特許 6791280 光変調器モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6791280

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】光変調器モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/01 F

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-19758(P2019-19758)

(22)【出願日】2019年2月6日

(62)【分割の表示】特願2015-74346(P2015-74346)の分割

【原出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2019-95800(P2019-95800A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2019年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(72)【発明者】

【氏名】片岡 利夫

(72)【発明者】

【氏名】市川 潤一郎

【審査官】 佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０８９４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１９２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５０５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０４８１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−８９３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−８６４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２３０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５６９４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１−７／００

Ｈ０５Ｋ １／００−１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光変調素子を筐体内に収容した光変調器と該光変調器を配置する外部回路基板との間の電気線路の少なくとも一部を該光変調器側に設けられたフレキシブル回路基板で接続する光変調器において、
該フレキシブル回路基板には、２つ以上の電気線路が並列して設けられ、各電気線路は、マイクロストリップ（ＭＳ）線路、コプレーナ（ＣＰＷ）線路又は、ＣＰＷ線路と裏面接地電極とを備えたグランデットコプレーナ（Ｇ−ＣＰＷ線路）のいずれかの形状の線路で形成された第１の領域から、他の異なる形状の線路で形成された第２の領域に切り替わる接続領域が設けられており、
該フレキシブル回路基板の少なくとも一方の面に形成された該電気線路の電極の厚さが２０μｍ以上であり、
さらに、該フレキシブル回路基板は該筐体の外側かつ底面側に配置され、該筐体の上方より平面視した際に、該フレキシブル回路基板が該筐体の側面より突出している長さが２ｍｍ以下であり、
各電気線路の間で、該第１の領域又は該第２の領域の少なくとも一方には、該電気線路に沿ったスリットが形成されていることを特徴とする光変調器。

【請求項2】

請求項１に記載の光変調器において、該スリットとは、接地電極の一部が除去されている部分、フレキシブル回路基板を貫通する孔が形成されている部分、又は該孔に低誘電率材料が充填されている部分のいずれかであることを特徴とする光変調器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光変調器において、該スリットによって隣接する電気線路が分離した箇所において、各電気線路は、ＭＳ線路部において信号電極に沿って配置される裏面の接地電極の幅は、該信号電極の幅の５倍以上を有しており、また、ＣＰＷ線路部もしくはＧＣＰＷ線路部において、信号電極に対向するそれぞれの接地電極の幅は、該信号電極の幅以上を有することを特徴とする光変調器。

【請求項4】

請求項３に記載の光変調器において、Ｇ−ＣＰＷ線路部において、両面に形成された接地電極の少なくとも一方に、前記接地電極の幅が設定されていることを特徴とする光変調器。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器において、該電気線路の入力端部又は出力端部が位置する該フレキシブル回路基板の端部部分では、電気線路同士が互いに分離しないように一体化されていることを特徴とする光変調器。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器において、該接続領域には、該スリットが形成されていることを特徴とする光変調器。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかに記載の光変調器において、該第１の領域及び該第２の領域の両方に、該スリットが形成されていることを特徴とする光変調器。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載の光変調器において、該接続領域では、該フレキシブル回路基板の両面に形成された電極を接続するビアホールが設けられていることを特徴とする光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光変調器モジュールに関し、特に、光変調素子を筐体内に収容した光変調器と外部回路基板との間の電気線路の少なくとも一部をフレキシブル回路基板で接続する光変調器モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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、従来のプッシュオンタイプの同軸コネクタ等の同軸コネクタによるケーブル接続から、図１に示すように、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）符号３やリードピン（ＳＭＴ：Surface Mount Technology）を用いた面実装インターフェースを利用することが行われている。

【0004】

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、筐体の貫通孔（金属筐体の上面と底面を結ぶ垂直方向）に配置されるリードピン５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。

【0005】

フレキシブル回路基板上の伝送路（信号電極，接地電極）はＡｕ，Ｃｕ等の材料が多く用いられている。また、フレキシブル回路基板は、同軸コネクタに比べて安価であり、トランスポンダ内に実装される回路基板２の平面回路に、半田付けにより、直接接続できるメリットがある。

【0006】

図３は、フレキシブル回路基板３の一例を示す平面図であり、ポリイミドを使用した基板３０の一方の面に信号配線ＳＥが、他方の面に接地配線ＧＥが形成されている。符号ＶＨ１，ＶＨ２は基板３０の両面に配置された電極部分を接続するビアホールである。例えば、フレキシブル回路基板３の図面の上側を光変調器のリードピンに接合し、図面の下側を回路基板上の配線に接合する。フレキシブル回路基板のサイズは、極めて小さく、例えば、長さＬは、１０ｍｍ以下、特に小型のものは５ｍｍ以下にもなる。幅Ｗは、通常、長さＬよりも大きく１．２倍以上、場合によっては、２倍以上にもなる。そして、図２に示すように、フレキシブル回路基板を光変調器のリードピンに取り付けた場合には、筐体端面より突出している部分の長さＳは、大変短く、約５ｍｍ以下、場合によっては、約２ｍｍ以下であり、トランスポンダと接続される電極部は約１ｍｍの線路長となる。

【0007】

上述したようにフレキシブル回路基板は、略長方形（長さＬ，幅Ｗ）の長辺部分を接着固定するため、フレキシブル回路基板３を曲げようとすると、短辺方向（長さＬ方向）にしか曲がる余裕はないが、長さが極めて短いため柔軟性が劣り、回路基板２との接続作業が大変困難となる。

【0008】

さらに、フレキシブル回路基板上に形成する配線電極は、金や銅などの金属で形成されているが、光変調器を高周波で駆動するためには、数十ｋＨｚから２５ＧＨｚを超える広帯域の周波数成分を有する複数のポートを配線する必要があり、電極損失を抑え伝送特性を満足させるためには、配線に係る電極の厚さを２０μｍ以上、より好ましくは、２５μｍ以上に設定することが必要となる。このように、電極の厚みが増すと、フレキシブル回路基板自体の柔軟性が劣る上、フレキシブル回路基板を無理に曲げた際に、電極に座屈（回復しない折れ）やクラックが発生し、さらには、基板３０から剥離するなどの不具合を生じる。

【0009】

また、図３の一部（図中の左から２本目のＳＥ参照）に示すように、電気信号の位相差調整などにより、信号配線ＳＥの長さが長くなり、信号電極を屈曲して配置する必要が生じる。さらに、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調など多くの変調信号を印加する場合には配線の数も増える。このように信号配線も曲げや配線数が多くなると、フレキシブル回路基板の柔軟性は、益々低下することとなる。

【0010】

フレキシブル回路基板の配線パターンは種々の形態が存在するが、図４では、一点鎖線Ｃより左半分がマイクロストリップ（ＭＳ）線路、一点鎖線Ｃより右半分がコプレーナ（ＣＰＷ）線路で形成されている。マイクロ波を伝送するには、ＭＳ線路、ＣＰＷ線路、さらに表面側にＣＰＷ線路を形成し、裏面側に接地電極を備えたグランデットコプレーナ（Ｇ−ＣＰＷ）線路が主に使用される。これらは、他のモジュール及び基板とのハンダ付けによる接続を考慮した構成となっている。

【0011】

図４の矢印Ｂ１−Ｂ１’，Ｂ２−Ｂ２’及びＢ３−Ｂ３’における、フレキシブル回路基板の断面図を図５に示す。ＭＳ線路が形成される領域では、矢印Ｂ１−Ｂ１’に係る断面図に示すように、基板（絶縁体のベースフィルム）３０の表面側に信号電極（３０１，３０２）が、裏面側に接地電極３０７が、各々配置されている。

【0012】

ＣＰＷ線路が形成される領域では、矢印Ｂ３−Ｂ３’に係る断面図に示すように、フィルム３０の表面側のみに、信号電極（３０１，３０２）と接地電極（３０３〜３０５）が形成されている。そしてＭＳ線路とＣＰＷ線路とを接続している領域では、矢印Ｂ２−Ｂ２’に係る断面図に示すように、ＭＳ線路の接地電極３０７とＣＰＷ線路の接地電極（３０３〜３０５）とがビアホール３０６により電気的に接続されている。

【0013】

さらに、図６は、図４の応用例であり、図６では、一点鎖線Ｃより左半分がＭＳ線路、一点鎖線Ｃより右半分が、基板３０の両面にＣＰＷ線路を配置したものである。図６の矢印Ｂ４−Ｂ４’，Ｂ５−Ｂ５’及びＢ６−Ｂ６’における、フレキシブル回路基板の断面図を図７に示す。図４と同様に、異なる配線パターンの接続箇所では、ビアホール３０６による接続が行われている。

【0014】

ビアホールは、貫通孔の内面を覆うように金属で被覆されている。このため、機械的強度も高く、図４又は図６のように多くのビアホール３０６を密に配置する場合には、フレキシブル回路基板の柔軟性はより一層劣化することとなる。しかも、高周波信号に対応する場合は、図４又は図６の異なる配線パターンの接続部に限らず、例えば、図６の一点鎖線Ｃの右側のように、基板３０の両面に形成した信号配線や接地配線をビアホールで頻繁に接続する構成も必要となり、さらにフレキシブル回路基板の柔軟性が劣化する。

【0015】

特許文献１では、１本の電気配線を例示しながら、フレキシブル回路基板の柔軟性を高めるため、外部回路基板やリードピンなどのフレキシブル回路基板の接続箇所以外において、接地電極を狭く、また網目状に構成することが提案されている。

【0016】

しかしながら、フレキシブル回路基板上に複数の電気配線を並列に配線する場合には、信号電極と接地電極とが密に配置されるため、接地電極に特許文献１の構成を採用できる箇所が極めて限定され、フレキシブル回路基板の柔軟性を高めることが困難であった。
また、電極厚が２０μｍ以上と厚い場合には、フレキシブル回路基板の側面のクロストーク量が大きくなるという、新たな課題も生じていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開２０１２−４８１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

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、フレキシブル回路基板の柔軟性を高め、光変調器のモジュールの実装性とクロストーク特性を改善した光変調器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、次のような技術的特徴を備えている。
（１） 光変調素子を筐体内に収容した光変調器と該光変調器を配置する外部回路基板との間の電気線路の少なくとも一部を該光変調器側に設けられたフレキシブル回路基板で接続する光変調器において、該フレキシブル回路基板には、２つ以上の電気線路が並列して設けられ、各電気線路は、マイクロストリップ（ＭＳ）線路、コプレーナ（ＣＰＷ）線路又は、ＣＰＷ線路と裏面接地電極とを備えたグランデットコプレーナ（Ｇ−ＣＰＷ線路）のいずれかの形状の線路で形成された第１の領域から、他の異なる形状の線路で形成された第２の領域に切り替わる接続領域が設けられており、該フレキシブル回路基板の少なくとも一方の面に形成された該電気線路の電極の厚さが２０μｍ以上であり、さらに、該フレキシブル回路基板は該筐体の外側かつ底面側に配置され、該筐体の上方より平面視した際に、該フレキシブル回路基板が該筐体の側面より突出している長さが２ｍｍ以下であり、各電気線路の間で、該第１の領域又は該第２の領域の少なくとも一方には、該電気線路に沿ったスリットが形成されていることを特徴とする。

【0020】

（２） 上記（１）に記載の光変調器において、該スリットとは、接地電極の一部が除去されている部分、フレキシブル回路基板を貫通する孔が形成されている部分、又は該孔に低誘電率材料が充填されている部分のいずれかであることを特徴とする。

【0021】

（３） 上記（１）又は（２）に記載の光変調器において、該スリットによって隣接する電気線路が分離した箇所において、各電気線路は、ＭＳ線路部において信号電極に沿って配置される裏面の接地電極の幅は、該信号電極の幅の５倍以上を有しており、また、ＣＰＷ線路部もしくはＧＣＰＷ線路部において、信号電極に対向するそれぞれの接地電極の幅は、該信号電極の幅以上を有することを特徴とする。

【0022】

（４） 上記（３）に記載の光変調器において、Ｇ−ＣＰＷ線路部において、両面に形成された接地電極の少なくとも一方に、前記接地電極の幅が設定されていることを特徴とする。

【0023】

（５） 上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光変調器において、該電気線路の入力端部又は出力端部が位置する該フレキシブル回路基板の端部部分では、電気線路同士が互いに分離しないように一体化されていることを特徴とする。

【0024】

（６） 上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光変調器において、該接続領域には、該スリットが形成されていることを特徴とする光変調器。
（７） 上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光変調器において、該第１の領域及び該第２の領域の両方に、該スリットが形成されていることを特徴とする。
（８） 上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の光変調器において、該接続領域では、該フレキシブル回路基板の両面に形成された電極を接続するビアホールが設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、 光変調素子を筐体内に収容した光変調器と外部回路基板との間の電気線路の少なくとも一部をフレキシブル回路基板で接続する光変調器において、該フレキシブル回路基板には、２つ以上の電気線路が並列して設けられ、各電気線路は、マイクロストリップ（ＭＳ）線路、コプレーナ（ＣＰＷ）線路又は、ＣＰＷ線路と裏面接地電極とを備えたグランデットコプレーナ（Ｇ−ＣＰＷ線路）のいずれか又はこれらの組み合わせで形成されており、各電気線路の間の一部には、該電気線路に沿ったスリットが形成されているため、各電気線路間を繋ぐ部分の機械的強度を下げ、比較的柔軟な部分を各電気配線間に形成することができる。この構成により、電気線路としての電気的特性の劣化を抑制しながら、フレキシブル回路基板全体の柔軟性を高めることが可能となる。

【0026】

そして、本発明により、フレキシブル回路基板の柔軟性を高くすることで、光変調器のモジュールへの組み立て作業の効率を改善した光変調器を提供することも可能となる。

【0027】

しかも、各電気線路の間の一部はスリットにより接地電極の一部も除去されているため、隣接する電気線路間のクロストーク現象も抑制することが可能となる。特に、各電気線路は、ＭＳ線路部において信号電極に沿って配置される裏面の接地電極の幅は、該信号電極の幅の５倍以上を有しており、また、ＣＰＷ線路部もしくはＧＣＰＷ線路部において、信号電極に対向するそれぞれの接地電極の幅は、該信号電極の幅以上を有することで、各電気線路の伝送特性を高く維持でき、しかも、クロストーク現象の影響を抑制した電気線路を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】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2】図１の一点鎖線Ａ−Ａ’における断面図を示す図である。

【図3】従来のフレキシブル回路基板を示す平面図である。

【図4】異なる配線パターンを組み合わせたフレキシブル回路基板の一例を示す平面図である。

【図5】図４における各破線における断面図である。（ａ）破線Ｂ１−Ｂ１’の断面図、（ｂ）破線Ｂ２−Ｂ２’の断面図、（ｃ）破線Ｂ３−Ｂ３’の断面図を各々示す。

【図6】異なる配線パターンを組み合わせたフレキシブル回路基板の他の例を示す平面図である。

【図7】図４における各破線における断面図である。（ａ）破線Ｂ４−Ｂ４’の断面図、（ｂ）破線Ｂ５−Ｂ５’の断面図、（ｃ）破線Ｂ６−Ｂ６’の断面図を各々示す。

【図8】本発明の光変調器に使用されるフレキシブル回路基板の一部を示す図である。

【図9】本発明における「スリット」の意味について説明する図である。

【図10】図８のフレキシブル回路基板に寸法の一例を示した図である。

【図11】フレキシブル回路基板において、電気線路の入出力端部と、電気線路の形状が変わる領域には、スリットを設けない例を説明する図である。

【図12】フレキシブル回路基板において、電気線路の入出力端部を除き、電気線路同士が互いに完全分離されている例を説明する図である。

【図13】フレキシブル回路基板の接地電極にスリットを設ける例を説明する図である。（ａ）コプレーナ線路の場合、（ｂ）マイクロストリップ線路の場合を示す。

【図14】フレキシブル回路基板に設けられる、各種スリットの形状を説明する図である。

【図15】異なる配線パターンを接続する際に、テーパー状の信号配線等を用いた例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の光変調器について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光変調器は、図１及び２に示すように、光変調素子４を筐体内１０（及び１１）に収容した光変調器１と外部回路基板２との間の電気線路の少なくとも一部をフレキシブル回路基板で接続する光変調器において、該フレキシブル回路基板３には、２つ以上の電気線路が並列して設けられ、各電気線路は、マイクロストリップ（ＭＳ）線路、コプレーナ（ＣＰＷ）線路又は、ＣＰＷ線路と裏面接地電極とを備えたグランデットコプレーナ（Ｇ−ＣＰＷ線路）のいずれか又はこれらの組み合わせで形成されており、各電気線路の間の一部には、図８に示すように、該電気線路に沿ったスリット（３１６，３１７）が形成されていることを特徴とする。

【0030】

図１及び２については、上述したとおりである。光変調素子４には、ＬｉＮｂＯ_３基板（ＬＮ基板）に光導波路や変調電極を形成した光変調素子だけでなく、半導体変調素子なども利用可能である。特に２５ＧＨｚ以上の高周波信号を印加する光変調素子は、本発明に好適に利用できる。

【0031】

図２では、リードピン５から直接、光変調素子４に電気的接続を行うよう構成されているが、両者の間に中継基板を介在させることも可能である。また、リードピンは、特許文献１にも開示されているように、信号電極と接地電極の各々電極に対応してリードピンを使用することも可能であるが、図２に示すように、信号電極のリードピンを取り囲むように、接地電極用の導電性スリーブ（円筒電極）を配置することも可能である。当然、リードピンとスリーブとの間には、ガラス等の絶縁材料が充填されている。このようなリードピンとスリーブとの組み合わせを採用することで、リードピンで接続される部分のインピーダンスを安定的に所定の値に設定することが可能となる。

【0032】

本発明の光変調器に使用されるフレキシブル回路基板３は、ポリイミドをベース基材（基板）に使用し、ベース基材上にＡｕ、Ｃｕ等により電気線路が形成されている。電気配線の電極の厚みは、２０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上であり、少なくとも、信号電極が形成された面には、信号電極と併せて接地配線も同等の厚みで形成される。ＭＳ線路の接地電極や、Ｇ−ＣＰＷ線路の裏面側の接地電極については、２０μｍ未満でも、十分に接地電極としての機能を果たすため、電極を厚く形成することは必須ではない。

【0033】

また、ＣＰＷ線路やＧ−ＣＰＷ線路における信号電極を挟むように配置される接地電極については、信号電極に近い部分（信号電極側端部から信号電極の幅に相当する部分まで）の接地電極の厚みは、信号電極と同じにし、信号電極の幅よりも離れた部分では接地電極の厚みを信号電極（例えば、２０μｍ）よりも薄くするよう構成することも可能である。

【0034】

フレキシブル回路基板の大きさは、図３でも説明したように、長さＬは、１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下であり、幅Ｗは、長さＬよりも大きく、１．２倍以上、特に、２倍以上の場合には、本発明の光変調器の構成が好適に適用できる。このようなフレキシブル回路基板を利用した場合は、筐体１０の端面から突出するフレキシブル回路基板３の長さＳは、２ｍｍ以下であり、トランスポンダを構成する外部回路基板２と接続される端子電極は、約１ｍｍの線路長を備えている。

【0035】

本発明における「スリット」とは、電気配線同士の間に設けられ、フレキシブル回路基板の柔軟性を高める構成であれば、種々の形態を採用できる。具体的には、図９に示すような形態を採用することが、より効果的である。図９は、フレキシブル回路基板の一部の断面を示したものであり、基板の両面に電極（ＥＬ１〜ＥＬ９）が形成された例を中心に説明している。

【0036】

（第１の形態：図９（ａ））基板の片方の面で、スリット形成位置（ＳＬ１）の電極を除去する。電極ＥＬ１とＥＬ２は、隣接する電気配線間にある接地電極である。電極ＥＬ１とＥＬ２は、信号電極が配置された側の接地電極である必要は無いが、より電極厚の厚い方の接地電極を除去することが好ましい。

【0037】

（第２の形態：図９（ｂ））基板の両面で、スリット形成位置（ＳＬ２）の電極を除去する。電極ＥＬ１とＥＬ２及び電極ＥＬ４とＥＬ５は、隣接する電気配線間にある接地電極である。

【0038】

（第３の形態：図９（ｃ））基板のスリット形成位置（ＳＬ３）では、電極も基板自体も除去される。電極ＥＬ１とＥＬ２及び電極ＥＬ４とＥＬ５は、隣接する電気配線間にある接地電極である。

【0039】

（第４の形態：図９（ｄ））基板のスリット形成位置（ＳＬ４）では、電極も基板自体も除去した上で、さらに、基板の穴が形成された周辺部分から電極（ＥＬ６，ＥＬ７）を退避させる。このような構成で、フレキシブル回路基板の柔軟性を、第３の形態より高めることが可能になる。穴の周辺部分から退避させる電極は、電極厚の厚い方の接地電極であることが好ましい。また、両面の接地電極を退避させることも可能である。

【0040】

（第５の形態：図９（ｅ））基板のスリット形成位置（ＳＬ５）では、基板に穴を形成すると共に、該穴に低誘電率材料ＤＳを配置したものである。低誘電率材料を使用することで、基板自体と比較して機械的強度を低下すると共に、スリットで分離された電気配線がバラバラにならないようにする機能がある。また、低誘電率材料には、誘電率１〜３．５を特性として有する材料を使用することで、電気配線が形成する電界の分布を抑制し、クロストーク現象の低減に寄与する。

【0041】

図９に示すスリットには例示されていないが、局所的に接地電極の厚みを減らす方法や、基板自体の厚みを減らす方法も使用できる。また、スリットの製作方法としては、レーザー、型打ち、プレス成形、鋏加工など、種々の方法が採用できる。

【0042】

本発明の光変調器における、フレキブル回路基板に形成する各種の配線パターンの形状について、さらに詳細に説明する。配線パターンとしては、ＭＳ線路、ＣＰＷ線路、Ｇ−ＣＰＷ線路のいずれかや、これらの組み合わせが使用可能である。また、基板の両面にＣＰＷ線路を共に配置することも可能である。

【0043】

複数の電気線路を並列に配置した際に、本発明では、各電気線路間の一部にスリットを設けている。このスリットにより、電気配線の形状が変更され、伝送特性が劣化するなどの不具合が無いようにすることが重要である。また、隣接する電気線路間でのクロストーク現象も抑制する程度の、十分安定な伝送特性を持った線路を確保することが必要である。

【0044】

具体的には、各電気線路については、次の条件１乃至３を全て満足するようにスリットが形成されている。図８を参照しながら説明する。
・条件１：ＭＳ線路の場合（図８の左半分）、表面の信号電極３１０に沿って配置される裏面の接地電極３１１の幅は、該信号電極３１０の幅の５倍以上を有すること
・条件２：ＣＰＷ線路の場合（図８の右半分）は、信号電極（３１２，３１９）に対向する各接地電極（３１３，３１４，３１８，３２０）の幅は、該信号電極（３１２，３１９）の幅以上を有すること
・条件３：Ｇ−ＣＰＷ線路の場合は、条件１及び２を共に満足するように、表面及び裏面の接地電極の幅が設定されていること

【0045】

本発明の光変調器では、フレキシブル回路基板３の柔軟性を高めるため、図８に示すように、フレキシブル回路基板にスリットとなる貫通孔３１６や３１７を形成している。また、貫通孔３１７の周辺部から退避するように接地電極３１４と３１８の形成位置を調整している。図８の破線ＤとＥとの間の領域は、破線Ｄの左側のマイクロストリップ線路（ＭＳ線路）と破線Ｅの右側のコプレーナ線路（ＣＰＷ線路）とを接続する接続領域である。

【0046】

ＭＳ線路の信号電極３１０とＣＰＷ線路の信号電極３１２とを、共に同じフレキシブル回路基板の表面に配置する場合には、信号電極３１０と３１２とは連続した電極として形成される。ただし、両者の接続領域（破線ＤとＥとの間）では、信号電極の幅を連続的に変化させるよう構成することが好ましい（図１５参照）。

【0047】

また、ＭＳ線路の接地電極３１１は、フレキシブル回路基板の裏面に形成され、接続領域において、裏面の接地電極３１１と表面のＣＰＷ線路の接地電極（３１３，３１４）とが、ビアホール３１５によって電気的に接続されている。

【0048】

また、ＭＳ線路の信号電極３１０をフレキシブル回路基板の裏面に形成し、ＣＰＷ線路の信号電極３１２を表面に形成する場合には、裏面の信号電極３１０と表面の信号電極３１２とはビアホールで接続されている。さらに、ＭＳ線路の接地電極とＣＰＷ線路の接地電極とは同じ表面に連続して形成される。以上は、ＭＳ線路とＣＰＷ線路との接続について説明したが、ＣＰＷ線路の裏面に接地電極を備えたＧ−ＣＰＷ線路を組み込む場合も、上記接続方法のいつくかを選択的に使用することが出来ることは、当該技術分野において周知の技術であり、ここでは説明を省略する。当然、異なる種類の電気線路を組み合わせて用いるだけでなく、一つの種類の電気線路で構成することも可能である。

【0049】

図８の電気線路において、寸法の一例を記載した図面を図１０に示す。各電気線路の寸法設定において重要な視点は、スリットを形成した場合でも電気線路の信号透過損失に影響を及ぼさない（伝送線路の電界効率を劣化させない）よう設定することである。具体的には、ＭＳ線路の場合、表面の信号電極３１０に沿って配置される裏面の接地電極３１１の幅は、該信号電極３１０の幅の５倍以上を有することが、好ましい。図１０では、信号電極３１０の幅が０．１ｍｍであるのに対し、接地電極３１１の幅は１．１ｍｍに設定しており、十分な接地電極の幅を確保している。

【0050】

ＣＰＷ線路の場合には、信号電極（３１２，３１９）に対向する各接地電極（３１３，３１４，３１８，３２０）の幅は、該信号電極（３１２，３１９）の幅以上を有することが、好ましい。図１０では、信号電極３１２の幅が０．３５ｍｍであるのに対し、接地電極３１３と３１４の幅は、１．３ｍｍであり、２倍以上の十分な幅が確保されている。特に、ＣＰＷ線路やＧ−ＣＰＷ線路においては、より好ましくは、信号電極を挟む接地電極の幅は、「（信号電極の幅ｗ）＋（信号電極と接地電極とのギャップｇ）×２」の値以上に設定することが、より好ましい。

【0051】

図１０のように、複数のＭＳ線路を並列で配置する場合には、互いの電気線路を伝搬する電気信号がクロストークを起こさないように、最低限、０．６ｍｍ程度は離すよう構成することが好ましい。また、ＣＰＷ線路（Ｇ−ＣＰＷ線路も同様）では、信号線路の幅や信号電極と接地電極とのギャップは、電気線路のインピーダンスに影響を与えるため、必要とするインピーダンス値に応じて、数値の設計が行われる。さらに、複数のＣＰＷ線路（Ｇ−ＣＰＷ線路も同様）を並列に配置する場合にも、電気信号のクロストークを抑制するため、信号電極３１２と３１９との間隔は、図１０のように４ｍｍという十分な幅を確保できることが好ましい。

【0052】

図８又は図１０では、接続領域（破線ＤとＥとの間）では、接地電極３１４と接地電極３１８との間は接続されていないが、スリットの貫通孔３１７が当該接続領域まで入り込まなければ、２つの接地電極を繋ぐよう電極を形成することも可能である。なお、信号電極や接地電極の形成面積は少ないほど、フレキシブル回路基板の柔軟性は向上するため、可能な限り電極の形成面積を少なくすることが好ましい。

【0053】

図８又は図１０に示したフレキシブル回路基板の全体の平面図を図１１に示す。図１１では、各電気線路の入力端部又は出力端部が位置する該フレキシブル回路基板の端部部分（図１１の左右の端の部分）では、電気線路同士が互いに分離しないように貫通孔３１６や３１７が設けられていない。これにより、入力端部や出力端部を外部回路基板の配線やリードピンなどに接続する際に、一度の作業で容易に取り付けることが可能となる。また、各電気線路がバラバラである場合に比べ、個々の電気線路に機械的な負荷が加わった際に、内部応力を他の電気線路に適度に分散させることも可能となり、電気線路の破損を抑制する効果も期待できる。当然、図１１の左右いずれか一方又は両方の端部を基板の端面まで繋がる貫通孔（切り込み）とすることも可能である。

【0054】

図１１の符号３２１は、接地電極３１１を表面に電気的に導くビアホールであり、例えば、信号電極３１０の端部と一緒に、外部回路基板の配線に半田等で接続される。また、図１１の符号３２２は、リードピン等の信号電極や接地電極の突起部が挿入されるスルーホールである。図１１では、外部回路基板の配線にＭＳ配線を接続し、リードピンにＣＰＷ配線を接続したが、ＭＳ配線の方をリードピンに接続することも可能である。

【0055】

フレキシブル回路基板の柔軟性を最も高めるためには、図１２に示すように、スリットである貫通孔３１６と３２３とを繋げて形成することで、電気線路同士が互いに分離して形成することが好ましい。特に、電気線路は、ＭＳ線路、ＣＰＷ線路又はＧ−ＣＰＷ線路のいずれかから、他の異なる形状の線路に切り替わる部分では、図１１のように、多数のビアホールが集中し、フレキシブル回路基板の機械的強度を局所的に高くしている。このように、機械的強度が高い部分に、互いの電気配線を分断するスリットを形成することは、柔軟性を高めるためには、特に効果的である。

【0056】

ただし、符号３１５及び符号３２１のビアホール近傍に電気線路が配線され、屈曲性の高い箇所および方向がそれぞれ異なる。配線が並ぶ方向に一様な形状に曲げることは困難であり、局所的に大きな歪みや応力が生じる。特に、図１２のように電気配線の途中は互いに分離されている場合には、一様な形状に曲げることは困難である。また、局所的に機械的強度が異なる場合（強度分布にムラがある場合）には、フレキシブル回路基板に捻れも発生する要因となる。ただし、捻れが生じる部分に、配置位置を考慮してスリットを入れることで、隣接する線路形状に起因する歪み、応力緩和が有効に働きフレキシブル回路基板自体や電極のクラックや剥離などの損傷も起きにくする効果が得られる。特に機械的強度が高い部分には貫通孔（切り込み）などのスリットを形成して互いの一体感を緩和（内部応力が伝搬するのを緩和）するのが好ましい。しかも、比較的に機械的強度が弱い部分には、電極除去などのスリットを設け、緩やかな応力緩和を施し、フレキシブル回路基板が必要以上にバラバラにならないよう配慮することが好ましい。

【0057】

本発明に係るスリットは、図１３に示すように、接地電極（３３１，３３２，３３７，３４２）に直接形成することも可能である。フレキシブル回路基板に電極を形成した後や、表面保護フィルムを貼り付けた後に、打ち抜きや切除により、スリットを形成することができる。貫通型のスリットは、常に一定面積の開口である必要は無く、単なる切込みのみであっても良い。スリットは、基板内の内部応力が緩和できる構成であれば、特に限定されない。

【0058】

さらに、スリットの形成も場所も、図１４の左半分に示すように、電気線路（信号電極３５０と接地電極３５２、又は信号電極３５１と接地電極３５３）を切り出すように、スリット（３５４、３５５）を形成し、その外側の基板は残したままにすることも可能である。このような電気線路毎に切り出す手法は、ＣＰＷ線路やＧ−ＣＰＷ線路にも応用が可能である。

【0059】

また、図１４の右半分に示すように、接地電極３５８に形成するスリット３５８の端部形状を、曲線で形成することにより、分離された電気線路に負荷が加わっても、電気線路の接続部の一部に、局所的に負荷が集中することが抑制され、電気線路の破損を防止することが可能となる。

【0060】

図１５では、信号電極（３１０，３１２）の幅が、異なる配線パターンの間で異なる場合を説明する図である。２つの配線パターンを接続する接続領域（Ｄ−Ｅ）では、電極の形状が連続的に変化するように、信号電極（３１０→３１２）をテーパー形状としたり、信号電極（３１２）と接地電極（３１３，３１４）との間隔を、連続的に変化するよう構成している。また、裏面の接地電極の形状も連続的に変化させるよう構成することが好ましい。これらにより、電気線路のインピーダンスの不連続による信号の反射を抑制することが可能になる。

【0061】

本発明では、スリットの形状や配置については、上述した内容に限定されず種々の応用が可能であることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0062】

以上説明したように、本発明によれば、電気線路としての電気的特性の劣化を抑制しながら、フレキシブル回路基板の柔軟性を高め、光変調器のモジュールの実装性とクロストーク特性を改善した光変調器を提供することができる。

【符号の説明】

【0063】

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
３１０，３１２，３１９，３３０，３３３，３４０，３４１，３５０，３５１，３５９ 信号電極
３１１，３１３，３１４，３１８，３２０，３３１，３３２，３３７，３４２，３５２，３５３ 接地電極
３１６，３１６’，３１７，３２３，３３５，３３６，３３７，３４３，３４４，３４５，３５４，３５５ スリット
３１５,３２１ ビアホール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】