受光装置
【課題】安定な高周波特性を有する受光装置を提供すること。
【解決手段】一端に電源電圧が供給される受光素子５０と、前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリア３０と、前記キャリアを搭載する導電体からなるベース２０と、前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプ４０と、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜３４と、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜３６と、前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗７２と、を具備する受光装置。
【解決手段】一端に電源電圧が供給される受光素子５０と、前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリア３０と、前記キャリアを搭載する導電体からなるベース２０と、前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプ４０と、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜３４と、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜３６と、前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗７２と、を具備する受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光装置に関し、受光素子が誘電体からなるキャリアに搭載された受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光装置は、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the home）等の光ファイバを用いた光通信に用いられる。特許文献１には、光信号を受信し電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードの出力電流信号を電圧信号に変換し増幅するＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）と、を備える受光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
受光装置には、高周波特性が求められている。しかしながら、安定な高周波特性が得られないことがある。本発明は、安定な高周波特性を有する受光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】
【０００５】
本発明は、一端に電源電圧が供給される受光素子と、前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリアと、前記キャリアを搭載する導電体からなるベースと、前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプと、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜と、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜と、前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗と、を具備することを特徴とする受光装置である。本発明によれば、周波数が高い領域における共振を抑制することにより、安定な高周波特性を有する受光装置を提供することができる。
【０００６】
上記構成において、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記他端が接続される第３金属膜を具備し、前記第１金属膜は少なくとも前記第３金属膜の両側を挟んで設けられている構成とすることができる。この構成によれば、周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【０００７】
上記構成において、前記第１ボンディングワイヤは、前記第３金属膜と前記トランスインピーダンスアンプの入力とを接続しており、前記第２ボンディングワイヤは、前記第１ボンディングワイヤの両側に、前記第３金属膜を挟んで設けられた前記第１金属膜にそれぞれ接続するように複数設けられる構成とすることができる。この構成によれば、周波数の低い領域における共振をより抑制することができる。
【０００８】
上記構成において、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第３キャパシタを形成する第４金属膜と、前記第１金属膜と第４金属膜との間に接続された第２抵抗と、を具備する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第２キャパシタまたは前記第３キャパシタの容量値は前記第１キャパシタの容量値より大きい構成とすることができる。この構成によれば、周波数の高い領域における共振をより抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、一端が前記第１金属膜に接続され他端が第２ボンディングワイヤに接続された第３キャパシタを具備する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、一端が前記第１金属膜に接続された第３抵抗と、一端が前記第３抵抗の他端および前記電源電圧を供給する電源に接続され他端が前記ベースに接続された第５キャパシタと、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、共振をさらに抑制することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１抵抗または第２抵抗は、前記キャリアの表面に形成された抵抗膜である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定な高周波特性を有する受光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、比較例１に係る受光装置の回路図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、ＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｃ）は、比較例２に係る受光装置を示す図である。
【図４】図４は、比較例２に係る受光装置の回路図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例２におけるＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図６】図６は、比較例３に係る受光装置の正面図である。
【図７】図７は、比較例３に係る受光装置の回路図である。
【図８】図８は、比較例３に係る受光装置のＺ２１を示す図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１に係る受光装置の回路図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、実施例２に係る受光装置を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２に係る受光装置の回路図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２の変形例１のキャリアの正面図である。
【図１５】図１５は、実施例２の変形例１に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２の変形例２のキャリアの正面図である。
【図１７】図１７は、実施例２の変形例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例２の変形例３のキャリアの正面図である。
【図１９】図１９は、実施例２の変形例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例２の変形例４に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例２の変形例５のキャリアの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、受光装置について比較例１を用い説明する。比較例１は、理想的な受光装置の例である。図１は、比較例１に係る受光装置の回路図である。図１のように、受光装置は、フォトダイオード１０およびＴＩＡ１４を備えている。フォトダイオード１０は光信号を電流信号に変換する受光素子である。フォトダイオード１０のカソードに電源Ｖｐｄが接続される。フォトダイオード１０のアノードはＴＩＡ１４に接続される。ＴＩＡ１４はアンプ１２とアンプ１２に並列に接続された抵抗Ｒ１とを有する。ＴＩＡ１４は、フォトダイオード１０が出力した電流信号を電圧信号に変換する。ＴＩＡ１４の後段にアンプ等が設けられている場合もあるが説明を省略する。
【００１６】
ＩｎＰ系ＨＢＴ（Hetero Bipolar Transistor）のＴＩＡ１４におけるＺ２１およびＳ２２の一例を説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、ＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。図２（ａ）は、ＴＩＡ１４のトランスインイーダンスＺ２１の周波数特性の一例を示す図である。実線は差動信号の出力信号を示している。Ｚ２１は、３０ＧＨｚ近くまで平坦であり、３０ＧＨｚ以上においても大きい値を示している。このように、良好なＺ２１特性を示している。図２（ｂ）は、ＴＩＡ１４のＳ２２の周波数特性の一例を示している。Ｓ２２は、概ね−１０ｄＢ以下であり、良好な特性を示している。以上のように、ＴＩＡ１４は良好な特性を有している。
【００１７】
比較例２は、フォトダーオード１０とＴＩＡ１４をベースに実装した例である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、比較例２に係る受光装置を示す図である。図３（ａ）は比較例２の上面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は正面図である。図３（ａ）から図３（ｃ）のように、導電性からなるベース２０に誘電体からなるキャリア３０が搭載されている。ベース２０はＦｅとＮｉとの合金、キャリア３０は酸化アルミニウムからなる。ベース２０とキャリア３０との間にはキャパシタ６０が設けられている。ベース２０上にＴＩＡチップ４０が設けられている。ＴＩＡチップ４０上には、ＴＩＡ１４が形成されており、表面には配線４４が設けられている。配線４４は、入力パッドＩｎ、出力パッドＯｕｔ、グランド配線Ｇｎｄを含む。ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄは、ＴＩＡチップ４０を貫通するビア４２内に形成された金属層によりベースと電気的に接続される。なお、ビア４２上には配線４４が形成されているが、図３（ａ）においては、配線４４を透視してビア４２を図示している。
【００１８】
キャリア３０の表面には、金属膜３２、３３が形成されている。金属膜３２はボンディングワイヤ６２によりＴＩＡチップ４０の入力パッドＩｎに接続される。金属膜３３はキャパシタ６０の上面の電極に接続される。キャパシタ６０の上面の電極には、不図示のボンディングワイヤ等を介し電源Ｖｐｄが接続される。キャリア３０はフォトダイオード１０を搭載する。キャリア３０の正面にはファトダイオードチップ（ＰＤチップ）５０がフリップチップ実装されている。図３（ｃ）においては、ＰＤチップ５０は破線で図示している。ＰＤチップ５０のカソードが金属膜３２に電気的に接続され、アノードが金属膜３３に電気的に接続されている。金属膜３２および３４は、金が用いられる。
【００１９】
図４は、比較例２に係る受光装置の回路図である。図４のように、フォトダイオード１０のアノードとＴＩＡ１４との間にインダクタＬ１が接続されている。インダクタＬ１は図３（ａ）から図３（ｃ）のボンディングワイヤ６２のインダクタンスに対応する。フォトダイオード１０のカソードとグランドとの間にキャパシタＣ１が接続されている。キャパシタＣ１は、図３（ａ）から図３（ｃ）のキャパシタ６０に対応する。その他の構成は、図１と同じであり、説明を省略する。
【００２０】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例２におけるＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）においては、ＴＩＡ１４が図２（ａ）および図２（ｂ）の特性を有するとしてＺ２１およびＳ２２の周波数特性をシミュレーションしている。シミュレーションにおいては、ボンディングワイヤ等を流れる電流により形成される磁束、キャリア３０上に形成された金属膜により形成されるキャパシタンス等も計算した。実線は差動信号の出力信号を示している。以下の比較例および実施例におけるシミュレーションも同様である。図５（ａ）および図５（ｂ）のように、８ＧＨｚ以上において共振現象が生じている。共振現象の原因は、ＴＩＡ１４の出力電流が作り出す磁束がキャリア３０に作用しているためである。例えば、図３（ａ）におけるＴＩＡチップ４０の出力パッドＯｕｔから後段のアンプ（図示せず）に接続するボンディングワイヤを流れる電流が、リターン電流としてグランド配線Ｇｎｄを介し戻ってくるため、キャリア３０の金属膜３２等に影響しているものと考えられる。
【００２１】
共振現象を抑制する一例として、比較例３について説明する。図６は、比較例３に係る受光装置の正面図である。フォトダイオード１０のカソードは、金属膜３４に接続されている。金属膜３４は、Ｕ字状に金属膜３２を囲っている。金属膜３４の両端は、それぞれボンディングワイヤ６３より、ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄに接続されている。
【００２２】
図７は、比較例３に係る受光装置の回路図である。インダクタＬ２がフォトダイオード１０のカソードとＴＩＡ１４のグランドとの間に接続されている。インダクタＬ２は、図６のボンディングワイヤ６３のインダクタンスに対応する。図８は、比較例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。図８においては、ＴＩＡ１４が図２（ａ）および図２（ｂ）の特性を有するとしてＺ２１の周波数特性をシミュレーションしている。図８のように、比較例３によれば、３０ＧＨｚ付近より小さい周波数領域での共振現象が抑制されている。これは、図６の金属膜３４とボンディングワイヤ６３とＴＩＡチップ４０のグランド配線がループを形成し、ＴＩＡ１４の出力電流が作り出す磁束がキャリア３０に作用することを抑制しているためである。しかしながら、３０ＧＨｚ以上において共振現象が生じている。
【００２３】
以上のように、比較例３においては、例えば３０ＧＨｚ以下の低周波領域において共振現象を抑制できる。しかしながら、例えば３０ＧＨｚ以上の高周波領域において共振現象が生じてしまう。以下、３０ＧＨｚ以上の高周波領域における共振現象を抑制する実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図９（ａ）は、比較例３に係る受光装置の回路図である。図７に示した回路図と比較すると、キャパシタＣ２がフォトダイオード１０のカソードとグランドとの間に接続されている。キャパシタＣ２は、図６における金属膜３４とベース２０との間の容量に対応する。このように、比較例３においては、キャリア３０の表面に形成した金属膜３４とベース２０との間にキャパシタＣ２の容量が形成されてしまう。このことから３０ＧＨｚ以上の高周波領域において共振現象が生じてしまうと考えられる。
【００２５】
図９（ｂ）は、実施例１に係る受光装置の回路図である。図９（ｂ）のように、実施例１においては、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ３とがフォトダイオード１０のカソードとグランドとの間に直列に接続されている。
【００２６】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１のインピーダンスの周波数特性を示す図である。インピーダンスは、ＴＩＡ１４のグランドからみたインピーダンスであり、キャパシタＣ１の容量値が１００ｐＦ、インダクタＬ２のインダクタンスが０．２ｎＦとして計算した。図１０（ａ）のように、比較例３においては３５ＧＨｚにおいて共振が生じている。図１０（ｂ）の実施例１においては、抵抗Ｒ３を５０Ωとして、キャパシタＣ３の容量値を０ｆＦから１ｐＦまで変化させインピーダンスを計算した。なお、容量値が０ｆＦの線は、抵抗Ｒ３およびキャパシタＣ３が接続されていない比較例３に対応する。図９（ｂ）のように、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ３とを接続することにより、３５ＧＨｚ付近の共振をなまらせることができる。例えば、キャパシタＣ３の容量値をキャパシタＣ２より大きくすることにより、３５ＧＨｚ付近の共振をよりなまらせることができる。
【実施例２】
【００２７】
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、実施例２に係る受光装置を示す図である。図１１（ａ）は実施例２の上面図、図１１（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１１（ｃ）は正面図である。なお、図１１（ｃ）において、ＰＤチップ５０は破線にて図示している。図１１（ａ）から図１１（ｃ）のように、キャリア３０の表面に金属膜３２、３４、３６、３８および３９が設けられている。金属膜３２は、キャリア３０の上面から正面に渡り形成されている。キャリア３０の正面の金属膜３２にはフォトダイオードのアノードが接続されている。例えば正面の金属膜３２の先端の円形領域にＰＤチップ５０のアノード電極がバンプを介し電気的に接続されている。キャリア３０の上面の金属膜３２は、ボンディングワイヤ６２を介しＴＩＡチップ４０の入力パッドＩｎに電気的に接続されている。金属膜３４は、キャリア３０の上面から正面に渡り形成されている。キャリア３０の正面の金属膜３４にはフォトダイオードのカソードが電気的に接続されている。例えば正面の金属膜３４にＰＤチップ５０のカソード電極がバンプを介し電気的に接続されている。
【００２８】
キャリア３０の正面の金属膜３４は、金属膜３２を囲むようにＵ字状に形成されている。キャリア３０の上面の金属膜３４は、金属膜３２の両側に設けられている。キャリア３０の上面の金属膜３４には、それぞれチップコンデンサ６４が設けられている。チップコンデンサ６４は、はんだを用い金属膜３４上に実装されている。チップコンデンサ６４の一端は金属膜３４に電気的に接続され、他端は、ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄにボンディングワイヤ６３を介し電気的に接続されている。
【００２９】
金属膜３６は、キャリア３０の正面に形成されている。金属膜３６は、抵抗膜７２を介し金属膜３４と電気的に接続され、抵抗膜７２以外では金属膜３４とは電気的に接続されていない。金属膜３９は、キャリア３０の正面に形成されている。金属膜３９は、ベース２０と電気的に接続されている。これにより、金属膜３９は、グランド電位となっている。金属膜３９は、金属膜３６とは分離している。金属膜３８は、キャリア３０の上面に形成されている。金属膜３８は、金属膜３４の外側にそれぞれ設けられている。金属膜３８は、抵抗膜７５を介し金属膜３４と電気的に接続され、抵抗膜７５以外では金属膜３４とは電気的に接続されていない。
【００３０】
キャリア３０の両側にはサブベース２２が設けられている。サブベース２２は、ベース２０と電気的に接続されている。サブベース２２は、ベース２０と一体に形成されていてもよい。また、サブベース２２は、ベース２０にロウ材または溶接により固定されていてもよい。サブベース２２の上面にはチップコンデンサ６６が設けられている。チップコンデンサ６６は、はんだを用いサブベース２２上に実装されている。チップコンデンサ６６はサブベース２２に電気的に接続され、チップコンデンサ６６の一端は、ボンディングワイヤ７１を介し電源Ｖｐｄに接続され、さらに、金属膜３８にボンディングワイヤ６９を介し接続されている。
【００３１】
ベース２０およびサブベース２２は、ＦｅとＮｉとの合金により形成される。ベース２０およびサブベース２２は、他の導電体（例えば金属）から形成されてもよい。ベース２０およびサブベース２２は、同じ導電体材料から形成されてもよい。キャリア３０は、酸化アルミニウムにより形成される。キャリア３０は、他の誘電体から形成されてもよい。金属膜３２、３４、３６、３８および３９は、金より形成される。金属膜３２、３４、３６、３８および３９は、他の金属でもよい。抵抗膜７２および７５は、窒化タンタルにより形成されている。抵抗膜７２および７５は、他の薄膜抵抗でもよい。その他の構成は、図３（ａ）から図３（ｃ）と同じであり説明を省略する。
【００３２】
図１２は、実施例２に係る受光装置の回路図である。図１２を参照し、フォトダイオード１０のカソードが、抵抗Ｒ４、インダクタＬ４およびインダクタＬ５を直列に介し電源Ｖｐｄに接続されている。キャパシタＣ４は、一端がインダクタＬ４とインダクタＬ５との間のノードに接続され、他端が接地されている。インダクタＬ２とキャパシタＣ２が接続されるノードとの間にキャパシタＣ５が接続される。その他の構成は図９（ｂ）と同じである。
【００３３】
図１２のキャパシタＣ２は、キャリア３０上に形成された金属膜３４とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスに対応する。抵抗Ｒ３は、抵抗膜７２により形成される抵抗値に対応する。キャパシタＣ３は、金属膜３６とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスに対応する。抵抗Ｒ４は、抵抗膜７５により形成される抵抗値に対応する。インダクタＬ４はボンディングワイヤ６９により形成されるインダクタンスに対応する。キャパシタＣ４はチップコンデンサ６６に対応する。キャパシタＣ５はチップコンデンサ６４に対応する。インダクタＬ５は、ボンディングワイヤ７１により形成されるインダクタンスに対応する。なお、図１１（ｂ）において、キャリア３０の背面とベース２０の正面とが近接している場合、キャパシタＣ２には、金属膜３４とベース２０の正面との間の誘電体材料と空気とを介した結合により形成されたキャパシタンスも含まれる。同様に、キャパシタＣ３には、金属膜３６とベース２０の正面との間の誘電体材料と空気とを介した結合により形成されたキャパシタンスも含まれる。
【００３４】
キャパシタＣ５は、グランドと電源Ｖｐｄとの間の直流カットキャパシタである。さらに、キャパシタＣ５の容量値を調整することで、受光装置の特性を向上させることもできる。なお、図示していないが、キャパシタＣ５と類似の直流カットキャパシタは、図７、図９（ａ）および、図９（ｂ）においても直流経路のいずれかに設けられている。抵抗Ｒ４、インダクタＬ４およびキャパシタＣ４は、実施例１の抵抗Ｒ２およびキャパシタＣ４と同様に、共振特性をなまらせ、共振を抑制する機能を有する。
【００３５】
実施例２に係る受光装置のＺ２１およびＳ２２をシミュレーションした。図１１（ｃ）におけるキャリア３０の高さ、幅は、それぞれ１．０および１．５ｍｍ、図１１（ｂ）におけるキャリア３０の幅は０．４ｍｍである。キャパシタＣ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５のキャパシタンスは、それぞれ３０ｆＦ、５３．３ｆＦ、１００ｐＦおよび１０ｐＦである。抵抗Ｒ３およびＲ４の抵抗値はそれぞれ５０Ω、５０Ωである。インダクタＬ１、Ｌ２およびＬ４のインダクタンスはボンディングワイヤのインダクタンスとして全て０．２ｎＨとした。
【００３６】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１およびＳ２２のシミュレーション結果を示す図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００３７】
図１４は、実施例２の変形例１のキャリアの正面図である。図１１（ｃ）と比較し、金属膜３９が形成されておらず、金属膜３６がキャリア３０の下まで形成されている。ただし、金属膜３６は、ベース２０とは電気的に接触していない。変形例１では、キャパシタＣ３のキャパシタンスは８０ｆＦである。その他は、実施例２と同じである。
【００３８】
図１５は、実施例２の変形例１に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１５のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００３９】
図１６は、実施例２の変形例２のキャリアの正面図である。図１１（ｃ）と比較し、金属膜３６が２つに分離しており、分離した金属膜３６−１および３６−２のそれぞれが抵抗膜７２−１および抵抗膜７２−２を介し金属膜３４に接続されている。金属膜３６−１および金属膜３６−２とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスにより、それぞれキャパシタＣ３−１とキャパシタＣ３−２とが形成される。図１６の例では、キャパシタＣ３−１とキャパシタＣ３−２とのそれぞれのキャパシタンスは、それぞれ４９．４ｆＦである。抵抗膜７２−１および７２−２のそれぞれの抵抗値は１００Ωである。その他は、実施例２と同じである。また、キャパシタＣ３−１の容量値またはキャパシタＣ３−２の容量値をキャパシタＣ２の容量値より大きくすることにより、３５ＧＨｚ付近の共振をよりなまらせることができる。さらに、キャパシタＣ３−１の容量値およびキャパシタＣ３−２の容量値をキャパシタＣ２の容量値より大きくしてもよい。
【００４０】
図１７は、実施例２の変形例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１７のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４１】
図１８は、実施例２の変形例３のキャリアの正面図である。変形例２の図１６と比較し、金属膜３９が形成されておらず、金属膜３６が正面の下において接続している。ただし、金属膜３６は、ベース２０とは電気的に接触していない。図１８の例では、キャパシタＣ３のキャパシタンスは８０ｆＦである。その他は、実施例２の変形例２と同じである。
【００４２】
図１９は、実施例２の変形例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１９のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４３】
図２０は、実施例２の変形例４に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。変形例４においては、変形例２および３の金属膜３６の代わりに、抵抗膜７２にそれぞれ容量値が５００ｆＦのキャパシタを接続し、シミュレーションしている。図２０のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４４】
図２１は、実施例２の変形例５のキャリア３０の上面（金属膜およびボンディングワイヤを図示）である。図２１のように、金属膜３４とボンディングワイヤ６９との間に抵抗が設けられていなくともよい。なお、金属膜３４のチップコンデンサ６４が実装される領域とボンディングワイヤ６９が接続される領域との間の金属膜３４が一部除去されているのは、チップコンデンサ６４を金属膜３４上にはんだを用い実装する際にはんだがボンディングワイヤ６９が接続する領域に流入することを抑制するためである。
【００４５】
実施例１および２によれば、図９（ｂ）および図１２のように、フォトダイオード１０等の受光素子の一端（例えばカソード）に電源電圧が供給される。図９（ｂ）、図１１（ａ）から図１１（ｃ）および図１２のように、ＴＩＡ１４には、受光素子の他端（例えばアノード）から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤ６２を介し入力する。第１金属膜３４は、キャリア３０の表面に形成され、受光素子の一端が接続され、ＴＩＡ１４のグランドが第２ボンディングワイヤ６３を介し接続され、ベース２０との間に第１キャパシタＣ２を形成する。第２金属膜３６は、キャリア３０の表面に形成され、ベース２０との間に第２キャパシタＣ３を形成する。第１抵抗Ｒ３が第１金属膜３４と第２金属膜３６との間に接続されている。
【００４６】
以上により、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用い説明したように、周波数が高い領域における共振を抑制することができる。第１金属膜３４および第２金属膜３６がキャリア３０の表面に形成されていることにより、付加されるインダクタンスを低減できる。例えば、キャパシタをキャリア３０に外付けすると、ボンディングワイヤ等のインダクタンスが付加される。実施例１および２においては、付加されるインダクタンスが小さいため、図１０（ｂ）のように、理想的に共振を抑制することができる。
【００４７】
また、実施例１および２によれば、図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第３金属膜３２がキャリア３０の表面に形成され、第３金属膜３２には受光素子の他端（例えばアノード）が接続される。第１金属膜３４は第３金属膜３２を囲むように設けられている。例えば、第１金属膜３４は少なくとも第３金属膜３２の両側を挟んで設けられている。これにより、第１金属膜３４が第３金属膜３２を囲みＴＩＡ１４の出力電流が形成する磁束がキャリアに作用することを抑制できる。よって、周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【００４８】
さらに、第１金属膜３４、第２ボンディングワイヤ６３およびＴＩＡのグランド配線Ｇｎｄが、第３金属膜３２および第１ボンディングワイヤ６２を囲むように形成されている。例えば、第１ボンディングワイヤは６２、第３金属膜３２とＴＩＡ１４の入力（入力パッドＩｎ）とを接続している。第２ボンディングワイヤ６３は、第１ボンディングワイヤ６２の両側に、第３金属膜３２を挟んで設けられた第１金属膜３４にそれぞれ接続するように複数設けられる。これにより、第１金属膜３４、第２ボンディングワイヤ６３およびＴＩＡのグランド配線Ｇｎｄが、第３金属膜３２を囲みＴＩＡ１４の出力電流が形成する磁束がキャリアに作用することを抑制できる。周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【００４９】
図１６のように、第１金属膜３２と第２金属膜３６−１との間に第１抵抗（金属膜７２−１）が接続されている。さらに、第１金属膜３２と、キャリア３０の表面に形成されベース２０との間にキャパシタＣ３−１（第３キャパシタ）を形成する第４金属膜３６−１と、の間に第２抵抗（金属膜７２−２）が接続されていてもよい。
【００５０】
さらに、図１０（ｂ）のように、第２キャパシタＣ３の容量値をキャ第１キャパシタＣ２より大きくすることにより、共振をより抑制することができる。キャリア３０の表面に形成された金属膜３４および３６により形成されるキャパシタＣ２およびＣ３の容量値は、それぞれ金属膜３４および３６の面積に依存する。よって、第２金属膜３６の面積は第１金属膜３４の面積より大きいことが好ましい。
【００５１】
図１６においては、第２キャパシタＣ３−１および第３キャパシタＣ３−２のそれぞれの容量値は第１キャパシタＣ１の容量値より大きいことが好ましい。これにより、共振をより抑制することができる。
【００５２】
さらに、実施例２によれば、図１１（ａ）から図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第４キャパシタＣ４の一端が第１金属膜３４に接続され他端が第２ボンディングワイヤ６３に接続されている。これにより、グランドと電源Ｖｐｄとの間に直流電流が流れることを抑制できる。
【００５３】
さらに、実施例２によれば、図１１（ａ）から図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第３抵抗Ｒ４の一端が第１金属膜３４に接続されている。第５キャパシタＣ４の一端が第３抵抗Ｒ４の他端および電源電圧Ｖｐｄを供給する電源に接続され他端がベース２０に接続されている。これにより、共振をさらに抑制することができる。
【００５４】
第１抵抗Ｒ３は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第１抵抗Ｒ３は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。
【００５５】
また、図１６の第１抵抗(抵抗膜７２−１)および第２抵抗(抵抗膜７２−２)は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第１抵抗(抵抗膜７２−１)および第２抵抗(抵抗膜７２−２)の少なくとも一方は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。第１抵抗および第２抵抗の両方がキャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることがより好ましい。
【００５６】
同様に、第３抵抗Ｒ４は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第３抵抗Ｒ４は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。
【００５７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ フォトダイオード
１４ ＴＩＡ
２０ ベース
２２ サブベース
３０ キャリア
３２、３４、３６、３６−１、３６−２ 金属膜
４０ ＴＩＡチップ
５０ ＰＤチップ
６２、６３、６９ ボンディングワイヤ
６４、６６ チップコンデンサ
７２、７５、７２−１、７２−２ 抵抗膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光装置に関し、受光素子が誘電体からなるキャリアに搭載された受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光装置は、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the home）等の光ファイバを用いた光通信に用いられる。特許文献１には、光信号を受信し電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードの出力電流信号を電圧信号に変換し増幅するＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ）と、を備える受光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
受光装置には、高周波特性が求められている。しかしながら、安定な高周波特性が得られないことがある。本発明は、安定な高周波特性を有する受光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】
【０００５】
本発明は、一端に電源電圧が供給される受光素子と、前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリアと、前記キャリアを搭載する導電体からなるベースと、前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプと、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜と、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜と、前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗と、を具備することを特徴とする受光装置である。本発明によれば、周波数が高い領域における共振を抑制することにより、安定な高周波特性を有する受光装置を提供することができる。
【０００６】
上記構成において、前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記他端が接続される第３金属膜を具備し、前記第１金属膜は少なくとも前記第３金属膜の両側を挟んで設けられている構成とすることができる。この構成によれば、周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【０００７】
上記構成において、前記第１ボンディングワイヤは、前記第３金属膜と前記トランスインピーダンスアンプの入力とを接続しており、前記第２ボンディングワイヤは、前記第１ボンディングワイヤの両側に、前記第３金属膜を挟んで設けられた前記第１金属膜にそれぞれ接続するように複数設けられる構成とすることができる。この構成によれば、周波数の低い領域における共振をより抑制することができる。
【０００８】
上記構成において、前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第３キャパシタを形成する第４金属膜と、前記第１金属膜と第４金属膜との間に接続された第２抵抗と、を具備する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第２キャパシタまたは前記第３キャパシタの容量値は前記第１キャパシタの容量値より大きい構成とすることができる。この構成によれば、周波数の高い領域における共振をより抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、一端が前記第１金属膜に接続され他端が第２ボンディングワイヤに接続された第３キャパシタを具備する構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、一端が前記第１金属膜に接続された第３抵抗と、一端が前記第３抵抗の他端および前記電源電圧を供給する電源に接続され他端が前記ベースに接続された第５キャパシタと、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、共振をさらに抑制することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第１抵抗または第２抵抗は、前記キャリアの表面に形成された抵抗膜である構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定な高周波特性を有する受光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、比較例１に係る受光装置の回路図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、ＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｃ）は、比較例２に係る受光装置を示す図である。
【図４】図４は、比較例２に係る受光装置の回路図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例２におけるＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図６】図６は、比較例３に係る受光装置の正面図である。
【図７】図７は、比較例３に係る受光装置の回路図である。
【図８】図８は、比較例３に係る受光装置のＺ２１を示す図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１に係る受光装置の回路図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、実施例２に係る受光装置を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２に係る受光装置の回路図である。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２の変形例１のキャリアの正面図である。
【図１５】図１５は、実施例２の変形例１に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例２の変形例２のキャリアの正面図である。
【図１７】図１７は、実施例２の変形例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例２の変形例３のキャリアの正面図である。
【図１９】図１９は、実施例２の変形例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例２の変形例４に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。
【図２１】図２１は、実施例２の変形例５のキャリアの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、受光装置について比較例１を用い説明する。比較例１は、理想的な受光装置の例である。図１は、比較例１に係る受光装置の回路図である。図１のように、受光装置は、フォトダイオード１０およびＴＩＡ１４を備えている。フォトダイオード１０は光信号を電流信号に変換する受光素子である。フォトダイオード１０のカソードに電源Ｖｐｄが接続される。フォトダイオード１０のアノードはＴＩＡ１４に接続される。ＴＩＡ１４はアンプ１２とアンプ１２に並列に接続された抵抗Ｒ１とを有する。ＴＩＡ１４は、フォトダイオード１０が出力した電流信号を電圧信号に変換する。ＴＩＡ１４の後段にアンプ等が設けられている場合もあるが説明を省略する。
【００１６】
ＩｎＰ系ＨＢＴ（Hetero Bipolar Transistor）のＴＩＡ１４におけるＺ２１およびＳ２２の一例を説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、ＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。図２（ａ）は、ＴＩＡ１４のトランスインイーダンスＺ２１の周波数特性の一例を示す図である。実線は差動信号の出力信号を示している。Ｚ２１は、３０ＧＨｚ近くまで平坦であり、３０ＧＨｚ以上においても大きい値を示している。このように、良好なＺ２１特性を示している。図２（ｂ）は、ＴＩＡ１４のＳ２２の周波数特性の一例を示している。Ｓ２２は、概ね−１０ｄＢ以下であり、良好な特性を示している。以上のように、ＴＩＡ１４は良好な特性を有している。
【００１７】
比較例２は、フォトダーオード１０とＴＩＡ１４をベースに実装した例である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、比較例２に係る受光装置を示す図である。図３（ａ）は比較例２の上面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は正面図である。図３（ａ）から図３（ｃ）のように、導電性からなるベース２０に誘電体からなるキャリア３０が搭載されている。ベース２０はＦｅとＮｉとの合金、キャリア３０は酸化アルミニウムからなる。ベース２０とキャリア３０との間にはキャパシタ６０が設けられている。ベース２０上にＴＩＡチップ４０が設けられている。ＴＩＡチップ４０上には、ＴＩＡ１４が形成されており、表面には配線４４が設けられている。配線４４は、入力パッドＩｎ、出力パッドＯｕｔ、グランド配線Ｇｎｄを含む。ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄは、ＴＩＡチップ４０を貫通するビア４２内に形成された金属層によりベースと電気的に接続される。なお、ビア４２上には配線４４が形成されているが、図３（ａ）においては、配線４４を透視してビア４２を図示している。
【００１８】
キャリア３０の表面には、金属膜３２、３３が形成されている。金属膜３２はボンディングワイヤ６２によりＴＩＡチップ４０の入力パッドＩｎに接続される。金属膜３３はキャパシタ６０の上面の電極に接続される。キャパシタ６０の上面の電極には、不図示のボンディングワイヤ等を介し電源Ｖｐｄが接続される。キャリア３０はフォトダイオード１０を搭載する。キャリア３０の正面にはファトダイオードチップ（ＰＤチップ）５０がフリップチップ実装されている。図３（ｃ）においては、ＰＤチップ５０は破線で図示している。ＰＤチップ５０のカソードが金属膜３２に電気的に接続され、アノードが金属膜３３に電気的に接続されている。金属膜３２および３４は、金が用いられる。
【００１９】
図４は、比較例２に係る受光装置の回路図である。図４のように、フォトダイオード１０のアノードとＴＩＡ１４との間にインダクタＬ１が接続されている。インダクタＬ１は図３（ａ）から図３（ｃ）のボンディングワイヤ６２のインダクタンスに対応する。フォトダイオード１０のカソードとグランドとの間にキャパシタＣ１が接続されている。キャパシタＣ１は、図３（ａ）から図３（ｃ）のキャパシタ６０に対応する。その他の構成は、図１と同じであり、説明を省略する。
【００２０】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例２におけるＴＩＡのＺ２１およびＳ２２を示す図である。図５（ａ）および図５（ｂ）においては、ＴＩＡ１４が図２（ａ）および図２（ｂ）の特性を有するとしてＺ２１およびＳ２２の周波数特性をシミュレーションしている。シミュレーションにおいては、ボンディングワイヤ等を流れる電流により形成される磁束、キャリア３０上に形成された金属膜により形成されるキャパシタンス等も計算した。実線は差動信号の出力信号を示している。以下の比較例および実施例におけるシミュレーションも同様である。図５（ａ）および図５（ｂ）のように、８ＧＨｚ以上において共振現象が生じている。共振現象の原因は、ＴＩＡ１４の出力電流が作り出す磁束がキャリア３０に作用しているためである。例えば、図３（ａ）におけるＴＩＡチップ４０の出力パッドＯｕｔから後段のアンプ（図示せず）に接続するボンディングワイヤを流れる電流が、リターン電流としてグランド配線Ｇｎｄを介し戻ってくるため、キャリア３０の金属膜３２等に影響しているものと考えられる。
【００２１】
共振現象を抑制する一例として、比較例３について説明する。図６は、比較例３に係る受光装置の正面図である。フォトダイオード１０のカソードは、金属膜３４に接続されている。金属膜３４は、Ｕ字状に金属膜３２を囲っている。金属膜３４の両端は、それぞれボンディングワイヤ６３より、ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄに接続されている。
【００２２】
図７は、比較例３に係る受光装置の回路図である。インダクタＬ２がフォトダイオード１０のカソードとＴＩＡ１４のグランドとの間に接続されている。インダクタＬ２は、図６のボンディングワイヤ６３のインダクタンスに対応する。図８は、比較例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１を示す図である。図８においては、ＴＩＡ１４が図２（ａ）および図２（ｂ）の特性を有するとしてＺ２１の周波数特性をシミュレーションしている。図８のように、比較例３によれば、３０ＧＨｚ付近より小さい周波数領域での共振現象が抑制されている。これは、図６の金属膜３４とボンディングワイヤ６３とＴＩＡチップ４０のグランド配線がループを形成し、ＴＩＡ１４の出力電流が作り出す磁束がキャリア３０に作用することを抑制しているためである。しかしながら、３０ＧＨｚ以上において共振現象が生じている。
【００２３】
以上のように、比較例３においては、例えば３０ＧＨｚ以下の低周波領域において共振現象を抑制できる。しかしながら、例えば３０ＧＨｚ以上の高周波領域において共振現象が生じてしまう。以下、３０ＧＨｚ以上の高周波領域における共振現象を抑制する実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図９（ａ）は、比較例３に係る受光装置の回路図である。図７に示した回路図と比較すると、キャパシタＣ２がフォトダイオード１０のカソードとグランドとの間に接続されている。キャパシタＣ２は、図６における金属膜３４とベース２０との間の容量に対応する。このように、比較例３においては、キャリア３０の表面に形成した金属膜３４とベース２０との間にキャパシタＣ２の容量が形成されてしまう。このことから３０ＧＨｚ以上の高周波領域において共振現象が生じてしまうと考えられる。
【００２５】
図９（ｂ）は、実施例１に係る受光装置の回路図である。図９（ｂ）のように、実施例１においては、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ３とがフォトダイオード１０のカソードとグランドとの間に直列に接続されている。
【００２６】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ比較例３および実施例１のインピーダンスの周波数特性を示す図である。インピーダンスは、ＴＩＡ１４のグランドからみたインピーダンスであり、キャパシタＣ１の容量値が１００ｐＦ、インダクタＬ２のインダクタンスが０．２ｎＦとして計算した。図１０（ａ）のように、比較例３においては３５ＧＨｚにおいて共振が生じている。図１０（ｂ）の実施例１においては、抵抗Ｒ３を５０Ωとして、キャパシタＣ３の容量値を０ｆＦから１ｐＦまで変化させインピーダンスを計算した。なお、容量値が０ｆＦの線は、抵抗Ｒ３およびキャパシタＣ３が接続されていない比較例３に対応する。図９（ｂ）のように、抵抗Ｒ３とキャパシタＣ３とを接続することにより、３５ＧＨｚ付近の共振をなまらせることができる。例えば、キャパシタＣ３の容量値をキャパシタＣ２より大きくすることにより、３５ＧＨｚ付近の共振をよりなまらせることができる。
【実施例２】
【００２７】
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、実施例２に係る受光装置を示す図である。図１１（ａ）は実施例２の上面図、図１１（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図１１（ｃ）は正面図である。なお、図１１（ｃ）において、ＰＤチップ５０は破線にて図示している。図１１（ａ）から図１１（ｃ）のように、キャリア３０の表面に金属膜３２、３４、３６、３８および３９が設けられている。金属膜３２は、キャリア３０の上面から正面に渡り形成されている。キャリア３０の正面の金属膜３２にはフォトダイオードのアノードが接続されている。例えば正面の金属膜３２の先端の円形領域にＰＤチップ５０のアノード電極がバンプを介し電気的に接続されている。キャリア３０の上面の金属膜３２は、ボンディングワイヤ６２を介しＴＩＡチップ４０の入力パッドＩｎに電気的に接続されている。金属膜３４は、キャリア３０の上面から正面に渡り形成されている。キャリア３０の正面の金属膜３４にはフォトダイオードのカソードが電気的に接続されている。例えば正面の金属膜３４にＰＤチップ５０のカソード電極がバンプを介し電気的に接続されている。
【００２８】
キャリア３０の正面の金属膜３４は、金属膜３２を囲むようにＵ字状に形成されている。キャリア３０の上面の金属膜３４は、金属膜３２の両側に設けられている。キャリア３０の上面の金属膜３４には、それぞれチップコンデンサ６４が設けられている。チップコンデンサ６４は、はんだを用い金属膜３４上に実装されている。チップコンデンサ６４の一端は金属膜３４に電気的に接続され、他端は、ＴＩＡチップ４０のグランド配線Ｇｎｄにボンディングワイヤ６３を介し電気的に接続されている。
【００２９】
金属膜３６は、キャリア３０の正面に形成されている。金属膜３６は、抵抗膜７２を介し金属膜３４と電気的に接続され、抵抗膜７２以外では金属膜３４とは電気的に接続されていない。金属膜３９は、キャリア３０の正面に形成されている。金属膜３９は、ベース２０と電気的に接続されている。これにより、金属膜３９は、グランド電位となっている。金属膜３９は、金属膜３６とは分離している。金属膜３８は、キャリア３０の上面に形成されている。金属膜３８は、金属膜３４の外側にそれぞれ設けられている。金属膜３８は、抵抗膜７５を介し金属膜３４と電気的に接続され、抵抗膜７５以外では金属膜３４とは電気的に接続されていない。
【００３０】
キャリア３０の両側にはサブベース２２が設けられている。サブベース２２は、ベース２０と電気的に接続されている。サブベース２２は、ベース２０と一体に形成されていてもよい。また、サブベース２２は、ベース２０にロウ材または溶接により固定されていてもよい。サブベース２２の上面にはチップコンデンサ６６が設けられている。チップコンデンサ６６は、はんだを用いサブベース２２上に実装されている。チップコンデンサ６６はサブベース２２に電気的に接続され、チップコンデンサ６６の一端は、ボンディングワイヤ７１を介し電源Ｖｐｄに接続され、さらに、金属膜３８にボンディングワイヤ６９を介し接続されている。
【００３１】
ベース２０およびサブベース２２は、ＦｅとＮｉとの合金により形成される。ベース２０およびサブベース２２は、他の導電体（例えば金属）から形成されてもよい。ベース２０およびサブベース２２は、同じ導電体材料から形成されてもよい。キャリア３０は、酸化アルミニウムにより形成される。キャリア３０は、他の誘電体から形成されてもよい。金属膜３２、３４、３６、３８および３９は、金より形成される。金属膜３２、３４、３６、３８および３９は、他の金属でもよい。抵抗膜７２および７５は、窒化タンタルにより形成されている。抵抗膜７２および７５は、他の薄膜抵抗でもよい。その他の構成は、図３（ａ）から図３（ｃ）と同じであり説明を省略する。
【００３２】
図１２は、実施例２に係る受光装置の回路図である。図１２を参照し、フォトダイオード１０のカソードが、抵抗Ｒ４、インダクタＬ４およびインダクタＬ５を直列に介し電源Ｖｐｄに接続されている。キャパシタＣ４は、一端がインダクタＬ４とインダクタＬ５との間のノードに接続され、他端が接地されている。インダクタＬ２とキャパシタＣ２が接続されるノードとの間にキャパシタＣ５が接続される。その他の構成は図９（ｂ）と同じである。
【００３３】
図１２のキャパシタＣ２は、キャリア３０上に形成された金属膜３４とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスに対応する。抵抗Ｒ３は、抵抗膜７２により形成される抵抗値に対応する。キャパシタＣ３は、金属膜３６とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスに対応する。抵抗Ｒ４は、抵抗膜７５により形成される抵抗値に対応する。インダクタＬ４はボンディングワイヤ６９により形成されるインダクタンスに対応する。キャパシタＣ４はチップコンデンサ６６に対応する。キャパシタＣ５はチップコンデンサ６４に対応する。インダクタＬ５は、ボンディングワイヤ７１により形成されるインダクタンスに対応する。なお、図１１（ｂ）において、キャリア３０の背面とベース２０の正面とが近接している場合、キャパシタＣ２には、金属膜３４とベース２０の正面との間の誘電体材料と空気とを介した結合により形成されたキャパシタンスも含まれる。同様に、キャパシタＣ３には、金属膜３６とベース２０の正面との間の誘電体材料と空気とを介した結合により形成されたキャパシタンスも含まれる。
【００３４】
キャパシタＣ５は、グランドと電源Ｖｐｄとの間の直流カットキャパシタである。さらに、キャパシタＣ５の容量値を調整することで、受光装置の特性を向上させることもできる。なお、図示していないが、キャパシタＣ５と類似の直流カットキャパシタは、図７、図９（ａ）および、図９（ｂ）においても直流経路のいずれかに設けられている。抵抗Ｒ４、インダクタＬ４およびキャパシタＣ４は、実施例１の抵抗Ｒ２およびキャパシタＣ４と同様に、共振特性をなまらせ、共振を抑制する機能を有する。
【００３５】
実施例２に係る受光装置のＺ２１およびＳ２２をシミュレーションした。図１１（ｃ）におけるキャリア３０の高さ、幅は、それぞれ１．０および１．５ｍｍ、図１１（ｂ）におけるキャリア３０の幅は０．４ｍｍである。キャパシタＣ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５のキャパシタンスは、それぞれ３０ｆＦ、５３．３ｆＦ、１００ｐＦおよび１０ｐＦである。抵抗Ｒ３およびＲ４の抵抗値はそれぞれ５０Ω、５０Ωである。インダクタＬ１、Ｌ２およびＬ４のインダクタンスはボンディングワイヤのインダクタンスとして全て０．２ｎＨとした。
【００３６】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、実施例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１およびＳ２２のシミュレーション結果を示す図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００３７】
図１４は、実施例２の変形例１のキャリアの正面図である。図１１（ｃ）と比較し、金属膜３９が形成されておらず、金属膜３６がキャリア３０の下まで形成されている。ただし、金属膜３６は、ベース２０とは電気的に接触していない。変形例１では、キャパシタＣ３のキャパシタンスは８０ｆＦである。その他は、実施例２と同じである。
【００３８】
図１５は、実施例２の変形例１に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１５のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００３９】
図１６は、実施例２の変形例２のキャリアの正面図である。図１１（ｃ）と比較し、金属膜３６が２つに分離しており、分離した金属膜３６−１および３６−２のそれぞれが抵抗膜７２−１および抵抗膜７２−２を介し金属膜３４に接続されている。金属膜３６−１および金属膜３６−２とキャリア３０の下面のベース２０との間の誘電体材料を介した結合により形成されるキャパシタンスにより、それぞれキャパシタＣ３−１とキャパシタＣ３−２とが形成される。図１６の例では、キャパシタＣ３−１とキャパシタＣ３−２とのそれぞれのキャパシタンスは、それぞれ４９．４ｆＦである。抵抗膜７２−１および７２−２のそれぞれの抵抗値は１００Ωである。その他は、実施例２と同じである。また、キャパシタＣ３−１の容量値またはキャパシタＣ３−２の容量値をキャパシタＣ２の容量値より大きくすることにより、３５ＧＨｚ付近の共振をよりなまらせることができる。さらに、キャパシタＣ３−１の容量値およびキャパシタＣ３−２の容量値をキャパシタＣ２の容量値より大きくしてもよい。
【００４０】
図１７は、実施例２の変形例２に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１７のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４１】
図１８は、実施例２の変形例３のキャリアの正面図である。変形例２の図１６と比較し、金属膜３９が形成されておらず、金属膜３６が正面の下において接続している。ただし、金属膜３６は、ベース２０とは電気的に接触していない。図１８の例では、キャパシタＣ３のキャパシタンスは８０ｆＦである。その他は、実施例２の変形例２と同じである。
【００４２】
図１９は、実施例２の変形例３に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。図１９のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４３】
図２０は、実施例２の変形例４に係る受光装置のＴＩＡのＺ２１のシミュレーション結果を示す図である。変形例４においては、変形例２および３の金属膜３６の代わりに、抵抗膜７２にそれぞれ容量値が５００ｆＦのキャパシタを接続し、シミュレーションしている。図２０のように、０ＧＨｚから５０ＧＨｚの間において、共振はほとんど発生していない。
【００４４】
図２１は、実施例２の変形例５のキャリア３０の上面（金属膜およびボンディングワイヤを図示）である。図２１のように、金属膜３４とボンディングワイヤ６９との間に抵抗が設けられていなくともよい。なお、金属膜３４のチップコンデンサ６４が実装される領域とボンディングワイヤ６９が接続される領域との間の金属膜３４が一部除去されているのは、チップコンデンサ６４を金属膜３４上にはんだを用い実装する際にはんだがボンディングワイヤ６９が接続する領域に流入することを抑制するためである。
【００４５】
実施例１および２によれば、図９（ｂ）および図１２のように、フォトダイオード１０等の受光素子の一端（例えばカソード）に電源電圧が供給される。図９（ｂ）、図１１（ａ）から図１１（ｃ）および図１２のように、ＴＩＡ１４には、受光素子の他端（例えばアノード）から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤ６２を介し入力する。第１金属膜３４は、キャリア３０の表面に形成され、受光素子の一端が接続され、ＴＩＡ１４のグランドが第２ボンディングワイヤ６３を介し接続され、ベース２０との間に第１キャパシタＣ２を形成する。第２金属膜３６は、キャリア３０の表面に形成され、ベース２０との間に第２キャパシタＣ３を形成する。第１抵抗Ｒ３が第１金属膜３４と第２金属膜３６との間に接続されている。
【００４６】
以上により、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用い説明したように、周波数が高い領域における共振を抑制することができる。第１金属膜３４および第２金属膜３６がキャリア３０の表面に形成されていることにより、付加されるインダクタンスを低減できる。例えば、キャパシタをキャリア３０に外付けすると、ボンディングワイヤ等のインダクタンスが付加される。実施例１および２においては、付加されるインダクタンスが小さいため、図１０（ｂ）のように、理想的に共振を抑制することができる。
【００４７】
また、実施例１および２によれば、図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第３金属膜３２がキャリア３０の表面に形成され、第３金属膜３２には受光素子の他端（例えばアノード）が接続される。第１金属膜３４は第３金属膜３２を囲むように設けられている。例えば、第１金属膜３４は少なくとも第３金属膜３２の両側を挟んで設けられている。これにより、第１金属膜３４が第３金属膜３２を囲みＴＩＡ１４の出力電流が形成する磁束がキャリアに作用することを抑制できる。よって、周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【００４８】
さらに、第１金属膜３４、第２ボンディングワイヤ６３およびＴＩＡのグランド配線Ｇｎｄが、第３金属膜３２および第１ボンディングワイヤ６２を囲むように形成されている。例えば、第１ボンディングワイヤは６２、第３金属膜３２とＴＩＡ１４の入力（入力パッドＩｎ）とを接続している。第２ボンディングワイヤ６３は、第１ボンディングワイヤ６２の両側に、第３金属膜３２を挟んで設けられた第１金属膜３４にそれぞれ接続するように複数設けられる。これにより、第１金属膜３４、第２ボンディングワイヤ６３およびＴＩＡのグランド配線Ｇｎｄが、第３金属膜３２を囲みＴＩＡ１４の出力電流が形成する磁束がキャリアに作用することを抑制できる。周波数の低い領域における共振を抑制することができる。
【００４９】
図１６のように、第１金属膜３２と第２金属膜３６−１との間に第１抵抗（金属膜７２−１）が接続されている。さらに、第１金属膜３２と、キャリア３０の表面に形成されベース２０との間にキャパシタＣ３−１（第３キャパシタ）を形成する第４金属膜３６−１と、の間に第２抵抗（金属膜７２−２）が接続されていてもよい。
【００５０】
さらに、図１０（ｂ）のように、第２キャパシタＣ３の容量値をキャ第１キャパシタＣ２より大きくすることにより、共振をより抑制することができる。キャリア３０の表面に形成された金属膜３４および３６により形成されるキャパシタＣ２およびＣ３の容量値は、それぞれ金属膜３４および３６の面積に依存する。よって、第２金属膜３６の面積は第１金属膜３４の面積より大きいことが好ましい。
【００５１】
図１６においては、第２キャパシタＣ３−１および第３キャパシタＣ３−２のそれぞれの容量値は第１キャパシタＣ１の容量値より大きいことが好ましい。これにより、共振をより抑制することができる。
【００５２】
さらに、実施例２によれば、図１１（ａ）から図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第４キャパシタＣ４の一端が第１金属膜３４に接続され他端が第２ボンディングワイヤ６３に接続されている。これにより、グランドと電源Ｖｐｄとの間に直流電流が流れることを抑制できる。
【００５３】
さらに、実施例２によれば、図１１（ａ）から図１１（ｃ）、図１４、図１６および図１８のように、第３抵抗Ｒ４の一端が第１金属膜３４に接続されている。第５キャパシタＣ４の一端が第３抵抗Ｒ４の他端および電源電圧Ｖｐｄを供給する電源に接続され他端がベース２０に接続されている。これにより、共振をさらに抑制することができる。
【００５４】
第１抵抗Ｒ３は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第１抵抗Ｒ３は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。
【００５５】
また、図１６の第１抵抗(抵抗膜７２−１)および第２抵抗(抵抗膜７２−２)は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第１抵抗(抵抗膜７２−１)および第２抵抗(抵抗膜７２−２)の少なくとも一方は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。第１抵抗および第２抵抗の両方がキャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることがより好ましい。
【００５６】
同様に、第３抵抗Ｒ４は、チップ抵抗等を用いてもよい。ボンディングワイヤ等のインダククタンスを小さくし、より理想的な特性に近づけるため、第３抵抗Ｒ４は、キャリア３０の表面に形成された抵抗膜であることが好ましい。
【００５７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ フォトダイオード
１４ ＴＩＡ
２０ ベース
２２ サブベース
３０ キャリア
３２、３４、３６、３６−１、３６−２ 金属膜
４０ ＴＩＡチップ
５０ ＰＤチップ
６２、６３、６９ ボンディングワイヤ
６４、６６ チップコンデンサ
７２、７５、７２−１、７２−２ 抵抗膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に電源電圧が供給される受光素子と、
前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリアと、
前記キャリアを搭載する導電体からなるベースと、
前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプと、
前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜と、
前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜と、
前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗と、
を具備することを特徴とする受光装置。
【請求項２】
前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記他端が接続される第３金属膜を具備し、
前記第１金属膜は少なくとも前記第３金属膜の両側を挟んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項３】
前記第１ボンディングワイヤは、前記第３金属膜と前記トランスインピーダンスアンプの入力とを接続しており、
前記第２ボンディングワイヤは、前記第１ボンディングワイヤの両側に、前記第３金属膜を挟んで設けられた前記第１金属膜にそれぞれ接続するように複数設けられることを特徴とする請求項２項記載の受光装置。
【請求項４】
前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第３キャパシタを形成する第４金属膜と、
前記第１金属膜と第４金属膜との間に接続された第２抵抗と、
を具備することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項５】
前記第２キャパシタまたは前記第３キャパシタの容量値は前記第１キャパシタの容量値より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項６】
一端が前記第１金属膜に接続され他端が前記第２ボンディングワイヤに接続された第４キャパシタを具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項７】
一端が前記第１金属膜に接続された第３抵抗と、
一端が前記第３抵抗の他端および前記電源電圧を供給する電源に接続され、他端が前記ベースに接続された第５キャパシタと、
を具備することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項８】
前記第１抵抗または前記第２抵抗は、前記キャリアの表面に形成された抵抗膜であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項１】
一端に電源電圧が供給される受光素子と、
前記受光素子を搭載する誘電体からなるキャリアと、
前記キャリアを搭載する導電体からなるベースと、
前記受光素子の他端から出力される出力信号が第１ボンディングワイヤを介し入力するトランスインピーダンスアンプと、
前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記一端が接続され、前記トランスインピーダンスアンプのグランドが第２ボンディングワイヤを介し接続され、前記ベースとの間に第１キャパシタを形成する第１金属膜と、
前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第２キャパシタを形成する第２金属膜と、
前記第１金属膜と第２金属膜との間に接続された第１抵抗と、
を具備することを特徴とする受光装置。
【請求項２】
前記キャリアの表面に形成され、前記受光素子の前記他端が接続される第３金属膜を具備し、
前記第１金属膜は少なくとも前記第３金属膜の両側を挟んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項３】
前記第１ボンディングワイヤは、前記第３金属膜と前記トランスインピーダンスアンプの入力とを接続しており、
前記第２ボンディングワイヤは、前記第１ボンディングワイヤの両側に、前記第３金属膜を挟んで設けられた前記第１金属膜にそれぞれ接続するように複数設けられることを特徴とする請求項２項記載の受光装置。
【請求項４】
前記キャリアの表面に形成され、前記ベースとの間に第３キャパシタを形成する第４金属膜と、
前記第１金属膜と第４金属膜との間に接続された第２抵抗と、
を具備することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項５】
前記第２キャパシタまたは前記第３キャパシタの容量値は前記第１キャパシタの容量値より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項６】
一端が前記第１金属膜に接続され他端が前記第２ボンディングワイヤに接続された第４キャパシタを具備することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項７】
一端が前記第１金属膜に接続された第３抵抗と、
一端が前記第３抵抗の他端および前記電源電圧を供給する電源に接続され、他端が前記ベースに接続された第５キャパシタと、
を具備することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の受光装置。
【請求項８】
前記第１抵抗または前記第２抵抗は、前記キャリアの表面に形成された抵抗膜であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の受光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−６９６８１（Ｐ２０１２−６９６８１Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２４８３（Ｐ２０１０−２１２４８３）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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