JP2004264842A

JP2004264842A - Packaging structure of optical modulator

Info

Publication number: JP2004264842A
Application number: JP2004036189A
Authority: JP
Inventors: Jungo Kondo; 順悟近藤; Osamu Mitomi; 修三冨; Atsuo Kondo; 厚男近藤; Kenji Aoki; 謙治青木
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel packaging method which obviates the attenuation of the intensity of a modulated signal introduced from a prescribed external power source and further, prevents the occurrence of cracks etc., in an optical modulator by connection to the external power source and a packaging structure. <P>SOLUTION: The packaging structure is provided with the optical modulator 10, a metal wire 60 connected in order to apply the signal voltage from the prescribed external power source to the signal electrode existing alongside the optical modulator and a member 50 having a grounding electrode layer in at least a portion of a major face of the optical modulator 10 for the purpose of impedance control of the optical modulator 10. The metal wire 60 is connected to by the metal wire to the signal electrode 2 through an aperture 22 disposed in a side wall portion 21 of a metallic casing 20. Also, a recess 52 having a section of an approximately semi-circular shape is formed in the central part of the member 50 and the prescribed modulated signal is introduced to the signal electrode 2 of the optical modulator 10 through the metal wire 60 from the external power supply (not shown). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光変調器の実装方法及び実装構造に関する。 The present invention relates to a mounting method and a mounting structure of an optical modulator.

マルチメディアの発展に伴い、通信のブロードバンド化の需要が高まり、１０Ｇｂ／ｓを超える光伝送システムが実用化されることによって、さらなる高速通信の実現が期待されている。そして、１０Ｇｂ／ｓの電気信号（マイクロ波信号）を光に変調するデバイスとしてはＬＮ光変調器が使用されている。前記ＬＮ光変調器の実用に際しては、前記光変調器を金属筺体に取り付けるとともに、所定の外部電源から前記光変調器の変調電極に変調信号を印加するための同軸ピンを前記変調電極に接続して実装する。 With the development of multimedia, the demand for broadband communication has been increasing, and the realization of an optical transmission system exceeding 10 Gb / s is expected to realize higher speed communication. An LN optical modulator is used as a device that modulates a 10 Gb / s electric signal (microwave signal) into light. In practical use of the LN optical modulator, the optical modulator is mounted on a metal housing, and a coaxial pin for applying a modulation signal from a predetermined external power supply to the modulation electrode of the optical modulator is connected to the modulation electrode. To implement.

図１及び図２は、従来の光変調器の実装構造を概略的に示す構成図である。なお、図中において、光変調器と接続すべき光ファイバについては簡略化のために省略している。 1 and 2 are configuration diagrams schematically showing a mounting structure of a conventional optical modulator. In the drawings, optical fibers to be connected to the optical modulator are omitted for simplification.

図１に示す実装構造においては、電気光学効果を有する基板１の主面に形成された図示しない光導波路、前記主面上に形成された信号電極２及び接地電極３から構成される変調電極、及び基板１を支持するための支持基板４を有する光変調器１０と、この光変調器１０を支持するように設けられた金属筺体２０とが設けられている。光変調器１０と、この光変調器の側方に位置する金属筺体２０の側壁部分２１との間にはセラミックス材料から構成されるフィードスルー基板３０が設けられている。 In the mounting structure shown in FIG. 1, an optical waveguide (not shown) formed on a main surface of a substrate 1 having an electro-optical effect, a modulation electrode including a signal electrode 2 and a ground electrode 3 formed on the main surface, An optical modulator 10 having a support substrate 4 for supporting the substrate 1 and a metal housing 20 provided to support the optical modulator 10 are provided. A feed-through substrate 30 made of a ceramic material is provided between the optical modulator 10 and a side wall portion 21 of a metal housing 20 located on a side of the optical modulator.

フィードスルー基板３０上には、スルーホール３１が設けられているとともに、電極層３２及び３３が設けられている。そして、図示しない外部電源から光変調器１０の信号電極２に所定の変調信号を導入すべく、中心に位置する電極層３２にはガラスビーズなどから構成される同軸ピン４０が、金属筺体２０の側壁部分２１に設けられた開口部２２を介してはんだ及び導電ペーストなどによって接続され、両端に位置する電極層３３は、スルーホール３１によって金属筺体２０に接続されて接地されている。そして、電極層３２と光変調器１０の信号電極２との間、並びに電極層３３と光変調器１０の接地電極３との間を、リボンなどのボンディングワイヤ４２で接続することによって、前記外部電極からの前記変調信号を信号電極２に導入するようにしている。 On the feed-through substrate 30, a through-hole 31 is provided, and electrode layers 32 and 33 are provided. In order to introduce a predetermined modulation signal to the signal electrode 2 of the optical modulator 10 from an external power supply (not shown), a coaxial pin 40 made of glass beads or the like is The electrodes are connected to each other by solder and conductive paste through openings 22 provided in the side wall portions 21, and the electrode layers 33 located at both ends are connected to the metal housing 20 by through holes 31 and grounded. The bonding between the electrode layer 32 and the signal electrode 2 of the optical modulator 10 and the bonding between the electrode layer 33 and the ground electrode 3 of the optical modulator 10 by a bonding wire 42 such as a ribbon are performed. The modulation signal from the electrode is introduced to the signal electrode 2.

図２に示す実装構造においては、同じく電気光学効果を有する基板１の主面に形成された図示しない光導波路、前記主面上に形成された信号電極２及び接地電極３から構成される変調電極、及び基板１を支持するための支持基板４を有する光変調器１０と、この光変調器１０を支持するように設けられた金属筺体２０とが設けられている。 In the mounting structure shown in FIG. 2, an optical waveguide (not shown) formed on a main surface of a substrate 1 also having an electro-optical effect, and a modulation electrode including a signal electrode 2 and a ground electrode 3 formed on the main surface. An optical modulator 10 having a support substrate 4 for supporting the substrate 1 and a metal housing 20 provided to support the optical modulator 10 are provided.

そして、図示しない外部電源から光変調器１０の信号電極２に所定の変調信号を導入すべく、ガラスビーズなどから構成される同軸ピン４０が、金属筺体２０の側壁部分２１に設けられた開口部２２を介して信号電極２に対してはんだ及び導電ペーストなどによって直接的に接続されるとともに、接地電極３はリボンワイヤ４１によって金属筺体２０の側壁部分２１に直接接続されて接地されている。 In order to introduce a predetermined modulation signal from the external power supply (not shown) to the signal electrode 2 of the optical modulator 10, a coaxial pin 40 made of glass beads or the like is provided in an opening provided in the side wall portion 21 of the metal housing 20. The ground electrode 3 is directly connected to the side wall portion 21 of the metal housing 20 by a ribbon wire 41 and grounded, while being directly connected to the signal electrode 2 via solder 22 and a conductive paste or the like via 22.

しかしながら、図１に示すような実装構造においては、外部電源からの変調信号をフィードスルー基板３０上に設けた金属層３２及び３３を介して信号電極２に導入するため、フィードスルー基板３０において前記変調信号が損失してしまい、広帯域化できない、あるいは駆動電圧が高くなるという問題があった。また、図２に示すような実装構造においては、同軸ピン４０を変調電極２に対して直接的に接続しているため、変調信号の損失などの問題は生じないが、同軸ピン４０からの圧力や導電ペーストの熱膨張などによって、同軸ピン４０が信号電極２からはがれてしまったり、３０μｍ以下の薄板構造を有する光変調器の場合には、光変調器１０自体にクラックなどが生じてしまう場合があった。 However, in the mounting structure as shown in FIG. 1, the modulation signal from the external power supply is introduced into the signal electrode 2 via the metal layers 32 and 33 provided on the feedthrough substrate 30, so that the There is a problem in that the modulation signal is lost and the band cannot be widened, or the drive voltage increases. Further, in the mounting structure as shown in FIG. 2, since the coaxial pin 40 is directly connected to the modulation electrode 2, there is no problem such as loss of the modulation signal. When the coaxial pin 40 is peeled off from the signal electrode 2 due to thermal expansion of the conductive paste or the like, or in the case of an optical modulator having a thin plate structure of 30 μm or less, cracks may occur in the optical modulator 10 itself. was there.

本発明は、上述した問題を生じることのない、新規な光変調器の実装方法及び実装構造を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel optical modulator mounting method and mounting structure that do not cause the above-described problems.

上記目的を達成すべく、本発明は、
電気光学効果を有する基板の主面に設けられた光導波路、及びこの光導波路中を導波する光波に対して信号を印加するための信号電極及び接地電極を有する光変調器と、
前記信号電極に所定の外部電源からの信号電圧を印加するために接続された金属線と、
前記金属線の周囲において、前記光変調器のインピーダンス制御のために設けられ、主面の少なくとも一部に接地電極層を有する部材と、
前記信号電極及び前記金属線間、並びに前記接地電極及び前記接地電極層間を結合する金属ワイヤと、
前記光変調器を支持するように設けられた金属筺体と、
を具えることを特徴とする、光変調器の実装構造に関する。 In order to achieve the above object, the present invention provides:
An optical waveguide provided on a main surface of a substrate having an electro-optic effect, and an optical modulator having a signal electrode and a ground electrode for applying a signal to a light wave guided in the optical waveguide,
A metal wire connected to apply a signal voltage from a predetermined external power supply to the signal electrode,
Around the metal wire, provided for impedance control of the optical modulator, a member having a ground electrode layer on at least a part of the main surface,
A metal wire that couples between the signal electrode and the metal line, and between the ground electrode and the ground electrode layer,
A metal housing provided to support the light modulator;
And a mounting structure for the optical modulator.

本発明によれば、外部電源からの変調信号を変調電極に導入するに際し、従来のような同軸ピンに代えて金属線を用い、この金属線を信号電極に対し金属ワイヤを介して接続するようにしている。同軸ピンは中心導体の周囲をガラスビーズなどの絶縁部材で覆った構成を呈しているが、本発明においては単一の金属線を用いているので、その剛性及び体積は前記同軸ピンに比較して十分に小さい。さらには、前記金属線を信号電極に接続する際のはんだ面積や導電ペーストの塗布面積が、前記同軸ピンを用いる場合に比較して著しく小さい。 According to the present invention, when introducing a modulation signal from an external power supply to a modulation electrode, a metal wire is used instead of a conventional coaxial pin, and this metal wire is connected to a signal electrode via a metal wire. I have to. Although the coaxial pin has a configuration in which the periphery of the center conductor is covered with an insulating member such as glass beads, in the present invention, since a single metal wire is used, its rigidity and volume are compared with those of the coaxial pin. Small enough. Furthermore, the solder area and the conductive paste application area when connecting the metal wire to the signal electrode are significantly smaller than when the coaxial pin is used.

したがって、金属線から光変調器に圧力が負荷された場合においても、その圧力の絶対値は同軸ピンを用いた場合に比較して十分に小さく、導電ペーストの量も低減できるため、熱膨張の度合いも同軸ピンを用いた場合に比較して十分に小さい。また、導電ペーストなどを用いる代わりに、ストレスリリーフなどを用いて接続することもできる。結果として、前記金属線を前記変調電極に直接的に接続した場合においても、前記金属線からの圧力によって光変調器にクラックなどが発生しなくなり、実用的な実装構造を提供できるようになる。 Therefore, even when pressure is applied to the optical modulator from a metal wire, the absolute value of the pressure is sufficiently smaller than when a coaxial pin is used, and the amount of the conductive paste can be reduced. The degree is also sufficiently smaller than the case where a coaxial pin is used. Also, instead of using a conductive paste or the like, connection can be made using a stress relief or the like. As a result, even when the metal wire is directly connected to the modulation electrode, cracks and the like do not occur in the optical modulator due to the pressure from the metal wire, and a practical mounting structure can be provided.

なお、前記金属線は前記同軸ピンの中心導体から構成することができる。この場合においては、例えば、前記同軸ピンの、中心導体のみを延在させたものを使用する。 In addition, the metal wire can be constituted by a center conductor of the coaxial pin. In this case, for example, a coaxial pin having only the center conductor extended is used.

また、前記金属線の先端を加工することによって、その先端形状を信号電極の形状に合致させることもできる。 Further, by processing the tip of the metal wire, the tip shape can be made to match the shape of the signal electrode.

本発明の実装構造では、前記金属線の周囲に接地電極層を有する部材を設け、実装後の光変調器のインピーダンスを制御するようにしている。したがって、実装後においても、前記光変調器のインピーダンスを例えば実用値である５０Ωに簡易に設定することができるようになる。 In the mounting structure according to the present invention, a member having a ground electrode layer is provided around the metal wire to control the impedance of the optical modulator after mounting. Therefore, even after mounting, the impedance of the optical modulator can be easily set to, for example, a practical value of 50Ω.

前記部材は絶縁部材から構成することができる。この場合、前記金属線を前記絶縁部材上に直接設けることもできる。また、前記部材は前記金属筺体の一部から構成することができる。この場合、前記接地電極層は前記金属筺体の一部上に直接又は間接に設けることができる。 The member can be composed of an insulating member. In this case, the metal wire may be provided directly on the insulating member. Further, the member may be constituted by a part of the metal housing. In this case, the ground electrode layer can be provided directly or indirectly on a part of the metal housing.

なお、金属線の周囲に絶縁部材を設け、実装後の光変調器のインピーダンスを制御することについては、例えば特願昭６３−３０５３９０号公報に開示されている。しかしながら、本願発明の実装構造は、上述したように、インピーダンス制御のみならず、金属線と光変調器の信号電極とを金属ワイヤで接続し、好ましくは前記金属線の先端形状を前記信号電極の形状に合致させることによって、前記金属線と前記信号電極との接続用導通ペーストの量を低減することができ、熱応力を低減できる構造を呈している。したがって、特に３０μｍ以下の薄板構造の光変調器の実装に際して好適に用いることができる。 The provision of an insulating member around a metal wire to control the impedance of an optical modulator after mounting is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 63-305390. However, as described above, the mounting structure of the present invention not only controls the impedance, but also connects the metal wire and the signal electrode of the optical modulator with a metal wire, and preferably changes the tip shape of the metal wire to the signal electrode. By matching the shape, the amount of the conductive paste for connection between the metal wire and the signal electrode can be reduced, and a structure capable of reducing thermal stress is provided. Therefore, it can be suitably used particularly when mounting an optical modulator having a thin plate structure of 30 μm or less.

以上、本発明によれば、所定の外部電源から導入する変調信号の強度が減衰することなく、さらには前記外部電源との接続によって光変調器にクラックなどが発生することのない、新規な実装方法及び実装構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a novel mounting that does not attenuate the intensity of a modulation signal introduced from a predetermined external power supply and that does not cause cracks or the like in an optical modulator due to connection with the external power supply. Methods and packaging structures can be provided.

以下、本発明を発明の実施の形態に則して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an embodiment of the present invention.

図３は、本発明の光変調器の実装構造の一例を示す概略図であり、図４は、図３に示す実装構造において、フィードスルー基板の長手方向に沿って切った場合において、金属線の近傍を拡大して示す断面図である。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同様の構成要素に対しては同じ参照符合を用いている。また、光変調器と接続すべく光ファイバについては簡略化のために省略している。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of the mounting structure of the optical modulator according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the mounting structure shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of FIG. 3 and 4, the same reference numerals are used for the same components as those in FIGS. 1 and 2. Further, an optical fiber for connection with an optical modulator is omitted for simplification.

図３に示す実装構造においては、電気光学効果を有する基板１の主面に形成された図示しない光導波路、前記主面上に形成された信号電極２及び接地電極３から構成される変調電極、及び基板１を支持するための支持基板４を有する光変調器１０と、この光変調器１０を支持するように設けられた金属筺体２０とが設けられている。光変調器１０と、この光変調器の側方に位置する金属筺体２０の側壁部分２１との間には絶縁材料から構成されるフィードスルー基板５０が設けられている。 In the mounting structure shown in FIG. 3, an optical waveguide (not shown) formed on a main surface of a substrate 1 having an electro-optical effect, a modulation electrode including a signal electrode 2 and a ground electrode 3 formed on the main surface, An optical modulator 10 having a support substrate 4 for supporting the substrate 1 and a metal housing 20 provided to support the optical modulator 10 are provided. A feed-through board 50 made of an insulating material is provided between the optical modulator 10 and the side wall 21 of the metal housing 20 located on the side of the optical modulator.

フィードスルー基板５０上には、スルーホール５１が設けられているとともに、中心部において略半円形状の断面を有する凹部５２が形成されている。また、フィードスルー基板５０の主面上には接地電極層としてのＡｕメッキ層５３が形成されている。そして、図示しない外部電源から光変調器１０の信号電極２に所定の変調信号を導入すべく、金属線６０が、金属筺体２０の側壁部分２１に設けられた開口部２２を介してはんだ及び導電ペーストなどによって信号電極２に直接的に接続されている。また、接地電極３はリボンワイヤ６１によってフィードスルー基板５０と導通され、金属筺体２０を介して接地されている。 On the feed-through substrate 50, a through-hole 51 is provided, and a concave portion 52 having a substantially semicircular cross section is formed at the center. On the main surface of the feedthrough substrate 50, an Au plating layer 53 is formed as a ground electrode layer. Then, in order to introduce a predetermined modulation signal from the external power supply (not shown) to the signal electrode 2 of the optical modulator 10, the metal wire 60 is connected to the solder and the conductive material through the opening 22 provided in the side wall portion 21 of the metal housing 20. It is directly connected to the signal electrode 2 by a paste or the like. The ground electrode 3 is electrically connected to the feed-through board 50 by the ribbon wire 61 and is grounded via the metal housing 20.

金属線６０の太さａは５０μｍ〜３５０μｍ程度であるので、図３に示すように、直接的に信号電極２に接続した場合においても、実際の操作において金属線６０から光変調器１０に負荷される応力は小さく、光変調器１０内にクラックが生じることはない。 Since the thickness a of the metal wire 60 is about 50 μm to 350 μm, as shown in FIG. 3, even when the metal wire 60 is directly connected to the signal electrode 2, a load is applied to the optical modulator 10 from the metal wire 60 in an actual operation. The applied stress is small, and no crack occurs in the optical modulator 10.

また、金属線６０を信号電極２に接続する際に用いるはんだ面積や導電ペーストの塗布面積は十分に小さくすることができる。さらには、導電ペーストなどを用いる代わりに、ストレスリリーフやリボンワイヤなどを用いて接続することもできる。したがって、前記導電ペーストなどの熱膨張の度合いを十分に小さくすることができ、前記熱膨張に起因した光変調器１０のクラックの発生をも効果的に抑制することができる。さらに、この場合、熱応力やコネクタ装着に伴う外部圧力をストレスリリーフやリボンが吸収してくれるので直接的に変調器基板に応力が伝わらない特徴も有する。 Further, the solder area and the conductive paste application area used when connecting the metal wire 60 to the signal electrode 2 can be sufficiently reduced. Further, instead of using a conductive paste or the like, connection can be made using a stress relief, a ribbon wire, or the like. Therefore, the degree of thermal expansion of the conductive paste or the like can be sufficiently reduced, and the occurrence of cracks in the optical modulator 10 due to the thermal expansion can be effectively suppressed. Further, in this case, since the stress relief or the ribbon absorbs the thermal stress and the external pressure accompanying the connector mounting, the stress is not directly transmitted to the modulator substrate.

金属線６０は、Ａｕ、Ａｇ、及びＣｕなどの高導電率材料から構成することができる。導電率の低い材料から構成した場合においては、変調信号の伝播損失が生じてしまう場合がある。 The metal wire 60 can be made of a highly conductive material such as Au, Ag, and Cu. In the case of using a material having low conductivity, a propagation loss of a modulation signal may occur.

フィードスルー基板５０は、金属線６０を信号電極２に接続して実装した後の、光変調器１０のインピーダンスを制御するために設けられているものである。具体的には図４に示すように、金属線６０の太さａに対してフィードスルー基板５０に設けられた凹部５２の幅ｃ及び金属線６０の中心から凹部５２の壁面までの距離ｂを適宜に設定することによって、光変調器１０のインピーダンスを制御する。 The feed-through board 50 is provided for controlling the impedance of the optical modulator 10 after the metal wire 60 is connected to the signal electrode 2 and mounted. Specifically, as shown in FIG. 4, the width c of the concave portion 52 provided in the feedthrough substrate 50 and the distance b from the center of the metal line 60 to the wall surface of the concave portion 52 are determined with respect to the thickness a of the metal line 60. By appropriately setting the impedance, the impedance of the optical modulator 10 is controlled.

凹部５２内が空洞である場合（凹部５２内に空気が充填されている場合）、好ましくは（ｃ／ａ）比を１〜４に設定することにより、光変調器１０のインピーダンスを実用的なレベル、例えば５０Ωに簡易に設定することができる。この場合、幅ｃを２ｂ以下に設定しても良い。 When the inside of the concave portion 52 is hollow (when the inside of the concave portion 52 is filled with air), preferably, the (c / a) ratio is set to 1 to 4 to make the impedance of the optical modulator 10 practical. The level can be easily set to, for example, 50Ω. In this case, the width c may be set to 2b or less.

また、凹部５２内に誘電部材が充填されている場合においては、上記値ａ、ｂ及びｃを真空中での実効的距離に換算した場合に、上記要件を満足するようにする。 When the recess 52 is filled with a dielectric member, the above requirements are satisfied when the values a, b, and c are converted into an effective distance in a vacuum.

図５は、本発明の光変調器の実装構造における他の例を示す断面図である。本例においては、図４に示すように金属線６０を凹部５２から離隔して配置する代わりに、フィードスルー基板５０の凹部５２内において誘電部材５４を充填することによって埋設している。このような構成においても金属線６０から信号電極２に対して所定の変調信号を導入することができる。この場合における金属線６０及び凹部５２の位置関係は、金属線６０の太さのみならず、誘電部材５４の誘電率などを考慮して適宜設定する。 FIG. 5 is a sectional view showing another example of the mounting structure of the optical modulator of the present invention. In this example, instead of disposing the metal wire 60 apart from the concave portion 52 as shown in FIG. 4, the metal member 60 is embedded by filling the dielectric member 54 in the concave portion 52 of the feedthrough substrate 50. Even in such a configuration, a predetermined modulation signal can be introduced from the metal wire 60 to the signal electrode 2. In this case, the positional relationship between the metal wire 60 and the concave portion 52 is appropriately set in consideration of not only the thickness of the metal wire 60 but also the dielectric constant of the dielectric member 54 and the like.

図６は、本発明の光変調器の実装構造におけるその他の例を示す断面図である。本例においては、フィードスルー基板５０に凹部を設けることなく、基板５０の主面上において金属線６０を配置している。このような構成においても金属線６０から信号電極２に対して所定の変調信号を導入することができる。この場合においては、金属線６０の太さや長さなどを適宜に調節することによって、光変調器１０のインピーダンスを制御する。 FIG. 6 is a sectional view showing another example of the mounting structure of the optical modulator of the present invention. In this example, the metal wire 60 is arranged on the main surface of the substrate 50 without providing a recess in the feedthrough substrate 50. Even in such a configuration, a predetermined modulation signal can be introduced from the metal wire 60 to the signal electrode 2. In this case, the impedance of the optical modulator 10 is controlled by appropriately adjusting the thickness and the length of the metal wire 60.

なお、図６に示す例においては、フィードスルー基板５０上に、蒸着法などの公知の成膜手法を用いて所定の導電性材料を堆積させて金属線６０を構成することもできる。 In the example shown in FIG. 6, a metal wire 60 can be formed by depositing a predetermined conductive material on the feed-through substrate 50 by using a known film forming method such as an evaporation method.

また、上述したいずれの例においても、金属線６０は、図示しない外部電源に接続した同軸ケーブルなどの中心導体のみを延長させて構成することもできるし、前記同軸ケーブルなどとは別個に設けた金属線から構成することもできる。 Further, in any of the above-described examples, the metal wire 60 may be configured by extending only a central conductor such as a coaxial cable connected to an external power supply (not shown), or may be provided separately from the coaxial cable or the like. It can also be composed of a metal wire.

なお、光変調器１０は公知のタイプのものを使用することができるが、本発明は基板１の厚さを３０μｍ以下とした薄型の光変調器に対して好ましく用いることができる。また、このような薄型の光変調器においては、変調帯域を広帯域化した場合においても、信号電極２に導入される変調信号と光導波路中を導波する光波との速度整合を図ることができるようになる。 The light modulator 10 may be of a known type, but the present invention can be preferably used for a thin light modulator in which the thickness of the substrate 1 is 30 μm or less. Further, in such a thin optical modulator, even when the modulation band is widened, it is possible to achieve speed matching between the modulation signal introduced into the signal electrode 2 and the light wave guided in the optical waveguide. Become like

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例）
本実施例においては、図３及び４に示すような実装構造を作製した。
最初に、１００℃のフッ硝酸中に０．３ｍｍ厚のＸカットＬｉＮｂＯ_３（ＬＮ）基板２組を約１５分間浸漬した後に、純水にて洗浄を実施し、その後スピンドライを実施した。次いで、前記２組のＬＮ基板の表面にＳＯＧ（ＳＰＩＮｏｎＧＬＡＳＳ）を１０００ｒｐｍでスピンコートし、コート面同士を重ね合わせるとともに荷重をかけた状態で、水蒸気含有酸素雰囲気中において１０７０℃で３時間保持し、前記２組のＬＮ基板を接着した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
(Example)
In this example, a mounting structure as shown in FIGS. 3 and 4 was manufactured.
First, two sets of X-cut LiNbO ₃ (LN) substrates each having a thickness of 0.3 mm were immersed in hydrofluoric / nitric acid at 100 ° C. for about 15 minutes, washed with pure water, and then spin-dried. Then, SOG (SPIN on GLASS) is spin-coated on the surfaces of the two sets of LN substrates at 1000 rpm, and the coated surfaces are superimposed on each other and a load is applied. Then, the two sets of LN substrates were bonded.

次いで、研磨定盤に接着した前記２組のＬＮ基板を、一方の側を加温することによりワックスで貼り付け、横型研磨及びポリッシング（ＣＭＰ）を実施することによって、前記２組のＬＮ基板の、光変調器の基板を構成する側を厚さ１０μｍになるまで加工した。次いで、前記ワックスを加温することにより前記２組のＬＮ基板を前記県研磨定盤より取り外し、有機溶剤洗浄及びＵＶ洗浄を実施した。 Then, the two sets of LN substrates adhered to the polishing platen are attached with wax by heating one side, and are subjected to horizontal polishing and polishing (CMP) to thereby obtain the two sets of LN substrates. The side constituting the substrate of the optical modulator was processed to a thickness of 10 μm. Next, the two sets of LN substrates were removed from the pre-polishing platen by heating the wax, and organic solvent cleaning and UV cleaning were performed.

次いで、前記２組のＬＮ基板の、薄板化された側の主面上にスパッタリング法によってＴｉを厚さ５００−１０００Åに堆積させた後、リソグラフィの技術を用いてレジストパターンを形成し、ＲＩＥによりＴｉパターンを形成した。 Next, after depositing Ti to a thickness of 500-1000 ° on the main surface on the thinned side of the two sets of LN substrates by a sputtering method, a resist pattern is formed by using a lithography technique, and the resist pattern is formed by RIE. A Ti pattern was formed.

次いで、上述にようにして形成したアセンブリを水蒸気含有酸素雰囲気中において、１０２０℃で１０時間保持し、前記薄板化したＬＮ基板内にＴｉ拡散光導波路を形成した。次いで、厚膜レジストを用いたリソグラフィ工程と、シアン系Ａｕメッキ工程を経ることにより、Ａｕからなる信号電極及び接地電極を形成した。 Next, the assembly formed as described above was kept at 1020 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere containing water vapor to form a Ti-diffused optical waveguide in the thinned LN substrate. Next, a signal electrode and a ground electrode made of Au were formed through a lithography process using a thick film resist and a cyan Au plating process.

次いで、上述のようにして形成したアセンブリの端面を研磨し、ダイシングにてチップ状に切断して光変調器を作製するとともに、前記光変調器の端面に光ファイバを光軸調整して接続した（ピクティルデバイス）。 Then, the end face of the assembly formed as described above was polished, cut into chips by dicing to produce an optical modulator, and an optical fiber was connected to the end face of the optical modulator by adjusting the optical axis. (Pictil device).

次いで、ガラスビーズの同軸ピンが延在した長尺の中心導体をもつガラスビーズを前記金属筺体にＡｕＳｎはんだ固定した。また、アルミナから構成され、主面全面にＡｕメッキが施されたフィードスルー基板を前記光変調器と前記金属筺体の側壁部分との間にくるようにはんだ固定した。なお、長尺の中心導体は、幅２３０μｍのものを使用し、さらに、前記フィードスルー基板主面と金属筐体とは接地されており同電位である。 Next, a glass bead having a long central conductor in which the coaxial pin of the glass bead was extended was fixed to the metal housing by AuSn solder. Further, a feed-through substrate made of alumina and having the entire main surface thereof plated with Au was soldered so as to be located between the optical modulator and the side wall of the metal housing. The long central conductor used has a width of 230 μm, and the main surface of the feedthrough substrate and the metal housing are grounded and have the same potential.

次いで、前記ピクティルデバイスを金属筐体に固定するとともに前記長尺の中心導体を前記フィードスルー基板の前記凹部の壁面に沿うようにして実装し、前記信号電極にアンリツ製のストレスリリーフを用いて接続した。また、前記接地電極は、リボンワイヤを用いて前記フィードスルー基板の表面に接触させ、前記金属筺体を介して接地した。 Next, the pictorial device is fixed to a metal housing, and the long central conductor is mounted along the wall surface of the concave portion of the feed-through board, and the signal electrode is formed using an Anritsu stress relief. Connected. Further, the ground electrode was brought into contact with the surface of the feedthrough substrate using a ribbon wire, and was grounded via the metal housing.

図７は、上記のようにして光変調器を実装した後のＳ２１特性を示すグラフである。図７から明らかなように、５０ＧＨｚまでリップルのない良好な周波数特性を呈することが分かる。また、光応答特性を測定した結果、３ｄＢ帯域は２５ｄＢであった。さらに、８５℃／−４０℃の熱衝撃試験を実施した結果、特性劣化は観察されなかった。 FIG. 7 is a graph showing S21 characteristics after the optical modulator is mounted as described above. As is clear from FIG. 7, it can be seen that the device exhibits good frequency characteristics without ripples up to 50 GHz. Further, as a result of measuring the optical response characteristics, the 3 dB band was 25 dB. Further, as a result of performing a thermal shock test at 85 ° C./−40° C., no characteristic deterioration was observed.

（比較例１）
実施例と同様の作製工程を経て図１に示すような実装構造を作製した。３ｄＢ帯域は４０ＧＨｚで１ｄＢの過剰損失が観察された。また、光応答特性を測定した結果、３ｄＢ帯域は１５ＧＨｚであった。但し、実施例と同じ熱衝撃試験を実施した際に特性劣化は観察されなかった。 (Comparative Example 1)
A mounting structure as shown in FIG. 1 was manufactured through the same manufacturing steps as in the example. In the 3 dB band, an excess loss of 1 dB was observed at 40 GHz. Further, as a result of measuring the optical response characteristics, the 3 dB band was 15 GHz. However, when the same thermal shock test as in the example was performed, no characteristic deterioration was observed.

（比較例２）
実施例と同様の作製工程を経て図２に示すような実装構造を作製した。Ｓ２１特性は、実施例と同様に５０ＧＨｚまでリップルのない良好な周波数特性を呈することが観察された。また、光応答特性を観察した結果、３ｄＢ帯域は２５ＧＨｚであった。さらに、実施例と同じ熱衝撃試験を実施した際において、光変調器においてクラックが発生する場合があった。 (Comparative Example 2)
A mounting structure as shown in FIG. 2 was manufactured through the same manufacturing steps as in the example. It was observed that the S21 characteristic exhibited good frequency characteristics with no ripple up to 50 GHz as in the example. Also, as a result of observing the optical response characteristics, the 3 dB band was 25 GHz. Further, when the same thermal shock test as in the example was performed, cracks were sometimes generated in the optical modulator.

以上、具体例を挙げながら、発明の実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲であらゆる変更や変形が可能である。例えば、上述した具体例においては、金属筺体から独立させて別途接地電極層を有するフィードスルー基板を設け、このフィードスルー基板に形成された凹部形状などを調節することにより、実装後の光変調器のインピーダンスを制御するようにしている。しかしながら、このようなフィードスルー基板を用いることなく、前記金属筺体の所定部位の形状や材質を調節することによっても、実装後の光変調器のインピーダンス制御を行うことができる。 As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments of the present invention, and any changes may be made without departing from the scope of the present invention. And deformations are possible. For example, in the specific example described above, a feed-through board having a ground electrode layer separately from the metal housing is provided, and by adjusting the shape of the concave portion formed in the feed-through board, the optical modulator after mounting is provided. Is controlled. However, the impedance control of the mounted optical modulator can also be performed by adjusting the shape and material of the predetermined portion of the metal housing without using such a feed-through board.

従来の光変調器の実装構造の一例を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of a mounting structure of a conventional optical modulator. 従来の光変調器の実装構造の他の例を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating another example of a mounting structure of a conventional optical modulator. 本発明の光変調器の実装構造の一例を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an example of a mounting structure of an optical modulator according to the present invention. 図４は、図３に示す実装構造において、フィードスルー基板の長手方向に沿って切った場合において、金属線の近傍を拡大して示す断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the metal wire when cut along the longitudinal direction of the feed-through board in the mounting structure shown in FIG. 本発明の光変調器の実装構造における他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example in the mounting structure of the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器の実装構造におけるその他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example in the mounting structure of the optical modulator of this invention. 本発明の光変調器を実装構造におけるＳ２１特性を示すグラフである。5 is a graph showing S21 characteristics in a structure in which the optical modulator of the present invention is mounted.

符号の説明Explanation of reference numerals

１基板、２信号電極、３接地電極、４支持基板、１０光変調器、２０金属筺体、２１金属筺体の側壁部分、２２開口部、３０フィードスルー基板、３１，５１スルーホール、３２，３３電極層、４０同軸ピン、６１リボンワイヤ、４２ボンディングワイヤ、５２凹部５３Ａｕメッキ層、５４誘電部材、６０金属線 REFERENCE SIGNS LIST 1 substrate, 2 signal electrode, 3 ground electrode, 4 support substrate, 10 optical modulator, 20 metal housing, 21 side wall portion of metal housing, 22 opening, 30 feed-through substrate, 31, 51 through hole, 32, 33 electrode Layer, 40 coaxial pin, 61 ribbon wire, 42 bonding wire, 52 recess 53 Au plating layer, 54 dielectric member, 60 metal wire

Claims

電気光学効果を有する基板の主面に設けられた光導波路、及びこの光導波路中を導波する光波に対して信号を印加するための信号電極及び接地電極を有する光変調器と、
前記信号電極に所定の外部電源からの信号電圧を印加するために接続された金属線と、
前記金属線の周囲において、前記光変調器のインピーダンス制御のために設けられ、主面の少なくとも一部に接地電極層を有する部材と、
前記信号電極及び前記金属線間、並びに前記接地電極及び前記接地電極層間を結合する金属ワイヤと、
前記光変調器を支持するように設けられた金属筺体と、
を具えることを特徴とする、光変調器の実装構造。 An optical waveguide provided on a main surface of a substrate having an electro-optic effect, and an optical modulator having a signal electrode and a ground electrode for applying a signal to a light wave guided in the optical waveguide,
A metal wire connected to apply a signal voltage from a predetermined external power supply to the signal electrode,
Around the metal wire, provided for impedance control of the optical modulator, a member having a ground electrode layer on at least a part of the main surface,
A metal wire that couples between the signal electrode and the metal line, and between the ground electrode and the ground electrode layer,
A metal housing provided to support the light modulator;
A mounting structure for an optical modulator, comprising:

前記部材は凹部を有し、前記金属線は前記絶縁部材の前記凹部の壁面に沿って設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure for an optical modulator according to claim 1, wherein the member has a concave portion, and the metal wire is provided along a wall surface of the concave portion of the insulating member.

真空中での実効的距離に換算した場合において、前記金属線の太さをａとし、前記部材の前記凹部の幅をｃとした際に、（ｃ／ａ）比を１〜４に設定したことを特徴とする、請求項２に記載の光変調器の実装構造。 When converted to an effective distance in a vacuum, the thickness of the metal wire was a, and the width of the concave portion of the member was c, and the (c / a) ratio was set to 1 to 4. The mounting structure of the optical modulator according to claim 2, wherein:

真空中での実効的距離に換算した場合において、前記金属線の中心から前記部材の前記凹部の壁面までの距離をｂとした際に、ｃ≦２ｂに設定したことを特徴とする、請求項３に記載の光変調器の実装構造。 When converted to an effective distance in a vacuum, when the distance from the center of the metal wire to the wall surface of the concave portion of the member is b, c ≦ 2b is set. 4. The mounting structure of the optical modulator according to 3.

前記金属線と前記部材の前記凹部との間に形成された空隙中に誘電部材を充填したことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure of an optical modulator according to any one of claims 2 to 4, wherein a gap formed between the metal wire and the concave portion of the member is filled with a dielectric member.

前記部材は絶縁部材であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure of an optical modulator according to claim 1, wherein the member is an insulating member.

前記金属線は前記絶縁部材上に設けたことを特徴とする、請求項６に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure of the optical modulator according to claim 6, wherein the metal wire is provided on the insulating member.

前記部材は、前記金属筺体の一部から構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure of the optical modulator according to claim 1, wherein the member is configured by a part of the metal housing.

前記光変調器における前記基板の厚さが３０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の光変調器の実装構造。 The mounting structure of an optical modulator according to claim 1, wherein a thickness of the substrate in the optical modulator is 30 μm or less.