WO2021260890A1 - 光モジュール - Google Patents
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
Definitions
- This disclosure relates to an optical module provided with an optical conversion element and a wiring board.
- Patent Document 1 discloses an optical modulator provided with a Machzenda type (MZ type) optical waveguide as one of the optical modules.
- the optical modulator shown in Patent Document 1 has a signal wiring formed on the substrate and a terminal substrate between the signal wiring formed on the substrate on which the MZ type optical waveguide is integrated and arranged and the wiring formed on the relay substrate. It is electrically connected to the wiring formed in the above by wire bonding a wire such as a gold wire.
- an optical module which is an optical transmission module having an optical conversion element which is a semiconductor laser as a light source, and an optical receiver module which has an optical conversion element which is a light receiving element which converts the received signal light into an electric signal.
- the wiring board and the optical conversion element are electrically connected by wire bonding such as a gold wire.
- Optical modules which are optical communication devices in recent years, need to transmit high-speed electric signals of several tens of gigahertz due to the increase in communication capacity, and high-speed electric signals are also transmitted to wire-bonded wires. Therefore, in order to suppress the inductance of the wire, the length of the wire is shortened as much as possible, the variation in length among the plurality of wires is suppressed, and the signal wiring on the plurality of wires and the wiring board and the optical conversion element are used. It is desirable that the impedance be matched with the signal wiring of.
- the present disclosure solves the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain an optical module in which the variation in length among a plurality of wires is suppressed.
- the optical module according to the present disclosure includes an optical conversion element having a plurality of bonding pads arranged in parallel including a signal bonding pad, and a plurality of bonds arranged in parallel facing the plurality of bonding pads in the optical conversion element.
- Multiple wires arranged in parallel and adjacent wires in the plurality of wires that electrically connect the wiring board having the pads, each of the plurality of bonding pads in the optical conversion element, and each of the plurality of bonding pads in the wiring board. It comprises a wire assembly having a non-conductive spacer that is disposed between and holds adjacent wires.
- FIG. 1 It is a perspective view which shows the wire group of the optical module which concerns on Embodiment 3.
- FIG. It is a schematic top view which shows the optical module which concerns on Embodiment 4.
- FIG. It is a schematic side view which shows the optical module which concerns on Embodiment 4.
- FIG. It is a perspective view which shows the wire group of the optical module which concerns on Embodiment 4.
- Embodiment 1 The optical module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
- the optical module includes an optical conversion element 10, a driver IC 20, a wiring board 30, a first wire group 40, and a second wire group 50.
- the light conversion element 10 is a Mach-Zehnder Modulator (MZ, hereinafter referred to as an MZ modulator element).
- MZ Mach-Zehnder Modulator
- the MZ modulator element 10 has a function of changing the phase of the incident light of the signal light emitted from the light source by an electric signal to generate a modulated signal light, and is, for example, a semiconductor which is superior in terms of compactness and low drive voltage.
- the MZ modulator element according to the above is used.
- the MZ modulator element 10 is arranged in parallel on the surface of the substrate in the order of a modulation unit (MZM unit, not shown) and a ground line, a signal line, and a ground line corresponding to the modulation unit at equal intervals. It has a coplanar line (not shown). In the coplanar line, the line width of the signal line and the ground line and the distance between the signal line and the ground line are determined so that the impedance of the signal line and the ground line becomes a predetermined value (design value). Impedance matching is achieved because the ground wire, signal line, and ground wire wiring are arranged at equal intervals. The line width of the signal line and the ground line is several tens of ⁇ m.
- a high-speed electric signal of several tens of gigahels is transmitted to the signal line in the coplanar line for phase-modulating the signal light propagating in the optical waveguide in the modulation unit.
- the modulator and the coplanar line have 2 channels or 4 channels, but in the first embodiment, one channel will be described for the sake of brevity.
- the coplanar line is a coplanar line arranged in parallel at equal intervals in the order of ground line-signal line-signal line-ground line.
- a ground terminal 11a, a signal input terminal 11b, and a ground terminal 11c are formed in parallel at equal intervals on a straight line at one end of the ground line, the signal line, and the ground line constituting the coplanar line, respectively.
- the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c are bonding pads.
- the planar shape of each bonding pad is 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and the distance between them is set in consideration of the impedance of the coplanar line.
- the MZ modulator element 10 is an optical conversion element having a plurality of bonding pads arranged in parallel at equal intervals on a straight line including a so-called signal bonding pad.
- the signal bonding pad is a signal input terminal 11b
- the plurality of bonding pads are a ground terminal 11a, a signal input terminal 11b, and a ground terminal 11c.
- the driver IC 20 is a driver IC for amplifying an electric signal input to the MZ modulator element 10.
- the driver IC 20 has a coplanar line (not shown) arranged in parallel at equal intervals in the order of ground line-signal line-ground line on the surface of the substrate corresponding to the coplanar line in the MZ modulator element 10. Also in the coplanar line in the driver IC 20, the line width of the signal line and the ground line and the distance between the signal line and the ground line are determined so that the impedance of the signal line and the ground line becomes a predetermined value (design value). Impedance matching is achieved because the ground wire, signal line, and ground wire wiring are arranged at equal intervals.
- the line width of the signal line and the ground line is several tens of ⁇ m.
- a high-speed electric signal of several tens of gigahertz for driving the MZ modulator element 10 is transmitted to the signal line of the coplanar line in the driver IC 20.
- a ground terminal 21a, a signal output terminal 21b, and a ground terminal 21c are formed in parallel at equal intervals on a straight line at one end of the ground line, the signal line, and the ground line constituting the coplanar line in the driver IC 20, respectively.
- the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground terminal 21c are bonding pads, and their respective planar shapes are 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and their respective intervals are set in consideration of the impedance of the coplanar line.
- the driver IC 20 has a plurality of bonding pads arranged in parallel at equal intervals on a straight line including a bonding pad for signals.
- the signal bonding pad is a signal output terminal 21b
- the plurality of bonding pads are a ground terminal 21a, a signal output terminal 21b, and a ground terminal 21c.
- the wiring board 30 includes a plurality of bonding buds of the MZ modulator element 10, that is, a ground terminal 11a, a signal input terminal 11b, and a ground terminal 11c, and a plurality of bonding buds of the driver IC 20, that is, a ground terminal 21a and a signal output.
- the terminal 21b and the ground terminal 21c are electrically connected.
- the wiring board 30 is arranged in parallel at equal intervals in the order of ground wire-signal line-ground wire formed on the surface of a substrate made of a ceramic material such as alumina or aluminum nitride (AlN) or glass such as quartz. It has a coplanar line (not shown). Also in the coplanar line in the wiring board 30, the line width of the signal line and the ground line and the distance between the signal line and the ground line are determined so that the impedance of the signal line and the ground line becomes a predetermined value (design value). Impedance matching is achieved because the ground wire, signal line, and ground wire wiring are arranged at equal intervals. The line width of the signal line and the ground line is several tens of ⁇ m. The signal line of the coplanar line in the wiring board 30 transmits a high-speed electric signal of several tens of gigahertz from the signal output terminal 21b of the driver IC 20 to the signal input terminal 11b of the MZ modulator element 10.
- a ground terminal 31a, a signal output terminal 31b, and a ground terminal 31c are formed in parallel at equal intervals on a straight line at one end of the ground line, the signal line, and the ground line constituting the coplanar line in the wiring board 30, respectively.
- the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c are bonding pads, and their respective planar shapes are 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and their respective intervals are set in consideration of the impedance of the coplanar line.
- a ground terminal 32a, a signal input terminal 32b, and a ground terminal 32c are formed in parallel at equal intervals on a straight line at the other ends of the ground line, the signal line, and the ground line constituting the coplanar line in the wiring board 30, respectively.
- the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c are bonding pads, and their respective planar shapes are 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and their respective intervals are set in consideration of the impedance of the coplanar line.
- the wiring board 30 faces the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c of the MZ modulator element 10 with respect to the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c, respectively. Will be placed.
- the wiring board 30 is arranged with respect to the driver IC 20 so that the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c each face the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground terminal 21c of the driver IC 20.
- the wiring board 30 electrically connects the plurality of bonding buds in the optical conversion element 10 and the plurality of bonding buds in the driver IC 20, respectively.
- the wiring board 30 has a plurality of bonding pads arranged in parallel at equal intervals in a straight line facing the plurality of bonding pads in the optical conversion element 10.
- the plurality of bonding pads are a ground terminal 31a, a signal output terminal 31b, and a ground terminal 31c.
- the wiring board 30 has a plurality of bonding pads arranged in parallel at equal intervals in a straight line facing the plurality of bonding pads in the driver IC 20.
- the plurality of bonding pads are a ground terminal 32a, a signal input terminal 32b, and a ground terminal 32c.
- One end of the first wire group 40 is electrically connected to each of a plurality of bonding buds in the MZ modulator element 10, that is, the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c, and the other end is the wiring board 30.
- One end of the second wire group 50 is electrically connected to each of the plurality of bonding buds in the driver IC 20, that is, the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground terminal 21c, and the other end is a plurality of wiring boards 30. It is electrically connected to the bonding pad, that is, the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c.
- a transmission path of an electric signal from the plurality of bonding buds in the driver IC 20 to the plurality of bonding pads on the input side in the wiring board 30 via the second wire group 50 is formed, and the transmission path on the output side in the wiring board 30 is formed.
- a transmission path for electrical signals from the plurality of bonding pads to the plurality of bonding buds in the MZ modulator element 10 via the first wire group 40 is formed.
- the first wire group 40 and the second wire group 50 are arranged in parallel at equal intervals, and a plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c having the same length and thickness are arranged in parallel.
- the non-conductive spacers 42a / 42b, 52a / 52b, and the plurality of wires 41a which are closely arranged between the adjacent wires in the plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c and hold the adjacent wires. It has side surface holders 42c / 42d and 52c / 52d arranged in close contact with the wires located on both side surfaces in ⁇ 41c and 51a to 51c.
- Each of the plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c is a wire such as a gold wire, an aluminum wire or a copper wire.
- the cross-sectional shape of each of the plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c is a quadrangular shape having a side of several tens of ⁇ m or a circular shape having a diameter of several tens of ⁇ m.
- the spacers 42a / 42b, 52a / 52b and the side surface holders 42c / 42d, 52c / 52d are non-conductive resins made of an insulating material.
- the materials of the spacers 42a / 42b, 52a / 52b and the side surface holders 42c / 42d, 52c / 52d are preferably high resin adhesives having shape variability after curing.
- the first wire group 40 three wires 41a, 41b, 41c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 41a and 41b, and between the wires 41b and 41c.
- the outer surface of the wire 41a and the outer surface of the wire 41c are poured with a resin adhesive having high shape variability after curing, and the resin adhesive is cured to harden the three wires 41a, 41b, 41c at once. To manufacture.
- the first wire group 40 is manufactured by bundling three wires 41a, 41b, 41c at equal intervals with a resin adhesive having high shape variability after curing, the first wire group 40 is manufactured as a whole. It has flexibility in the front and back directions, is easy to bend in the front and back directions, and has a structure that is resistant to some twisting.
- the cured resin adhesive between the wire 41a and the wire 41b adheres to the spacer 42a, and the cured resin adhesive between the wire 41b and the wire 41c adheres to the spacer 42b and cures to the outer surface of the wire 41a.
- the resin adhesive obtained is attached to the side surface holder 42c, and the resin adhesive cured by adhering to the outer surface of the wire 41c is the side surface holder 42d.
- the wires 41a, 41b, 41c, the spacers 42a, 42b, and the side surface holders 42c, 42d are integrated and treated as one wire group.
- the distance between the wire 41a and the wire 41b and the distance between the wire 41b and the wire 41c are desired values over the entire length by the spacer 42a and the spacer 42b having the same width over the entire length. It is always kept at (design value).
- the impedances of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c can be kept constant, the wires 41a, the wire 41b, and the wire 41c do not become impedance mismatch points, and deterioration of transmission characteristics in a high-speed electric signal is suppressed. can.
- the entire surface and back surface of the wires 41a, 41b, and 41c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 41a, 41b, and 41c may be covered with a resin adhesive so that both ends to be bonded are exposed.
- one end of the back surface of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c is the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c of the MZ modulator element 10, respectively. And are joined using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of one end of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c, and one end of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c is crushed while the ground terminal 11a in the MZ modulator element 10 is crushed. It is joined to each of the surfaces of the signal input terminal 11b and the ground terminal 11c.
- the other end of the back surface of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c is joined to the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c of the wiring board 30 by using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the other ends of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c, and the other ends of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c are crushed while the ground terminal 31a on the wiring board 30 is crushed. It is joined to each of the surfaces of the signal output terminal 31b and the ground terminal 31c.
- the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, the ground terminal 11c, and the ground in the wiring board 30 of the MZ modulator element 10 are respectively. Even if there is a slight relative positional deviation between the terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c, the wire 41a, the wire 41b, and the wire can be adjusted by adjusting the bending condition of the first wire group 40.
- the wire lengths of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c do not vary, and the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c of the MZ modulator element 10 are wired. It is possible to absorb the relative positional deviation between the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c on the substrate 30.
- the second wire group 50 three wires 51a, 51b, 51c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 51a and 51b, and between the wires 51b and 51c.
- a resin adhesive having high shape variability after curing is poured into the outer surface of the wire 51a and the outer surface of the wire 51c, and the resin adhesive is cured to harden the three wires 51a, 51b, 51c at once. To manufacture.
- the second wire group 50 is manufactured by bundling three wires 51a, 51b, 51c at equal intervals with a resin adhesive having high shape variability after curing, the second wire group 50 is manufactured as a whole. It has flexibility in the front and back directions, is easy to bend in the front and back directions, and has a structure that is resistant to some twisting.
- the resin adhesive obtained is attached to the side surface holder 52c, and the resin adhesive cured by adhering to the outer surface of the wire 51c is the side surface holder 52d.
- the distance between the wire 51a and the wire 51b and the distance between the wire 51b and the wire 51c are desired values over the entire length by the spacer 52a and the spacer 52b having the same width over the entire length. It is always kept at (design value).
- the impedances of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c can be kept constant, the wires 51a, the wire 51b, and the wire 51c do not become impedance mismatch points, and deterioration of transmission characteristics in a high-speed electric signal is suppressed. can.
- the entire surface and back surface of the wires 51a, 51b, and 51c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 51a, 51b, 51c may be covered with a resin adhesive, and both ends to be bonded may be exposed.
- one end of the back surface of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c is a ground terminal 21a, a signal output terminal 21b, a ground terminal 21c, and a wedge bonder in the driver IC 20.
- Is joined using That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of one end of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c, and one end of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c is crushed while the ground terminal 21a and the signal output terminal 21b of the driver IC 20 are crushed. , Joined to each surface of the ground terminal 21c.
- the other end of the back surface of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c is joined to the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c of the wiring board 30 by using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the other ends of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c, and the other ends of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c are crushed while the ground terminal 32a on the wiring board 30 is crushed. It is joined to each of the surfaces of the signal input terminal 32b and the ground terminal 32c.
- the second wire group 50 Since the second wire group 50 is easily bent in the front and back directions and has a strong flexibility against twisting, the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, the ground terminal 21c in the driver IC 20, and the ground terminal 32a in the wiring board 30. Even if there is a slight relative displacement between the signal input terminal 32b and the ground terminal 32c, the lengths of the wire 51a, wire 51b, and wire 51c can be adjusted by adjusting the bending condition of the second wire group 50. Since the wires are the same, the wire lengths of the wires 51a, 51b, and 51c do not vary, and the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground terminal 21c of the driver IC 20 and the ground terminal 32a of the wiring board 30 are the same. , The relative positional deviation with each of the signal input terminal 32b and the ground terminal 32c can be absorbed.
- the plurality of bonding buds 11a, 11b, 11c in the MZ modulator element 10 and the plurality of bonding pads 31a, 31b, 31c in the wiring substrate 30 are electrically connected.
- the first wire group 40 to be connected is adjacent to a plurality of wires 41a, 41b, 41c arranged in parallel, and a non-conductive spacer 42a arranged between the adjacent wires 41a and 41b. Since the non-conductive spacer 42b arranged between the wires 41b and the wires 41c is provided, it is possible to suppress the variation in length among the plurality of wires 41a, 41b, 41c.
- the first wire group 40 has flexibility, between each of the plurality of bonding buds 11a, 11b, 11c in the MZ modulator element 10 and each of the plurality of bonding pads 31a, 31b, 31c in the wiring substrate 30. Even if there is a relative misalignment between the wires 41a, 41b, and 41c between the plurality of bonding buds in the MZ modulator element 10 and the plurality of bonding pads in the wiring board 30, the wire lengths vary. It does not occur, the mismatch of the impedance in the wires 41a, 41b, and 41c can be prevented, and there is an effect that the deterioration of the transmission characteristics of the high-speed electric signal can be suppressed.
- the optical module according to the first embodiment is a second wire for electrically connecting a plurality of bonding buds 21a, 21b, 21c in the driver IC 20 and a plurality of bonding pads 32a, 32b, 32c in the wiring board 30.
- the group 50 is placed between a plurality of wires 51a, 51b, 51c arranged in parallel, a non-conductive spacer 52a arranged between the adjacent wires 51a and 51b, and between the adjacent wires 51b and 51c. Since the non-conductive spacer 52b to be arranged is provided, it is possible to suppress the variation in length among the plurality of wires 51a, 51b, 51c.
- the second wire group 50 since the second wire group 50 has flexibility, it is relative to each of the plurality of bonding buds 21a, 21b, 21c in the driver IC 20 and each of the plurality of bonding pads 32a, 32b, 32c in the wiring board 30. Wires in wires 51a, 51b, 51c between the plurality of bonding buds 21a, 21b, 21c in the driver IC 20 and the plurality of bonding pads 32a, 32b, 32c in the wiring board 30, even if the misalignment occurs. There is no variation in length, impedance mismatch in the wires 51a, 51b, and 51c can be prevented, and there is an effect of suppressing deterioration of transmission characteristics of high-speed electric signals.
- Embodiment 2 The optical module according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
- the optical module according to the first embodiment uses a Machzenda modulator element as an optical conversion element
- the optical module according to the second embodiment uses a light emitting element and light which are semiconductor lasers for optical communication as an optical conversion element. It uses at least one element of a light receiving element which is a photodiode for communication.
- a light conversion element having both a light emitting element and a light receiving element will be described. That is, the optical module includes an optical conversion element 60 having both a semiconductor laser and a light receiving element, a wiring substrate 70, and a wire group 80.
- the optical conversion element 60 receives a semiconductor laser that emits laser light controlled by a drive signal consisting of a high-speed electric signal and a part of the laser light emitted from the semiconductor laser, and determines the intensity of the received laser light. It has a light receiving element that outputs a control signal for controlling the drive signal of the semiconductor laser accordingly.
- the optical conversion element 60 is formed on the surface of the substrate between an input signal line for transmitting a drive signal to a semiconductor laser, an output signal line for transmitting a control signal from a light receiving element, and an input signal line and an output signal line.
- the line widths of the input signal line, the output signal line, and the ground line are several tens of ⁇ m.
- a signal input terminal 61a, a ground terminal 61b, and a signal output terminal 61c are formed in parallel on one end of an input signal line, an output signal line, and a ground line, respectively.
- the signal input terminal 61a, the ground terminal 61b, and the signal output terminal 61c are bonding pads, and their respective planar shapes are 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m.
- the optical conversion element 60 is an optical conversion element having a plurality of bonding pads arranged in parallel at equal intervals on a straight line including a so-called signal bonding pad.
- the signal bonding pad is a signal input terminal 61a
- the plurality of bonding pads are a signal input terminal 61a, a ground terminal 61b, and a signal output terminal 61c.
- the wiring board 70 has a plurality of bonding buds of the optical conversion element 60, that is, a plurality of bonding buds electrically connected to the signal input terminal 61a, the ground terminal 61b, and the signal output terminal 61c, that is, the signal output terminal 71a. , Has a ground terminal 71b and a signal input terminal 71c.
- the wiring substrate 70 is arranged in parallel in the order of signal output line-ground wire-signal input line formed on the surface of a substrate made of a ceramic material such as alumina or aluminum nitride (AlN) or glass such as quartz. It has a signal output line, a ground line, and a signal input line (not shown).
- the line widths of the signal output line, the ground line, and the signal input line are several tens of ⁇ m.
- a signal output terminal 71a, a ground terminal 71b, and a signal input terminal 71c are formed in parallel on one end of a signal output line, a ground line, and a signal input line in the wiring board 70, respectively.
- the signal output terminal 71a, the ground terminal 71b, and the signal input terminal 71c are bonding pads, and their respective planar shapes are 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m.
- the wiring board 70 faces the signal output terminal 71a, the ground terminal 71b, and the signal input terminal 71c with respect to the optical conversion element 60, respectively, facing the signal input terminal 61a, the ground terminal 61b, and the signal output terminal 61c in the optical conversion element 60. Is placed. That is, the wiring board 70 has a plurality of bonding pads arranged in parallel in a straight line facing the plurality of bonding pads in the optical conversion element 60. In the second embodiment, the plurality of bonding pads are a signal input terminal 61a, a ground terminal 61b, and a signal output terminal 61c.
- One end of the wire group 80 is electrically connected to each of a plurality of bonding buds in the optical conversion element 60, that is, a signal input terminal 61a, a ground terminal 61b, and a signal output terminal 61c, and the other end is a plurality of wires in the wiring board 70. It is electrically connected to the bonding pad, that is, the signal output terminal 71a, the ground terminal 71b, and the signal input terminal 71c, respectively. That is, a transmission path of an electric signal that reaches the plurality of bonding buds in the optical conversion element 60 from the plurality of bonding pads on the output side of the wiring board 70 via the wire group 80 is formed.
- the wire group 80 is arranged in parallel and closely between the plurality of wires 81a to 81c having the same length and thickness and the adjacent wires in the plurality of wires 81a to 81c. It has non-conductive spacers 82a, 82b that are arranged and hold the adjacent wires, as well as side surface holders 82c, 82d that are closely arranged to the wires located on both sides of the plurality of wires 81a-81c.
- Each of the plurality of wires 81a to 81c is a wire such as a gold wire, an aluminum wire, or a copper wire.
- the cross-sectional shape of each of the plurality of wires 81a to 81c is a quadrangular shape having a side of several tens of ⁇ m or a circular shape having a diameter of several tens of ⁇ m.
- the spacers 82a and 82b and the side surface holders 82c and 82d are non-conductive resins made of an insulating material.
- the materials of the spacers 82a and 82b and the side surface holders 82c and 82d are preferably high resin adhesives having shape variability after curing.
- the wire group 80 three wires 81a, 81b, 81c having the same length and thickness are arranged in parallel, and the outer surface of the wire 81a is arranged between the wire 81a and the wire 81b, between the wire 81b and the wire 81c, and the outer surface of the wire 81a.
- the three wires 81a, 81b, 81c are collectively hardened and manufactured by pouring a resin adhesive having high shape variability after curing into the outer surface of the wire 81c and curing the resin adhesive. Since the wire group 80 is manufactured by bundling three wires 81a, 81b, 81c with a resin adhesive having high shape variability after curing, the wire group 80 has flexibility in the front and back directions as a whole. It has a structure that is easy to bend in the front and back directions and is resistant to some twisting.
- the resin adhesive obtained is attached to the side surface holder 82c, and the resin adhesive cured by adhering to the outer surface of the wire 81c becomes the side surface holder 82d.
- the wires 81a, 81b, 81c, the spacers 82a, 82b, and the side surface holders 82c, 82d are integrated and treated as one wire group.
- the distance between the wire 81a and the wire 81b and the distance between the wire 81b and the wire 81c are desired values (design values) over the entire length by the spacer 82a and the spacer 82b having the same width over the entire length. ) Is always kept. As a result, deterioration of transmission characteristics in high-speed electric signals can be suppressed.
- the entire surface and back surface of the wires 81a, 81b, and 81c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 81a, 81b, 81c may be covered with a resin adhesive, and both ends to be bonded may be exposed.
- one end of the back surface of the wire 81a, the wire 81b, and the wire 81c is a signal input terminal 61a, a ground terminal 61b, a signal output terminal 61c, and a wedge bonder of the optical conversion element 60.
- Is joined using That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of one end of the wire 81a, the wire 81b, and the wire 81c, and the signal input terminal 61a in the optical conversion element 60 is crushed while one end of the wire 81a, the wire 81b, and the wire 81c is crushed. It is joined to each of the surfaces of the ground terminal 61b and the signal output terminal 61c.
- the other end of the back surface of the wire 81a, the wire 81b, and the wire 81c is joined to each of the signal output terminal 71a, the ground terminal 71b, and the signal input terminal 71c of the wiring board 70 by using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the other ends of the wires 81a, 81b, and 81c, and the other ends of the wires 81a, 81b, and 81c are crushed while the signal output terminals 71a on the wiring board 70 are crushed. , Is joined to the surface of the ground terminal 71b and the signal input terminal 71c, respectively.
- the wire group 80 Since the wire group 80 is easily bent in the front and back directions and has strong flexibility against twisting, the signal input terminal 61a, the ground terminal 61b, the signal output terminal 61c in the optical conversion element 60, and the signal output terminal 71a in the wiring board 70, respectively. There is a margin in bonding and bonding with each of the ground terminal 71b and the signal input terminal 71c.
- the plurality of bonding pads 61a, 61b, 61c in the optical conversion element 60 and the plurality of bonding pads 71a, 71b, 71c in the wiring board 70 are electrically connected.
- the wire group 80 to be connected includes a plurality of wires 81a, 81b, 81c arranged in parallel, a non-conductive spacer 82a arranged between the adjacent wires 81a and 81b, and the adjacent wires 81b and 81c. Since it is assumed that the non-conductive spacer 82b is arranged between the wires 81a, it is possible to suppress the variation in length among the plurality of wires 81a, 81b, 81c.
- the wire group 80 since the wire group 80 has flexibility, it is excellent in bonding bonding between each of the plurality of bonding pads 61a, 61b, 61c in the optical conversion element 60 and each of the plurality of bonding pads 71a, 71b, 71c in the wiring board 70. Can have a degree.
- the optical module according to the second embodiment described above has both a light emitting element which is a semiconductor laser for optical communication and a light receiving element which is a photodiode for optical communication as an optical conversion element, it has been described. Even in an optical module that is an optical transmission module equipped with a semiconductor laser that serves as a light source as an optical conversion element, or an optical reception module that has a light receiving element that converts received signal light into an electric signal, the wiring board and the optical conversion element
- the wire group 80 shown in FIG. 6 can be used for the electrical connection between the two. At this time, although the electric signals transmitted to the plurality of wires in the wire group 80 are different in the optical transmission module and the optical reception module, the structure is the same.
- Embodiment 3 The optical module according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
- the first wire group 40 and the second wire group 50 hold spacers and side surfaces at both ends of each of the plurality of wires with respect to the optical module according to the first embodiment. The only difference is that it has a bonding portion that protrudes from the end face of the body, and is otherwise the same. Therefore, the first wire group 40 and the second wire group 50 will be mainly described below.
- FIGS. 7 to 9 the same reference numerals as those given in FIGS. 1 to 3 indicate the same or corresponding portions.
- the first wire group 40 and the second wire group 50 are arranged in parallel at equal intervals, and a plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c having the same length and thickness are arranged in parallel.
- the non-conductive spacers 42a / 42b, 52a / 52b, and the plurality of wires 41a which are closely arranged between the adjacent wires in the plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c and hold the adjacent wires. It has side surface holders 42c / 42d and 52c / 52d arranged in close contact with the wires located on both side surfaces in ⁇ 41c and 51a to 51c.
- the lengths of the spacers 42a / 42b, 52a / 52b and the side surface holders 42c / 42d, 52c / 52d are shorter than the lengths of the wires 41a to 41c and 51a to 51c.
- the portions protruding from the end faces of the spacers 42a / 42b, 52a / 52b and the side surface holders 42c / 42d, 52c / 52d are the bonding portions 41a1 to 41c1, 41a2 to 41c2, 51a1 to 51c1, 51a2 to 51c2.
- the first wire group 40 three wires 41a, 41b, 41c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 41a and 41b, and between the wires 41b and 41c.
- the entire periphery of the bonding portions 41a1 to 41c1 and 41a2 to 41c2 is exposed on the outer surface of the wire 41a and the outer surface of the wire 41c, and a resin adhesive having high shape variability after curing is poured into the bonding portions.
- the three wires 41a, 41b, and 41c are collectively hardened and manufactured.
- the entire surface and back surface of the wires 41a, 41b, and 41c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 41a, 41b, 41c excluding the bonding portions 41a1 to 41c1 and 41a2 to 41c2 may be covered with a resin adhesive.
- the second wire group 50 three wires 51a, 51b, 51c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 51a and 51b, and between the wires 51b and 51c.
- the entire periphery of the bonding portions 51a1 to 51c1 and 51a2 to 51c2 is exposed on the outer surface of the wire 51a and the outer surface of the wire 51c, and a resin adhesive having high shape variability after curing is poured into the bonding portions.
- the three wires 51a, 51b, and 51c are collectively hardened and manufactured.
- the entire surface and back surface of the wires 51a, 51b, and 51c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 51a, 51b, 51c excluding the bonding portions 51a1 to 51c1 and 51a2 to 51c2 may be covered with a resin adhesive.
- the back surfaces of the bonding portions 41a1, 41b1 and 41c1 in the wires 41a, 41b and 41c are the ground terminal 11a and the signal input terminal in the MZ modulator element 10. It is joined to each of 11b and the ground terminal 11c using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the bonding portions 41a1, 41b1 and 41c1 of the wires 41a, 41b and 41c, and the bonding portions 41a1, 41b1 and 41c1 of the wires 41a, 41b and 41c are crushed. However, they are joined to the surfaces of the ground terminal 11a, the signal input terminal 11b, and the ground terminal 11c in the MZ modulator element 10.
- the back surfaces of the bonding portions 41a2, 41b2, and 41c2 of the wire 41a, the wire 41b, and the wire 41c are joined to the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c of the wiring board 30 by using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the bonding portions 41a2, 41b2, and 41c2 of the wires 41a, 41b, and the wire 41c, and the bonding portions 41a2, 41b2, and 41c2 of the wires 41a, 41b, and the wire 41c are crushed. However, they are joined to the surfaces of the ground terminal 31a, the signal output terminal 31b, and the ground terminal 31c on the wiring board 30.
- the back surfaces of the bonding portions 51a1, 51b1, 51c1 in the wires 51a, the wire 51b, and the wire 51c are the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground in the driver IC 20. It is joined to each of the terminals 21c using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the bonding portions 51a1, 51b1 and 51c1 of the wires 51a, 51b and 51c, and the bonding portions 51a1, 51b1 and 51c1 of the wires 51a, 51b and 51c are crushed. However, it is joined to each of the surfaces of the ground terminal 21a, the signal output terminal 21b, and the ground terminal 21c in the driver IC 20.
- the back surfaces of the bonding portions 51a2, 51b2, and 51c2 of the wire 51a, the wire 51b, and the wire 51c are joined to the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c of the wiring board 30 by using a wedge bonder. That is, heat and ultrasonic vibration are applied to the upper and lower surfaces of the bonding portions 51a2, 51b2, and 51c2 of the wires 51a, 51b, and the wire 51c, and the bonding portions 51a2, 51b2, and 51c2 of the wires 51a, 51b, and the wire 51c are crushed. However, they are joined to the surfaces of the ground terminal 32a, the signal input terminal 32b, and the ground terminal 32c on the wiring board 30.
- the optical module according to the third embodiment has the same effect as the optical module according to the first embodiment, and also has wires 41a, wire 41b, wires 41c, and wires 51a, wires 51b, and wires. It is possible to increase the bonding strength of the bonding portion while maintaining the impedance of 51c at the design value.
- Embodiment 4 The optical module according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
- the spacers 42a, 42b, 52a, 52b of the first wire group 40 and the second wire group 50 have a plurality of wires with respect to the optical module according to the third embodiment.
- the difference is that the first spacer portion arranged on one end side and the second spacer portion arranged with a gap from the first spacer portion are provided on the other end side of the plurality of wires. It is the same in terms of points. Therefore, the first wire group 40 and the second wire group 50 will be mainly described below.
- the same reference numerals as those attached to FIGS. 7 to 9 indicate the same or corresponding portions.
- each of the first wire group 40 and the second wire group 50 is arranged in parallel at equal intervals, and a plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c having the same length and thickness are arranged in parallel.
- the non-conductive first spacer portions 42a1, 42b1, 52a1, 52b1 and the first which are closely arranged between the adjacent wires in the plurality of wires 41a to 41c and 51a to 51c and hold the adjacent wires.
- the second spacer portions 42a2, 42b2, 52a2, 52b2 arranged with a gap from the spacer portions 42a1, 42b1, 52a1, 52b1 of 1, and the wires located on both side surfaces of the plurality of wires 41a to 41c, 51a to 51c.
- a second side surface portion arranged with a gap between the first side surface holders 42c1 and 42d1 and 52c1 and 52d1 and the first side surface holders 42c1 and 42d1 and 52c1 and 52d1 arranged closely to each other. It has a holder 42c2 ⁇ 42d2 and 52c2 ⁇ 52d2.
- the first wire group 40 three wires 41a, 41b, 41c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 41a and 41b, and between the wires 41b and 41c.
- the outer surface of the wire 41a and the outer surface of the wire 41c are exposed to the entire circumference of the portion to be the bonding portions 41a1 to 41c1 and 41a2 to 41c2 and the entire circumference of the gap portion in the wires 41a, 41b and 41c after curing.
- the three wires 41a, 41b, and 41c are collectively hardened and manufactured.
- the entire surface and back surface of the wires 41a, 41b, and 41c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 41a, 41b, 41c excluding the gaps in the bonding portions 41a1 to 41c1, 41a2 to 41c2 and the wires 41a, 41b, 41c may be covered with a resin adhesive.
- the second wire group 50 three wires 51a, 51b, 51c having the same length and thickness are arranged in parallel at equal intervals, and between the wires 51a and 51b, and between the wires 51b and 51c. , The outer surface of the wire 51a and the outer surface of the wire 51c are exposed to the entire circumference of the portion to be the bonding portions 51a1 to 51c1 and 51a2 to 51c2 and the entire circumference of the gap portion in the wires 51a, 51b and 51c, and after curing. By pouring a resin adhesive having high shape variability and curing the resin adhesive, the three wires 51a, 51b, and 51c are collectively hardened and manufactured.
- the entire surface and back surface of the wires 51a, 51b, and 51c are exposed.
- the front surface and the back surface of the wires 51a, 51b, 51c excluding the gaps in the bonding portions 51a1 to 51c1, 51a2 to 51c2 and the wires 51a, 51b, 51c may be covered with a resin adhesive.
- the spacer is divided into two parts, a first spacer part and a second spacer part, it may be further divided, and it may be a spacer having a plurality of divided spacer parts. ..
- the optical module according to the fourth embodiment has the same effect as the optical module according to the third embodiment, and the spacers are the first spacer portions 42a1 ⁇ 42b1, 52a1.52b1 and the second.
- the spacer portions 42a2, 42b2, 52a2, 52b2 are divided with a gap
- the side surface portion holders are the first side surface portion holders 42c1 and 42c2, 52c1 and 52c2, and the second side surface portion holders 42d1 and 42d2. Since the 52d1 and 52d2 are divided with a gap, both the first wire group 40 and the second wire group 50 are the first wire group 40 and the second wire group 50 in the optical module according to the third embodiment. Since the wire 41a to 41c and the wire 41a to 51c are maintained at the design values, the mounting becomes easy because the wire 41a to 41c and the wire 41a to 51c are more flexible and the shape can be easily changed.
- the gaps between the wires 41a to 41c and 51a to 51c located in the gap between the first spacer portions 42a1, 42b1, 52a1 and 52b1 and the second spacer portions 42a2 and 42b2, 52a2 and 52b2 are covered with the spacer member. Since it is not broken, the thermal conductivity is lower than the portion where the first spacer portions 42a1, 42b1, 52a1 and 52b1 and the second spacer portions 42a2, 42b2 and 52a2 and 52b2 are located. It is possible to suppress heat inflow between the members via the 42b1 and 52a1 and 52b1 and the second spacer portions 42a2 and 42b2 and 52a2 and 52b2.
- the wire group 80 may be replaced with the wire group 40 in the optical module according to the third embodiment or the wire group 40 in the optical module according to the fourth embodiment.
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Abstract
信号用ボンディングパッドを含む並列に配置された複数のボンディングパッド11a、11b、11cを有する光変換素子10と、 光変換素子10における複数のボンディングパッド31a、31b、31cと対向して並列に配置された複数のボンディングパッドを有する配線基板30と、 光変換素子10における複数のボンディングパッド11a、11b、11cそれぞれと配線基板30における複数のボンディングパッド31a、31b、31cそれぞれとを電気的に接続する、並列に配置された複数のワイヤ41a、41b、41c、及び複数のワイヤ41a、41b、41cにおける隣接するワイヤの間に配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサ42a、42bを有するワイヤ群体40を備える。
Description
本開示は光変換素子と配線基板を備えた光モジュールに関する。
光モジュールの一つとしてマッハツェンダ型(MZ型)光導波路を備えた光変調器が特許文献1に示されている。
特許文献1に示された光変調器は、MZ型光導波路が集積配置された基板に形成された信号配線と中継基板に形成された配線との間、基板に形成された信号配線と終端基板に形成された配線との間は、それぞれ金線などのワイヤをワイヤボンディングすることにより電気的に接続される。
特許文献1に示された光変調器は、MZ型光導波路が集積配置された基板に形成された信号配線と中継基板に形成された配線との間、基板に形成された信号配線と終端基板に形成された配線との間は、それぞれ金線などのワイヤをワイヤボンディングすることにより電気的に接続される。
また、光源となる半導体レーザである光変換素子を備えた光送信モジュールである光モジュール、及び受信した信号光を電気信号に変換する受光素子である光変換素子を備えた光受信モジュールである光モジュールにおいても、配線基板と光変換素子との間は金線などをワイヤボンディングすることにより電気的に接続される。
近年の光通信デバイスである光モジュールは通信の大容量化に伴い、数十ギガヘルツである高速の電気信号を伝送する必要があり、ワイヤボンディングされたワイヤにも高速の電気信号が伝送される。したがって、ワイヤの持つインダクタンスを抑制するために、ワイヤの長さをできるだけ短くし、複数のワイヤの間での長さのバラツキを抑え、複数のワイヤと配線基板上の信号配線及び光変換素子上の信号配線との間でインピーダンスが整合されることが望まれる。
しかるに、特許文献1に示された光モジュールにあっては、複数のワイヤを単にワイヤボンディングすることにより電気的に接続しているものであるため、複数のワイヤにおいて、ワイヤの長さのばらつき、ボンディング位置のずれ、自重によるワイヤ形状の経年劣化による隣り合うワイヤ同士の間隔の変化により、ワイヤのインピーダンスをコントロールすることが難しく、ワイヤが不整合点になりやすいという問題があった。
本開示は上記課題を解決するものであり、複数のワイヤの間での長さのバラツキが抑制された光モジュールを得ることを目的とする。
本開示に係る光モジュールは、信号用ボンディングパッドを含む並列に配置された複数のボンディングパッドを有する光変換素子と、光変換素子における複数のボンディングパッドと対向して並列に配置された複数のボンディングパッドを有する配線基板と、光変換素子における複数のボンディングパッドそれぞれと配線基板における複数のボンディングパッドそれぞれとを電気的に接続する、並列に配置された複数のワイヤ、及び複数のワイヤにおける隣接するワイヤの間に配置され、隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサを有するワイヤ群体を備える。
本開示によれば、ボンディングされる複数のワイヤの間での長さのバラツキを抑制できる。
実施の形態1.
実施の形態1に係る光モジュールを図1から図3を用いて説明する。
光モジュールは、光変換素子10と、ドライバIC20と、配線基板30と、第1のワイヤ群体40と、第2のワイヤ群体50を備える。
実施の形態1に係る光モジュールを図1から図3を用いて説明する。
光モジュールは、光変換素子10と、ドライバIC20と、配線基板30と、第1のワイヤ群体40と、第2のワイヤ群体50を備える。
光変換素子10はマッハツェンダ変調器素子10(Mach-Zehnder Modulator:MZ、以下、MZ変調器素子と称す)である。MZ変調器素子10は光源から出射した信号光を入射した光の位相を電気信号によって変化させ、変調信号光を生成する機能を持ち、例えば、小型及び低駆動電圧化の観点で優位である半導体によるMZ変調器素子を用いている。
MZ変調器素子10は、基板の表面に、変調部(MZM部、図示せず)と、変調部に対応して配置されるグランド線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路(図示せず)を有する。コプレーナ線路は、信号線とグランド線のインピーダンスが所定の値(設計値)になるように信号線とグランド線の線幅、信号線とグランド線間の間隔が決定される。グランド線と信号線とグランド線の配線は等間隔に配列されるためインピーダンス整合が取られている。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
コプレーナ線路における信号線には、変調部における光導波路を伝播する信号光を位相変調するための数十ギガヘルツである高速の電気信号が伝送される。
変調部とコプレーナ線路は2チャンネル又は4チャンネルを有するのが一般的であるが、実施の形態1では、説明を簡略するために、1チャンネル分について説明する。
なお、コプレーナ線路は、MZ変調器素子10が差動駆動型である場合は、グランド線-信号線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路となる。
変調部とコプレーナ線路は2チャンネル又は4チャンネルを有するのが一般的であるが、実施の形態1では、説明を簡略するために、1チャンネル分について説明する。
なお、コプレーナ線路は、MZ変調器素子10が差動駆動型である場合は、グランド線-信号線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路となる。
コプレーナ線路を構成するグランド線と信号線とグランド線の一端にはそれぞれ、グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cが一直線上に等間隔に並列に形成されている。
グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cはボンディングパッドである。ボンディングパッドそれぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cはボンディングパッドである。ボンディングパッドそれぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
MZ変調器素子10は、いわゆる、信号用ボンディングパッドを含む一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する光変換素子である。実施の形態1において、信号用ボンディングパッドは信号入力端子11bであり、複数のボンディングパッドは、グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cである。
ドライバIC20は、MZ変調器素子10に入力する電気信号を増幅するためのドライバICである。
ドライバIC20は、MZ変調器素子10におけるコプレーナ線路に対応して、基板の表面に、グランド線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路(図示せず)を有する。ドライバIC20におけるコプレーナ線路も、信号線とグランド線のインピーダンスが所定の値(設計値)になるように信号線とグランド線の線幅、信号線とグランド線間の間隔が決定される。グランド線と信号線とグランド線の配線は等間隔に配列されるためインピーダンス整合が取られている。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
ドライバIC20におけるコプレーナ線路の信号線には、MZ変調器素子10を駆動するための数十ギガヘルツである高速の電気信号が伝送される。
ドライバIC20は、MZ変調器素子10におけるコプレーナ線路に対応して、基板の表面に、グランド線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路(図示せず)を有する。ドライバIC20におけるコプレーナ線路も、信号線とグランド線のインピーダンスが所定の値(設計値)になるように信号線とグランド線の線幅、信号線とグランド線間の間隔が決定される。グランド線と信号線とグランド線の配線は等間隔に配列されるためインピーダンス整合が取られている。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
ドライバIC20におけるコプレーナ線路の信号線には、MZ変調器素子10を駆動するための数十ギガヘルツである高速の電気信号が伝送される。
また、ドライバIC20におけるコプレーナ線路を構成するグランド線と信号線とグランド線の一端にはそれぞれ、グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cが一直線上に等間隔に並列に形成されている。
グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
ドライバIC20は、信号用ボンディングパッドを含む一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態1において、信号用ボンディングパッドは信号出力端子21bであり、複数のボンディングパッドは、グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cである。
配線基板30は、MZ変調器素子10の複数のボンデングバッド、つまり、グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cと、ドライバIC20の複数のボンデングバッド、つまり、グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cを電気的に接続する。
配線基板30は、アルミナ又は窒化アルミニウム(AlN)のようなセラミック材料あるいは石英のようなガラスなどからなる基板の表面に形成されたグランド線-信号線-グランド線の順に等間隔に並列に配置されたコプレーナ線路(図示せず)を有する。配線基板30におけるコプレーナ線路も、信号線とグランド線のインピーダンスが所定の値(設計値)になるように信号線とグランド線の線幅、信号線とグランド線間の間隔が決定される。グランド線と信号線とグランド線の配線は等間隔に配列されるためインピーダンス整合が取られている。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
配線基板30におけるコプレーナ線路の信号線は、ドライバIC20における信号出力端子21bからの数十ギガヘルツである高速の電気信号をMZ変調器素子10における信号入力端子11bへ伝送する。
信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
配線基板30におけるコプレーナ線路の信号線は、ドライバIC20における信号出力端子21bからの数十ギガヘルツである高速の電気信号をMZ変調器素子10における信号入力端子11bへ伝送する。
配線基板30におけるコプレーナ線路を構成するグランド線と信号線とグランド線の一端にはそれぞれ、グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cが一直線上に等間隔に並列に形成されている。
グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
配線基板30におけるコプレーナ線路を構成するグランド線と信号線とグランド線の他端にはそれぞれ、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cが一直線上に等間隔に並列に形成されている。
グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmであり、それぞれの間隔はコプレーナ線路のインピーダンスを考慮して設定されている。
配線基板30は、MZ変調器素子10に対して、グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれがMZ変調器素子10のグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれと対向して配置される。
配線基板30は、ドライバIC20に対して、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれがドライバIC20のグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと対向して配置される。
配線基板30は、ドライバIC20に対して、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれがドライバIC20のグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと対向して配置される。
すなわち、配線基板30は、光変換素子10における複数のボンデングバッドとドライバIC20における複数のボンデングバッドとの間をそれぞれ電気的に接続する。
配線基板30は、光変換素子10における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態1において、複数のボンディングパッドは、グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cである。
また、配線基板30は、ドライバIC20における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態1において、複数のボンディングパッドは、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cである。
配線基板30は、光変換素子10における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態1において、複数のボンディングパッドは、グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cである。
また、配線基板30は、ドライバIC20における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態1において、複数のボンディングパッドは、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cである。
第1のワイヤ群体40は、一端がMZ変調器素子10における複数のボンデングバッド、つまり、グランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれと電気的に接続され、他端が配線基板30における複数のボンディングパッド、つまり、グランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれと電気的に接続される。
第2のワイヤ群体50は、一端がドライバIC20における複数のボンデングバッド、つまり、グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと電気的に接続され、他端が配線基板30における複数のボンディングパッド、つまり、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれと電気的に接続される。
第2のワイヤ群体50は、一端がドライバIC20における複数のボンデングバッド、つまり、グランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと電気的に接続され、他端が配線基板30における複数のボンディングパッド、つまり、グランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれと電気的に接続される。
すなわち、ドライバIC20における複数のボンデングバッドから第2のワイヤ群体50を介して配線基板30における入力側の複数のボンディングパッドに到達する電気信号の伝送経路が形成され、配線基板30における出力側の複数のボンディングパッドから第1のワイヤ群体40を介してMZ変調器素子10における複数のボンデングバッドに到達する電気信号の伝送経路が形成される。
第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50それぞれは、図3に示すように、等間隔に並列に配置され、長さ及び太さが同じである複数のワイヤ41a~41c、51a~51c、及び複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける隣接するワイヤの間に密接して配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサ42a・42b、52a・52b、並びに複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける両側面部に位置するワイヤに密接して配置された側面部保持体42c・42d、52c・52dを有する。
複数のワイヤ41a~41c、51a~51cそれぞれは、金線、アルミニウム線又は銅線などのワイヤである。複数のワイヤ41a~41c、51a~51cそれぞれの断面形状は一辺が数十μmの四角形状又は直径が数十μmの円形である。
スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dは、絶縁材からなる非導電性の樹脂である。スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dの材料は硬化後に形状可変性を有する、好ましくは高い樹脂接着剤である。
スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dは、絶縁材からなる非導電性の樹脂である。スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dの材料は硬化後に形状可変性を有する、好ましくは高い樹脂接着剤である。
第1のワイヤ群体40は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ41a、41b、41cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ41aとワイヤ41bとの間、ワイヤ41bとワイヤ41cとの間、ワイヤ41aの外側面、ワイヤ41cの外側面に硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ41a、41b、41cを一括で固め、製造する。
第1のワイヤ群体40は硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤により3本のワイヤ41a、41b、41cを等間隔で束ねて製造しているため、第1のワイヤ群体40は、全体として、表裏方向に柔軟性を持ち、表裏方向に曲げ易く、多少のねじれにも強い構造である。
ワイヤ41aとワイヤ41bとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ42aに、ワイヤ41bとワイヤ41cとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ42bに、ワイヤ41aの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体42cに、ワイヤ41cの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体42dになる。
結果として、ワイヤ41a、41b、41cとスペーサ42a、42bと側面部保持体42c、42dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
結果として、ワイヤ41a、41b、41cとスペーサ42a、42bと側面部保持体42c、42dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
第1のワイヤ群体40は、ワイヤ41aとワイヤ41bとの間隔、及びワイヤ41bとワイヤ41cとの間隔は、全長に亘って同一幅であるスペーサ42a及びスペーサ42bにより、全長に亘って所望の値(設計値)に常に保たれる。その結果、ワイヤ41aとワイヤ41bとワイヤ41cのインピーダンスを一定に保つことができ、ワイヤ41aとワイヤ41bとワイヤ41cがインピーダンスの不整合点にならず、高速の電気信号における伝送特性の劣化を抑制できる。
ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
なお、ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
第1のワイヤ群体40は、図1及び図2に示すように、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける裏面の一端がMZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける一端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける一端が押しつぶされながら、MZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cの表面それぞれに接合される。
一方、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける裏面の他端は、配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける他端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおける他端が押しつぶされながら、配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cの表面それぞれに接合される。
第1のワイヤ群体40は表裏方向に曲げ易く、ねじれにも強い柔軟性を持っているので、MZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれと配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれとに若干の相対的な位置ずれが生じていたとしても、第1のワイヤ群体40の曲げ具合を調整することによって、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cの長さが同じであるため、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるワイヤ長のバラツキが生じることがなく、MZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれと配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれとの相対的な位置ずれを吸収できる。
第2のワイヤ群体50は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ51a、51b、51cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ51aとワイヤ51bとの間、ワイヤ51bとワイヤ51cとの間、ワイヤ51aの外側面、ワイヤ51cの外側面に硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ51a、51b、51cを一括で固め、製造する。
第2のワイヤ群体50は硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤により3本のワイヤ51a、51b、51cを等間隔で束ねて製造しているため、第2のワイヤ群体50は、全体として、表裏方向に柔軟性を持ち、表裏方向に曲げ易く、多少のねじれにも強い構造である。
ワイヤ51aとワイヤ51bとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ52aに、ワイヤ51bとワイヤ51cとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ52bに、ワイヤ51aの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体52cに、ワイヤ51cの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体52dになる。
結果として、ワイヤ51a、51b、51cとスペーサ52a、52bと側面部保持体52c、52dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
結果として、ワイヤ51a、51b、51cとスペーサ52a、52bと側面部保持体52c、52dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
第2のワイヤ群体50は、ワイヤ51aとワイヤ51bとの間隔、及びワイヤ51bとワイヤ51cとの間隔は、全長に亘って同一幅であるスペーサ52a及びスペーサ52bにより、全長に亘って所望の値(設計値)に常に保たれる。その結果、ワイヤ51aとワイヤ51bとワイヤ51cのインピーダンスを一定に保つことができ、ワイヤ51aとワイヤ51bとワイヤ51cがインピーダンスの不整合点にならず、高速の電気信号における伝送特性の劣化を抑制できる。
ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
なお、ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
第2のワイヤ群体50は、図1及び図2に示すように、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける裏面の一端がドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける一端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける一端が押しつぶされながらドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cの表面それぞれに接合される。
一方、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける裏面の他端は、配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける他端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおける他端が押しつぶされながら、配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cの表面それぞれに接合される。
第2のワイヤ群体50は表裏方向に曲げ易く、ねじれにも強い柔軟性を持っているので、ドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれとに若干の相対的な位置ずれが生じていたとしても、第2のワイヤ群体50の曲げ具合を調整することによって、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cの長さが同じであるため、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるワイヤ長のバラツキが生じることがなく、ドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれと配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれとの相対的な位置ずれを吸収できる。
以上に述べたように、実施の形態1に係る光モジュールは、MZ変調器素子10における複数のボンデングバッド11a、11b、11cと配線基板30における複数のボンディングパッド31a、31b、31cとを電気的に接続する第1のワイヤ群体40が、並列に配置された複数のワイヤ41a、41b、41c、及び隣接するワイヤ41aとワイヤ41bの間に配置される非導電性のスペーサ42aと、隣接するワイヤ41bとワイヤ41cの間に配置される非導電性のスペーサ42bを有するものとしたので、複数のワイヤ41a、41b、41cの間での長さのバラツキを抑制できる。
特に、第1のワイヤ群体40が柔軟性を有するので、MZ変調器素子10における複数のボンデングバッド11a、11b、11cそれぞれと配線基板30における複数のボンディングパッド31a、31b、31cそれぞれとの間に相対的な位置ずれが生じていたとしても、MZ変調器素子10における複数のボンデングバッドそれぞれと配線基板30における複数のボンディングパッドとの間のワイヤ41a、41b、41cにおけるワイヤ長のバラツキが生じることがなく、ワイヤ41a、41b、41cにおけるインピーダンスの不整合を防ぐことができ、高速の電気信号の伝送特性劣化の抑制できる効果を有する。
また、実施の形態1に係る光モジュールは、ドライバIC20における複数のボンデングバッド21a、21b、21cと配線基板30における複数のボンディングパッド32a、32b、32cとを電気的に接続する第2のワイヤ群体50が、並列に配置された複数のワイヤ51a、51b、51c、及び隣接するワイヤ51aとワイヤ51bの間に配置される非導電性のスペーサ52aと、隣接するワイヤ51bとワイヤ51cの間に配置される非導電性のスペーサ52bを有するものとしたので、複数のワイヤ51a、51b、51cの間での長さのバラツキを抑制できる
特に、第2のワイヤ群体50が柔軟性を有するので、ドライバIC20における複数のボンデングバッド21a、21b、21cそれぞれと配線基板30における複数のボンディングパッド32a、32b、32cそれぞれとの間に相対的な位置ずれが生じていたとしても、ドライバIC20における複数のボンデングバッド21a、21b、21cそれぞれと配線基板30における複数のボンディングパッド32a、32b、32cとの間のワイヤ51a、51b、51cにおけるワイヤ長のバラツキが生じることがなく、ワイヤ51a、51b、51cにおけるインピーダンスの不整合を防ぐことができ、高速の電気信号の伝送特性劣化の抑制できる効果を有する。
実施の形態2.
実施の形態2に係る光モジュールを図4から図6を用いて説明する。
実施の形態1に係る光モジュールが光変換素子としてマッハツェンダ変調器素子を用いたのに対して、実施の形態2に係る光モジュールは光変換素子として光通信用の半導体レーザである発光素子及び光通信用のフォトダイオードである受光素子の少なくとも一つの素子を用いたものである。
以下の説明においては、光変換素子として発光素子及び受光素子の両者を有したものを説明する。
すなわち、光モジュールは、半導体レーザ及び受光素子の両者を有する光変換素子60と、配線基板70と、ワイヤ群体80を備える。
実施の形態2に係る光モジュールを図4から図6を用いて説明する。
実施の形態1に係る光モジュールが光変換素子としてマッハツェンダ変調器素子を用いたのに対して、実施の形態2に係る光モジュールは光変換素子として光通信用の半導体レーザである発光素子及び光通信用のフォトダイオードである受光素子の少なくとも一つの素子を用いたものである。
以下の説明においては、光変換素子として発光素子及び受光素子の両者を有したものを説明する。
すなわち、光モジュールは、半導体レーザ及び受光素子の両者を有する光変換素子60と、配線基板70と、ワイヤ群体80を備える。
光変換素子60は、高速の電気信号からなる駆動信号によって制御されてレーザ光を出射する半導体レーザと、半導体レーザからの出射されたレーザ光の一部を受光し、受光したレーザ光の強度に応じて半導体レーザの駆動信号を制御するための制御信号を出力する受光素子を有する。
光変換素子60は、基板の表面に、半導体レーザへの駆動信号を伝送する入力信号線と、受光素子からの制御信号を伝送する出力信号線と、入力信号線と出力信号線との間に配置さけるグランド線を有する。入力信号線と出力信号線とグランド線の線幅は数十μmである。
入力信号線と出力信号線とグランド線の一端にはそれぞれ、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cが一直線上に並列に形成されている。
信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmである。
信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmである。
光変換素子60は、いわゆる、信号用ボンディングパッドを含む一直線上に等間隔に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する光変換素子である。実施の形態2において、信号用ボンディングパッドは信号入力端子61aであり、複数のボンディングパッドは、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cである。
配線基板70は、光変換素子60の複数のボンデングバッド、つまり、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cと電気的に接続される複数のボンデングバッド、つまり、信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cを有する。
配線基板70は、アルミナ又は窒化アルミニウム(AlN)のようなセラミック材料あるいは石英のようなガラスなどからなる基板の表面に形成された信号出力線-グランド線-信号入力線の順に並列に配置された信号出力線とグランド線と信号入力線(図示せず)を有する。信号出力線とグランド線と信号入力線の線幅は数十μmである。
配線基板70における信号出力線とグランド線と信号入力線の一端にはそれぞれ、信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cが一直線上に並列に形成されている。
信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmである。
信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cはボンディングパッドであり、それぞれの平面形状は100μm×100μmである。
配線基板70は、光変換素子60に対して、信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cそれぞれが光変換素子60における信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cそれぞれと対向して配置される。
すなわち、配線基板70は、光変換素子60における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態2において、複数のボンディングパッドは、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cである。
すなわち、配線基板70は、光変換素子60における複数のボンディングパッドと対向して一直線上に並列に配置された複数のボンディングパッドを有する。実施の形態2において、複数のボンディングパッドは、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cである。
ワイヤ群体80は、一端が光変換素子60における複数のボンデングバッド、つまり、信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cそれぞれと電気的に接続され、他端が配線基板70における複数のボンディングパッド、つまり、信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cそれぞれと電気的に接続される。
すなわち、配線基板70における出力側の複数のボンディングパッドからワイヤ群体80を介して光変換素子60における複数のボンデングバッドに到達する電気信号の伝送経路が形成される。
すなわち、配線基板70における出力側の複数のボンディングパッドからワイヤ群体80を介して光変換素子60における複数のボンデングバッドに到達する電気信号の伝送経路が形成される。
ワイヤ群体80は、図6に示すように、並列に配置され、長さ及び太さが同じである複数のワイヤ81a~81c、及び複数のワイヤ81a~81cにおける隣接するワイヤの間に密接して配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサ82a、82b、並びに複数のワイヤ81a~81cにおける両側面部に位置するワイヤに密接して配置された側面部保持体82c、82dを有する。
複数のワイヤ81a~81cそれぞれは、金線、アルミニウム線又は銅線などのワイヤである。複数のワイヤ81a~81cそれぞれの断面形状は一辺が数十μmの四角形状又は直径が数十μmの円形である。
スペーサ82a、82b及び側面部保持体82c、82dは、絶縁材からなる非導電性の樹脂である。スペーサ82a、82b及び側面部保持体82c、82dの材料は硬化後に形状可変性を有する、好ましくは高い樹脂接着剤である。
スペーサ82a、82b及び側面部保持体82c、82dは、絶縁材からなる非導電性の樹脂である。スペーサ82a、82b及び側面部保持体82c、82dの材料は硬化後に形状可変性を有する、好ましくは高い樹脂接着剤である。
ワイヤ群体80は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ81a、81b、81cを並列に配置し、ワイヤ81aとワイヤ81bとの間、ワイヤ81bとワイヤ81cとの間、ワイヤ81aの外側面、ワイヤ81cの外側面に硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ81a、81b、81cを一括で固め、製造する。
ワイヤ群体80は硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤により3本のワイヤ81a、81b、81cを束ねて製造しているため、ワイヤ群体80は、全体として、表裏方向に柔軟性を持ち、表裏方向に曲げ易く、多少のねじれにも強い構造である。
ワイヤ群体80は硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤により3本のワイヤ81a、81b、81cを束ねて製造しているため、ワイヤ群体80は、全体として、表裏方向に柔軟性を持ち、表裏方向に曲げ易く、多少のねじれにも強い構造である。
ワイヤ81aとワイヤ81bとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ82aに、ワイヤ81bとワイヤ81cとの間の硬化された樹脂接着剤がスペーサ82bに、ワイヤ81aの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体82cに、ワイヤ81cの外側面に密着して硬化された樹脂接着剤が側面部保持体82dになる。
結果として、ワイヤ81a、81b、81cとスペーサ82a、82bと側面部保持体82c、82dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
結果として、ワイヤ81a、81b、81cとスペーサ82a、82bと側面部保持体82c、82dは一体にされ、一つのワイヤ群として取り扱われる。
ワイヤ群体80は、ワイヤ81aとワイヤ81bとの間隔、及びワイヤ81bとワイヤ81cとの間隔は、全長に亘って同一幅であるスペーサ82a及びスペーサ82bにより、全長に亘って所望の値(設計値)に常に保たれる。その結果、高速の電気信号における伝送特性の劣化を抑制できる。
ワイヤ81a、81b、81cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ワイヤ81a、81b、81cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
ワイヤ81a、81b、81cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ワイヤ81a、81b、81cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われ、ボンディングされる両端部が露出されるものでもよい。
ワイヤ群体80は、図4及び図5に示すように、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける裏面の一端が光変換素子60における信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける一端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける一端が押しつぶされながら、光変換素子60における信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cの表面それぞれに接合される。
一方、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける裏面の他端は、配線基板70における信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける他端の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ81a、ワイヤ81b、ワイヤ81cにおける他端が押しつぶされながら、配線基板70における信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cの表面それぞれに接合される。
ワイヤ群体80は表裏方向に曲げ易く、ねじれにも強い柔軟性を持っているので、光変換素子60における信号入力端子61a、グランド端子61b、信号出力端子61cそれぞれと配線基板70における信号出力端子71a、グランド端子71b、信号入力端子71cそれぞれとのボンディング接合に裕度がある。
以上に述べたように、実施の形態2に係る光モジュールは、光変換素子60における複数のボンディングパッド61a、61b、61cと配線基板70における複数のボンディングパッド71a、71b、71cとを電気的に接続するワイヤ群体80が、並列に配置された複数のワイヤ81a、81b、81c、及び隣接するワイヤ81aとワイヤ81bの間に配置される非導電性のスペーサ82aと、隣接するワイヤ81bとワイヤ81cの間に配置される非導電性のスペーサ82bを有するものとしたので、複数のワイヤ81a、81b、81cの間での長さのバラツキを抑制できる
特に、ワイヤ群体80が柔軟性を有するので、光変換素子60における複数のボンディングパッド61a、61b、61cそれぞれと配線基板70における複数のボンディングパッド71a、71b、71cそれぞれとの間のボンディング接合に裕度を持たせることができる。
なお、上記した実施の形態2に係る光モジュールでは、光変換素子として光通信用の半導体レーザである発光素子及び光通信用のフォトダイオードである受光素子の両者を有したものを説明したが、光変換素子として光源となる半導体レーザを備えた光送信モジュールである光モジュール、又は、受信した信号光を電気信号に変換する受光素子を備えた光受信モジュールにおいても、配線基板と光変換素子との間の電気的接続に、図6に示したワイヤ群体80を用いることができる。
この時、ワイヤ群体80における複数のワイヤに伝送される電気信号が、光送信モジュール及び光受信モジュールにおいて異なるものの、構造は同じである。
この時、ワイヤ群体80における複数のワイヤに伝送される電気信号が、光送信モジュール及び光受信モジュールにおいて異なるものの、構造は同じである。
実施の形態3.
実施の形態3に係る光モジュールを図7から図9を用いて説明する。
実施の形態3に係る光モジュールは、実施の形態1に係る光モジュールに対して、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50が、複数のワイヤそれぞれの両端に、スペーサ及び側面部保持体の端面から突出したボンディング部を有する点が相違するだけであり、その他の点においては同じである。
従って、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50を中心に以下に述べる。
なお、図7から図9中、図1から図3に付された符号と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
実施の形態3に係る光モジュールを図7から図9を用いて説明する。
実施の形態3に係る光モジュールは、実施の形態1に係る光モジュールに対して、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50が、複数のワイヤそれぞれの両端に、スペーサ及び側面部保持体の端面から突出したボンディング部を有する点が相違するだけであり、その他の点においては同じである。
従って、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50を中心に以下に述べる。
なお、図7から図9中、図1から図3に付された符号と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50それぞれは、図9に示すように、等間隔に並列に配置され、長さ及び太さが同じである複数のワイヤ41a~41c、51a~51c、及び複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける隣接するワイヤの間に密接して配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサ42a・42b、52a・52b、並びに複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける両側面部に位置するワイヤに密接して配置された側面部保持体42c・42d、52c・52dを有する。
スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dの長さは、ワイヤ41a~41c、51a~51cの長さより短い。複数のワイヤ41a~41c、51a~51cそれぞれの両端において、スペーサ42a・42b、52a・52b及び側面部保持体42c・42d、52c・52dの端面から突出した部分がボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2、51a1~51c1、51a2~51c2となる。
第1のワイヤ群体40は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ41a、41b、41cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ41aとワイヤ41bとの間、ワイヤ41bとワイヤ41cとの間、ワイヤ41aの外側面、ワイヤ41cの外側面に、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2となる部分の全周囲を露出させて、硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ41a、41b、41cを一括で固め、製造する。
ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2を除いたワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2を除いたワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
第2のワイヤ群体50は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ51a、51b、51cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ51aとワイヤ51bとの間、ワイヤ51bとワイヤ51cとの間、ワイヤ51aの外側面、ワイヤ51cの外側面に、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2となる部分の全周囲を露出させて、硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ51a、51b、51cを一括で固め、製造する。
ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2を除いたワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2を除いたワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
第1のワイヤ群体40は、図7及び図8に示すように、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a1、41b1、41c1の裏面がMZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a1、41b1、41c1の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a1、41b1、41c1が押しつぶされながら、MZ変調器素子10におけるグランド端子11a、信号入力端子11b、グランド端子11cの表面それぞれに接合される。
一方、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a2、41b2、41c2の裏面は、配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a2、41b2、41c2の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41cにおけるボンディング部41a2、41b2、41c2が押しつぶされながら、配線基板30におけるグランド端子31a、信号出力端子31b、グランド端子31cの表面それぞれに接合される。
第2のワイヤ群体50は、図7及び図8に示すように、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a1、51b1、51c1の裏面がドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a1、51b1、51c1の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a1、51b1、51c1が押しつぶされながらドライバIC20におけるグランド端子21a、信号出力端子21b、グランド端子21cの表面それぞれに接合される。
一方、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a2、51b2、51c2の裏面は、配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cそれぞれとウェッジボンダを用いて接合される。すなわち、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a2、51b2、51c2の上下面に熱と超音波振動が加えられ、ワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cにおけるボンディング部51a2、51b2、51c2が押しつぶされながら、配線基板30におけるグランド端子32a、信号入力端子32b、グランド端子32cの表面それぞれに接合される。
以上に述べたように、実施の形態3に係る光モジュールは、実施の形態1に係る光モジュールと同様の効果を有する他、ワイヤ41a、ワイヤ41b、ワイヤ41c、及びワイヤ51a、ワイヤ51b、ワイヤ51cのインピーダンスを設計値に保ちつつ、ボンディング部分の接合強度を高めることができる。
実施の形態4.
実施の形態4に係る光モジュールを図10から図12を用いて説明する。
実施の形態4に係る光モジュールは、実施の形態3に係る光モジュールに対して、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50のスペーサ42a、42b、52a、52bが、複数のワイヤの一端側に配置された第1のスペーサ部と、複数のワイヤの他端側に、第1のスペーサ部と間隙を有して配置された第2のスペーサ部を有する点が相違し、その他の点においては同じである。
従って、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50を中心に以下に述べる。
なお、図10から図12中、図7から図9に付された符号と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
実施の形態4に係る光モジュールを図10から図12を用いて説明する。
実施の形態4に係る光モジュールは、実施の形態3に係る光モジュールに対して、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50のスペーサ42a、42b、52a、52bが、複数のワイヤの一端側に配置された第1のスペーサ部と、複数のワイヤの他端側に、第1のスペーサ部と間隙を有して配置された第2のスペーサ部を有する点が相違し、その他の点においては同じである。
従って、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50を中心に以下に述べる。
なお、図10から図12中、図7から図9に付された符号と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50それぞれは、図12に示すように、等間隔に並列に配置され、長さ及び太さが同じである複数のワイヤ41a~41c、51a~51c、及び複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける隣接するワイヤの間に密接して配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性の第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と間隙を有して配置された第2のスペーサ部42a2・42b2、52a2・52b2並びに複数のワイヤ41a~41c、51a~51cにおける両側面部に位置するワイヤに密接して配置された第1の側面部保持体42c1・42d1、52c1・52d1と第1の側面部保持体42c1・42d1、52c1・52d1と間隙を有して配置された第2の側面部保持体42c2・42d2、52c2・52d2を有する。
第1のワイヤ群体40は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ41a、41b、41cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ41aとワイヤ41bとの間、ワイヤ41bとワイヤ41cとの間、ワイヤ41aの外側面、ワイヤ41cの外側面に、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2となる部分の全周囲及びワイヤ41a、41b、41cにおける間隙部の全周囲を露出させて、硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ41a、41b、41cを一括で固め、製造する。
ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2及びワイヤ41a、41b、41cにおける間隙部を除いたワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
ワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部41a1~41c1、41a2~41c2及びワイヤ41a、41b、41cにおける間隙部を除いたワイヤ41a、41b、41cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
第2のワイヤ群体50は、長さ及び太さが同じ3本のワイヤ51a、51b、51cを等間隔に並列に配置し、ワイヤ51aとワイヤ51bとの間、ワイヤ51bとワイヤ51cとの間、ワイヤ51aの外側面、ワイヤ51cの外側面に、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2となる部分の全周囲及びワイヤ51a、51b、51cにおける間隙部の全周囲を露出させて、硬化後の形状可変性の高い樹脂接着剤を流し込み、樹脂接着剤を硬化させることにより、3本のワイヤ51a、51b、51cを一括で固め、製造する。
ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2及びワイヤ51a、51b、51cにおける間隙部を除いたワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
ワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は全面が露出されている。
なお、ボンディング部51a1~51c1、51a2~51c2及びワイヤ51a、51b、51cにおける間隙部を除いたワイヤ51a、51b、51cの表面及び裏面は、樹脂接着剤に覆われているものでもよい。
なお、スペーサを第1のスペーサ部と第2のスペーサ部の2つに分割したものを示したが、さらに分割したものでもよく、スペーサを分割された複数のスペーサ部を有するものであればよい。
以上に述べたように、実施の形態4に係る光モジュールは、実施の形態3に係る光モジュールと同様の効果を有する他、スペーサを第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と第2のスペーサ部42a2・42b2、52a2・52b2に間隙を有して分割し、側面部保持体が第1の側面部保持体42c1・42c2、52c1・52c2と第2の側面部保持体42d1・42d2、52d1・52d2に間隙を有して分割したので、第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50ともに、実施の形態3に係る光モジュールにおける第1のワイヤ群体40及び第2のワイヤ群体50と比較してより柔軟性を持ち、形状変化が容易となることから、ワイヤ41a~41c、51a~51cのインピーダンスを設計値に保ちつつ、実装が容易になる。
また、第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と第2のスペーサ部42a2・42b2、52a2・52b2との間隙に位置するワイヤ41a~41c、51a~51cの間隙部は、スペーサ部材に覆われていないため、第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と第2のスペーサ部42a2・42b2、52a2・52b2が位置する部分より熱伝導率が低いことから、第1のスペーサ部42a1・42b1、52a1・52b1と第2のスペーサ部42a2・42b2、52a2・52b2を介した部材間の熱流入を抑制できる。
なお、実施の形態2に係る光モジュールにおいて、ワイヤ群体80を、実施の形態3に係る光モジュールにおけるワイヤ群体40、又は、実施の形態4に係る光モジュールにおけるワイヤ群体40に替えてもよい。
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
10、60 光変換素子、20 ドライバIC、30、70 配線基板、40 第1のワイヤ群体、50 第2のワイヤ群体、80 ワイヤ群体、11a、11b、11c、21a、21b、21c、31a、31b、31c、32a、32b、32c、61a、61b、6c、71a、71b、71c ボンディングパッド、41a、41b、41c、51a、51b、51c ワイヤ、41a1、41b1、41c1、51a1、51b1、51c1、41a2、41b2、41c2、51a2、51b2、51c2 ボンディング部、42a、42b、52a、52b スペーサ、42a1、42b1、52a1、52b1 第1のスペーサ部、42a2、42b2、52a2、52b2 第2のスペーサ部。
Claims (7)
- 信号用ボンディングパッドを含む並列に配置された複数のボンディングパッドを有する光変換素子と、
前記光変換素子における複数のボンディングパッドと対向して並列に配置された複数のボンディングパッドを有する配線基板と、
前記光変換素子における複数のボンディングパッドそれぞれと前記配線基板における複数のボンディングパッドそれぞれとを電気的に接続する、並列に配置された複数のワイヤ、及び前記複数のワイヤにおける隣接するワイヤの間に配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサを有するワイヤ群体
を備えた光モジュール。 - 信号用ボンディングパッドを含む並列に配置された複数のボンディングパッドを有するマッハツェンダ変調器素子と、
前記マッハツェンダ変調器素子における複数のボンデングバッドと対応して並列に配置された複数のボンディングパッドを有し、前記マッハツェンダ変調器素子に入力する電気信号を増幅するためのドライバICと、
前記マッハツェンダ変調器素子における複数のボンデングバッドと前記ドライバICにおける複数のボンデングバッドをそれぞれ電気的に接続する配線基板とを備え、
前記ドライバICにおける複数のボンディングパッドそれぞれと前記配線基板における複数のボンディングパッドそれぞれとを電気的に接続する、並列に配置された複数のワイヤ、及び前記複数のワイヤにおける隣接するワイヤの間に配置され、当該隣接するワイヤを保持する非導電性のスペーサを有するワイヤ群体を備えた光モジュール。 - 前記複数のワイヤはそれぞれの両端に、前記スペーサの端面から突出したボンディング部を有する請求項1又は請求項2に記載の光モジュール。
- 前記スペーサは、前記複数のワイヤの一端側に配置された第1のスペーサ部と、前記複数のワイヤの他端側に、前記第1のスペーサ部と間隙を有して配置された第2のスペーサ部を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記スペーサの幅は全長に亘って同一であり、前記スペーサの両側面に位置する隣接するワイヤの間隔は全長に亘って同一である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記複数のワイヤの表面及び裏面は露出している請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記スペーサの材料は硬化後に形状可変性を有する樹脂接着剤である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光モジュール。
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WO (1) | WO2021260890A1 (ja) |
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2020
- 2020-06-25 WO PCT/JP2020/025051 patent/WO2021260890A1/ja active Application Filing
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