JP2009069629A - 光学素子パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部材の熱膨張率の相違に基づく反りやクラック等の不具合の発生の防止を安価に実現することができる光学素子パッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基部１０５の上方に光学素子１０３が設けられた光学素子パッケージ１１０は、前記基部１０５と前記光学素子１０３との間に、熱膨張係数が異なる材料の層２１０、２２０が複数接合されて成る熱膨張緩和構造体２００が配設されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学素子パッケージ及びその製造方法に関し、より具体的には、ＭＥＭＳ型光スイッチ、ＬＮ光変調器、光導波路デバイス等の光学素子パッケージ及びその製造方法に関する。

ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた光スイッチ（以下では、「ＭＥＭＳ型光スイッチ」という）は、波長依存性が少なく、広い波長帯域の光信号をスイッチングすることが可能であり、また、温度依存性が小さく温度制御を要しないことから、光通信用部品として利用される。

ＭＥＭＳ型光スイッチにおいては、出力光ファイバアレイからの光信号が、マイクロレンズを介してＭＥＭＳ素子に出射され、予め所定の方向に向いて設けられたＭＥＭＳ素子により、光信号は反射されて、マイクロレンズを介して、所定の入力光ファイバアレイに結合される。また、ＭＥＭＳ素子の配設角度を適時変えることにより、出力ファイバが切換えられる。

図１を参照して、このようなＭＥＭＳ型光スイッチの構造を説明する。ここで、図１は、従来のＭＥＭＳ型光スイッチの構造を示す断面図である。

図１に示すように、ＭＥＭＳ型光スイッチ１０にあっては、シリコン（Ｓｉ）から成る基板１の上面にＭＥＭＳ素子２が形成されたＭＥＭＳ部品３と、ＭＥＭＳ部品３がエポキシ系樹脂等の接着剤４を介して固着された底部５と、底部５の外周部分に沿って載置されてなる第１金属フレーム部６−１と、第１金属フレーム部６−１上に設けられた端子部７と、端子部７上に設けられた第２金属フレーム部６−２と、第２金属フレーム部６−２上に設けられた板部８等から大略構成される
ＭＥＭＳ部品３の基板１の構成材料であるシリコン（Ｓｉ）は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であり、ＭＥＭＳ部品３が固着された底部５は、熱膨張係数が２．０×１０^−６／℃であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る。インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）は、主として鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｅ）から成る。

金属フレーム部６−１及び６−２は、熱膨張係数が５．０×１０^−６／℃であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る。コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）は、主として鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｅ）及びコバルト（Ｃｏ）等から成る合金である。

第１金属フレーム部６−１と第２金属フレーム部６−２との間に設けられた端子部７は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。端子部７には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子９が設けられている。端子部７のリード端子９とＭＥＭＳ部品３とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング１１により接続されている。

ＭＥＭＳ部品３の上方に位置する板部８は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）及び外周をニッケル（Ｎｉ）のめっき処理を施した金属板部８において、基板１の上面に形成されたＭＥＭＳ素子２の形成領域に対応する箇所には、熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃であるサファイアから成る窓部１２が金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）により半田付けされている。

第２金属フレーム部６−２と板部８とが互いに接している箇所（点線Ａで囲んだ箇所）は、シーム溶接により固定されている。これによって、底部５に接着され、金属フレーム部６−１及び６−２及び端子部７が囲繞されたＭＥＭＳ部品３は、窒素（Ｎ_２）雰囲気中に気密保持されている。外部光は、窓部１２を透過して、ＭＥＭＳ部品３のＭＥＭＳ素子２に入射する。

また、点線Ｂで囲んだ箇所、即ち、底部５と第１金属フレーム部６−１との接合、第１金属フレーム部６−１と端子部７との接合、及び端子部７と第２金属フレーム部６−２との接合には、銀（Ａｇ）がロウ付けで接合されており、外周にニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

かかる構造を有するＭＥＭＳ型光スイッチ１０は、以下の方法により形成される。

まず、シリコン（Ｓｉ）から成る半導体ウエハから周知の方法により作成したＭＥＭＳ部品３を用意する。一方、銀（Ａｇ）のロウ付けにより、上方に第１金属フレーム部６−１、端子部７、及び第２金属フレーム部６−２が設けられた底部５の上面にＭＥＭＳ部品３を接着させるための接着剤４を塗布する。

次いで、ＭＥＭＳ部品３を、接着剤４を介して底部５の上面に載置し、約１６０℃に加熱して接着剤４を硬化させて、ＭＥＭＳ部品３を底部５に接着させる。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部７のリード端子９とＭＥＭＳ部品３とを、ワイヤボンディング１１により接続する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、窓部１２を備えた板部８を、第２金属フレーム部６−２の上面に載置し、シーム溶接により第２金属フレーム部６−２と板部８とが互いに接している箇所（点線Ａで囲んだ箇所）を固定して、ＭＥＭＳ型光スイッチ１０の完成となる。

ところで、幹線系陸上光通信システムや海底光通信システム用の光変調器として、ニオブ酸リチウム光変調器（ＬＮ光変調器）が利用されている。ＬＮ光変調器は、電気光学効果を持つ、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）の結晶を用いた光変調器であり、電気信号を光の強度信号に変換する光学部品である。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成分が非常に小さく、長距離伝送に適している。

図２に、このようなＬＮ光変調器の構造を示す。ここで、図２（ａ）は、従来のＬＮ光変調器の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。なお、図２（ａ）において、板部２８及びワイヤボンディング３０の図示は省略している。

図２に示すように、ＬＮ光変調器２０にあっては、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）からなるＬＮ光変調素子２１と、ＬＮ光変調素子２１がエポキシ系樹脂等の接着剤２２を介して固着され、平面視、外周形状が略矩形状である基部２３と、基部２３の外周を構成する辺のうち長手方向に形成された辺に設けられた端子部２４と、基部２３の外周を構成する辺のうち短手方向に形成された辺に設けられ、光ファイバ２５が接続されたレンズ部２６が接合された窓部２７と、基部２３の外周部分上に設けられた板部２８等から大略構成される。

ＬＮ光変調素子２１の構成材料であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）は、熱膨張係数が１７．３×１０^−６／℃であり、ＬＮ光変調素子２１がその底部に固着された基部２３は、前記ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）と同一の値の熱膨張係数（１７．３×１０^−６／℃）を有するステンレス材から成り、外周にニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

基部２３の外周を構成する辺のうち長手方向に形成された辺に設けられた端子部２４は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。端子部２４には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子２９が設けられている。端子部２４のリード端子２９とＬＮ光変調素子２１とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング３０により接続されている。

基部２３の外周を構成する辺のうち短手方向に形成された２つの辺に設けられた窓部２７は、例えば熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃であるサファイアから成る。窓部２７には、光ファイバ２５が接続されたレンズ部２６がレーザ溶接で固定されている。基部２３と端子部２４及び窓部２７とは、金−錫（Ａｕ-Ｓｎ）等の半田付けで接合されている。外部光は、窓部２７を透過して、ＬＮ光変調素子２１に入射する。

板部２８は、ステンレス材から成り、外周にニッケル（Ｎｉ）のめっき処理を施している。板部２８は、基部２３の外周部分上に設けられ、シーム溶接により固定されている。これにより、基部２３の内部に設けられたＬＮ光変調素子２１は、窒素（Ｎ_２）雰囲気に気密保持されている。

かかる構造を有するＬＮ光変調器２０は、以下の方法により形成される。

金−錫（Ａｕ-Ｓｎ）等の半田付けにより端子部２４及び窓部２７に接合されて成る基部２３の底部の上面に、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）から成るＬＮ光変調素子２１を接着させるための接着剤２２を塗布する。

次いで、ＬＮ光変調素子２１を接着剤２２を介して基部２３の底部の上面に載置し、加熱して接着剤２２を硬化させて、ＬＮ光変調素子２１を基部２３の底部の上面に接着させる。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部２４のリード端子２９とＬＮ光変調素子２１の電極部３２とを、ワイヤボンディング３０により接続する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、板部２８を、基部２３の上面に載置し、シーム溶接により板部２８と基部２３とが互いに接している箇所を固定する。そして、ＬＮ光変調素子２１に対して、レンズ２６及び光ファイバ２５の光軸を調整し、レーザ溶接により、レンズ２６及び光ファイバ２５を固定して、ＬＮ光変調器２０の完成となる。

また、同様の構造を有する光学部品として、図３に示す光導波路を備えた光部品も提案されている。ここで、図３（ａ）は、従来の光導波路デバイスの上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。なお、図３（ａ）において、板部３６の図示は省略している。

図３に示すように、光導波路デバイス３０にあっては、シリコン（Ｓｉ）から成る光導波路部３１と、光導波路部３１がエポキシ系樹脂等の接着剤３２を介して固着され、外周部分が鉛直方向に延在形成された光導波路搭載部３３と、光導波路搭載部３３の上面に設けられた端子部３４と、端子部３４上に設けられた板部支持部３５と、板部支持部３５上に設けられた板部３６等から大略構成されている。

光導波路搭載部３３及び板部支持部３５は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃でるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成り、外周にニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

光導波路搭載部３３と板部支持部３５との間に設けられた端子部３４は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。端子部３４には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子３７が設けられている。端子部３４のリード端子３７と光導波路部３１とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング３８により接続されている。光導波路搭載部３３と端子部３４とは、及び板部支持部３５と端子部３４とは、金−錫（Ａｕ-Ｓｎ）等から成る半田３９により接合されている。

光導波路部３１の上方に位置する板部３６は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）から成る。

板部支持部３５と板部３６とが互いに接している箇所（点線Ａで囲んだ箇所）は、シーム溶接により固定されている。これによって、光導波路搭載部３３の底部に固着され、光導波路搭載部３３の外周部分に囲繞された光導波路部３１は、窒素（Ｎ_２）雰囲気に気密保持されている。なお、光導波路部３１の長手方向の両端面は、多芯光ファイバ４０に接合されており、光信号が光導波路部３１に導かれる。

かかる構造を有する光導波路デバイス３０は、以下の方法により形成される。

まず、シリコン（Ｓｉ）から成る光導波路部３１を用意する。そして、金−錫（Ａｕ-Ｓｎ）等から成る半田３９を用い、約３００℃に加熱して半田３９を硬化させることにより端子部３４に接合された光導波路搭載部３３と板部支持部３５とを用意する。

次いで、光導波路搭載部３３の底部の上面に光導波路部３１を接着させるための接着剤３２を塗布する。

次に、光導波路部３１を、接着剤３２を介して光導波路搭載部３３の底部の上面に載置し、約１６０℃に加熱して接着剤３２を硬化させて、光導波路部３１を光導波路搭載部３３の底部の上面に接着させる。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部３４のリード端子３７と光導波路部３１とを、ワイヤボンディング３８により接続する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、板部３６を板部支持部３５の上面に載置し、シーム溶接により板部３６と板部支持部３５とが互いに接している箇所を固定する。そして、光導波路部３１に対して、光ファイバ４０の光軸を調整し、図示を省略する接着剤で固定して、光導波路デバイス３０の完成となる。

なお、その他、ＭＥＭＳ回路が形成されたシリコン基板とこれを封止する石英基板とを仮貼り合わせし、加圧治具で加圧しながら、シリコン基板に吸収されるが加圧治具及び石英基板に吸収されない波長の光を、ランプによりシリコン基板と石英基板との界面に照射して、界面を加熱することにより、接合を行う態様が提案されている（特許文献１参照）。

また、上面にＭＥＭＳ活性素子が形成された素子用基板と、素子用基板のＭＥＭＳ活性素子の両側に位置し、第１及び第２パッドが一定の間隔をおいて対向された構造の内部電極パッドと、内部電極パッドの外側に位置するシーリングパッドを介して素子用基板と結合し、内部電極パッドの間隔が位置する部分にビアホールが形成されたカバー用基板と、一端が内部電極パッドと接触するようビアホールの内側面に形成された連結部材と、連結部材の他端と接するようカバー用基板の上面に形成された外部電極パッドと、を含むＭＥＭＳ素子パッケージが提案されている（特許文献２参照）。

更に、電気機械的機能デバイスの動作部を囲み中空部を形成する枠に、中空部に面した部分を残して、斜めに多数の間隙を設け、該枠を形成するとき発生するガスを放出するとともに、前記微小電気機械的機能デバイスの基板と前記取付け基板との膨張係数の差によって加熱時あるいは冷却時に生ずる応力による機械的歪みを吸収するマイクロパッケージが提案されている（特許文献３参照）。
特開２００４−２３５４６５号公報 特開２００６−１８６３６２号公報 特開平１０−１２７５７号公報

図１に示すＭＥＭＳ型光スイッチ１０、図２に示すＬＮ光変調器２０、及び図３に示す光導波路デバイス３０は、いずれも高温状況下においても安定度が要求される光学素子パッケージである。

しかるに、図１に示すＭＥＭＳ型光スイッチ１０にあっては、ＭＥＭＳ部品３の構成材料であるシリコン（Ｓｉ）は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であり、端子部７の構成材料であるセラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃であり、窓部１２の構成材料であるサファイアは、熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃である。

これら熱膨張係数が相違する部材を固定するため、インバー材又はコバール部材を用いて、底部５、金属フレーム部６、及び板部８を切削加工し、銀（Ａｇ）のロウ付け又はシーム溶接等により、これらを固定している。従って、ＭＥＭＳ型光スイッチ１０の製造費用を低く抑えるのは困難である。

また、ＭＥＭＳ型光スイッチ１０の製造工程において、上述の銀（Ａｇ）のロウ付けを用いた各部材の接合にあっては、約４００℃等の高温の下で、熱硬化を行う。従って、かかる熱硬化に起因する膨張及び収縮の際に、各部材の熱膨張率の相違に基づく応力が発生し、反りやクラック等が形成され、所望の機能を備えた良好なＭＥＭＳ型光スイッチ１０を製造することは困難である。

また、図２に示すＬＮ光変調器２０にあっても、ＬＮ光変調素子２１の構成材料であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）は、熱膨張係数が１７．３×１０^−６／℃であり、端子部２４の構成材料であるセラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃であり、窓部２７の構成材料であるサファイアは、熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃である。

これら熱膨張係数が相違する部材を固定するため、ステンレス材という、ＬＮ光変調素子２１の構成材料であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）と熱膨張係数が略等しい金属材料を用いて、基部２３及び板部２８を切削加工し、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等により、これらを固定している。従って、ＭＥＭＳ型光スイッチ１０の製造費用を低く抑えるのは困難である。

また、ＬＮ光変調器２０の製造工程において、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等を用いた各部材の接合にあっては、高温の下で熱硬化を行う。従って、かかる熱硬化に起因する膨張及び収縮の際に、各部材の熱膨張率の相違に基づき、反りやクラック等が発生するため所望の機能を備えた良好なＬＮ光変調器２０を製造することは困難である。

更に、図３に示す光導波路デバイス３０にあっても、光導波路部３１の構成材料であるシリコン（Ｓｉ）は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であり、端子部３４の構成材料であるセラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。

これら熱膨張係数が相違する部材を固定するため、インバー材又はコバール部材を用いて、光導波路搭載部３３、板部支持部３５及び板部３６を切削加工し、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等により、これらを固定している。従って、光導波路デバイス３０の製造費用を低く抑えるのは困難である。

また、光導波路デバイス３０の製造工程において、金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等を用いた各部材の接合にあっては、高温の下で、熱硬化を行う。従って、かかる熱硬化に起因する膨張及び収縮の際に、各部材の熱膨張率の相違に基づき、反りやクラック等が発生し、所望の機能を備えた良好な光導波路デバイス３０を製造することは困難である。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、構成部材の熱膨張率の相違に基づく反りやクラック等の不具合の発生の防止を安価に実現することができる光学素子パッケージ及びその製造方法を提供することを本発明の目的とする。

本発明の一観点によれば、基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージであって、前記基部と前記光学素子との間に、熱膨張係数が異なる材料の層が複数接合されて成る熱膨張緩和構造体が配設されていることを特徴とする光学素子パッケージが提供される。

前記基部は、セラミックを含む材料から構成されていてもよい。また、前記熱膨張緩和構造体を構成する前記複数の層は、層間接着剤により互いに接合されていてもよい。更に、前記熱膨張緩和構造体を構成する前記層のうち、一の層と、前記一の層上に設けられた他の層とを接合する前記層間接着剤は、前記一の層を構成する材料を含むこととしてもよい。

本発明の別の観点によれば、基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージの製造方法であって、熱膨張係数が異なる材料から成る板状部材を、接着剤を介して積層することにより、熱膨張緩和構造体を前記基部上に形成し、前記熱膨張緩和構造体上に、前記光学素子を配設することを特徴とする光学素子パッケージの製造方法が提供される。

本発明によれば、構成部材の熱膨張率の相違に基づく反りやクラック等の不具合の発生の防止を安価に実現することができる光学素子パッケージ及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。以下では、ＭＥＭＳ型光スイッチ、ＬＮ光変調器、又は光導波路デバイスを、本発明の光学素子パッケージの例として説明するが、本発明はかかる例に限定されず、他の種類の光学素子パッケージに対しても本発明を適用することができる。

１．第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態は、本発明を、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いた光スイッチ（以下では、「ＭＥＭＳ型光スイッチ」という）に適用した例である。

図４に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ型光スイッチ１１０にあっては、シリコン（Ｓｉ）から成る基板１０１の上面にＭＥＭＳ素子１０２が形成されたＭＥＭＳ部品１０３と、ＭＥＭＳ部品１０３が内部の底部１０５ａ上に設けられ、当該底部１０５ａの外周部分から鉛直方向に側部１０５ｂが形成された基部１０５と、基部１０５の側部１０５ｂ内に設けられた端子部１０７と、基部１０５の側部１０５ｂの上面上に設けられた金属フレーム部１０６と、金属フレーム部１０６上に設けられた板部１０８等から大略構成される。

ＭＥＭＳ部品１０３の基板１０１は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であるシリコン（Ｓｉ）から成る。

また、基部１０５は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。

セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。基部１０５の底部１０５ａには、凹部２０１が形成されており、当該凹部２０１内に、詳細を後述する熱膨張緩和構造体２００が収容されている。熱膨張緩和構造体２００の上面に、エポキシ系樹脂等の接着剤１０４を介して、ＭＥＭＳ部品１０３が固着されている。

ここで、熱膨張緩和構造体２００の構造について説明する。図５は、熱膨張緩和構造体２００が設けられた基部１０５の底部１０５ａの部分拡大図を示す。図５にあっては、説明の便宜上、熱膨張緩和構造体２００の上面設けられるエポキシ系樹脂等の接着剤１０４及びＭＥＭＳ部品１０３の図示を省略している。

図５を参照するに、基部１０５の底部１０５ａには、凹部２０１が形成されており、当該凹部２０１内に、熱膨張緩和構造体２００が収容されている。但し、基部１０５の底部１０５ａに凹部２０１を形成することなく、基部１０５の底部１０５ａの上面上に熱膨張緩和構造体２００を設けてもよい。

熱膨張緩和構造体２００は、基部１０５の底部１０５ａ側から、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部２１０と、第１層部２１０に積層され、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部２２０から大略構成されている。

第１層部２１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）は、主として鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｅ）及びコバルト（Ｃｏ）等から成る合金であり、熱膨張係数は５．０×１０^−６／℃である。第２層部２２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）は、主として鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｅ）から成り、熱膨張係数は２．０×１０^−６／℃である。

上述のように、熱膨張緩和構造体２００が載置される基部１０５は、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃であるセラミックから成り、熱膨張緩和構造体２００上に設けられるＭＥＭＳ部品１０３の基板１０１は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であるシリコン（Ｓｉ）から成る。従って、基部１０５の底部１０５ａとＭＥＭＳ部品１０３との間に設けられる熱膨張緩和構造体２００は、基部１０５の底部１０５ａ側から段階的にＭＥＭＳ部品１０３の熱膨張係数に近づくよう、基部１０５の底部１０５ａ側に第１層部２１０が設けられ、当該第１層部２１０に第２層部２２０が積層されて成る構造となっている。

第１層部２１０と、熱膨張緩和構造体２００が配設される基部１０５の底部１０５ａの上面との間には、第１層部２１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（層間接着剤）２２５が設けられており、接着剤２２５を介して、熱膨張緩和構造体２００と当該熱膨張緩和構造体２００が配設される基部１０５の底部１０５ａとが接着されている。

また、熱膨張緩和構造体２００の第１層部２１０と第２層部２２０との間には、第２層部２２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（構造体接合用接着剤）２３０が設けられており、接着剤２３０を介して、第１層部２１０と第２層部２２０とが接着されている。

基部１０５の側部１０５ｂ内に設けられた端子部１０７は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。端子部１０７には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子１０９が設けられている。端子部１０７のリード端子１０９とＭＥＭＳ部品１０３とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング１１１により接続されている。

金属フレーム部１０６は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成り、かかる金属フレーム部１０６上に設けられた板部１０８も、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）から成り、外周にニッケル（Ｎｉ）のめっき処理を施している。

板部１０８において、基板１０１の上面に形成されたＭＥＭＳ素子１０２の形成領域に対応する箇所には、熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃であるサファイアから成る窓部１１２が設けられている。

金属フレーム部１０６と板部１０８とが互いに接している箇所（点線Ａで囲んだ箇所）は、シーム溶接により固定されている。これによって、熱膨張緩和構造体２００を介して基部１０５の底部１０５ａに設けられたＭＥＭＳ部品１０３を、窒素（Ｎ_２）雰囲気に気密保持されている。外部光は、窓部１１２を透過して、ＭＥＭＳ部品１０３のＭＥＭＳ素子１０２に入射する。

また、金属フレーム部１０６と端子部１０７との接合には、銀（Ａｇ）がロウ付けされており、基部１０５と金属フレーム部１０６と端子部１０７の内周及び外周に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ型光スイッチ１１０においては、熱膨張緩和構造体２００は、セラミックから成る基部１０５の底部１０５ａ側から段階的にＭＥＭＳ部品１０３の熱膨張係数に近づくよう、基部１０５の底部１０５ａ側にコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部２１０が設けられ、当該第１層部２１０にインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部２２０が積層されて成る。

即ち、基部１０５の底部１０５ａとＭＥＭＳ部品１０３との間に設けられる熱膨張緩和構造体２００は、熱膨張係数が異なる材料を複数層結合し、更に、基部１０５の底部１０５ａ側から段階的にＭＥＭＳ部品１０３の熱膨張係数に近づくよう積層構造が形成されている。従って、基部１０５の底部１０５ａからＭＥＭＳ部品１０３に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因るＭＥＭＳ部品１０３の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。

なお、本例では、熱膨張緩和構造体２００は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部２１０とインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部２２０との２層構造としているが、基部１０５の底部１０５ａ側から段階的にＭＥＭＳ部品１０３の熱膨張係数に近づく積層構造となる限り、３層以上の積層構造であってもよい。

また、本例では、第１層部２１０と基部１０５の底部１０５ａの上面とは、第１層部２１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２２５により接着され、第１層部２１０と第２層部２２０とは、第２層部２２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２３０により、接着されている。

このような接着剤を用いることにより、基部１０５の底部１０５ａからＭＥＭＳ部品１０３に至るまでの熱膨張係数の差を小さくすることができ、よって、第１層部２１０と基部１０５の底部１０５ａの上面とが接合している部分、及び、第１層部２１０と第２層部２２０が接合している部分における応力を緩和することができる。従って、第１層部２１０及び第２層部２２０の反りの発生を防止することができ、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０の信頼性を向上させることができる。

また、第１層部２１０と基部１０５の底部１０５ａの上面との接合、及び第１層部２１０と第２層部２２０との接合は、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等、高い硬化温度が要求される態様ではなく、１６０℃と硬化温度が低い接着剤を用いた態様によるため、接合時における膨張・収縮の割合が小さくてすみ、応力を小さくさせることができる。従って、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等を用いた態様に比し、熱歪みを緩和させることができる。

このように、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ型光スイッチ１１０においては、基部１０５の底部１０５ａからＭＥＭＳ部品１０３に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因るＭＥＭＳ部品１０３の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。よって、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０の信頼性及び特性を向上させることができる。

また、基部１０５は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックという単一の材料から構成されるため、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０の製造費用を低く抑えることができる。

次に、このような構造を有するＭＥＭＳ型光スイッチ１１０の製造方法を説明する。

まず、シリコン（Ｓｉ）から成る半導体ウエハから周知の方法により作成したＭＥＭＳ部品１０３と、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る基部１０５とを用意する。そして、基部１０５の底部１０５ａに形成された凹部２０１に、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る板状の第１層部２１０を、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２２５を介して設け、更に、第１層部２１０上には、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る板状の第２層部２２０を、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２３０を介して設ける。そして、第２層部２２０の上面には、エポキシ系樹脂等の接着剤１０４を介して、ＭＥＭＳ部品１０３が設ける。この状態で、約１６０℃に加熱して接着剤１０４、２２５、及び２３０を熱硬化させる。なお、基部１０５の側部１０５ｂ内には、端子部１０７が設けられている。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部１０７のリード端子１０９とＭＥＭＳ部品１０３とを、ワイヤボンディング１１１により接続する。一方、基部１０５の側部１０５ｂの上面上に設けられた金属フレーム部１０６と端子部１０７とを、銀（Ａｇ）のロウ付けにより接合する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、窓部１１２を備えた板部１０８を、金属フレーム部１０６の上面に載置し、シーム溶接により金属フレーム部１０６と板部１０８とが互いに接している箇所（図４において点線Ａで囲んだ箇所）を固定して、ＭＥＭＳ型光スイッチ１１０の完成となる。

２．第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態は、本発明をＬＮ光変調器に適用した例である。

図６に、本発明の第２の実施の形態に係るＬＮ光変調器の構造を示す。ここで、図６（ａ）は、ＬＮ光変調器の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。なお、図６（ａ）において、板部１２８、金属フレーム部２０６、及びワイヤボンディング１３０の図示は省略している。

図６に示すように、ＬＮ光変調器１２０にあっては、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）からなるＬＮ光変調素子１２１と、ＬＮ光変調素子１２１が内部の底部１２３ａ上に設けられ、当該底部１２３ａの外周部分から鉛直方向に側部１２３ｂが形成された基部１２３と、側部１２３ｂのうち基部１２３の外周を構成する辺のうち長手方向に形成されたに設けられた端子部１２４と、側部１２３ｂのうち基部１２３の外周を構成する辺のうち短手方向に形成された辺に設けられ、光ファイバ１２５が接続されたレンズ部１２６が接合された窓部１２７と、基部１２３の側部１２３ｂ上に設けられた金属フレーム部２２００と、金属フレーム部２０６の上面に設けられた板部１２８等から大略構成される。

ＬＮ光変調素子２１は、熱膨張係数が１７．３×１０^−６／℃であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）から成る。

また、基部１２３は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。基部１２３の底部１２３ａには、凹部２６０が形成されており、当該凹部２６０内に、詳細を後述する熱膨張緩和構造体２５５が収容されている。熱膨張緩和構造体２５５の上面に、エポキシ系樹脂等の接着剤１２２を介して、ＬＮ光変調素子１２１が固着されている。

ここで、熱膨張緩和構造体２５５の構造について説明する。図７は、熱膨張緩和構造体２５５が設けられた基部１２３の底部１２３ａの部分拡大図を示す。図７にあっては、説明の便宜上、熱膨張緩和構造体２５５の上面設けられるエポキシ系樹脂等の接着剤１２２及びＬＮ光変調素子１２１の図示を省略している。

図７を参照するに、基部１２３の底部１２３ａには、凹部２６０が形成されており、当該凹部２６０内に、熱膨張緩和構造体２５５が収容されている。但し、基部１２３の底部１２３ａに凹部２６０を形成することなく、基部１２３の底部１２３ａの上面上に熱膨張緩和構造体２５５を設けてもよい。

熱膨張緩和構造体２５５は、基部１２３の底部１２３ａ側から、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金から成る第１層部２６５と、第１層部２６５に積層され、ステンレス３０４から成る第２層部２７０から大略構成されている。

第１層部２６５の構成材料である鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金の熱膨張係数は１２．１×１０^−６／℃である。第２層部２７０の構成材料であるステンレス３０４の熱膨張係数は、ＬＮ光変調素子２１の構成材料であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）の熱膨張係数と同じ１７．３×１０^−６／℃である。

上述のように、熱膨張緩和構造体２５５が載置される基部１２３は、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃であるセラミックから成り、熱膨張緩和構造体２５５上に設けられるＬＮ光変調素子１２１は、熱膨張係数が１７．３×１０^−６／℃であるニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）から成る。従って、基部１２３の底部１２３ａとＬＮ光変調素子１２１との間に設けられる熱膨張緩和構造体２５５は、基部１２３の底部１２３ａ側から段階的にＬＮ光変調素子１２１の熱膨張係数に近づくよう、基部１２３の底部１２３ａ側に第１層部２６５が設けられ、当該第１層部２６５に第２層部２７０が積層されて成る構造となっている。

第１層部２６５と、熱膨張緩和構造体２５５が配設される基部１２３の底部１２３ａの上面との間には、第１層部２６５の構成材料である鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（構造体接合用接着剤）２７５が設けられており、接着剤２７５を介して、熱膨張緩和構造体２５５と当該熱膨張緩和構造体２５５が配設される基部１２３の底部１２３ａとが接着されている。

また、熱膨張緩和構造体２５５の第１層部２６５と第２層部２７０との間には、第２層部２７０の構成材料であるステンレス３０４の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（層間接着剤）２８０が設けられており、接着剤２８０を介して、第１層部２６５と第２層部２７０とが接着されている。

基部１２３の側部１２３ｂのうち基部１２３の外周を構成する辺のうち長手方向に形成されたに設けられた端子部１２４は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。端子部１２４には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子１２９が設けられている。端子部１２４のリード端子１２９とＬＮ光変調素子１２１とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング１３０により接続されている。

基部１２３の外周を構成する辺のうち短手方向に形成された２つの辺に設けられた窓部１２７は、例えば熱膨張係数が７．０×１０^−６／℃であるサファイアから成る。窓部１２７には、光ファイバ１２５が接続されたレンズ部１２６がレーザ溶接で固定されている。外部光は、窓部１２７を透過して、ＬＮ光変調素子１２１に入射する。

板部１２８は、主として鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｅ）及びコバルト（Ｃｏ）等から成る合金であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）から成り、外周にニッケル（Ｎｉ）のめっき処理を施している。

基部１２３の外周部分上に設けられ、シーム溶接により固定されている。これにより、基部１２３の内部に設けられたＬＮ光変調素子１２１は、窒素（Ｎ_２）雰囲気に気密保持されている。

なお、金属フレーム部２０６と端子部１２４との接合には、銀（Ａｇ）がロウ付けされており、基部１２３と金属フレーム部２０６と端子部１２４の内周及び外周に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

このように、本発明の第２の実施の形態に係るＬＮ光変調器１２０においては、熱膨張緩和構造体２５５は、セラミックから成る基部１２３の底部１２３ａ側から段階的にＬＮ光変調素子１２１の熱膨張係数に近づくよう、基部１２３の底部１２３ａ側に鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金から成る第１層部２６５が設けられ、当該第１層部２６５にステンレス３０４から成る第２層部２７０が積層されて成る。

即ち、基部１２３の底部１２３ａとＬＮ光変調素子１２１との間に設けられる熱膨張緩和構造体２５５は、熱膨張係数が異なる材料を複数層結合し、更に、基部１２３の底部１２３ａ側から段階的にＬＮ光変調素子１２１の熱膨張係数に近づくよう積層構造が形成されている。従って、基部１２３の底部１２３ａからＬＮ光変調素子１２１に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、ＬＮ光変調器１２０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因るＬＮ光変調素子１２１の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。

なお、本例では、熱膨張緩和構造体２５５は、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金から成る第１層部２６５とステンレス３０４から成る第２層部２７０との２層構造としているが、基部１２３の底部１２３ａ側から段階的にＬＮ光変調素子１２１の熱膨張係数に近づく積層構造となる限り、３層以上の積層構造であってもよい。

また、本例では、第１層部２６５と基部１２３の底部１２３ａの上面とは、第１層部２６５の構成材料である鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２７５により接着され、第１層部２６５と第２層部２７０とは、第２層部２７０の構成材料であるステンレス３０４の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２８０により、接着されている。

このような接着剤を用いることにより、基部１２３の底部１２３ａからＬＮ光変調素子１２１に至るまでの熱膨張係数の差を小さくすることができ、よって、第１層部２６５と基部１２３の底部１２３ａの上面とが接合している部分、及び、第１層部２６５と第２層部２７０が接合している部分における応力を緩和することができる。従って、第１層部２６５及び第２層部２７０の反りの発生を防止することができ、ＬＮ光変調器１２０の信頼性を向上させることができる。

また、第１層部２６５と基部１２３の底部１２３ａの上面との接合、及び第１層部２６５と第２層部２７０との接合は、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等、高い硬化温度が要求される態様ではなく、１６０℃と硬化温度が低い接着剤を用いた態様によるため、接合時における膨張・収縮の割合が小さくてすみ、応力を小さくさせることができる。従って、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等を用いた態様に比し、熱歪みを緩和させることができる。

このように、本発明の第２の実施の形態に係るＬＮ光変調器１２０においては、基部１２３の底部１２３ａからＬＮ光変調素子１２１に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、ＬＮ光変調器１２０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因るＬＮ光変調素子１２１の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。よって、ＬＮ光変調器１２０の信頼性及び特性を向上させることができる。

また、基部１２３は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックという単一の材料から構成されるため、ＬＮ光変調器１２０の製造費用を低く抑えることができる。

次に、このような構造を有するＬＮ光変調器１２０の製造方法を説明する。

まず、ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）から成るＬＮ光変調素子１２１と、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る基部１２３とを用意する。そして、基部１２３の底部１２３ａに形成された凹部２６０に、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金から成る板状の第１層部２６５を、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）の合金の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２７５を介して設け、更に、第１層部２６５上には、ステンレス３０４から成る板状の第２層部２７０を、ステンレス３０４の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤２８０を介して設ける。そして、第２層部２７０の上面には、エポキシ系樹脂等の接着剤１２２を介して、ＬＮ光変調素子１２１が設ける。この状態で、約１６０℃に加熱して接着剤１２２、２７５、及び２８０を熱硬化させる。なお、基部１２３の側部１２３ｂのうち基部１２３の外周を構成する辺のうち長手方向に形成された箇所には端子部１２４が設けられている。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部１２４のリード端子１２９とＬＮ光変調素子１２１の電極部１３２とを、ワイヤボンディング１３０により接続する。一方、基部１２３の側部１２３ｂの上面上に設けられた金属フレーム部２０６と端子部１２４とを、銀（Ａｇ）のロウ付けにより接合する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、板部１２８を、金属フレーム２０６の上面に載置し、シーム溶接により板部１２８と金属フレーム２０６とが互いに接している箇所を固定する。そして、ＬＮ光変調素子１２１に対して、レンズ１２６及び光ファイバ１２５の光軸を調整し、レーザ溶接により、レンズ１２６及び光ファイバ１２５を固定して、ＬＮ光変調器１２０の完成となる。

３．第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態は、本発明を光導波路デバイスに適用した例である。

図８に、本発明の第３の実施の形態に係る光導波路デバイスの構造を示す。ここで、図８（ａ）は、光導波路デバイスの上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。なお、図８（ａ）において、板部１３６及び金属フレーム部３０５の図示は省略している。

図８に示すように、光導波路デバイス１３０にあっては、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であるシリコン（Ｓｉ）から成る光導波路部１３１と、光導波路部１３１が内部の底部１３３ａ上に設けられ、当該底部１３３ａの外周部分から鉛直方向に側部１３３ｂが形成された基部１３３と、基部１３３の側部１３３ｂ内に設けられた端子部１３４と、基部１３３の側部１３３ｂの上面上に設けられた金属フレーム部３０５と、金属フレーム部３０５上に設けられた板部１３６等から大略構成される。

また、基部１３３は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。セラミックは、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃である。基部１３３の底部１３３ａには、凹部３０１が形成されており、当該凹部３０１内に、詳細を後述する熱膨張緩和構造体３００が収容されている。熱膨張緩和構造体３００の上面に、エポキシ系樹脂等の接着剤１３２を介して、光導波路部１３１が固着されている。

ここで、熱膨張緩和構造体３００の構造について説明する。図９は、熱膨張緩和構造体３００が設けられた基部１３３の底部１３３ａの部分拡大図を示す。図９にあっては、説明の便宜上、熱膨張緩和構造体３００の上面設けられるエポキシ系樹脂等の接着剤１３２及び光導波路部１３１の図示を省略している。

図９を参照するに、基部１３３の底部１３３ａには、凹部３０１が形成されており、当該凹部３０１内に、熱膨張緩和構造体３００が収容されている。但し、基部１３３の底部１３３ａに凹部３０１を形成することなく、基部１３３の底部１３３ａの上面上に熱膨張緩和構造体３００を設けてもよい。

熱膨張緩和構造体３００は、基部１３３の底部１３３ａ側から、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部３１０と、第１層部３１０に積層され、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部３２０から大略構成されている。

第１層部３１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）は、主として鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｅ）及びコバルト（Ｃｏ）等から成る合金であり、熱膨張係数は５．０×１０^−６／℃である。第２層部３２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）は、主として鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｅ）から成り、熱膨張係数は２．０×１０^−６／℃である。

上述のように、熱膨張緩和構造体３００が載置される基部１３３は、熱膨張係数が７．３×１０^−６／℃であるセラミックから成り、熱膨張緩和構造体３００上に設けられる光導波路部１３１は、熱膨張係数が２．６×１０^−６／℃であるシリコン（Ｓｉ）から成る。従って、基部１３３の底部１３３ａと光導波路部１３１との間に設けられる熱膨張緩和構造体３００は、基部１３３の底部１３３ａ側から段階的に光導波路部１３１の熱膨張係数に近づくよう、基部１３３の底部１３３ａ側に第１層部３１０が設けられ、当該第１層部３１０に第２層部３２０が積層されて成る構造となっている。

第１層部３１０と、熱膨張緩和構造体３００が配設される基部１３３の底部１３３ａの上面との間には、第１層部３１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（構造体接合用接着剤）３２５が設けられており、接着剤３２５を介して、熱膨張緩和構造体３００と当該熱膨張緩和構造体３００が配設される基部１３３の底部１３３ａとが接着されている。

また、熱膨張緩和構造体３００の第１層部３１０と第２層部３２０との間には、第２層部３２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤（層間接着剤）３３０が設けられており、接着剤３３０を介して、第１層部３１０と第２層部３２０とが接着されている。

基部１３３の側部１３３ｂ内に設けられた端子部１３４は、例えば、絶縁材である酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る。端子部１３４には、図示を省略する外部電気回路に接続されたリード端子１３７が設けられている。端子部１３４のリード端子１３７と光導波路部１３１とは、金（Ａｕ）等から成るワイヤボンディング１３８により接続されている。

金属フレーム部３０５は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成り、かかる金属フレーム部３０５上に設けられた板部１３６も、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）から成り、外周に、ニッケル（Ｎｉ）のめっき処理を施している。

金属フレーム部３０５と板部１３６とが互いに接している箇所（点線Ａで囲んだ箇所）は、シーム溶接により固定されている。これによって、光導波路部１３１を、窒素（Ｎ_２）雰囲気に気密保持されている。なお、光導波路部１３１の長手方向の両端面は、多芯光ファイバ１４０に接合されており、光信号が、光導波路部１３１に導かれる。

また、金属フレーム部３０１と端子部１３４との接合には、銀（Ａｇ）がロウ付けされており、基部１３３と金属フレーム部３０１と端子部１３４の内周及び外周に、ニッケル（Ｎｉ）めっき及び金（Ａｕ）めっきのめっき処理を施している。

このように、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路デバイス１３０においては、熱膨張緩和構造体３００は、セラミックから成る基部１３３の底部１３３ａ側から段階的に光導波路部１３１の熱膨張係数に近づくよう、基部１３３の底部１３３ａ側にコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部３１０が設けられ、当該第１層部３１０にインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部３２０が積層されて成る。

即ち、基部１３３の底部１３３ａと光導波路部１３１との間に設けられる熱膨張緩和構造体３００は、熱膨張係数が異なる材料を複数層結合し、更に、基部１３３の底部１３３ａ側から段階的に光導波路部１３１の熱膨張係数に近づくよう積層構造が形成されている。従って、基部１３３の底部１３３ａから光導波路部１３１に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、光導波路デバイス１３０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因る光導波路部１３１の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。

なお、本例では、熱膨張緩和構造体３００は、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る第１層部３１０とインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る第２層部３２０との２層構造としているが、基部１３３の底部１３３ａ側から段階的に光導波路部１３１の熱膨張係数に近づく積層構造となる限り、３層以上の積層構造であってもよい。

また、本例では、第１層部３１０と基部１３３の底部１３３ａの上面とは、第１層部３１０の構成材料であるコバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤３２５により接着され、第１層部３１０と第２層部３２０とは、第２層部３２０の構成材料であるインバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤３３０により、接着されている。

このような接着剤を用いることにより、基部１３３の底部１３３ａから光導波路部１３１に至るまでの熱膨張係数の差を小さくすることができ、よって、第１層部３１０と基部１３３の底部１３３ａの上面とが接合している部分、及び、第１層部３１０と第２層部３２０が接合している部分における応力を緩和することができる。従って、第１層部３１０及び第２層部３２０の反りの発生を防止することができ、光導波路デバイス１３０の信頼性を向上させることができる。

また、第１層部３１０と基部１３３の底部１３３ａの上面との接合、及び第１層部３１０と第２層部３２０との接合は、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等、高い硬化温度が要求される態様ではなく、１６０℃と硬化温度が低い接着剤を用いた態様によるため、接合時における膨張・収縮の割合が小さくてすみ、応力を小さくさせることができる。従って、Ａｇ（銀）のロウ付け又は金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）の半田付け等を用いた態様に比し、熱歪みを緩和させることができる。

このように、本発明の第３の実施の形態に係る光導波路デバイス１３０においては、基部１３３の底部１３３ａから光導波路部１３１に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、光導波路デバイス１３０を構成する部材間の熱膨張係数の相違に因る光導波路部１３１の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。よって、光導波路デバイス１３０の信頼性及び特性を向上させることができる。

また、基部１３３は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックという単一の材料から構成されるため、光導波路デバイス１３０の製造費用を低く抑えることができる。

かかる構造を有する光導波路デバイス１３０は、以下の方法により形成される。

まず、シリコン（Ｓｉ）から成る光導波路部１３１と、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックから成る基部１３３とを用意する。そして、基部１３３の底部１３３ａに形成された凹部３０１に、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ-Ｃｏ）から成る板状の第１層部３１０を、コバール材（Ｆｅ-Ｎｉ−Ｃｏ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤３２５を介して設け、更に、第１層部３１０上には、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）から成る板状の第２層部３２０を、インバー材（Ｆｅ-Ｎｉ）の粉末を混入したエポキシ系樹脂の接着剤３３０を介して設ける。そして、第２層部３２０の上面には、エポキシ系樹脂等の接着剤１３２を介して、光導波路部１３１が設ける。この状態で、約１６０℃に加熱して接着剤１３２、３２５、及び３３０を熱硬化させる。なお、基部１３３の側部１３３ｂ内には、端子部１０７が設けられている。

しかる後、ワイヤボンディング法により、端子部１３４のリード端子１３７と光導波路部１３１とを、ワイヤボンディング１３８により接続する。一方、基部１３３の側部１３３ｂの上面上に設けられた金属フレーム部３０５と端子部１３４とを、銀（Ａｇ）のロウ付けにより接合する。

次いで、窒素（Ｎ_２）雰囲気の下、板部１３６を金属フレーム３０５の上面に載置し、シーム溶接により板部１３６と金属フレーム３０５とが互いに接している箇所（図８において点線Ａで囲んだ箇所）を固定する。そして、光導波路部１３１に対して、光ファイバ１４０の光軸を調整し、図示を省略する接着剤で固定して、光導波路デバイス１３０の完成となる。

このように、本発明の実施の形態によれば、ＭＥＭＳ部品、ＬＮ光変調素子又は光導波路部等の光学素子が設けられる基部の底部と前記光学素子との間に配設される熱膨張緩和構造体は、熱膨張係数が異なる材料を複数層結合し、更に、基部の底部側から段階的に前記光学素子の熱膨張係数に近づくよう積層構造が形成されている。従って、基部の底部から前記光学素子に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、前記光学素子の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。

また、基部は、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックという単一の材料から構成されるため、ＭＥＭＳ型光スイッチ、ＬＮ光変調器、又は光導波路デバイス等の光学素子パッケージの製造費用を低く抑えることができる。

更に、上述のように、各実施の形態における基部はセラミックから構成され、当該基部の底部に形成された熱膨張緩和構造体上に設けられるＭＥＭＳ部品は当該セラミックよりも熱膨張係数が小さいシリコンから構成され、ＬＮ光変調素子は当該セラミックよりも熱膨張係数が大きいニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ_３）から構成され、更に、光導波路部は当該セラミックよりも熱膨張係数が小さいシリコンから構成されている。

つまり、本発明は、基部の熱膨張係数が、基部に設けられる光学素子の熱膨張係数よりも大きい場合及び小さい場合のいずれの場合にも本発明を適用することができる。即ち、基部の熱膨張係数が、基部に設けられる光学素子の熱膨張係数よりも大きい場合には、基部側から光学素子に向けて熱膨張係数が段階的に小さくなる熱膨張緩和構造体を基部と光学素子との間に設ければよく、基部の熱膨張係数が、基部に設けられる光学素子の熱膨張係数よりも小さい場合には、基部側から光学素子に向けて熱膨張係数が段階的に大きくなる熱膨張緩和構造体を基部と光学素子との間に設ければよい。これにより、基部の底部から光学素子に至るまでの熱膨張係数の相違に基づく応力歪みを段階的に緩和することができ、光学素子の反りやクラック等の不具合の発生を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージであって、
前記基部と前記光学素子との間に、熱膨張係数が異なる材料の層が複数接合されて成る熱膨張緩和構造体が配設されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記２）
付記１記載の光学素子パッケージであって、
前記基部は、セラミックを含む材料から構成されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記３）
付記１又は２記載の光学素子パッケージであって、
前記熱膨張緩和構造体を構成する前記層の熱膨張係数は、前記基部側から前記光学素子に向けて小さくなることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記４）
付記３記載の光学素子パッケージであって、
前記光学素子は、ＭＥＭＳ部品であることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記５）
付記３記載の光学素子パッケージであって、
前記光学素子は、光導波路部であることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記６）
付記１又は２記載の光学素子パッケージであって、
前記熱膨張緩和構造体を構成する前記層の熱膨張係数は、前記基部側から前記光学素子に向けて大きくなることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記７）
付記６記載の光学素子パッケージであって、
前記光学素子は、ＬＮ光変調素子であることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記８）
付記１乃至７いずれか一項記載の光学素子パッケージであって、
前記熱膨張緩和構造体を構成する前記複数の層は、層間接着剤により互いに接合されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記９）
付記８記載の光学素子パッケージであって、
前記熱膨張緩和構造体を構成する前記層のうち、一の層と、前記一の層上に設けられた他の層とを接合する前記層間接着剤は、前記一の層を構成する材料を含むことを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記１０）
付記８又は９記載の光学素子パッケージであって、
前記熱膨張緩和構造体の最下層と前記基部とは、構造体接合用接着剤により接合されており、
前記構造体接合用接着剤は、前記熱膨張緩和構造体の前記最下層を構成する材料を含むことを特徴とする光学素子パッケージ。
（付記１１）
基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージの製造方法であって、
熱膨張係数が異なる材料から成る板状部材を、接着剤を介して積層することにより、熱膨張緩和構造体を前記基部上に形成し、
前記熱膨張緩和構造体上に、前記光学素子を配設することを特徴とする光学素子パッケージの製造方法。
（付記１２）
付記１１記載の光学素子パッケージの製造方法であって、
前記熱膨張緩和構造体を構成する前記複数の層を、層間接着剤により互いに接合することを特徴とする光学素子パッケージの製造方法。

従来のＭＥＭＳ型光スイッチの構造を示す断面図である。 従来のＬＮ光変調器の構造を示す図である。 従来の光導波路デバイスの構造を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ型光スイッチの構造を示す断面図である。 図４に示すＭＥＭＳ型光スイッチの熱膨張緩和構造体を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るＬＮ光変調器の構造を示す図である。 図６に示すＬＮ光変調器の熱膨張緩和構造体を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る光導波路デバイスの構造を示す図である。 図８に示す光導波路デバイスの熱膨張緩和構造体を示す図である。

符号の説明

１０５ 基部
１０３ ＭＥＭＳ部品
１１０ ＭＥＭＳ型光スイッチ
１２０ 光導波路デバイス
１２１ 光導波路部
１３０ ＬＮ光変調器
１３１ ＬＮ光変調素子
２００、２５５、３００ 熱膨張緩和構造体
２１０、２６５ 第１層部
２２０、２７０ 第２層部
２２５、２３０、２７５、２８０、３２５、３３０ 接着剤

Claims (5)

1. 基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージであって、
   前記基部と前記光学素子との間に、熱膨張係数が異なる材料の層が複数接合されて成る熱膨張緩和構造体が配設されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
2. 請求項１記載の光学素子パッケージであって、
   前記基部は、セラミックを含む材料から構成されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
3. 請求項１又は２記載の光学素子パッケージであって、
   前記熱膨張緩和構造体を構成する前記複数の層は、層間接着剤により互いに接合されていることを特徴とする光学素子パッケージ。
4. 請求項３記載の光学素子パッケージであって、
   前記熱膨張緩和構造体を構成する前記層のうち、一の層と、前記一の層上に設けられた他の層とを接合する前記層間接着剤は、前記一の層を構成する材料を含むことを特徴とする光学素子パッケージ。
5. 基部の上方に光学素子が設けられた光学素子パッケージの製造方法であって、
   熱膨張係数が異なる材料から成る板状部材を、接着剤を介して積層することにより、熱膨張緩和構造体を前記基部上に形成し、
   前記熱膨張緩和構造体上に、前記光学素子を配設することを特徴とする光学素子パッケージの製造方法。

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