(57)【要約】  高周波特性が向上する高周波伝送線路等を提供すること。高周波伝送線路は、第１導体線路と、第１導体線路と接続される終端抵抗と、終端抵抗と接続される第２導体線路と、第１導体線路、終端抵抗および第２導体線路に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、第２導体線路と接続されるグランド線路とを備え、第１導体線路およびグランド線路は、それぞれ、終端抵抗側に向かって、線路幅が狭くなるように形成される。
2016152152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の特性インピーダンスを有する第１導体線路と、
前記第１導体線路と接続される終端抵抗と、
前記終端抵抗と接続される第２導体線路と、
前記第１導体線路、前記終端抵抗および前記第２導体線路に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、前記第２導体線路と接続されるグランド線路と、
を備え、
前記第１導体線路および前記グランド線路は、それぞれ、前記終端抵抗側に向かって、線路幅が狭くなるように形成される
ことを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項２】
前記終端抵抗および前記第２導体線路の部分の特性インピーダンスは、前記グランド線路との組み合わせによって、前記第１導体線路の前記特性インピーダンスよりも高くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送線路。
【請求項３】
前記第１導体線路および前記グランド線路において、前記線路幅は、テーパ形状により狭く形成されることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送線路。
【請求項４】
請求項１項に記載の高周波伝送線路を含むことを特徴とする光回路。
【請求項５】
前記光回路はＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザであり、ＥＡ変調器は信号入力用電極と、グランド用電極とを有し、前記信号入力用電極が前記第１導体線路に接続されることを特徴とする請求項４に記載の光回路。
【請求項６】
前記グランド用電極は、前記グランド線路に接続されることを特徴とする請求項５に記載の光回路。
【請求項７】
前記信号入力用電極と第１導体線路との接続がフリップチップ接続であることを特徴とする請求項５に記載の光回路。
【請求項８】
変調器と接続するため、前記高周波伝送線路を貫通する接続領域部をさらに含み、
前記接続領域部において、前記高周波伝送線路上面における前記第１導体線路と前記グランド線路との間の距離は、前記接続領域部の特性インピーダンスが５０Ωよりも小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用途の光送信器等、高周波で動作する光デバイスの終端技術に関し、特に、電界吸収型変調器（ＥＡＭ：Electro-Absorption Modulator）集積ＤＦＢ(Distributed Feedback:分布帰還型)レーザ（ＥＭＬ：Electroabsorption Modulator integrated with DFB Laser）の５０オーム終端技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットやＩＰ電話、動画のダウンロードなどの利用拡大により、必要とされる通信容量が急速に高まっている。そして、光ファイバや光通信用機器に搭載される光送信器の需要が拡大している。光送信器またはそれを構成する部品は、プラガブル（Pluggable）と呼ばれ、搭載や交換がしやすいように、仕様によるモジュール化が急速に進展している。【０００３】
ＸＦＰ（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）は、１０ギガビット・イーサネット（登録商標）（１０ＧｂＥ）の着脱モジュールの業界標準規格の一つである。この規格により光送信器モジュールに搭載される光源もモジュール化が進んでいる。これは、ＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ばれ、代表的なモジュール形態として、箱型形状のＴＯＳＡモジュールがある(非特許文献１)。【０００４】
近年、光送信器の需要が増加しているが、一方で、光送信器の性能を維持しつつ低コスト化への要求も強くなっている。毎秒１００ギガビット伝送用ＴＯＳＡモジュールの開発や、毎秒４００ギガビットの超高速化に向けた標準化活動も活発であり、ＴＯＳＡに対する高性能への要求は大きくなっている。【０００５】
典型的な箱型ＴＯＳＡモジュールの構成について、図１および図２を参照して説明する。  図１は、典型的な箱型ＴＯＳＡモジュール１００の外観を示す図である。図２は、図１で示した筺体のモジュール内部の実装構成を示す図である。【０００６】
図１に示すように、モジュール１００の筐体は、ＸＦＰ準拠により、焼結セラミックまたは金属で形成されている。【０００７】
モジュール１００では、筺体のテラス部１０１から筺体内部側に向けて貫通する変調電気信号給電用配線端子１０２が少なくとも一つ設けられる。テラス部１０１にはさらに、ＤＣ給電用配線端子も設けられている。【０００８】
図１において、モジュール１００には、セラミック部１０３および金属部１０４が形成される。【０００９】
サブキャリアと呼ばれる薄板２０１は、筺体と離間して設置されている。サブキャリア２０１には、誘電体材料に金属メッキまたは蒸着することにより配線パターンが形成される。さらに、サブキャリア２０１には、光半導体デバイスに必要な素子が搭載される。必要な素子としては、例えばレーザダイオード２０２、光変調器２０３、抵抗２０４およびコンデンサ２０５などがある。【００１０】
筺体はキャリア２０６と呼ばれる金属性の小板に載っている。そして、キャリア２０６の下には、筺体下部に接する熱電冷却素子（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）２０７が搭載されている。このＴＥＣ２０７によって、サブキャリア２０１上の素子で発生した熱が吸熱され、筺体下部から排熱される。省電力化と部品点数削減の観点から、ＴＥＣ２０７を用いないＴＯＳＡの開発も行われている。【００１１】
筺体の側面には、レンズ２１８または光取り出し用窓が設けられ、天板とともに抵抗溶接などにより光半導体デバイスがパッケージ内に封止される。【００１２】
筺体外部から内部へ貫通している変調電気信号給電用配線２０８とサブキャリア２０１は、従来、ワイヤ状金線２０９やリボン状金線２１０で導通をとっている。【００１３】
図３は、ＴＯＳＡモジュール１００と駆動用ドライバＩＣ３０１との接続例を示している。【００１４】
駆動用ドライバＩＣ３０１の信号またはＤＣ電源からの給電（不図示）は、フレキシブルプリント基板３０２を用いて行われるのが一般的である。【００１５】
フレキシブルプリント基板３０２は、柔軟性があり大きく変形させることが可能なプリント基板であり、フレキまたはＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）とも呼ばれる。変調用電気信号の伝送またはＤＣ給電は、フレキシブル基板３０２を介してＴＯＳＡモジュール１００に対して行われる。【００１６】
変調用電気信号は、駆動用ドライバＩＣ３０１からフレキシブル基板３０２を介してＴＯＳＡモジュール１００に伝送される。ＴＯＳＡモジュール１００では、その変調用電気信号は、変調電気信号給電用配線端子１０２、伝送線路２０８、ワイヤ２０９，２１０、およびサブキャリア上の伝送線路２１１を介して、光半導体素子２０３に伝送される。さらに、その変調用電気信号は、終端抵抗２０４へ伝送される。【００１７】
駆動用ドライバＩＣ３０１は、出力インピーダンスが５０オームで駆動波形を送出するよう設計されている。このため、伝送線路２１１および終端抵抗２０４についても、通常は５０オームに設定される。こうすることでインピーダンス整合をとるのが従来技術であった。【００１８】
ＸＦＰ準拠のＴＯＳＡ光モジュールの動作周波数は、１０ＧＨｚにまで及んでおり、電気信号は波（マイクロ波）としての振る舞いが強くなる。すなわち、インピーダンス整合しない不連続点（反射点）では、そこを起点とする反射波が発生し、反射波が駆動ドライバＩＣ３０１に向かって進行してしまう。このような状況から、従来は、伝送線路２１１と終端抵抗２０４との間の不連続点（反射点）をなくすことが重要であった。【００１９】
図４Ａ〜図４Ｃは、従来のEAM集積DFBレーザの構成を示す図であって、ＡはEAM集積DFBレーザの実装図、ＢはEAM集積DFBレーザの斜視図、ＣはEAM集積DFBレーザの上面図（ＤＦＢレーザの電極４２２、EAMの電極４２３，４２４）を示す。なお、図４Ａは、非特許文献２に開示されている構成を示している。【００２０】
図４Ａに示したEAM集積DFBレーザ４００では、５０オームで設計された高周波配線（ＧＳＧ）４０１が、ワイヤ４０３によって、ＥＭＬのＥＡＭ４０２に接続されるとともにＥＡＭ４０２を介して５０オームの終端回路４０４に接続されている。【００２１】
図４Ｂからわかるように、EAM集積DFBレーザ４００Ａでは、DFBレーザ４１３とEAM４１４が、n-InP基板４２０上に集積される。【００２２】
DFBレーザ４１３の活性層４１６とEA変調器４１４の光吸収層４１７はともに、InGaAsP／InGaAsP多重量子井戸（MQW: Multi-Quantum Well）構造からなり、バットジョイント４１８によって接続されている。【００２３】
活性層４１６および光吸収層４１７の上には、p-InP層４１９がある。このp-InP層４１９は、メサ状に形成されたのち、半絶縁（SI: Semi-Insulating）InP４２１によって埋め込まれる。【００２４】
図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、DFBレーザ４１３の電極４２２とEAM４１４の電極４２４との間には分離溝４１５が設けられる。【００２５】
EAM４１４の電極４２３には、ボンディングワイヤを形成するため、またはフリップチップボンディングのためのパット電極４２４が設けられる。DFBレーザ４１３の長さは450 μm、EAM４１４の長さは150 μmである。【００２６】
なお、図４Ａに示した例では、高周波配線４０１のグランドＧに接続されるｎ電極（n-InP基板４２０の下部）とシグナルＳに接続される電極４２４は、それぞれ、ＥＭＬの異なる面にある場合を示している。【００２７】
一方、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、グランドＧとシグナルＳとに接続される各電極が同一の面に設けられるＥＭＬも知られている。【００２８】
図５Ａおよび図５Ｂは、フリップチップボンディングによる高周波配線とＥＭＬとの接続態様であって、グランドＧおよびシグナルＳに接続される各電極２３１，２４０が同一の面に設けられる場合について示している。図５Ａでは、ｎ−ＩｎＰ基板２１３の上に、ｎ−コンタクト層２３８、ｎ−ＩｎＰ２３７、光吸収層２３５、ｐ−ＩｎＰ２３４およびｐコンタクト層２３３を有し、半絶縁（SI: Semi-Insulating）ＩｎＰ２３６により、メサが埋め込まれている。シグナルＳに接続されるｐ電極２３１、およびグランドＧに接続されるｎ電極２４０は、絶縁膜（例えばＳｉＯ２）２３２の上に形成される。すなわち、ｎ電極２４０とｐ電極２３１はともに、同一の面に設けられる。【００２９】
なお、各電極２３１，２４０上には、Ａｕバンプ２１５が形成され、ＥＭＬは、Ａｕバンプ２１５、金錫ハンダ（バンプ）２１８および電極パッド２１７を介して、高周波配線板２０１と接続される。【００３０】
最近では、毎秒１００ギガビットや毎秒４００ギガビットといった超高速化の送信器の需要が高まりつつある。【００３１】
図６Ａ〜図６Ｃは、従来の多チャネル光送信器５００の構成であって、Ａは多チャネル光送信器５００の全体構成、Ｂは１チャンネルの構成、Ｃは４チャネルの出力の概要、を示す。なお、多チャネル光送信器５００は、非特許文献３に開示されている。【００３２】
多チャネル光送信器５００は、２５Ｇｂ／ｓで動作するＥＭＬが４つ設けられており、１００Ｇｂ／ｓで動作するようになっている。【００３３】
ＥＭＬは、ＤＦＢレーザ（ＬＤ）と、ＤＦＢレーザからの出力光を２５Ｇｂ／ｓで変調するためのＥＡ変調器（ＥＡＭ）とからなる。図６Ｂは図４Ｃに対応しており、図６Ｂにおいて、DFBレーザの電極４２２とEA変調器の電極４２３，４２４とが示されている。【００３４】
４つのＥＭＬからの出力光の波長はそれぞれ異なり、それをＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｆｅｒｅｎｃｅ）型の光カプラで合波する。合波するための光カプラとして、波長カプラや偏波カプラを使うこともある。【００３５】
図７Ａ〜図７Ｅは、４チャネルのＥＭＬと高周波配線との接続形態を示す図であって、Ａは従来のワイヤによる接続形態、Ｂは図７Ａの等価回路、Ｃは金バンプによる接続形態、Ｄは図７Ｂの等価回路、Ｅは２つの接続形態の各高周波特性、を示す。なお、図７Ｅにおいて、ｔ１は図７Ｃに示した接続形態の高周波特性を、ｔ２は図７Ａに示した接続形態の高周波特性を、それぞれ示す。【００３６】
図７Ａに示した４チャネルのＥＭＬと高周波配線とをワイヤで接続するには、例えば図７Ａのような構造になる。すなわち、図７Ａにおいて、ＥＭＬのＥＡ変調器（ＥＡＭ）と配線板６０４とは、ボンディングワイヤ６０１によって接続される。【００３７】
図７Ａにおいて、多チャネル光送信器６００は、信号線６０２、ＥＡＤＦＢレーザアレイ６０３、サブキャリア６０５、ＥＡＭパッド６０７およびスペーサ６０６を備える。【００３８】
この図７Ａの多チャネル光送信器６００の等価回路は、図７Ｂに示すような回路になる。配線板６０４は、コイル（ボンディングワイヤに対応）６０４８を介してＥＡＭ６０４６と接続されるとともに、コイル（ボンディングワイヤに対応）６０４９を介して50オーム終端６０５０と接続される。【００３９】
なお、図７Ｂにおいて、Ｒクラッド６０４１、Ｃパッド６０４２、Ｃアクティブ６０４３、Ｒアクティブ６０４４、Ｒｎクラッド６０４５およびアクティブレイヤ（光吸収層）６０４７が示されている。【００４０】
上述したＲクラッド６０４１は図４Ｂに示したクラッド層４１９の抵抗に、Ｃパッド６０４２は図４Ｂに示したパッド４２４の容量に、Ｃアクティブ６０４３は図４Ｂに示した光吸収層４１７の容量に、それぞれ対応する。また、Ｒアクティブ６０４４は図４Ｂに示した光吸収層４１７の抵抗に、Ｒｎクラッド６０４５は図４Ｂに示したクラッド層４１９および基板４２０の抵抗に、それぞれ対応する。【００４１】
なお、ＥＭＬの動作帯域をあげるために、上述したボンディングワイヤを使用せずに、図５Ａおよび図５Ｂに示したフリップチップボンディングによって、ＥＡＭの電極６０７と配線板６０４とを金バンプ（図５Ａおよび図５Ｂに示した例では、Ａｕバンプ２１５）で直接接続する方法がある。  図７Ｃは図５Ａおよび図５Ｂと同様のフリップチップボンディングの接続態様であり、図７Ｄはその接続態様の等価回路である。【００４２】
図７Ｃにおいて、ＥＭＬのＥＡ変調器（ＥＡＭ）と配線板６１４とは、金バンプ６１３によって接続される。【００４３】
図７Ｃにおいて、多チャネル光送信器６００Ａは、上層信号線６１０、下層信号線６１１、ＲＦビア６１２、高周波回路板６１４、サブキャリア６１５を備える。【００４４】
図７Ｄにおいて、配線板６１４は、ＥＡＭ６０４６Ａおよび50オーム終端６０５０Ａとそれぞれ接続される。【００４５】
なお、図７Ｄにおいて、アクティブレイヤ（光吸収層）６０４７Ａが示されている。【００４６】
上述したフリップチップボンディングは、実装基板上にチップを実装する方法の１つである。フリップチップボンディングでは、チップ表面と基板とを電気的に接続する際、ワイヤボンディングのようにワイヤによって接続するのではなく、アレイ状に並んだ金バンプによって接続する。これによりワイヤボンディングに比べて下層信号線６１１とＥＡＭの電極６０７の距離が非常に近いため、配線が極めて短くなる。このため、図７Ｅに示すように、フリップチップボンディングの場合の高周波特性ｔ１は、ワイヤボンディングの場合の高周波特性ｔ２よりも良くなる。【００４７】
これは、フリップチップボンディングの場合は、周波数が増加するにつれ高周波特性が徐々に劣化していくのに対し、ワイヤボンディングの場合は、ワイヤボンディングで周波数がピーキングを持ち、さらに高周波側では急速に高周波特性が劣化する傾向にあるからである。【００４８】
寄生インダクタンスを減らすことで、高周波特性を改善することを重要視している。【００４９】
上述した配線板は、例えば図８Ａのようなマイクロストリップラインで形成される。図８Ａの誘電体基板において、長さがＷの上面導体７０１ａは伝送線路になり、下面導体７０１ｂはＧＮＤになる。導体７０１ａ，７０１ｂ間には、誘電体７０２が形成される。【００５０】
伝送線路の特性インピーダンスは、図８Ｂに示すように、基板の比誘電率、厚さ、導体の厚さおよび幅などによって決まる。比誘電率の高い基板を使用すれば、回路を小型化することができる。一般に、次のような基板材料が使われることが知られている。ガラスエポキシ基板（比誘電率  εr＝４．８）、テフロン（登録商標）基板（比誘電率  εr＝２．６）、セラミック基板（比誘電率  εr＝１０．０）。【００５１】
配線板は、例えば図８Ｃのようなコプレーナ・ラインで形成される。図８Ｃでは、厚さ＝ｈ、比誘電率＝εr の誘電体基板の片面を導体面とし、その導体面に幅＝Ｓの２本のスロットが間隔Ｗで設けられている。誘電体基板は通常、両側の導体面がＧＮＤ、中央の導体がシグナルという、いわゆるＧＳＧ構造となる。図８Ｄは、ｗ／ｈ＝０の配線板におけるｓ／ｈの値に応じた特性インピーダンスを示してある。【００５２】
図９Ａおよび図９Ｂは、フリップチップボンディングを用いた従来のＥＭＬの終端回路パターン８００の概略を示している。【００５３】
図９Ａに示す回路パターン８００において、ＥＭＬのＥＡ変調器（ＥＡＭ）８０４に信号を送るための高周波線路Ｓ（８０１）も、終端抵抗８０３の直前の高周波線路８０１も同じ５０オーム設計である。図９Ａは、ＥＡＭの信号用電極も、ＧＮＤ電極Ｇ（８０２）も同一面にある場合の例を示している。ＥＡＭの信号用電極は配線板の高周波線路Ｓに、ＥＡＭのＧＮＤ電極は配線板のグランド線路Ｇに、それぞれフリップチップボンディングされる。【００５４】
５０オームの終端抵抗８０３は、チップ抵抗を配線板に半田づけしてもよいし、配線板に作りこんでもよい。配線板に作りこむ場合、終端抵抗８０３も５０オームになるように設定する。終端抵抗８０３は、寄生容量を少なくするため、なるべく短くなるようにする。終端抵抗８０３とその右側のグランド線路Ｇとの間には隙間を設けずに両者を直結して、寄生成分が含まないようにする。【００５５】
なお、ＥＡＭのＧＮＤ電極が信号用電極の反対側（裏面）にある場合には、図９Ｂのように、信号用電極と配線板の高周波線路８０１とだけがフリップチップボンディングされる。この場合、裏面の電極およびグランドは、ボンディングワイヤ、または、ビアなどの方法で接続される。【００５６】
図１０および図１１は、ＥＡＭのＧＮＤ電極が信号用電極の反対側（裏面）にある場合のＥＡＭのＧＮＤ電極とグランドとのビア接続形態を示している。図１０および図１１に示した接続形態は、図９Ｂの回路パターン８００に対応している。【００５７】
図１０において、Ａｕバンプ８１３によって、高周波配線板８３０とサブキャリア８２０上のＥＡＭ８０４とが接続される。また、Ａｕバンプ８１５によって、高周波配線板８３０と配線引き回し用の高周波配線板８３１とが接続される。図１０の接続例では、電流パスＩは、フリップチップボンディング８１３→ＥＡＭ８０４の底面→サブキャリア８２０→高周波配線板８３１という経路になる。【００５８】
図１１に示すように、ＥＡＭ８０４のシングルＳにフリップチップボンディング８１３が施され、サブキャリア８２０上には、例えば半田によってＥＡＭ８０４が搭載される。一般に、ＥＡＭ８０４の厚みは１５０μｍ程度であり、高周波配線板８３１よりも薄くなるので、サブキャリア８２０には図１１に示すような段差が設けられる。【００５９】
なお、図１１において、２つのＡｕ電極８１６ａ，８１６ｂは接続されている。【００６０】
Ａｕ電極８１６ｂと高周波配線板８３０のグランドＧとはビア８３３によって接続され、２つの高周波配線板８３０，８３１はフリップチップボンディング８１５によって接続される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００６１】
【非特許文献１】Dongchurl Kim et al., “Design and Fabrication of a Transmitter Optical Subassembly (TOSA) in 10-Gb/s Small-Form-Factor Pluggable (XFP) Transceiver”, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 12, NO. 4, JULY/AUGUST 2006, pp776-782
【非特許文献２】Chengzhi Xu et al., IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 24, NO. 22, NOVEMBER 15, 2012
【非特許文献３】Shigeru Kanazawa et al., JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 32, NO. 1, JANUARY 1, 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００６２】
図９Ａおよび図９Ｂに示す構造は、伝送線路８０１と終端抵抗８０３とをそれぞれ５０オームに設定することでインピーダンス整合をとることができる。また、終端抵抗８０３を短くすることで寄生インダクタンスを減らすことができる。しかし、伝送線路８０１と終端抵抗８０３とのインピーダンス整合が考慮されるものの、ＥＡＭ８０４を含むインピーダンス整合が考慮されていない。【００６３】
ＥＡＭはＤＦＢレーザの光を吸収し、光損失を増大させることで変調を行う。印加電圧は、例えば−３Ｖ（ＬＯＷ）〜−０．５Ｖ（ＨＩＧＨ）であり、受光電流が１５ｍＡ程度流れる。つまり、抵抗換算では例えば２００オームであり、５０オーム線路から大きく外れる可能性がある。加えて、ＥＡＭの等価回路や高周波配線等には、キャパシタなど、虚部のインピーダンスを持つ寄生成分も含まれる。このため、一般的に、１０ＧＨｚを超えるような高周波領域まで広帯域にインピーダンス整合を取るために、実部の値しか有しない抵抗体のみで整合させることは困難である。さらに、受光電流は、光強度や波長、温度等によっても変化するので、ＥＡＭを含むインピーダンス整合を取ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００６４】
上記の課題を解決するための高周波伝送線路は、所定の特性インピーダンスを有する第１導体線路と、前記第１導体線路と接続される終端抵抗と、前記終端抵抗と接続される第２導体線路と、前記第１導体線路、前記終端抵抗および前記第２導体線路に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、前記第２導体線路と接続されるグランド線路とを備え、前記第１導体線路および前記グランド線路は、それぞれ、前記終端抵抗側に向かって、線路幅が狭くなるように形成される。【００６５】
ここで、前記終端抵抗および前記第２導体線路の部分の特性インピーダンスは、前記グランド線路との組み合わせによって、前記第１導体線路の前記特性インピーダンスよりも高くなるように設定するようにしてもよい。【００６６】
前記第１導体線路および前記グランド線路において、前記線路幅は、テーパ形状により狭く形成するようにしてもよい。【００６７】
上記の課題を解決するための光回路は、上記高周波伝送線路を含む。ここで、前記光回路はＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザであり、ＥＡ変調器は信号入力用電極と、グランド用電極とを有し、前記信号入力用電極が前記第１導体線路に接続されるようにしてよい。【００６８】
前記グランド用電極は、前記グランド線路に接続されるようにしてもよい。【００６９】
前記信号入力用電極と第１導体線路との接続はフリップチップ接続としてもよい。
【発明の効果】
【００７０】
本発明によれば、高周波特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】典型的な箱型ＴＯＳＡモジュール１００の外観を示す図である。
【図２】図１で示した筺体のモジュール内部の実装構成を示す図である。
【図３】ＴＯＳＡモジュールと駆動用ドライバＩＣとの接続態様を示す図である。
【図４Ａ】従来のEAM集積DFBレーザの実装図である。
【図４Ｂ】EAM集積DFBレーザの斜視図である。
【図４Ｃ】EAM集積DFBレーザの上面図である。
【図５Ａ】フリップチップボンディングによる高周波配線とＥＭＬとの接続態様を示す図である。
【図５Ｂ】フリップチップボンディングによる高周波配線とＥＭＬとの接続態様を示す図である。
【図６Ａ】従来の多チャネル光送信器の全体構成を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示した多チャネル光送信器において、１チャンネルの構成を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示した多チャネル光送信器において、４チャネルの出力の概要を示す図である。
【図７Ａ】従来の多チャネル光送信器において、ＥＡＭの電極と配線板とのワイヤ接続態様を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａの等価回路を示す図である。
【図７Ｃ】従来の多チャネル光送信器において、ＥＡＭの電極と配線板とのバンプ接続態様を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｂの等価回路を示す図である。
【図７Ｅ】従来の多チャネル光送信器において、ワイヤボンディングおよびフリップチップボンディングの各々の場合における高周波特性を示す図である。
【図８Ａ】従来の高周波誘電板の構成を示す図である。
【図８Ｂ】従来の高周波誘電板において、誘電率に応じた特性インピーダンスを示す図である。
【図８Ｃ】コプレーナ・ラインで形成される配線板の構成を示す図である。
【図８Ｄ】ｗ／ｈ＝０の配線板におけるｓ／ｈの値に応じた特性インピーダンスを示す図である。
【図９Ａ】フリップチップボンディングを用いた従来のＥＭＬの終端回路パターンの概略を示す図である。
【図９Ｂ】フリップチップボンディングを用いた従来のＥＭＬの終端回路パターンの概略を示す図である。
【図１０】ＥＡＭのＧＮＤ電極が信号用電極の裏面にある場合のＥＡＭのＧＮＤ電極とグランドとの接続形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の接続形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の高周波伝送線路の構成例を示す図である。
【図１３】高周波配線板の一例を示す斜視図である。
【図１４】高周波配線板と接続されるＥＡＤＦＢレーザチップの一例を示す斜視図である。
【図１５】ＥＡＤＦＢレーザチップと高周波配線板との組み合わせ例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の等価回路の一例を示す図である。
【図１７】シミュレーションで得られる等価回路の一例を示す図である。
【図１８】抵抗体の長さを変えたときの周波数応答特性の違いを説明するための図である。
【図１９】抵抗体とＧＮＤとの間隔を変えたときの周波数応答特性の違いを説明するための図である。
【図２０】ピーキングにより帯域を改善させたときの周波数応答特性の違いを説明するための図である。
【図２１】実施形態の高周波伝送線路の変形例を示す図である。
【図２２Ａ】図２１の高周波伝送線路において、ビア周辺における配線パターンの例を示す図である。
【図２２Ｂ】図１２の高周波伝送線路において、ビア周辺における配線パターンの例を示す図である。
【図２３】ＤＭＬにおける高周波伝送線路のビア周辺における配線パターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
以下、本発明の高周波伝送線路１の実施形態について説明する。この高周波伝送線路１は、ＥＭＬに信号を伝送するように構成される。
【００７３】
［高周波伝送線路の構成］
まず、高周波伝送線路１の構成について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、高周波伝送線路の終端装置１の構成例を示す模式図である。図１３は、高周波伝送線路１を示す斜視図である。
【００７４】
図１２に示すように、高周波伝送線路１は、第１導体線路１１と、この第１導体線路１１の終端抵抗１４と、終端抵抗１４と接続される第２導体線路１５と、第１導体線路１１、終端抵抗１４および第２導体線路１５に対して、所定の距離を隔てて対向配置されるとともに、第２導体線路１５と接続されるグランド線路１２とを備える。終端抵抗１４の一端は第１導体線路１１の一端に接続され、終端抵抗１４の他端はグランド線路１２の一端に接続される。
【００７５】
なお、本実施形態では、終端抵抗１４の長さは、「ｌ」とする。「ｌ」の値は、寄生インダクタンスを大きくなるように設定される。
【００７６】
導体線路１１，１５は、例えば高周波配線板である。第１導体線路１１の特性インピーダンスは、例えば５０Ωに設定される。
【００７７】
図１２において、ＥＭＬのＥＡＭ１６は、導体線路１１とグランド線路１２との間に接続される。この実施形態では、ＥＡＭ１６の信号用電極およびグランド用電極はともにＥＡＭ１６の同一面に構成されるようになっているので、ＥＡＭ１６の信号用電極は導体線路１１に、ＥＡＭ１６のグランド電極はグランド線路１２に、それぞれフリップチップボンディングされる。フリップチップボンディングの接続形態は例えば図５Ａおよび図５Ｂで示したものと同じである。
【００７８】
第１導体線路１１は、終端抵抗１４側の端面において、内側に曲がる折り曲げ形状１３ｃ，１３ｄを有する。図１２の例では、折り曲げ形状１３ｃ，１３ｄは、例えば、線路幅が狭くなるテーパ形状となっている。
【００７９】
グランド線路１２は、上述した各折り曲げ形状１３ｃ，１３ｄに対応する位置において、外側に曲がる折り曲げ形状１３ｂ，１３ａを有する。図１２の例では、折り曲げ形状１３ａ，１３ｂは、例えば、線路幅が狭くなるテーパ形状となっている。
【００８０】
これにより、折り曲げ形状１３ａ〜１３ｄの部分の特性インピーダンスは、終端抵抗１４側に向かって、５０Ωよりも大きくなるように変化する。この部分は、図１３に示すインピーダンス遷移部３２を構成する。
【００８１】
図１２に示した終端抵抗１４およびそれと対向するグランド線路１２の部分は、特性インピーダンスが５０Ωよりも大きくなる。この部分は、図１３に示す第１の高インピーダンス部３３を構成する。
【００８２】
第２導体線路１５の一端は終端抵抗１４と接続され、他端はグランド線路１２と接続される。つまり、終端抵抗１４は、グランド線路１２と直接接続されない。なお、第２導体線路１５は、対応するグランド線路１２との組み合わせによって、図１３に示す第２の高インピーダンス線路部３４を構成する。この第２の高インピーダンス線路部３４は、スタブとして機能し、これにより、後述する周波数のピーキング量が調整されるようになっている。
【００８３】
なお、図１３において、５０Ω線路３１は、インピーダンス特性が５０Ωの導体線路１１の部分に対応する。
【００８４】
次に、この終端装置１と組み合わせられるEA変調器集積DFBレーザ（以下、「DFBレーザ」と略す。）２０について、図１４を参照して説明する。図１４は、DFBレーザ２０の一例を示す斜視図である。
【００８５】
図１４に示すように、DFBレーザ２０は、ＤＦＢレーザ電極２１と、金バンプ２２と、ＥＡＭの信号用電極２３と、レーザチップ２４と、サブキャリア２５とを備える。
【００８６】
図１５は、高周波伝送線路１とDFBレーザ２０とが組み合わせられた光回路の一例を示す斜視図である。
【００８７】
この例では、高周波伝送線路１は、金バンプ２２を介して、図１５に示したＥＡＭの信号用電極２３と接続されるようになっている。
【００８８】
なお図１５では、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１が直角に交わるような形態になっているが、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１が同一方向から重なり合うに配置しても構わない。特にＤＦＢレーザ２０が単体でなく、アレイ構造の場合には、ＤＦＢレーザ２０と高周波伝送路１とを同一方向に配置するのが好ましい。
【００８９】
図１６は、高周波伝送線路１の等価回路４０である。
【００９０】
この等価回路４０は、５０Ω線路４１と、インピーダンス調整部４２とを備える。インピーダンス調整部４２は、５０Ω線路４１と直列接続されるインピーダンス遷移部４２１と、第１の高インピーダンス線路４２２と、第２の高インピーダンス線路４２３とを有する。ＥＡ部４２４の一端は、５０Ω線路４１とインピーダンス遷移部４２１との間に接続され、ＥＡ部４２４の他端は接地される。
【００９１】
なお、図１６において、回路要素４１，４２１は、それぞれ、図１３に示した５０Ω線路３１、インピーダンス遷移部３２に対応する。また、回路要素４２２，４２３は、それぞれ、図１３に示した第１の高インピーダンス線路部３３、第２の高インピーダンス線路部３４に対応する。
【００９２】
［シミュレーションの概要］
次に、本実施形態の高周波伝送線路１について、三次元電磁解析シミュレータを利用して、終端抵抗１４の長さｌ、終端抵抗１４とグランド線路１２との間隔、および、第２の高インピーダンス線路部３４の長さを変えて、光回路の強度を計算した。このときの等価回路を図１７に示す。
【００９３】
図１７は、シミュレーションにより得られた高周波伝送線路１、ＥＡＭおよび金バンプを含む等価回路を示している。図１７の例では、Ｒ１＝５０Ω、Ｌ１＝０．００３ｎＨ、Ｃ１＝０．０３８ｐＦ、Ｒ２＝２４．８Ω、Ｒ３＝９８Ω、Ｒ４＝２Ω、Ｃ２＝０．０５８ｐＦを示している。
【００９４】
なお、図４Ｂを参照すると、Ｒ１はＥＡＭのクラッド層４１９の抵抗に、Ｃ１はパッド４２４の容量に、Ｃ２は光吸収層４１７の容量に、それぞれ対応する。また、Ｒ３は光吸収層４１７の抵抗に、Ｒ４はクラッド層４１９および基板４２０の抵抗に、それぞれ対応する。
【００９５】
図１８は、終端抵抗１４の長さｌを変えたときにシミュレーションにより得られる強度を示している。強度Ｓ１１は、図１７に示したものを表し、Ｓ１２は、従来の図９Ａに示したものを表している。図１８に示すように、「ｌ」の値が２５μｍから１００μｍになることで、Ｓ１１で示される帯域幅が改善する。
【００９６】
図１９は、終端抵抗１４とグランド線路１２との間隔を変えたときにシミュレーションにより得られる強度を示している。強度Ｓ２１は、図１７に示したものを表し、Ｓ２２は、従来の図９Ａに示したものを表している。強度Ｓ２１，Ｓ２２に示すように、上記間隔が２０μｍから１００μｍに変化することで、４０ＧＨｚ付近でピーキングが生じ、これにより、Ｓ２１で示される帯域幅が改善する。
【００９７】
図２０は、第２の高インピーダンス線路部３４の長さを変えたときにシミュレーションにより得られる強度を示している。強度Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３は、それぞれ、第２の高インピーダンス線路部３４の長さが１５０μｍ，１００μｍ，５０μｍのものを表し、Ｓ３４は、従来の図９Ａに示したもの（すなわち、高インピーダンス線路部３４の長さが０μｍ）を表している。強度Ｓ３１〜Ｓ３４に示すように、第２の高インピーダンス線路部３４が長くなることで、４０ＧＨｚ付近で発生するピーキングの強度が大きくなり、これにより、帯域幅が改善する。
【００９８】
なお、上記シミュレーションでは、第２の高インピーダンス線路部３４の長さを変えることにより帯域が改善することがわかったが、この第２の高インピーダンス線路部３４の長さは、フォトリソグラフィにより±５μｍ以下の精度でパターン作製することができるので、所望のピーキング量とすることができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の高周波伝送線路１によると、第１導体線路１１およびグラウンド線路１２は、それぞれ、終端抵抗１４側に向かって、線路幅が狭くなるように形成される。この場合、終端抵抗１４および第２導体線路１５では、グランド線路１２との組み合わせによって特性インピーダンスを第１導体線路１１の特性インピーダンスよりも高くなる。これにより、周波数特性が向上する。
【０１００】
以上、実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、変更するようにしてもよい。
【０１０１】
（変形例１）
以上では、ＥＭＬのＥＡＭ８０４は、導体線路８０１とグランド線路８０２との間に接続される場合について説明した。しかしながら、ＥＡＭ８０４の信号用電極とグランド用電極とが異なる面に構成される場合も考えられる。例えば図２１では、かかる場合について、高周波伝送線路１Ａが、ＥＡＭの信号用電極およびグランド電極がともに、第１導体線路１１でフリップチップボンディングされる態様を例示している。
【０１０２】
(変形例２)
また、上述した折り曲げ形状（テーパ形状）１３ａ〜１３ｄは、特性インピーダンスが例えば５０Ωより高くなるものであればよく、他の様々な代替の形状によっても実施することができる。例えば、かかる形状として、段階的に、または曲面状に連続的に、変化するようにしてもよい。
【０１０３】
（変形例３）
図１２および図２１に示したものにおいて、テーパ形状は、第１導体線路１１のみに形成し、グランド線路１２は形成しないようにしてもよい。
【０１０４】
（変形例４）
以上では、上述した各高周波伝送線路１，１ＡとＥＡＭ１６との接続を実現するためのビア周辺の配線パターンについて言及しなかったが、ビアによって、各高周波伝送線路１，１ＡとＥＡＭ１６とを接続するようにしてもよい。
【０１０５】
［ビア周辺の配線パターン］
ＥＡＭ１６との接続を実現するためのビア周辺の配線パターンについて、図７Ｃ、図９Ａ、後述する図２２Ａおよび図２２Ｂを参照して説明する。
【０１０６】
図７Ｃにおいて、従来の高周波回路板６１４は、ＲＦビア６１２を介して、サブキャリア６１５上のＥＡＭと接続される。しかしながら、高周波回路板６１４において、ＲＦビア６１２周辺のシグナルとグランドとの間の距離が大きく、ＲＦビア６１２も５０Ωの特性インピーダンス線路に近づけた設計になっているが、ＥＡＭとＲＦビア６１２との距離が短いため、周波数応答特性を改善するためには、分布定数線路設計ではなく集中定数線路として設計する必要がある。
【０１０７】
そのため、上述した高周波伝送線路１，１Ａでは、ビア（接続領域部）周辺のシグナルとグランドとの間の距離を従来のものよりも小さくし、ビアの特性インピーダンスを50Ωよりも下げるようにして周波数応答特性を改善するようにしている。なお、接続領域部としてのビアは、ホールであってもよい。
【０１０８】
図２２Ａは、かかる高周波伝送線路１Ａのビア８３周辺の配線パターンを示す図である。なお、図２２Ａの高周波伝送路１Ａの構成は、図２１に示した高周波伝送路１Ａの構成と同一である。図２２Ａにおける配線パターンＰ１は、高周波伝送線路１Ａの下面に形成され、配線パターンＰ２は、高周波伝送線路１Ａの上面に形成される。
【０１０９】
図２２Ａにおいて、高周波伝送路１Ａでは、ビア８３の径方向において、配線パターンＰ２の高周波線路Ｓ（１１）とグランド線路Ｇ（１２）との間の距離ｈ２３は、例えば、５５μｍである。つまり、高周波線路Ｓとグランド線路Ｇとの間の距離は、従来のもの（特性インピーダンスが５０Ωのもの）よりも狭い。そして、ビア８３において、ＥＡＭ１６の信号用電極は、図２２Ａの上面視で配線パターンＰ２のグランド線路Ｇ（１２）内に配置されている。
【０１１０】
これにより、高周波伝送路１Ａの下面側のキャパシタンスが従来のものよりも大きくなり、その結果、高周波伝送路１Ａの特性インピーダンスが従来のものよりも小さくなり、高周波数側での周波数特性が向上する。
【０１１１】
図２２Ｂでは、高周波伝送路１の構成は、図１２に示した高周波伝送路１の構成と同一になるので、ＥＡＭ１６は、図２２Ａと異なり、高周波伝送路１の高周波線路Ｓ（１１）とグランド線路Ｇ（１２）との間に接続される。このとき、図２２Ｂでも、ビア８３の配線パターンＰ２は、図２２Ａに示したものと同様に、高周波線路Ｓ（１１）とグランド線路Ｇ（１２）との間の距離ｈ２３は、例えば、５５μｍである。つまり、高周波線路Ｓとグランド線路Ｇとの間の距離は、従来のもの（特性インピーダンスが５０Ωのもの）よりも狭い。これにより、高周波伝送路１の下面側のキャパシタンスが従来のものよりも大きくなり、その結果、高周波伝送路１の特性インピーダンスが従来のものよりも小さくなり、高周波数側での周波数特性が向上する。
【０１１２】
（変形例５）
図２２Ａおよび図２２Ｂに示した配線パターンＰ１，Ｐ２は、ＥＭＬまたはＤＭＬ（Direct Modulated DFB Laser）に適用することができる。例えば、図２３は、ＤＭＬにおけるビア周辺の配線パターンＰ１，Ｐ２の例を示してある。図２３において、図２２Ａおよび図２２Ｂの説明で用いた符号等をそのまま用いる。
【０１１３】
（変形例６）
上記実施形態および変形例の高周波伝送路は、レーザを含むアレイ構造にして構成することもできる。
【０１１４】
上記実施形態および変形例等は、任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１，１Ａ  高周波伝送線路
１１  第１導体線路
１２  グランド線路
１３ａ〜１３ｄ  折り曲げ形状（テーパ形状）
１４  終端抵抗
１５  第２導体線路
【図１】
2016152152.tif 000003
【図２】
2016152152.tif 000004
【図３】
2016152152.tif 000005
【図４Ａ】
2016152152.tif 000006
【図４Ｂ】
2016152152.tif 000007
【図４Ｃ】
2016152152.tif 000008
【図５Ａ】
2016152152.tif 000009
【図５Ｂ】
2016152152.tif 000010
【図６Ａ】
2016152152.tif 000011
【図６Ｂ】
2016152152.tif 000012
【図６Ｃ】
2016152152.tif 000013
【図７Ａ】
2016152152.tif 000014
【図７Ｂ】
2016152152.tif 000015
【図７Ｃ】
2016152152.tif 000016
【図７Ｄ】
2016152152.tif 000017
【図７Ｅ】
2016152152.tif 000018
【図８Ａ】
2016152152.tif 000019
【図８Ｂ】
2016152152.tif 000020
【図８Ｃ】
2016152152.tif 000021
【図８Ｄ】
2016152152.tif 000022
【図９Ａ】
2016152152.tif 000023
【図９Ｂ】
2016152152.tif 000024
【図１０】
2016152152.tif 000025
【図１１】
2016152152.tif 000026
【図１２】
2016152152.tif 000027
【図１３】
2016152152.tif 000028
【図１４】
2016152152.tif 000029
【図１５】
2016152152.tif 000030
【図１６】
2016152152.tif 000031
【図１７】
2016152152.tif 000032
【図１８】
2016152152.tif 000033
【図１９】
2016152152.tif 000034
【図２０】
2016152152.tif 000035
【図２１】
2016152152.tif 000036
【図２２Ａ】
2016152152.tif 000037
【図２２Ｂ】
2016152152.tif 000038
【図２３】
2016152152.tif 000039
【国際調査報告】
2016152152.tif 000040
2016152152.tif 000041