(57)【要約】【課題】異種材料間の熱膨張差に起因して発生する部材の反りを低減するとともに、各部材間の接合部に大きな熱応力が発生することを防ぎ、かつ、低コストで製造することが可能な高信頼性光変調器及びその製造方法を提供する。【解決手段】高信頼性光変調器の端子部１ｃは、凹溝９を有するセラミックリング８及びセラミック平板２がコバールリング３ｂの両面にそれぞれ接合されるとともに、このコバールリング３ｂがＳＵＳ製の金属フレーム５ａに接合され、さらに、金属フレーム５ａ、セラミックリング８及びコバールリング３ｂにそれぞれ設けられた孔部７ａ〜７ｃに非接触で挿通された多数のピン４がセラミック平板２の固定用孔部６に挿通・接合された構造である。【選択図】図４
2007140356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を入力するための金属製端子部を有する高信頼性光変調器において、第１の孔部を有するコバールリングと、このコバールリングの片面に接合され固定用孔部を有するセラミック平板と、前記コバールリングを接合する金属フレームと、前記第１の孔部に非接触で挿通されるとともに前記固定用孔部で挿通・接合される複数のピンとを備えることを特徴とする高信頼性光変調器。
【請求項２】
前記コバールリングは、前記セラミック平板が接合されない面側の前記第１の孔部の周囲に凹溝が形成されることを特徴とする請求項１記載の高信頼性光変調器。
【請求項３】
前記金属製端子部は、前記コバールリングの前記セラミック平板が接合されない面に接合され第２の孔部を有するセラミックリングを備え、前記複数のピンは、前記第１の孔部及び前記固定用孔部に加えて前記第２の孔部に非接触で挿通されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高信頼性光変調器。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の高信頼性光変調器の製造方法において、前記セラミック平板と前記コバールリング及び前記ピンと前記セラミック平板を第１のロウ付け温度でロウ付けした後に、前記コバールリングと前記金属フレームを前記第１のロウ付け温度よりも低い第２のロウ付け温度でロウ付けすることを特徴とする高信頼性光変調器の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の高信頼性光変調器の製造方法において、前記セラミック平板と前記コバールリング、前記セラミックリングと前記コバールリング及び前記ピンと前記セラミック平板を第１のロウ付け温度でロウ付けした後に、前記コバールリングと前記金属フレームを前記第１のロウ付け温度よりも低い第２のロウ付け温度でロウ付けすることを特徴とする高信頼性光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路の切り替えや光波の変調などを行う光制御素子に用いられる光変調器に係り、特に、温度変化に起因する不具合が発生し難く、かつ、低コストで製造できる高信頼性光変調器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮ（ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ３）は、大きな電気光学定数を有する物質であり、Ｔｉ熱拡散やイオン交換により通信波長帯で光導電路を効率良く形成できるため、電気光学効果を利用した光デバイスなどに使用されることが多い。ＬＮを用いた光デバイスの代表例としては、ＬＮ光変調器がよく知られている。このＬＮ光変調器は、光信号を生成する際に付随的に発生する波長変動部分が非常に小さく、長距離伝送に適するという特徴から、特に、幹線系陸上光通信システムや海底光通信システムには不可欠である。
ところで、近年、１００メガビット／秒クラスの超高速インターネット環境が全国規模で本格的に整備されつつあり、これらのネットワークを流れるデータが集まる幹線部分には１０テラビット級の伝送容量を持つ波長多重光通信システムの実用化が急務となっている。そのため、４０ギガビット／秒以上の伝送速度を有する光送受信器の開発が進められている。そして、それを構成するＬＮ光変調器には、特に、小型化及び低コスト化が求められている。
このようなＬＮ光変調器の課題に対処するため、例えば、低コスト化を目的として、端子部を構成するフレームの金属をより安価な金属に置きかえる等の試みがなされている。
【０００３】
ここで、図７を用いて、従来技術に係る光変調器の端子部の構造について説明する。
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来技術に係る光変調器の端子部の正面図及び平面図であり、（ｃ）は図７（ｂ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
図７（ａ）乃至（ｃ）に示すように、従来技術に係る光変調器の端子部１は、金属フレーム５に設けられた孔部７に非接触で挿通された多数のピン４が、金属フレーム５に接合されたセラミック平板２の固定用孔部６に挿通・接合された構造となっている。セラミック平板２は、ピン４及び金属フレーム５をロウ付けするためのロウ付け用メタライズ層（図示せず）が金属フレーム５との接合面及び固定用孔部６の内壁面に被着形成されている。なお、ロウ材との濡れ性を良好にするために、ロウ付け用メタライズ層の表面にはニッケルめっき層（図示せず）が被着されている。
金属フレーム５には、通常、鉄−ニッケル−コバルト合金であるコバールが使用される。コバールの熱膨張係数（９．９ｐｐｍ／℃程度）は、セラミックの熱膨張係数（例えば、Ａｌ２Ｏ３の場合、７．９ｐｐｍ／℃程度）に近いため、金属フレーム５とセラミック平板２の接合部において大きな熱応力が発生することはない。しかし、コバールは高価であるため、代替材としてＳＵＳが検討されている。
【０００４】
ＳＵＳは安価で加工性にすぐれた材料であるが、熱膨張係数がセラミックの６．５倍程度と大きい。そのため、金属フレーム５にＳＵＳを用いた場合、熱膨張差によって金属フレーム５とセラミック平板２の接合部に大きな熱応力が発生し、接合強度が低下するおそれがある。金属材料とセラミックとの接合に係るこのような課題については、光変調器に限らず、従来、様々な分野で研究がなされている。そして、これまでにもいくつかの発明や考案が開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、「異種材料の接合構造」という名称で、クラックや変形が発生することが少ない異種材料の接合構造に関する発明が開示されている。
特許文献１に開示された発明は、強度特性が異なる複数の異種材料が互いに接合される接合部において、高強度材料の接合部外周の少なくとも一部を切り欠くことにより接合部外周に非接合部が形成されたことを特徴とするものである。
このような接合構造によれば、高熱負荷を受けた材料は接合部の外周の非接合部において自由に変形できるため、発生する熱応力が緩和される。
【０００６】
また、特許文献２には「セラミックス−金属接合体」という名称で、接合部の強度が高く、クラックが発生し難いセラミックス−金属接合体に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、セラミックスと金属部材との接合体において、金属部材との接合界面に対して平行な応力緩和溝がセラミックス部材の表面に形成されたことを特徴とするものである。
上記構造の「セラミックス−金属接合体」においては、セラミックス部材に発生する残留応力を緩和して、クラック等の発生を防止することが可能である。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２４７５７４号公報
【特許文献２】特開平４−１０８６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１及び特許文献２に開示された発明においては、異種材料間の熱膨張差に起因して発生する部材の反りを十分に低減することができないため、前述の光変調器の端子部には適用できないという課題があった。
【０００９】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、異種材料間の熱膨張差に起因して発生する部材の反りを低減するとともに、各部材間の接合部に大きな熱応力が発生することを防ぎ、かつ、低コストで製造することが可能な高信頼性光変調器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である高信頼性光変調器は、電気信号を入力するための金属製端子部を有する高信頼性光変調器において、第１の孔部を有するコバールリングと、このコバールリングの片面に接合され固定用孔部を有するセラミック平板と、コバールリングを接合する金属フレームと、第１の孔部に非接触で挿通されるとともに固定用孔部で挿通・接合される複数のピンとを備えることを特徴とするものである。
このような構造の高信頼性光変調器によれば、セラミック平板とコバールリングとの熱膨張係数の差が小さいため、ロウ付け時に両者の温度が上昇した場合でも、その接合部に大きな熱応力が発生することはない。また、コバールリングと金属フレームとの熱膨張係数の差はセラミック平板と金属フレームとの熱膨張係数の差よりも小さいため、セラミック平板を金属フレームに直接接合する場合にセラミック平板と金属フレームの接合部において発生する熱応力に比べて、コバールリングと金属フレームの接合部に発生する熱応力は小さいものとなる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の高信頼性光変調器において、コバールリングは、セラミック平板が接合されない面側の第１の孔部の周囲に凹溝が形成されることを特徴とするものである。
このような構造の高信頼性光変調器においては、凹溝がコバールリングに発生する残留応力を緩和するように作用する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の高信頼性光変調器において、金属製端子部は、コバールリングのセラミック平板が接合されない面に接合され第２の孔部を有するセラミックリングを備え、複数のピンは、第１の孔部及び固定用孔部に加えて第２の孔部に非接触で挿通されることを特徴とするものである。
このような構造の高信頼性光変調器によれば、セラミック平板及びセラミックリングとコバールリングとの熱膨張係数が近いため、各部材間の接合部において大きな熱応力が発生することはない。また、コバールリングの両面がセラミック平板及びセラミックリングによって挟まれているため、セラミックとコバールとの熱膨張差に起因してセラミック平板とコバールリングとの間及びセラミックリングとコバールリングとの間に発生する２つの熱応力は、互いに打ち消し合うように作用する。
【００１３】
請求項４記載の発明である高信頼性光変調器の製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の高信頼性光変調器の製造方法において、セラミック平板とコバールリング及びピンとセラミック平板を第１のロウ付け温度でロウ付けした後に、コバールリングと金属フレームを第１のロウ付け温度よりも低い第２のロウ付け温度でロウ付けすることを特徴とするものである。
このような高信頼性光変調器の製造方法によれば、第１のロウ付け温度を高く設定した場合でも、セラミック平板とコバールリングとの熱膨張係数の差が小さいため、両者の接合部に大きな熱応力は発生しない。また、コバールリングと金属フレームとの熱膨張係数の差はセラミック平板とコバールリングとの熱膨張係数の差と比べると大きいものの、第２のロウ付け温度は第１のロウ付け温度よりも低いため、コバールリングと金属フレームの接合部には大きな熱応力は発生し難い。さらに、第２のロウ付け温度でコバールリングを金属フレームにロウ付けする際に、第２のロウ付け温度よりも高い、第１のロウ付け温度で既にロウ付けされた接合部のロウ材を誤って再び溶融させるおそれがない。
【００１４】
請求項５記載の発明である高信頼性光変調器の製造方法は、請求項３に記載の高信頼性光変調器の製造方法において、セラミック平板とコバールリング、セラミックリングとコバールリング及びピンとセラミック平板を第１のロウ付け温度でロウ付けした後に、コバールリングと金属フレームを第１のロウ付け温度よりも低い第２のロウ付け温度でロウ付けすることを特徴とするものである。
このような高信頼性光変調器の製造方法によれば、請求項３に記載の高信頼性光変調器の製造方法において請求項４に記載された発明と同様の作用を有する。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の高信頼性光変調器によれば、セラミック平板、コバールリング及び金属フレーム間における接合強度の低下を防ぐことができるとともに、製造コストを安くすることが可能である。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の高信頼性光変調器によれば、セラミック平板と金属部材の接合部におけるクラックの発生を防止して、端子部の信頼性を高めることが可能である。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の高信頼性光変調器によれば、セラミック平板、セラミックリング、コバールリング及び金属フレーム間における接合強度の低下を防ぐことができる。また、ピン数が多く、端子部が縦に長い場合でも、熱膨張差に起因してコバールリングに発生する反りを低減することができる。従って、請求項１又は請求項２に記載の発明よりもさらに光変調器の信頼性を高めることが可能である。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の高信頼性光変調器の製造方法によれば、製造時又は使用時において各部材の温度が一時的に上昇した場合でも、セラミック平板と金属部材間の接合強度が低下し難いため、端子部の接合不良の発生を防止し、信頼性の高い光変調器を製造することが可能である。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の高信頼性光変調器の製造方法によれば、製造時又は使用時において各部材の温度が一時的に上昇した場合でも、セラミック平板あるいはセラミックリングと金属部材との接合部における強度低下を防ぐことができるため、端子部における接合不良の発生を防いで、信頼性の高い光変調器を製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る高信頼性光変調器及びその製造方法の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１について図１を用いて説明する（特に請求項１に対応）。
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例１の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＡ方向矢視図及びＫ−Ｋ線矢視断面図である。なお、図７に示した端子部１と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、端子部１ａは、片面にセラミック平板２が接合されたコバールリング３ａがＳＵＳ（ステンレス鋼）製の金属フレーム５ａに設けられた凹部１０に嵌合・配置されている。そして、金属フレーム５ａ及びコバールリング３ａにそれぞれ設けられた孔部７ａ及び孔部７ｂに非接触で挿通された多数のピン４がセラミック平板２の固定用孔部６に挿通・接合された構造となっている。すなわち、端子部１ａは、図７を用いて既に説明した端子部１において、金属フレーム５ａとセラミック平板２の間にコバールリング３ａを介設したことを特徴とする。
このような構造の端子部１ａにおいては、セラミック平板２とコバールリング３ａとの熱膨張係数の差が小さいため、ロウ付け時に両者の温度が上昇した場合でも、その接合部に発生する熱応力は小さいものとなる。また、セラミック平板２と金属フレーム３ａとの熱膨張係数の差に比べてコバールリング３ａと金属フレーム５ａとの熱膨張係数の差が小さいため、コバールリング３ａと金属フレーム５ａの接合部に発生する熱応力は従来技術の端子部１におけるセラミック平板２と金属フレーム５の接合部に発生する熱応力に比べて小さいものとなる。
【００２２】
次に、本実施例の高信頼性光変調器の端子部１ａの製造方法について図２を用いて説明する（特に請求項４に対応）。
図２は実施例１の高信頼性光変調器の端子部の製造方法の工程図である。
図２に示すように、まず、ステップＳ１において、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズを成分とするロウ付け用メタライズ層（図示せず）がセラミック平板２の固定用孔部６の内壁面及びコバールリング３ａとの接合面に被着された後、その表面にニッケルめっき層（図示せず）が被着される。
次に、表面にニッケルめっき層が形成されたロウ付け用メタライズ層に対し、ステップＳ２で、ピン４及びコバールリング３ａが銀ロウ材を用いて７８０〜９００℃（以下、第１のロウ付け温度という）でロウ付けされる。
さらに、ステップＳ３において、コバールリング３ａが金属フレーム５ａに銀ロウ材を用いて６５０〜７６０℃（以下、第２のロウ付け温度という）でロウ付けされる。この第２のロウ付け温度は第１のロウ付け温度よりも低く設定する。
このような製造方法によれば、セラミック平板２とコバールリング３ａとの熱膨張係数の差が小さいため、第１のロウ付け温度が高い場合でも、両者の接合部に大きな熱応力が発生することはない。また、セラミック平板２とコバールリング３ａとの熱膨張係数の差に比べてコバールリング３ａと金属フレーム５ａとの熱膨張係数の差は大きいものの、第２のロウ付け温度は第１のロウ付け温度よりも低いため、コバールリング３ａと金属フレーム５ａの接合部に発生する熱応力は小さいものとなる。加えて、ステップ３でコバールリング３ａを金属フレーム５ａにロウ付けする際に、第２のロウ付け温度が第１のロウ付け温度よりも低いため、ステップ２において既にロウ付けされた接合部のロウ材を誤って再び溶融させるおそれがない。
【００２３】
以上説明したように、本実施例の高信頼性光変調器においては、熱応力の発生に伴うセラミック平板２、コバールリング３ａ及び金属フレーム５ａ間の接合強度の低下を防ぐことができるとともに、製造コストを安くすることが可能である。また、本実施例の製造方法によれば、上記接合強度の低下をより確実に防ぐことができる。従って、製造時又は使用時において端子部の温度が一時的に上昇した場合でも、接合不良が発生し難い高信頼性光変調器の実現が可能となる。
【００２４】
なお、図２のステップＳ２及びステップＳ３におけるロウ材や第１のロウ付け温度及び第２のロウ付け温度は、本実施例の場合に限定されるものではなく、所望の接合強度が得られる範囲で適宜変更可能である。ただし、第２のロウ付け温度は第１のロウ付け温度よりも低く設定することが望ましい。
【実施例２】
【００２５】
実施例２について図３を用いて説明する（特に請求項３に対応）。
図３（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例２の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）のＢ方向矢視図及びＬ−Ｌ線矢視断面図である。なお、図１及び図７に示した構成要素と同じものについては同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３（ａ）乃至（ｃ）に示すように、端子部１ｂは、両面にそれぞれセラミック平板２及びセラミックリング８が接合されたコバールリング３ａがＳＵＳ製の金属フレーム５ａに接合されるとともに、金属フレーム５ａ、コバールリング３ａ及びセラミックリング８にそれぞれ設けられた孔部７ａ〜７ｃに非接触で挿通された多数のピン４がセラミック平板２の固定用孔部６に挿通・接合された構造となっている。すなわち、端子部１ｂは、実施例１の端子部１ａにおいて、コバールリング３ａのセラミック平板２が接合されない側の面にセラミックリング８が接合されたことを特徴とする。
このような構造の端子部１ｂにおいては、コバールとセラミックとの熱膨張係数が近いため、実施例１の作用に加えて、セラミックリング８とコバールリング３ａの接合部に大きな熱応力が発生することを防ぐという作用を有する。また、コバールリング３ａはセラミック平板２とセラミックリング８によって両面から挟み込まれた構造であるため、セラミックとコバールの熱膨張差に起因してセラミック平板２とコバールリング３ａとの間及びセラミックリング８とコバールリング３ａとの間に発生する２つの熱応力は、互いに打ち消し合うように作用する。
【００２６】
次に、本実施例の高信頼性光変調器の端子部１ｂの製造方法について説明する（特に請求項５に対応）。
端子部１ｂの製造方法は、図２に示した実施例１の端子部１ａの製造工程において、ステップＳ１でセラミック平板２とコバールリング３ａとの接合面及びセラミック平板２の固定用孔部６の内壁面に加えてセラミック平板２とセラミックリング８との接合面に対してもロウ付け用メタライズ層及びニッケルめっき層が被着形成され、表面にニッケルめっき層が形成されたこのロウ付け用メタライズ層にステップ２でピン４、コバールリング３ａ及びセラミックリング８が銀ロウ材を用いてロウ付けされることを特徴とする。なお、ステップ２及びステップ３におけるロウ付け温度は実施例１の第１のロウ付け温度及び第２のロウ付け温度と同一である。
このような製造方法によれば、セラミックリング８とコバールリング３ａとの熱膨張係数の差が小さいため、第１のロウ付け温度が高い場合でも、両者の接合部に大きな熱応力は発生し難い。また、セラミック平板２及びセラミックリング８とコバールリング３ａとの熱膨張係数の差に比べてコバールリング３ａと金属フレーム５ａとの熱膨張係数の差は大きいものの、第２のロウ付け温度は第１のロウ付け温度よりも低いため、コバールリング３ａと金属フレーム５ａの接合部に発生する熱応力は小さいものとなる。さらに、実施例１の場合と同様に、コバールリング３ａを金属フレーム５ａにロウ付けする際に、セラミック平板２及びセラミックリング８とコバールリング３ａの接合部に既にロウ付けされたロウ材を誤って再び溶融させるおそれがない。
【００２７】
以上説明したように、本実施例の光変調器によれば、熱応力の発生に伴うセラミック平板２、セラミックリング８、コバールリング３ａ及び金属フレーム５ａ間の接合強度の低下を防ぐことができる。また、例えば、端子部の長さが３０ｍｍ程度の多ピン構造の場合でも、熱膨張差に起因して発生するコバールリング３ａの反りを低減することができるため、実施例１の場合よりもさらに信頼性の高い光変調器の実現が可能である。
【実施例３】
【００２８】
実施例３について図４を用いて説明する（特に請求項２に対応）。
図４（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例３の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）のＣ方向矢視図及びＭ−Ｍ線矢視断面図である。なお、図１乃至図３及び図７に示した構成要素と同一のものについては同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４（ａ）乃至（ｃ）に示すように、端子部１ｃは、実施例２の端子部１ｂにおいて、コバールリング３ａに代えて、セラミック平板２が接合されない面側の孔部７ｂの周囲に凹溝９が形成されたコバールリング３ｂを備えるものである。
このような構造の端子部１ｃにおいては、凹溝９がコバールリング３ｂに発生した残留応力を緩和するように作用する。なお、端子部１ｃの製造方法については実施例２と同一であるため、説明を省略する。
【００２９】
以上説明したように、本実施例の光変調器によれば、製造時又は使用時に発生する残留応力が緩和されるため、セラミック平板２、セラミックリング８、コバールリング３ｂ及び金属フレーム５ａの接合部においてクラックの発生を防止し、光変調器の信頼性を高めることができる。
【００３０】
実施例１乃至実施例３では、セラミック平板２やコバールリング３ａ，３ｂが複数のピン４に共有される構造となっているが、これに限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、それらが各ピンに対して一枚ずつ分割された構造としても良い。また、コバールリング３ａ，３ｂは金属フレーム５ａに設けられた凹部１０に嵌合、配置される構造となっているが、必ずしも金属フレーム５ａに凹部１０を設ける必要はない。さらに、コバールリング３ｂの金属フレーム５ａ側にのみ凹溝９が設けられているが、コバールリング３ｂの少なくとも片面に凹溝９が設けられた構造としても良い。加えて、セラミック平板２、コバールリング３ａ，３ｂ及びセラミックリング８は矩形以外の形状であっても良い。また、孔部７ａ〜７ｃの形状も矩形に限定されるものではない。
また、以上説明した実施例においては金属フレーム５ａの材質としてＳＵＳを用いているがこれ以外の金属や合金を用いてもよい。但し、コバールよりも熱膨張係数が大きく、同一の加熱条件においてコバールとセラミックとの間に生じる熱応力よりもこの金属あるいは合金とセラミックとの間に生じる熱応力が大きくないと成立しないことは言うまでもない。
【００３１】
次に、実施例２及び実施例３の光変調器の端子部に発生する反りや熱応力について数値解析を実施したので、その内容と結果について説明する。なお、本解析は市販の解析ソフトを用いて実施した。
図５（ａ）及び（ｂ）はそれぞれモデル１の正面図及び底面図であり、（ｃ）はモデル２の正面図である。ただし、モデル１及びモデル２はそれぞれ実施例２及び実施例１の光変調器の端子部の解析用モデルである。また、比較のため、モデル２とピン数のみが異なる構造の解析用モデルをモデル３とした。なお、図１及び図３に示した構成要素と同一のものについては同一の符号を付して、その説明を省略する。また、モデル２の底面図は図５（ｂ）と略同一であり、モデル３はモデル２と略同一構造であるため、それぞれ説明を省略する。
図５（ａ）乃至（ｃ）に示すように、モデル１は厚さ１．８ｍｍのコバールリング３ａの両面にそれぞれ厚さ０．２ｍｍのセラミック平板２及びセラミックリング８が接合されるとともに、２３本のピンが取り付けられた構造であり、モデル２はモデル１においてコバールリング３ａの厚さを２ｍｍとするとともに、セラミックリング８を備えない構造であり、モデル３はモデル２のピン数を４本にした構造となっている。
モデル１乃至モデル３の温度を時間１分で−６５℃から１５０℃まで変化させた場合に、各モデルの端子部に発生する長辺方向の反りを数値解析によって求めた。表１及び表２にそれぞれモデル１乃至モデル３の各構成要素の寸法と材質及び熱膨張係数を示す。
【００３２】
【表１】
2007140356.tif 000003
【００３３】
【表２】
2007140356.tif 000004
【００３４】
図５（ｄ）は、端子部に発生する長辺方向の反りについての数値解析結果を示す図である。なお、縦軸は端子部に発生する長辺方向の反り量であり、モデル３の反り量を１００％とした場合の相対値で示されている。
図５（ｄ）を見ると、端子部の反りはモデル１が最も小さく、次いでモデル３、モデル２の順に大きくなっている。これは、ピン数が増加すると反りが大きくなること及びセラミック平板２とセラミックリング８によってコバールリング３ａを両面から挟み込んだモデル１の構造が端子部に発生する反りの低減に対して有効であることを示している。
【００３５】
モデル４乃至モデル６の端子部に発生する熱応力の数値解析結果について説明する。なお、モデル４及びモデル５はそれぞれ実施例３及び従来技術に係る光変調器の端子部の解析用モデルであり、それぞれ図４（ｃ）及び図７（ｃ）に示す構造をしている。また、比較のため、モデル５に対して金属フレーム５の材質のみが異なる構造の解析用モデルをモデル６とした。
図６は端子部に発生する熱応力の数値解析結果を示す図である。なお、縦軸は端子部に発生する熱応力の最大値であり、モデル６の端子部に発生する熱応力の最大値を１００％とした場合の相対値で示されている。
モデル４乃至モデル６の温度を時間１分で−６５℃から１５０℃まで変化させた場合に、各モデルの端子部に発生する熱応力を数値解析によって求めた。表３及び表４にそれぞれモデル４乃至モデル６の各構成要素の寸法と材質及び熱膨張係数を示す。
【００３６】
【表３】
2007140356.tif 000005
【００３７】
【表４】
2007140356.tif 000006
【００３８】
図６に示すように、モデル４の端子部に発生する熱応力の最大値はモデル６の場合とほぼ同等であり、モデル５の端子部に発生する熱応力の最大値はモデル６の場合の約１．６倍となっている。これは、金属フレーム５をコバール製からＳＵＳ製に換えると端子部に大きな熱応力が発生すること及びモデル４の構造が端子部に発生する熱応力を緩和させる作用があることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上説明したように、請求項１乃至請求項５に記載された発明は、光変調器に限らず、セラミックと金属部材が接合された構造の端子部を備えたあらゆる機器に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例１の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＡ方向矢視図及びＫ−Ｋ線矢視断面図である。
【図２】実施例１の高信頼性光変調器の端子部の製造方法の工程図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例２の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）のＢ方向矢視図及びＬ−Ｌ線矢視断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態に係る高信頼性光変調器の実施例３の端子部の外観斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）のＣ方向矢視図及びＭ−Ｍ線矢視断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれモデル１の正面図及び底面図であり、（ｃ）はモデル２の正面図であり、（ｄ）は端子部に発生する長辺方向の反りについての数値解析結果を示す図である。
【図６】端子部に発生する熱応力の数値解析結果を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来技術に係る光変調器の端子部の正面図及び平面図であり、（ｃ）は図７（ｂ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１ａ〜１ｃ…端子部  ２…セラミック平板  ３ａ，３ｂ…コバールリング  ４…ピン  ５，５ａ…金属フレーム  ６…固定用孔部  ７，７ａ〜７ｃ…孔部  ８…セラミックリング  ９…凹溝  １０…凹部
【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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