JP3337320B2 - 光伝送モジュール - Google Patents

光伝送モジュール

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JP3337320B2
JP3337320B2 JP14933094A JP14933094A JP3337320B2 JP 3337320 B2 JP3337320 B2 JP 3337320B2 JP 14933094 A JP14933094 A JP 14933094A JP 14933094 A JP14933094 A JP 14933094A JP 3337320 B2 JP3337320 B2 JP 3337320B2
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
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    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding

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  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大容量及び高速な画像
データ伝送、及び、光インターコネクション等に応用さ
れる光通信、光ローカルエリアネットワーク、光インタ
ーフェイス等における光伝送モジュールに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】光伝送モジュールにおいて、その光伝送
モジュールに用いる発光素子アレイの発光素子として、
一般的に端面発光型半導体光素子が用いられる。それ
は、この端面発光型半導体光素子が活性層と平行方向に
光を取り出す発光素子であり、その取り出した光のスペ
クトル幅が狭いことと、放射角が狭いことから、光ファ
イバとの結合効率を高くできるためである。また、端面
発光型半導体光素子アレイは原理的に各端面ごとに全て
の端面から光を発するので、その光は下方向を除く前後
左右の四方向、及び、上方向に発せられる。ところが、
光伝送モジュールでは、光ファイバに対向する一端面か
ら発せられる光のみを伝送光信号として利用しているの
で、他の端面から発せられる光は不必要である。さら
に、端面発光型半導体光素子アレイとしては、駆動回路
より電流を流入する接続領域と発光領域とを一体に形成
する端面発光型半導体光素子アレイと、駆動回路より電
流を流入する接続領域とその接続領域より電流を注入す
る発光領域とを区別して形成する端面発光型半導体光素
子アレイとがある。
【0003】発光領域と接続領域とを一体に形成する端
面発光型半導体光素子アレイは、光通信用端面発光型半
導体光素子アレイの一般的な構造であり、発光領域の各
発光ビット上面に配線パッドが形成されている。そし
て、発光領域の配線パッドに直接ボンディングを行なう
ことにより、回路基板上の駆動回路と発光領域の各発光
ビットとが電気的に接続されている。
【0004】また、発光領域と接続領域とを区別して形
成する端面発光型半導体光素子アレイは、発光領域の各
発光ビット上面に上部電極面が形成されており、接続領
域に配線パッドが形成されている。そして、発光領域と
接続領域とを区別して形成したうえで、それら発光領域
の上部電極面と接続領域の配線パッドが端面発光型半導
体光素子アレイ上の金属配線によって接続されている。
そして、接続領域の配線パッドに直接ボンディングを行
なうことにより、回路基板上の駆動回路と発光領域の各
発光ビットとが電気的に接続されている。
【0005】上述のような端面発光型半導体光素子アレ
イを駆動させるためには駆動回路と電気的に接続する必
要があり、そのための実装方法としてボンディングワイ
ヤーを用いたワイヤーボンディング方式が一般的に採用
されている。ここで、端面発光型半導体光素子アレイの
光ファイバアレイと対向する方向を前方とする。端面発
光型半導体光素子アレイと光ファイバアレイは同一の配
列ピッチで列状に配列されているうえに、端面発光型半
導体光素子アレイと光ファイバアレイとは対向するよう
に実装する必要があるので、ボンディングワイヤーは端
面発光型半導体光素子アレイの後部に実装され、駆動回
路は端面発光型半導体光素子アレイの後方に実装され
る。また、端面発光型半導体光素子アレイ上の接続領域
と駆動回路のリード配線とをAu線やAl線などのボン
ディングワイヤーで接続するワイヤーボンディング方式
の代表的なものとして、超音波方式、熱圧着方式、サー
モソニック方式(超音波熱圧着併用)がある。これらの
方式は、ボンディングワイヤーの線材の金属原子が、駆
動回路又は端面発光型半導体光素子アレイの配線パッド
の金属組織へ拡散し、線材の金属原子と配線パッドの金
属組織とが連続的な原子構造を形成することにより接合
が行なわれるので、線材の金属原子が配線パッドの金属
組織へ拡散する際に要するエネルギーを熱、加工圧、超
音波の形で与える。このとき、塑性変形された接合部分
はそのエネルギーの与え方の違いにより、ボール状にな
ったり、扁平な形になったりする。たとえば、現在主流
となっているAu製のボンディングワイヤーを用いたサ
ーモソニック方式においては、1st. 側で熱圧着と超音
波によってボール状に、2nd. 側で超音波によって扁平
な形状となる。この方式によって、端面発光型半導体光
素子アレイ上の接続領域に1st. 側の方法を行なったと
き、接合部分が外形90〜110μm程度にコントロー
ルされボンディングされたボール状となり、一般にネー
ルヘッドボンディングと呼ばれるボールボンディングの
実装形態であるAu製の金属ボール面を形成する。
【0006】ところで、端面発光型半導体光素子アレイ
と光ファイバアレイとの光結合構造を有する光伝送モジ
ュールにおいて、使用する端面発光型半導体光素子アレ
イと光ファイバアレイとの組み合わせの一つとして、端
面発光型発光ダイオードアレイとマルチモード光ファイ
バアレイとの組み合わせがある。この組み合わせにより
構成された光伝送モジュールは、マルチモード光ファイ
バアレイのコア径が50μm程度と大きいために位置合
わせが容易であるが、隣接するマルチモード光ファイバ
間の光学的クロストークによる大きな問題がある。それ
は、マルチモード光ファイバのコア径が大きいことによ
って、実装されたボンディングワイヤー等によりマルチ
モード光ファイバ方向へ反射された光がマルチモード光
ファイバの開口端面内へ入射しやすくなり、さらに、端
面発光型発光ダイオードアレイの各発光ビットが原理的
に前後左右の四方向に発光していることによって、その
各発光ビットより発せられた光が実装されているボンデ
ィングワイヤー等によって反射されるとともに、各発光
ビットからの光学的クロストーク成分が発せられる等の
理由により隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的
クロストークが強くなるためである。このように、50
μm程度のコア径の大きいマルチモード光ファイバアレ
イと端面発光型発光ダイオードアレイとを使用するとき
には、隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロ
ストークが強い。
【0007】さらに、マルチモード光ファイバアレイと
端面発光型発光ダイオードアレイとを組み合わせて構成
する光伝送モジュールにおいては、その実装形態により
隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロストー
クのクロストークレベルが大小に変動する。そこで、端
面発光型発光ダイオードアレイが、発光領域と接続領域
とを一体に形成する場合と、発光領域と接続領域とを区
別して形成する場合における隣接するマルチモード光フ
ァイバ間の光学的クロストークについて述べる。
【0008】まず、端面発光型発光ダイオードアレイ
が、発光領域と接続領域とを一体に形成する場合におけ
る隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロスト
ークについて述べる。この端面発光型発光ダイオードア
レイの発光領域上には接続領域があり、その発光領域の
各発光ビットの上部電極面のパッド部に金属製の配線パ
ッドがある。そして、これら配線パッドと駆動回路とを
ワイヤーボンディング方式によってボンディングする。
この実装されたボンディングワイヤーの細線部分により
マルチモード光ファイバアレイ方向へ反射した光が、隣
接するマルチモード光ファイバの開口端面内へ入射する
と、隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロス
トークとなる。また、発光領域の各発光ビットの周囲に
形成されたものによって、マルチモード光ファイバアレ
イ方向へ反射した光も隣接するマルチモード光ファイバ
の開口端面内へ入射すると、隣接するマルチモード光フ
ァイバ間の光学的クロストークとなる。
【0009】つぎに、端面発光型発光ダイオードアレイ
が、発光領域と接続領域とを区別して形成する場合にお
ける隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロス
トークについて述べる。この端面発光型発光ダイオード
アレイの接続領域にある金属製の配線パッドと駆動回路
とをワイヤーボンディング方式によってボンディングす
る。そして、ワイヤーボンディング方式としてサーモソ
ニック方式を用い、配線パッド側をサーモソニック方式
の1st. 側とする、ボールボンディングの実装形態が一
般的にとられている。このとき形成された金属ボール面
によりマルチモード光ファイバアレイ方向へ反射した光
が、隣接するマルチモード光ファイバ光の開口端面内へ
入射すると、隣接するマルチモード光ファイバ間の光学
的クロストークとなる。また、各発光ビットの周囲に形
成されたものによりマルチモード光ファイバアレイ方向
へ反射した光も、隣接するマルチモード光ファイバの開
口端面内へ入射すると、隣接するマルチモード光ファイ
バ間の光学的クロストークとなる。
【0010】そして、端面発光型発光ダイオードアレイ
が、発光領域と接続領域とを一体に形成する場合と、発
光領域と接続領域とを区別して形成する場合における隣
接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロストーク
の強さを比較すると、その光学的クロストークの強さは
端面発光型発光ダイオードアレイが発光領域と接続領域
とを区別して形成する場合の方が大きい。それは、端面
発光型発光ダイオードアレイが発光領域と接続領域とを
一体に形成し保持している場合には、端面発光型発光ダ
イオードアレイから発せられる光が、その光を発する各
発光ビットと駆動回路とを接続するボンディングワイヤ
ーにより主に反射されるが、端面発光型発光ダイオード
アレイが発光領域と接続領域とを区別して形成する場合
には、端面発光型発光ダイオードアレイから発せられる
光が、その光を発する発光ビットと駆動回路とを電気的
に接続する金属ボール面のみでなく、隣接する金属ボー
ル面等によっても反射されるためである。もちろん、反
射光全てが隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的
クロストークとなるわけではなく、マルチモード光ファ
イバアレイ方向へ反射された光が、隣接するマルチモー
ド光ファイバの開口端面内へ入射したとき、隣接するマ
ルチモード光ファイバ間の光学的クロストークとなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、端面発
光型発光ダイオードアレイとマルチモード光ファイバア
レイとの組み合わせにより構成された光伝送モジュール
では、50μm程度のコア径の大きいマルチモード光フ
ァイバアレイを用いたとき、コア径が50μm程度と大
きいために位置合わせは容易であるが、隣接するマルチ
モード光ファイバ間の光学的クロストークがある。
【0012】さらに、発光領域と接続領域とを一体に形
成する端面発光型発光ダイオードアレイである場合に
は、端面発光型発光ダイオードアレイから発せられる光
が、その光を発した発光ビットと駆動回路とを接続する
ボンディングワイヤーによってマルチモード光ファイバ
アレイ方向へ反射し、隣接するマルチモード光ファイバ
の開口端面内へ入射すると、隣接するマルチモード光フ
ァイバ間の光学的クロストークとなる。
【0013】また、発光領域と接続領域とを区別して形
成する端面発光型発光ダイオードアレイである場合に
は、端面発光型発光ダイオードアレイから発せられる光
が、その光を発した各発光ビットと電気的に接続した金
属ボール面及び隣接する金属ボール面等によって、マル
チモード光ファイバアレイ方向へ反射し、隣接するマル
チモード光ファイバの開口端面内へ入射すると、隣接す
るマルチモード光ファイバ間の光学的クロストークとな
る。
【0014】この隣接するマルチモード光ファイバ間の
光学的クロストークの存在、及び、その強さは、データ
通信上の伝送品質の劣化、つまり、信号の誤り率を悪化
させる原因となる。そのため、隣接するマルチモード光
ファイバ間の光学的クロストークの存在、及び、その強
さは、データ通信上の問題点となる。
【0015】本発明は上述した問題点に鑑みなされたも
ので、将来における大容量のデータ伝送時代に備えて、
隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロストー
クを防止し、さらには位置合わせの容易な信頼性の高い
光伝送モジュールを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、駆動回路が搭載された基板上に端面発光型半導体光
素子アレイを固定し、端面発光型半導体光素子アレイの
半導体光素子と駆動回路とを端面発光型半導体光素子ア
レイの一端側で金属細線により接続するとともに、端面
発光型半導体光素子アレイの他端側をマルチモード光フ
ァイバアレイ対向させて光結合する光伝送モジュール
において、端面発光型半導体光素子アレイに金属細線を
接続するための接続領域を設け、この接続領域を端面発
光型半導体光素子アレイの発光領域と一体に形成し、そ
れらの発光領域と金属細線との間を遮光して金属細線か
らマルチモード光ファイバアレイ方向への反射光を防止
する遮光手段を設けた。
【0017】請求項2記載の発明では、駆動回路が搭載
された基板上に端面発光型半導体光素子アレイを固定
し、端面発光型半導体光素子アレイの半導体光素子と駆
動回路とを端面発光型半導体光素子アレイの一端側で
属細線により接続するとともに、端面発光型半導体光素
子アレイの他端側をマルチモード光ファイバアレイ
向させて光結合する光伝送モジュールにおいて、端面発
光型半導体光素子アレイに金属細線を金属ボール面を形
成して接続するための接続領域を設け、この接続領域を
端面発光型半導体光素子アレイの発光領域と区別して形
成し、発光領域と接続領域との間を遮光して金属ボール
面からマルチモード光ファイバアレイ方向への反射光を
防止する遮光手段を設けた。
【0018】
【作用】発明においては、端面発光型半導体光素子ア
レイ上の発光素子より発せられる光が金属細線(請求項
1)や金属ボール面(請求項2)等によりマルチモード
光ファイバアレイ方向へ反射して隣接するマルチモード
光ファイバの開口端面内へ入射することにより隣接する
マルチモード光ファイバ間の光学的クロストークが発生
しうるが、遮光手段を設けることによって、発光領域か
ら発せられる光がマルチモード光ファイバアレイ方向へ
反射するのを防ぐので、隣接するマルチモード光ファイ
バ間の光学的クロストークを防止することが可能とな
る。
【0019】
【実施例】本発明の第一の実施例を図1に基づいて説明
する。図1は本実施例を示す光伝送モジュールの縦断側
面図である。端面発光型発光ダイオードアレイ1aは回
路基板2上に固定されており、前記端面発光型発光ダイ
オードアレイ1aの各発光ビットの上部電極と前記回路
基板2上のリード配線とがAu製のボンディングワイヤ
ー3により接続されている。前記ボンディングワイヤー
3は、前記端面発光型発光ダイオードアレイ1aの上部
電極上に金属ボール面4を形成し、前記回路基板2上の
リード配線上に金属扁平面5を形成している。また、コ
ア径が50μmのマルチモード光ファイバアレイ6と前
記端面発光型発光ダイオードアレイ1aとが対向して光
結合されている。そして、遮光手段としての遮光部7が
前記端面発光型発光ダイオードアレイ1aと前記ボンデ
ィングワイヤー3との間に山形状に形成されている。
【0020】さて、前記端面発光型発光ダイオードアレ
イ1aは、下部のn側電極が前記回路基板2と接触し、
下部のn側電極から上へ、n型基板、n型閉じ込め層、
n型又はp型活性層、p型閉じ込め層、p型キャップ
層、絶縁層、そしてp側電極と順次形成された各層によ
り構成され、さらに、n型基板とn型基板上の各層によ
り積層構造の発光ビットが形成されている。そして、前
記端面発光型発光ダイオードアレイ1aは、各発光ビッ
トの活性層の端面から平行方向に光を出力するものであ
り、スペクトル幅が狭く、放射角が狭いので、光ファイ
バとの結合効率が高くできる。この前記端面発光型発光
ダイオードアレイ1aはp側電極に直接前記ボンディン
グワイヤー3によりボンディングを行なうので、p側電
極のパッド部の面積はある程度(例えば、100μm
であるというように)大きい。
【0021】また、前記遮光部7の材料には、遮光用の
材料か、吸収材料を使用する。例えば、シリコンゲル樹
脂や、エポキシ樹脂などである。それらの材料の中に
は、光透過率が波長0.3μm〜1μmにおいて0.0
001%以下である黒色顔料をフィラ−としているエポ
キシ樹脂もある。また、遮光用の材料を用いたときに
は、前記端面発光型ダイオードアレイ1aの活性層の端
面より発せられた光が前記遮光部7により乱反射しない
ように前記遮光部7の形状を山形状に形成し、前記端面
発光型ダイオードアレイ1aの活性層より発生し前記遮
光部7で反射した光を上方向へ向かわせる。
【0022】このような構成において、回路基板2上の
駆動回路より電流が、金属細線であるボンディングワイ
ヤー3を介して、発光領域と接続領域とが一体に形成さ
れた端面発光型半導体光素子アレイである端面発光型発
光ダイオードアレイ1aの各発光ビットへ注入される。
これによって端面発光型発光ダイオードアレイ1aの各
発光ビットの活性層の端面から光が発せられる。そし
て、マルチモード光ファイバアレイ6方向以外へ発せら
れた光のうちボンディングワイヤー3方向へ発せられた
光は、遮光部7により遮光、または、吸収され、ボンデ
ィングワイヤー3によりマルチモード光ファイバアレイ
6方向へ反射されることはない。
【0023】このように、発光領域と接続領域とが一体
に形成された端面発光型発光ダイオードアレイ1aにお
いて、遮光部7を端面発光型発光ダイオードアレイ1a
とボンディングワイヤー3との間に山形状に設け、ボン
ディングワイヤー3方向へ発せられた光を遮光、また
は、吸収させることによって、その光がボンディングワ
イヤー3によりマルチモード光ファイバアレイ6方向へ
反射しないので、隣接するマルチモード光ファイバの開
口端面内へ入射する伝送光信号に無関係な光が削減され
クロスト−ク光を防止することが可能である。
【0024】また、本発明の第二の実施例を図2に基づ
いて説明する。図2は本実施例を示す光伝送モジュール
の縦断側面図である。図1に基づいて説明した第一の実
施例と同一部分については同一符号を用い、その説明を
省略する。第一の実施例において、前記端面発光型発光
ダイオードアレイ1aと前記ボンディングワイヤー3と
の間に山形状に形成されている前記遮光部7が、前記ボ
ンディングワイヤー3を一部埋め込むとともに、前記端
面発光型ダイオードアレイ1aの各発光ビットの活性層
の前記ボンディングワイヤー3側の端面に接触するよう
に形成されている。
【0025】このような構成において、遮光部7が端面
発光型ダイオードアレイ1aの各発光ビットの活性層の
前記ボンディングワイヤー3側の一端面に接触するよう
に形成されていることにより、光がボンディングワイヤ
ー3方向へ発せられないので、隣接するマルチモード光
ファイバの開口端面内へ入射する伝送光信号に無関係な
光が削減されクロスト−ク光を防止することが可能であ
る。
【0026】つぎに、本発明の第三の実施例を図3に基
づいて説明する。図3は本実施例を示す光伝送モジュー
ルの縦断側面図である。図1に基づいて説明した第一の
実施例と同一部分については同一符号を用い、その説明
を省略する。端面発光型発光ダイオードアレイ1bは回
路基板2上に固定されており、前記端面発光型発光ダイ
オードアレイ1b上には発光領域1cと接続領域1dと
が区別して形成されている。そして、前記接続領域1d
と前記発光領域1cとが対向して設けられており、前記
接続領域1dには金属製の配線パッドが形成されてい
る。そして、前記端面発光型発光ダイオードアレイ1b
上の金属配線によって各発光ビットと各配線パッドとが
接続されている。そして、前記接続領域1dの配線パッ
ドと前記回路基板2上のリード配線とがAu製のボンデ
ィングワイヤー3により接続されている。前記ボンディ
ングワイヤー3は、前記接続領域1dの配線パッド上に
金属ボール面4を形成し、前記回路基板2上のリード配
線上に金属扁平面5を形成している。また、コア径が5
0μmのマルチモード光ファイバアレイ6と前記発光領
域1cとが対向して光結合されている。そして、遮光部
7が、前記発光領域1cと前記接続領域1dとの間に山
形状に形成されている。
【0027】さて、前記端面発光型発光ダイオードアレ
イ1bでは、前記発光領域1cと前記接続領域1dとが
区別してp型基板に形成されており、そのp型基板が前
記回路基板2と接触している下部のp側電極上に構成さ
れている。そのp型基板上の前記発光領域1cは、MO
VPE法により作成され、ダブルヘテロ構造と呼ばれる
積層構造をしており、それは、p型GaAs基板から上
に、p型GaAsバッファー層、バンドギャップの大き
いp型Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層、発光層である
Al0.2 Ga0.8 As活性層、nAl0.4 Ga0.6 As
型クラッド層、n型GaAsキャップ層、そしてn+ 型
GaAsコンタクト層と順次構成されている。このよう
に構成された前記端面発光型発光ダイオードアレイ1b
は、膜特性の均一性に優れているため、1チップ内にお
いては、光出力のバラツキが±5%以下になっている。
なお、このような半導体光素子アレイの形成に用いられ
る材料としては、 III−V族化合物半導体であるGaA
s、AlGaAs、AlGaInP、InP、InGa
AsP、InGaP、InAlP、GaAsP、Ga
N、InAs、InAsP、InAsSb等、あるい
は、II−VI族化合物半導体であるZeSe、ZeS、Z
eSSe、CdSe、CdSSe、CdTe、HgCd
Te等、さらには、IV-VI族化合物半導体であるPbS
e、PbTe、PbSnSe、PbSnTe等であり、
それぞれの材料の長所を生かして積層構造に適用するこ
とが可能である。そして、活性層としてAlGaAs系
の材料を用いたときには、AlGaまたはAs組成が0
より大きく0.45より小さい値を持つAlGaAsが
用いられるとともに、クラッド層には活性層より禁制帯
幅の広いAlGaAsが用いられる。このような積層構
造を持つ前記端面発光型発光ダイオードアレイ1bにお
いて、塩素ガスを用いたドライエッチング法によって形
成された分離溝が、アレイ方向に対して直角に、その積
層構造の表面であるコンタクト層上面からp型基板の表
面まで達している。この分離溝が発光領域1cの各発光
ビット同士を電気的に分離している。そして、この発光
領域1cでは、並列な伝送光信号に必要なチャンネルの
数だけ1チップ上に発光ビットが形成されており、その
発光ビットの大きさは35μm×35μmである。この
発光ビットの大きさは、マスクの設計を変更することに
より、さらに小さくすることが可能である。そして、発
光ビットの大きさを小さくすればするほど、発光ビット
において、大きな発光パワーを得ることが可能である。
勿論このときの発光ビットの大きさは、前記ボンディン
グワイヤー3の接合部分より小さい。
【0028】このような構成において、回路基板2上の
駆動回路より電流が、金属細線であるボンディングワイ
ヤー3を介して、接続領域1dと発光領域1cとが区別
して形成された端面発光型半導体光素子アレイである端
面発光型ダイオードアレイ1bの接続領域1dへ、さら
に、金属配線を介して発光領域1cの各発光ビットのn
側電極に注入される。これによって端面発光型ダイオー
ドアレイ1bの各発光ビットの活性層の各端面から光が
発せられる。そして、マルチモード光ファイバアレイ6
方向以外に発せられた光のうちボンディングワイヤー3
の金属ボール面4のある方向へ発せられた光は、遮光部
7により遮光、または、吸収され、金属ボール面4及び
ボンディングワイヤー3によりマルチモード光ファイバ
方向へ反射されることはない。
【0029】このように、発光領域1cと接続領域1d
とが区別して形成された端面発光型発光ダイオードアレ
イ1bにおいて、遮光部7を発光領域1cと接続領域1
dとの間に山形状に設け、ボンディングワイヤー3の金
属ボール面4方向へ発せられた光を遮光、または、吸収
させることによって、その光がボンディングワイヤー3
によりマルチモード光ファイバアレイ6方向へ反射しな
いので、隣接するマルチモード光ファイバの開口端面内
へ入射する伝送光信号に無関係な光が削減されクロスト
−ク光を防止することが可能である。
【0030】また、本発明の第四の実施例を図4に基づ
いて説明する。図4は、本実施例である光伝送モジュー
ルの縦断側面図である。図1及び図3に基づいて説明し
た第一の実施例及び第三の実施例と同一部分については
同一符号を用い、その説明を省略する。第三の実施例に
おいて、前記発光領域1cと前記接続領域1dとの間に
山形状に形成されている前記遮光部7が、前記接続領域
1dの一部と前記ボンディングワイヤー3とを埋め込む
ような形で形成されている。
【0031】このような構成において、遮光部7を接続
領域1dの一部とボンディングワイヤー3とを埋め込む
ように設けて接続領域1d方向へ発せられた光を遮光、
または、吸収させることによって、その光が金属ボール
面4及びボンディングワイヤー3によりマルチモード光
ファイバアレイ6方向へ反射しないので、隣接するマル
チモード光ファイバの開口端面内へ入射する伝送光信号
に無関係な光が削減されクロスト−ク光を防止すること
が可能である。
【0032】ここで、上述の図3及び図4に基づいて説
明した第三の実施例及び第四の実施例に対する隣接する
マルチモード光ファイバ間の光学的クロストークの実験
について述べる。図3及び図4に示される上述した構成
の光伝送モジュールにおいて、遮光部7を設けていない
端面発光型発光ダイオードアレイ1bの各発光ビットと
マルチモード光ファイバアレイ6のマルチモード光ファ
イバの配列ピッチを250μmとし、端面発光型発光ダ
イオードアレイ1bの各発光ビットとマルチモード光フ
ァイバアレイ6のマルチモード光ファイバとの間隔を3
5μmとし、マルチモード光ファイバアレイ6を整列用
のSi製V溝ガイド基板で固定した。このような光伝送
モジュールでは、発光ビットに対向するマルチモード光
ファイバへの光ファイバ出力に対するそのマルチモード
光ファイバに隣接するマルチモード光ファイバ間の光学
的クロストークは、約−27dBであった。
【0033】この光伝送モジュールに対し、遮光用の材
料に一般的なエポキシ系の接着剤を用いて、端面発光型
発光ダイオードアレイ1bの接続領域1dに形成された
金属ボール面4及びボンディングワイヤー3の一部を被
覆して遮光部7を形成した同じ実験系で同様の実験を行
なった。このとき、隣接するマルチモード光ファイバ間
の光学的クロストークが−37dBとなり、約10dB
程度改善された。
【0034】この結果、上述したように、発光領域1c
と接続領域1dとが区別して形成された端面発光型発光
ダイオードアレイ1bにおいて、遮光部7を設け、光を
遮光、または、吸収させることによって、金属ボール面
4及びボンディングワイヤー3によりマルチモード光フ
ァイバアレイ6方向へ反射する光が削減されるので、隣
接するマルチモード光ファイバへの光伝送上のクロスト
−ク光を防止することが可能であることがわかる。
【0035】さらに、本発明の参考例を図5に基づいて
説明する。図5は本参考例である光伝送モジュールの斜
視図である。図1及び図3に基づいて説明した第一の実
施例及び第三の実施例と同一部分については同一符号を
用い、その説明を省略する。本参考例では、第三の実施
例に示した前記遮光部7に代えて遮光ブロック層8が前
記発光領域1cの各発光ビット間、及び、各発光ビット
と各配線パッドとの間に形成されている。
【0036】さて、前記遮光ブロック層8は、前記遮光
部7と異なり、遮光用のブロックが、前記端面発光型発
光ダイオードアレイ1b上に発光ビット作製時に形成さ
れており、しかも、外部材料を用いずに作成されてい
る。上述したように前記端面発光型発光ダイオードアレ
イ1bでは、その積層構造の表面であるコンタクト層上
面からp型基板の表面までアレイ方向に対して直角にp
型基板に達する分離溝が、塩素ガスを用いたドライエッ
チング法によって形成される。そこで、この分離溝によ
って各発光ビット同士を電気的に分離する際に各発光ビ
ットの周囲にも各発光ビットと同じ層構成のものを分離
作成し、遮蔽壁、及び、吸収壁として利用する前記遮光
ブロック層8を形成した。この工程は、半導体のマスク
変更だけで良く、新たな工程を必要としない。ただし、
実際に前記遮光ブロック層8を形成するときには、各発
光ビットと前記遮光ブロック層8との間隔をあけすぎて
分離させると各発光ビットから発せられ隣接するマルチ
モード光ファイバの開口端面内へ入射する光学的クロス
トーク成分が十分に遮られなくなってしまうので、各発
光ビットと前記遮光ブロック層8との間隔をある程度は
近付ける必要がある。
【0037】このような構成において、遮光ブロック層
8を遮蔽壁、及び、吸収壁として各発光ビットの周囲に
設け、発光領域1cより発せられる光を遮光、または、
吸収させることによって、その光がマルチモード光ファ
イバアレイ6方向へ反射しないので、隣接するマルチモ
ード光ファイバの開口端面内へ入射する伝送光信号に無
関係な光が削減されクロスト−ク光を防止することが可
能である。
【0038】さらにまた、本発明の別の参考例を図6に
基づいて説明する。図6は本参考例を示す光伝送モジュ
ールの縦断側面図である。図1及び図3に基づいて説明
した第一の実施例及び第三の実施例と同一部分について
は同一符号を用い、その説明を省略する。本参考例で
は、第三の実施例に示した前記遮光部7に代えて、前記
ボンディングワイヤー3の接合部分に前記接続領域1d
のAu製の配線パッド上にAu製の前記金属ボール面4
を形成せずに前記金属扁平面5を形成するとともに、前
記回路基板2上に前記金属ボール面4を形成し実装され
ている。
【0039】このとき、前記回路基板2上のリード配線
と端面発光型発光ダイオードアレイ1bとをボンディン
グする際の前記ボンディングワイヤー3の実装方法につ
いて説明する。前記ボンディングワイヤー3の接合部分
により前記接続領域1d上に前記金属扁平面5を形成
し、また、前記ボンディングワイヤー3の接合部分によ
り前記回路基板2上に前記金属ボール面4を形成するた
めに、ワイヤーボンディング方式の代表的なサーモソニ
ック方式(超音波熱圧着併用)を用い、金属ボール面4
を形成する1st. 側を回路基板2上のリード配線上に行
ない、金属扁平面5を形成する2nd. 側を端面発光型発
光ダイオードアレイ1bの接続領域1dの配線パッド上
に行なう。
【0040】このような構成において、接続領域1d上
のボンディングワイヤー3の接合部分に金属扁平面5を
反射面として設け、ボンディングワイヤー3方向へ発せ
られた光の反射を削減するとともに、金属扁平面5に反
射したその光をマルチモード光ファイバアレイ6方向以
外の方向へ向かわせることによって、その光がボンディ
ングワイヤー3及び金属扁平面5によりマルチモード光
ファイバアレイ6方向へ反射しないので、隣接するマル
チモード光ファイバの開口端面内へ入射する伝送光信号
に無関係な光が削減されクロスト−ク光を防止すること
が可能である。
【0041】ここで、上述の図6に示される参考例にお
ける隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロス
トークの実験について述べる。ただし、本実験において
は、端面発光型発光ダイオードアレイ1bの各発光ビッ
トの配列ピッチとマルチモード光ファイバアレイ6のマ
ルチモード光ファイバの配列ピッチを250μmとし、
端面発光型発光ダイオードアレイ1bの各発光ビットと
マルチモード光ファイバアレイ6のマルチモード光ファ
イバとの間隔を35μmとし、マルチモード光ファイバ
アレイ6を整列用のSi製V溝ガイド基板で固定し、本
参考例に示される実装方法によってボンディングした光
伝送モジュールに代わり、1st. 側を接続領域1dの配
線パッド上に行ない、接続領域1d上に金属ボール面4
を形成したときには、発光ビットに対向するマルチモー
ド光ファイバアレイ6のマルチモード光ファイバへの光
ファイバ出力に対するそのマルチモード光ファイバに隣
接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロストーク
は、約−27dBであった。
【0042】それに対して、本参考例に示される実装方
法によってボンディングした光伝送モジュールのよう
に、2nd. 側を接続領域1dの配線パッド上に行ない、
接続領域1d上に金属扁平面5を形成したときには、発
光ビットに対向するマルチモード光ファイバアレイ6の
マルチモード光ファイバへの光ファイバ出力に対するそ
のマルチモード光ファイバに隣接するマルチモード光フ
ァイバ間の光学的クロストークは、平均で約−52dB
程度になり、20dB以上も改善された。そして、この
−52dBという値は、通信上では特に問題のないレベ
ルであり、十分、実用に耐えうるものである。
【0043】この結果、上述したように、発光領域1c
と接続領域1dとが区別して形成された端面発光型発光
ダイオードアレイ1bにおいて、ボンディングワイヤー
3の接合部分により接続領域1d上に金属扁平面5を形
成し、ボンディングワイヤー3の接合部分による反射光
を削減するとともに、金属扁平面5に反射した光をマル
チモード光ファイバアレイ6方向以外の方向へ向かわせ
ることによって、ボンディングワイヤー3によりマルチ
モード光ファイバアレイ6方向へ反射する光が削減され
るので、隣接するマルチモード光ファイバへの光伝送上
のクロスト−ク光を防止することが可能であることがわ
かる。
【0044】また、本発明の更に別の参考例を図7に基
づいて説明する。図7は本参考例を示す縦断側面図であ
る。図1、図3、及び、図6に基づいて説明した第一の
実施例、第三の実施例、及び、前述した図6に示した参
例と同一部分については同一符号を用い、その説明を
省略する。図6に示した参考例において、前記ボンディ
ングワイヤー3としてSiを1%含有するAl線を使用
し、ボンディング方式として超音波によるウェッジボン
ディング方式を用いて、前記回路基板2上のリード配線
と端面発光型発光ダイオードアレイ1bとを接続し、前
記接続領域1dのボンディング領域を形成する配線パッ
ド上に金属ボール面4を形成することなく実装する。
【0045】このような構成において、接続領域1dの
配線パッド上に、光の反射を削減するようなボンディン
グワイヤー3の接合形状を形成する実装方式を採用する
ことによって、光がマルチモード光ファイバアレイ6方
向へ反射しないので、隣接するマルチモード光ファイバ
の開口端面内へ入射する伝送信号に無関係な光が削減さ
れクロスト−ク光を防止することが可能である。
【0046】本発明の更に別の参考例を図8に基づいて
説明する。図8(a)は本参考例である光伝送モジュー
ルの側面図であり、図8(b)は本参考例を示す光伝送
モジュールの正面図である。図1及び図3に基づいて説
明した第一の実施例及び第三の実施例と同一部分につい
ては同一符号を用い、その説明を省略する。端面発光型
発光ダイオードアレイ1bは回路基板2上に固定されて
おり、前記端面発光型発光ダイオードアレイ1b上には
発光領域1cと接続領域1dとが区別して形成されてい
る。そして、前記接続領域1dの各配線パッドと前記回
路基板2上のリード配線とがAu製のボンディングワイ
ヤー3により接続されている。また、コア径が50μm
のマルチモード光ファイバアレイ6と前記発光領域1c
とが対向して光結合されている。そして、前記マルチモ
ード光ファイバアレイ6は、光ファイバアレイの配列ピ
ッチを規定する光ファイバ整列用の下側ガイド基板9と
上側ガイド基板10によって上下から挾むようにして固
定されている。前記上側ガイド基板10は、前記端面発
光型発光ダイオードアレイ1b側へ突き出すように前記
下側ガイド基板9と少しずれて前記発光領域1cの各発
光ビットを覆うように固定されている。このとき、前記
上側ガイド基板10には前記発光領域1cの各発光ビッ
トと個々に対応する逆V字形状のV字溝が形成されてい
るので、その各V字溝内に発光ビットを配置すること
で、前記上側ガイド基板10は前記発光領域1cの各発
光ビットに接触しないように固定することが可能であ
る。
【0047】前記上側ガイド基板10と前記下側ガイド
基板9は、KOH溶液による単結晶シリコンの異方性エ
ッチングで製作されるV字溝を有するシリコン性のガイ
ド基板(Si−V溝基板)である。そのガイド基板上の
V字溝の配列ピッチのピッチ精度等に問題はなく、前記
端面発光型発光ダイオードアレイ上の発光領域1cにお
ける発光ビットのピッチにガイド基板上のV字溝の配列
ピッチを精度良く合わせることは可能である。ところ
で、光ファイバアレイの配列ピッチを規定する光ファイ
バ整列用のガイド基板としては、シリコン性のガイド基
板のほかに、他の切削加工によるガラスやセラミック製
のもの、あるいは、プラスチック成形によるものでも良
い。そして、ガイド基板を固定する際には、ループの高
さを低くする等を施した前記ボンディングワイヤー3に
できるだけ接触しないようにする。このとき前記ボンデ
ィングワイヤー3の材料を工夫すればループの高さを1
05μmぐらいには設定できる。
【0048】このような構成において、回路基板2上の
駆動回路より電流が、金属細線であるボンディングワイ
ヤー3を介して、接続領域1dと発光領域1cとが区別
して形成された端面発光型半導体光素子アレイである端
面発光型ダイオードアレイ1bの接続領域1dへ、さら
に、金属配線を介して発光領域1cの各発光ビットのn
側電極に注入される。これによって端面発光型ダイオー
ドアレイ1bの各発光ビットの活性層の各端面から光が
発せられる。そして、マルチモード光ファイバアレイ6
方向以外に発せられた光のうちボンディングワイヤー3
のある方向へ発せられた光は、ボンディングワイヤー3
等によりマルチモード光ファイバ方向へ反射される。し
かし、このマルチモード光ファイバアレイ方向へ反射し
た光は、上側ガイド基板10により遮られる。
【0049】このように、発光領域1cと接続領域1d
とが区別して形成された端面発光型発光ダイオードアレ
イ1bにおいて、上側ガイド基板10を端面発光型発光
ダイオードアレイ1b側へ突き出すように下側ガイド基
板9と少しずれて発光領域1cの各発光ビットを覆うよ
うに設け、マルチモード光ファイバアレイ6方向へ反射
した光を遮ることによって、隣接するマルチモード光フ
ァイバの開口端面内に入射する伝送光信号に無関係な光
が削減され隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的
クロストークを防止することが可能であり、さらに、前
記ボンディングワイヤー3側の上側ガイド基板10のV
字溝をふさぐことによって、発光領域1cが密閉される
ので、隣接するマルチモード光ファイバの開口端面内に
入射する伝送光信号に無関係な光が削減され隣接するマ
ルチモード光ファイバ間の光学的クロストークを防止す
る効果を上げることもできる。
【0050】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、駆動回路が搭載
された基板上に端面発光型半導体光素子アレイを固定
し、端面発光型半導体光素子アレイの半導体光素子と駆
動回路とを端面発光型半導体光素子アレイの一端側で
属細線により接続するとともに、端面発光型半導体光素
子アレイの他端側をマルチモード光ファイバアレイ
向させて光結合する光伝送モジュールにおいて、端面発
光型半導体光素子アレイに金属細線を接続するための接
続領域を設け、この接続領域を端面発光型半導体光素子
アレイの発光領域と一体に形成し、それらの発光領域と
金属細線との間を遮光して金属細線からマルチモード光
ファイバアレイ方向への反射光を防止する遮光手段を設
けたことによって、発光領域から発せられる光がマルチ
モード光ファイバアレイ方向へ反射するのを防ぐので、
隣接するマルチモード光ファイバ間の光学的クロストー
クを防止することができ、信頼性の高い光伝送モジュー
ルを実現することが可能となる。
【0051】請求項2記載の発明は、駆動回路が搭載さ
れた基板上に端面発光型半導体光素子アレイを固定し、
端面発光型半導体光素子アレイの半導体光素子と駆動回
路とを端面発光型半導体光素子アレイの一端側で金属細
線により接続するとともに、端面発光型半導体光素子ア
レイの他端側をマルチモード光ファイバアレイ対向さ
せて光結合する光伝送モジュールにおいて、端面発光型
半導体光素子アレイに金属細線を金属ボール面を形成し
て接続するための接続領域を設け、この接続領域を端面
発光型半導体光素子アレイの発光領域と区別して形成
し、発光領域と接続領域との間を遮光して金属ボール面
からマルチモード光ファイバアレイ方向への反射光を防
止する遮光手段を設けたことによって、発光領域から発
せられる光がマルチモード光ファイバアレイ方向へ反射
するのを防ぐので、隣接するマルチモード光ファイバ間
の光学的クロストークを防止することができ、信頼性の
高い光伝送モジュールを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す光伝送モジュール
の縦断側面図である。
【図2】本発明の第二の実施例を示す光伝送モジュール
の縦断側面図である。
【図3】本発明の第三の実施例を示す光伝送モジュール
の縦断側面図である。
【図4】本発明の第四の実施例を示す光伝送モジュール
の縦断側面図である。
【図5】本発明の参考例を示す光伝送モジュールの斜視
図である。
【図6】本発明の別の参考例を示す光伝送モジュールの
縦断側面図である。
【図7】本発明の別の参考例を示す光伝送モジュールの
縦断側面図である。
【図8】(a)は本発明の別の参考例を示す光伝送モジ
ュールの側面図であり、(b)はその正面図である。
【符号の説明】
1a 発光領域と接続領域とを一体に形成した端面
発光型半導体光素子アレイ 1b 発光領域と接続領域とを区別して形成した端
面発光型半導体光素子アレイ 1c 発光領域 1d 接続領域 2 基板 3 金属細線 6 マルチモード光ファイバアレイ 7 遮光手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/42 H01L 31/0232 H01L 33/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動回路が搭載された基板上に端面発光
    型半導体光素子アレイを固定し、前記端面発光型半導体
    光素子アレイの半導体光素子と前記駆動回路とを前記端
    面発光型半導体光素子アレイの一端側で金属細線により
    接続するとともに、前記端面発光型半導体光素子アレイ
    の他端側をマルチモード光ファイバアレイ対向させて
    光結合する光伝送モジュールにおいて、前記端面発光型
    半導体光素子アレイに前記金属細線を接続するための接
    続領域を設け、この接続領域を端面発光型半導体光素子
    アレイの発光領域と一体に形成し、それらの発光領域と
    金属細線との間を遮光して前記金属細線から前記マルチ
    モード光ファイバアレイ方向への反射光を防止する遮光
    手段を設けたことを特徴とする光伝送モジュール。
  2. 【請求項2】 駆動回路が搭載された基板上に端面発光
    型半導体光素子アレイを固定し、前記端面発光型半導体
    光素子アレイの半導体光素子と前記駆動回路とを前記端
    面発光型半導体光素子アレイの一端側で金属細線により
    接続するとともに、前記端面発光型半導体光素子アレイ
    の他端側をマルチモード光ファイバアレイ対向させて
    光結合する光伝送モジュールにおいて、前記端面発光型
    半導体光素子アレイに前記金属細線を金属ボール面を形
    成して接続するための接続領域を設け、この接続領域を
    端面発光型半導体光素子アレイの発光領域と区別して形
    成し、前記発光領域と前記接続領域との間を遮光して前
    記金属ボール面から前記マルチモード光ファイバアレイ
    方向への反射光を防止する遮光手段を設けたことを特徴
    とする光伝送モジュール。
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