特許 7495359 光モジュール

(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】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/02 20060101AFI20240528BHJP

【ＦＩ】

H01L31/02 B

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020572248

(86)(22)【出願日】2020-02-10

(86)【国際出願番号】 JP2020005157

(87)【国際公開番号】W WO2020166566

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】P 2019024321

(32)【優先日】2019-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長島 和哉

(72)【発明者】

【氏名】石川 陽三

(72)【発明者】

【氏名】伊澤 敦

【審査官】吉岡 一也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３６１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５１７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０４０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１６６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アノード端子およびカソード端子を含む第１端子群を備える複数の光電素子と、
前記複数の光電素子のそれぞれの第１端子群と電気的に接続される複数の第２端子群と、前記複数の第２端子群のうちの２つの第２端子群の間にそれぞれが配置された複数のグラウンド端子とを備える集積回路と、
前記複数の光電素子が所定の配列方向に配列した状態にて実装されるキャリア基板と、
前記複数の光電素子、前記集積回路、および前記キャリア基板を収容する筐体と、
前記筐体内において、前記キャリア基板の前記配列方向における少なくとも一端側に設けられた共通グラウンドパッドと、
を備え、
前記複数の光電素子のそれぞれの第１端子群は、２つのアノード端子と１つのカソード端子との３つの端子からなり、
前記キャリア基板は、前記筐体に対して一つの面において固定されており、
前記キャリア基板は、前記複数の光電素子のそれぞれの第１端子群と前記集積回路のそれぞれの第２端子群との電気的接続に介在する複数の信号配線部と、グラウンド配線部とを有しており、
前記グラウンド配線部は、前記複数の信号配線部のそれぞれの間に配置され前記複数のグラウンド端子のそれぞれに電気的に接続される複数の端子パターン部と、前記キャリア基板における前記共通グラウンドパッドが設けられている側に配置された共通パターン部と、前記複数の端子パターン部と前記共通パターン部とを電気的に接続する連結部と、を有しており、
前記集積回路の複数のグラウンド端子が前記キャリア基板のグラウンド配線部を経由して前記共通グラウンドパッドに電気的に接続していることにより、前記キャリア基板と前記集積回路との隙間から前記筐体の底板部側に配線を通せないようにして、前記キャリア基板と前記集積回路との隙間を小さくした
ことを特徴とする光モジュール。

【請求項2】

前記グラウンド配線部において、前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の経路の長さが、４．１ｍｍ以下または隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチの９倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記グラウンド配線部において、前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の経路の長さが、３．５ｍｍ以下または隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチの７倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の面積が、１．２ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項5】

前記連結部は、前記キャリア基板において前記複数の光電素子が実装される実装面に設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項6】

前記連結部は、前記キャリア基板において前記複数の光電素子が実装される実装面と対向する背面に設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項7】

前記連結部はボンディングワイヤからなることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項8】

前記連結部は導体ブロックからなることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項9】

前記連結部は前記キャリア基板に埋設されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項10】

前記グラウンド配線部の共通パターン部と前記共通グラウンドパッドとはボンディングワイヤにて電気的に接続されていることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項11】

前記筐体に収容された状態で固定されており、前記複数の光電素子と光学的に接続している光素子をさらに備え、
前記キャリア基板は前記光素子に固定されていることによって前記筐体に対して固定されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項12】

前記複数の光電素子はフォトダイオードを含み、前記集積回路はトランスインピーダンスアンプを含むことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一つに記載の光モジュール。

【請求項13】

前記キャリア基板は、前記複数の信号配線部と前記グラウンド配線部とが表面に形成された直方体状の本体を有し、前記複数の光電素子と共に前記筐体に接着剤にて接着固定されている
ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

大容量光通信システムにおいて、信号光の送受信を行う光モジュールである光トランシーバとして、デジタルコヒーレントトランシーバが用いられている。デジタルコヒーレントトランシーバは、複数の光コンポーネントおよび電子コンポーネントが１つの筐体に収容されて構成されている。たとえば、特許文献１では、互換性のある共通仕様の製品に関する取り決めであるＭＳＡ（Multi-Source Agreement）におけるＣＦＰ２規格に準拠するための光トランシーバが開示されている。

【0003】

また、光モジュールとして、信号光を導波する光素子である光導波路基板と、信号光を受光して電流信号を出力する光電素子とが接合された構成が開示されている（特許文献２）。光電素子は、キャリア基板としてのインターポーザ基板に実装されている。その結果、キャリア基板は光電素子を介在させて光導波路基板に固定されている。また、光電素子と信号増幅用の集積回路であるＩＣとはキャリア基板を経由して電気的に接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－０８１０６０号公報

【文献】特開２０１５－１９１０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）方式などでは、信号光を４つの信号光に分離し、４つの光電素子にて受光する。信号光は高周波信号で変調されているため、４つの光電素子が出力する電流信号にも高周波信号が含まれている。そのため、ＩＣの電流信号入力段では、グラウンド端子によって信号入力端子間のアイソレーションを確保する構成が一般的である。このとき、グラウンド端子の電位を安定化させるために、筐体に設けられた共通のグラウンドパッドに電気的に接続することが好ましい。

【0006】

そこで、特許文献２の構成において、ＩＣの電流信号入力段側のグラウンド端子から、ＩＣとキャリア基板との間の隙間を通してベース側に配線を接続し、ベースに設けられたグラウンドパッドに接続する方法が考えられる。しかしながら、光モジュールの小型化のために、ＩＣとキャリア基板との隙間は極めて狭くなっており、そこに配線を通すことは困難である。

【0007】

また、特許文献２の構成において、キャリア基板をベース側まで延伸してベースに固定するとともに、キャリア基板に形成したグラウンド配線用パターンを経由してＩＣの電流信号入力段側のグラウンド端子からベースに設けられたグラウンドパッドに接続する方法が考えられる。しかしながら、この場合、キャリア基板は、互いに略直交する２面である、光電素子側の面とベース側の面とに固定されることとなる。その結果、環境温度などの温度変化などに応じてキャリア基板に２方向から応力が掛かることとなる。この場合、キャリア基板が剥離するおそれがあり、光モジュールの信頼性が低下するおそれがある。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型かつ信頼性の低下が抑制された光モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光モジュールは、アノード端子およびカソード端子を含む第１端子群を備える複数の光電素子と、記複数の光電素子のそれぞれの第１端子群と電気的に接続される複数の第２端子群と、前記複数の第２端子群のうちの２つの第２端子群の間にそれぞれが配置された複数のグラウンド端子とを備える集積回路と、前記複数の光電素子が所定の配列方向に配列した状態にて実装されるキャリア基板と、前記複数の光電素子、前記集積回路、および前記キャリア基板を収容する筐体と、前記筐体内において、前記キャリア基板の前記配列方向における少なくとも一端側に設けられた共通グラウンドパッドと、を備え、前記キャリア基板は、前記筐体に対して一つの面において固定されており、前記キャリア基板は、前記複数の光電素子のそれぞれの第１端子群と前記集積回路のそれぞれの第２端子群との電気的接続に介在する複数の信号配線部と、グラウンド配線部とを有しており、前記グラウンド配線部は、前記複数の信号配線部のそれぞれの間に配置され前記複数のグラウンド端子のそれぞれに電気的に接続される複数の端子パターン部と、前記キャリア基板における前記共通グラウンドパッドが設けられている側に配置された共通パターン部と、前記複数の端子パターン部と前記共通パターン部とを電気的に接続する連結部と、を有しており、前記集積回路の複数のグラウンド端子が前記キャリア基板のグラウンド配線部を経由して前記共通グラウンドパッドに電気的に接続していることを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記グラウンド配線部において、前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の経路の長さが、４．１ｍｍ以下または隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチの９倍以下であることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記グラウンド配線部において、前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の経路の長さが、３．５ｍｍ以下または隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチの７倍以下であることを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記複数の端子パターン部のいずれかから前記共通パターン部までの部分の面積が、１．２ｍｍ^２以下であることを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記連結部は、前記キャリア基板において前記複数の光電素子が実装される実装面に設けられていることを特徴とする。

【0014】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記連結部は、前記キャリア基板において前記複数の光電素子が実装される実装面と対向する背面に設けられていることを特徴とする。

【0015】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記連結部はボンディングワイヤからなることを特徴とする。

【0016】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記連結部は導体ブロックからなることを特徴とする。

【0017】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記連結部は前記キャリア基板に埋設されていることを特徴とする。

【0018】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記グラウンド配線部の共通パターン部と前記共通グラウンドパッドとはボンディングワイヤにて電気的に接続されていることを特徴とする。

【0019】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記筐体に収容された状態で固定されており、前記複数の光電素子と光学的に接続している光素子をさらに備え、前記キャリア基板は前記光素子に固定されていることによって前記筐体に対して固定されていることを特徴とする。

【0020】

本発明の一態様に係る光モジュールは、前記複数の光電素子はフォトダイオードを含み、前記集積回路はトランスインピーダンスアンプを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、小型かつ信頼性の低下が抑制された光モジュールを実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施形態に係る光モジュールの内部構成を示す模式図である。

【図2】図２は、図１の一部の詳細構成を示す模式図である。

【図3】図３は、図１の一部の詳細構成を示す模式図である。

【図4】図４は、キャリア基板の模式的な斜視図である。

【図5】図５は、キャリア基板の一部の模式的な展開図である。

【図6】図６は、第１変形例に係るキャリア基板の模式的な斜視図である。

【図7】図７は、第１変形例に係るキャリア基板の一部の模式的な展開図である。

【図8】図８は、第２変形例に係るキャリア基板の模式的な斜視図である。

【図9】図９は、第２変形例に係るキャリア基板の一部の模式的な展開図である。

【図10】図１０は、計算例１～６における損失の周波数特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、図中で適宜ｘｙｚ座標軸を示し、これにより方向を説明する。

【0024】

図１は、実施形態に係る光モジュールの内部構成を示す模式図である。この光モジュール１００は、筐体１を備えている。筐体１は、信号光出力ポート１ａと、信号光入力ポート１ｂと、側壁部１ｃと、底板部１ｄと、端子部１ｅと、上蓋部とを備えている。なお、図１は、上蓋部を外した状態でｚ方向正側から上面視したものである。側壁部１ｃは、ｙｚ平面またはｚｘ平面に平行な４面を有する枠板状の部材であり、各面は底板部１ｄと略直交している。信号光出力ポート１ａと、信号光入力ポート１ｂとは、側壁部１ｃのｘ方向正側に設けられている。信号光出力ポート１ａには外部に信号光を出力するための光ファイバが接続される。信号光入力ポート１ｂには外部から信号光を入力するための光ファイバが接続される。底板部１ｄは、ｘｙ平面に平行な板状の部材である。端子部１ｅは側壁部１ｃのｘ方向正側以外の部分に設けられている。端子部１ｅは光モジュール１００の内部および外部に突出している。

【0025】

底板部１ｄは、銅タングステン（ＣｕＷ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの熱伝導率が高い材料からなる。筐体１のその他の部分は、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの熱膨張係数が低い材料からなる。

【0026】

端子部１ｅは絶縁性の材質からなり、その表面および内部に導体からなる配線パターンが形成されている。端子部１ｅの配線パターンは、光モジュール１００の外部に設けられて光モジュール１００の動作を制御する制御器に電気的に接続されている。制御器はたとえばＩＣを含んで構成されている。

【0027】

光モジュール１００の内部には、以下のコンポーネントが収容され、固定されている：チップオンサブマウント２、変調部３、変調器ドライバ４、コヒーレントミキサ５、バランスドフォトダイオード（ＰＤ）アレイ６、キャリア基板７、集積回路８、ビームスプリッタ９ａ、反射ミラー９ｂ、である。

【0028】

光モジュール１００では、筐体１の内部にこれらのコンポーネントが実装され、上蓋部を取り付けて気密封止される。また、これらのコンポーネントは、変調器ドライバ４と集積回路８とバランスドＰＤアレイ６とキャリア基板７とを除き、筐体１の内部に配置されたベースまたは温度調節素子に実装されている。変調器ドライバ４と集積回路８とは端子部１ｅに実装されている。バランスドＰＤアレイ６およびキャリア基板７については後に詳述する。

【0029】

光モジュール１００は、信号光出力ポート１ａから出力信号光を出力し、信号光入力ポート１ｂから入力光信号光が入力される光トランシーバとして構成されている。以下、各コンポーネントの構成および機能について説明する。

【0030】

（光トランスミッタ）
まず、光トランスミッタとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
チップオンサブマウント２は、レーザ素子２ａと、レーザ素子２ａを搭載するサブマウント２ｂとを備える。レーザ素子２ａはたとえば波長可変レーザ素子である。サブマウント２ｂは、熱伝導性が高い材質からなり、レーザ素子２ａが発する熱を、サブマウント２ｂが搭載されるベースに効率良く放熱する。

【0031】

レーザ素子２ａは、端子部１ｅに形成された配線パターンを通じて電力を供給されて、連続波（ＣＷ）かつ直線偏波のレーザ光Ｌ１を前端面からｘ方向負側に出力する。

【0032】

ビームスプリッタ９ａは、レーザ光Ｌ１の一部をレーザ光Ｌ２として分岐する。

【0033】

変調部３は、レーザ光Ｌ１を変調して変調光を生成する変調器を備える。変調器は、たとえばＩｎＰ（インジウムリン）を構成材料に用いたＭＺ（マッハツェンダ）型の位相変調器であり、変調器ドライバ４によって駆動されてＩＱ変調器として機能する公知のものである。このような位相変調器は、たとえば国際公開第２０１６／０２１１６３に開示されるものと同様のものである。変調器ドライバ４はたとえばＩＣを含んで構成されており、制御器によってその動作を制御されている。

【0034】

変調器は、偏波面が互いに直交する直線偏波光であり、それぞれがＩＱ変調された変調光を生成する。２つの変調光は、変調部３が備える光学系によって偏波合成されて出力信号光Ｌ３となり、ｘ方向正側に出力する。

【0035】

信号光出力ポート１ａは、出力信号光Ｌ３の入力を受け付け、筐体１の外部に出力する。

【0036】

（光レシーバ）
つぎに、光レシーバとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
信号光入力ポート１ｂは、外部から入力信号光Ｌ４の入力を受け付け、コヒーレントミキサ５に入力させる。

【0037】

一方、反射ミラー９ｂは、レーザ光Ｌ１の一部であるレーザ光Ｌ２を反射し、局所光としてコヒーレントミキサ５に入力される。

【0038】

光素子であるコヒーレントミキサ５は、入力された局所光としてのレーザ光Ｌ２と入力信号光Ｌ４とを干渉させて処理し、処理信号光を生成し、バランスドＰＤアレイ６に出力する。処理信号光は、Ｘ偏波のＩ成分に対応するＩｘ信号光、Ｘ偏波のＱ成分に対応するＱｘ信号光、Ｙ偏波のＩ成分に対応するＩｙ信号光、およびＹ偏波のＱ成分に対応するＱｙ信号光、の４つである。コヒーレントミキサ５は、たとえばＰＬＣからなる公知のものである。

【0039】

バランスドＰＤアレイ６は、コヒーレントミキサ５と光学的に接続している。バランスドＰＤアレイ６は、バランスドＰＤを４つ有しており、４つの処理信号光のそれぞれを受光して、電流信号に変換して集積回路８に出力する。

【0040】

集積回路８は、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）を含んで構成されており、制御器によってその動作を制御されている。集積回路８は、４つのバランスドＰＤのそれぞれから入力された電流信号を電圧信号に変換して出力する。出力された電圧信号は、端子部１ｅに形成された配線パターンを通じて制御器またはさらに上位の制御装置に送信され、入力信号光Ｌ４の復調のために使用される。

【0041】

図２、３は、図１の一部の詳細構成を示す模式図である。図２は、特にコヒーレントミキサ５、バランスドＰＤアレイ６、キャリア基板７、集積回路８について、ｚ方向正側から見た上面視で示している。また、図３は、特にコヒーレントミキサ５、バランスドＰＤアレイ６、キャリア基板７について、ｙ方向正側から見た側面視で示している。

【0042】

図２に示すように、バランスドＰＤアレイ６は、複数の光電素子として、ｙ方向に配列された４つのバランスドＰＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有している。バランスドＰＤ６ａは、第１端子群６ａ１を備えている。第１端子群６ａ１は、３つの端子からなり、具体的には２つのアノード端子と１つのカソード端子からなる。ｙ方向において、２つのアノード端子の間に、斜線を付された１つのカソード端子が配置されている。同様に、バランスドＰＤ６ｂ、６ｃ、６ｄは、それぞれ、第１端子群６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１を備えている。第１端子群６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１は、それぞれ、２つのアノード端子と１つのカソード端子との３つの端子からなる。

【0043】

集積回路８は、ｙ方向に配列された、４つの第２端子群８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄと、グラウンド端子８ｇ１、８ｇ５と、グラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４と、を備えている。

【0044】

第２端子群８ａは、３つの信号入力端子からなる。３つの信号入力端子のそれぞれは、後述するようにバランスドＰＤ６ａの第１端子群６ａ１の３つの端子のそれぞれと電気的に接続されている。たとえば、第２端子群８ａのうち斜線を付された信号入力端子には第１端子群６ａ１のカソード端子から出力された電流信号が入力される。同様に、第２端子群８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ、３つの信号入力端子からなる。３つの信号入力端子のそれぞれは、第１端子群６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１のそれぞれの３つの端子のそれぞれと電気的に接続されている。

【0045】

グラウンド端子８ｇ２は、第２端子群８ａと第２端子群８ｂとの間に配置されており、第２端子群８ａと第２端子群８ｂとの間のアイソレーションを確保する。同様に、グラウンド端子８ｇ３は、第２端子群８ｂと第２端子群８ｃとの間に配置されている。グラウンド端子８ｇ４は、第２端子群８ｃと第２端子群８ｄとの間に配置されている。グラウンド端子８ｇ１は第２端子群８ａのｙ方向負側に配置されている。グラウンド端子８ｇ５は第２端子群８ｄのｙ方向正側に配置されている。

【0046】

キャリア基板７は、セラミックやガラスや樹脂などからなる直方体状の本体７ｅの表面に、後述する各種配線部が形成された構成を有する。高周波特性の観点から、本体７ｅは誘電率が低い方が好ましい。キャリア基板７には、バランスドＰＤアレイ６の４つのバランスドＰＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがｙ方向を所定の配列方向として配列した状態にて実装されている。本体７ｅにおけるバランスドＰＤアレイ６が実装される面を実装面７ｅａとすると、図３に示すように、キャリア基板７は実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に接着剤１１にて接着固定されている。なお、本実施形態ではバランスドＰＤアレイ６も、コヒーレントミキサ５に接着剤１１にて接着固定されている。接着剤１１はたとえば紫外線硬化樹脂を含むものである。

【0047】

また、筐体１内において、共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂが、キャリア基板７の両端側に設けられている。ここで、両端側とは、キャリア基板７におけるバランスドＰＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの配列方向、すなわちｙ方向における両端側である。共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂは、筐体１内に収容されたコンポーネントに対する共通のグラウンドパッドとして機能しており、たとえば筐体１のケースグラウンドなどのグラウンドに電気的に接続されている。

【0048】

なお、図３では、コヒーレントミキサ５が備える光導波路５ａを示している。光導波路５ａは４つの光導波路からなり、光導波路５ａが導波した４つの処理信号光のそれぞれがバランスドＰＤアレイ６のバランスドＰＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのそれぞれに出力される。

【0049】

キャリア基板７についてより具体的に説明する。図４は、キャリア基板７の模式的な斜視図である。図５は、キャリア基板７の一部の模式的な展開図である。キャリア基板７は、本体７ｅと、本体７ｅの表面に形成された、４つの信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよびグラウンド配線部７ｇとを有する。

【0050】

本体７ｅは、表面として、ｙｚ平面に平行な実装面７ｅａと、ｘｙ平面に平行な上面７ｅｂと、実装面７ｅａと対向する背面７ｅｃとを有する。

【0051】

信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよびグラウンド配線部７ｇは、パターン状の導体配線膜であり、本実施形態では金属配線膜である。

【0052】

信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、それぞれ、実装面７ｅａから上面７ｅｂにわたって延在する３本の金属配線膜からなる。図２にも示すように、信号配線部７ａの３本の金属配線膜のそれぞれは、実装面７ｅａに存在する部分において、バランスドＰＤ６ａの第１端子群６ａ１の３つの端子のそれぞれと、半田などで電気的に接続している。同様に、信号配線部７ｂ、７ｃ、７ｄの３本の金属配線膜のそれぞれは、実装面７ｅａに存在する部分において、バランスドＰＤ６ｂ、６ｃ、６ｄの３つの端子のそれぞれと、半田などで電気的に接続している。信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの幅はたとえば０．１ｍｍであるが、特に限定はされない。

【0053】

さらに、信号配線部７ａの３本の金属配線膜のそれぞれは、集積回路８の第２端子群８ａの３つの信号入力端子のそれぞれと、金（Ａｕ）などのボンディングワイヤＢＷ１でワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。すなわち、信号配線部７ａは、バランスドＰＤ６ａの第１端子群６ａ１と集積回路８の第２端子群８ａとの電気的接続に介在する。

【0054】

同様に、信号配線部７ｂ、７ｃ、７ｄの３本の金属配線膜のそれぞれは、集積回路８の第２端子群８ｂ、８ｃ、８ｄの３つの信号入力端子のそれぞれと、ボンディングワイヤＢＷ１でワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。すなわち、信号配線部７ｂ、７ｃ、７ｄは、バランスドＰＤ６ｂ、６ｃ、６ｄの第１端子群６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１と集積回路８の第２端子群８ｂ、８ｃ、８ｄとの電気的接続に介在する。

【0055】

グラウンド配線部７ｇは、３つの端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３と、２つの共通パターン部７ｇ４、７ｇ５と、連結部７ｇ６と、を有する。

【0056】

端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３は、それぞれ、実装面７ｅａから上面７ｅｂにわたって延在する３本の金属配線膜からなり、信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれの間に配置されている。具体的には、端子パターン部７ｇ１は信号配線部７ａと信号配線部７ｂとの間に配置されている。端子パターン部７ｇ２は信号配線部７ｂと信号配線部７ｃとの間に配置されている。端子パターン部７ｇ３は信号配線部７ｃと信号配線部７ｄとの間に配置されている。端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３の幅はたとえば０．１ｍｍであるが、特に限定はされない。また、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３はｙ方向において等間隔で並んでおり、隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチＰを０．３～０．６ｍｍとする。

【0057】

また、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３は、それぞれ、グラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４のそれぞれとボンディングワイヤＢＷ１でワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0058】

共通パターン部７ｇ４、７ｇ５は、それぞれ、実装面７ｅａから上面７ｅｂにわたって延在する金属配線膜であり、キャリア基板７において、共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂが設けられている側、すなわちｙ方向の両側に配置されている。共通パターン部７ｇ４と共通グラウンドパッド１０ａとはボンディングワイヤＢＷ２ａでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。共通パターン部７ｇ５と共通グラウンドパッド１０ｂとはボンディングワイヤＢＷ２ｂでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0059】

連結部７ｇ６は、実装面７ｅａにおいてｙ方向に延在するように設けられた金属配線膜であり、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３と共通パターン部７ｇ４、７ｇ５とを電気的に接続している。なお、図４に示す、連結部７ｇ６と信号配線部７ａとの間のスペースＳ１は、実装面７ｅａに実装されたバランスドＰＤ６ａの３つの端子が連結部７ｇ６と短絡しないように設けられている。連結部７ｇ６と信号配線部７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれとの間にも同様のスペースが設けられている。

【0060】

このように構成された光モジュール１００では、キャリア基板７は実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に固定されている。コヒーレントミキサ５は筐体１に固定されているので、キャリア基板７は筐体１に対して実装面７ｅａという一つの面において固定されており、他の面では固定されていないこととなる。その結果、温度変化などがあってもキャリア基板７に２方向から応力が掛かることが抑制され、光モジュール１００の信頼性の低下が抑制される。

【0061】

また、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４はキャリア基板７のグラウンド配線部７ｇを経由して共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂに電気的に接続している。これにより、キャリア基板７と集積回路８との隙間から筐体１の底板部１ｄ側に配線を通す必要がない。その結果、キャリア基板７と集積回路８との隙間を最小限にすることができるので、光モジュール１００を小型化できる。なお、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４が共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂに電気的に接続していることによって、グラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４の電位が安定する。

【0062】

以上のように、本実施形態に係る光モジュール１００は、小型かつ信頼性の低下が抑制されたものである。

【0063】

なお、高周波特性上、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４から共通グラウンドパッド１０ａまたは１０ｂまでの電気的経路の長さや面積は小さい方が好ましい。

【0064】

たとえば、キャリア基板７の本体７ｅがアルミナ（誘電率：９．８）であり、信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄおよびグラウンド配線部７ｇが厚さ８μｍのＡｕ膜であるとする。この場合、たとえば、グラウンド配線部７ｇにおいて、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の経路の長さが、４．１ｍｍ以下が好ましく、３．５ｍｍ以下であることがより好ましい。もしくは、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の経路の長さが、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３のうち隣接するグラウンド端子パターン部間のピッチＰの９倍以下であることが好ましく、７倍以下であることがより好ましい。または、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の面積が１．２ｍｍ^２以下であることが好ましい。

【0065】

キャリア基板７の場合、図５に３本の矢線Ａｒで示すように、端子パターン部７ｇ２の背面側の端部から、端子パターン部７ｇ２の幅方向（ｙ方向）中央を通り、連結部７ｇ６の幅方向（ｙ方向と垂直な方向）中央を通り、共通パターン部７ｇ４のｙ方向負側の縁を通って背面側の端部に到る経路が最も長い経路である。したがって、この経路の長さが３．５ｍｍ以下またはグラウンドピッチＰの７倍以下であれば、他の端子パターン部７ｇ１、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の経路の長さも３．５ｍｍ以下またはグラウンドピッチＰの７倍以下となるので好ましい。また、グラウンド配線部７ｇにおいて斜線で示した部分の面積、すなわち、端子パターン部７ｇ２の面積と、共通パターン部７ｇ４の面積と、連結部７ｇ６のうち端子パターン部７ｇ２と接続している部分から共通パターン部７ｇ４と接続している部分までに亘る部分の面積との総和が１．２ｍｍ^２以下であれば、他の端子パターン部７ｇ１、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の面積も１．２ｍｍ^２以下となるので好ましい。なお、共通パターン部７ｇ４、７ｇ５は互いに面積が等しいとする。面積が異なる場合であっても、端子パターン部７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３のいずれかから共通パターン部７ｇ４、７ｇ５のいずれかまでの部分の面積が１．２ｍｍ^２以下であることが好ましい。

【0066】

また、経路の長さについては、３．０ｍｍ以下またはグラウンドピッチＰの６倍以下がより好ましい。面積については、０．８ｍｍ^２以下がより好ましい。

【0067】

（キャリア基板の第１変形例）
実施形態に係る光モジュール１００において、キャリア基板７は以下に説明する第１変形例に係るキャリア基板に置き換えることができる。

【0068】

図６は、第１変形例に係るキャリア基板の模式的な斜視図である。図７は、第１変形例に係るキャリア基板の一部の模式的な展開図である。キャリア基板７Ａは、図４、５などに示すキャリア基板７の構成において、グラウンド配線部７ｇをグラウンド配線部７Ａｇに置き換えた構成を有する。

【0069】

グラウンド配線部７Ａｇは、３つの端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３と、２つの共通パターン部７Ａｇ４、７Ａｇ５と、連結部７Ａｇ６と、を有する。

【0070】

端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３は、それぞれ、実装面７ｅａから上面７ｅｂにわたって延在する３本の金属配線膜からなり、信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれの間に配置されている。端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３の幅はたとえば０．１ｍｍであるが、特に限定はされない。また、端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３はｙ方向において等間隔で並んでいる。また、端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３は、それぞれ、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４のそれぞれとボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0071】

共通パターン部７Ａｇ４、７Ａｇ５は、それぞれ、上面７ｅｂから背面７ｅｃにわたって延在する金属配線膜であり、キャリア基板７Ａのｙ方向の両側に配置されている。共通パターン部７Ａｇ４と共通グラウンドパッド１０ａとはボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。共通パターン部７Ａｇ５と共通グラウンドパッド１０ｂとはボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0072】

連結部７Ａｇ６は、背面７ｅｃにおいてｙ方向に延在するように設けられた金属配線膜であり、端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３と共通パターン部７Ａｇ４、７Ａｇ５とを電気的に接続している。

【0073】

このように構成されたキャリア基板７Ａを用いて構成した光モジュールでも、キャリア基板７Ａは実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に固定されているので、信頼性の低下が抑制される。

【0074】

また、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４はキャリア基板７Ａのグラウンド配線部７Ａｇを経由して共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂに電気的に接続しているので、光モジュールを小型化できる。

【0075】

また、キャリア基板７Ａでは、連結部７Ａｇ６が背面７ｅｃに設けられている。これにより、キャリア基板７のようにスペースＳ１を取る必要が無い。これにより、グラウンド配線部７Ａｇにおける端子パターン部７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３のいずれかから共通パターン部７Ａｇ４、７Ａｇ５のいずれかまでの部分の経路の長さや面積を小さくできる。その結果、光モジュールの高周波特性がより良くなる。

【0076】

（キャリア基板の第２変形例）
実施形態に係る光モジュール１００において、キャリア基板７は以下に説明する第２変形例に係るキャリア基板に置き換えることができる。

【0077】

図８は、第２変形例に係るキャリア基板の模式的な斜視図である。図９は、第２変形例に係るキャリア基板の一部の模式的な展開図である。キャリア基板７Ｂは、図４、５などに示すキャリア基板７の構成において、グラウンド配線部７ｇをグラウンド配線部７ｇに置き換えた構成を有する。

【0078】

グラウンド配線部７Ｂｇは、３つの端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３と、２つの共通パターン部７Ｂｇ４、７Ｂｇ５と、４つの連結部７Ｂｇ６、７Ｂｇ７、７Ｂｇ８、７Ｂｇ９と、を有する。

【0079】

端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３は、それぞれ、上面７ｅｂに延在する３本の金属配線膜からなり、信号配線部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄのそれぞれの間に配置されている。端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３の幅はたとえば０．１ｍｍであるが、特に限定はされない。また、端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３はｙ方向において等間隔で並んでいる。また、端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３は、それぞれ、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４のそれぞれとボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0080】

共通パターン部７Ｂｇ４、７Ｂｇ５は、それぞれ、上面７ｅｂに延在する金属配線膜であり、キャリア基板７Ｂのｙ方向の両側に配置されている。共通パターン部７Ｂｇ４と共通グラウンドパッド１０ａとはボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。共通パターン部７Ｂｇ５と共通グラウンドパッド１０ｂとはボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されている。

【0081】

連結部７Ｂｇ６、７Ｂｇ７、７Ｂｇ８、７Ｂｇ９は、Ａｕなどのボンディングワイヤからなる。連結部７Ｂｇ６は、上面７ｅｂ側において端子パターン部７Ｂｇ１と共通パターン部７Ｂｇ４とを電気的に接続している。連結部７Ｂｇ７は、上面７ｅｂ側において端子パターン部７Ｂｇ１と端子パターン部７Ｂｇ２とを電気的に接続している。連結部７Ｂｇ８は、上面７ｅｂ側において端子パターン部７Ｂｇ２と端子パターン部７Ｂｇ３とを電気的に接続している。連結部７Ｂｇ９は、上面７ｅｂ側において端子パターン部７Ｂｇ３と共通パターン部７Ｂｇ５とを電気的に接続している。

【0082】

このように構成されたキャリア基板７Ｂを用いて構成した光モジュールでも、キャリア基板７Ｂは実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に固定されているので、信頼性の低下が抑制される。

【0083】

また、集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４はキャリア基板７Ｂのグラウンド配線部７Ｂｇを経由して共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂに電気的に接続しているので、光モジュールを小型化できる。

【0084】

また、キャリア基板７Ｂでも、キャリア基板７のようにスペースＳ１を取る必要が無い。これにより、グラウンド配線部７Ｂｇにおける端子パターン部７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３のいずれかから共通パターン部７Ｂｇ４、７Ｂｇ５のいずれかまでの部分の経路の長さや面積を小さくできる。その結果、光モジュールの高周波特性がより良くなる。

【0085】

（計算例１～６）
ここで、実施形態のキャリア基板７やその変形例のキャリア基板７Ａ、７Ｂにおける信号配線部７ａのうち、ｙ方向負側の金属配線膜に対して、実装面７ｅａ側から背面７ｅｃ側へ高周波信号を流したときの、損失の周波数特性についてシミュレーション計算を行った。なお、計算は、グラウンド配線部の３つの端子パターン部および２つの共通パターン部のそれぞれを、長さ２００μｍのボンディングワイヤにて集積回路８のグラウンド端子８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４または共通グラウンドパッド１０ａまたは１０ｂにグラウンド接続した条件で行った。また、本体７ｅはアルミナとし、信号配線部およびグラウンド配線部は厚さ８μｍのＡｕ膜として計算した。なお、計算にはＡｐｐｌｉｅｄ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社のＭｉｃｒｏｗａｖｅ Ｏｆｆｉｃｅを使用した。

【0086】

計算例１～４は、実施形態のキャリア基板７を用いて計算を行ったものである。計算例１～４は、それぞれ、図５に３本の矢線Ａｒで示す経路の長さ（括弧内は隣接するグラウンド電極ピッチ（ピッチＰ）の倍数）が３．２ｍｍ（７)、３．３ｍｍ（７．３）、３．５ｍｍ（７．７）、４．１ｍｍ（９）の場合に相当する。計算例５は、第１変形例に係るキャリア基板７Ａを用いて計算を行ったものである。計算例６は、第２変形例に係るキャリア基板７Ｂを用いて計算を行ったものである。なお、図８のように各電極がワイヤで接続されている場合は、図５の３本の矢線Ａｒで示す経路の長さは、ワイヤ７Ｂｇ６と７Ｂｇ７を経由する経路で特定される。

【0087】

図１０は、計算例１～６における損失の周波数特性を示す図である。なお、損失は、キャリア基板を筐体の底板部まで延ばして底板部でグラウンドを取った場合の損失を基準値とした相対値で示してある。計算例１、２では、損失が４８ＧＨｚ程度まで滑らかな形状であり、光通信で使用される高周波信号の周波数の一例である４０ＧＨｚにおいても良好な特性であった。計算例３では、４５ＧＨｚ辺りにディップが見られたが、４０ＧＨｚにおいて良好な特性であった。計算例４では、３４ＧＨｚ辺りにディップが見られたが、光通信で使用される高周波信号の周波数の一例である２０ＧＨｚにおいて良好な特性であった。また、計算例５、６では、５０ＧＨｚ程度まで滑らかな形状であり、良好な特性であった。

【0088】

なお、上記実施形態または変形例において、キャリア基板のグラウンド配線部の共通パターン部と共通グラウンドパッド１０ａ、１０ｂとはボンディングワイヤでワイヤボンディングされることによって電気的に接続されているが、樹脂ブリッジで電気的に接続されていてもよい。この場合、樹脂ブリッジによってキャリア基板が筐体に固定されないようにすることが好ましい。

【0089】

また、上記実施形態または変形例において、キャリア基板がバランスドＰＤアレイ６のみを介在させて実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に接着剤１１にて固定されていてもよいし、バランスドＰＤアレイ６を介在させずに実装面７ｅａにおいてコヒーレントミキサ５に接着剤１１にて固定されていてもよい。

【0090】

また、上記実施形態または変形例において、共通グラウンドパッドはキャリア基板の両端側に設けられているが、一端側に設けられていてもよい。

【0091】

また、上記実施形態または変形例において、キャリア基板のグラウンド配線部の連結部は金属膜またはボンディングワイヤからなるが、たとえば直方体状などの形状の導体ブロックからなるものでもよい。また、キャリア基板が積層基板であり、連結部はキャリア基板に埋設されていてもよい。この場合、連結部と端子パターン部または共通パターン部とはたとえばビアで電気的に接続されている。

【0092】

また、上記実施形態または変形例において、キャリア基板がコヒーレントミキサ５を介在させて筐体１に対して固定されているが、筐体１に対して固定されていればその固定態様は限定されない。

【0093】

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明は、光モジュールに利用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１ 筐体
１ａ 信号光出力ポート
１ｂ 信号光入力ポート
１ｃ 側壁部
１ｄ 底板部
１ｅ 端子部
２ チップオンサブマウント
２ａ レーザ素子
２ｂ サブマウント
３ 変調部
４ 変調器ドライバ
５ コヒーレントミキサ
５ａ 光導波路
６ バランスドＰＤアレイ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ バランスドＰＤ
６ａ１、６ｂ１、６ｃ１、６ｄ１ 第１端子群
７、７Ａ、７Ｂ キャリア基板
７ｇ、７Ａｇ、７Ｂｇ グラウンド配線部
７ｇ１、７ｇ２、７ｇ３、７Ａｇ１、７Ａｇ２、７Ａｇ３、７Ｂｇ１、７Ｂｇ２、７Ｂｇ３ 端子パターン部
７ｇ４、７ｇ５、７Ａｇ４、７Ａｇ５、７Ｂｇ４、７Ｂｇ５ 共通パターン部
７ｇ６、７Ａｇ６、７Ｂｇ６、７Ｂｇ７、７Ｂｇ８、７Ｂｇ９ 連結部
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 信号配線部
７ｅ 本体
７ｅａ 実装面
７ｅｂ 上面
７ｅｃ 背面
８ 集積回路
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 第２端子群
８ｇ１、８ｇ５ グラウンド端子
８ｇ２、８ｇ３、８ｇ４ グラウンド端子
９ａ ビームスプリッタ
９ｂ 反射ミラー
１０ａ、１０ｂ 共通グラウンドパッド
１１ 接着剤
１００ 光モジュール
Ａｒ 矢線
ＢＷ１、ＢＷ２ａ、ＢＷ２ｂ ボンディングワイヤ
Ｐ ピッチ
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
Ｌ３ 出力信号光
Ｌ４ 入力信号光
Ｓ１ スペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】