JP2011048384A - Optical component with thermo-optical effect - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical component with thermo-optical effect capable of suppressing increase in insertion loss which is not intended. <P>SOLUTION: A metal thin film region 2 including a heater, an electrode pad and a wiring region connecting the heater to the electrode pad is formed at an upper part of an optical waveguide core 1. Since the metal thin film region 2 is formed so that it may be avoided that the electrode pad and the wiring region are disposed at a directly upper part of the optical waveguide core 1, an overlapping region between the optical waveguide 1 and the metal thin film 2 generated in a conventional two input two output type optical switch is not generated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信分野において用いられる光導波路部品に関し、特に、金属薄膜ヒータを形成し、熱光学効果を利用してスイッチ機能を持たせた光スイッチ等の熱光学効果光部品において、意図しない挿入損失の増加を抑制したものに関する。   The present invention relates to an optical waveguide component used in the field of optical communication, and is not particularly intended for a thermo-optic effect optical component such as an optical switch in which a metal thin film heater is formed and a switch function is provided using a thermo-optic effect. It relates to the one that suppresses increase in insertion loss.

従来、熱光学効果を利用した光部品として、光アッテネータや光スイッチが知られている。いずれも、シリコーン、ポリイミド、アクリレートなどの高分子材料からなる光導波路近傍に金属薄膜ヒータを設け、この金属薄膜ヒータで光導波路を加熱することにより、光導波路の屈折率が変化することを利用したものである。
図３に、従来の熱光学効果光部品の例として、Ｙ分岐型光スイッチを示している。図３中、符号１は、光導波路コアであり、符号２は、金属薄膜からなるヒータである。このヒータ２は、光導波路コアの分岐部に沿って形成されている。この分岐部の左右に設けられたヒータ２を交互に加熱することにより、入力光を出力ポート１又は出力ポート２に交互に出力して、スイッチの機能を持たせることができる。 Conventionally, optical attenuators and optical switches are known as optical components utilizing the thermo-optic effect. In either case, a metal thin film heater is provided in the vicinity of an optical waveguide made of a polymer material such as silicone, polyimide, and acrylate, and the refractive index of the optical waveguide is changed by heating the optical waveguide with the metal thin film heater. Is.
FIG. 3 shows a Y-branch type optical switch as an example of a conventional thermo-optic effect optical component. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an optical waveguide core, and reference numeral 2 denotes a heater made of a metal thin film. The heater 2 is formed along the branch portion of the optical waveguide core. By alternately heating the heaters 2 provided on the left and right sides of the branch portion, the input light can be alternately output to the output port 1 or the output port 2 to have a switch function.

このような熱光学効果光部品では、付与した機能を発動させるためには、金属薄膜ヒータに電力を供給する必要がある。しかし、多くの場合、この金属薄膜ヒータは、その幅がたかだか数μｍから数十μｍ程度であり、そのままでは電力供給用の電線を配置することは困難であり、光部品表面上のいずれかの場所に、より面積の大きな電極パッドを配置することが必要となる。
そして、この電極パッドに対して、細径の電線を半田付けするか、あるいは半導体部品で一般に用いられている金ワイヤまたは金リボンをボンディングする。
このような実装作業の都合上、電極パッドの位置は必ずしも金属薄膜ヒータの両端に配置できるわけではなく、通常は実装作業が容易な位置に配置され、金属薄膜ヒータと電極パッドの間もまた金属薄膜ヒータと同じ金属薄膜によって接続されている。 In such a thermo-optic effect optical component, it is necessary to supply electric power to the metal thin film heater in order to activate the assigned function. However, in many cases, this metal thin film heater has a width of about several μm to several tens of μm, and as it is, it is difficult to arrange electric wires for supplying power. It is necessary to arrange an electrode pad having a larger area at the place.
Then, a small-diameter electric wire is soldered to the electrode pad, or a gold wire or a gold ribbon generally used in semiconductor parts is bonded.
For the convenience of such mounting work, the position of the electrode pad is not necessarily arranged at both ends of the metal thin film heater, and is usually arranged at a position where the mounting work is easy, and the metal thin film heater and the electrode pad are also located between the metal thin film heater and the electrode pad. They are connected by the same metal thin film as the thin film heater.

このような実装方法によっても、１チャネル光アッテネータや１入力２出力光スイッチ程度の簡単な構成の光部品を形成する場合には大きな問題を生じないが、より複雑な構成の光部品の場合には、加熱する必要の無い光導波路のコアの直上に、この電極パッドや、金属薄膜ヒータと電極パッドとを結ぶ配線が配置され、これにより光導波路のコアにおいて温度上昇に起因する屈折率変化が生じ、意図しない挿入損失の増大を引き起こすという問題が生じる。
以下に、従来の熱光学効果光部品の問題点について説明する。
図４は、従来の熱光学効果光部品の例として、２入力２出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。この２入力２出力型光スイッチは、図示しない基板上に光導波路が積層され、さらにその上方に、光導波路の屈折率を変化させるためのヒータが積層されて形成されている。
図４中、符号１は、基板上に積層された光導波路コアであり、１ａ及び１ｂはその分岐部である。符号２は、光導波路コア１の上方に積層された金属薄膜領域であり、この金属薄膜領域は、ヒータ、電極パッド、及びこれらを結ぶ配線領域からなっている。２ａ、２ｂは、光導波路コア１の直上に金属薄膜領域２が配置されている重複領域である。このような重複領域２ａ、２ｂにおいて、上述したように、光導波路のコアの温度上昇に起因する屈折率変化が生じ、意図しない挿入損失の増大を生じてしまう。
また、図５は、従来の熱光学効果光部品の例として、１入力４出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。この１入力４出力型光スイッチも、図示しない基板上に光導波路が積層され、さらにその上方に、光導波路の屈折率を変化させるためのヒータが積層されて形成されている。
図５中、符号１は、基板上に積層された光導波路コアであり、１ｃ及び１ｄはその分岐部である。符号２は、光導波路コア１の上方に積層された金属薄膜領域であり、２ｃ、２ｄは、光導波路コア１の直上に金属薄膜領域２が配置されている重複領域である。このような重複領域２ｃ、２ｄにおいても、上述したように、光導波路のコアの温度上昇に起因する屈折率変化が生じ、意図しない挿入損失の増大を生じてしまう。 Even if such a mounting method is used, a large problem is not caused when an optical component having a simple configuration such as a one-channel optical attenuator or a one-input two-output optical switch is formed. Is arranged directly above the core of the optical waveguide that does not need to be heated, and the wiring connecting the electrode pad and the metal thin film heater and the electrode pad is disposed, thereby changing the refractive index due to the temperature rise in the core of the optical waveguide. This causes a problem that unintended insertion loss increases.
The problems of the conventional thermo-optic effect optical component will be described below.
FIG. 4 is an explanatory view of a 2-input 2-output optical switch as an example of a conventional thermo-optic effect optical component as viewed from above the laminated substrate. This 2-input 2-output optical switch is formed by laminating an optical waveguide on a substrate (not shown), and further laminated thereon a heater for changing the refractive index of the optical waveguide.
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an optical waveguide core laminated on a substrate, and 1a and 1b denote branch portions thereof. Reference numeral 2 denotes a metal thin film region stacked above the optical waveguide core 1, and this metal thin film region includes a heater, an electrode pad, and a wiring region connecting them. Reference numerals 2a and 2b denote overlapping regions in which the metal thin film region 2 is disposed immediately above the optical waveguide core 1. In such overlapping regions 2a and 2b, as described above, the refractive index change due to the temperature rise of the core of the optical waveguide occurs, and an unintended insertion loss increases.
FIG. 5 is an explanatory view of a 1-input 4-output optical switch as an example of a conventional thermo-optic effect optical component as viewed from above the laminated substrate. This 1-input 4-output optical switch is also formed by laminating an optical waveguide on a substrate (not shown), and further laminated thereon a heater for changing the refractive index of the optical waveguide.
In FIG. 5, reference numeral 1 is an optical waveguide core laminated on a substrate, and 1c and 1d are branch portions thereof. Reference numeral 2 is a metal thin film region stacked above the optical waveguide core 1, and 2 c and 2 d are overlapping regions in which the metal thin film region 2 is disposed immediately above the optical waveguide core 1. Even in such overlapping regions 2c and 2d, as described above, the refractive index change caused by the temperature rise of the core of the optical waveguide occurs, and an unintended insertion loss increases.

さらに、この種の多くの熱光学効果光部品は、ヒータ、電極パッド、及びこれらを結ぶ配線を、同じ金属薄膜パターンとして同時に形成している。このヒータ等に使用される金属の熱伝導率は、金の場合で320Ｗ／ｍ・Ｋ、ニクロムの場合で13Ｗ／ｍ・Ｋなどである。これに対し、光導波路材料として使用されるポリイミド樹脂やシリコーン樹脂などの高分子材料の熱伝導率はたかだか0.1〜0.2Ｗ／ｍ・Ｋに過ぎない。
この熱伝導率の差に加え、金属薄膜と、光導波路を構成する樹脂薄膜との間の界面の伝熱抵抗のため、ヒータに電力を供給した際に発生した熱は、まず金属薄膜全体に伝わり、これにより、この熱は、ヒータ及びヒータ直下の樹脂を加熱するのみならず、短時間のうちに、ヒータと電極パッド間を結ぶ配線及び電極パッドをも加熱し、これらの温度上昇を引き起こす。
この温度上昇により、ヒータと電極パッド間を結ぶ配線及び電極パッドの下方に位置する光導波路のコアの近傍においても、温度上昇に起因する屈折率変化が生じる。光導波路用材料として使用されている樹脂材料の屈折率の温度依存性は、−１〜２×１０-4／Ｋ程度であり、この光導波路の屈折率変化により、意図しない挿入損失の増大を引き起こすことがあった。 Further, many thermo-optical effect optical components of this type simultaneously form a heater, electrode pads, and wirings connecting them as the same metal thin film pattern. The thermal conductivity of the metal used for this heater or the like is 320 W / m · K for gold, 13 W / m · K for nichrome, and the like. On the other hand, the thermal conductivity of polymer materials such as polyimide resins and silicone resins used as optical waveguide materials is only 0.1 to 0.2 W / m · K.
In addition to this difference in thermal conductivity, the heat generated when the power is supplied to the heater is first applied to the entire metal thin film because of the heat transfer resistance at the interface between the metal thin film and the resin thin film that constitutes the optical waveguide. As a result, this heat not only heats the heater and the resin directly under the heater, but also heats the wiring and the electrode pad connecting the heater and the electrode pad in a short time, and causes the temperature to rise. .
Due to this temperature rise, a refractive index change caused by the temperature rise also occurs in the vicinity of the wiring connecting the heater and the electrode pad and the core of the optical waveguide located below the electrode pad. The temperature dependence of the refractive index of a resin material used as an optical waveguide material is about −1 to 2 × 10 −4 / K, and an unintended increase in insertion loss is caused by this refractive index change of the optical waveguide. There was a cause.

さらに、光部品の構成が複雑化すると、配線を要する電極パッドの数を軽減するために、グランド端子を共通化することが一般的に行われているが、これにより、ヒータと電極パッド間を結ぶ配線は増加するため、上述した問題点を生じやすくなる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、意図しない挿入損失の増大を抑制することができる熱光学効果光部品を提供することを目的とする。 Furthermore, when the configuration of the optical component is complicated, in order to reduce the number of electrode pads that require wiring, a common ground terminal is generally used. Since the number of wirings to be connected increases, the above-described problems are likely to occur.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a thermo-optic effect optical component that can suppress an unintended increase in insertion loss.

以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、基板上に高分子材料からなる光導波路を形成し、この光導波路の上面に金属薄膜からなるヒータを配置してなる熱光学効果光部品において、該ヒータに電力を供給するための電極パッド、及び該ヒータと該電極パッドとを結ぶ配線領域が、該光導波路のコアの直上又はその近傍を避けて配置されており、前記電極パッド同士をワイヤボンディングすることにより、グランド端子を共通化したことにより、電極パッド及び配線領域からの熱伝導に起因する光導波路の温度上昇による屈折率変化を防止することを特徴とする熱光学効果光部品である。請求項２記載の発明は、基板上に高分子材料からなる光導波路を形成し、この光導波路の上面に金属薄膜からなるヒータを配置してなる熱光学効果光部品において、該ヒータに電力を供給するための電極パッド、及び該ヒータと該電極パッドとを結ぶ配線領域が、該光導波路のコアの直上又はその近傍を避けて、前記基板の上方に積層して配置されており、前記電極パッド同士をワイヤボンディングすることにより、グランド端子を共通化したことにより、電極パッド及び配線領域からの熱伝導に起因する光導波路の温度上昇による屈折率変化を防止することを特徴とする熱光学効果光部品である。請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記電極パッド及び前記配線領域と、前記光導波路コアの直上との水平離隔距離が４０μｍ以上であることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記光導波路のコア及びクラッドのいずれか一方もしくは両方が高分子材料で形成されていることを特徴とする熱光学効果光部品。請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記電極パッドと前記配線領域とが、前記ヒータと一括してパターン形成されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a thermo-optic effect in which an optical waveguide made of a polymer material is formed on a substrate, and a heater made of a metal thin film is arranged on the upper surface of the optical waveguide. In the optical component, an electrode pad for supplying electric power to the heater, and a wiring region connecting the heater and the electrode pad are disposed so as to avoid being directly above or near the core of the optical waveguide, A thermo-optic effect characterized by preventing a change in refractive index due to a temperature rise of the optical waveguide caused by heat conduction from the electrode pad and the wiring region by using a common ground terminal by wire bonding between the pads. It is an optical component. According to a second aspect of the present invention, there is provided a thermo-optic effect optical component in which an optical waveguide made of a polymer material is formed on a substrate, and a heater made of a metal thin film is disposed on the upper surface of the optical waveguide. An electrode pad for supplying, and a wiring region connecting the heater and the electrode pad are disposed so as to be stacked above the substrate, avoiding directly above or near the core of the optical waveguide, A thermo-optic effect characterized by preventing a change in refractive index due to a temperature rise of the optical waveguide caused by heat conduction from the electrode pad and the wiring region by using a common ground terminal by wire bonding between the pads. It is an optical component. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a horizontal separation distance between the electrode pad and the wiring region and immediately above the optical waveguide core is 40 μm or more. The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein either or both of the core and the clad of the optical waveguide are formed of a polymer material. Thermo-optic effect optical parts. According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the electrode pad and the wiring region are collectively patterned with the heater. .

以上説明したように、本発明によると、電極パッドと配線領域とが光導波路コアの直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域が形成されているため、電極パッド及び配線領域からの熱伝導による光導波路の温度上昇が抑制され、加熱する必要の無い光導波路コアにおいて温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。
また、電極パッドと配線領域とが光導波路コアの直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域２を形成し、かつ電極パッド同士を金ワイヤ等を用いて空中配線することにより、グランド端子を共通化しつつ、加熱する必要の無い光導波路コアにおいて温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。
さらに、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域を、他の金属薄膜領域よりも熱伝導率の小さい材料を用いて形成し、かつこの配線領域の電気抵抗をヒータの電気抵抗に対して十分に小さくすることにより、配線領域から光導波路への熱伝導による温度上昇を防ぐことができ、加熱する必要の無い光導波路コアにおいて温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。 As described above, according to the present invention, since the metal thin film region is formed so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core, the electrode pad and the wiring region are formed. The temperature rise of the optical waveguide due to heat conduction is suppressed, and the refractive index change due to the temperature rise does not occur in the optical waveguide core that does not need to be heated, and an unintended increase in insertion loss can be prevented.
In addition, by forming the metal thin film region 2 so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core, and by wiring the electrode pads in the air using a gold wire or the like The optical waveguide core that does not need to be heated without causing a common ground terminal does not cause a change in refractive index due to a temperature rise, and can prevent an unintended increase in insertion loss.
Furthermore, a wiring region connecting the heater and the electrode pad is formed using a material having a lower thermal conductivity than other metal thin film regions, and the electric resistance of the wiring region is sufficiently smaller than the electric resistance of the heater. By doing so, it is possible to prevent temperature rise due to heat conduction from the wiring region to the optical waveguide, and there is no change in refractive index due to temperature rise in the optical waveguide core that does not need to be heated. An increase can be prevented.

本発明の熱光学効果光部品の例として、２入力２出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the 2 input 2 output type optical switch from the laminated substrate upper direction as an example of the thermo-optic effect optical component of this invention. 本発明の熱光学効果光部品の例として、１入力４出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the 1 input 4 output type optical switch from the laminated substrate upper direction as an example of the thermo-optic effect optical component of this invention. 従来の熱光学効果型Ｙ分岐光スイッチを示す図である。It is a figure which shows the conventional thermo-optic effect type Y branch optical switch. 従来の熱光学効果光部品の例として、２入力２出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the 2 input 2 output type | mold optical switch from the laminated substrate upper direction as an example of the conventional thermo-optic effect optical component. 従来の熱光学効果光部品の例として、１入力４出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the 1 input 4 output type | mold optical switch from the laminated substrate upper direction as an example of the conventional thermo-optic effect optical component.

以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の熱光学効果光部品の第１の例について説明する。
図１は、本発明の熱光学効果光部品の例として、２入力２出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。この２入力２出力型光スイッチは、図示しない基板上に光導波路が積層され、さらにその上方に、光導波路の屈折率を変化させるためのヒータが積層されて形成されている。
図１中、符号１は、基板上に積層された光導波路コアであり、１ａ及び１ｂはその分岐部である。この光導波路コア１は、大きな熱光学効果が得られ、耐熱性に富むことから、例えばフッ素化ポリイミド等の高分子材料により形成されている。
符号２は、光導波路コア１ａの上方に積層された金属薄膜領域であり、この金属薄膜領域は、ヒータ、電極パッド、及びヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域からなっている。この金属薄膜領域２は、金またはクロム等を材料として、一括してパターン形成されている。
この例の２入力２出力型光スイッチにおいては、電極パッドと配線領域とが光導波路コア１の直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域２が形成されているため、従来の２入力２出力型光スイッチでは、図４に示すように光導波路コア１と金属薄膜領域２との重複領域２ａ、２ｂを生じるのに対して、この例においては、このような重複領域を生じない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, a first example of the thermo-optic effect optical component of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view of a 2-input 2-output optical switch as viewed from above a laminated substrate as an example of the thermo-optic effect optical component of the present invention. This 2-input 2-output optical switch is formed by laminating an optical waveguide on a substrate (not shown), and further laminated thereon a heater for changing the refractive index of the optical waveguide.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical waveguide core laminated on a substrate, and 1a and 1b denote branch portions thereof. The optical waveguide core 1 is formed of a polymer material such as fluorinated polyimide, for example, because a large thermooptic effect is obtained and the heat resistance is high.
Reference numeral 2 denotes a metal thin film region stacked above the optical waveguide core 1a. The metal thin film region includes a heater, an electrode pad, and a wiring region connecting the heater and the electrode pad. The metal thin film region 2 is collectively patterned using gold or chromium as a material.
In the 2-input 2-output optical switch of this example, the metal thin film region 2 is formed so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core 1. In the two-input two-output type optical switch, as shown in FIG. 4, the overlapping regions 2a and 2b between the optical waveguide core 1 and the metal thin film region 2 are generated. Does not occur.

また、図２は、本発明の熱光学効果光部品の例として、１入力４出力型光スイッチを積層基板上方から見た説明図である。この１入力４出力型光スイッチは、図示しない基板上に光導波路が積層され、さらにその上方に、光導波路の屈折率を変化させるためのヒータが積層されて形成されている。
図２中、符号１は、基板上に積層された光導波路コアであり、１ｃ及び１ｄはその分岐部である。符号２は、光導波路コア１上に積層された金属薄膜領域であり、金属薄膜ヒータ、電極パッド、及びこれらを結ぶ配線領域からなっている。
この例においても、電極パッドと配線領域とが光導波路コア１の直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域２が形成されているため、従来の１入力４出力型光スイッチでは、図５に示すように光導波路コア１と金属薄膜領域２との重複領域２ｃ、２ｄを生じるのに対して、この例においては、このような重複領域を生じない。
光導波路コア１と電極パッド及び配線領域との離隔距離は、光導波路コア１を構成する樹脂薄膜層の厚さや、ヒータに供給される電力量にも依存するが、電極パッド及び配線領域と光導波路コアの直上との水平離隔距離が４０μｍ以上離れていることが好ましく、さらには５０μｍ以上離れていることがより好ましい。
この例によると、電極パッドと配線領域とが光導波路コア１の直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域２が形成されているため、加熱する必要の無い光導波路コア１において温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。 FIG. 2 is an explanatory view of a 1-input 4-output optical switch as viewed from above the laminated substrate as an example of the thermo-optic effect optical component of the present invention. This 1-input 4-output optical switch is formed by laminating an optical waveguide on a substrate (not shown), and further laminated thereon a heater for changing the refractive index of the optical waveguide.
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an optical waveguide core laminated on a substrate, and 1c and 1d are branch portions thereof. Reference numeral 2 denotes a metal thin film region laminated on the optical waveguide core 1, and includes a metal thin film heater, an electrode pad, and a wiring region connecting them.
Also in this example, since the metal thin film region 2 is formed so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core 1, the conventional one-input four-output optical switch Then, as shown in FIG. 5, the overlapping regions 2c and 2d between the optical waveguide core 1 and the metal thin film region 2 are generated, but in this example, such overlapping regions are not generated.
The separation distance between the optical waveguide core 1 and the electrode pad and wiring region depends on the thickness of the resin thin film layer constituting the optical waveguide core 1 and the amount of electric power supplied to the heater, but the electrode pad and wiring region and the light It is preferable that the horizontal separation distance from immediately above the waveguide core is 40 μm or more, more preferably 50 μm or more.
According to this example, since the metal thin film region 2 is formed so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core 1, the optical waveguide core 1 that does not require heating is formed. In this case, the refractive index change due to the temperature rise does not occur, and an unintended increase in insertion loss can be prevented.

次に、本発明の熱光学効果光部品の第２の例について説明する。
この例では、上述した金属薄膜領域２が形成された熱光学効果光部品の素子上の電極パッド同士が、金ワイヤ等を用いて空中配線されて接続されている。
本発明の第１の例のようにして金属薄膜領域２を形成すると、金属薄膜からなる配線領域によってグランド端子を共通化することが困難となり、このため電極パッドの数を増やさざるを得ない。しかし、従来行われていた、素子上の電極パッドとパッケージの外部リード端子との間の金ワイヤボンディングと同様に、この電極パッド同士を金ワイヤ等を用いて空中配線すれば、グランド端子を共通化することができる。
この例によると、電極パッドと配線領域とが光導波路コア１の直上及び近傍に配置されるのを避けるようにして金属薄膜領域２を形成し、かつ電極パッド同士を金ワイヤ等を用いて空中配線することにより、グランド端子を共通化しつつ、加熱する必要の無い光導波路コア１において温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。 Next, a second example of the thermo-optic effect optical component of the present invention will be described.
In this example, the electrode pads on the element of the thermo-optical effect optical component in which the metal thin film region 2 described above is formed are connected by air wiring using a gold wire or the like.
When the metal thin film region 2 is formed as in the first example of the present invention, it becomes difficult to share the ground terminal by the wiring region made of the metal thin film, and thus the number of electrode pads must be increased. However, similar to the conventional gold wire bonding between the electrode pad on the element and the external lead terminal of the package, if the electrode pads are wired in the air using a gold wire or the like, the ground terminal is shared. Can be
According to this example, the metal thin film region 2 is formed so as to avoid the electrode pad and the wiring region being disposed immediately above and in the vicinity of the optical waveguide core 1, and the electrode pads are aerial using a gold wire or the like. By wiring, the refractive index change due to the temperature rise does not occur in the optical waveguide core 1 that does not need to be heated while sharing the ground terminal, and an unintended increase in insertion loss can be prevented.

次に、本発明の熱光学効果光部品の第３の例について説明する。
この例では、金属薄膜により一括してパターン形成する金属薄膜領域２を、ヒータと電極パッドとに限定し、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域は、より熱伝導率の小さい材料を用いて形成されている。具体的には、電気伝導性高分子材料により形成するか、電気伝導性接着剤等を塗布することによって行う。この電気伝導性高分子材料又は電気伝導性接着剤の熱伝導率は、１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。
この例においては、電極パッドは光導波路のコアの直上又はその近傍を避けて配置され、電極パッドと光導波路コアの直上との水平離隔距離が４０μｍ以上離れていることが好ましく、さらには５０μｍ以上離れていることがより好ましい。
しかし、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域は、光導波路の上面の任意の位置に配置されている
このような熱伝導率の小さい材料を用いて、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域を形成すると、ヒータから配線領域への伝熱量が、ヒータからヒータの直下に位置する光導波路への伝熱量を下回るか、あるいは同程度にまで減少する。そのため、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域が光導波路コアの直上に配置されていても、この配線領域から光導波路への熱伝導による温度上昇を軽減することができる。 Next, a third example of the thermo-optic effect optical component of the present invention will be described.
In this example, the metal thin film region 2 to be patterned collectively with the metal thin film is limited to the heater and the electrode pad, and the wiring region connecting the heater and the electrode pad is formed using a material having a lower thermal conductivity. Has been. Specifically, it is formed by forming an electrically conductive polymer material or applying an electrically conductive adhesive or the like. The heat conductivity of the electrically conductive polymer material or the electrically conductive adhesive is preferably 1 W / m · K or less.
In this example, the electrode pad is disposed so as to avoid directly above or near the core of the optical waveguide, and the horizontal separation distance between the electrode pad and the optical waveguide core is preferably 40 μm or more, and more preferably 50 μm or more. More preferably, they are separated.
However, the wiring area connecting the heater and the electrode pad is placed at an arbitrary position on the upper surface of the optical waveguide. Using such a low thermal conductivity material, the wiring area connecting the heater and the electrode pad is formed. Then, the amount of heat transferred from the heater to the wiring region is less than or reduced to the same level as the amount of heat transferred from the heater to the optical waveguide located immediately below the heater. Therefore, even if the wiring region connecting the heater and the electrode pad is arranged immediately above the optical waveguide core, the temperature rise due to heat conduction from the wiring region to the optical waveguide can be reduced.

この際、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域が発熱することを防止するために、ヒータ材料には電気抵抗の大きな金属を選定し、この配線領域には、それに比して電気抵抗が十分小さい材料を選定する。また、この配線領域には、その断面積が十分大きくなるようにたっぷりと材料を塗付して、配線領域の電気抵抗を小さくする。
この例によると、ヒータと電極パッドとを結ぶ配線領域を、他の金属薄膜領域よりも熱伝導率の小さい材料を用いて形成し、かつこの配線領域の電気抵抗をヒータの電気抵抗に対して十分に小さくすることにより、配線領域から光導波路への熱伝導による温度上昇を防ぐことができ、加熱する必要の無い光導波路コア１において温度上昇に起因する屈折率変化を生じることが無く、意図しない挿入損失の増大を防止することができる。 At this time, in order to prevent the wiring region connecting the heater and the electrode pad from generating heat, a metal having a large electric resistance is selected as the heater material, and the electric resistance is sufficiently small in this wiring region. Select material. Further, the wiring region is sufficiently coated with a material so that the cross-sectional area thereof is sufficiently large to reduce the electrical resistance of the wiring region.
According to this example, a wiring region connecting the heater and the electrode pad is formed using a material having a lower thermal conductivity than other metal thin film regions, and the electric resistance of the wiring region is set to the electric resistance of the heater. By making it sufficiently small, it is possible to prevent a temperature rise due to heat conduction from the wiring region to the optical waveguide, and there is no change in the refractive index due to the temperature rise in the optical waveguide core 1 that does not need to be heated. Increase in insertion loss can be prevented.

１…光導波路コア、２…金属薄膜領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical waveguide core, 2 ... Metal thin film area | region

Claims (5)

基板上に高分子材料からなる光導波路を形成し、この光導波路の上面に金属薄膜からなるヒータを配置してなる熱光学効果光部品において、該ヒータに電力を供給するための電極パッド、及び該ヒータと該電極パッドとを結ぶ配線領域が、該光導波路のコアの直上又はその近傍を避けて配置されており、
前記電極パッド同士をワイヤボンディングすることにより、グランド端子を共通化したことを特徴とする熱光学効果光部品。 In a thermo-optic effect optical component in which an optical waveguide made of a polymer material is formed on a substrate and a heater made of a metal thin film is arranged on the upper surface of the optical waveguide, an electrode pad for supplying electric power to the heater, and A wiring region connecting the heater and the electrode pad is disposed so as to avoid a position immediately above or near the core of the optical waveguide,
A thermo-optic effect optical component characterized in that a ground terminal is made common by wire bonding the electrode pads. 基板上に高分子材料からなる光導波路を形成し、この光導波路の上面に金属薄膜からなるヒータを配置してなる熱光学効果光部品において、該ヒータに電力を供給するための電極パッド、及び該ヒータと該電極パッドとを結ぶ配線領域が、該光導波路のコアの直上又はその近傍を避けて、前記基板の上方に積層して配置されており、
前記電極パッド同士をワイヤボンディングすることにより、グランド端子を共通化したことを特徴とする熱光学効果光部品。 In a thermo-optic effect optical component in which an optical waveguide made of a polymer material is formed on a substrate and a heater made of a metal thin film is arranged on the upper surface of the optical waveguide, an electrode pad for supplying electric power to the heater, and A wiring region connecting the heater and the electrode pad is disposed so as to be laminated above the substrate, avoiding directly above or near the core of the optical waveguide,
A thermo-optic effect optical component characterized in that a ground terminal is made common by wire bonding the electrode pads. 前記電極パッド及び前記配線領域と、前記光導波路コアの直上との水平離隔距離が４０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱光学効果光部品。   The thermo-optic effect optical component according to claim 1 or 2, wherein a horizontal separation distance between the electrode pad and the wiring region and immediately above the optical waveguide core is 40 µm or more. 前記光導波路のコア及びクラッドのいずれか一方もしくは両方が高分子材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱光学効果光部品。   4. The thermo-optic effect optical component according to claim 1, wherein one or both of a core and a clad of the optical waveguide are formed of a polymer material. 5. 前記電極パッドと前記配線領域とが、前記ヒータと一括してパターン形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱光学効果光部品。   The thermo-optic effect optical component according to claim 1, wherein the electrode pad and the wiring region are collectively patterned with the heater.
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