JP2016200652A - 光変調器用の接続治具 - Google Patents

Abstract

【課題】
光変調器の電気インターフェース部の特性インピーダンスを調整し、より正確な電気特性を測定可能とする光変調器用の接続治具を提供すること。
【解決手段】
光変調器の電気インターフェース部３と外部電気回路（３０〜３２）とを電気的に接続する光変調器用の接続治具において、該接続治具は、配線２１が形成された基板２０と、該配線に該電気インターフェース部３を押し付ける把持手段４０とを有し、該把持手段は該電気インターフェース部に接触する部分を誘電体で構成していることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、光変調器用の接続治具に関し、特に、光変調器の電気インターフェース部と外部電気回路とを電気的に接続する光変調器用の接続治具に関する。

光通信分野において、光変調器を用いた送受信機が利用されている。近年、光伝送システムの小型化要求により、送受信機モジュール（トランスポンダ）内に搭載される光変調器の電気インターフェース部であるＲＦインターフェース接続についても、短尺化傾向になっている。

電気インターフェース部の具体例としては、リードピン（ＳＭＴ：Surface-Mount-Technology）や、特許文献１又は２に示すようなフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）３などが、面実装用のインターフェース部として用いられている。これらのインターフェース部は、プッシュオンタイプの同軸コネクタ等の同軸ケーブルに比べ安価であり、トランスポンダ内基板の平面回路へ直接接続できる利点がある。

図１は、モジュールを構成する回路基板２上に光変調器１を配置した様子を示している。短尺化を実現する手段として、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）３が用いられるようになっている。図２は、図１における矢印Ａ−Ａ’における断面状態を示している。光変調器１は、光変調素子４を金属製筐体１０内に収容し、気密封止されている。符号１１は、筐体の蓋部分である。筐体内に収容された光変調素子と外部回路基板２とは、フレキシブル回路基板３と、筐体の貫通孔に配置されるリードピン５とを介して電気的に接続されている。また、フレキシブル回路基板３とリードピン５とは、直接接続される。リードピン５と光変調素子４との間は、金線等でワイヤーボンディング（６０）されている。

フレキシブル回路基板に形成される電気線路としては、コプレーナ線路（ＣＰＷ線路）が多く用いられており、トランスポンダ内に搭載される基板電極と直接半田を介して接続を行うため、実装性を優先させるワイドギャップが多用されている。この場合、信号電極と接地電極との間を広めに離間させる形となり、結果として、電気線路の特性インピーダンスが５０Ωから乖離することとなる。例えば、フレキシブル回路基板にＣＰＷ線路を形成した場合で、信号電極幅が０．３５ｍｍ、接地電極間の距離が０．５ｍｍ、基板材料を一般的なポリイミド材料とした場合、特性インピーダンスは約１６０Ωとなる。仮に、両面にＣＰＷ線路を形成した構成でも約８０Ωとなる

このようなＣＰＷ線路のＲＦ特性を正確に測定するためには、フレキシブル回路基板に形成される電気線路であって、半田接続される部分の特性インピーダンスを、当該電気線路が接続される基板側の電気線路の特性インピーダンスである５０Ωに限りなく近づける必要がある。

しかしながら、従来の高周波プローブを、フレキシブル回路基板の電気配線を構成する各信号電極や接地電極にコンタクトさせ、電気特性を測定した場合、特性インピーダンスのミスマッチや、ワイドギャップでプローブの信号電極用端子と接地電極用端子との間の静電容量が増加するため、プローブ自身の特性が劣化し、広帯域測定を正確に行うことができないという問題を生じていた。

また、面実装での電気インターフェース部に高周波プローブをコンタクトした場合の特性インピーダンスのミスマッチを抑制するため、例えば、フレキシブル回路基板（特性インピーダンス値が５０Ωより大きい。）とＣＰＷ線路を形成した基板（特性インピーダンス値が５０Ωより小さい。）をオーバーラップして重ねて配置し、両者が接している部分を限りなく５０Ωに近づけることも可能である。しかしこの場合は、半田付け作業等を要し、簡便な特性評価や出荷検査等が困難であった。以上では、電気インターフェース部にフレキシブル回路基板を用いた例を中心に説明したが、リードピンによる面実装の場合も同様な問題が発生する。

特開２０１４−１９５０６１号公報 特開２０１２−４８１２１号公報

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、光変調器の電気インターフェース部の特性インピーダンスを調整し、より正確な電気特性を測定可能とする光変調器用の接続治具を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の光変調器用の接続治具は、次のような技術的特徴を備えている。
（１） 光変調器の電気インターフェース部と外部電気回路とを電気的に接続する光変調器用の接続治具において、該接続治具は、配線が形成された基板と、該配線に該電気インターフェース部を押し付ける把持手段とを有し、該把持手段は該電気インターフェース部に接触する部分を誘電体で構成していることを特徴とする。

（２） 上記（１）に記載の光変調器用の接続治具において、該誘電体の誘電率が１〜９であることを特徴とする。

（３） 上記（１）又は（２）に記載の光変調器用の接続治具において、該基板に形成された該配線は、該電気インターフェース部と接触する箇所に凹凸が形成されていることを特徴とする。

（４） 上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該基板に形成された配線には、インピーダンス変換部を含むことを特徴とする。

（５） 上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該電気インターフェース部は、フレキシブル回路基板又はリードピンのいずれかであることを特徴とする。

（６） 上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該接続治具と該外部電気回路との接続部分には、高周波プローブ、高周波コネクタ又は変調器を駆動するドライバアンプのいずれかが接続されていることを特徴とする。

本発明は、光変調器の電気インターフェース部と外部電気回路とを電気的に接続する光変調器用の接続治具において、該接続治具は、配線が形成された基板と、該配線に該電気インターフェース部を押し付ける把持手段とを有し、該把持手段は該電気インターフェース部に接触する部分を誘電体で構成しているため、電気インターフェース部の傍に誘電体が配置されることとなり、電気インターフェース部の電気線路の特性インピーダンスを５０Ωに近づけることが可能となる。そして、その結果、当該電気インターフェース部を備えた光変調器の電気特性をより正確に測定することが可能となる。

外部回路基板上に光変調器を配置した様子を示す図である。 図１の一点鎖線Ａ−Ａ’における断面図を示す図である。 本発明の接続治具を用いて高周波プローブによる測定方法を説明する図である。 図３の破線で囲む領域において、一点鎖線Ｂ−Ｂ’における断面図である。 フレキシブル回路基板と接続治具との接続状況を説明する、平面図（ａ）と、該平面図の一点鎖線Ｃ−Ｃ’における断面図（ｂ）である。 リードピンと接続治具との接続状況を説明する側面図である。 接続治具に形成されたインピーダンス変換部の例を示す図である。 ドライバアンプ（ＤＡ）を接続治具に配置した様子を説明する図である。

以下、本発明の光変調器用の接続治具について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光変調器用の接続治具は、図３及び４に示すように、光変調器の電気インターフェース部３と外部電気回路（３０〜３２）とを電気的に接続する光変調器用の接続治具において、該接続治具は、配線２１が形成された基板２０と、該配線に該電気インターフェース部を押し付ける把持手段４０とを有し、該把持手段は該電気インターフェース部３に接触する部分を誘電体で構成していることを特徴とする。

電気インターフェース部に近接して、把持手段４０である誘電体を配置するため、該誘電体近傍の電気インターフェース部の特性インピーダンスが変化する。具体的には、接続治具の基板に形成された配線の特性インピーダンスである、５０Ω程度にまで、当該電気インターフェース部の特性インピーダンスを調整することも可能である。

誘電体近傍の電気インターフェース部の特性インピーダンスは、誘電体の誘電率が大きく影響し、具体的には、誘電率は１〜９の範囲で設定される。これらは、高周波基板で多用されるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミック基板の誘電率が約９以上の値を持つため、把持部材の誘電体材料は、基板を透過する電気信号の電界吸収を与えないように設定する。また、誘電率の異なる誘電体で構成された複数種類の把持手段を予め用意しておき、測定対象である光変調器の電気インターフェース部の特性インピーダンスの値に応じて、適切な把持手段を選択できるようにすることが好ましい。

図４に示すように、基板２０に形成された配線２１には、電気インターフェース部３と接触する箇所に細かな凹凸２２が形成されている。この凹凸により、把持手段４０で電気インターフェース部３を配線２１に押し付けた際に、所定の接触面積で安定的に接触することができ、接続部の電気抵抗の変化を抑制することが可能となる。

図５に、電気インターフェース部３としてフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）を用いた例を示す。図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃ’に置ける断面図である。フレキシブル回路基板には、例えば、表面にＣＰＷ線路（信号線路Ｓ３，接地線路Ｇ３）が形成され、裏面に接続用線路（信号線路用の接続線路ＢＳ３など）が形成されている。表面のＣＰＷ線路と裏面の接続用線路とは、コンタクトホールＨ３で電気的に接続されている。

図５（ａ）のように、フレキシブル回路基板３を基板２０のＣＰＷ線路（信号線路Ｓ２，接地線路Ｇ２）にオーバーラップするように重ねて配置する。そして、図５（ｂ）のように、把持手段４０でフレキシブル回路基板３を基板２０のＣＰＷ線路に押さえつける。なお、図５では、図４のような凹凸２２は図示されていないが、適宜設けることができることは、言うまでも無い。

電気インターフェース部には、図６に示すように、リードピンＬＰ１を用いることも可能である。リードピンＬＰ１は、先端の断面が長方形又は円形であり、把持手段４０により基板２０に形成された配線（信号線路Ｓ２など）に押し付けられている。

図３及び４では明示されていないが、接続治具を構成する基板２０の配線２１には、インピーダンス変換部を含むよう構成することも可能である。例えば、接続治具に接続する電気インターフェース部の種類・形状や外部電気回路の接続部の形状等に応じて、ＣＰＷ線路だけでなく、マイクロストリップ線路やＧ−ＣＰＷ線路（一方の面にＣＰＷ線路を形成し、他方の面に接地電極を形成した線路）を組み合わせ使用する場合などは、基板２の配線の途中で電気線路の形状が変化（例えば、ＣＰＷ線路からＧ−ＣＰＷ線路への変換）するインピーダンス変換部を設けることが、好ましい。

インピーダンス変換部の例としては、例えば、図７には基板２０の表面にＣＰＷ線路を形成しているが、接地線路（Ｇ２０，Ｇ２１）と信号線路（Ｓ２０又はＳ２１）との間隔を段階的に（図７（ａ）参照）又は連続的に（図７（ｂ）参照）変化させることにより、ＣＰＷ線路の入力側と出力側で特性インピーダンスを変化させることが可能となる。

また、電気インターフェース部の特性インピーダンスと、外部電気回路の接続部の特性インピーダンスとが大きく異なる場合には、図７のようなインピーダンスが連続的又は段階的に変化するインピーダンス変換部を配線２１の途中に設けて、両者のインピーダンスの差の一部を補うことも可能である。

図３及び４では、接続治具と該外部電気回路との接続部分には、高周波プローブを用いる例を示したが、高周波プローブに限らず、高周波コネクタを接続したり、図８に示すように、接続治具の配線の一部に、変調器を駆動するドライバアンプ（ＤＡ）や光変調器に搭載される変調光をモニタするためのフォトダイオードを接続しても良い。図８では、基板２０には配線（２２，２３）が形成され、ドライバアンプＤＡのリードピン（ＬＰ２，ＬＰ３）が、把持手段４０により基板２０に形成された配線（２２，２３）に押し付けられる。また、配線２３には、高周波プローブ（ＲＦＰ）が電気的に接続される。これにより、例えば、ドライバアンプ自体の動作試験を行ったり、ドライバアンプを光変調器に電気的に接続した環境（この場合は、図８の配線２２の左端に光変調器の電気インターフェース部が接続される。）で、光変調器の動作試験を行うことも可能となる。

以上では、接続治具は、光変調器モジュールの外部に配置されていたが、モジュールを構成する筐体内に実装したり、光変調器モジュールを載置する回路基板に実装するなど、種々の配置が可能である。

以上説明したように、本発明によれば、光変調器の電気インターフェース部の特性インピーダンスを調整し、より正確な電気特性を測定可能とする光変調器用の接続治具を提供することができる。

１ 光変調器
２ 外部回路基板
３ フレキシブル回路基板
４ 光変調素子
５ リードピン
１０，１１ 筐体
２０ 基板
２１〜２３ 配線
３０，ＲＦＰ 高周波プローブ
３１ 高周波プローブの配線ケーブル
３２ 高周波プローブの接触端子
４０〜４２ 把持手段
Ｇ２〜Ｇ２１ 接地配線
ＬＰ１〜ＬＰ３ リードピン
Ｓ２〜Ｓ２１ 信号配線

Claims (6)

1. 光変調器の電気インターフェース部と外部電気回路とを電気的に接続する光変調器用の接続治具において、
   該接続治具は、配線が形成された基板と、該配線に該電気インターフェース部を押し付ける把持手段とを有し、
   該把持手段は該電気インターフェース部に接触する部分を誘電体で構成していることを特徴とする光変調器用の接続治具。
2. 請求項１に記載の光変調器用の接続治具において、該誘電体の誘電率が１〜９であることを特徴とする光変調器用の接続治具。
3. 請求項１又は２に記載の光変調器用の接続治具において、該基板に形成された該配線は、該電気インターフェース部と接触する箇所に凹凸が形成されていることを特徴とする光変調器用の接続治具。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該基板に形成された配線には、インピーダンス変換部を含むことを特徴とする光変調器用の接続治具。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該電気インターフェース部は、フレキシブル回路基板又はリードピンのいずれかであることを特徴とする光変調器用の接続治具。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器用の接続治具において、該接続治具と該外部電気回路との接続部分には、高周波プローブ、高周波コネクタ又は変調器を駆動するドライバアンプのいずれかが接続されていることを特徴とする光変調器用の接続治具。

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