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光モジュール

阅读:1发布:2021-10-22

专利汇可以提供光モジュール专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且【課題】従来よりも帯域劣化を抑えることが可能な小型の光モジュールを提供する。 【解決手段】光モジュールは、展開用配線 基板 4と、展開用配線基板4上にフリップチップ実装されたフロントエンドとを備える。フロントエンドは、 信号 処理を行う半導体アンプチップ2と、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を備え、半導体アンプチップ2上にフリップチップ実装された光半導体チップ1とから構成される。展開用配線基板4は、光半導体チップ1の少なくとも一部を収容可能な凹部40を有する。半導体アンプチップ2は、光半導体チップ1が実装された表面が展開用配線基板4の表面と向かい合い、光半導体チップ1の少なくとも一部が凹部40に収容された状態で、展開用配線基板4上にフリップチップ実装される。 【選択図】 図1,下面是光モジュール专利的具体信息内容。

配線基板と、 前記配線基板上にフリップチップ実装されたフロントエンドとを備え、 前記フロントエンドは、 信号処理を行う半導体アンプチップと、 発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を備え、前記半導体アンプチップ上にフリップチップ実装された光半導体チップとから構成され、 前記配線基板は、前記光半導体チップの少なくとも一部を収容可能な凹部を有し、 前記半導体アンプチップは、前記光半導体チップが実装された表面が前記配線基板の表面と向かい合い、前記光半導体チップの少なくとも一部が前記配線基板の凹部に収容された状態で、前記配線基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする光モジュール。請求項1記載の光モジュールにおいて、 平面視四形の前記半導体アンプチップは、少なくとも一辺の幅が、前記光半導体チップの幅および前記配線基板の凹部の幅よりも大きく、前記光半導体チップが実装された表面に形成された、前記光半導体チップとの接続用の第1の電極と、前記光半導体チップが実装された表面の前記第1の電極よりも外側の領域に形成された、前記配線基板との接続用の第2の電極とを備え、 前記第1の電極は、前記光半導体チップの表面に形成された第3の電極とバンプを介して接続され、 前記第2の電極は、前記配線基板の凹部の周囲に形成された第4の電極とバンプを介して接続されることを特徴とする光モジュール。請求項2記載の光モジュールにおいて、 前記配線基板は、前記半導体アンプチップが実装された表面と反対側の裏面に、前記第4の電極と電気的に接続されたはんだボールをさらに備えることを特徴とする光モジュール。請求項2記載の光モジュールにおいて、 前記配線基板は、前記半導体アンプチップが実装された表面に、前記第4の電極と電気的に接続された、ワイヤボンディング用の第5の電極をさらに備えることを特徴とする光モジュール。請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、 前記半導体アンプチップは、前記光半導体チップと向かい合う表面の位置にダミー電極をさらに備え、 前記ダミー電極上のバンプが前記光半導体チップの表面と接触するか、あるいは前記ダミー電極が前記光半導体チップの表面に形成されたダミー電極とバンプを介して接続されていることを特徴とする光モジュール。請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、 前記配線基板の凹部は、前記配線基板の端面まで達するように形成され、 前記光半導体チップとファイバアレイ内のファイバとが光結合するように、前記配線基板の端面に露出した前記光半導体チップの端面に前記ファイバアレイが接着固定されることを特徴とする光モジュール。請求項6記載の光モジュールにおいて、 前記光半導体チップの端面と前記配線基板の端面とが面一であり、 前記ファイバアレイは、前記光半導体チップの端面および前記配線基板の端面に接着固定されることを特徴とする光モジュール。

说明书全文

本発明は、光モジュールに係り、特にフリップチップ実装を用いた小型の光モジュールに関するものである。

近年、SNS(Social Networking Service)の著しい発達により、世界中の通信トラフィック量が年々増加している。今後、IoT(Internet of Things)およびクラウドコンピューティング技術の発展により更なる通信トラフィック量の増加が見込まれており、膨大なトラフィック量を支えるために、データセンタ内外の通信容量の大容量化が求められている。しかし、大容量化するにつれてデータセンタの規模が大きくなり、単位面積当たりの通信容量が減少してしまう。

大容量化に伴って、ネットワークの主要な規格要素であるイーサネット(登録商標)の標準規格は現在、10GbE、40GbEの標準化が完了しており、さらなる大容量化を目指した100GbEの標準化がほぼ完了されつつある。100GbEの標準化の中で、光トランシーバのインターフェースの小型化が検討され、非常に小型なインターフェースであるCFP4(Centum gigabit Form factor Pluggable)が報告されている(非特許文献1、非特許文献2参照)。

非特許文献1、非特許文献2に開示された小型な光送受信モジュールにおいては、LD(Laser Diode)を駆動するためのドライバとLDとはワイヤで接合され、PD(Photo Diode)を駆動するためのTIA(Transimpedance Amplifier)とPDとはワイヤで接合されている。送信側のモジュールでは、LDから出された光がレンズを通して集光され、ファイバを通して受信側のモジュールに伝送される。受信側のモジュールでは、ファイバから出力された光がPDで受光され、TIAで電気信号に変換される。

以上のように、非特許文献1、非特許文献2に開示された光送受信モジュールでは、ドライバとLDとの間、およびTIAとPDとの間がそれぞれワイヤを介して接合されているため、ワイヤによる配線長で帯域が劣化するという課題があり、さらにワイヤによる接合構造の分だけモジュール面積が大きくなってしまうという課題があった。

A.Moto,T.Ikagawa,S.Sato,Y.Yamasaki,Y.Onishi,and K.Tanaka,“A low power quad 25.78-Gbit/s 2.5 V laser diode driver using shunt-driving in 0.18μm SiGe-BiCMOS”,Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium,2013

佐伯智哉他,「100Gbit/s 4波長集積小型光送信モジュール」,SEIテクニカルレビュー第188号,2016年1月

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来よりも帯域劣化を抑えることが可能な小型の光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の光モジュールは、配線基板と、前記配線基板上にフリップチップ実装されたフロントエンドとを備え、前記フロントエンドは、信号処理を行う半導体アンプチップと、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を備え、前記半導体アンプチップ上にフリップチップ実装された光半導体チップとから構成され、前記配線基板は、前記光半導体チップの少なくとも一部を収容可能な凹部を有し、前記半導体アンプチップは、前記光半導体チップが実装された表面が前記配線基板の表面と向かい合い、前記光半導体チップの少なくとも一部が前記配線基板の凹部に収容された状態で、前記配線基板上にフリップチップ実装されることを特徴とするものである。

また、本発明の光モジュールの1構成例において、平面視四形の前記半導体アンプチップは、少なくとも一辺の幅が、前記光半導体チップの幅および前記配線基板の凹部の幅よりも大きく、前記光半導体チップが実装された表面に形成された、前記光半導体チップとの接続用の第1の電極と、前記光半導体チップが実装された表面の前記第1の電極よりも外側の領域に形成された、前記配線基板との接続用の第2の電極とを備え、前記第1の電極は、前記光半導体チップの表面に形成された第3の電極とバンプを介して接続され、前記第2の電極は、前記配線基板の凹部の周囲に形成された第4の電極とバンプを介して接続されることを特徴とするものである。 また、本発明の光モジュールの1構成例において、前記配線基板は、前記半導体アンプチップが実装された表面と反対側の裏面に、前記第4の電極と電気的に接続されたはんだボールをさらに備えることを特徴とするものである。 また、本発明の光モジュールの1構成例において、前記配線基板は、前記半導体アンプチップが実装された表面に、前記第4の電極と電気的に接続された、ワイヤボンディング用の第5の電極をさらに備えることを特徴とするものである。

また、本発明の光モジュールの1構成例において、前記半導体アンプチップは、前記光半導体チップと向かい合う表面の位置にダミー電極をさらに備え、前記ダミー電極上のバンプが前記光半導体チップの表面と接触するか、あるいは前記ダミー電極が前記光半導体チップの表面に形成されたダミー電極とバンプを介して接続されていることを特徴とするものである。 また、本発明の光モジュールの1構成例において、前記配線基板の凹部は、前記配線基板の端面まで達するように形成され、前記光半導体チップとファイバアレイ内のファイバとが光結合するように、前記配線基板の端面に露出した前記光半導体チップの端面に前記ファイバアレイが接着固定されることを特徴とするものである。 また、本発明の光モジュールの1構成例は、前記光半導体チップの端面と前記配線基板の端面とが面一であり、前記ファイバアレイは、前記光半導体チップの端面および前記配線基板の端面に接着固定されることを特徴とするものである。

本発明では、半導体アンプチップ上に光半導体チップをフリップチップ実装し、さらに、半導体アンプチップの光半導体チップが実装された表面が配線基板の表面と向かい合い、光半導体チップの少なくとも一部が配線基板の凹部に収容された状態で、配線基板上に半導体アンプチップをフリップチップ実装する。これにより、本発明では、従来のワイヤを用いた実装よりも光半導体チップと半導体アンプチップとの間の配線長が短くなるため、光モジュールの帯域劣化を抑制することができる。また、本発明では、ワイヤによる接合構造が不要となるため、小型の光モジュールが作製可能である。

図1は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの正面図および拡大図である。

図2は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの側面図および平面図である。

図3は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの半導体アンプチップの平面図である。

図4は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの別の例を示す側面図および平面図である。

図5は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの別の例を示す側面図および平面図である。

図6は、本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの別の例を示す側面図および平面図である。

図7は、本発明の第2の実施例に係る光送信モジュールの正面図である。

図8は、本発明の第2の実施例に係る光送信モジュールの側面図および平面図である。

図9は、本発明の第2の実施例に係る光送信モジュールの別の例を示す正面図および拡大図である。

図10は、本発明の第2の実施例に係る光送信モジュールの別の例を示す側面図および平面図である。

図11は、本発明の第3の実施例に係る光受信モジュールの正面図である。

図12は、本発明の第3の実施例に係る光受信モジュールの側面図および平面図である。

図13は、本発明の第3の実施例に係る光受信モジュールの別の例を示す正面図および拡大図である。

図14は、本発明の第3の実施例に係る光受信モジュールの別の例を示す側面図および平面図である。

図15は、本発明の第4の実施例に係る光送受信モジュールの正面図である。

図16は、本発明の第1〜第4の実施例のモジュールの寸法について説明する図である。

[発明の原理] 以上に述べた課題を解決するための手段が本発明であり、ドライバとLD、TIAとPDをそれぞれフリップチップ接合し、フリップチップ接合された送受信フロントエンドをキャビティ構造を持つ配線基板上にフリップチップ接合する。これにより、本発明では、従来のワイヤを用いた実装よりもドライバとLDとの間の配線長、およびPDとTIAとの間の配線長が短くなるため、光モジュール(光送受信モジュール、光送信モジュール、光受信モジュール)の帯域劣化を抑制することができる。また、ワイヤによる接合構造が不要となるため、小型の光モジュールが作製可能である。

[第1の実施例] 以下、本発明の第1の実施例について図面を参照して説明する。図1(A)は本発明の第1の実施例に係る光送受信モジュールの正面図、図1(B)は図1(A)の光送受信モジュールの半導体アンプチップと光半導体チップとの接合部の拡大図、図2(A)は図1(A)の光送受信モジュールの側面図、図2(B)は図2(A)の光送受信モジュールのファイバアレイとの結合部の平面図である。光送受信モジュールの構造を見易くするため、図1(A)では後述するファイバアレイ5を点線で示し、図1(B)ではファイバアレイ5の記載を省略している。

本実施例の光送受信モジュールの場合、光半導体チップ1には、送信用の図示しないLD(発光素子)と、受信用の図示しないPD(受光素子)とが搭載されている。また、信号処理を行う半導体アンプチップ2には、LDを駆動するドライバ(不図示)と、PDから出力された電流信号を増幅すると共に電圧信号に変換するTIA(不図示)とが搭載されている。光半導体チップ1の表面には、光半導体チップ1の回路と接続された表面電極10(第3の電極)が形成されている。同様に、半導体アンプチップ2の表面には、半導体アンプチップ2の回路と接続された表面電極20(第1の電極)と表面電極21(第2の電極)とが形成されている。

光半導体チップ1は、半導体アンプチップ2上にフリップチップ実装される。すなわち、図1(B)に示すように光半導体チップ1の表面電極10と半導体アンプチップ2の表面電極20とは、バンプ3aを介して電気的に接続されている。この接続によって、光半導体チップ1と半導体アンプチップ2との間の信号の送受や、半導体アンプチップ2を介した光半導体チップ1への電源供給などが可能となる。

光半導体チップ1の表面電極10の材料としては、例えば、Auがある。半導体アンプチップ2の表面電極20,21は、例えば、AuやAlなどの材料で構成されている。また、バンプ3aは、例えば、Au,Al,Cu,Snなどの材料で構成されている。

表面電極10が形成された光半導体チップ1の表面を反転(フェイスダウン)させて、光半導体チップ1を半導体アンプチップ2上にフリップチップ実装する際に、光半導体チップ1が傾いて実装されるのを防ぐために、半導体アンプチップ2の表面には、表面電極20,21に加えて、光半導体チップ1の傾斜防止用のダミー電極22が形成されている。ダミー電極22は、半導体アンプチップ2の内部回路とは接続されていない。

図3は、図1(A)、図1(B)、図2(A)の状態の半導体アンプチップ2を上から見た平面図である。上記のとおり、平面視四角形の半導体アンプチップ2の表面には、表面電極20と、後述する展開用配線基板4との接続のための表面電極21に加えて、ダミー電極22が形成されている。このダミー電極22の上にもバンプ3bが形成される。バンプ3aと同様に、バンプ3bは、例えば、Au,Al,Cu,Snなどの材料で構成されている。

表面電極10が形成された光半導体チップ1の表面を反転(フェイスダウン)させて、光半導体チップ1を半導体アンプチップ2上にフリップチップ実装する際に、ダミー電極22上のバンプ3bが光半導体チップ1の表面と接触することにより、光半導体チップ1の傾きを防ぐことができ、光半導体チップ1を半導体アンプチップ2上に平に実装することが可能である。

図1(B)の例では、ダミー電極22に形成されたバンプ3bが光半導体チップ1の表面と接触しているが、このバンプ3bと対向する光半導体チップ1の表面にダミー電極を形成しておき、このダミー電極とバンプ3bとがフリップチップ実装の際に接続されるようにしてもよい。 光半導体チップ1の傾き防止のため、図3に示すように光半導体チップ1との接続用の表面電極20の両側に、ダミー電極22を1乃至複数個配置する必要がある。図3の例では、表面電極20の両側にダミー電極22を2個ずつ配置している。

以上のようにして接合された半導体アンプチップ2と光半導体チップ1とから構成される送受信フロントエンドを、展開用配線基板4上にフリップチップ実装するために、展開用配線基板4は、光半導体チップ1を収容可能な凹部40を有するキャビティ構造となっている。展開用配線基板4は、例えば、セラミックス、樹脂、Siなどからなる誘電体基板で構成されている。

光半導体チップ1が凹部40に収容された状態で半導体アンプチップ2が光半導体チップ1を吊り下げる形で支持できるようにするため、凹部40の幅(図1(A)、図1(B)のX方向の寸法)は、光半導体チップ1の幅よりも大きく、半導体アンプチップ2の幅よりも小さくなっている。凹部40の深さ(図1(A)、図1(B)のZ方向の寸法)は、光半導体チップ1の厚さよりも大きい値に設定されている。また、光半導体チップ1と後述するファイバアレイ5との結合のため、凹部40は、図2(A)に示すように展開用配線基板4の端面まで達するように形成されており、この展開用配線基板4の端面に光半導体チップ1のの光出入射端面が露出するようになっている。

半導体アンプチップ2と光半導体チップ1とから構成される送受信フロントエンドは、表面電極20が形成された半導体アンプチップ2の表面を反転(フェイスダウン)させた状態で展開用配線基板4上にフリップチップ実装される。すなわち、図1(B)に示すように半導体アンプチップ2の表面電極21と展開用配線基板4の表面電極41(第4の電極)とは、バンプ3cを介して電気的に接続される。この接続によって、送受信フロントエンドと展開用配線基板4との間の信号の送受や、展開用配線基板4を介した送受信フロントエンドへの電源供給などが可能となる。

展開用配線基板4の表面電極41は、例えば、AuやAlなどの材料で構成されている。バンプ3a,3bと同様に、バンプ3cは、例えば、Au,Al,Cu,Snなどの材料で構成されている。

展開用配線基板4がキャビティ構造を有していない場合、半導体アンプチップ2と展開用配線基板4とをワイヤで接続するか、半導体アンプチップ2に表面電極と裏面電極を貫通させるビア構造を付加する必要がある。これに対して、本実施例では、展開用配線基板4にキャビティ構造を設けることで、ビア構造が不要になる。さらに、半導体アンプチップ2の表面電極20と光半導体チップ1の表面電極10とをフリップチップ接合で接続し、光半導体チップ1が展開用配線基板4の凹部40に収容されるようにして、半導体アンプチップ2の表面電極21と展開用配線基板4の表面電極41とをフリップチップ接合で接続することにより、接続の配線長を最短の長さにすることができる。

展開用配線基板4の裏面には、BGA(Ball Grid Array)用の裏面電極42が設けられている。この裏面電極42は、展開用配線基板4の図示しないビア構造により表面電極41と電気的に接続されている。裏面電極42は、例えば、AuやAlなどの材料で構成されている。 裏面電極42上には、導電性接着剤43(例えば、クリームはんだ等)を用いてはんだボール44を搭載することが可能である。光送受信モジュールにはんだボール44を設けることで、光送受信モジュールのボード上へのBGA実装が容易になる。

次に、図2(A)に示すように、展開用配線基板4の端面から露出した光半導体チップ1の光出入射端面と光結合用のファイバアレイ5とは接着剤6で接着固定されている。これにより、光半導体チップ1の光出入射端面に露出している光導波路(不図示)とファイバアレイ5のファイバ50との光結合が実現され、光半導体チップ1のLDからファイバ50への光出力、およびファイバ50から光半導体チップ1のPDへの光入力が実現される。

図2(A)の側面図および図2(B)の平面図で示すように、ファイバアレイ5は、複数本のファイバ50をファイバブロック51によって固定する構造となっている。ファイバブロック51は、例えば、ガラスやSiなどの材料で構成されている。ファイバ50としては、例えば、SMF(Single Mode Fiber)やMMF(Multi Mode Fiber)が考えられる。

接着剤6の塗布量が少量である場合、光半導体チップ1の光出入射端面からファイバアレイ5の端面まで裾広がりの形状のフィレットが形成され、ファイバアレイ5が光半導体チップ1に接着固定される。

一方、別の例として、接着剤6の塗布量が多い場合の光送受信モジュールの側面図を図4(A)に示し、この場合の光送受信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図を図4(B)に示す。図4(A)に示すように、接着剤6の塗布量が多い場合、光半導体チップ1の展開用配線基板寄りの位置からファイバアレイ5の端面まで裾広がりの形状のフィレットが形成されるため、図2(A)の場合に比べて光半導体チップ1に付着する接着剤6の量が増えるので、ファイバアレイ5の接着固定を強固にすることが可能である。

また、別の例として、接着剤6の塗布量を更に増やした場合の光送受信モジュールの側面図を図5(A)に示し、この場合の光送受信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図を図5(B)に示す。図5(A)に示すように、接着剤6の塗布量を大幅に増やして、光半導体チップ1だけでなく、半導体アンプチップ2および展開用配線基板4まで接着剤6を付着させることにより、図4(A)の場合に比べてファイバアレイ5の接着固定をさらに強固にすることが可能である。

さらに、別の例として、光半導体チップ1の光出入射端面と光半導体アンプチップ2の端面と展開用配線基板4の端面とを面一にした場合の光送受信モジュールの側面図を図6(A)に示し、この場合の光送受信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図を図6(B)に示す。光半導体チップ1の光出入射端面が展開用配線基板4の端面と面一であることで、ファイバアレイ5を光半導体チップ1の光出入射端面に接着する際に、展開用配線基板4の端面がファイバアレイ5の接着固定用の治具として作用し、ファイバアレイ5の接着固定を強固にすることが可能である。

また、本実施例では、光の出入射端面に対して、半導体アンプチップ2の端面が光半導体チップ1の端面より出ていないことで半導体アンプチップ2と光半導体チップ1をアンダーフィル剤などで接着した際にアンダーフィル剤が光半導体チップ1の端面に流れ出ることを抑制できる。

[第2の実施例] 次に、本発明の第2の実施例について説明する。図7は本発明の第2の実施例に係る光送信モジュールの正面図、図8(A)は図7の光送信モジュールの側面図、図8(B)は図8(A)の光送信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図であり、図1〜図3と同一の構成には同一の符号を付してある。光送信モジュールの構造を見易くするため、図7ではファイバアレイ5を点線で示している。

本実施例の光送信モジュールの場合、光半導体チップ1aにはLD(不図示)が搭載され、半導体アンプチップ2aにはLDを駆動するドライバ(不図示)が搭載されている。 光半導体チップ1aを半導体アンプチップ2a上にフリップチップ実装する方法、展開用配線基板4のキャビティ構造の詳細、半導体アンプチップ2aと光半導体チップ1aとから構成される送信フロントエンドを展開用配線基板4上にフリップチップ実装する方法、および展開用配線基板4の裏面にはんだボール44を搭載する方法は、第1の実施例の図1(A)、図1(B)、図2(A)、図2(B)、図3で説明したとおりである。

展開用配線基板4の端面から露出した光半導体チップ1aの光出入射端面とファイバアレイ5とは接着剤6で接着固定される。これにより、光半導体チップ1aの光出入射端面に露出している光導波路(不図示)とファイバアレイ5のファイバ50との光結合が実現され、光半導体チップ1aのLDからファイバ50への光出力が実現される。

図8(A)の例では、光半導体チップ1aとファイバアレイ5との接続形態として、図2(A)、図2(B)で説明した方法を用いたが、図4(A)、図4(B)、図5(A)、図5(B)、図6(A)、図6(B)で説明した方法を採用してもよい。

次に、本実施例の光送信モジュールの別の例として、展開用配線基板4上にDC(Direct Current)成分カット用のキャパシタ7を実装した場合の光送信モジュールの正面図を図9(A)に示し、半導体アンプチップ2aと光半導体チップ1aとの接合部およびキャパシタ7の実装部の拡大図を図9(B)に示し、図9(A)の光送信モジュールの側面図を図10(A)に示し、図10(A)の光送信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図を図10(B)に示す。

展開用配線基板4上には、半導体アンプチップ2aと光半導体チップ1aとから構成される送信フロントエンドに対して、外部からのDC成分の影響を与えないようにするため、キャパシタ7が実装されている。 キャパシタ7の電極70と展開用配線基板4の表面電極45とは、導電性接着剤8(例えば、クリームはんだ等)によって接合されている。この接合は、クリームはんだ以外に、Au,Al,Cuなどで構成されるバンプで接合することも考えられる。こうして、展開用配線基板4上にキャパシタ7を実装することにより、半導体アンプチップ2aのドライバへの信号ラインにキャパシタ7が直列に挿入される。

図10(A)の例では、光半導体チップ1aとファイバアレイ5との接続形態として、図2(A)、図2(B)で説明した方法を用いたが、図4(A)、図4(B)、図5(A)、図5(B)、図6(A)、図6(B)で説明した方法を採用してもよい。

[第3の実施例] 次に、本発明の第3の実施例について説明する。図11は本発明の第3の実施例に係る光受信モジュールの正面図、図12(A)は図11の光受信モジュールの側面図、図12(B)は図12(A)の光受信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図であり、図1〜図3と同一の構成には同一の符号を付してある。光受信モジュールの構造を見易くするため、図11ではファイバアレイ5を点線で示している。

本実施例の光受信モジュールの場合、光半導体チップ1bにはPD(不図示)が搭載され、半導体アンプチップ2bにはTIA(不図示)が搭載されている。 光半導体チップ1bを半導体アンプチップ2b上にフリップチップ実装する方法、展開用配線基板4のキャビティ構造の詳細、半導体アンプチップ2bと光半導体チップ1bとから構成される受信フロントエンドを展開用配線基板4上にフリップチップ実装する方法、および展開用配線基板4の裏面にはんだボール44を搭載する方法は、第1の実施例の図1(A)、図1(B)、図2(A)、図2(B)、図3で説明したとおりである。

展開用配線基板4の端面から露出した光半導体チップ1bの光出入射端面とファイバアレイ5とは接着剤6で接着固定される。これにより、光半導体チップ1bの光出入射端面に露出している光導波路(不図示)とファイバアレイ5のファイバ50との光結合が実現され、ファイバ50から光半導体チップ1bのPDへの光入力が実現される。

図12(A)の例では、光半導体チップ1bとファイバアレイ5との接続形態として、図2(A)、図2(B)で説明した方法を用いたが、図4(A)、図4(B)、図5(A)、図5(B)、図6(A)、図6(B)で説明した方法を採用してもよい。

次に、本実施例の光受信モジュールの別の例として、展開用配線基板4上にDC成分カット用のキャパシタ7を実装した場合の光受信モジュールの正面図を図13(A)に示し、半導体アンプチップ2bと光半導体チップ1bとの接合部およびキャパシタ7の実装部の拡大図を図13(B)に示し、図13(A)の光受信モジュールの側面図を図14(A)に示し、図14(A)の光受信モジュールのファイバアレイ5との結合部の平面図を図14(B)に示す。

展開用配線基板4上には、半導体アンプチップ2bと光半導体チップ1bとから構成される受信フロントエンドに対して、外部からのDC成分の影響を与えないようにするため、キャパシタ7が実装されている。 図9、図10の場合と同様に、キャパシタ7の電極70と展開用配線基板4の表面電極45とは、導電性接着剤8(例えば、クリームはんだ等)によって接合されている。この接合は、クリームはんだ以外に、Au,Al,Cuなどで構成されるバンプで接合することも考えられる。展開用配線基板4上にキャパシタ7を実装することにより、半導体アンプチップ2bのTIAからの信号ラインにキャパシタ7が直列に挿入される。

図14(A)の例では、光半導体チップ1bとファイバアレイ5との接続形態として、図2(A)、図2(B)で説明した方法を用いたが、図4(A)、図4(B)、図5(A)、図5(B)、図6(A)、図6(B)で説明した方法を採用してもよい。

[第4の実施例] 次に、本発明の第4の実施例について説明する。第1〜第3の実施例では、光送受信モジュール、光送信モジュール、光受信モジュールをボード上にBGA実装する例で説明したが、BGAを使用せずにワイヤを介してモジュールと外部との接続を行ってもよい。外部との接続にワイヤボンディングを用いる場合の光送信モジュールの正面図を図15に示す。

図15の例では、展開用配線基板4の表面電極46(第5の電極)は、ワイヤ9によって外部の電極パッド(例えば光送信モジュールを収容するパッケージの電極パッド)と電気的に接続される。この表面電極46は、展開用配線基板4の図示しない配線により表面電極41と電気的に接続されている。

本実施例では、第1の実施例の光送受信モジュールにワイヤボンディングを適用した例で説明したが、第2の実施例の光送信モジュール、第3の実施例の光受信モジュールにワイヤボンディングを適用してもよい。

第1〜第4の実施例において、図3に示すように半導体アンプチップ2(2a,2b)の表面電極20と表面電極21とのX方向の最短距離をxとし、図16に示すように展開用配線基板4の凹部40のX方向の幅をWC、光半導体チップ1(1a,1b)のX方向の幅をWLDとすると、下記の式(1)が成り立つ。

また、光半導体チップ1(1a,1b)と半導体アンプチップ2(2a,2b)と展開用配線基板4のそれぞれの熱膨張係数をA,B,Cとした場合、AとBの差、BとCの差、もしくはAとBとCとの差が±5%以内であれば、温度変化によるバンプの変化を十分抑えることが可能である。

本発明は、光通信ネットワークに使用される光モジュールに適用することができる。

1,1a,1b…光半導体チップ、2,2a,2b…半導体アンプチップ、3a,3b,3c…バンプ、4…展開用配線基板、5…ファイバアレイ、6…接着剤、7…キャパシタ、8,43…導電性接着剤、9…ワイヤ、10,20,21,41,45,46…表面電極、22…ダミー電極、40…凹部、42…裏面電極、44…はんだボール、50…ファイバ、51…ファイバブロック。

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