JP2001235641A - 光モジュール - Google Patents
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、シリコーン系樹脂の硬化阻害
を抑制できる光モジュールを提供することにある。 【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、上
層クラッド層とシリコーン系樹脂との間に、中間層とし
て金属膜、非金属性の無機物層、フッ素を含有しない
か、若しくはフッ素含有量の少ない樹脂層を少なくとも
１層設けたものである。フッ素を少なくとも含有する樹
脂からなる光導波路を有する樹脂封止型光モジュールの
信頼性を向上する。
を抑制できる光モジュールを提供することにある。 【解決手段】本発明は、上記目的を達成するために、上
層クラッド層とシリコーン系樹脂との間に、中間層とし
て金属膜、非金属性の無機物層、フッ素を含有しない
か、若しくはフッ素含有量の少ない樹脂層を少なくとも
１層設けたものである。フッ素を少なくとも含有する樹
脂からなる光導波路を有する樹脂封止型光モジュールの
信頼性を向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素を含有する
樹脂を用いて光導波路を形成した光モジュールに関す
る。
樹脂を用いて光導波路を形成した光モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、石英系の光導波路に替わって低コ
スト化が期待できるポリマー系の光導波路を用いた光モ
ジュールの研究開発が活発に行われている。中でも、ポ
リマー材料としてポリイミドを用いたものは耐熱性や信
頼性に優れるためにプロセス適合性や実用性を考える上
では有利である。更にフッ素化をすることでＣ−Ｈ結合
を低減し、光の伝送損失を低減することが可能となって
いる。従来例としては、特開平９−２１９２０号公報、
特開平１０−２８８７１７号公報、特開平１１−１３３
２５４号公報等が挙げられる。
スト化が期待できるポリマー系の光導波路を用いた光モ
ジュールの研究開発が活発に行われている。中でも、ポ
リマー材料としてポリイミドを用いたものは耐熱性や信
頼性に優れるためにプロセス適合性や実用性を考える上
では有利である。更にフッ素化をすることでＣ−Ｈ結合
を低減し、光の伝送損失を低減することが可能となって
いる。従来例としては、特開平９−２１９２０号公報、
特開平１０−２８８７１７号公報、特開平１１−１３３
２５４号公報等が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このポリマー系の光導
波路では、光通信の波長である１．３〜１．６オｍ領域
の伝送損失を低減すべく、損失の原因であるＣ−Ｈ結合
を低減するためにフッ素を導入している。通常の光導波
路は、下層から下層クラッド、コア層、上層クラッドの
構成を取るが、フッ素の導入はコア層だけに限らず、上
層・下層クラッドにも用いられる。これは、光がコア層
からクラッド側に幾分しみ出し、クラッド側の損失も問
題となるからである。
波路では、光通信の波長である１．３〜１．６オｍ領域
の伝送損失を低減すべく、損失の原因であるＣ−Ｈ結合
を低減するためにフッ素を導入している。通常の光導波
路は、下層から下層クラッド、コア層、上層クラッドの
構成を取るが、フッ素の導入はコア層だけに限らず、上
層・下層クラッドにも用いられる。これは、光がコア層
からクラッド側に幾分しみ出し、クラッド側の損失も問
題となるからである。
【０００４】一方、光モジュールに用いられる接着剤や
封止剤としては、弾性率が低く応力を抑制でき、更に吸
水率も低いことからシリコーン系樹脂が用いられる場合
が多い。この場合、シリコーン系樹脂を塗布する前に、
光モジュールの光導波路基板や光素子等の表面をクリー
ニングして、それらとシリコーン系樹脂との接着信頼性
を向上させ、それによってモジュールの動作信頼性を安
定的に確保していた。例えば、光モジュールに紫外線を
照射したり、プラズマを用いたアッシングを行うことで
クリーニングしていた。あるいは、光導波路と光ファイ
バを紫外線硬化型接着剤を用いて接続するが、この場合
にも光導波路の表面には紫外線硬化型接着剤を硬化させ
るための紫外線が照射されていた。
封止剤としては、弾性率が低く応力を抑制でき、更に吸
水率も低いことからシリコーン系樹脂が用いられる場合
が多い。この場合、シリコーン系樹脂を塗布する前に、
光モジュールの光導波路基板や光素子等の表面をクリー
ニングして、それらとシリコーン系樹脂との接着信頼性
を向上させ、それによってモジュールの動作信頼性を安
定的に確保していた。例えば、光モジュールに紫外線を
照射したり、プラズマを用いたアッシングを行うことで
クリーニングしていた。あるいは、光導波路と光ファイ
バを紫外線硬化型接着剤を用いて接続するが、この場合
にも光導波路の表面には紫外線硬化型接着剤を硬化させ
るための紫外線が照射されていた。
【０００５】我々は、上記のような光モジュールについ
て開発・研究を続けているが、これによれば上層クラッ
ド材料がフッ素を重量比で１０％以上含有する樹脂から
なるものである場合に、この表面に前記の紫外線を照射
したりプラズマを用いたアッシングを施した後に、その
表面にシリコーン系樹脂を塗布して硬化させると、シリ
コーン系樹脂が硬化阻害を受けることが明らかとなっ
た。具体的には、上層クラッド材料がフッ素を１０％以
上含有すると、シリコーン系樹脂の硬化作業を行った後
に針でシリコーン系樹脂に触って再度離すと糸を引く状
態となったり、光モジュールを傾けたりすると、シリコ
ーン系樹脂が流れたりすることが明らかとなった。
て開発・研究を続けているが、これによれば上層クラッ
ド材料がフッ素を重量比で１０％以上含有する樹脂から
なるものである場合に、この表面に前記の紫外線を照射
したりプラズマを用いたアッシングを施した後に、その
表面にシリコーン系樹脂を塗布して硬化させると、シリ
コーン系樹脂が硬化阻害を受けることが明らかとなっ
た。具体的には、上層クラッド材料がフッ素を１０％以
上含有すると、シリコーン系樹脂の硬化作業を行った後
に針でシリコーン系樹脂に触って再度離すと糸を引く状
態となったり、光モジュールを傾けたりすると、シリコ
ーン系樹脂が流れたりすることが明らかとなった。
【０００６】本発明の目的は、シリコーン系樹脂の硬化
阻害を抑制できる光モジュールを提供することにある。
阻害を抑制できる光モジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、上層クラッド層とシリコーン系樹脂との
間に、中間層を設けたものである。例えば、金属膜、非
金属性の無機物層、フッ素を含有しない樹脂層、フッ素
含有量の少ない樹脂層のうちの少なくとも１つを中間層
として使用したものである。
成するために、上層クラッド層とシリコーン系樹脂との
間に、中間層を設けたものである。例えば、金属膜、非
金属性の無機物層、フッ素を含有しない樹脂層、フッ素
含有量の少ない樹脂層のうちの少なくとも１つを中間層
として使用したものである。
【０００８】より具体的には、例えば、光導波路がフッ
素を少なくとも含有する樹脂で構成され、該光導波路上
部の少なくとも一部にシリコーン系樹脂が存在する光モ
ジュールにおいて、該光導波路と該シリコーン系樹脂と
の間に金属膜を設けたものである。
素を少なくとも含有する樹脂で構成され、該光導波路上
部の少なくとも一部にシリコーン系樹脂が存在する光モ
ジュールにおいて、該光導波路と該シリコーン系樹脂と
の間に金属膜を設けたものである。
【０００９】また、前記の金属膜が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、
Ａｕの中から選ばれる少なくとも一種の金属で構成した
ものである。
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、
Ａｕの中から選ばれる少なくとも一種の金属で構成した
ものである。
【００１０】また、光導波路がフッ素を少なくとも含有
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン樹脂との間に無機物層を設け
たものである。
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン樹脂との間に無機物層を設け
たものである。
【００１１】また、前記無機物層が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、
ＳｉＮ、ＴａＯ２、Ａｌ２Ｏ３の中から選ばれる少なく
とも一種の材料で構成されるものである。
ＳｉＮ、ＴａＯ２、Ａｌ２Ｏ３の中から選ばれる少なく
とも一種の材料で構成されるものである。
【００１２】また、光導波路がフッ素を少なくとも含有
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素を含有
しない樹脂層を設けたものである。
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素を含有
しない樹脂層を設けたものである。
【００１３】また、光導波路がフッ素を少なくとも含有
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素含有率
が全重量の５％以下の樹脂層を設けたものである。
する樹脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部
にシリコーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、
該光導波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素含有率
が全重量の５％以下の樹脂層を設けたものである。
【００１４】また、前記フッ素を少なくとも含有する樹
脂がポリイミドであるものである。
脂がポリイミドであるものである。
【００１５】また、前記のフッ素を含有しない樹脂層
が、下記式（化１）で表される繰り返し単位からなるポ
リイミドであるものである。
が、下記式（化１）で表される繰り返し単位からなるポ
リイミドであるものである。
【００１６】
【化１】
【００１７】（式中Ｒ１は下記（化２）から選ばれる少
なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ２は下記（化
３）から選ばれる少なくとも一種の２価の有機基であ
る。）
なくとも一種の４価の有機基であり、Ｒ２は下記（化
３）から選ばれる少なくとも一種の２価の有機基であ
る。）
【００１８】
【化２】
【００１９】
【化３】
【００２０】従来技術において硬化阻害が生じた理由
は、フッ素を含有する材料に、紫外線を照射したりプラ
ズマを用いたアッシングを行うと、フッ素が関与する一
部の基が活性化した状態で表面に露出するために、シリ
コーン系樹脂の硬化触媒と相互作用してシリコーン系樹
脂が硬化しにくくなったか、あるいは、フッ素を含有す
る材料では、何らかの作用で表面にシリコーン系樹脂の
硬化触媒と相互作用する基が露出しやすくなるためにシ
リコーン系樹脂が硬化しにくくなったものと推定され
る。
は、フッ素を含有する材料に、紫外線を照射したりプラ
ズマを用いたアッシングを行うと、フッ素が関与する一
部の基が活性化した状態で表面に露出するために、シリ
コーン系樹脂の硬化触媒と相互作用してシリコーン系樹
脂が硬化しにくくなったか、あるいは、フッ素を含有す
る材料では、何らかの作用で表面にシリコーン系樹脂の
硬化触媒と相互作用する基が露出しやすくなるためにシ
リコーン系樹脂が硬化しにくくなったものと推定され
る。
【００２１】しかし、上記のようにクラッド層とシリコ
ーン系樹脂との間に中間層を設けることで、これらの相
互作用を抑制でき、シリコーン系樹脂を正常に硬化させ
ることができた。すなわち、中間層を設けることで、前
述の表面洗浄を行ったとしてもシリコーン系樹脂の硬化
阻害を抑制することができた。
ーン系樹脂との間に中間層を設けることで、これらの相
互作用を抑制でき、シリコーン系樹脂を正常に硬化させ
ることができた。すなわち、中間層を設けることで、前
述の表面洗浄を行ったとしてもシリコーン系樹脂の硬化
阻害を抑制することができた。
【００２２】ここで、中間層６は、フッ素を１０％以上
含有する樹脂以外の個体で、かつ耐熱性が通常行われる
信頼性試験の最高温度である８５℃に対して２０００時
間程度保証できるものであれば、何でも使用することが
できる。例えば、金属膜、誘電体、フッ素を含まない
か、フッ素含有量が５％以下の樹脂の何れでも使用でき
るが、これらに限定されるものではない。
含有する樹脂以外の個体で、かつ耐熱性が通常行われる
信頼性試験の最高温度である８５℃に対して２０００時
間程度保証できるものであれば、何でも使用することが
できる。例えば、金属膜、誘電体、フッ素を含まない
か、フッ素含有量が５％以下の樹脂の何れでも使用でき
るが、これらに限定されるものではない。
【００２３】また、フッ素を含有しないか若しくはフッ
素含有率が全重量の５％以下の樹脂層は、熱硬化型ある
いは紫外線硬化型のエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、
ポリエーテルイミド系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポ
リエーテルサルフォン系樹脂、ポリビニルアセタール系
樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポ
リエーテルエーテルケトン系樹脂、ポジ形及びネガ形の
感光性レジスト材料及びそれらのベースポリマ、ポリイ
ミド系樹脂等、耐熱性が通常行われる信頼性試験の最高
温度である８５℃に対して２０００時間程度保証できる
ものであれば、何でも使用することができる。これらの
中で、ポリイミド系の材料は、一般に耐薬品性に優れる
ために製造プロセスマージンが広く、また、耐熱性と耐
候性に優れるために信頼性が高い、等の追加の効果を得
ることができる。
素含有率が全重量の５％以下の樹脂層は、熱硬化型ある
いは紫外線硬化型のエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂、
ポリエーテルイミド系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポ
リエーテルサルフォン系樹脂、ポリビニルアセタール系
樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポ
リエーテルエーテルケトン系樹脂、ポジ形及びネガ形の
感光性レジスト材料及びそれらのベースポリマ、ポリイ
ミド系樹脂等、耐熱性が通常行われる信頼性試験の最高
温度である８５℃に対して２０００時間程度保証できる
ものであれば、何でも使用することができる。これらの
中で、ポリイミド系の材料は、一般に耐薬品性に優れる
ために製造プロセスマージンが広く、また、耐熱性と耐
候性に優れるために信頼性が高い、等の追加の効果を得
ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。
する。
【００２５】図１に本発明における実施の形態の断面図
を示した。
を示した。
【００２６】図において、１はシリコン基板、２はＳｉ
Ｏ２層（シリコン酸化膜層）、３は下層クラッド、４は
コア層、５は上層クラッド、６は中間層、７はシリコー
ン系樹脂である。下層クラッド３、コア層４および上層
クラッド５にはフッ素を含有した材料を用いており、光
伝送損失の原因であるＣ−Ｈ結合を低減するように構成
した。ここで、コア層４とクラッドとを光導波路とす
る。また、シリコーン系樹脂７を光モジュールの封止材
として使用することで、光モジュールに発生する応力を
緩和する構成とした。
Ｏ２層（シリコン酸化膜層）、３は下層クラッド、４は
コア層、５は上層クラッド、６は中間層、７はシリコー
ン系樹脂である。下層クラッド３、コア層４および上層
クラッド５にはフッ素を含有した材料を用いており、光
伝送損失の原因であるＣ−Ｈ結合を低減するように構成
した。ここで、コア層４とクラッドとを光導波路とす
る。また、シリコーン系樹脂７を光モジュールの封止材
として使用することで、光モジュールに発生する応力を
緩和する構成とした。
【００２７】表１は、光導波路の下層クラッド３、コア
層４、及び上層クラッド５を構成する材料系（ポリイミ
ド）を示す。
層４、及び上層クラッド５を構成する材料系（ポリイミ
ド）を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】図１においては、下層クラッド３及び上層
クラッド５としては下記式（化１１）で表される繰り返
し単位からなる構造のもので、そのＲ１１とＲ１２には
表１のＮｏ１１の構成のものを使用した。また、コア層
４としては下記式（化１１）で表される繰り返し単位か
らなる構造のもので、そのＲ１１とＲ１２には表１のＮ
ｏ１２の構成のものを使用した。
クラッド５としては下記式（化１１）で表される繰り返
し単位からなる構造のもので、そのＲ１１とＲ１２には
表１のＮｏ１１の構成のものを使用した。また、コア層
４としては下記式（化１１）で表される繰り返し単位か
らなる構造のもので、そのＲ１１とＲ１２には表１のＮ
ｏ１２の構成のものを使用した。
【００３０】
【化１１】
【００３１】次に、図１に示す光モジュールの製造方法
について説明する。
について説明する。
【００３２】まず、厚さ１ｍｍのシリコン基板１上にシ
リコン熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）２を厚さ１μｍに形成し
た。
リコン熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）２を厚さ１μｍに形成し
た。
【００３３】次いで、前記式（化１１）で表される表１
のＮｏ１１の材料を下層クラッド３として形成し、その
上にＮｏ１２の材料をコア層４として形成し、その上に
Ｎｏ１１の材料を上層クラッド５として形成した。これ
らの材料は、前述の通り、フッ素を含有するポリイミド
である。また、各層は、それらの前駆体であるポリアミ
ド酸溶液のワニスをスピンコーティング法等により塗布
し、３００℃以上の加熱により形成した。また、コア層
４は、加熱の後に、更に所望のパターニングを行った。
また、上層クラッド５は、前記コア層４を覆うように塗
布して形成した。
のＮｏ１１の材料を下層クラッド３として形成し、その
上にＮｏ１２の材料をコア層４として形成し、その上に
Ｎｏ１１の材料を上層クラッド５として形成した。これ
らの材料は、前述の通り、フッ素を含有するポリイミド
である。また、各層は、それらの前駆体であるポリアミ
ド酸溶液のワニスをスピンコーティング法等により塗布
し、３００℃以上の加熱により形成した。また、コア層
４は、加熱の後に、更に所望のパターニングを行った。
また、上層クラッド５は、前記コア層４を覆うように塗
布して形成した。
【００３４】次いで、その上に中間層６としてＣｒをス
パッタリング法により厚さ０．０５μｍで形成した。
パッタリング法により厚さ０．０５μｍで形成した。
【００３５】次いで、光導波路上に形成した中間層６を
含む光モジュールの表面全体に、低圧水銀灯から放出さ
れる紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２（２５４ｎｍで測定）の
強度で５分間照射し、表面を洗浄した。
含む光モジュールの表面全体に、低圧水銀灯から放出さ
れる紫外線を１０ｍＷ／ｃｍ２（２５４ｎｍで測定）の
強度で５分間照射し、表面を洗浄した。
【００３６】次いで、熱硬化型のシリコーン系樹脂７を
その洗浄した表面に塗布し、１００℃以上で加熱した。
これによりシリコーン系樹脂７は完全に硬化した。
その洗浄した表面に塗布し、１００℃以上で加熱した。
これによりシリコーン系樹脂７は完全に硬化した。
【００３７】中間層６を形成しない従来例の場合、シリ
コーン系樹脂に針で触ると糸を引いた状態となり、シリ
コーン系樹脂は硬化不良を起こしていた。あるいは、硬
化作業を行ったにもかかわらず、シリコーン系樹脂が当
初塗布された部分から流れてしまうという問題を生じて
いた。この場合、樹脂の硬化の程度は殆ど液状であっ
て、樹脂の引張弾性率は０ｋＰａに近い状態であった。
しかし、本実施の形態のように中間層６を形成すると、
そのシリコーン系樹脂の引張弾性率が、樹脂材料に応じ
て５０〜１０００ｋＰａとなり、完全に硬化した状態で
あることを確認できた。
コーン系樹脂に針で触ると糸を引いた状態となり、シリ
コーン系樹脂は硬化不良を起こしていた。あるいは、硬
化作業を行ったにもかかわらず、シリコーン系樹脂が当
初塗布された部分から流れてしまうという問題を生じて
いた。この場合、樹脂の硬化の程度は殆ど液状であっ
て、樹脂の引張弾性率は０ｋＰａに近い状態であった。
しかし、本実施の形態のように中間層６を形成すると、
そのシリコーン系樹脂の引張弾性率が、樹脂材料に応じ
て５０〜１０００ｋＰａとなり、完全に硬化した状態で
あることを確認できた。
【００３８】以上のように、シリコーン系樹脂７との接
着信頼性を向上させるために紫外線照射等により表面ク
リーニングを行ったとしても、中間層６はフッ素を含有
した樹脂ではないために、シリコーン系樹脂７の硬化を
阻害することはなかった。また、下層クラッド３、コア
層４、上層クラッド５がフッ素を含有しているとして
も、中間層６によりシリコーン系樹脂７と接することは
ないので、これによってもシリコーン系樹脂７の硬化を
阻害することはなかった。
着信頼性を向上させるために紫外線照射等により表面ク
リーニングを行ったとしても、中間層６はフッ素を含有
した樹脂ではないために、シリコーン系樹脂７の硬化を
阻害することはなかった。また、下層クラッド３、コア
層４、上層クラッド５がフッ素を含有しているとして
も、中間層６によりシリコーン系樹脂７と接することは
ないので、これによってもシリコーン系樹脂７の硬化を
阻害することはなかった。
【００３９】従って、中間層６を用いることで、下層ク
ラッド３、コア層４、上層クラッド５にフッ素を含有す
る材料を使用したとしても、紫外線照射による表面洗浄
を実施してシリコーン樹脂７との接着信頼性を確保する
ことができた。すなわち、紫外線照射によるシリコーン
系樹脂の硬化阻害を抑制することができた。なお、ここ
では紫外線照射による洗浄の場合について説明したが、
プラズマアッシング等他の洗浄を行う場合もフッ素を含
有する樹脂がシリコーン樹脂７と接することはないので
同様の効果が得られる。
ラッド３、コア層４、上層クラッド５にフッ素を含有す
る材料を使用したとしても、紫外線照射による表面洗浄
を実施してシリコーン樹脂７との接着信頼性を確保する
ことができた。すなわち、紫外線照射によるシリコーン
系樹脂の硬化阻害を抑制することができた。なお、ここ
では紫外線照射による洗浄の場合について説明したが、
プラズマアッシング等他の洗浄を行う場合もフッ素を含
有する樹脂がシリコーン樹脂７と接することはないので
同様の効果が得られる。
【００４０】ところで、前述の実施例に於いては、中間
層６にＣｒを用いたが、その代わりにＴｉ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属
材料を用いた場合でも、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３等の非金属性の無機物を用いた場合で
も、シリコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害を抑
制することができた。あるいは、Ｃｒの代わりにフッ素
を含有しない樹脂若しくはフッ素含有率が全重量の５％
以下の樹脂、例えば、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の
エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド
系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォ
ン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン系樹脂、ポジ形又はネガ形の感光性レジスト材料
やそれらのベースポリマ等を用いた場合であっても、シ
リコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害を抑制する
ことができた。
層６にＣｒを用いたが、その代わりにＴｉ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属
材料を用いた場合でも、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｔａ
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３等の非金属性の無機物を用いた場合で
も、シリコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害を抑
制することができた。あるいは、Ｃｒの代わりにフッ素
を含有しない樹脂若しくはフッ素含有率が全重量の５％
以下の樹脂、例えば、熱硬化型あるいは紫外線硬化型の
エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルイミド
系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォ
ン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン系樹脂、ポジ形又はネガ形の感光性レジスト材料
やそれらのベースポリマ等を用いた場合であっても、シ
リコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害を抑制する
ことができた。
【００４１】また、中間層６としてＣｒの代わりに（化
２１）において表２のＮｏ２１〜Ｎｏ２９に記載された
ポリイミド系の材料を用いた場合、すなわち（化２１）
で表される繰り返し単位からなる構造のものを用いた場
合でも、シリコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害
を抑制することができた。なお、Ｎｏ２１〜Ｎｏ２９の
各材料は、それらの前駆体であるポリアミド酸溶液のワ
ニスをスピンコーティング法等により塗布し、３００℃
以上の加熱により厚さ１μｍ〜１０μｍとなるように形
成した。
２１）において表２のＮｏ２１〜Ｎｏ２９に記載された
ポリイミド系の材料を用いた場合、すなわち（化２１）
で表される繰り返し単位からなる構造のものを用いた場
合でも、シリコーン系樹脂７は完全に硬化し、硬化阻害
を抑制することができた。なお、Ｎｏ２１〜Ｎｏ２９の
各材料は、それらの前駆体であるポリアミド酸溶液のワ
ニスをスピンコーティング法等により塗布し、３００℃
以上の加熱により厚さ１μｍ〜１０μｍとなるように形
成した。
【００４２】
【表２】
【００４３】
【化２１】
【００４４】（式中のＲ２１とＲ２２はそれぞれ表２に
記載されたＲ２１とＲ２２である。）ところで、中間層
６にフッ素を含有していないポリイミド等の樹脂を用い
れば、金属膜や無機誘電体膜を形成するための真空成膜
設備や、フィルムを貼り付けるためのラミネーターや、
射出成形を行うための設備等の特別な設備を必要とせ
ず、樹脂による光導波路部と同一若しくは類似のプロセ
スを使用でき、設備と工程の面で簡易なプロセスとする
ことができると言ったメリットがある。
記載されたＲ２１とＲ２２である。）ところで、中間層
６にフッ素を含有していないポリイミド等の樹脂を用い
れば、金属膜や無機誘電体膜を形成するための真空成膜
設備や、フィルムを貼り付けるためのラミネーターや、
射出成形を行うための設備等の特別な設備を必要とせ
ず、樹脂による光導波路部と同一若しくは類似のプロセ
スを使用でき、設備と工程の面で簡易なプロセスとする
ことができると言ったメリットがある。
【００４５】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。
る。
【００４６】図２には、本発明による光伝送モジュール
の断面図を示した。図２において、２１はＳｉＯ２層
（シリコン酸化膜層）が表面に１μｍ厚さで形成された
シリコン基板、２２は下層クラッド、コア層、上層クラ
ッドの順に形成された光導波路、２３はフッ素を含有し
ないポリイミドからなる中間層、２４と２５はそれぞれ
Ａｕ−Ｓｎはんだを介してシリコン基板２１に接続され
たレーザダイオードとフォトダイオード、２６はこれら
を封止するシリコーン系樹脂である。なお、下層クラッ
ド、コア層および上層クラッドには図１と同様の材料を
用いている。
の断面図を示した。図２において、２１はＳｉＯ２層
（シリコン酸化膜層）が表面に１μｍ厚さで形成された
シリコン基板、２２は下層クラッド、コア層、上層クラ
ッドの順に形成された光導波路、２３はフッ素を含有し
ないポリイミドからなる中間層、２４と２５はそれぞれ
Ａｕ−Ｓｎはんだを介してシリコン基板２１に接続され
たレーザダイオードとフォトダイオード、２６はこれら
を封止するシリコーン系樹脂である。なお、下層クラッ
ド、コア層および上層クラッドには図１と同様の材料を
用いている。
【００４７】図２に示す光モジュールでは、レーザダイ
オード２４とフォトダイオード２５（もしくは２４）の
光素子表面を含むモジュール全体を、紫外線により洗浄
した後にシリコーン系樹脂２６を塗布して加熱により硬
化させて構成した。
オード２４とフォトダイオード２５（もしくは２４）の
光素子表面を含むモジュール全体を、紫外線により洗浄
した後にシリコーン系樹脂２６を塗布して加熱により硬
化させて構成した。
【００４８】ここでも、中間層２３が存在するためにシ
リコーン系樹脂２６は完全に硬化し、硬化阻害を抑制す
ることができた。また、光素子表面は紫外線により洗浄
されているために光素子表面とシリコーン系樹脂２６と
の間のミクロな接着も良好となり、動作信頼性を保証す
ることができた。例えば、フォトダイオード２５の暗電
流を測定したところ、初期では電圧２Ｖ下で０．８ｎＡ
であったが、８５℃８５％ＲＨで２０００時間の試験後
も０．９ｎＡと低いレベルを保持することができた。
リコーン系樹脂２６は完全に硬化し、硬化阻害を抑制す
ることができた。また、光素子表面は紫外線により洗浄
されているために光素子表面とシリコーン系樹脂２６と
の間のミクロな接着も良好となり、動作信頼性を保証す
ることができた。例えば、フォトダイオード２５の暗電
流を測定したところ、初期では電圧２Ｖ下で０．８ｎＡ
であったが、８５℃８５％ＲＨで２０００時間の試験後
も０．９ｎＡと低いレベルを保持することができた。
【００４９】一方、図２に示す光モジュールにおいて中
間層２３を設けなかった場合では、上層クラッド全面に
直接紫外線が照射されたために、この面にシリコーン系
樹脂２６が直接接触してシリコーン系樹脂２６は硬化阻
害を受け、初期に塗布した状態から樹脂が全体的に流れ
て薄くなってしまっていた。シリコーン系樹脂２６は、
微量の触媒によって全体が硬化するために、紫外線照射
を受けた上層クラッド上に触媒が相互作用によってトラ
ップされてしまうと、上層クラッド上のみならず、塗布
したシリコーン系樹脂２６全体が硬化しなくなってしま
う。更には、硬化という現象に伴い本来なされるはずの
接着がミクロなレベルで不完全となり、シリコーン系樹
脂２６と光素子との界面にミクロな凝結水をたたえる空
間を作り出してしまい、光素子の動作信頼性を損なう。
例えば、フォトダイオード２５の暗電流を測定したとこ
ろ、初期では電圧２Ｖ下で０．８ｎＡであったが、８５
℃８５％ＲＨで２０００時間の試験後では２．５μＡと
大きくなり、実用に耐えないレベルとなってしまった。
間層２３を設けなかった場合では、上層クラッド全面に
直接紫外線が照射されたために、この面にシリコーン系
樹脂２６が直接接触してシリコーン系樹脂２６は硬化阻
害を受け、初期に塗布した状態から樹脂が全体的に流れ
て薄くなってしまっていた。シリコーン系樹脂２６は、
微量の触媒によって全体が硬化するために、紫外線照射
を受けた上層クラッド上に触媒が相互作用によってトラ
ップされてしまうと、上層クラッド上のみならず、塗布
したシリコーン系樹脂２６全体が硬化しなくなってしま
う。更には、硬化という現象に伴い本来なされるはずの
接着がミクロなレベルで不完全となり、シリコーン系樹
脂２６と光素子との界面にミクロな凝結水をたたえる空
間を作り出してしまい、光素子の動作信頼性を損なう。
例えば、フォトダイオード２５の暗電流を測定したとこ
ろ、初期では電圧２Ｖ下で０．８ｎＡであったが、８５
℃８５％ＲＨで２０００時間の試験後では２．５μＡと
大きくなり、実用に耐えないレベルとなってしまった。
【００５０】従って、中間層２３を設けることで、シリ
コーン系樹脂２６とフォトダイオード２５などの光素子
との界面の接着も充分となり、長時間にわたり暗電流を
所定レベル以下の値に保つことが可能となった。
コーン系樹脂２６とフォトダイオード２５などの光素子
との界面の接着も充分となり、長時間にわたり暗電流を
所定レベル以下の値に保つことが可能となった。
【００５１】図３には、本発明のもう一つの例である光
スプリッタモジュールを示した。ここで、３１はシリコ
ン基板、３２は下層クラッド、コア層、上層クラッドの
順に形成された図１と同種材料からなる光導波路、３３
はフッ素を含有しないポリイミドからなる中間層、３
４、３５、３６はガラス、３７と４３は紫外線硬化型接
着剤、３８はアルミニウム製のケース、３９はシリコー
ン系樹脂である。また、図３（１）は光ファイバ４１及
び４２がガラス３５及び３６中に納められた形態のも
の、図３（２）は光ファイバ４１及び４２を直接シリコ
ン基板上に搭載した形態のものである。何れの場合も、
１本の光ファイバ４１から光導波路３２に入射した光が
光導波路３２内部で８本に分岐されて８本の光ファイバ
４２へと出射されるものである。また、光導波路３２を
構成する下層クラッド、コア層および上層クラッドには
図１の例と同様の材料を用いた。
スプリッタモジュールを示した。ここで、３１はシリコ
ン基板、３２は下層クラッド、コア層、上層クラッドの
順に形成された図１と同種材料からなる光導波路、３３
はフッ素を含有しないポリイミドからなる中間層、３
４、３５、３６はガラス、３７と４３は紫外線硬化型接
着剤、３８はアルミニウム製のケース、３９はシリコー
ン系樹脂である。また、図３（１）は光ファイバ４１及
び４２がガラス３５及び３６中に納められた形態のも
の、図３（２）は光ファイバ４１及び４２を直接シリコ
ン基板上に搭載した形態のものである。何れの場合も、
１本の光ファイバ４１から光導波路３２に入射した光が
光導波路３２内部で８本に分岐されて８本の光ファイバ
４２へと出射されるものである。また、光導波路３２を
構成する下層クラッド、コア層および上層クラッドには
図１の例と同様の材料を用いた。
【００５２】本実施の形態においては、光ファイバ４
１、４２を光導波路３２へ接着する際に、紫外線硬化型
接着剤３７、４３を塗布して紫外線を照射するが、この
紫外線は光導波路３２の上の中間層３３にも漏れて照射
される。そして、ケース３８にこれらの光スプリッタモ
ジュールを納めてシリコーン系樹脂３９を充填して封止
するように構成されるため、シリコーン系樹脂３９の硬
化不良を起こす場合があった。
１、４２を光導波路３２へ接着する際に、紫外線硬化型
接着剤３７、４３を塗布して紫外線を照射するが、この
紫外線は光導波路３２の上の中間層３３にも漏れて照射
される。そして、ケース３８にこれらの光スプリッタモ
ジュールを納めてシリコーン系樹脂３９を充填して封止
するように構成されるため、シリコーン系樹脂３９の硬
化不良を起こす場合があった。
【００５３】従って、中間層３３を形成することで、シ
リコーン系樹脂３９は完全に硬化し、硬化阻害を抑制す
ることができる。そのために、これらの光スプリッタモ
ジュールが傾いたり逆さになっても、中のシリコーン系
樹脂３９が流れてしまうことはない。なお、ここでシリ
コーン系樹脂３９は、光スプリッタモジュール全体の耐
湿性を向上させる効果の他に、光ファイバ４１や４２に
外部から引っ張りや曲げの力が加わっても、これらの力
が光ファイバの先端に直接作用しにくい役割を果たして
おり、更に図３（２）の構成では光ファイバ４１及び４
２と光導波路３２との間にシリコーン系樹脂３９が入っ
て光の反射を低減するためのマッチングオイルの役割を
も有している。
リコーン系樹脂３９は完全に硬化し、硬化阻害を抑制す
ることができる。そのために、これらの光スプリッタモ
ジュールが傾いたり逆さになっても、中のシリコーン系
樹脂３９が流れてしまうことはない。なお、ここでシリ
コーン系樹脂３９は、光スプリッタモジュール全体の耐
湿性を向上させる効果の他に、光ファイバ４１や４２に
外部から引っ張りや曲げの力が加わっても、これらの力
が光ファイバの先端に直接作用しにくい役割を果たして
おり、更に図３（２）の構成では光ファイバ４１及び４
２と光導波路３２との間にシリコーン系樹脂３９が入っ
て光の反射を低減するためのマッチングオイルの役割を
も有している。
【００５４】一方、図３（１）（２）で中間層３３を設
けなかった場合では、上層クラッド面に直接紫外線が照
射されたために、シリコーン系樹脂３９は硬化阻害を受
け硬化不良となった。そのために、シリコーン系樹脂３
９は光スプリッタモジュールが傾いたり逆さになると流
れてしまう、光スプリッタモジュール全体の耐湿性を向
上させる効果が薄れて光ファイバ４１や４２と光導波路
３２との光軸が高温高湿試験中にずれやすくなる、光フ
ァイバ４１や４２に外部から引っ張りや曲げの力が加わ
るとこれらの力が光ファイバの先端に直接作用して光フ
ァイバが折れやすくなる、更に図３（２）の構成では光
ファイバ４１及び４２と光導波路３２との間に泡が入っ
て光の反射が増大してしまう、等の不具合を生じてい
た。そのために、図３（１）（２）の光スプリッタモジ
ュールは、実用に足るものではなかった。
けなかった場合では、上層クラッド面に直接紫外線が照
射されたために、シリコーン系樹脂３９は硬化阻害を受
け硬化不良となった。そのために、シリコーン系樹脂３
９は光スプリッタモジュールが傾いたり逆さになると流
れてしまう、光スプリッタモジュール全体の耐湿性を向
上させる効果が薄れて光ファイバ４１や４２と光導波路
３２との光軸が高温高湿試験中にずれやすくなる、光フ
ァイバ４１や４２に外部から引っ張りや曲げの力が加わ
るとこれらの力が光ファイバの先端に直接作用して光フ
ァイバが折れやすくなる、更に図３（２）の構成では光
ファイバ４１及び４２と光導波路３２との間に泡が入っ
て光の反射が増大してしまう、等の不具合を生じてい
た。そのために、図３（１）（２）の光スプリッタモジ
ュールは、実用に足るものではなかった。
【００５５】以上説明したように、光導波路がフッ素を
少なくとも含有する樹脂で構成され、該光導波路上部の
少なくとも一部にシリコーン系樹脂が存在する光モジュ
ールにおいて、該光導波路と該シリコーン系樹脂の間に
前記の中間層を設けることにより、シリコーン系樹脂の
硬化を阻害すること無く、信頼性の高い光モジュールを
提供することができる。
少なくとも含有する樹脂で構成され、該光導波路上部の
少なくとも一部にシリコーン系樹脂が存在する光モジュ
ールにおいて、該光導波路と該シリコーン系樹脂の間に
前記の中間層を設けることにより、シリコーン系樹脂の
硬化を阻害すること無く、信頼性の高い光モジュールを
提供することができる。
【００５６】なお、フッ素含有量が１０％以上の場合に
おいて硬化不良モードが明らかに発生するが、１０％未
満のものに対しても硬化不良などのシリコーン系樹脂と
の反応現象を未然に防止できることは言うまでもない。
おいて硬化不良モードが明らかに発生するが、１０％未
満のものに対しても硬化不良などのシリコーン系樹脂と
の反応現象を未然に防止できることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、シリコーン系樹脂の硬
化阻害を抑制できる光モジュールを提供することができ
る。
化阻害を抑制できる光モジュールを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例である光モジュールの光
導波路部分を含む断面図
導波路部分を含む断面図
【図２】本発明の実施の形態例である光伝送モジュール
の光導波路部分を含む断面図
の光導波路部分を含む断面図
【図３】本発明の実施の形態例である光スプリッタモジ
ュールの断面図
ュールの断面図
１…シリコン基板、２…ＳｉＯ２層（シリコン酸化膜
層）、３…下層クラッド、４…コア層、５…上層クラッ
ド、６…中間層、７…シリコーン系樹脂、２１…シリコ
ン基板、２２…光導波路、２３…中間層、２４…レーザ
ダイオード（もしくはフォトダイオード）、２５…フォ
トダイオード、２６…シリコーン系樹脂、３１…シリコ
ン基板、３２…光導波路、３３…中間層、３４〜３６…
ガラス、３７、４３…紫外線硬化型接着剤、３８…ケー
ス、３９…シリコーン系樹脂、４１、４２…光ファイ
バ。
層）、３…下層クラッド、４…コア層、５…上層クラッ
ド、６…中間層、７…シリコーン系樹脂、２１…シリコ
ン基板、２２…光導波路、２３…中間層、２４…レーザ
ダイオード（もしくはフォトダイオード）、２５…フォ
トダイオード、２６…シリコーン系樹脂、３１…シリコ
ン基板、３２…光導波路、３３…中間層、３４〜３６…
ガラス、３７、４３…紫外線硬化型接着剤、３８…ケー
ス、３９…シリコーン系樹脂、４１、４２…光ファイ
バ。
Claims (8)
- 【請求項１】光導波路がフッ素を少なくとも含有する樹
脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部にシリ
コーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、該光導
波路と該シリコーン系樹脂との間に金属膜を設けたこと
を特徴とする光モジュール。 - 【請求項２】前記の金属膜が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕの
中から選ばれる少なくとも一種の金属で構成されること
を特徴とする請求項１記載の光モジュール。 - 【請求項３】光導波路がフッ素を少なくとも含有する樹
脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部にシリ
コーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、該光導
波路と該シリコーン系樹脂との間に無機物層を設けたこ
とを特徴とする光モジュール。 - 【請求項４】前記無機物層が、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、ＴａＯ２、Ａｌ２Ｏ３の中から選ばれる少なくとも
一種の材料で構成されることを特徴とする請求項３に記
載の光モジュール。 - 【請求項５】光導波路がフッ素を少なくとも含有する樹
脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部にシリ
コーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、該光導
波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素を含有しない
樹脂層を設けたことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項６】光導波路がフッ素を少なくとも含有する樹
脂で構成され、該光導波路上部の少なくとも一部にシリ
コーン系樹脂が存在する光モジュールにおいて、該光導
波路と該シリコーン系樹脂との間にフッ素含有率が全重
量の５％以下の樹脂層を設けたことを特徴とする光モジ
ュール。 - 【請求項７】前記フッ素を少なくとも含有する樹脂がポ
リイミドであることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の光モジュール。 - 【請求項８】前記のフッ素を含有しない樹脂層が、下記
式（化１）で表される繰り返し単位からなるポリイミド
であることを特徴とする請求項７に記載の光モジュー
ル。（式中Ｒ１は下記（化２）から選ばれる少なくとも
一種の４価の有機基であり、Ｒ２は下記（化３）から選
ばれる少なくとも一種の２価の有機基である。） 【化１】 【化２】 【化３】
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2000050452A JP3721923B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光モジュール |
| US09/740,610 US6554491B2 (en) | 2000-02-22 | 2000-12-18 | Optical module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050452A JP3721923B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235641A true JP2001235641A (ja) | 2001-08-31 |
| JP3721923B2 JP3721923B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=18572236
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000050452A Expired - Lifetime JP3721923B2 (ja) | 2000-02-22 | 2000-02-22 | 光モジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6554491B2 (ja) |
| JP (1) | JP3721923B2 (ja) |
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| JPWO2003058305A1 (ja) * | 2001-12-28 | 2005-05-19 | 日立化成工業株式会社 | 光導波路型光送受信モジュール及び該モジュール作成用基板 |
| WO2009028172A1 (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Mitsui Chemicals, Inc. | 光導波路高分子フィルム |
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| US8536298B2 (en) | 2005-05-25 | 2013-09-17 | Sabic Innovative Platics Ip B.V. | Precipitative process to prepare polyimides |
| DE102006039516A1 (de) * | 2006-08-23 | 2008-03-13 | CCS Technology, Inc., Wilmington | Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzweigers und optisher Verzweiger |
| JP2010139562A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光導波路、光導波路搭載基板及び光送受信装置 |
| TWI446036B (zh) * | 2010-05-24 | 2014-07-21 | Univ Nat Central | 光學傳輸模組 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3674878B2 (ja) | 1995-07-07 | 2005-07-27 | 日本電信電話株式会社 | ポリイミド光導波路 |
| JPH09311232A (ja) | 1996-05-21 | 1997-12-02 | Hitachi Ltd | 光導波路、その製造方法および光モジュール |
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