WO2000076000A1 - Dispositif comportant un reseau de photodetecteurs et demultiplexeur optique utilisant ce dispositif - Google Patents

Description

明 細 書

受光素子アレイ デバイ スおよびそれを用いた光分波器 技 術 分 野

本発明は、 長方形状の受光素子アレ イ チッ プをパッケージに搭載 した受光素子アレイ デバイ ス、 特に受光素子アレイ チッ プの受光部 中心から長方形状のパ ッケージの一長辺の縁部までの距離を小さ く した受光素子アレイ デバイ スに関し、 本発明はさ らにこのよう な受 光素子アレイ デバイ スを用いた光分波器に関する。 背 景 技 術

光分波器は、 例えば波長多重伝送方式の光通信システムにおいて 受信側で多重伝送されて きた光を各波長毎に分離する装置と して用 いられている。 様々な構成の光分波器が開発されているが、 代表的 な例と しては、 光分波素子に回折格子を用いるものがある。

回折格子を用いる光分波器の一つに、 「 リ ト ロ一型配置」 と呼ば れる構成がある。 これは、 入力フ ァイ バ， コ リ メータ レ ンズ， およ び回折格子等を具備し、 入力フ ァイバからの光信号をコ リ メ一夕 レ ンズでコ リ メー ト して回折格子に導き、 回折光を再びコ リ メ一タ レ ンズで収束させて光検出を行う。 光検出のために、 多数の光フ アイ バあるいは光導波路アレイ を用いて、 回折光を光検出器に導く よう になっている。

また、 回折格子を用いる他の形式の光分波器と して、 入カフ アイ バ， コ リ メ一夕 レ ンズ， 折 り返し ミ ラ一， および回折格子等を具備 し、 入力フ ァイ バからの光信号をコ リ メ一夕 レ ンズでコ リ メ一ト し 折り返し ミ ラーで反射して回折格子に導き、 回折光を光検出器に導 く構成がある。

これらの光分波器の光検出器には、 受光素子アレイ デバイ スが用 い られている。 受光素子アレイ デバイ スは、 多数の受光素子をァレ ィ状に配列形成した受光部を有する長方形状のチッ プを、 多数の外 部 リ 一 ドを有する長方形状の D I P型のパッケージの中央に封入し. チ ッ プのボンディ ングパッ ド と外部リ ー ド内端のボンディ ング端子 との間をボンディ ングワイ ヤによ り結線した構造を有 している。 外 部 リ ー ドは、 パッケージの両方の長辺側から引き出されている。 現 在市販されている受光素子アレイ デバイ スは、 このよう な D I P型 のパッケージを用いたもののみである。

上記のよう な光分波器のう ち、 後者の折 り返し ミ ラーを用いる形 式の光分波器は、 折 り返し ミ ラーに入射する光軸に対して、 回折格 子で分波された光の光軸はほぼ垂直となるため、 本質的に小型化が 困難な構造である。

それに対して前者の 「 リ ト ロー型配置」 の光分波器は、 コ リ メ一 夕 レ ンズを透過して回折格子に入射する光軸と、 回折光がコ リ メ一 夕 レ ンズを透過して出射する光軸とがほぼ一致した関係であるため 本質的に小型化に適する構造である。

しかし、 光検出器と して従来構造の受光素子アレイ デバイ スを用 いる とする と、 受光部を入力フ ァイバに接近して配置できないため コ リ メ一夕 レ ンズのコマ収差が増大し、 光学特性が低下する問題が 生じる。 すなわち、 受光素子アレイチ ッ プの受光部からパッケージ の長辺縁部までの距離が長く 、 入力フ ァイ バと受光部とは共役の位 置に取 り付ける必要があるが、 パッケージの大きさが制限となって 受光部と入力フ ァイ バとの距離を短く で きないためである。 そのた め、 入力フ ァイ バと受光部との距離に対応した光学系の長さが必要 とな り、 光分波器を小型化する上で大きな障害となっている。 発 明 の 開 示

本発明の目的は、 長方形状のパッケージの一長辺の縁部と、 受光 素子アレイ チ ッ プの受光部中心との間の距離を小さ く した構造の受 光素子アレイ デバイ スを提供するこ とにある。 本発明の他の目的は、 リ ト ロー型配置の光分波器に好適な、 入力 フ ァイ バに対して受光部を近接配置可能な受光素子アレイ デバイ ス を提供する こ とにある。

本発明の更に他の目的は、 光検出器と して受光素子アレイ デバイ スを使用 しても、 コマ収差を抑制でき、 光学系の長さを短縮して小 型化を図るこ とができる リ ト ロー型配置の光分波器を提供するこ と にある。

本発明に係る受光素子アレイ デバイ スは、 多数の受光素子をァレ ィ状に配列形成した受光部を有する長方形状の受光素子アレイ チッ プを、 多数の外部リ ー ド とこの外部リ ー ドに接続されているボンデ イ ング端子とを備えた長方形状のパッケージ内に封入し、 チ ッ プの ボンディ ングパッ ド と ケージのボンディ ング端子との間をボン デイ ングワイヤ等によ り結線する構成を前提とするものである。 こ こで本発明では、

( 1 ) 受光素子アレイ チップの一方の長辺側にはボンディ ングパヅ ドが形成されておらず、 そのボンディ ングパッ ドの無い方のチッ プ 長辺がパ ッケージの一方の外側長辺に接近するよ う にチップをパ ヅ ケージの片側に寄せて収容した構造、

( 2 ) パッケージの一方の長辺側にはボンディ ング端子が形成され ておらず、 チッ プ長辺がそのボンディ ング端子の無い方のパッケ一 ジ外側長辺に接近するよう にチ ッ プをパッケージの片側に寄せて収 容した構造、

( 3 ) パ ッケージの一方の長辺側には外部 リ ー ドが形成されておら ず、 チ ッ プ長辺がその外部 リ 一 ドの無い方のパッケージ長辺に接近 するよ う にチッ プをパ ッケージの片側に寄せて収容した構造、 のいずれか、 あるいはそれら を組み合わせた構造とする。 それによ つて、 具体的には、 チ ッ プの受光部中心とパッケージの長辺縁部と の距離を 3 m m以下とするのが好ま しい。

また本発明に係る光分波器は、 入力フ ァイ バ， コ リ メ 一夕 レ ンズ 回折格子， および受光素子アレイ を リ ト ロ一型配置とする構成を前 提とするものであ る。 こ こで、 コ リ メ一夕 レ ンズの主面位置から受 光素子アレイ の受光部までの距離を L ( mm) 、 チ ッ プの受光部中 心から入力フ ァイ ノ 中心までの距離を W ( mm) と したと き、 W/ L≤ 4 / 5 0 を満たすよう に設定する。 そこで上記のよう に、 チッ プをパ ッケージの片側に寄せた受光素子アレイデバイ スを用い、 こ の受光素子アレイ デバイ ス を、 その受光部が入力フ アイ バの取付部 に接近する向きで配置する。 図面の簡単な説明

図 1 は、 リ ト ロ一型配置の光分波器を示す図である。

図 2 A , 図 2 Bは、 光分波器に組み込むコ リ メ一夕 レ ンズのコマ 収差を説明するための図である。

図 3は、 従来の受光素子アレイ デバイ スの平面図である。

図 4は、 図 3の受光素子アレイ デバイ スの断面図である。

図 5 A , 図 5 Bは、 本発明に係る受光素子アレイ チップの平面図 である。

図 6 A , 図 6 Bは、 本発明に係るパ ッケージのワイヤボンディ ン グ端子を示す図である。

図 7 A， 図 7 B , 図 7 Cは、 本発明に係るパッケージの外部 リ ー ド取付位置を示す図である。

図 8 A， 図 8 B , 図 8 Cは、 本発明に係る受光素子アレイ デバイ スの各実施例を示す斜視図である。

図 9 A , 図 9 B， 図 9 Cは、 本発明に係る受光素子アレイ デバイ スの各実施例を示す斜視図である。

図 1 0 は、 本発明に係る受光素子アレイ デバイ スの一実施例を示 す一部破断斜視図である。

図 1 1 は、 パッケージ断面構造の一例を示す斜視図である。

図 1 2 は、 マウ ン ト板を用いた中継配線の例を示す平面図である 発明を実施するための最良の形態

まず最初に、 本発明に係る光分波器の一例を図 1 によ り説明する , この光分波器は、 入力フ ァイ ク、 1 0 , コ リ メ一夕 レ ンズ 1 2 ， 回折 格子 1 4 ， および光検出器である受光素子アレイ デバイ ス 1 6 を構 成要素と し、 互いに嵌合する 3個のチューブ状部材を用いて組み立 て られている。 単芯の入力フ ァイ バ 1 0 は、 透明のフ ァイ バ実装用 チューブ 1 8 の端面のフ ァイ バ固定用ウ イ ン ド ウ 2 0 にフ ァイ バ連 結部 2 2 によって固定されている。 コ リ メ一夕 レ ンズ 1 2 は、 中間 チューブ 2 4 の端部に固定されている。 更に回折格子 1 4 は、 回折 格子実装用チューブ 2 6 の端面の回折格子固定用ウ イ ン ド ウ 2 8 に 固定されている。 この例では、 中間チューブ 2 4 の両端部にフ アイ バ実装用チューブ 1 8 と回折格子実装用チューブ 2 6 が外装されて お り、 光軸方向に移動可能で且つ光軸周 り に回転可能と してァクテ ィ プアライ メ ン トでき るよう になっている。

外部の入力用フ ァイ バ 1 0 からチューブ内部に導入されて、 入力 フ ァイ ノ 1 0 の開口数に応じて拡がった発散光束はコ リ メ一タ レ ン ズ 1 2 に到達し、 平行光束に変換されてから回折格子 1 4 に到達す る。 回折格子 1 4 の波長分散特性に応じて波長毎に分離された光束 は、 コ リ メ一夕 レ ンズ 1 2 によって分波波長毎に収束光束に変換さ れ、 コ リ メ一夕 レ ンズ 1 2 の焦点に一致する ウ イ ン ド ウ 2 0上で波 長毎に集光して一列に並ぶ。 この波長毎の集光点と受光素子アレイ デバイ ス 1 6 の各受光素子とが、 それぞれ対応するよう に受光素子 アレイ デバイ ス 1 6 がウ ィ ン ド ウ 2 0 に固定されるこ とで、 各波長 毎の光検出が行われる。

とこ ろで、 回折された光束は、 光軸に対して傾いてコ リ メ一夕 レ ンズ 1 2 を透過するためコマ収差が生じる。 このコ リ メ一夕 レ ンズ のコマ収差は、 コ リ メ 一夕 レ ンズ 1 2 の主面位置から受光素子ァ レ イ デバイ ス 1 6 の受光部までの長さ と、 受光素子アレイ デバイ ス 1 6の受光部中心と入力フ ァイ バ 1 0の中心との距離 Wとに相関す る。 コマ収差を低減するためには、 W / L比を小さ く する必要があ る。

図 2 Aに、 直径 2 0 mm, 焦点距離 5 0 mmのコ リ メ一夕 レ ンズ を用いた と きのコマ収差のシ ミ ュ レーシ ョ ン結果を示す。 縦軸はレ ンズ半径、 横軸はコマ収差を示してい る。 波長え = 1 5 0 0〜 1 6 0 0 nmの光では、 コマ収差 1 λ以内で使用できるのは 1 4 mm径 以内の領域である。 瞳面での光束径は、 1 / e² の減衰と して約 1 0 m m径になる。

図 2 Bは、 コ リ メ一夕 レ ンズ 1 2の断面を示す。 図 2 Bに示すよ う に、 コマ収差 1 え以内の 1 4 m m径の領域 1 3に、 入力フ ァイ バ 1 0から回折格子 1 4までの往路光束 （瞳面上で 1 0 mm径） 1 5 と、 回折格子 1 4から受光素子アレイ デバイ ス 1 6までの復路光束 (瞳面上で 1 0 mm径） 1 7 とが入るのは、 両者の中心距離 Cが 4 m m以内の場合である。 つま り、 入力フ ァ イ バ中心と受光部中心と の距離 Wを 4 m m以内に収める必要がある。

また図 2 Aに示 したよ う に、 1 2 m m径以内の領域ではコマ収差 が 0. 5 入以内である こ とか ら、 入力フ ァイ ノ、 1 0の中心と受光素 子アレイ デバイ ス 1 6の受光部中心との距離 Wを 3 mm以内に収め る と、 更に顕著な効果が現れる。 従って、 コ リ メ一夕 レ ンズのコマ 収差は、

W/ L≤ 4 / 5 0

の関係を満たす範囲で抑制でき、 更に望ま し く は、

W/ L≤ 3 / 5 0

とする こ とである。 従って、 図 1に示す光分波器の例で述べる と、 コ リ メ 一夕 レ ンズのコマ収差を抑制するには、 Lを 5 0 mmと した と き、 Wを 4 m m以下にすればよい。 Wを 3 m m以下にすれば、 コ マ収差の抑制効果は更に顕著になる。

そこで、 入力フ ァ イ ク 1 0の中心と受光素子アレイ デバイ ス 1 6 の受光部中心との距離 Wの値を短縮するため、 本発明者等は受光素 子アレイ チッ プおよびパッケージに着目 し、 受光素子アレイ チッ プ の受光部からパ ッケージ長辺縁部までの距離を短縮する工夫を施し た。

図 3 は、 入力フ ァ イ ノ、' 1 0 の中心から受光素子アレイ デバイ ス 1 6 の受光部中心までの距離 Wの説明図である。 入力フ ァイ ノ 1 0 の 中心から フ ァ イ バ連結部 2 2 の縁部までの距離を d、 受光素子ァレ イ デバイ ス 1 6 の受光部中心からパッケージ 5 0の長辺縁部 （ この 場合、 外部 リー ド 3 2 の縁部） までの距離を D とする と、 フ ァ イ バ 連結部 2 2 がパ ッケージ 5 0 に密着した場合に、 W = D + d となる が、 フ ァ イ バ連結部とパッケージとの間には隙間を設ける場合もあ るので、

W≥ D + d

の関係が成 り立つ。 入力フ ァイ バ 1 0 の耐候性を維持するためには. 入力フ ァイ バ中心から フ ァイ バ連結部の縁部までの距離 dは最小で も l m mが必要である こ とから、 受光素子アレイ デバイ ス 1 6 の受 光部中心からパ ッケージ長辺縁部までの距離 Dは 3 m m以内にする こ とが望ま しいという こ とになる。

図 4 に、 図 3 の受光素子アレイ デバイ ス 1 6の断面図を示す。 パ ッケージ本体 3 0 の両側の長辺に外部 リー ド 3 2 が設けられたパ ッ ケージ本体 3 0 の凹部 3 3 には、 受光素子ア レ イ チッ プ 3 8 が搭載 され、 チッ プ 3 8 のボンディ ングノ ッ ド 3 5 と、 ノ ッケージ 5 0 の ワイ ヤボンディ ング端子 （外部 リー ド内端） 3 6 とをワイヤボンデ ィ ングした後、 封止用キャ ップ 3 4 を封止材 3 9 でパッケージ本体 3 0 に接着する。

図中、 aは外部 リ ー ド 3 2 の外側面と封止用キャ ッ プ 3 4 の外側 面との間の距離であ る。 bは封止用キヤ ッ プの側壁の厚みである。 c は封止用キャ ッ プ 3 4 の側壁の内側面と凹部 3 3 の内側面との間 の距離である。 e は受光素子アレイチ ッ プ 3 8の受光部中心からチ ヅ プ長辺縁部までの距離である。 距離 Dは、 これら a , b , c , d eの値の合計である。 aはパ ッケージの外部 リ ー ド 3 2 および封止 材 3 9 のダレを考慮して、 ◦ . 5〜 l m m程度必要である。 bは 1 m m程度であ り、 c はワイ ヤボンディ ング取付端子 3 6 に要する距 離であ り 0 . 5 m m程度であ り、 dは 0 . 5 m m程度が必要である これら a， b， c， dで 2 . 5〜 3 . 0 m mを要する。 更に、 受光 素子アレイ チッ プ 3 8 のワイ ヤボンディ ングパ ッ ド 3 5 と、 ワイ ヤ ボンディ ングパ ッ ドから受光素子までの配線 （図示せず） を考慮す る と、 e は 0 . 5 m m程度を要する。 これらを総合する と、 ノ ッ ケ —ジ長辺縁部から受光部中心までの距離 Dは、 3 . 0 m m以上にな つて しま う。

受光素子アレイ チ ッ プ 3 8 の受光部中心からパッケージ長辺縁部 までの距離 Dを 3 m m以内に収めて、 コマ収差を抑制した光分波器 に最適な受光素子アレイ デバイ スを実現するため、 本発明では、 ( 1 ) 受光素子アレイ チッ プの一方の長辺側にはボンディ ングパ ッ ドを設けない、

( 2 ) パッケージの一方の長辺側にはボンディ ング端子を設けない ( 3 ) パッケージの一方の長辺側には外部 リ ー ドを設けない、 のいずれか、 も し く はそれら （ 1 ) 〜 （ 3 ) を組み合わせ、 チッ プ をパッケージの一方の長辺側に寄せて収容した構造とする。

図 5 A， 図 5 Bは本発明に係る受光素子アレイ デバイ スに組み込 むチッ プの実施例を示す図である。 図 5 Aは、 多数の受光素子 4 0 を配列 した受光素子アレイ チ ッ プ 4 2上で、 受光素子 4 0 から電気 信号を引き出すためのボンディ ングパッ ド 4 4 を、 図 3 で示した入 力光フ ァイ ノ 1 0 の側に向 く 長辺 4 3側に設けない 1 つの例である アレイ 方向両端の受光素子 4 0 のためのボンディ ングパッ ド 4 4 は 受光素子 4 0 と同 じアレイ 方向に配置されてお り、 その他のボンデ ィ ングパ ッ ド 4 4 は長辺 4 3 とは反対の長辺 4 5 の側に一列に配列 されている。 図 5 Bは、 ボンディ ングパ ッ ド 4 4 を、 入力フ ァイ バ 側とは反対の長辺 4 5 の側に一列に配列した例である。 いずれの例においても、 ボンディ ングパ ッ ド 4 4 を、 入カフ アイ バ側の長辺 4 3側に設けないこ とによ り、 受光素子 4 0 のアレイ よ り なる発光部を、 長辺 4 3 に近接して配置するこ とが可能となる。 このため、 受光素子アレイ チッ プ 4 2 の受光部中心からパッケージ の入力フ ァイ バ側長辺縁部までの距離 Dを、 0 . 2 〜 0 . 3 mm 程 度短縮できるので、 3 m m以内にでき る。

図 6 A , 図 6 Bは、 図 5 A , 図 5 Bに示 したチッ プ 4 2 をパッケ —ジ 5 0 に搭載した場合のパッケージ 5 0 のワイ ヤボンディ ング端 子を示す図である。 なお、 図 6 A， 図 6 Bでは、 図面を簡単にする ため、 チッ プの受光部は図示を省略してある。

チッ プ 4 2 のボンディ ングパ ヅ ド 4 4 と、 ケージ 5 0 のボン デイ ング端子 4 6 との間はボンディ ングワイ ヤ 4 1 によって接続さ れる。 受光素子アレイ チッ プ 4 2の電気信号は、 チッ プのボンディ ングパ ッ ド 4 4 からボンディ ングワイヤ 4 1 およびパ ッケージ 5 0 のボンディ ング端子 4 6 を介してパッケージの外周に設置された外 部 リ ー ド （図示せず） から外部に出力される。

図 6 Aは、 図 5 Aに示す受光素子アレイ チ ッ プ 4 2 を組み込み、 ノ ッケージ 5 0 のボンディ ング端子 4 6 を入力フ ァイ バ側のパヅケ ージ 5 0 の長辺 4 7側に設けない例である。 こ の例では、 ボンディ ング端子 4 6 は、 パッケージ 5 0の短辺側と、 長辺 4 7 と反対側の 長辺 4 9側に設けられている。

図 6 Bは、 同 じ く 、 図 5 Bに示す受光素子アレイ チ ッ プ 4 2 を組 み込み、 パ ッケージ 5 0のボンディ ング端子 4 6 を、 入力フ ァイ バ 側のパッケージ 5 0 の長辺 4 7側に設けない例である。 この例では ボンディ ング端子 4 6 は、 ノ ッケージ 5 0 の長辺 4 9側にのみ一列 に設けられている。 このよう にパッケージ 5 0のボンディ ング端子 4 6 を入力フ ァ イ バ側に設けないこ とによ り、 受光素子ア レ イ チ ヅ プ 4 2 をパ ッケージ 5 0の長辺 4 7側に寄せて配置でき るので、 受 光素子アレイ チ ッ プ 4 2 の受光部中心からパッケージの長辺 4 7 ま での距離 Dをさ らに 0 . 5 mm程度短 く でき る。

図 7 A , 図 7 B , 図 7 Cに、 パッケージ 5 0の外部 リ ー ド取付位 置についての実施例を示す。 図 7 Aは、 パッケージ 5 0の外部 リ ー ド 5 2 を、 入力フ ァイ ノ 1 0側の長辺 4 7 を除いた 2つの短辺 5 1 5 3 と 1 つの長辺 4 9 に配置した例である。 図 7 Bは、 外部 リー ド 5 2 を、 長辺 4 7 を除いた 1 つの短辺 5 1 と長辺 4 9 に配置した例 である。 図 7 Cは、 外部 リ ー ド 5 2 を、 入力フ ァイ ノ、' 1 0 とは反対 側の長辺 4 9 にのみ配置した例である。

以上のよう に、 パッケージ 5 0の外部 リ ー ド 5 2の取付を長辺 4 7側で行わないこ とによ り、 ノ ヅケージ 5 0 を入力フ ァ イ ク、 1 0の 連続部 2 2側に寄せて配置でき るので、 距離 Dを、 0 . 5 mm程度 短く し、 3 mm以内にでき る。 したがって、 受光素子アレイ チヅ プ 4 2の受光部 5 4の中心から入力フ ァ イ ノ 1 0の中心までの距離 W を短 く でき る。

本発明に係る受光素子アレイ デバイ スの概略構成をま とめたのが 図 8〜図 1 0である。 前述したよ う に、 受光素子アレイ チッ プの受 光部中心とパッケージの一長辺縁部との間の距離を短く するために 本発明では、 前述したよう に

( 1 ) チ ヅ プの一方の長辺側にはボンディ ングパッ ドを設けない、

( 2 ) パ ヅケージの一方の長辺側にはボンディ ング端子を設けない ( 3 ) パ ッケージの一方の長辺側には外部 リ ー ドを設けない、 のいずれか、 も し く はそれら （ 1 ) 〜 （ 3 ) を組み合わせ （すなわ ち、 （ 1 ) + ( 2 ) ， ( 1 ) + ( 3 ) , ( 2 ) + ( 3 ) , ( 1 ) +

( 2 ) + ( 3 ) ) を採用するこ とによ り、 チッ プの受光部をパヅケ ージの片側に寄せて収容した構造とする こ とができる。

図 8 Aは、 上記 （ 1 ) に対応する構造の例である。 チッ プ 6 0は その一方の長辺側のみにボンディ ングパ ッ ド 6 2が設けられている パッケージ 5 0は、 その両方の長辺側に、 ボンディ ング端子 6 4 と 外部 リ ー ド 6 6が設けられている。 ボンディ ングパッ ド 6 2 とボン デイ ング端子 6 4 との間は、 ボンディ ングワイ ヤ 6 8 で結線されて いる。 なお、 この例では、 ノ ッケージ 5 0 のボンディ ング端子 6 4 は、 外部 リ ー ド 6 6 の内端によ り構成される。

図 8 Bは、 上記 （ 2 ) に対応する構造の例である。 チ ッ プ 6 1 は. その両方の長辺側にボンディ ングパッ ド 6 2 が設けられている。 パ ヅケージ 5 0 は、 1 つの長辺を除 く 3辺にボンディ ング端子 6 4 を 有し、 且つ両方の長辺に外部 リ ー ド 6 6 を有している。 この例では. 図において右側に一列に配列されてい るボンディ ング端子 6 4 は、 右側の外部 リー ド 6 6 の内端で構成され、 それ以外のボンディ ング 端子 6 4 は、 左側の外部 リ ー ド 6 6 に、 内部 リー ド 7 0 (点線で示 す） によって接続されている。 なお、 内部 リ ー ド 7 0 については、 後で詳細に説明する。

図 8 Cは、 上記 （ 3 ) に対応する構造の例である。 チッ プ 6 1 は その両方の長辺側にボンディ ングパヅ ド 6 2 が設けられている。 パ ッケージ 5 0 は、 両方の長辺側にボンディ ン グ端子 6 4 を有し、 且 つ一方の長辺のみに外部 リ ー ド 6 6 を有 している。 図中、 左側のボ ンデイ ング端子 6 4 は、 内部 リ ー ド 7 0 (点線で示す） によ って外 部 リ ー ド 6 6 に接続される。

上記 （ 1 ) ~ ( 3 ) を組み合わせる と、 受光素子アレイ チッ プの 受光部中心とパ ッケージ長辺縁部との距離 D を更に短縮でき る。

図 9 Aは、 上記 （ 1 ) + ( 2 ) に対応する構造の例である。 チ ッ プ 6 0 は、 その一方の長辺側にのみ一列に配列したボンディ ングパ ッ ド 6 2 が設けられ、 パッケージ 5 0 は一方の長辺側にのみ一列に 配列 したボンディ ング端子 6 4 を有し、 且つ両方の長辺に外部リ ー ド 6 6 を有 している。 図中、 左側の外部 リー ド 6 6 は、 内部 リ ー ド 7 0 に （点線で示す） よ って、 ボンディ ング端子 6 4 に接続される 図 9 Bは、 上記 （ 1 ) + ( 3 ) に対応する構造の例である。 チ ッ プ 6 0 は、 その一方の長辺側にのみ一列に配列したボンディ ングパ ヅ ド 6 2 が設けられ、 ノ、'ッケージ 5 0 は、 両方の長辺側にボンディ ング端子 6 4 を有し且つ一方の長辺側のみに外部 リー ド 6 6 を有 し てい る。 図中、 左側のボンデ ィ ン グ端子 6 4 は、 内部 リ ー ド 7 0 (点線で示す） によ って、 外部 リ ー ド 6 6 に接続される。

図 9 Cは、 上記 （ 2 ) + ( 3 ) に対応する構造の例である。 チ ッ プ 6 1 は、 その両方の長辺側にボンディ ングパヅ ド 6 2 が設けられ パッケージ 5 0 は、 一方の長辺側にのみ一列に配列されたボンディ ング端子 6 4 を有 し且つそれと同じ長辺側のみに外部 リ ー ド 6 6 を 有している。 チ ッ プ 6 1 のボンディ ング端子 6 2 と、 ノヽ 'ッケージ 5 0 のボンディ ング端子 6 4 とは、 ボンディ ングワイヤ 6 8 によ って 接続される。 なお、 図 9 Aおよび図 9 Bでは、 図面を簡単にするた めにボンディ ングワイ ヤは図示していない。

図 1 0 は、 上記 （ 1 ) + ( 2 ) + ( 3 ) に対応する構造の例を示 す一部破断斜視図である。 チッ プ 6 0 は、 その一方の長辺側にボン ディ ングパッ ド 6 2 が設けられ、 それと同じ一方の長辺のみにボン デイ ング端子 6 4 を有し、 且つそれと同じ長辺側に外部 リ ー ド 6 6 を有するパ ッケージ 5 0 に収容されている。 受光素子の電気信号は チッ プ 6 0上のボンディ ングパッ ド 6 2 からボンディ ングワイ ヤ 6 8 によってパ ッケージ 5 0 のボンディ ング端子 （外部 リ ー ド内端） 6 4 に接続され、 パッケージの外部リ ー ド 6 6 から電気信号が取り 出せる。

図 8 Aあるいは図 9 Cの構造では、 図 1 0 の場合と同様、 パ ッ ケ —ジ側のボンディ ング端子は外部 リー ド内端でよい。 しかし、 図 8 C , 図 9 Aあるいは図 9 Bにおいては、 ボンディ ング端子の一部は 内部 リー ド 7 0 によって外部 リ ー ド 6 6 に接続される こ とを説明 し た。 図 1 1 に、 その構造を示す。 図中、 左側のボンディ ング端子 6 4 は、 スル一ホール 7 1 , 内部 リ ー ド 7 2 ， スルーホール 7 3 によ つて右側の外部 リー ド 6 6 に接続される。 チ ヅ プ 6 1 のボンディ ン グパ ッ ド 6 2 とボンディ ング端子 6 4 とは、 ボンディ ングワイ ヤ 6 8 で接続される。 以上の各実施例では、 チ ッ プのボンディ ングパッ ド とパッケ一ジ のボンディ ング端子と をボンディ ングワイ ヤのみで結線する構成を 説明したが、 この結線はパ ッケージに設けた中継配線を介して行つ ても よい。 ボンディ ングワイ ヤがチッ プの受光部の上を横切るよ う な場合には、 このよ う な中継配線を用いるこ とが有効である。 この 場合の結線は、 ボンディ ングパ ヅ ド ボンディ ングワイ ヤ→パヅケ ージに設けた中継配線 ボンディ ングワイ ヤ→ボンディ ング端子の 順となる。 パッケージに設ける中継配線と しては、 プリ ン ト基板の 配線のよう にパッケージに予め配線を設ける構成、 あるいは配線を 作製したマウン ト板をチ ッ プに隣接配置する構成などがある。

その一例を図 1 2 に示す。 ノ ッケージ 5 0 に受光素子アレイ チ ッ プ 6 0 を収容する と共に、 チヅ プ 6 0 に隣接してマウ ン ト板 8 0 を 収容する。 マウ ン ト板 8 0 は、 表面に所望パターンの中継配線 8 2 を形成したものである。 チ ッ プのボンディ ングパッ ド と中継配線の 一端をボンディ ングワイ ヤで結線し、 中継配線の他端とボンディ ン グ端子をボンディ ングワイ ヤで結線する。 この例では、 チッ プのボ ンディ ングパッ ドの一部の結線にマウ ン ト板 8 0 の中継配線 8 2 を 用いているが、 チヅ プのボンディ ングパヅ ドの全ての結線にマウ ン ト板の中継配線を用いても よい。

なお本発明は、 上記実施例に限定される ものではな く 、 パッケ一 ジの外部 リ ー ドはパ ッケージの裏面側 （下面側） から取り 出して も よい。 産業上の利用可能性

本発明の受光素子アレイ デバイ スは、 他の光学部品や光フ ァイ バ 等に近接して配置する こ とが可能とな り、 光デバイ スの小型化に貢 献しう る。 また本発明では、 リ ト ロー型配置の光分波器において、 受光素子アレイ デバイ スを用いるこ とで、 受光素子アレイ デバイ ス の発光部中心から入力フ ァイ バ中心までの距離 （ W ) を、 コ リ メ一 夕 レ ンズの主面位置から受光素子アレイ デバイ スまでの長さ （ L ) に対して、 W/L≤ 4 / 5 0を満たすよう にで き、 コ リ メ一夕 レ ン ズのコマ収差を抑制で き、 光学特性を損なう こ とな く 光学系を小型 化でき る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 多数の受光素子をアレイ状に配列形成した受光部を有する長方 形状のチッ プを、 多数の外部 リ ー ド とこれら外部 リー ドに接続され ているボンディ ング端子を備えた長方形状のパ ッケージ内に封入し 前記チッ プのボンディ ングパッ ド と前記パヅケ一ジのボンディ ング 端子との間を結線した受光素子アレイ デバイ スにおいて、

前記チッ プは、 その一方の長辺の側にはボンディ ングパッ ドが形 成されておらず、 前記チッ プの前記一方の長辺がパッケージの一方 の長辺に接近するよう に、 前記チ ッ プを前記パッケージの片側に寄 せて収容したこ とを特徴とする受光素子アレイ デバイ ス。

2 . 多数の受光素子をアレイ状に配列形成した受光部を有する長方 形状のチッ プを、 多数の外部 リ ー ド とこれら外部 リー ドに接続され ているボンディ ング端子を備えた長方形状のパッケージ内に封入し 前記チ ッ プのボンディ ングパッ ド と前記パッケージのボンディ ング 端子との間を結線した受光素子アレイ デバイ スにおいて、

前記パッケージは、 その一方の長辺の側にはボンディ ング端子が 形成されておらず、 前記チッ プの一方の長辺が、 前記パ ッケージの 前記長辺に接近する よう に、 前記チッ プを前記パ ッケージの片側に 寄せて収容したこ とを特徴とする受光素子アレイ デバイ ス。

3 . 多数の受光素子をアレイ状に配列形成した受光部を有する長方 形状のチップを、 多数の外部 リ ー ド と これら外部 リ ー ドに接続され ているボンディ ング端子を備えた長方形状のパッケージ内に封入し 前記チッ プのボンディ ングパッ ド と前記パ ッケージのボンディ ング 端子との間を結線した受光素子アレイ デバイ スにおいて、

前記パッケージは、 その一方の長辺の側には外部 リ ー ドが形成さ れておらず、 前記チ ッ プの一方の長辺が前記パッ ケージの前記長辺 に接近する よ う に、 前記チ ッ プを前記パッケージの片側に寄せて収 容したこ とを特徴とする受光素子アレイ デバイ ス。

4 . 前記チ ッ プの前記一方の長辺に接近する方の前記パッケージの 長辺の側にはボンディ ング端子が形成されていない請求項 1 記載の 受光素子ァレィ。

5 . 前記チッ プの前記一方の長辺に接近する方の前記パッケージの 長辺の側からは外部 リ ー ドが引 き出されていない請求項 1記載の受 光素子アレイ デバイ ス。

6 . 前記パ ッケージの前記一方の長辺の側からは外部 リー ドが引 き 出されていない請求項 2記載の受光素子アレイ デバイ ス。

7 . 前記チッ プの前記一方の長辺に接近する方の前記パッケージの 長辺の側にはボンディ ング端子および外部 リ ー ドが設置されていな い請求項 1 記載の受光素子アレイデバイ ス。

8 . 前記チッ プの受光部の中心と前記パッケージの一方の長辺の縁 部との距離が 3 mm 以下である請求項 1 ~ 7 のいずれかに記載の受 光素子アレイ デバイ ス。

9 . 前記チヅ プのボンディ ングパッ ド と前記パッケージのボンディ ング端子との間の結線が、 ボンディ ングワイ ヤによってなされてい る請求項 1 〜 7のいずれかに記載の受光素子アレイ デバイ ス。

1 0 . 前記チップのボンディ ングパッ ド と前記パッケージのボンデ イ ング端子との間の結線が、 前記パッケージ内に設けた中継配線と ボンディ ングワイヤによってなされている請求項 1 〜 7のいずれか に記載の受光素子アレイ デバイ ス。

1 1 . 入カ フ ア イ ノ と、

前記入力フ ァイ バから出射される発散光束を平行光束に変換する コ リ メ一夕 レ ンズと、

前記コ リ メ一夕 レ ンズから出射する平行光束を波長毎に分離する 回折格子とを備え、

前記回折格子で分離された光束を、 前記コ リ メ一夕 レ ンズによつ て収束光束に変換し、

前記収束された分離光束を受光して波長毎の光検出を行う受光素 子アレイ デバイ ス を備え、

前記コ リ メ一夕 レ ンズの主面位置から前記受光素子アレイ デバイ スの受光部までの距離を L、 前記受光素子アレイ デバイ スの受光部 の中心から前記入カフ アイバの中心までの距離を Wと したと き、

W / L≤ 4 / 5 0

を満た している こ と を特徴とする光分波器。

1 2 . 前記受光素子アレイ デバイ スは、 請求項 1 〜 7 のいずれかに 記載の受光素子アレイ デバイ スであ り、 その受光部が前記入力フ ァ ィ バの取付部に接近するよう に配置されている請求項 1 1 記載の光 分波器。

1 3 . 入力フ ァ イ ノ、と、

前記入力フ ァイ バから出射される発散光束を平行光束に変換する コ リ メ一夕 レ ンズと、

前記コ リ メ一夕 レ ンズから出射する平行光束を波長毎に分離する 回折格子とを備え、

前記回折格子で分離された光束を、 前記コ リ メ一夕 レ ンズによつ て収束光束に変換し、 前記収束された分離光束を受光して波長毎の光検出を行う受光素 子アレイ デバイ スを備え、

前記コ リ メ一夕 レ ンズの主面位置から前記受光素子アレイ デバイ スの受光部までの距離を L、 前記受光素子アレイデバイ スの受光部 の中心から前記入力フ ァイ バの中心までの距離を Wと した と き、

W / L≤ 3 / 5 0

を満た しているこ とを特徴とする光分波器。

1 4 . 前記受光素子アレイ デバイ スは、 請求項 1 〜 7のいずれかに 記載の受光素子アレイ デバイ スであ り、 その受光部が前記入力フ ァ ィバの取付部に接近する よう に配置されている請求項 1 3記載の光 分波器。