光面が実装基板
に対しほぼ垂直の角度を持つように実装したことを特徴
とする構成になっている。

〔作用〕

本発明の光半導体装置は、その表面に少くとも溝及び高
周波特性の優れたマイクロストリップ或はコプレーナ線
路を有する実装基板を用いる。その溝部分に光半導体素
子を挿入して実装基板に対し垂直に立て、実装基板に対
し平行に光ファイバを結合する。更に光半導体素子の電
極を半田バンプにより実装基板上の線路に接続し、寄生
容量の低減、寄生インダクタンスの低減を図り、高速化
、高感度化が可能な光受信回路を実現する。

更に上述の手段をとることにより、光半導体素子とその
周辺回路とのボンディングワイヤによる空中配線がない
ため、実装及び周辺装置との接続も容易となり、モジュ
ールの小型化が可能となる。

〔実施例〕

本発明による実施例について以下に説明する。

第１図は、実装基板としてＧａＡｓ　−Ｉ　Ｃ基板をも
ちいた本発明の第１の実施例である。ここでＧａＡｓ−
ＩＣ基板１０の表面に幅１００ミクロン、深さ２０ミク
ロンの溝１１、及び幅２０ミクロンのパターン配線１２
と、それに接続され、プリアンプの動作を行うＧａＡｓ
　−Ｉ　Ｃ１３、電極パッド１４が形成されている。ま
た半導体受光素子１は厚さが１００ミクロンより若干薄
い表面入射型であり、受光領域２、表面電極３、裏面電
極４、幅２０ミクロンのパターン配線５を有している。

ここで表面電極３と裏面電極４の間にバイアス電圧を印
加することにより、半導体受光素子１を動作させる。ま
た表面電極３とパターン配線５は接続されている。半導
体受光素子１は、ＧａＡｓ　−Ｉ　Ｃ基板１０に対して
その受光面が垂直になり、そのパターン配線５がＧａＡ
ｓ　−Ｉ　Ｃ基板上のパターン配線１２と、その裏面電
極４が電源バッド１４と各々接触するように、溝１１に
差し込まれる。ここでパターン配線５とパターン配！！
１２、及び裏面電極４と電源バッド１４の間を半田バン
プ８，９によって各々接続する。この様な実装を行うこ
とにより、従来の装置にあった寄生容量、寄生インダク
タンスが大幅に低減でき、情報の伝送速度６００　Ｍｂ
／Ｓにおいて受信感度−３９ｄＢ＠の高速化、高感度化
が達成できた。またこの実施例においては、従来の装置
と比べて、モジュールの大きさが、従来の約１７５に縮
小できた。

第２図は、実装基板としてテフロン基板を用いた本発明
の第２の実施例である。テフロン基板２０には幅１００
ミクロン、深さ２０ミクロンの溝１１、パターン配線１
２、電極バッド１４、光フアイバガイド部２１、バッド
２３、パターン配線２４、負荷抵抗が形成されている。

またこのテフロン基板２０上のバッド２３には電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）２２が実装されており、このＦ
ＥＴ２２のゲートはボンディングワイヤ７を通してパタ
ーン配線１２に、そのドレインは、ボンディングワイヤ
２５を通してパターン配線２４に接続されている。また
パターン配線１２は負荷抵抗に接続されており、パター
ン配線２５は後段の周辺回路へと接続されるものである
。この実施例においても、第１の実施例と同様の厚さが
若干１００ミクロンより薄い表面入射型の半導体受光素
子１を同様に溝１１に挿入する９半導体受光素子１のパ
ターン配線５とテフロン基板２０上のパターン配Ｉｉ！
１２、裏面電極４と電源バッド１４は半田バンプ８，９
によって各々接続される。第１の実施例と異なり、テフ
ロン基板２０の弾性により、半導体受光素子１が基板に
堅く画定される。

また光ファイバ６は、テフロン基板２０上の光フアイバ
ガイド部２１に実装され、そこからの信号光が半導体受
光素子１の受光領域２に入射するようになっている。こ
の実施例においては、ボンディングワイヤ７による寄生
インダクタンス、パターン配線１２の寄生容量が若干生
じるなめ、第１の実施例と比べて若干感度劣化が生じる
が、情報の伝送量６００　Ｍｂ／ｓにおいて、受信感度
−３６ｄＢｍと比較的良好な値が実現できた。また、こ
の第２の実施例においては、光ファイバ６と半導体受光
素子１の間の結合が容易、且つ非常に安定であるという
利点を持っており、従来のモジュールと比べ約１／２の
小型化が行えた。

以上、２つの実施例を用いて本発明の説明を行ったが、
この外にも様々な態様により本発明は実現できる。例え
ば実施例においては光半導体素子として半導体受光素子
を例として用いたが、この外にも面発光形の発光ダイオ
ード、面発光型のレーザダイオード等への応用も可能で
ある。更に、第１の実施例においてＧａＡｓ　−Ｉ　Ｃ
基板を例に取ったが、この外にもＳｉ等の様々なＩＣ基
板への応用が可能である。また、第２の実施例において
、弾力性を持った基板として、テフロン基板を例に取っ
たが、これは様々な弾力性を持った材質の基板で実現で
きる。また実施例においては、周辺回路としてＧａＡｓ
−ＩＣ，ＦＥＴを例に取ったが、これはどの様な回路、
素子に関しても有効である。

また、光半導体素子を挿入する窪みとして溝を用いたが
、溝の替りに矩形状の穴等を用いてもよい。要は光半導
体素子が嵌合・固定できればどのような形状の窪みでも
よい。

〔発明の効果〕

本発明により、光半導体素子に対する寄生容量、寄生イ
ンダクタンスが低減でき、高速化、高感度化が実現でき
た。さらに空中配線がないため小型化された光半導体装
置を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す模式図、第２図
は本発明の第２の実施例を示す模式図、第３図は従来の
光半導体装置の一例を示す模式図である。 １・・・半導体受光素子、２・・・受光領域、３・・・
表面電極、４・・・裏面電極、５，１２．２４・・・パ
ターン配線、６・・・光ファイバ、７，２５・・・ボン
ディングワイヤ、８．９・・・半田バンプ、１０・・・
ＧａＡｓ　−Ｉ　Ｃ基板、１１　・・・溝、１３−Ｇａ
Ａｓ　−Ｉ　Ｃ１１４・・・電源パッド、２０・・・テ
フロン基板、２１・・・光フアイバガイド部、２２・・
・ＦＥＴ、２３・・・パッド、３０・・・セラミック基
板、３１・・・実装基板、３２・・・周辺回路、３３・
・・モジュールボックス。 代理人　弁理士　　内　原　　晋 １−洋↓必庸光禿予 ２−一一受た作成 ３−表面ｉつ ４−裏面電棒 、！３．　ｑ−−一午田１＼“シフ゛ １０−Ｃｍ１Ｂ　−ＩＣ４トメＮＬ ７　ｒ−８’ｈ　イブ；７！ ノ３−ＱｏＪｓ　−ＩＣ 万　　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光或は受光の機能を有する光半導体素子を、表面に少
   くとも窪み及び電気配線を有する実装基板の前記窪みに
   挿入し、前記光半導体素子の電極を前記電気配線と半田
   バンプにより接続することにより、前記光半導体素子の
   発光面或は受光面が実装基板に対しほぼ垂直の角度を持
   つように実装したことを特徴とする光半導体装置。