(57)【要約】【課題】筐体の側壁に固定されると共に筐体の内部空間に突出する部分を有する多数のリードピンを備えた光変調器において、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下を抑制する。【解決手段】光変調素子１２を筐体１１内に収容した光変調器において、筐体１１の側壁に、ワイヤボンディングにより光変調素子１２と電気的に接続される複数のリードピン１４が固定される。複数のリードピン１４の各々は、筐体１１の内部空間（内面１１ａ側）に突出した部分を有する。複数のリードピン１４が固定された側壁部分に、リードピン間の共振を抑制する共振抑制構造（例えば、凹部２１）を設ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調素子を筐体内に収容した光変調器において、
該筐体の側壁に、ワイヤボンディングにより該光変調素子と電気的に接続される複数のリードピンが固定され、
該複数のリードピンの各々は、該筐体の内部空間に突出した部分を有し、
該複数のリードピンが固定された側壁部分に、リードピン間の共振を抑制する共振抑制構造を設けたことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調器において、
該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも内面側に形成された凹部又は凸部を有することを特徴とする光変調器。
【請求項３】
請求項２に記載の光変調器において、
該共振抑制構造として、該側壁部分の外面側に形成された凹部又は凸部を更に有すると共に、該内面側と該外面側とで凹部又は凸部における段差の位置を異ならせたことを特徴とする光変調器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光変調器において、
該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも一部に、該筐体の材料とは密度又は弾性係数の少なくとも一方が異なる材料を配置したことを特徴とする光変調器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光変調器において、
該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも内面側に、振動を吸収する振動吸収部材を設置したことを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に関し、特に、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying）変調器等の多数のリードピンを有する光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信分野において高速光変調器を搭載した光送信装置が利用されている。近年、光送信装置の大容量化及び小型化要求が高まっている。光送信装置の大容量化に関しては、変調方式を従来の強度変調（On-Off Keying）等から、位相変調を用いたＱＰＳＫやＤＰ−ＱＰＳＫ等、多値変調や更に偏波多重を取り入れた伝送フォーマットに変更することで、より伝送容量を高めた光変調器が実現されている。
【０００３】
例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器の場合、高周波信号（ＲＦ信号）を入力する４つのＲＦ入力部と、これら入力信号に応じて変調を行う４つの光変調部を一つの光素子に集積することで、小型大容量の伝送を実現している。光変調素子の基板には、ＬｉＮｂＯ3やＩｎＰ等の材料の他、最近ではＳｉを使ったものなどが出てきている。
【０００４】
図１に例示するように、光変調器は、ＲＦ入力部の他に、光変調素子上に形成された複数の光変調部のバイアス制御のための信号入力部や、バイアス制御するために用いる電気信号を発生させるモニタＰＤ（光検出器）の出力部として、多数のリードピンを備えている。例えば、４つのＲＦ入力部と、４つの光変調器部と、２つのフィードバック用のモニタＰＤとを集積したＤＰ−ＱＰＳＫ変調器には、グランドピンやＮＣ（Not Connect）ピンを含め、１８本のリードピンを備えたものがある。これらリードピンは、主にＤＣ信号の入力又は出力に用いられる。なお、リードピンの必要最小限数が１８本と言う意味ではなく、これらはＤＣバイアス電極やグランドピンの有無等で変わるものである。通常の場合、光変調器を製造又は使用する業界団体を通してピン数や配置などが規格化される。
【０００５】
このような多数のリードピンを有する構成として、半導体ＬＤ（半導体レーザー）筐体のバタフライピンなどの多数ピン構成が汎用化されている。これらは、電気配線やボンディングパットがパターニングされたセラミックス基板を筐体に形成した穴に埋め込み、ロウ材等で固定して気密封止化される。また、外部には基板接続用のリードピンをロウ材や半田で固定し、内部では光素子とセラミック基板上の配線パターンとワイヤボンディングで電気的接続を行っている。
【０００６】
このようなバタフライピン構成は、小型高精度、高密度に多ピン化形成できる利点がある。しかしながら、金属筐体とセラミック材料の熱膨張係数の差から、信頼性の問題上大型化できないこと（温度変化でセラミック基板割れや気密封止リークが発生）、製造コストが増すこと等の欠点がある。このため、比較的大型となる、ＬｉＮｂＯ3等を材料としたＤＰ−ＱＰＳＫ変調器等にはバタフライピンは用いられていない。ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器等では、バタフライピンに代わるものとして、筐体の側壁を貫通する孔に挿通したリードピンをガラス封止材で固定する、比較的低コストで気密封止が可能なリードピン構成が用いられるようになっている。
【０００７】
光変調器で使用されるリードピンは、ＤＣからＭＨｚ程度の周波数成分を持った電気信号が印加され得るが、高周波ＲＦコネクタに比べて低い周波数の電気信号が印加される。このため、設計の自由度が高く、筐体にピンを貫通させて固定するような簡易に実現できる構成が採られている。このようなリードピン構成は、半導体ＬＤ筐体のバタフライピン構成等と異なり、筐体内部でピン自身が片持ち中空状態となっており、これらリードピンに電気接続用のワイヤボンディングを直接施す構成となる。なお、片持ち中空状態のリードピンとは、筐体の側壁にリードピンの一部が固定されると共に、筐体の内部空間に突出した部分の先端（ワイヤボンディングされる部分）が自由端となるものである。例えば、特許文献１には、筐体内部においてリードピンを片持ち中空状態にした構造の電子装置が開示されている。
【０００８】
一般に、リードピンの数や間隔等は、各業界などの規格で決められる。しかしながら、光変調素子側の配線パット部は、様々な設計制約事項から、規格に則った間隔で全て設計及び形成することは極めて難しい。そこで、光変調素子の電極パッド部とリードピンとの間に中継基板を設置し、リードピンと中継基板のパッド部との接続、及び光変調素子の電極パッド部と中継基板のパッド部との接続を容易に行えるように配置するのが通例である。
【０００９】
ワイヤボンディングの接続は、短い接続時間の下、接続強度を高めると共に更に接続の安定性再現性を高めるために、熱圧着しながら超音波振動を印加するのが一般的である。これら機能は、多くのワイヤボンディング装置に導入されている。例えば、特許文献２には、キャピラリの加振周波数をワイヤの固有振動数とは異なる周波数に設定するワイヤボンディング装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１９５０６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ワイヤボンディング（多くの場合、金線）の接続強度は、光変調器や光送信装置の組立、輸送、設置、運用に際して生じ得る外的な故障原因に対して十分な接続信頼性を持った強度となるようにする必要がある。そこで、ボンディング接続するリードピンと同一材料・同一設計のボンディング接続条件出し用の冶具等を事前に製作し、ワイヤボンディングの条件（加熱温度、印加パワー、印加時間、印加重量等）を決めておくことが行われる。
また一般的に、ワイヤボンディングの接続強度の向上、接続強度安定化及び再現性の向上などのために、ワイヤの熱圧着の他に、超音波振動の印加が行われる。印加する超音波の周波数は装置種や装置メーカーによって異なるが、およそ３０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度である。
【００１２】
ワイヤボンディングの条件は、接続強度の分布を加味して、ボンディングされたワイヤの接続強度が最低限必要とされる限界接続強度（ｇmin）に対して十分な裕度を持った値となるように設定される。例えば、光変調器に求められる限界接続強度ｇminを２ｇとした場合、平均接続強度ｇ0を２ｇの３倍で６ｇ、接続強度分布を考慮した設計安全裕度を２ｇの２倍で４ｇ、となるように条件を設定する。
これら条件は、金線ワイヤの直径、被ボンディング物の材料や表面状態、光変調器が適応される環境（通信基地局内、屋外、航空機内、ロケット内、衛星内）、及び適応信頼性規格等の各種要因によって適宜変わる。
【００１３】
十分な裕度を持った条件が定まった後は、ボンディングするリードピンの材料や形状、筐体固定構成、使用機器などが同一であれば、異なる設計の筐体において同じ条件でワイヤボンディングを行っても、十分な接続信頼性を持った接続が可能である。但し、ワイヤボンディング装置がメンテナンスされ、日常点検され、装置故障等の要因が除かれることを前提とする。
【００１４】
このような中、既存のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器においても更に小型化及び大容量化する要請が強くある。このため、ＲＦ入力部を従来のプッシュオン型のコネクタからＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等に変える、偏波合成部の小型化を図る、光変調素子自身の小型化を図る、などの様々な工夫を取り入れて、筐体を更に小型化する検討が進んでいる。
【００１５】
ところが、このような小型のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器等において、従来は十分な接続信頼性が得られ且つ量産実績も多く積んだワイヤボンディングを用いるにあたり、限界接続強度を下回るボンディングが発生する場合があることが分かってきた。このようなボンディング不良は、ボンディングするリードピンの材料や形状、筐体固定構成、使用機器などが同一で、ボンディング条件も同一にしてワイヤボンディングを行ったにも拘わらず、発生する場合がある。
【００１６】
限界接続強度を下回るボンディングがあると、リードピンからワイヤが剥がれる事象（ワイヤ剥がれ）を発生させる可能性がある。光通信システムの運用中にワイヤ剥がれが発生すると、その運用が一気に停止する破局故障に繋がる重大故障となるなど、大きな影響が出てしまう。
また今後、複数のＤＰ−ＱＰＳＫ変調素子を一つの筐体に集積化させて伝送容量を増やす試みも進んでいる。これに伴って、光変調器に設けるリードピンの数が更に増えるので、接続信頼性の確保はより重要な課題となる。
【００１７】
限界接続強度を下回るボンディングは、ワイヤボンディング装置の故障や、ボンディングするリードピン自身の接続表面状態等の異常が原因で発生しているのではないことが分かっている。また、単独のリードピンに対する接続強度は従来通りの強度が得られることも分かっている。しかしながら、何故このような問題が発生するのかは不明であった。
このような現象は、従来の光変調器には見られず、新たに顕在化してきており、光通信の根幹を成す光変調器の信頼性を低下させかねない重大な問題となっている。
【００１８】
本発明が解決しようとする課題は、筐体の側壁に固定されると共に筐体の内部空間に突出する部分を有する多数のリードピンを備えた光変調器において、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明の光変調器は、以下のような技術的特徴を有する。
（１）  光変調素子を筐体内に収容した光変調器において、該筐体の側壁に、ワイヤボンディングにより該光変調素子と電気的に接続される複数のリードピンが固定され、該複数のリードピンの各々は、該筐体の内部空間に突出した部分を有し、該複数のリードピンが固定された側壁部分に、リードピン間の共振を抑制する共振抑制構造を設けたことを特徴とする。
【００２０】
（２）  上記（１）に記載の光変調器において、該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも内面側に形成された凹部又は凸部を有することを特徴とする。
【００２１】
（３）  上記（２）に記載の光変調器において、該共振抑制構造として、該側壁部分の外面側に形成された凹部又は凸部を更に有すると共に、該内面側と該外面側とで凹部又は凸部における段差の位置を異ならせたことを特徴とする。
【００２２】
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光変調器において、該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも一部に、該筐体の材料とは密度又は弾性係数の少なくとも一方が異なる材料を配置したことを特徴とする。
【００２３】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光変調器において、該共振抑制構造として、該側壁部分の少なくとも内面側に、振動を吸収する振動吸収部材を設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、リードピンへのワイヤボンディング中に生じる振動による他のリードピン（特に、ワイヤボンディング済みのリードピン）の共振が抑制されるので、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器の構成例を示す図である。
【図２】リードピンに対するワイヤボンディングについて説明する図である。
【図３】リードピンの共振状態の一例を示す図である。
【図４】リードピンの共振状態の他の例を示す図である。
【図５】ワイヤボンディングによる振動の伝搬について説明する図である。
【図６】ワイヤ接続強度が振動の伝搬により低下することを示す図である。
【図７】半導体ＬＤ筐体のバタフライピン構成の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１４】本発明の第６実施例に係る共振抑制構造を別の方向から示す図である。
【図１５】本発明の第７実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１６】本発明の第８実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１７】本発明の第１〜第８実施例に係る共振抑制構造の別の配置例を示す図である。
【図１８】本発明の第９実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図１９】本発明の第９実施例で１層の異種金属材を用いる例を示す図である。
【図２０】本発明の第９実施例で２層の異種金属材を用いる例を示す図である。
【図２１】本発明の第１０実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図２２】本発明の第１１実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
【図２３】本発明に係る光変調器を搭載した光送信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る光変調器及び該光変調器を搭載した光送信装置について説明する。なお、以下の実施形態で示す例によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
先ず、従来例の概要について図面を用いながら説明する。
図１は、従来のＤＰ−ＱＰＳＫ変調器の構成例を示す上面図である。同図のＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器は、光素子基板に光導波路を形成した光変調素子１２と、該光変調素子で変調された光波を合成する偏波合成部１３とを筐体１１内に実装した構造となっている。なお、光変調に用いる電極や偏波合成用の光学部品、筐体内のＲＦ入力信号線などは図示を省略してある。光導波路を形成する光素子基板としては、ＬｉＮｂＯ3を用いた基板の他、ＬｉＴａＯ3、ＩｎＰ、Ｓｉ等を用いた基板が用いられる。
【００２８】
ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器の場合、４つのサブマッハツェンダ光導波路が光素子基板に形成されており、これらサブマッハツェンダ光導波路それぞれに変調信号を印加するための４つの高周波信号電極（不図示）が形成される。これに対応して、サブマッハツェンダ光導波路の各々に対するバイアス点調整用ＤＣリードピンやバイアス点検出用のＰＤ信号用リードピン等のように、多数のリードピンが必要であり、筐体側面から各リードピンが導出される構成となる。
【００２９】
リードピンの間隔は規格で決められる場合が多く、通常は一定の間隔でリードピンが並べられる。しかしながら、光変調素子側の電極パッドは、様々な設計要因や制約事項からリードピンの間隔と同一間隔で同じ位置に設計することは非常に難しい。そこで、図１に示すように、光変調素子１２の電極パッド部とリードピン１４との間を中継する中継基板１５を設置することが通常行われている。なお、図示を省略するが、生産の効率が高められるように、中継基板１５には、リードピン１４に対するパッド部と、光変調素子１２の電極パッド部に対するパッド部とが対向近接するよう設計される。これは、信頼性が担保される範囲内で、ワイヤボンディング長をできるだけ短く、且つできるだけ同一形状でボンディングできるようにするためである。
【００３０】
図２は、リードピンに対するワイヤボンディングを説明する図である。
筐体１１を貫通したリードピン１４は、気密封止と電気的絶縁を兼ね備えた固定方法として、ガラス封止材で筐体１１に固定されている。リードピン１４は、中空片持ち状態で筐体１１の内側面に固定されている。すなわち、リードピン１４は、筐体１１の側壁に固定されると共に、筐体１１の内部空間に突出した部分を有しており、その先端が自由端となっている。リードピン１４の先端（自由端）の近傍には、電気的接続用のワイヤ１６のボンディングが行われる。
ワイヤボンディングにはボールボンディングやウェッジボンディング等の種類があるが、いずれも、加熱下の状態で圧力と超音波の印加が行われる。この超音波熱圧着作用で、接続強度を確保すると共に、接続の再現性や接続強度のバラツキを抑えたワイヤボンディングが行われる。
【００３１】
中空片持ち状態のリードピンへのワイヤボンディングを行う際も同様である。一見すると、中空片持ち状態のリードピンの場合、その先端（自由端）へのワイヤボンディングは不安定のような印象がある。しかしながら、ボンディングの条件（温度、超音波パワー、圧着圧、時間、ワイヤ材料、ワイヤ径等）を適切に選択することで、基板上に形成された接続パッド等へのワイヤボンディングと同等の良好なボンディングが可能である。
良好なボンディングは、ワイヤボンディングを行っている間、ワイヤボンディング装置の超音波によってリードピンが共振していない状態となる場合、若しくはボンディング部と筐体固定部を両固定端とした共振状態となる場合に主に得られることが分かってきた。
【００３２】
図２は、ボンディング部と筐体固定部を両固定端とした共振状態のうち、最も周波数が低い、言い換えれば共振波長が最も長い共振状態を示している。すなわち、リードピン１４の筐体内に突出する部分の長さをＬとしたときに、共振波長λ＝２Ｌとなる場合であり、ワイヤボンディング装置５０のボンディングツールがリードピン１４に接触する部分が固定端として作用している。図２の状態は、リードピンが共振していてもボンディング部の振動が少ない状態であり、従来のワイヤボンディングによる熱圧着と超音波による接続で、十分な接続信頼度を得ることが可能である。
図３は、図２と同じ固定端による共振状態において、図２の共振よりも周波数が一段階高い高調波周波数（言い換えれば高調波波長）における共振状態を示している。このように、同じリードピン構成で同じ共振モードであっても、その共振周波数は高調波成分を加味すると多数の共振周波数を持つことが理解できる。
【００３３】
共振モードとしては、図２や図３のような、筐体底面に対して上下方向の共振モードだけでなく、筐体底面に対して左右方向の共振モードもあり得る。リードピンの断面形状が円形の場合には、上下共振モードと左右共振モードの周波数は略一致する。しかしながら、平ピンのように断面形状が長方形、台形、三角形、楕円形などの場合には、上下共振モードと左右共振モードの基本共振周波数は異なり、それぞれの高調波共振周波数も異なることになる。更に、断面形状が長方形の場合、図４に示すように、断面方向の共振モードも発生し得るので、結果として多数の共振モードと多数の高調波共振周波数が発生し得ることとなる。
【００３４】
図５は、上述した様々な共振等による振動エネルギーが、ワイヤボンディング中のリードピンが固定された筐体の側壁を通して他のリードピンに伝搬し、これら他のリードピンを振動させる様子を示す図である。振動伝搬先のリードピンが伝搬された振動エネルギーを得て共振的に振動した場合、そのリードピンの振動幅は最大化され得る。
【００３５】
もしも振動伝搬先のリードピンに既にワイヤボンディングが施されていた場合、リードピンの共振によって、そのボンディング部は激しく振動することになり得る。通常は、多少の振動や衝撃が加わったとしても十分な接続強度を維持するように、限界接続強度に対して十分な設計裕度を持った接続強度となる条件でボンディングされている。このため、リードピンに上記のような振動が加わっても、直ちに接続信頼性を損なうとは考えにくい。
【００３６】
しかしながら、振動が他の多数のリードピンから断続的に印加される場合、更にその振動エネルギーがあまり減衰せずに伝搬した場合には、本来持っていた接続強度が低下することがあり得る。近年では、筐体小型化の流れから、ピン間隔が近くなり、又はピン形成ユニット間隔が近くなっており、振動エネルギーがあまり減衰せずに他のリードピンに伝搬し易くなっている。
【００３７】
図６は、ワイヤの接続強度が振動の伝搬により低下することによって、接続強度のバラツキが大きくなり得ることを表すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸はワイヤの接続強度、縦軸はその出現頻度であり、本来持っていた接続強度の分布を実線曲線で示すと共に、振動の伝搬により低下した接続強度の分布を破線曲線で示している。また、ｇ0は本来持っていた接続強度の平均値であり、ｇ1は振動の伝搬により低下した接続強度の平均値であり、ｇminはボンディングされたワイヤの接続強度が最低限必要とされる限界接続強度であり、Ｍは限界接続強度ｇminに対する設計裕度である。
図６に示すように、本来持っていた平均接続強度ｇ0は振動の伝搬により平均接続強度ｇ1に低下すると共に、接続強度の分布も広がりが大きくなる。したがって、本来は限界接続強度ｇminに対して十分な接続強度を持っていたが、統計的な接続強度の分布の中には限界接続強度ｇminを下回るものが発生し得る。
【００３８】
これが、ワイヤボンディングするリードピンの材料や形状、筐体固定構成、使用機器などが同一であり、ボンディング条件も同一にしてワイヤボンディングを行ったにも拘わらず、限界接続強度を下回るボンディングが発生するメカニズムであると考えられる。
すなわち、上記の各種要件を同じにしたワイヤボンディングであっても、筐体が小型化され、またピン間隔やピン形成ユニット間隔が変わると、既設ボンディングの接続強度が振動の伝搬によって変化し得るということである。
【００３９】
図７には、参考として、半導体ＬＤ筐体のバタフライピン構成の一例を示してある。同図の半導体ＬＤ筐体６０も多数のリードピン６３を有した小型筐体であるが、ボンディング接続部となる筐体内部のパッド部６１はセラミック基板６２上にパターニングされており、リードピン６３は筐体外部だけにしか存在しない。内部のワイヤボンディングはセラミック基板６２上のパッド部６１に接続されるので、上記のような共振は発生せず、限界強度を下回るワイヤボンディングとなる問題は発生しない。
なお、図７のような、筐体内部に設けたセラミック基板上にパッド部（ボンディング接続部）を形成する構成は、熱膨張係数差による信頼性やコスト等の面から、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調器のような光素子には利用されていない。
【００４０】
ここで、リードピンの縦振動に関する固有振動数ｆ（Ｈｚ）は、下記（式１）より算出できる。なお、λは境界条件と振動モードより定まる定数であり、Ｌはリードピンの長さであり、Ｅはリードピンの材料の縦弾性係数（ヤング率）であり、ρはリードピンの材料の単位体積あたりの質量である。
ｆ＝λ／２πＬ・√（Ｅ／ρ）  ・・・（式１）
例えば、Ｆｅ（Ｅ＝２００×１０9 Ｎ／ｍ2、ρ＝７．８３×１０6 ｋｇ／ｍ3）を材料とし、正方形（０．３５ｍｍ幅）の断面形状で、長さ０．８×１０-3 ｍｍのリードピンを用いる場合には、５０ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、２５０ｋＨｚ等の縦振動が発生する。また、同様な条件で長さ１．７×１０-3 ｍｍのリードピンを用いる場合には、２３．５ｋＨｚ、７０．６ｋＨｚ、１１７．６ｋＨｚ等の縦振動が発生する。ワイヤボンディング装置で印加される振動周波数は３０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであり、リードピンの固有振動数が含まれる。このため、ワイヤボンディング装置による超音波の印加によってリードピンの共振が誘発されて、接続強度が限界接続強度ｇminを下回るボンディング不良が発生する可能性があることが分かる。
【００４１】
本発明では、上記のような問題を解決すべく、光変調器を以下のように構成した。
すなわち、光変調素子１２を筐体１１内に収容した光変調器において、図８等に示すように、筐体１１の側壁に、ワイヤボンディングにより光変調素子１２と電気的に接続される複数のリードピン１４が固定される。複数のリードピン１４の各々は、筐体１１の内部空間（内面１１ａ側）に突出した部分を有する。そして、複数のリードピン１４が固定された側壁部分に、リードピン間の共振を抑制する共振抑制構造（例えば、凹部２１）を設けたことを特徴とする。
上述した共振振動の他のリードピンへの影響は、振動波がリードピンの固定されている筐体側壁を介して他のリードピンへ伝搬することによって生じており、その多くは筐体側壁の内側表面や外側表面を伝搬してゆく。したがって、この振動波の伝搬を減衰又は分散させる図８等の構成によれば、リードピンへのワイヤボンディング中に生じる振動による他のリードピン（特に、ワイヤボンディング済みのリードピン）の共振が抑制されるので、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下を抑制することができる。
以下、本発明に係る光変調器について、実施例を挙げて説明する。
【００４２】
（第１実施例）
図８は、本発明の第１実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第１実施例は、リードピン１４を複数本ずつまとめたユニット１７を筐体１１の側壁に配列した構成において、共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の内面１１ａ側に形成された凹部２１を有している。凹部２１は、例えば、各々のユニット１７を取り囲むように形成される。リードピンの振動により発生する振動波の多くは筐体の側壁部分の内面側を沿って伝搬するので、振動波の多くが伝搬する部分に凹部を形成して段差を設けることで、多くの振動波を減衰又は分散させるものである。このような構成により、リードピンに対するワイヤボンディングの実施による他のユニットのリードピンの共振が抑制される。したがって、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下を抑制することができる。
【００４３】
（第２実施例）
図９は、本発明の第２実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第２実施例は、リードピン１４を複数本ずつまとめたユニット１７を筐体１１の側壁に配列した構成において、共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の内面１１ａ側に形成された凹部２１と外面１１ｂ側に形成された凹部２２とを有している。このような構成により、筐体の側壁部分の内面側を伝搬する振動波だけでなく、外面側を伝搬する振動波も減衰又は分散させることができるので、より効果的である。
【００４４】
（第３実施例）
図１０は、本発明の第３実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第３実施例は、リードピン１４を複数本ずつまとめたユニット１７を筐体１１の側壁に配列した構成において、各ユニットを配する側壁部分の内面１１ａ側に形成された凹部２３を有している。これは、共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の内面１１ａ側に凸部を形成してあるとも言える。このような構成によっても、筐体の側壁部分の内面側を伝搬する振動波を減衰又は分散させることができ、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下が抑制される。
【００４５】
（第４実施例）
図１１は、本発明の第４実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第４実施例は、リードピン１４を複数本ずつまとめたユニット１７を筐体１１の側壁に配列した構成において、各ユニットを配する側壁部分の内面１１ａ側に形成された凹部２３と外面１１ｂ側に形成された凹部２４とを有している。これは、共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の内面１１ａ側及び外面１１ｂ側の両方に凸部を形成してあるとも言える。このような構成により、筐体の側壁部分の内面側を伝搬する振動波だけでなく、外面側を伝搬する振動波も減衰又は分散させることができるので、より効果的である。
【００４６】
ここで、第１実施例〜第４実施例では、共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の少なくとも内面側に凹部又は凸部を形成する幾つかの例を示したが、本発明は、これらの構成に限定されるものではない。例えば、第１実施例及び第２実施例におけるユニット間の凹部を凸部に変更してもよい。また、第３実施例及び第４実施例におけるユニット部分の凹部を凸部に変更してもよい。また、ユニット間に設ける凹部又は凸部を複数にしてもよい。また、同一の面に、凹部と凸部を混合させて（例えば、交互に）設けてもよい。要は、筐体の側壁部分に設ける形状が、振動波を減衰又は分散できる形状であればよい。
【００４７】
（第５実施例）
図１２は、本発明の第５実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第５実施例は、第４実施例の変形例であり、内面１１ａ側に形成された凹部２３の幅Ｌ１と、外面１１ｂ側に形成された凹部２４の幅Ｌ２とを異ならせてある。このような構成により、振動波を減衰又は分散させる位置（凹部又は凸部における段差の位置）を内面側と外面側とで異ならせることができ、より効率的に振動波の影響を低減させることができる。なお、図１２では、Ｌ１＜Ｌ２となっているが、Ｌ１＞Ｌ２であってもよい。また、凹部又は凸部における段差の位置を内面側と外面側とで異ならせるには、内面側と外面側とで凹部（又は凸部）の位置を変位（シフト）させるだけでもよく、この場合には、Ｌ１＝Ｌ２であってもよい。
【００４８】
（第６実施例）
図１３、図１４は、本発明の第６実施例に係る共振抑制構造を示す図である。図１３は、ユニットが固定された側壁部分を断面視して示しており、図１４は、１つのユニットに着目して側壁部分を平面視して示している。
第６実施例は、第４実施例の別の変形例であり、更なる共振抑制構造として、ユニット間の側壁部分の少なくとも一部に、筐体１１の材料とは密度又は弾性係数の少なくとも一方が異なる異種金属材２５を配置してある。上記（式１）を用いて説明したように、振動周波数は構造材料の密度及び弾性係数に依存する。この性質を利用して、筐体の材料とは異なる異種金属材をユニット間に配置することで、異種金属材の部分で振動波の周波数（波長）を変化させることができる。異種金属材を経た振動波の周波数がリードピンの固有振動数と異なれば、リードピンに対するワイヤボンディングの実施による他のユニットのリードピンの共振が抑制される。したがって、リードピンに対するワイヤボンディングの接続強度の低下をより効率的に抑制することができる。
【００４９】
図１４に示すように、異種金属材２５は、各々のユニット１７を取り囲むように配置される。例えば、リードピンのユニットを筐体に固定するためのガラス封止材の周囲に、異種金属材を配置する。異種金属材としては、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕ等を材料に用いた合金を用いることができる。異種金属材が配置された領域は、伝搬する振動波の周波数を変化させる作用を持つので、振動周波数変換領域と言うことができる。
【００５０】
共振の抑制効果を高めるには、異種金属材として、密度又は弾性係数の少なくとも一方が筐体の材料とは大きく異なる材料を選択することが望ましい。また、異種金属材を、より大きな領域に配置することが望ましい。なお、ガラス封止材にも共振の抑制効果があるが、ガラス封止材は割れ等の発生リスクがあるので幅広に設置することができず、また、密度及び弾性係数の選択も殆どできないため、ガラス封止材よりも異種金属材の方が有効性が高い。
【００５１】
（第７実施例）
図１５は、本発明の第７実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第７実施例は、第６実施例の変形例であり、異種金属材２５の内面１１ａ側での幅ｄ１と、外面１１ｂ側での幅ｄ２とを異ならせてある。振動周波数変換領域（異種金属材が配置された領域）は、振動波の周波数を変化させる作用だけでなく、振動波の進行方向を分散させる作用も持つ。そこで、第７実施例では、筐体側壁の内面側と外面側とで振動周波数変換領域の幅を異ならせることで、内面側と外面側とで振動波の周波数の変化量及び進行方向の分散具合を異ならせることができるため、より効果的である。
【００５２】
（第８実施例）
図１６は、本発明の第８実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第８実施例は、第６実施例の別の変形例であり、異種金属材２５の内面１１ａ側での位置と、外面１１ｂ側での位置とを異ならせてある。本構成では、筐体側壁の表面を伝搬する振動波の減衰又は分散を内面側と外面側とで異ならせることができる。このような構成によっても、振動波の周波数を変化させつつ、振動波の伝搬方向を分散させる効果を高めることができるので、効果的である。
【００５３】
ここで、これまでの実施例では、リードピンのユニットを囲むように共振抑制構造（凹部又は凸部や異種金属材）を設けたが、共振抑制構造の設け方はこれに限られない。一例として、図１７中に符号Ｒ１で示すように、筐体１１の側壁部分におけるユニット間に、筐体１１の側壁の上辺から下辺まで延びる線状の共振抑制構造を設けてもよい。別の例として、図１７中に符号Ｒ２で示すように、筐体１１の側壁部分におけるユニット間に、ユニット１７の幅（図中の上下方向の長さ）と同程度の長さの共振抑制構造を設けてもよい。要は、ユニット間の領域の内、振動波の多くが伝搬する領域部分に共振抑制構造を設ければよい。
【００５４】
（第９実施例）
これまで説明した第１実施例〜第８実施例では、リードピンのユニット間に、凹部又は凸部を設けたり、異種金属材を配置したりしたが、これらの共振抑制構造は、個別のリードピン間に設けてもよい。
図１８は、本発明の第９実施例に係る共振抑制構造を示す図である。図１９は、共振抑制構造として１層の異種金属材を用いた例を示す図であり、図２０は、共振抑制構造として２層の異種金属材を用いた例を示す図である。
第９実施例は、個別のリードピン間に、異種金属材２５を配置してある。リードピンのユニット間に共振抑制構造を設ける構成よりも複雑な構成となるものの、より効率的にリードピンの共振を抑制することができる。
【００５５】
上述したように、ガラス封止材にも共振の抑制効果があるが、ガラス封止材は線膨張係数差等によるひび割れ又はクラックの懸念など信頼性上の問題から幅広に設置することができず、また密度及び弾性係数の選択も殆どできないという問題がある。そこで、第９実施例では、図１９に示すように、リードピン１４を筐体１１に固定するためのガラス封止材１８の周りに、ガラス封止材１８を取り囲むように異種金属材２５を配置してある。異種金属材としては、例えば、金属リング、ロウ材等を用いることができる。
【００５６】
なお、図２０に示すように、ガラス封止材１８を取り囲むように２種類の異種金属材２５ａ，２５ｂを配置してもよい。内周側の異種金属材としては、例えば、ロウ材等を用いることができ、外周側の異種金属材としては、例えば、金属リング（コバール等）を用いることができる。このように異種金属材を多層化することで、より効率的にリードピンの共振を抑制することができる。
【００５７】
（第１０実施例）
図２１は、本発明の第１０実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第１０実施例は、リードピン１４を複数本ずつまとめたユニット１７を筐体１１の側壁に配列した構成において、共振抑制構造として、側壁部分の少なくとも内面１１ａ側に、振動を吸収する振動吸収部材２６を設置してある。振動吸収部材としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤などが、振動エネルギーを効率的に減衰できるので有効である。このような構成により、振動波が振動吸収部材によって吸収されて減衰するので、リードピンの共振が抑制される。振動吸収部材は、少なくともリードピン間に介在させて設置すればよく、例えば、リードピン毎に、その周囲を取り囲むように振動吸収部材を設置してもよい。
【００５８】
（第１１実施例）
図２２は、本発明の第１１実施例に係る共振抑制構造を示す図である。
第１１実施例は、第４実施例と第１０実施例とを組み合わせたものであり、ユニット１７を配する側壁部分の内面１１ａ側に形成された凹部と外面１１ｂ側に形成された凹部とを有している。また、内面１１ａ側に形成された凹部に、振動を吸収する振動吸収部材２６を設置してある。このような構成により、筐体の側壁部分に形成した段差により振動波を減衰又は分散させる作用と、振動吸収部材により振動波を吸収させる作用とを複合的に得ることができるので、より効果的である。
【００５９】
図２３は、本発明に係る光変調器を搭載した光送信装置の構成例を示すブロック図である。光送信装置は、光変調器１０の他、光源３１と、データ生成部３２と、ドライバ３３などを備える。光変調器１０としては、上記の各実施例で説明した共振抑制構造を有するものが使用される。
データ生成部３２は、光送信装置で送信する信号データを生成してドライバ３３に入力する。ドライバ３３は、入力された信号データを増幅し、信号データに応じた波形の高周波信号を生成する。ドライバ３３によって生成された高周波信号は、外部回路基板を経由して光変調器１０のＲＦ入力部に入力される。
【００６０】
光変調器１０は、ＲＦ入力部の他、光変調素子上に形成された複数の光変調部のバイアス制御のための信号入力部や、バイアス制御するために用いる電気信号を発生させるモニタＰＤ（光検出器）の出力部として、多数のリードピンを備えている。例えば、４つのＲＦ入力部と、４つの光変調器部と、２つフィードバック用のモニタＰＤとを集積したＤＰ−ＱＰＳＫ変調器には、グランドピンやＮＣピンを含め、１８本のリードピンを備えたものがある。各々のリードピンは、光送信装置内に設置されたバイアス制御回路等に半田等を用いて固定、接続され、ＤＣ電圧や低周波電気信号が印加される。各リードピンは、光送信装置の伝送特性が良好で安定的に運用できるように設定される。
【００６１】
以上のように、本発明によれば、比較的低コストで気密封止が可能なリードピン構成の光変調器を用いる場合であっても、小型及び高信頼性の光変調器を提供することができる。また、本発明に係る光変調器を光送信装置に搭載することで、高信頼性の光送信装置を提供することができる。
【００６２】
ここで、上記の各実施例では、光変調素子の基板にＬＮを用いたが、他の材料基板を用いてもよい。また、上記の各実施例では、高周波信号電極が４つの場合を例に説明したが、この数に限定されるものではない。
また、具体的に図示して説明することを省略するが、各実施例で挙げた構成の幾つかを組み合わせた構成としてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、筐体の側壁に固定されると共に筐体の内部空間に突出する部分を有する多数のリードピンを備えた光変調器に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  光変調器
１１  筐体
１１ａ  内面側
１１ｂ  外面側
１２  光変調素子
１３  偏波合成部
１４  リードピン
１５  中継基板
１６  ワイヤ
１７  ユニット
１８  ガラス封止材
２１，２２，２３，２４  凹部
２５，２５ａ，２５ｂ  異種金属材
２６  振動吸収部材
３１  光源
３２  データ生成部
３３  ドライバ
５０  ワイヤボンディング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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