CN110320679A - 光波导元件模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光波导元件模块，其改善了光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性。光波导元件模块具备光波导元件和设置在该光波导元件的外部的连接基板，它们收容于壳体内。光波导元件具有由信号电极和以夹着该信号电极的方式配置的接地电极构成的控制电极。在连接基板设有信号线路、以夹着该信号线路的方式配置的接地线路及在该连接基板的与该接地线路相反的一侧的面上配置的背面接地电极，该接地线路与该背面接地电极经由贯通该连接基板的导孔电连接。该光波导元件模块的特征在于，具有将该接地线路与该接地电极电连接的电连接单元，该电连接单元的接地线路侧的连接部为该接地线路的该导孔的附近部分。

Description

光波导元件模块
技术领域
本发明涉及将光波导元件和连接基板收容于壳体内而成的光波导元件模块。
背景技术
在光通信领域或光计测领域中，光调制器或光开关等多使用在具有电光效应的基板上形成有光波导的光波导元件。这些光波导元件通常收容在密闭的壳体内而构成光波导元件模块。
在光波导元件模块的壳体内收容有用于将来自外部的输入信号向光波导元件的控制电极(信号电极及接地电极)电连接的中继基板，或者电连接于光波导元件的控制电极的输出侧并用于对传播的电信号形成终端的终端基板(参照专利文献1)。在本说明书中，将中继基板和终端基板总称为连接基板。
图1是表示光波导元件模块的概略性的结构的图。该图的光波导元件模块10是将光波导元件12、在沿着光波导元件的长度方向的侧部配置的连接基板13及在光波导元件的光波行进方向的下游侧配置的光学部件14收容于壳体11内的结构。而且，在壳体11连接有光波输入用的光纤F1和光波输出用的光纤F2。
图2是说明现有例的光波导元件与连接基板的连接状况的图，是图1的标号A的部分的放大图。在光波导元件12的控制电极的输入输出端部，以夹着信号电极21的方式配置接地电极22。而且，与控制电极同样，在连接基板13也以夹着信号线路31的方式配置接地线路32。在连接基板13，而且在接地线路的相反的一侧的面(背面)配置有背面接地电极(未图示)。即，连接基板13具有带有地线的共平面波导结构的传送线路。接地线路32与背面接地电极(未图示)经由贯通连接基板13的导孔33电连接。导孔的直径通常为80μm～250μm。
另外，控制电极的输入输出端部的信号电极21及接地电极22与连接基板的信号线路31及接地线路32通过金线等线材41而分别电连接(引线接合)。线材41在光波导元件的长度方向(附图的横向)上在光波导元件侧和连接基板侧以连接位置成为相同的方式配线。即，线材41以沿着与光波导元件的长度方向正交的方向延伸的方式配线。
导孔的间隔通常考虑传送线路的损失及反射成分而设计。然而，在没有导孔的部分(例如，连接基板的端部)存在传送线路的电场与设计值不同的部分，也成为由于引线接合的连接位置而使传送线路特性劣化的主要原因。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第5263210号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
本发明要解决的课题在于提供一种解决上述那样的问题，并改善光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性的光波导元件模块。
【用于解决课题的方案】
为了解决上述课题，本发明的光波导元件模块具有以下的技术特征。
(1)一种光波导元件模块，具备：光波导元件，包括具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极；和连接基板，设置在该光波导元件的外部，具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件和该连接基板收容在壳体内而形成该光波导元件模块，所述光波导元件模块的特征在于，该控制电极由信号电极和以夹着该信号电极的方式配置的接地电极构成，在该连接基板设有信号线路、以夹着该信号线路的方式配置的接地线路及在该连接基板的与该接地线路相反的一侧的面上配置的背面接地电极，该接地线路与该背面接地电极经由贯通该连接基板的导孔电连接，所述光波导元件模块具有将该接地线路与该接地电极电连接的电连接单元，该电连接单元的接地线路侧的连接部为该接地线路的该导孔的附近部分或者填充于该导孔的导电材料。
(2)根据上述(1)所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部为与该连接基板的光波导元件侧的边缘相比靠近该导孔的位置。
(3)根据上述(1)或(2)所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部位于将该导孔与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域。
(4)根据上述(1)至(3)的任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，该接地电极在从该控制电极的输入端部或输出端部分离的位置存在接地电极间的间隔比该输入端部或该输出端部的间隔小的部分，在该部分具有该电连接单元的接地电极侧的连接部。
(5)根据上述(1)至(4)的任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部位于距该导孔的端部的距离为该导孔的直径的1.2倍以下的位置。
(6)根据上述(5)所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部位于从该导孔至该接地电极侧的位置。
(7)根据上述(1)、(2)、(4)中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部不位于将该导孔的中心与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域。
(8)根据上述(1)、(2)、(4)中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，该电连接单元的接地线路侧的连接部位于不是将该导孔与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域、且距该导孔的端部的距离为该导孔的直径的1.2倍以下的位置。
【发明效果】
根据本发明，将接地线路与接地电极电连接的电连接单元的接地线路侧的连接部设为贯通连接基板并将接地线路与背面接地电极电连接的导孔的附近部分、或者填充于该导孔的导电材料，因此能够改善光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性。
附图说明
图1是表示光波导元件模块的概略性的结构的图。
图2是说明现有例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
图3是说明本发明的第一实施例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
图4是说明本发明的第二实施例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
图5是说明本发明的第三实施例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
图6是说明本发明的传送线路特性的改善效果的图。
图7是说明线材的接地线路侧的连接部的位置的图。
图8是说明线材的接地线路侧的连接部的位置的图。
标号说明
10 光波导元件模块
11 壳体
12 光波导元件
13 连接基板
14 光学部件
21 信号电极
22 接地电极
31 信号线路
32 接地线路
33 导孔
34 保护图案
35 导电材料
41、42 线材、电连接单元
51、52 连接部
F1、F2 光纤
具体实施方式
关于本发明的光波导元件模块，使用适当例子进行详细说明。需要说明的是，没有通过以下所示的例子来限定本发明。
如图1所示，本发明的光波导元件模块涉及光波导元件模块10，其具备：光波导元件12，包括具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极；和连接基板13，设置在该光波导元件的外部，具有与该控制电极电连接的配线，将该光波导元件和该连接基板收容在壳体11内而形成该光波导元件模块10。并且，如图3～图5所示，所述光波导元件模块的特征在于，该控制电极由信号电极21和以夹着该信号电极的方式配置的接地电极22构成，在该连接基板设有信号线路31、以夹着该信号线路的方式配置的接地线路32及在该连接基板的与该接地线路相反的一侧的面上配置的背面接地电极(未图示)，该接地线路与该背面接地电极经由贯通该连接基板的导孔33电连接，所述光波导元件模块具有将该接地线路与该接地电极电连接的电连接单元42，该电连接单元的接地线路侧的连接部为该接地线路的该导孔的附近部分(或者填充于该导孔的导电材料35)。
作为具有电光效应的基板，特别优选能够利用LiNbO3、LiTaO5或PLZT(锆钛酸铅镧)、Si中的任一个的单结晶、InP或GaAs等化合物半导体材料。特别优选在光调制器中被较多使用的LiNbO3、LiTaO5。
形成于基板的光波导通过例如在LiNbO3基板(LN基板)上对钛(Ti)等高折射率物质进行热扩散而形成。而且，也可以在光波导的侧面形成槽，或者使光波导部分的厚度形成得比其他的基板部分厚，来作为脊型波导路。
控制电极由信号电极或接地电极构成，可以在基板表面形成于基于Ti等的基底电极图案并通过镀金方法等形成。进一步，根据需要也可以在光波导形成后的基板表面上设置电介质SiO2等的缓冲层。
本发明的“连接基板”是指将从壳体的外部被输入电信号的输入端子与光波导元件的信号输入部连接的中继基板，或者为了抑制电信号的反射而连接于光波导元件的信号电极的输出端部并通过电阻器等对电信号形成终端的终端基板等。连接基板的基板材料使用介电常数比光波导元件的基板材料低的材料，例如，氧化铝或半导体材料。这是为了有助于光波导元件的宽带化。
在连接基板中，在一方的面(表面)形成有由信号线路及以夹着该信号线路的方式配置的接地线路构成的传送线路，在与之相反的一侧的面(背面)形成有背面接地电极。接地线路与背面接地电极经由以贯通连接基板的方式设置的导孔电连接。而且，导孔可以由银膏等的具有导电性的导电材料来填充。
作为将光波导元件与连接基板电连接的电连接单元，可以利用金等的导电性的线材或宽幅的带状线。导电性的线材或带状线的数目并不局限于1根，也可以将相同场所的附近部分通过多根导电性的线材或带状线连接。以下，以使用导电性的线材作为电连接单元的情况为例进行说明。
本发明的主要特征是具有连接于导孔的附近的线材作为光波导元件与连接基板之间的电连接单元。通过这样的结构，能够抑制光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性的劣化。以下，参照实施例，具体地进行说明。
图3是说明第一实施例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
在第一实施例中，具有将接地电极22与接地线路32电连接的线材，即连接于导孔33的附近的线材42。线材42的接地线路侧的连接部52位于与连接基板13的光波导元件侧的边缘相比靠近导孔33的位置，而且，位于将导孔33与该线材42的接地电极侧的连接部51连结的直线区域。
在此，将导孔与线材的接地电极侧的连接部连结的直线具有与导孔、连接部的尺寸相应的宽度。即，如图7所示，通过向导孔33与线材42的接地电极侧的连接部51之间引出的切线形成的区域R相当于上述的直线。此外，线材的接地线路侧的连接部位于将导孔与线材的接地电极侧的连接部连结的直线区域当然包括连接部的整体形成于区域R内的状态，也包括连接部的至少一部分形成于区域R内的状态(由虚线52’表示的状态)。但是，从传送线路特性的劣化抑制的观点出发，连接部的整体形成于区域R内的结构比连接部的一部分形成于区域R内的结构优选。
另外，如参照图6后述那样，线材的接地线路侧的连接部靠近导孔的情况下，能提高抑制传送线路特性的劣化的效果。如图8所示，线材的接地线路侧的连接部优选设置在距导孔的外周的距离为导孔的直径的1.2倍以下的区域N1，更优选设置在导孔的直径的0.8倍以下的区域N2。但是，即使是满足关于导孔的上述距离条件的位置，在与接地电极相反的一侧(线段L的下侧)的位置连接有线材的情况下，也几乎无法期待传送线路特性的劣化抑制效果。因此，线材的接地线路侧的连接部优选设置在满足关于导孔的上述距离条件的位置、且设置接地电极侧(线段L的上侧)的位置，更优选在区域R内设置连接部。此外，导孔的附近部分不是必须要求为区域N1的范围内，只要距导孔的外周的距离为能得到传送线路特性的劣化抑制的效果的程度即可。另外，线材的接地线路侧的连接部也可以设置在距导孔的外周的距离为导孔的直径的1.2倍以下、且不在区域R内的位置(图8中的区域N3)，进一步，也可以设置在距导孔的外周的距离为导孔的直径的0.8倍以下、且不在区域R内的位置(图8中的区域N4)。
此外，在第一实施例中，通过保护图案34将导孔33的外周包围，因此在保护图案34的外侧且在尽可能地靠近保护图案34的位置形成引线接合的连接部52。此外，保护图案34由铬等构成，是为了防止向导孔内填充例如作为导电材料的银膏等填充材料时的填充材料的流动而设置的。
接地电极22在从控制电极的输入端部或输出端部分离的位置存在接地电极间的间隔比输入端部或输出端部处的间隔小的部分，在该部分具有线材42的接地电极侧的连接部51。
更详细而言，光波导元件的控制电极在与连接基板侧的边缘靠近的x1的位置(输入端部或输出端部的位置)具有接地电极间的间隔W1。而且，从连接基板侧的边缘分离的x2的位置处的接地电极间的间隔W2比x1的位置处的间隔W1减小。该x2的位置是控制电极(信号电极)的布线开始位置，通常该位置的阻抗设定为考虑了传送线路的损失及反射成分的所希望的值。线材42的接地电极侧的连接部51形成于与控制电极的布线开始位置靠近的部分。而且，线材42隔着信号电极21而形成有2个，接地电极侧的2个线材的连接部的间隔W3成为W2以上且W1以下。这种情况下，接地电极侧的2个线材的连接部的位置可以是比x2的位置靠近连接基板13侧的边缘的位置，也可以是距该边缘远的位置。
这样，在第一实施例中，将连接基板的接地线路与光波导元件的接地电极电连接的线材的连接基板侧的端部连接于与背面接地电极相连的导孔的附近，光波导元件侧的端部连接于控制电极的布线开始位置的附近。即，将连接基板的背面接地电极与光波导元件的控制电极的布线开始位置以最短距离进行电连接。根据这样的结构，能够抑制光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性的劣化。
在此，图3是接地电极侧的2个线材的连接部的间隔W3成为W2以上且W1以下那样的结构，但是本发明没有限定为这样的结构。不过，这样的结构能够更有效地抑制光波导元件与连接基板的连接部分的传送线路特性的劣化。而且，在图3中，2个线材隔着信号电极而相互线对称地连接，但也可以不为线对称，只要连接于发挥本发明的效果的范围即可。
此外，在1个接地线路通过多个导孔与背面接地电极相连的情况下，对于该接地线路的线材优选连接于与控制电极的布线开始位置最靠近的导孔的附近。而且，在与控制电极的布线开始位置最靠近的导孔存在多个的情况下，优选在与信号线路最靠近的导孔的附近连接线材。而且，在附图中，将1根线材连接于各导孔的附近，但也可以对于单一的导孔连接多个线材。
图4及图5分别是说明第二及第三实施例的光波导元件与连接基板的连接状况的图。
在第二实施例(图4)中，通过具有导电性的导电材料35来填充导孔33，在该导电材料35连接线材42。通过这样的结构，能够使接地线路侧的连接部更靠近导孔，因此与图3的结构相比能够更有效地抑制光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特定的劣化。
在第三实施例(图5)中，在导孔33的周围未设置保护图案34，在导孔33的外侧且尽可能靠近导孔33的位置连接线材42。通过这样的结构，能够与没有保护图案的量相应地使接地线路侧的连接部更靠近导孔，因此与图3的结构相比能够更有效地抑制光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特定的劣化。但是，在使用第三实施例的结构的情况下，使接地线路侧的连接部与导孔不接触能够防止连接部的强度的劣化，因此更优选。
图6是说明本发明的传送线路特性的改善效果的图。根据图6的坐标图可知，通过应用本发明，在整个频带提高光波导元件模块的特性提高，特别是在25GHz～35GHz的高频区域提高。此外，在图6中，在将线材连接于导孔附近的结构(A)的情况下，光带域特性(-3dB)成为约25.3GHz，在将线材连接于距导孔的端部为导孔的直径(孔径)的0.8倍的位置的结构(B)的情况下，光带域特性(-3dB)成为约24.8GHz，在未在导孔附近连接线材的以往结构(C)的情况下，光带域特性(-3dB)成为约24.3GHz。
以上，基于实施例而说明了本发明，但是本发明没有限定为上述的内容，在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当进行设计变更。
【产业利用性】
根据本发明，能够提供一种改善了光波导元件与连接基板的连接部分处的传送线路特性的光波导元件模块。

Claims (8)

1.一种光波导元件模块，具备：光波导元件，包括具有电光效应的基板、形成于该基板的光波导及用于控制在该光波导中传播的光波的控制电极；和连接基板，设置在该光波导元件的外部，具有与该控制电极电连接的配线，
将该光波导元件和该连接基板收容在壳体内而形成该光波导元件模块，
所述光波导元件模块的特征在于，
该控制电极由信号电极和以夹着该信号电极的方式配置的接地电极构成，
在该连接基板设有信号线路、以夹着该信号线路的方式配置的接地线路及在该连接基板的与该接地线路相反的一侧的面上配置的背面接地电极，
该接地线路与该背面接地电极经由贯通该连接基板的导孔电连接，
所述光波导元件模块具有将该接地线路与该接地电极电连接的电连接单元，
该电连接单元的接地线路侧的连接部为该接地线路的该导孔的附近部分或者填充于该导孔的导电材料。
2.根据权利要求1所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部为与该连接基板的光波导元件侧的边缘相比靠近该导孔的位置。
3.根据权利要求1或2所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部位于将该导孔与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
该接地电极在从该控制电极的输入端部或输出端部分离的位置存在接地电极间的间隔比该输入端部或该输出端部的间隔小的部分，在该部分具有该电连接单元的接地电极侧的连接部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部位于距该导孔的端部的距离为该导孔的直径的1.2倍以下的位置。
6.根据权利要求5所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部位于从该导孔至该接地电极侧的位置。
7.根据权利要求1、2、4中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部不位于将该导孔的中心与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域。
8.根据权利要求1、2、4中任一项所述的光波导元件模块，其特征在于，
该电连接单元的接地线路侧的连接部位于不是将该导孔与该电连接单元的接地电极侧的连接部连结的直线区域、且距该导孔的端部的距离为该导孔的直径的1.2倍以下的位置。
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