JP3102583B2 - 光導波回路モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路チップ及びこ
れに接続する光ファイバを一体化した経済的で且つ信頼
性の高い光導波回路モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の光通信技術の進展に伴い、光分岐
素子や光合波器等の光導波回路に高い経済性と信頼性が
求められてきている。この種の光導波回路は、光導波路
チップの端面に光入出力用の光ファイバを接続した形態
で構成することが一般的である。これらの光導波回路を
構成する上で、光導波路チップと光ファイバとの接続部
はその信頼性を決定付ける最も重要な部分である。

【０００３】従来は、光ファイバとの接続部付近を含む
光導波路チップ全体を実装用パッケージに収納すること
により、光導波回路、特に前記接続部の機械的強度及び
耐候性を高め、信頼性を高めることが一般的であった。

【０００４】図２は従来の光導波回路モジュールの一例
を示すもので、ここでは光導波路チップの一端面に接続
すべき光ファイバが１〜２本程度と少ない場合に採用さ
れることの多い形態を示す。同図において、１はシリコ
ン基板上に形成した石英系の１×２スプリッタ構成の光
導波路チップであり、その端面には光入出力用の光ファ
イバ２，３，４がその光軸が一致する如く接着剤５によ
り接続・固定されており、さらにこれら全体がプラスチ
ック又は金属よりなる実装用パッケージ６に収納・封止
されてなっている。

【０００５】このように光導波路チップに直接、光ファ
イバを接続する形態の光導波回路モジュールでは、光導
波路チップ自体及び光ファイバとの接続部の機械的強度
及び耐候性を確保するため、実装用パッケージに収納す
ることは必須であった。

【０００６】図３は従来の光導波回路モジュールの他の
例を示すもので、ここでは光導波路チップの一端面に比
較的多数の光ファイバ、例えば８芯又は１６芯テープフ
ァイバを接続すべき場合に採用されることの多い形態を
示す。同図において、７はシリコン基板上に形成した石
英系の光導波路チップであり、光導波路チップ用筐体８
に保持・固定されている。また、９，１０は８芯テープ
ファイバであり、その端部は光ファイバ端部用筐体１
１，１２にそれぞれ保持・固定されている。また、前記
光導波路チップ用筐体８と光ファイバ端部用筐体１１，
１２とは、光導波路チップ７の端面に８芯テープファイ
バ９，１０の光軸が一致する如く、紫外線硬化型の接着
剤１３を介して接続されており、さらにこれら全体がプ
ラスチック又は金属よりなる実装用パッケージ１４に収
納・封止されてなっている。

【０００７】なお、前記筐体８，１１，１２はそれぞれ
パイレックスガラスからなる断面略コの字形状の枠体８
ａ，１１ａ，１２ａと、同じくパイレックスガラスから
なる固定板８ｂ，１１ｂ，１２ｂとからなっており、こ
れらはそれぞれ接着剤（図示せず）により接着・固定さ
れている。

【０００８】このように光導波路チップ及び光ファイバ
をそれぞれ光導波路チップ用筐体及び光ファイバ端部用
筐体に収納・保持してから接続する形態の光導波回路モ
ジュールでは、特に実装用パッケージを用いなくても光
導波路チップ自体及び光ファイバとの接続部の機械的強
度を保つことは可能である。しかしながら、各筐体の形
成及び各筐体間の接続に用いられる接着剤は高温高湿環
境下に置かれると、水分を吸収して経時的に接着力が低
下してしまうので、前記光導波回路モジュールにおいて
も筐体各部及び接続部の耐候性を確保するため、実装用
パッケージに収納することは必須であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の光導
波回路モジュールでは実装用パッケージの分、部品費が
余計にかかるとともに実装作業の工程数が多くなり、経
済性が犠牲にされているという問題があった。

【００１０】本発明は前記従来の問題点に鑑み、経済的
で且つ信頼性の高い光導波回路モジュールを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項１として、光導波路チップと、該光
導波路チップにその光軸が一致する如く取付けられる光
入出力用の光ファイバとを備えた光導波回路モジュール
において、光ファイバとの接続部付近を含む光導波路チ
ップ全体を樹脂組成物によりコーティングして封止し、
コーティング層は少なくとも２つの層からなり、最下層
はそのガラス転移温度が使用環境温度の下限より低い樹
脂組成物で構成し、最上層はそのガラス転移温度が使用
環境温度の上限より高い樹脂組成物で構成した光導波回
路モジュールを提案し、また、請求項２として、光導波
路チップ上には付加部材が搭載・固定されており、該付
加部材も樹脂組成物によりコーティング封止される請求
項１記載の光導波回路モジュールを提案する。

【００１２】

【作用】本発明の請求項１によれば、樹脂組成物による
コーティング層を設けたことによって、実装用パッケー
ジを用いることなく、光導波路チップ自体及び光ファイ
バとの接続部の機械的強度を確保することができるとと
もに、該接続部の信頼性低下の大きな要因となる接着剤
への水分の浸入を防止することができ、耐湿熱特性を改
善し、信頼性を向上することが可能となり、さらに、コ
ーティング層のうち、光導波路チップや光ファイバある
いはそれらの接続部に接する部分は使用環境温度におい
て充分柔らかい樹脂組成物で構成し、また、外側は使用
環境温度において充分硬い樹脂組成物で構成したため、
各部品やその接続部に応力を加えることなく、機械的強
度を確保することができる。また、請求項２によれば、
光導波路チップ上の付加部材に対する封止効果も期待で
きる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の光導波回路モジュールの第１
の実施例を示すもので、図中、図３の従来例と同一構成
部分は同一符号をもって表す。即ち、７は光導波路チッ
プ、８は光導波路チップ用筐体、９，１０は８芯テープ
ファイバ、１１，１２は光ファイバ端部用筐体、１３は
接着剤、１５はコーティング層である。

【００１４】前記光導波路チップ７、光導波路チップ用
筐体８、８芯テープファイバ９，１０及び光ファイバ端
部用筐体１１，１２は従来例の場合と同様に組立てら
れ、接着剤１３により接着・固定され、基本モジュール
Ａを構成する。

【００１５】コーティング層１５は樹脂組成物を前述し
た基本モジュールＡの全面に亘って一体的に形成し、こ
れを封止してなるものである。ここで、前記基本モジュ
ールＡは機械的強度が比較的強いため、前記コーティン
グ層１５は耐候性の確保、具体的には水分の浸入の防止
を主目的とした樹脂組成物、例えば吸水率の小さいゴム
状のシリコーン樹脂による単層構造となした。なお、該
コーティング層１５は基本モジュールＡ全体を前記シリ
コーン樹脂の溶液に浸し、これを乾燥させることにより
形成する。

【００１６】図４は本実施例及び図３の従来例の光導波
回路モジュールを７０℃、９０％の高温高湿環境下に放
置した時の損失増加量の変化を測定した結果を示すもの
で、図中、１６は本実施例の特性を示し、また、１７は
従来例の特性を示す。

【００１７】前記図４より、従来例では放置時間が１０
０時間を越えると損失が急激に増加するが、本実施例で
は７５０時間まで損失の増加を０．２ｄＢ以下に抑えら
れることがわかる。これより、本実施例の光導波回路モ
ジュールによれば、部品の耐湿特性を大幅に向上できる
ことがわかる。

【００１８】また、本実施例の光導波回路モジュールに
対してヒートサイクル試験を行ったところ、−１０℃〜
８０℃の温度範囲に亘って損失変動は０．１ｄＢ以下と
小さく、樹脂組成物よりなるコーティング層を設けたこ
との効果が確認された。

【００１９】なお、本実施例のコーティング層は前述し
たように耐候性の確保を主目的とした樹脂組成物のみに
よる単層構造としたが、後述する第２の実施例に示すよ
うな多層構造としても良い。

【００２０】図５は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図中、図２の従来例と同一構成部分は同一符号をも
って表す。即ち、１は光導波路チップ、２，３，４は光
ファイバ、５は接着剤、１８はコーティング層である。
前記光導波路チップ１及び光ファイバ２，３，４は従来
例の場合と同様に組立てられ、接着剤５により接着・固
定され、基本モジュールＣを構成する。

【００２１】コーティング層１８は樹脂組成物を前述し
た基本モジュールＣの全面に亘って一体的に形成し、こ
れを封止してなるものである。ここで、前記基本モジュ
ールＣは機械的強度が比較的弱いため、前記コーティン
グ層１８には耐候性とともに機械的強度の確保が要求さ
れる。機械的強度を確保するためにはコーティング層１
８を充分硬くする必要があるが、その一方で光導波路チ
ップや光ファイバあるいはそれらの接続部に該コーティ
ング層１８からの応力が加わらないことが求められる。
そこで、コーティング層１８を、使用環境温度において
充分柔らかい第１のコーティング層１８ａと、使用環境
温度において充分硬い第２のコーティング層１８ｂとか
らなる２層構造となした。

【００２２】前記第１のコーティング層１８ａはコーテ
ィング層１８全体の内側、即ち光導波路チップや光ファ
イバあるいはそれらの接続部に接する部分に配置され、
第２のコーティング層１８ｂはその外側に配置される。
第１及び第２のコーティング層１８ａ及び１８ｂを構成
する樹脂組成物としては本光導波回路モジュールが−１
０℃〜８０℃の温度範囲で使用されることを想定して、
第１のコーティング層１８ａにはガラス転移温度（Ｔg
）が−１０℃以下のゴム状のシリコーン樹脂を用い、
また、第２のコーティング層１８ｂにはガラス転移温度
が１００℃以上のエポキシ樹脂を用いた。なお、これら
の樹脂組成物はいずれも吸水率が小さいものである。

【００２３】また、前記コーティング層１８は、まず、
基本モジュールＣ全体を前記シリコーン樹脂の溶液に浸
し、これを乾燥させることにより第１のコーティング層
１８ａを形成し、さらに該第１のコーティング層１８ａ
を形成した基本モジュールＣを前記エポキシ樹脂の溶液
に浸し、これを乾燥させることにより第２のコーティン
グ層１８ｂを形成する。

【００２４】図６は本実施例及び図２の従来例の光導波
回路モジュールを７０℃、９０％の高温高湿環境下に放
置した時の損失増加量の変化を測定した結果を示すもの
で、図中、１９は本実施例の特性を示し、また、２０は
従来例の特性を示す。

【００２５】前記図６より、従来例では放置時間が４０
時間を越えると損失が急激に増加するが、本実施例では
５００時間まで損失の増加を０．２ｄＢ以下に抑えられ
ることがわかる。これより、本実施例の光導波回路モジ
ュールによれば、部品の耐湿特性を大幅に向上できるこ
とがわかる。

【００２６】また、本実施例の光導波回路モジュールに
対してヒートサイクル試験を行ったところ、−１０℃〜
８０℃の温度範囲に亘って損失変動は０．１ｄＢ以下と
小さく、コーティング層を２層構造として下層にガラス
転移温度の低い物質を用いたことの効果が確認された。

【００２７】なお、本実施例のコーティング層は前述し
たように機械的強度及び耐候性の確保をそれぞれ主目的
とした２種類の樹脂組成物による２層構造となしたが、
３層以上の多層構造としても良い。この場合、中間層を
構成する樹脂組成物としては、そのガラス転移温度が、
最下層を構成する樹脂組成物のガラス転移温度と最上層
を構成する樹脂組成物のガラス転移温度との間にあるよ
うな材料を用いることが望ましい。

【００２８】図７は本発明の第３の実施例を示すもの
で、図中、２１は光導波路チップ、２２，２３，２４は
光ファイバ、２５は干渉膜フィルタ、２６，２７は接着
剤、２８はコーティング層である。

【００２９】光導波路チップ１はシリコン基板上に形成
された石英系のものであり、光ファイバ挿入用のガイド
溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、フィルタ挿入用のガイド
溝２１ｄとを備えている。前記ガイド溝２１ａ，２１
ｂ，２１ｃにはそれぞれ光ファイバ２２，２３，２４の
端部が挿入され、接着剤２６により接着・固定され、ま
た、ガイド溝２１ｄには干渉膜フィルタ２５が挿入さ
れ、接着剤２７により接着・固定されており、波長合分
波機能を有する基本モジュールＥを構成している。

【００３０】コーティング層２８は樹脂組成物を前述し
た基本モジュールＥの全面に亘って一体的に形成し、こ
れを封止してなるものである。ここで、前記コーティン
グ層２８は機械的強度及び耐候性の確保を目的として、
第２の実施例と同様な２層構造となしている。なお、本
実施例で特徴的なことは、基本モジュールＥの構成要素
に干渉膜フィルタという付加部材を組み込み、この付加
部材を含めた全体を樹脂組成物により封止したことであ
る。

【００３１】前記光導波回路モジュールを、第１又は第
２の実施例の場合と同様に７０℃、９０％の高温高湿環
境下に放置した時の損失増加量の変化を測定したが、５
００時間まで損失の増加を０．２ｄＢ以下に抑えること
ができ、高い信頼性が得られることがわかった。このこ
とは、本実施例のモジュール封止構造が、干渉膜フィル
タという付加部材に対しても良好な封止効果を発揮して
いることを示すものである。

【００３２】なお、これまでの説明では樹脂組成物とし
て、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂を用いたが、これ
らに限定されるものではなく、各種の樹脂組成物、例え
ばフッ素ゴム、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等が適用で
きる。また、これまでの説明では、光導波路チップに搭
載した付加部材の例として干渉膜フィルタの例を挙げた
が、本発明はこれ以外の付加部材を搭載した光導波路チ
ップに対しても同様に適用できる。このような光導波路
チップに搭載する付加部材としては、微小レンズ、反射
鏡、半導体レーザ、フォトディテクタ等が例示でき、い
ずれの場合であっても、本発明によれば、光ファイバと
の接続部付近を含む光導波路チップ全体を樹脂組成物に
よりコーティングして封止するので、樹脂組成物により
覆われる全ての光導波回路モジュールの構成要素に対し
て封止効果が期待できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
光導波回路モジュールによれば、光ファイバとの接続部
付近を含む光導波路チップ全体を樹脂組成物によりコー
ティングして封止したため、実装用パッケージを用いる
ことなく、光導波路チップ自体及び光ファイバとの接続
部の機械的強度や耐候性を確保することができ、従っ
て、部品費や実装作業の工程数を増加させることがな
く、経済的で且つ信頼性の高い光導波回路モジュールを
提供することができるとともに、コーティング層は少な
くとも２つの層からなり、最下層はそのガラス転移温度
が使用環境温度の下限より低い樹脂組成物で構成し、最
上層はそのガラス転移温度が使用環境温度の上限より高
い樹脂組成物で構成したため、光導波路チップや光ファ
イバあるいはそれらの接続部に応力を加えることなく、
且つ、機械的強度の高い光導波回路モジュールを実現す
ることができる。

【００３４】また、本発明の請求項２の光導波回路モジ
ュールによれば、光導波路チップ上の付加部材に対して
も良好な封止効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波回路モジュールの第１の実施例
を示す構成図であり、同図(a)は斜視図、同図(b) は同
図(a) のＢ−Ｂ線矢視方向の断面図

【図２】従来の光導波回路モジュールの一例を示す構成
図

【図３】従来の光導波回路モジュールの他の例を示す構
成図

【図４】第１の実施例及び図３の従来例の耐湿特性の測
定結果を示すグラフ

【図５】本発明の光導波回路モジュールの第２の実施例
を示す構成図であり、同図(a)は斜視図、同図(b) は同
図(a) のＤ−Ｄ線矢視方向の断面図

【図６】第２の実施例及び図２の従来例の耐湿特性の測
定結果を示すグラフ

【図７】本発明の光導波回路モジュールの第３の実施例
を示す構成図であり、同図(a)はコーティング前の斜視
図、同図(b) はコーティング後の斜視図

【符号の説明】

１，７，２１…光導波路チップ、２，３，４，２２，２
３，２４…光ファイバ、５，１３，２６，２７…接着
剤、８…光導波路チップ用筐体、９，１０…８芯テープ
ファイバ、１１，１２…光ファイバ端部用筐体、１５，
１８，２８…コーティング層、２５…干渉膜フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−77704（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/24 - 6/27 G02B 6/30 - 6/35 G02B 6/42 - 6/43

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路チップと、該光導波路チップに
   その光軸が一致する如く取付けられる光入出力用の光フ
   ァイバとを備えた光導波回路モジュールにおいて、 光ファイバとの接続部付近を含む光導波路チップ全体を
   樹脂組成物によりコーティングして封止し、 コーティング層は少なくとも２つの層からなり、 最下層はそのガラス転移温度が使用環境温度の下限より
   低い樹脂組成物で構成し、 最上層はそのガラス転移温度が使用環境温度の上限より
   高い樹脂組成物で構成し たことを特徴とする光導波回路
   モジュール。
2. 【請求項２】 光導波路チップ上には付加部材が搭載・
   固定されており、該付加部材も樹脂組成物によりコーテ
   ィング封止されることを特徴とする請求項１記載の光導
   波回路モジュール。