JP2000075154A

JP2000075154A - 薄膜積層型光学部品及び要素部品の被覆構造

Info

Publication number: JP2000075154A
Application number: JP10244988A
Authority: JP
Inventors: Akikazu Naruse; 晃和成瀬; Haruhiko Tabuchi; 晴彦田淵
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP3759841B2

Abstract

(57)【要約】【課題】剥離防止効果があり、且つ、低コストで製造
が容易な薄膜積層型光学部品及び要素部品の被覆構造を
提供することを目的とする。【解決手段】基板と前記基板に被着され、該基板より
も熱膨張係数が大きく且つ前記基板よりも可とう性があ
る光機能膜と、前記光機能膜が前記基板に接する面とは
反対の前記光機能膜の面に被着され、該光機能膜よりも
熱膨張係数が小さい低熱膨張膜とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜積層型光学部品
及び要素部品の被覆構造に関する。特に、シリコン基板
等の基板上に被着された基板よりも熱膨張係数の大きい
ポリイミド等のプラスチックで形成した薄膜の剥離防止
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】光機能膜は光通信等に広く使用されてい
る。この光機能膜の例として光導波路がある。光導波路
は、シリコン基板等の基板上にコアとクラッドからなる
薄膜により形成され、個別チップに分割されている。

【０００３】剥離は、基板と基板上の薄膜の熱膨張差に
起因する応力及び応力に起因する湾曲によって生じる。
この応力又は湾曲を低減させる技術には、例えば、特開
昭６４−５７２０７号公報（以下、従来技術１）、特開
平５−２８１４２４号公報（以下、従来技術２）、特開
平８−３０４６２３号公報（以下、従来技術３）等があ
る。

【０００４】図１２は、従来技術１を示す図である。従
来技術１は、基板２と基板２の両面に被着された薄膜
４，６，１２，１４からなる。基板２の両面に被着され
た薄膜４，６，１２，１４の片方が光導波路１０用の薄
膜４，６であり、もう一方が湾曲補償用薄膜１２，１４
である。例えば、シリコン基板（熱膨張係数４．２×１
０^-6）の表面に石英（熱膨張係数０．４×１０^-6）の光
導波路１０と湾曲補償層１２，１４が形成されている。

【０００５】光導波路１０は、クラッド４，６とコア８
により形成されている。この光導波路１０は、１０００
°Ｃ以上の高温で製造される。高温で流動化した光導波
路材料が基板２に被着されるので高温では界面応力は発
生しない。図１３は、湾曲のメカニズムを示す図であ
る。このため、図１３（ａ）に示すように、光導波路１
０を形成した温度における状態では、光導波路１０及び
基板２は、平坦である。

【０００６】しかし、これを室温（常温）まで冷却する
と、シリコン基板２の熱膨張係数の方が光導波路１０の
熱膨張係数よりも大きいので、光導波路１０に比べ、基
板２の方がより大きく収縮する。そのため、図１３
（ｂ）に示すように、バイメタルと同じ原理により湾曲
し、基板２と光導波路１０の界面に応力が残留する。

【０００７】しかし、図１２に示すような構成とし、光
導波路１０と湾曲補償層１２，１４の厚さと熱膨張係数
を同じにすると基板２の両面の応力が等しくなり湾曲が
防止される。石英による光導波路膜４，６は硬く、厚膜
になると脆弱性があるので、湾曲するとクラックが生じ
るが、上記方法により湾曲を防止するとクラックも防止
される。

【０００８】図１４は、従来技術２を示す図である。従
来技術２は、基板２と、基板２０上に被着したバッファ
層２０と、バッファ層２０上に被着した光導波路膜１０
よりなる。光機能膜は、光導波路膜１０であり、光導波
路膜１０は、クラッド６とコア８よりなる。基板２は、
例えば、シリコン基板（熱膨張係数２．６×１０^-6）、
バッファ層２０は、金属（熱膨張係数１０〜２３×１０
^-6）、光導波路膜１０は、石英（熱膨張係数０．１６×
１０^-6）である。

【０００９】バッファ層２０の熱膨張係数がシリコン基
板２より大きく、光導波路１０の熱膨張係数がシリコン
基板２より小さいので、両者の厚みを調節することによ
り、巨視的に見た２層の総合的な熱膨張係数をシリコン
基板２に一致させることが可能になる。その結果、湾曲
が防止され、クラックの発生が防止される。

【００１０】図１５は、従来技術３を示す図である。従
来技術３は、透明な基板３０ａと、透明な基板３０ａ上
に設けられた光機能膜３１と、透明な補助基板３０ｂよ
りなる。基板３０ａは、例えば、ポリイミド、光機能膜
３１は、無機誘電体膜である。基板３０ａがポリイミド
であるため、基板３０ａにクラックを生じることはない
が、無機誘電体料の光機能膜３１は厚くなった場合に湾
曲により破損する。また、破損しなくても湾曲すると取
り扱いが不便である。しかし、従来技術３では、基板３
０ａと補助基板３０ｂの厚さと熱膨張係数を等しくする
ことにより湾曲が防止される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】光機能膜の製造コスト
低減や製造方法の容易さの観点等から光機能膜の材料と
してプラスチック薄膜が使用される。このプラスチック
薄膜は、従来技術１，２の光導波路材料である石英に較
べ、可とう性（曲げやすく曲げても破損しない性質）が
あるため、湾曲によるクラックの発生は起こりにくい。

【００１２】しかし、プラスチックの熱膨張係数は、２
×１０^-6〜６０×１０^-6という広い範囲にわたってお
り、使用するプラスチックによっては、シリコンに対す
る熱膨張係数差は、シリコンと石英の熱膨張係数差に比
べてはるかに大きい。例えば、シリコンと石英の熱膨張
係数の差が２〜４×１０^-6であるのに対し、光導波路に
適した物性を有するプラスチック（例えば、炭素と結合
する水素をフッ素に置換し、透明性を高くしたポリイミ
ドの熱膨張係数は約５０×１０^-6である）とシリコンの
熱膨張係数差は約４５×１０^-6に達し、約１桁大きい。

【００１３】例えば、直径１００ｍｍの基板上に被着さ
せ、３５０°Ｃでイミド化したポリイミドは、全体（１
００ｍｍ）ではシリコンに対して約１．６ｍｍも収縮し
ようとする。図１６は、プラスチック薄膜を使用した光
導波路の場合の応力による湾曲と切断による剥離を示す
図である。図中、３２はクラッド、３４はコア、３５は
光導波路である。

【００１４】図１６（ａ）に示すように、応力ｆ₁，ｆ
₂により大きく湾曲する。プラスチックは、可とう性が
あるのでこのように湾曲してもクラックを生じることは
ない。しかし、個別チップに分割するために、ダイヤモ
ンドソーで切断すると、図１６（ｂ）に示すように、剥
離力により、端部３３に剥離が生じる。

【００１５】図１７は、従来技術１のプラスチック光導
波路の適用例を示す図である。図１７に示すように、基
板２の裏面にもプラスチック膜３２と同じ組成で同じ厚
さのプラスチック膜３６を形成すると湾曲を防止するこ
とができた。しかし、ダイヤモンドソーで切断すると表
面についても切断部において基板２から膜３２が剥離
し、従来技術１の構造による剥離防止の効果は認められ
なかった。

【００１６】図１８は、従来技術１を石英光導波路に適
用した場合の剥離メカニズムを示す図である。図１８
（ａ）に示すように、シリコン基板２に石英の光導波路
膜４，６からなる光導波路１０が形成された温度におい
ては、同じ温度で光導波路１０が形成されるので、シリ
コン基板２と光導波路１０は同じ長さである。

【００１７】これを常温まで冷却したと仮定した場合、
図１８（ｂ）に示すように、シリコンの熱膨張係数は石
英よりも大きいので、基板２に比べて、光導波路膜４，
６が長くなる。この二つを密着させたまま常温まで温度
低下すると、基板２に被着した光機能膜１０の方が基板
２よりも長くなるので、引っ張り応力ｆ₁，ｆ₂により
基板２を左右の外側方向に引っ張る。

【００１８】この引っ張り応力ｆ₁，ｆ₂により基板２
が変形し、中央が凸になるように湾曲する。湾曲するこ
とにより応力が低減され安定になる。ここで、光機能膜
１０の端部に作用する剥離力を考えると、光機能膜１０
の端部には光機能膜１０が石英からなるためその剛性に
より平坦になろうとする力によって上向きの力（力１）
が生じる。

【００１９】しかし、光機能膜２の上部の面は、基板２
の抵抗が無ければ、更に伸びようとする。しかし、基板
２の抗力のため伸びが制限されるが、例えば、基板２が
縮み難いが容易に湾曲するものであれば、図１８（ｃ）
の破線に示すように更に湾曲する。これにより、光機能
膜１０には、下向きの力（力２）も加わることになる。

【００２０】更に、光機能膜１０が平坦になろうとする
上向きの力（力３）も加わる。剥離力はこの力１，２，
３を合成したものである。即ち、光機能膜１０には、剥
離しようとする力１，３とこれを打ち消す力２が加わる
ことになり互いに相殺された剥離力は小さいものにな
る。

【００２１】このため、基板２の熱膨張係数が石英の光
機能膜１０よりも大きな場合、従来技術１の構造によっ
ても、剥離力は小さいものとなって、光機能膜１０の剥
離が生じなかったものと考えられる。

【００２２】図１９は、従来技術１をプラスチック光導
波路に適用した場合の剥離メカニズムを示す図である。
ところが、図１９（ａ）に示すように、基板２にプラス
チック膜３２，３４を被着すると、シリコン基板２より
も熱膨張係数の大きなプラスチック膜３２は、基板２の
中央が凹になるよう湾曲する。

【００２３】このとき、プラスチック膜３２の端部に作
用する剥離力は、基板２が剛性により平坦になろうとす
る力Ｆ₁によって基板２に下向きの力１と光機能膜３２
の上面が更に縮もうとする力Ｆ₂によって光機能膜３５
に生じる上向きの力（力２）を合成したものである。こ
の力１と力２は互いに剥離力を増強する方向に作用す
る。これがプラスチックを用いる光機能膜を形成する基
板に従来技術１を適用した場合に剥離防止の効果が得ら
れない理由と考えられる。

【００２４】即ち、図１７に示したように、基板２の両
面にプラスチック膜３２，３６を形成して強制的に基板
２を平坦にすることは、図１９（ｂ）に示すように、基
板２の中央を支点として基板２に上向きの力Ｆ₃をかけ
て、その両端を力Ｆ₁で下側に引っ張り強制的に基板２
を平坦にするのと同じことである。

【００２５】図１９（ｂ）においては基板２が剛性によ
り平坦になることによって基板２に生じる下向きの力Ｆ
₁は無くなるが、光機能膜３２の上側の面が更に縮もう
とする力によって光機能膜１０に生じる上向きの力２
は、図１９（ａ）に比べて大きくなる。そのため、トー
タルの剥離力は低減されない。

【００２６】図２０は、従来技術２にプラスチック膜の
光導波路を適用した図である。従来技術２は、基板２と
光導波路３２の間にバッファ層３８を挿入し、バッファ
層３８と光導波路膜３２のトータルの熱膨張係数を基板
２に近づけるというものである。ポリイミド光導波路
（熱膨張係数５０×１０^-6）は、シリコン基板２に比べ
て、熱膨張係数が大きいので、バッファ層３８に熱膨張
係数がシリコンよりも小さいものを用いることによりバ
ッファ層３８と光導波路膜３２のトータルの熱膨張係数
が基板２の熱膨張係数に近づけることができる。

【００２７】図２０に示すように、基板２と光導波路膜
３２との間に熱膨張係数が小さい層、例えば、シリコン
酸化膜（熱膨張係数０．４×１０^-6）３８を介在させる
と湾曲を防止することができた。しかし、ダイヤモンド
ソーで切断するとやはり端部に剥離を生じ、従来技術２
の構造による剥離防止の効果が認められなかった。

【００２８】従来技術２を応用した基板において剥離防
止効果が得られなかった理由についても従来術１と同様
の理由が考えられる。即ち、図２０において、シリコン
基板２とプラスチック膜３２の間に熱膨張係数が小さい
層であるシリコン酸化膜３８を挿入することにより基板
２の湾曲が防止される。

【００２９】しかし、従来技術２においても、図１９に
示したように、基板２が湾曲することにより図１９
（ａ）に比較して力２に起因する剥離力が低減されてい
ないにもかかわらず、図１９（ｂ）のように、基板２を
下側に引っ張って、基板２を強制的に平らにしたため、
力２に起因する剥離力が増強され、結局トータルの剥離
力が変化しないためである。

【００３０】図２１は、従来技術３にプラスチック膜の
光導波路を適用した図である。この図に示すように、光
導波路膜３５を上下からシリコン基板３９ａ，３９ｂで
挟んだ構成にすると、湾曲も切断時の剥離も防止され
た。しかし、上側の基板３９ｂの張り合わせが困難（例
えば、ボイドが入る、二つの基板の調芯が困難）、全体
が厚くなる（光導波路３２の厚さが３０〜５０μｍであ
るのに対し、基板３９ａ，３９ｂの厚さは１ｍｍ）た
め、切断が困難になる。基板コストがかかる等の問題が
ある。

【００３１】図２２は、光半導体チップ搭載部を有する
薄膜積層型光学部品を示す図であり、特に、同図（ａ）
は側面図、同図（ｂ）は平面図である。図２２に示すよ
うに、基板２の表面に、クラッド４０，４４、コア４２
からなる光導波路４６を形成し、基板２の表面の一部を
露出させて、その部分に電極５２を形成した光半導体チ
ップ搭載部４８を設け、コア４２に光結合するよう、光
半導体チップ搭載部４８に光半導体チップ５０を固着さ
せてモジュール化が行われる。しかし、従来技術３の構
造を用いると、基板２の表面の一部を露出させるのが困
難になる問題も生じる。

【００３２】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたものであり、剥離防止効果があり、且つ、低コス
トで製造が容易な薄膜積層型光学部品及び要素部品の被
覆構造を提供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板
と、前記基板に被着され、該基板よりも熱膨張係数が大
きく且つ前記基板よりも可とう性がある光機能膜と、前
記光機能膜が前記基板に接する面とは反対の前記光機能
膜の面に被着され、該光機能膜よりも熱膨張係数が小さ
い低熱膨張膜とを具備したことを特徴とする薄膜積層型
光学部品が提供される。

【００３４】好ましくは、前記低熱膨張膜は、前記基板
よりも可とう性がある材料とする。更に、好ましくは、
前記基板と前記光機能膜との間に、該光機能膜よりもフ
ッ素含有量が少ないポリイミド膜よりなる接着補助層を
設ける。

【００３５】

【発明の実施の形態】第１実施形態図１は、本発明の第１実施形態を示す薄膜積層型光学部
品を示す図である。

【００３６】この図に示すように、薄膜積層型光学部品
は、基板２と、基板２上に被着され、クラッド３２とコ
ア３４からなり、基板２よりも熱膨張係数が大きくなる
光機能膜３５と、光機能膜３５の基板２に接する面とは
反対の面に被着され、光機能膜３５よりも熱膨張係数が
小さい低熱膨張膜６０とにより構成される。

【００３７】基板２は、シリコン基板である。光機能膜
３５は、ポリイミド膜で形成された光機能膜で具体的に
は光導波路である。このポリイミドには、例えば、ポリ
イミドを構成する分子の炭素と水素の結合のうち、一部
の水素をフッ素に置き換えたもの（例えば、電子情報通
信学会研究会技術報告ＯＰＥ９５−９３（１９９５年開
催）等に記載されている。）を用いている（以下、フッ
素化ポリイミド）。

【００３８】低熱膨張膜６０に使用する材料は、以下の
条件を満足する必要がある。光機能膜３５よりも熱膨張係数が小さいこと。光機能膜３５の光学特性を変化させないこと。

【００３９】光機能膜３５の表面に被着されると共
に、シリコン基板２より可とう性があること。フッ素化ポリイミドは、これらの条件を満足するため、
本実施形態では、低熱膨張膜６０の材料として、フッ素
化ポリイミドを用いている。フッ素化ポリイミドは、フ
ッ素の含有量によって熱的物性、光学的物性及び化学的
物性が変化する。

【００４０】図２は、フッ素化ポリイミドのフッ素含有
量と熱膨張係数（室温から１５０°Ｃ付近の範囲の平均
値）の関係を示す図であり、横軸にフッ素化ポリイミド
のフッ素の含有量（ｗｔ％）、縦軸に熱膨張係数（ｐｐ
ｍ）を示している。左にいく程フッ素含有量が多くなっ
ている。フッ素含有量の少ない（図中Ｈ：例えば、フッ
素含有量が２２．７ｗｔ％）ものは熱膨張係数が小さく
（２×１０^-6程度）、フッ素含有量が多くなると（図中
Ａ：例えば、フッ素含有量が３１．３ｗｔ％）、熱膨張
係数が大きくなる（５３×１０^-6程度）。

【００４１】図３は、波長５８９ｎｍの光に対する、フ
ッ素化ポリイミドのフッ素含有量と屈折率の関係を示す
図であり、横軸にフッ素化ポリイミドのフッ素の含有量
（ｗｔ％）、縦軸に屈折率を示している。

【００４２】図中、ｎ_TEは面方向（ＴＥ偏光）に対する
もの、ｎ_TMは厚さ方向（ＴＭ偏光）に対するものであ
る。ＴＥ偏光に対しては、フッ素量の低減に従い屈折率
が上昇するが、ＴＭ偏光に対しては、単調でなく途中で
逆転する。

【００４３】ところで、フッ素化ポリイミドを光導波路
３５に使用するとき、コア３４への入射光がＴＭ偏光及
びＴＥ偏光のいずれの場合でも、クラッド３２とコア３
４との界面において全反射させるべく、コア３４の屈折
率をクラッド３２よりも大きくする必要がある。

【００４４】そのため、光導波路に使用できるのは、屈
折率が反転しない比較的フッ素量が多いもの、例えば、
Ｃ又はＤより左側のものに限られる。上記複屈折性の他
にフッ素量が増えると発水性が向上し、吸湿性が低下す
る、吸収損失が低下する等の利点がある。

【００４５】そこで、本実施形態では、光導波路３５の
クラッド３２にＡ（例えば、フッ素の含有量が３１．３
ｗｔ％）の材料を使用し、コア３４にＤ（例えば、フッ
素の含有量が２９．２ｗｔ％）の材料を使用している。
光導波路３５よりも熱膨張係数の小さい低熱膨張層６０
には、Ｈ（例えば、フッ素の含有量が２２．７ｗｔ％）
の材料を使用している。

【００４６】各層の厚さは、基板２の厚さが１ｍｍ、光
導波路３５のコア３４より下側のクラッド層３２の厚さ
が１２μｍ、コア３４の厚さが７μｍ、コア３４より上
側のクラッド３２の厚さが１５μｍ、低熱膨張層６０の
厚さが１０μｍである。

【００４７】いずれもスピンコータでワニスを塗布し、
３５０°Ｃでイミド化させて形成した。光導波路３５の
厚さが４０μｍ未満の場合は、低熱膨張層６０の厚さを
８μｍよりも厚くすれば剥離防止効果が得られる。光導
波路３５をこれより厚くすると、これにほぼ比例して、
低熱膨張層６０の厚さも厚くすればよい。

【００４８】図４及び図５は、図１の薄膜積層型光学部
品の効果説明図である。以下、これらの図面を参照し
て、図１の薄膜積層型光学部品の効果を説明する。

【００４９】図１の構成の上側の２層、光導波路３５，
低熱膨張層６０だけに着目しこの２層だけ取り出す。こ
れを高温（例えば３５０°Ｃ）から常温まで冷却した場
合、図４に示すように、上側の低熱膨張膜６０の熱膨張
係数が下側の光機能膜３５よりも小さいので、低熱膨張
膜６０の方が光機能膜３５よりも長くなり、引っ張り応
力ｆ₃，ｆ₄により光機能膜３５を左右の外側方向に引
っ張る。

【００５０】この引っ張り応力ｆ₃，ｆ₄により光機能
膜３５が変形し、中央が凸になるように湾曲する。低熱
膨張膜６０は、光機能膜３５の抵抗力が無ければ、更に
伸びようとする。光機能膜３５の抗力のため低熱膨張膜
６０の伸びが制限されるが、例えば、低熱膨張膜６０
は、フッ素化ポリイミドからなり、可とう性のあるもの
なので、更に湾曲しようとする。これにより、光機能膜
３５には、下向きの力Ｆ ₃，Ｆ₄が加わることになる。

【００５１】図５に示すように、２層３５，６０が基板
２に被着されている場合には、下向きの力Ｆ₃，Ｆ₄に
より、光機能膜３５の端部が基板２に押しつけられるよ
うになる。その結果、剥離力が低減され、剥離が防止さ
れる。

【００５２】しかも、基板２の熱膨張係数が光機能膜３
５よりも小さいので、基板２の中央が凹となるように湾
曲しようとする力と、低熱膨張膜６０により光機能膜３
５の中央が凸となるように湾曲しようとする力とが相殺
して、図６に示すように、基板２の湾曲を防止すること
もできる。

【００５３】以上説明した第１実施形態によると、薄膜
積層型光学部品の剥離を防止すると共に、湾曲を防止す
ることができる。第２実施形態図６は、本発明の第２実施形態を示す薄膜積層型光学部
品を示す図であり、図１中の構成要素と実質的に同一の
構成要素には同一の符号を附している。

【００５４】本実施形態の薄膜積層型光学部品が図１の
薄膜積層型光学部品と異なる点は、基板２と光導波路３
５との間にフッ素含有量が光導波路３５よりも少ないフ
ッ素化ポリイミドからなる接着補助層６２を介在させた
ことである。

【００５５】上述したように、フッ素量が増えると発水
性が向上するが他の材料（基板２）との親和性が低下す
るため基板２との密着性が低下する。一方、シリコン基
板２とフッ素化ポリイミドとの密着性と、フッ素化ポリ
イミド同士の密着性を比較すると、フッ素化ポリイミド
同士のほうが、シリコン基板２とフッ素化ポリイミドと
の密着性に比べて良好である。これはフッ素含有量が異
なるフッ素化ポリイミド同士についても同様である（フ
ッ素化ポリイミド同士の密着性の方がシリコン基板とフ
ッ素化ポリイミドとの密着性に比べて良好である）。

【００５６】このため、図６に示すように、基板２と光
導波路３５の界面にフッ素の含有量の少ないフッ素化ポ
リイミドからなる接着補助層６２を介在させると、基板
２と接着補助層６２間の密着性が向上し、且つ接着補助
層６２と光導波路３５との密着性が良好になる。よっ
て、更に大きな剥離防止効果が得られる。

【００５７】この接着補助層６２としては、フッ素含有
量が、例えば、図２中のＧ（例えば、フッ素含有量が２
３．９ｗｔ％）のものを使用する。接着補助層６２の厚
さは、１０μｍ程度とする。尚、接着補助層６２の厚さ
は、基板２との密着性が向上する程度であれば十分であ
る。

【００５８】以上説明した第２実施形態によると、第１
実施形態よりも更に、薄膜積層型光学部品の剥離を防止
する効果がある。尚、接着補助層６２のみを用い、上側
の低熱膨張層６０を有しない構造の場合は、剥離面積を
低減させる効果は認められたが、剥離を無くすには不十
分であった。

【００５９】第３実施形態図７は、本発明の第３実施形態を示す薄膜積層型光学部
品を示す図である。この図に示す薄膜積層型光学部品
は、光半導体チップ搭載領域７１を有する基板の例であ
る。基板２の一部にフッ素化ポリイミドからなるクラッ
ド７０，コア７２を有する光導波路７４が被着されてい
る。

【００６０】光導波路７４の基板２に接する面とは反対
の面に、低熱膨張層７６が被着されている。光導波路７
４を除く基板２上に、光半導体チップ搭載領域７１が形
成されている。光半導体チップ搭載領域７１には、光半
導体チップ８２を固着するための電極７８、光半導体チ
ップ８２の活性層とコア７２の高さを一致させて光結合
させるための台座８０を有する。

【００６１】光導波路７４及び低熱膨張層７６は、図１
中のものと実質的に同一である。光半導体チップ８２
は、半導体レーザ等の発光素子、電極７８は、チタンと
金を積層した電極パターン、台座８０は、例えば、光導
波路７４と同じフッ素化ポリイミドである。

【００６２】図８及び図９は、図７の薄膜積層型光学部
品の製造方法を示す図である。以下、これらの図面を参
照して、図７の薄膜積層型光学部品の製造方法を説明す
る。

【００６３】図８（ａ）に示すように、熱酸化膜８４付
シリコン基板２の表面にリフトオフ法によりチタンと金
を積層した電極パターン７８を形成する。次に、図８
（ｂ）に示すように光導波路７４のクラッド７０の下側
クラッド８６を堆積させ、その一部の表面に突起形成用
マスク７９を形成する。

【００６４】下側クラッド８６には、例えば、フッ素化
ポリイミドを、その堆積には、スピンコーティング法
を、マスク７９には、例えば、チタン薄膜を、その形成
には、例えば、リフトオフ法を用いる。

【００６５】図８（ｃ）に示すように、光半導体チップ
の活性層との高さを調節するための高さ調節層８８、コ
ア９０、上側クラッド９２、低熱膨張層９４を堆積す
る。高さ調節層８８、コア９０、上側クラッド９２、低
熱膨張層９４には、フッ素化ポリイミドを、その堆積に
は、スピンコーティング法を用いる。

【００６６】下側クラッド８６、高さ調節層８８及び上
側クラッド９２のフッ素化ポリイミドのフッ素含有量は
等しくする。また、そのフッ素の含有量は、第１実施形
態と同じにする。尚、コア９０を矩形に加工するには、
ＲＩＥを用いる。

【００６７】図９（ａ）に示すように、端面形成用マス
ク９６を形成する。端面形成用マスク９６には、例え
ば、チタン薄膜を、その形成には、リフトオフ法を用い
る。次に、図９（ｂ）に示すように、酸素プラズマによ
るＲＩＥを行い、光導波路端面形成、台座８０の形成、
電極パターン７８の露出を行う。

【００６８】この時、フッ素化ポリイミドを除去するだ
けなので、製造工程が複雑になることや、従来技術３の
ように、加工がし難い等といったことがない。この次
に、端面形成用マスク９６及び突起形成用マスク７９を
エッチング除去する。

【００６９】以上の工程を経て、図８に示した光半導体
チップ搭載領域７１を有する基板の場合の薄膜積層型光
学部品が作製される。光半導体チップ８２を台座８０に
載置して、電極７８に半田バンプ等により固着する。

【００７０】尚、光機能膜がフッ素化ポリイミドが製作
された光導波路の場合について述べたが、光機能膜は光
導波路に限られるものでなく、他の目的に用いられる皮
膜であってもよい。また、光部品や電子部品を封止する
ための被覆であってもよい。一例として、以下の実施形
態が考えられる。

【００７１】第４実施形態図１０は、本発明の第４実施形態を示す薄膜積層型光学
部品を用いる要素部品の被覆構造を示す図である。

【００７２】図１０に示すように、基板９８上に光部品
や電子部品等の要素部品１００を載置する。次に、基板
９８よりも熱膨張係数が大きい材料１０２を、要素部品
１００の表面及び要素部品１００の周囲の基板９８に被
着させる。その次に、材料１０２に、材料１０２よりも
熱膨張係数が小さい低熱膨張層１０４を被着する。これ
により、第１実施形態と同様の作用により、要素部品１
００の基板９８からの剥離を防止することができる。

【００７３】第５実施形態図１１は、本発明の第５実施形態を示す薄膜積層型光学
部品を用いる要素部品の被覆構造を示す図であり、図１
０中の要素と実質的に同一の要素には同一の符号を附し
ている。

【００７４】図１１に示すように、他の部材１０６が既
に被着された光部品や電子部品等の要素部品１００を基
板９８上に載置する。次に、基板９８よりも熱膨張係数
が大きい材料１０２を、他の部材１０６の表面及び他の
部材１０６要素部品１００の周囲の基板９８に被着させ
る。

【００７５】その次に、材料１０２に、材料１０２より
も熱膨張係数が小さい低熱膨張層１０４を被着する。こ
れにより、他の部材１０６が既に被着された要素部品の
場合でも、要素部品１００の基板９８からの剥離を防止
することができる。

【００７６】低熱膨張層の材料は、フッ素化ポリイミド
に限られるものではなく他の材料であっても良い。例え
ば、通常のポリイミド、エポキシ系プラスチック、アク
リル系プラスチック、ポリカーボネイト系プラスチッ
ク、ポリオレフィン系プラスチック等である。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板よりも熱膨張係数の大きな光機能膜が基板上に被着
された薄膜積層型光学部品の湾曲を防止することができ
ると共に、剥離を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による薄膜積層型光学部
品の構成図である。

【図２】フッ素化ポリイミドのフッ素含有量と熱膨張係
数の関係を示す図である。

【図３】フッ素化ポリイミドのフッ素含有量と屈折率の
関係を示す図である。

【図４】図１の薄膜積層型光学部品の効果説明図であ
る。

【図５】図１の薄膜積層型光学部品の効果説明図であ
る。

【図６】本発明の第２実施形態による薄膜積層型光学部
品の構成図である。

【図７】本発明の第３実施形態による薄膜積層型光学部
品の構成図である。

【図８】図７の薄膜積層型光学部品の製造工程図であ
る。

【図９】図７の薄膜積層型光学部品の製造工程図であ
る。

【図１０】本発明の第４実施形態による要素部品の被覆
構造を示す図である。

【図１１】本発明の第５実施形態による要素部品の被覆
構造を示す図である。

【図１２】従来技術１を示す図である。

【図１３】湾曲メカニズムを示す図である。

【図１４】従来技術２を示す図である。

【図１５】従来技術３を示す図である。

【図１６】プラスチック薄膜を使用した光導波路の場合
の応力による湾曲と剥離を示す図である。

【図１７】従来技術１のプラスチック光導波路への適用
例を示す図である。

【図１８】従来技術１を石英光導波路に適用した場合の
剥離メカニズムを示す図である。

【図１９】従来技術１をプラスチック光導波路に適用し
た場合の剥離メカニズムを示す図である。

【図２０】従来技術２のプラスチック光導波路への適用
例を示す図である。

【図２１】従来技術３のプラスチック光導波路ヘの適用
例を示す図である。

【図２２】光半導体チップ搭載部を有する薄膜積層型光
学部品の構成図である。

【符号の説明】

２基板３５光機能膜６０低熱膨張膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板に被着され、該基板よりも熱膨張係数が大きく
且つ前記基板よりも可とう性がある光機能膜と、前記光機能膜が前記基板に接する面とは反対の前記光機
能膜の面に被着され、該光機能膜よりも熱膨張係数が小
さい低熱膨張膜と、を具備したことを特徴とする薄膜積層型光学部品。
【請求項２】前記低熱膨張膜は、前記基板よりも可と
う性があることを特徴とする請求項１記載の薄膜積層型
光学部品。
【請求項３】前記基板の一部に形成された光半導体チ
ップ搭載領域と、前記光半導体チップ搭載領域に固着され、前記光機能膜
と光結合をする光半導体チップとを更に具備したことを
特徴とする請求項１記載の薄膜積層型光学部品。
【請求項４】前記光機能膜及び前記低熱膨張膜は、フ
ッ素を含有するポリイミドで且つフッ素の含有量が増加
するほど熱膨張係数が大きくなるポリイミド膜で構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の薄膜積層型光
学部品。
【請求項５】前記基板と前記光機能膜との間に、該光
機能膜よりもフッ素含有量の少ないポリイミド膜よりな
る接着補助層を設けたことを特徴とする請求項４記載の
薄膜積層型光学部品。
【請求項６】基板と、前記基板上に載置された要素部品と、前記要素部品の表面と少なくとも該要素部品の周囲に位
置する前記基板の表面に被着され、前記基板よりも熱膨
張係数が大きく且つ前記基板よりも可とう性がある被覆
膜と、前記被覆膜が前記基板に接する面とは反対の前記被覆膜
の面に被着され、前記被覆膜よりも熱膨張係数が小さく
且つ前記基板よりも可とう性がある低熱膨張膜と、を具備したことを特徴とする要素部品の被覆構造。
【請求項７】基板と、前記基板上に載置された要素部品と、前記要素部品の表面に被着された第１被覆膜と、前記第１被覆膜の表面と少なくとも該第１被覆膜の周囲
に位置する前記基板の表面に被着され、前記基板よりも
熱膨張係数が大きく且つ前記基板よりも可とう性がある
第２被覆膜と、前記第２被覆膜が前記基板に接する面とは反対の前記第
２被覆膜の面に被着され、前記第２被覆膜よりも熱膨張
係数が小さく且つ前記基板よりも可とう性がある低熱膨
張膜と、を具備したことを特徴とする要素部品の被覆構造。