JP7052444B2 - 光変調器、及び光伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、光変調器、及び光変調器を用いた光伝送装置に関する。

現在、長距離及び中距離用の光通信システムの光変調器として主流となっているＤＰ－ＱＰＳＫ変調器には、主にＬｉＮｂＯ３基板（以下、ＬＮ基板）を用いた光変調素子が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような光変調素子は、ＬＮ基板上に形成された光導波路と当該光導波路内を伝搬する光波を制御するための複数の電極とを有する。そして、光変調素子上では、上記電極同士の間や、光変調器筐体に設けられた端子との接続を仲介する中継基板上の導体パターンと上記電極との間との接続に、ワイヤボンディングが用いられる。

ワイヤボンディングには、ボールボンディングやウェッジボンディング等の手法が存在するが、いずれの手法も、ボンディング接続時には金属ワイヤと電極との接触点において加熱を行いつつ圧着圧力を加えて、金属ワイヤを電極と接合させる。このため電極のボンディングされる部分は、上記圧着圧力に起因して発生する応力により相応の変形が発生する。特に、ＬＮ基板を用いる光変調素子では、一般に、組成変化が起きにくく安定ではあるが硬度的には柔らかい金（Ａｕ）が用いられることが多く、他の素材の電極に比べてボンディング時に電極変形が発生し易い場合があり得る。対策として、電極変形が抑制されるように、ボンディング条件を緩和して圧着圧力を低減すること等が考えられるが、この場合には、ボンディング剥離等の他の問題が発生し得る。

また、上述のＤＰ－ＱＰＳＫ変調器は、近年、その適応領域を短距離のメトロ（都市用）通信システム用途にも広げつつある。メトロ通信システムにおいては、通信システムの設置スペースについての制約が厳しく、光伝送装置の小型化や光伝送装置に搭載する光変調器の小型化についての要請が特に強い。このため、光変調素子の小型化のため、光変調素子上に形成する電極の狭小化、厚膜化、および電極間隔が狭くなる狭間隔化が進んでいる。

これに加え、年々増加する通信容量需要から、中長距離光通信システムに用いられる光変調器の光変調素子においても、更なる広帯域化（高速化）を目的として、光変調素子上の電極の狭小化、厚膜化、狭間隔化が進んでいる。

このため、電極断面の幅の減少とその厚さの増加により、電極断面のアスペクト比は１を上回って大きく増加することとなり、上述したボンディング時に加わる圧力（ボンディング圧力）に起因した電極変形は、より発生しやすい状態となる。

図１１は、ボンディング圧力に起因する電極変形の一例を示す図である。図１１には、光導波路１１００、１１０２が形成されたＬＮ基板１１１０上に設けられたグランド電極１１２０、１１２２と、高周波信号電位が与えられる、いわゆるホット電極１１３０の、断面が示されている。グランド電極１１２０、１１２２及びホット電極１１３０は、上述したように、電極の狭小化及び厚膜化のため、アスペクト比が例えば３～５程度の図示縦長の矩形断面を有している。このため、グランド電極１１２０と１１２２とを高周波的に同電位に保つために、それらに金属ワイヤ１１４０のボンディングが施されると、グランド電極１１２０、１１２２は、そのボンディング工程の際に加わるボンディング圧力により変形を発生し得る。図示の例では、グランド電極１１２０の図示上部がホット電極１１３０側に傾き、グランド電極１１２２は高さが減少する方向に潰されて、その一部が幅方向に膨らんでいる。

このような変形は、グランド電極１１２０、１１２２とホット電極１１３０との間隔を局所的に変動させ、グランド電極１１２０、１１２２とホット電極１１３０とが構成する高周波伝送路の特性インピーダンスを局所的に変化させ、光変調器としての光変調特性に悪影響を与える。また、上記特性インピーダンスの変化は、上記高周波伝送路と外部回路とのインピーダンス不整合をも発生させ、上記光変調特性を更に悪化させ得る。さらに、場合によっては、例えばグランド電極１１２０とホット電極１１３０とが直接接触することによる電極間の短絡や、図１１において符号１１５０で示すような金属ワイヤ１１４０とホット電極１１３０との意図しない接触による短絡等の製造不具合を生じさせることとなる。

上記のような特性変化や製造不具合は、上述した電極の狭間隔化に伴って上記電極変形についての許容量が小さくなっていくことにより、その発生確率が高まることとなり得る。

更に、製造時におけるボンディングは、一般に、自動ボンディング装置により、予め設定された幾つかの位置認識パターンを元に多数のボンディング位置を自動で検出することで行われるが、個別位置認識パターンのずれや機械精度の問題から、実際のボンディング位置には若干のずれが発生し得る。そして、このようなボンディング位置のずれは、電極変形の発生確率を更に高めることとなり得る。

特開２０１７－１７３３５３号明細書

上記背景より、狭小化及び又は厚膜化した光変調素子電極へのワイヤボンディングを、当該電極の変形を回避しつつ適切に行う技術が求められている。

本発明の一の態様は、基板上に光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する複数の電極とが形成された光変調素子を用いる光変調器であって、前記電極の前記基板の面に対向する上面に、金属ワイヤをワイヤボンディングする際の圧力印加に起因する応力の発生を緩和する少なくとも一つの応力緩和構造が設けられており、前記応力緩和構造は、前記電極の上面に形成された少なくとも一つの金属バンプを含み、前記応力緩和構造が設けられる前記電極の幅方向の断面形状は、２以上のアスペクト比を有する略矩形であって、前記金属バンプは、前記電極の幅方向の中心から、当該電極の幅の１／３以内の領域に形成されている、光変調器である。
本発明の他の態様によると、前記金属バンプは曲面部分を有する。
本発明の他の態様によると、前記金属バンプは平面視が略円形である。
本発明の他の態様によると、前記金属バンプ上に、前記金属ワイヤがボールボンディングにより接続されている。
本発明の他の態様によると、前記電極の幅方向に測った前記金属バンプの長さは、前記電極の幅の１／３以下である。
本発明の他の態様によると、前記応力緩和構造は、前記電極を構成する材料と異なる材料、前記電極を構成する材料と同じ材料であって硬度の異なる材料、又は前記金属ワイヤと同じ材料で構成されている。
本発明の他の態様は、上記いずれかの光変調器を搭載した光伝送装置である。
本発明の他の態様は、前記金属バンプは、ボールボンディングを用いて前記電極の上面に形成される、光変調器の製造方法である。

本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す図である。 図１に示す光変調器のＡ部の、部分詳細を示す斜視図である。 応力緩和構造の第１の変形例の構成を示す図である。 応力緩和構造の第２の変形例の構成を示す図である。 応力緩和構造の第３の変形例の構成を示す図である。 応力緩和構造の第４の変形例の構成を示す図である。 第４の変形例における、金属バンプの望ましいサイズを示す図である。 第４の変形例においてボールボンディングを用いた例を示す図である。 第４の変形例の構成を用いた場合の、電極間の接続の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光伝送装置の構成を示す図である。 従来の光変調器における電極変形の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調器の構成を示す平面図である。本光変調器１００は、光変調素子１０２と、光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、光変調素子１０２に光を入射するための光ファイバ１０８と、光変調素子１０２から出力される光を筐体１０４の外部へ導く光ファイバ１１０と、を備える。

光変調素子１０２は、例えば、ＬＮ基板上に設けられた４つのマッハツェンダ型光導波路で構成された光回路１０６と、当該光回路１０６上に設けられて光導波路内を伝搬する光波を制御して変調を行う複数の電極と、を備えたＤＰ―ＱＰＳＫ光変調器である。光変調素子１０２から出力される２つの光は、例えばレンズ光学系（不図示）により偏波合成され、光ファイバ１１０を介して筐体１０４の外部へ導かれる。なお、光変調素子１０２の構成については後述において更に説明する。

筐体１０４は、光変調素子１０２が固定されるケース１１４ａとカバー１１４ｂとで構成されている。図１においては、筐体１０４内部における構成の理解を容易するため、カバー１１４ｂの一部のみを図示左方に示しているが、実際には、カバー１１４ｂは、箱状のケース１１４ａの全体を覆うように配されて筐体１０４の内部を気密封止する。

ケース１１４ａには、図示左側に、高周波信号入力用の導体である４つのリードピン１４０、１４２、１４４、１４６が設けられている。これらのリードピンは、それぞれ、中継基板１１８を介して、光変調素子１０２の光回路１０６を構成する４つのマッハツェンダ型光導波路に設けられた４つのホット電極１２０、１２２、１２４、１２６の一端と接続されている。ホット電極１２０、１２２、１２４、１２６は、これらのホット電極を光変調素子１０２の面方向においてそれぞれ挟むように形成されたグランド電極１３０、１３２、１３４、１３６、１３８と共に、４つの進行波型の高周波伝送路を構成する進行波型電極である。これら４つの進行波型電極を構成するホット電極１２０、１２２、１２４、１２６の他端は、それぞれ、これら進行波型電極の特性インピーダンスに等しいインピーダンス（例えば、５０Ω）を持つインピーダンス素子である終端器１５０により終端されている。

図２は、図１に示す光変調器１００のＡ部の図示左側の断面を斜め上方（図１紙面に垂直な方向）から見たＡ部の、部分詳細を示す斜視図である。光変調素子１０２を構成するＬＮ基板２００には、光回路１０６を構成する４つのマッハツェンダ型光導波路に含まれる８つの並行導波路のうち、図１における図示上側の４本の並行導波路に対応する光導波路２０２、２０４、２０６、２０８が形成されている。ＬＮ基板２００の表面には、光導波路２０２、２０４、２０６、２０８が形成された部分に沿ってホット電極１２０、１２２が形成されている。また、ＬＮ基板２００の表面には、ホット電極１２０、１２２をＬＮ基板２００の表面方向から挟むように、グランド電極１３０、１３２、１３４が形成されている。ここで、ホット電極１２０等及びグランド電極１３０等は、例えば金（Ａｕ）を用いて構成される。

さらに、グランド電極１３０と１３２との間は、これらのグランド電極間の電位が当該グランド電極の長さ方向の各部において高周波的にも同電位となるように、等間隔に又は不等間隔で、複数の金属ワイヤ２３０、２３２、２３４により接続されている。同様に、グランド電極１３２と１３４との間は、これらのグランド電極間の電位が当該グランド電極の長さ方向の各部において高周波的にも同電位となるように、等間隔に又は不等間隔で、複数の金属ワイヤ２４０、２４２、２４４により接続されている。ここで、金属ワイヤ２３０、２３２、２３４、２４０、２４２、２４４は、それぞれ対応する電極に対しワイヤボンディングにより接続され固定されている。

特に、本実施形態に係る光変調器１００では、金属ワイヤ２３０等のワイヤボンディング時の圧力印加に起因するグランド電極１３０での応力発生を緩和する応力緩和構造として、グランド電極１３０の上面（ＬＮ基板２００に対向する面）のうち、金属ワイヤ２３０、２３２、２３４がワイヤボンディングされる部分に、平面視矩形の凸部２５０、２５２、２５４が設けられている。同様に、グランド電極１３２における応力緩和構造として、グランド電極１３２の上面のうち金属ワイヤ２３０と２４０、２３２と２４２、及び２３４と２４４がワイヤボンディングされる部分に、当該ワイヤボンディング時の圧力印加に起因する応力の発生を緩和する応力緩和構造として、平面視矩形の凸部２６０、２６２、２６４が設けられている。また、同様に、グランド電極１３４における応力緩和構造として、グランド電極１３４の上面のうち、金属ワイヤ２４０、２４２、２４４がワイヤボンディングされる部分に、当該ワイヤボンディング時の圧力印加に起因する応力の発生を緩和する応力緩和構造として、平面視矩形の凸部２７０、２７２、２７４が設けられている。

このような構成とすることにより、金属ワイヤ２３０等のボンディングの際に対応する電極に印加される圧力（ボンディング圧力）は、凸部２５０とグランド電極１３０等のうち凸部２５０等が選択的に変形することにより吸収され、グランド電極１３０等（以下、電極本体部分ともいう）への応力の発生が緩和される。このため、光変調器１００では、図１１に示すような従来技術におけるボンディング圧力に起因した電極本体部分の変形の発生が抑制されるので、当該変形に起因する高周波特性の変動や短絡故障等の製造不具合の発生が抑制される。

上記のような電極本体部分の変形の抑制効果は、ホット電極及び又はグランド電極のアスペクト比が２以上の場合に効果的であり、特に３以上で大きな効果を得ることができる。

さらに、上述した凸部２５０等における選択的変形は、グランド電極１３０等と金属ワイヤ２３０等との間の隙間を埋めて密着性を高める効果も有しており、凸部２５０等に対する金属ワイヤ２３０等の付着力が高まる。

なお、凸部２５０等は、通常のウェハプロセスによって容易に形成することができる。また、本実施形態では、凸部２５０等は、例えば金（Ａｕ）のメッキにより形成されている。ただし、凸部２５０等は金属ワイヤ２３０等の密着性を高めつつ、電極本体部分の変形がより抑制されるように、電極本体部分と異なる材料（例えば、電極本体部分より硬度が低くなるようメッキされた銀（Ａｇ））や、Ａｕ等の同じ材料であっても、より硬度の低いＡｕ層により形成することが好ましい。このような硬度の低いＡｕ層は、例えばＡｕ層をメッキにより形成する際の、メッキ液の組成を調整することにより実現することができる。なお、金属ワイヤ２３０等の付着力及び電極本体部分の応力緩和の観点から、凸部２５０等として最も好ましい材料は、ボンディングに用いる金属ワイヤ２３０等と同じ材料である。

上記の実施形態においては、応力緩和構造は、グランド電極１３０等の上面に設けられた凸部２５０等であるが、これには限られない。以下、凸部２５０に代えて用いることのできる応力緩和構造のいくつかの変形例について説明する。

＜第１変形例＞
図３は、図２に示す凸部２５０等に代えて用いることのできる応力緩和構造の第１の変形例を示す図である。図３において、電極３００は、例えば図２におけるグランド電極１３０であり、応力緩和構造として、電極３００の上面に設けられた凹部３１０、３１２を有している。そして、電極３００と他の電極とを接続する金属ワイヤ３２０、３２２は、凹部３１０、３１２の底面にボンディングされる。

本変形例では、金属ワイヤ３２０等がボンディングされる部分が、電極３００の上面から基板方向に下がった凹部３１０等の底面となるので、電極本体部分にかかる応力の観点からは、実効的に高さの低い電極と同様の状態となり、電極本体部分の倒れや潰れ等の変形の発生が抑制される。なお、凹部３１０等の深さは、電極本体部分の変形回避の観点からは、ボンディングの作業性、及び凹部３１０等を設けたことによる電極３００等の導体損失の低下等が許容される範囲において、できるだけ深いことが望ましい。

＜第２変形例＞
図４は、図２に示す凸部２５０等に代えて用いることのできる応力緩和構造の第２の変形例を示す図である。図４において、電極４００は、例えば図２におけるグランド電極１３０であり、応力緩和構造として、電極４００の上面に設けられた溝部４１０、４１２、４１４を有している。そして、電極４００と他の電極とを接続する金属ワイヤ４２０、４２２は、電極４００の上面のうち溝部４１０、４１２、４１４に挟まれた部分にボンディングされている。

本変形例では、ボンディング応力による電極４００の変形は、金属ワイヤ４２０等がボンディングされた部分の近傍に形成されている溝部４１０等の開口断面が変形するように選択的に発生するので、電極本体部分の外形における変形の発生が抑制される。

なお、溝部４１０等は、必ずしも電極４００と基板との接合面まで深く形成されている必要は無く、その途中の深さまで形成されているだけでもよい。また、金属ワイヤ４２０等のボンディング位置は、ボンディング圧力が溝部４１０等の変形により緩和されるように、電極４００の上面のうちの溝部４１０等の近傍であればよく、必ずしも溝部４１０、４１２、４１４に挟まれた部分である必要はない。つまりボンディング位置は、溝部４１０等に応力が効果的に吸収される位置であれば溝部４１０等と電極４００上面の端部との間など様々な位置とすることができる。

＜第３変形例＞
図５は、図２に示す凸部２５０等に代えて用いることのできる応力緩和構造の第３の変形例を示す図である。図５において、電極５００は、例えば図２におけるグランド電極１３０であり、応力緩和構造として、電極５００の上面に、その周囲に溝部５１０、５１２が形成された島状構造部５２０、５２２を有している。そして、電極５００と他の電極とを接続する金属ワイヤ５３０、５３２は、島状構造部５２０、５２２にボンディングされている。

本変形例では、図２に示す凸部２５０等と同様に、島状構造部５２０等がボンディング圧力により選択的に変形すると共に、図４に示す第２変形例と同様に、溝部５１０等が選択的に変形することで、電極本体部分の外形における変形の発生をより抑制することができる。

＜第４変形例＞
図６は、図２に示す凸部２５０等に代えて用いることのできる応力緩和構造の第４の変形例を示す図である。図６において、電極６００は、例えば図２におけるグランド電極１３０であり、応力緩和構造として、電極６００の上面に、金属を用いて形成された突起部である金属バンプ６１０、６１２が設けられている。そして、電極６００と他の電極とを接続する金属ワイヤ６２０、６２２は、金属バンプ６１０、６１２にボンディングされている。これにより、ボンディング時のボンディング圧力に起因する応力は、金属バンプ６１０等の変形により吸収されることとなり、電極６００における電極本体部分の変形が抑制される。

金属バンプ６１０等は、例えばボールボンディングを行うワイヤボンダ（ワイヤボンディング装置）のボール形成機能を使って、当該ボール（ボンディングに用いる金属ワイヤにより形成されたボール）を金属バンプとして電極６００の上面に形成することができる。

金属バンプ６１０等は、ウェハプロセスでは形成しにくいため図２に示す凸部２５０等に比べて形成位置精度が若干劣るものの、狭い領域に簡便に形成できる、形成位置を自由に設定又は変更することができる、ボンディング部分を含む電極６００全体の高周波特性（例えば、電極６００とその近傍のグランド電極（不図示）が構成する高周波伝送路としての高周波特性）を見ながら形成位置を変更又は調整できる、及び又は、ボンディングに用いる金属ワイヤと同一材料で形成することができるため工程が簡略化でき金属ワイヤと金属バンプ６１０等との十分な付着力を確保できる、などの利点を有している。

なお、金属バンプ６１０等は、電極６００の上面の任意の位置に形成することができる。ただし、ワイヤボンダ等により金属バンプ６１０等を形成する場合には、ウェハプロセスにより作成可能な図２の凸部２５０等に比べて、その形成位置の精度が劣る。このため、金属バンプ６１０等のエッジが電極６００のエッジに接近しすぎることのないように、金属バンプ６１０等の、対応する電極の幅方向に沿った長さは、図７に示すように、電極６００幅ｗに対してｗ／３以下であることが望ましい。

図６に示す例では、金属ワイヤ６２０及び６２２は、それぞれ、金属バンプ６１０、６１２に対してウェッジボンディングにより接続されている。ただし、金属バンプ６１０等への金属ワイヤのボンディングは、ウェッジボンディングに限られない。

図８は、図６に示す電極６００上の金属バンプ６１０、６１２に、金属ワイヤ７２０、７２２がボールボンディングにより接続されている。図８には、金属バンプ６１０、６１２へのボンディングに際して金属ワイヤ７２０、７２２のそれぞれの先端が熱融解されて金属バンプ６１０、６１２上に形成された金属ボール７３０、７３２が示されている。

ボールボンディングは、金属ワイヤの先端を加熱し熱融解することで当該金属ワイヤの先端に金属ボールを形成し、当該金属ボールを電極等の金属（図８の例では金属バンプ６１０等）と熱圧着させることで接続を行う。このため、ボールボンディングは、金属ワイヤを電極等の金属に密着させて超音波加熱により接合させるウェッジボンディングに比べてボンディング圧力が小さい。したがって、図８に示す例では、図６の構成に比べ、電極６００の電極本体部分における変形が更に抑制される。

図９は、応力緩和構造として金属バンプを用いた場合の、電極間の接続の一例を示す図である。図９において、ホット電極９１０、９１２は、図２におけるホット電極１２０、１２２に相当し、グランド電極９２０、９２２、９２４は、図２におけるグランド電極１３０、１３２、１３４に相当する。

グランド電極９２２及び９２４には、それぞれ、応力緩和構造として金属バンプ９３０、９３２、９３４と、金属バンプ９４０、９４２、９４４と、が形成されている。そして、グランド電極９２０と９２２とを接続する金属ワイヤ９５０、９５２、９５４の一端は、グランド電極９２０に対しボールボンディングにより接続されており、金属ワイヤ９５０、９５２、９５４の他端は、グランド電極９２２上に形成された応力緩和構造である金属バンプ９３０、９３２、９３４に対し、それぞれウェッジボンディングにより接続されている。

金属ワイヤのボンディングに際してボールボンディングを用いることができるのは、一般に、ワイヤボンダの構造上、ワイヤリールから繰り出された金属ワイヤの先端を電極等にボンディングする場合（いわゆるファーストボンド）に限られる。したがって、図９の例では、金属ワイヤ９５０、９５２、９５４は、グランド電極９２０に対してボールボンディングにより接続された後、グランド電極９２２の金属バンプ９３０、９３２、９３４に対してウェッジボンディングにより接続されている。

同様に、グランド電極９２２と９２４とを接続する金属ワイヤ９６０、９６２、９６４の一端は、それぞれ、グランド電極９２２上に形成された応力緩和構造である金属バンプ９３０、９３２、９３４に対しボールボンディングにより接続されている。また、金属ワイヤ９６０、９６２、９６４の他端は、グランド電極９２４上に形成された応力緩和構造である金属バンプ９４０、９４２、９４４に対し、それぞれウェッジボンディングにより接続されている。

図９に示す例では、ボールボンディングに比べてボンディング圧力の大きいウェッジボンディングが施されるグランド電極９２２、９２４には、それぞれ応力緩和構造である金属バンプ９３０、９３２、９３４及び９４０、９４２、９４４が形成されており、これらの金属バンプに対してウェッジボンディングが行われる。したがって、グランド電極９２２及び９２４の電極本体部分の変形の発生が抑制される。

なお、金属バンプ９３０、９３２、９３４において、ボールボンディングの際に形成される金属ボール２つ分の面積を確保できる場合には、金属ワイヤ９６０、９６２、９６４と同様に金属ワイヤ９５０、９５２、９５４も、金属バンプ９３０、９３２、９３４に対しボールボンディングしてもよい。この場合には、グランド電極９２０に接続される金属ワイヤ９５０、９５２、９５４の部分はウェッジボンディングとなるので、グランド電極９２０上に応力緩和構造である金属バンプを形成しておくことが望ましい。

なお、本願の金属バンプ６１０等はボンディング時の応力緩和／分散させる作用を持たせる応力緩和構造であり、同時にボンディングしたワイヤとの密着性を上げる作用を持つ。他の実施例ではこの応力緩和構造をウェハプロセスで長方形形状に構成する例を挙げている。

一方、この金属バンプ６１０等を略半球体状に形成した場合、ワイヤボンディングにおける変形応力を略半球体に近い構造であるため全ての方向に等価的に分散させ易く、本発明の応力緩和構造として非常に好適な構成となる。

更に、この略半球体状の金属バンプ６１０等の製造方法として、当該金属バンプ６１０等をボールボンディングで形成し、当該金属バンプに当該ボールボンディングを行えば、金属バンプ６１０等とボンディングするワイヤが同じ材料となり親和性が高くなるため、ボンディング後の密着性も向上する。

尚、ここで言う金属バンプ６１０等の略半球体状の形状はほぼ半球体である事をだけを意味していない。金属バンプ６１１０等にボンディングした際、変形応力が等方的に分散する形状であれば良く、例えば、任意の曲面部分を含んだ、球体が変形した形や、平面視が略円形となる形状などであっても良い。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態に係る光変調器１００、又は光変調器１００と同様の構成を有する光変調器であって図３、４、５、６、７、８、９に示す変形例に係る応力緩和構造のいずれかを備える光変調器を搭載した光伝送装置である。

図１０は、本実施形態に係る光伝送装置の構成を示す図である。本光伝送装置１０００は、光変調器１００２と、光変調器１００２に光を入射する光源１００４と、変調信号生成部１００６と、変調データ生成部１００８と、を有する。

光変調器１００２は、図１及び図２に示す構成を有する光変調器１００、又は光変調器１００と同様の構成を有する光変調器であって図３、４、５、６、７、８、９に示す変形例に係る応力緩和構造のいずれかを備える光変調器とすることができる。ただし、以下の説明においては、冗長な記載を避けて理解を容易にするため、光変調器１００２として光変調器１００が用いられているものとする。

変調データ生成部１００８は、外部から与えられる送信データを受信して、当該送信データを送信するための変調データ（例えば、送信データを所定のデータフォーマットに変換又は加工したデータ）を生成し、当該生成した変調データを変調信号生成部１００６へ出力する。

変調信号生成部１００６は、光変調器１００２に変調動作を行わせるための電気信号を出力する電子回路（ドライブ回路）であり、変調データ生成部１００８が出力した変調データに基づき、光変調器１００２に当該変調データに従った光変調動作を行わせるための高周波信号である変調信号を生成して、光変調器１００２に入力する。当該変調信号は、光変調器１００２である光変調器１００が備える光変調素子１０２の４つのホット電極１２０、１２２、１２４、１２６に対応する４つの高周波信号から成る。

これにより、光源１００４から出力された光は、光変調器１００２により変調され、変調光となって光伝送装置１０００から出力される。

以上、説明したように、上述した第１の実施形態に係る光変調器１００は、グランド電極１３０等の上面に、金属ワイヤ２３０等をワイヤボンディングする際に印加されるボンディング圧力に起因する応力の発生を緩和する応力緩和構造である凸部２５０等が形成されている。このため、光変調器１００では、電極の断面形状のアスペクト比が１より大きい場合であっても、その電極（例えば、グランド電極１３２）の変形を回避しつつ、当該電極へのワイヤボンディングを適切に行うことができる。その結果、光変調器１００では、例えば進行波型電極を構成する各電極の変形を効果的に防止して、ワイヤボンディング工程前後における当該電極の高周波特性の変化を抑制し、及び当該工程において発生し得る短絡故障等の製造不具合を防止することができる。

なお、応力緩和構造の例として、凸部２５０のほか、第１～第４の変形例を示したが、応力緩和構造の構成はこれらには限られない。応力緩和構造は、これらの例が示す構成を組み合わせ又は変形したものとすることができる。例えば、電極に凸部２５０等と溝部４１０等とを組み合わせて形成してもよい。また、例えば、溝部４１０等は、図４に示すようにその開口断面が矩形であるもののほか、任意の形状の開口断面を有するものとすることができる。

また、上述の実施形態及び変形例においては、すべて、電極間が金属ワイヤにより接続されるものとしたが、これには限られない。これに代えて、又はこれに加えて、電極間を、例えばリボン形状を有する金属リボンを用いたリボンボンディングにより接続するものとしてもよい。

また、上述の実施形態及び変形例においては、一つの電極に対し凸部や凹部等で構成される応力緩和構造が２つまたは３つ設けられているものとしたが、応力緩和構造の数は、これには限られない。ボンディング圧力に対する電極の変形し易さ又は変形し難さに応じて、当該電極には、少なくとも一つの任意の数の応力緩和構造を設けるものとすることができる。

また、上述した実施形態では、一例として、光変調素子１０２はＬＮ基板２００上に４つのホット電極を有するＤＰ－ＱＰＳＫ変調器であるものとしたが、これには限られない。４つ以外の数の複数のＲＦ電極を持つ光変調器、及び又はＬＮ以外の材料を基板として用いる光変調器にも、同様に適用することができる。

１００、１００２…光変調器、１０２…光変調素子、１０４…筐体、１０６…光回路、１０８、１１０…光ファイバ、１１４ａ…ケース、１１４ｂ…カバー、１１８…中継基板、１２０、１２２、１２４、１２６、９１０、９１２、１１３０…ホット電極、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、９２０、９２２、９２４、１１２０、１１２２…グランド電極、１４０、１４２、１４４、１４６…リードピン、１５０…終端器、２００、１１１０…ＬＮ基板、２０２、２０４、２０６、２０８、１１００、１１０２…光導波路、２３０、２３２、２３４、２４０、２４２、２４４、３２０、３２２、４２０、４２２、５３０、５３２、６２０、６２２、７２０、７２２、９５０、９５２、９５４、９６０、９６２、９６４、１１４０…金属ワイヤ、２５０、２５２、２５４、２６０、２６２、２６４、２７０、２７２、２７４…凸部、３００、４００、５００、６００…電極、３１０、３１２…凹部、４１０、４１２、４１４、５１０、５１２…溝部、５２０、５２２…島状構造部、６１０、６１２、９３０、９３２、９３４、９４０、９４２、９４４…金属バンプ、７３０、７３２…金属ボール、１０００…光伝送装置、１００４…光源、１００６…変調信号生成部、１００８…変調データ生成部。

Claims (8)

1. 基板上に光導波路と当該光導波路を伝搬する光波を制御する複数の電極とが形成された光変調素子を用いる光変調器であって、
   前記電極の前記基板の面に対向する上面に、金属ワイヤをワイヤボンディングする際の圧力印加に起因する応力の発生を緩和する少なくとも一つの応力緩和構造が設けられており、
   前記応力緩和構造は、前記電極の上面に形成された少なくとも一つの金属バンプを含み、
   前記応力緩和構造が設けられる前記電極の幅方向の断面形状は、２以上のアスペクト比を有する略矩形であって、
   前記金属バンプは、前記電極の幅方向の中心から、当該電極の幅の１／３以内の領域に形成されている、
   光変調器。
2. 前記金属バンプは曲面部分を有する、請求項１に記載の光変調器。
3. 前記金属バンプは平面視が略円形である、請求項２に記載の光変調器。
4. 前記金属バンプ上に、前記金属ワイヤがボールボンディングにより接続されている、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光変調器。
5. 前記電極の幅方向に測った前記金属バンプの長さは、前記電極の幅の１／３以下である、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光変調器。
6. 前記応力緩和構造は、前記電極を構成する材料と異なる材料、前記電極を構成する材料と同じ材料であって硬度の異なる材料、又は前記金属ワイヤと同じ材料で構成されている、
   請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光変調器。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調器を搭載した光伝送装置。
8. 前記金属バンプは、ボールボンディングを用いて前記電極の上面に形成される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光変調器の、製造方法。

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