JP3792358B2 - 光接続部品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる光通信装置、光コンピュータ等の光情報処理装置等に使用される光接続部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光接続部品Ｐの斜視図であり、光素子としてニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3 で、以下、ＬＮという）からなるＬＮ光導波路素子３４を搭載した例である。ＬＮ光導波路素子３４は、例えばＬＮ基板の表面にＬＮよりも高屈折率の光導波路３５を形成するか、あるいは更に光導波路３５に電界、磁界、音響等を印加して光出力強度、光の偏向方向あるいは光の偏光等を変調できるようにしたものである。
【０００３】
この光接続部品Ｐは、ベース基板３２上にＳｉ等からなる光素子搭載用基板３１を載置固定し、光素子搭載用基板３１の両端部に光ファイバ設置用のＶ溝３３を形成して構成される。そして、光素子搭載用基板３１は、Ｖ溝３３に光ファイバを設置したときに、光ファイバのコアの位置とＬＮ光導波路素子３４の光導波路３５コアとの位置が合うように精密加工されている。尚、Ｖ溝３３は光素子搭載用基板３１の一端側にのみ設けても構わない。
【０００４】
近年、有線通信の分野において、主に基幹伝送系から通信局間を結ぶアクセス系を含む中継系と呼ばれる伝送路で光ファイバ通信方式が実用化され、通信の大容量化が図られてきた。また、光ファイバ通信は中継系のみならず、オフィスや家庭間を結ぶ加入者系にまで導入されつつあり、更にはローカルエリアネットワーク、所謂ＬＡＮや、ＣＡＴＶ（Community antenna television，cable TV）等の分野にまで応用が広がり、発展しつつある。
【０００５】
このような光ファイバ通信技術に用いられる光接続部品に対して、高性能化及びコストダウンの要望が強く、その対策として光導波路を用いて集積化した光導波路素子（光回路素子）を使用するのが有力な解決手段である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集積化された光導波路素子と光ファイバとの光接続には精密な位置合わせが必要なため、手間がかかりコストアップの原因となっていた。
【０００７】
このような、光導波路素子と光ファイバを接続する従来の技術としては、以下のようなものがあった。
【０００８】
（１）光導波路に光を導波させ、その光出射端に光ファイバを結合し、光ファイバからの出射光を受光器でモニターして、光量が最大になるように光ファイバの位置を微調整することにより、光ファイバと光導波路との光接続を行う、所謂アクティブアライメント法がある。しかしながら、この方法では、光導波路に光を伝搬させて調整する必要があるため、光導波路素子の１個々の光軸調芯に時間がかかり、高コストなものとなっていた。
【０００９】
（２）光ファイバを基板表面のＶ溝等に設置するだけで、基板上に搭載された光導波路素子と光接続ができるように、予め基板及び光導波路素子を精密に加工しておく方法がある。その具体例として、光導波路素子とそれを搭載するＳｉ等の基板に半田接合用の電極パッドを形成し、その電極パッド上に盛られた半田のセルフアライメント効果を利用して、光導波路と基板のＶ溝との位置決め及び光導波路素子と基板との接合を行い、次いでＶ溝への光ファイバの設置、固定を行うという方法が提案されている（米国特許第４８９２３７７号参照）。
【００１０】
この方法は光接続が簡単にでき、量産性は良いものの、半田のセルフアライメント効果による位置決めの精度及び再現性が不十分で、実用化に至っていない。また、光導波路素子と基板の熱膨張係数が異なる場合、半田リフロー時の高温状態、使用時の環境温度の変化により、半田接合部に大きな応力がかかることから、接合不良が発生し易く信頼性に問題があった。
【００１１】
（３）光導波路素子と基板のＶ溝付近の双方に、予め正確に位置決めして形成されアライメント用のマーカを設け、これらマーカ同士をＣＣＤ等で観察しながら位置決めし、ＡｕＳｎ半田等の半田で固定を行う、所謂ビジュアルアライメント法がある。この方法は比較的容易に１μｍ以内の位置精度が得られるため、ＬＤ（Laser Diode ：半導体レーザ）やＰＤ（Phot Diode：フォトダイオード）等の小型の光素子の組立に広く実用化されつつある。
【００１２】
しかしながら、例えば電気光学効果、圧電効果を有するＬＮ等の材料を用いた光導波路素子と光ファイバとの光接続では、光導波路素子のサイズが一般的に大型であることと、光導波路素子とＳｉ等からなる基板との熱膨張係数が大きく異なるため、これらの接合時及び接合後に基板に大きな歪みが生じ、所望のアライメント精度が出なかったり、使用中に基板の接合部にクラックが生じるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は基板と基板に搭載される光素子との接合を半田のセルフアライメント効果を利用した簡易な工程で位置精度良く行い、また基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に防止でき、その結果信頼性の高いものを低コストに製造可能とすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明の光接続部品は、一方の主面に光ファイバ設置用のＶ溝を形成した基板と、前記主面上に搭載して光ファイバに光学的に結合される光素子とを有する光接続部品であって、前記基板の他方の主面に前記光素子と熱膨張係数がほぼ等しくかつ前記基板よりも熱膨張係数が大きいベース基板が接合されており、かつ前記基板に複数のブロック片に分割された光素子搭載部を設けたことを特徴とし、これにより接合後の基板の応力や歪みを吸収緩和し、光接続の位置精度の変動を有効に抑制、防止できる。また好ましくは、前記ブロック片は、前記ベース基板との接合面側の幅が前記光素子側の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明の光接続部品の製造方法は、Ｓｉ単結晶から成る基板の一方の主面にＶ溝形成用の第１のマスクを、前記基板の他方の主面に分割すべき光素子搭載部形成用の第２のマスクをそれぞれ設け、前記２主面に異方性エッチングを施して前記光素子搭載部を複数のブロック片に分割し、次いで前記基板をそれよりも熱膨張係数が大きいベース基板上に接着し、前記第１のマスクを剥離し、その後光素子搭載部に前記基板よりも熱膨張係数が大きくかつ前記ベース基板と熱膨張係数がほぼ等しい光素子を載置し固定するとともに、前記Ｖ溝に前記光素子に光学的に結合させて光ファイバを設置し固定することを特徴とし、基板を直接分割することができ、また分割された光素子搭載部を分解することなくベース基板上に接着できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の光接続部品を図１〜図６を用いて以下に説明する。図１〜図４は第１及び第２の発明を示し、図１（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図、図２〜図４は光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、各図において（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。また、図５，図６は第３の発明を示し、図５は本発明の光接続部品Ｐ２の透視斜視図、図６（ａ）〜（ｃ）は光接続部品Ｐ２の基板と光素子を半田のセルフアライメント効果を利用して接合する方法を説明する側面図である。
【００１９】
図１において、１は一方の主面（表面）に光ファイバ設置用のＶ溝４を形成した基板、３はブロック片１ａのベース基板８との接合面に設けられ、半田との濡れ性の良好なＣｒ／Ａｕ薄膜、４は光ファイバ設置用のＶ溝、６は基板１を複数に分割して形成されたブロック片１ａ間に存在する隙間、６ａは隙間６を平面図において見たスリット、７はＡｕＳｎ半田等の半田、８はベース基板、９は光ファイバ、１０はＬＮ光導波路素子等の光素子である。
【００２０】
本発明において、基板１は微細加工に適するＳｉ等の結晶材料やプラスチック、熱伝導性に優れるセラミックス等が良い。また、ベース基板８の材料は、搭載する光素子１０の材料と同じであれば熱膨張係数も等しくなるが、材料が同じである必要はなく、熱膨張係数が光素子１０とほぼ等しいようにする。従って、ベース基板８の材料としては、ＬＮ，タンタル酸リチウム単結晶（ＬＴ），四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢＯ），ＫＨ2 ＰＯ4 （ＫＤＰ）等の酸化物結晶、又はＢＫ７（ホーヤ株式会社製商品名），石英等のガラス、又はＳｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体が好ましい。これらの材料は、光導波路素子，半導体光導波路素子，ＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子等の光素子１０に使用される材料と同じであるか、又は光素子１０と熱膨張係数が略等しい材料である。
【００２１】
また、光ファイバ９と光素子１０の接続部での変動を抑制するうえで、ベース基板８の熱膨張係数は光素子１０の熱膨張係数から２０％程度迄ずれていてもよい。その場合、ベース基板８の熱膨張係数は光素子１０と基板１の間の値が好適であり、熱膨張係数の差に起因する接続部での変動を有効に緩和する。
【００２２】
前記Ｖ溝４は異方性エッチング法等により容易に形成でき、光ファイバ９を安定的に設置できる断面Ｖ形である。断面Ｖ形の他に、凹形、半円形等の溝としてもよい。そして、Ｖ溝４はＫＯＨによる異方性エッチング法、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法、フォトリソグラフィ法、機械的切削加工法等により形成できる。
【００２３】
前記光素子１０は、光導波路素子，半導体光導波路素子，ＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子，ＰＤ等の半導体受光素子であり、光素子１０に信号入出力用の電極、あるいは電界，磁界，音響，弾性表面波等を入力して光を変調させるための電極を設けてもよい。
【００２４】
また、光接続部品Ｐ１のブロック片１ａは、Ｖ溝４と同様にＫＯＨによる異方性エッチング法等により形成できる。
【００２５】
本発明の第２の発明による光接続部品の製造方法を、以下の工程（１）〜工程（６）により説明する。
【００２６】
（１）Ｓｉ単結晶からなる基板１の他方の主面（裏面で、Ｖ溝４と反対面）側に、ブロック片１ａ形成用の第２のマスク３を、図２に示すように、リフトオフ法により形成する。第２のマスク３の材料には、異方性エッチングに耐えられるＣｒ／Ａｕ薄膜を用いる。これは、後にベース基板８と半田接合する際に半田７を濡らす役目も担う。マスクパターン形成の精度は１０μｍ程度で十分であり、この程度の位置精度は基板１のオリフラを基準にした簡便なアライメントで行うことができる。また、ブロック片１ａとベース基板８との接合面において、ベース基板８の長手方向でのブロック片１ａの幅は、熱膨張係数差による歪みを小さくするために１ｍｍ程度以下が望ましく、これは下記の理由による。
【００２７】
ベース基板８の材料であるＬＮとＳｉの熱膨張係数の値は、ＬＮ；１５．４×１０-6（結晶ａ軸），７．５×１０-6（結晶ｃ軸）、Ｓｉ；２．６×１０-6であり、サイズ２×５０×１ｍｍのＺｃｕｔＬＮからなるベース基板８と、サイズ２×４×０．３５ｍｍのＳｉからなる基板１を、広さ約２×２ｍｍの接合面にＡｕＳｂ半田等を用いて、リフロー温度約３００℃で接合した場合、接合面の歪みはｘ軸，ｙ軸方向でそれぞれ約８μｍとなり、接合面に作用する応力から基板１がたわんで変形するか又は接合面等が破壊される。これを防止するためには、前記接合面において、ベース基板８の長手方向でのブロック片１ａの幅を１ｍｍ以下にするのがよい。
【００２８】
（２）基板１の一方の主面（表面）側に、Ｖ溝４形成用でスリット６ａに対するエッチストップ用の第１のマスク２として、窒化シリコン膜等の誘電体膜を形成する。第１のマスク２にはエッチングによりＶ溝４形成用のパターンを形成する。このとき、光素子１０と位置合わせするためのパターンも第１のマスク２に形成してもよい。
【００２９】
（３）前記第１のマスク２により、図３に示すように、基板１の表裏面を同時に異方性エッチングして、基板１の表面側にＶ溝４を形成し、基板１の裏面側から表面側に達する隙間６を形成する。このとき、隙間６は表面側に形成した第１のマスク２によってエッチストップし、基板１の表面側でスリット６ａを形成する。
【００３０】
前記異方性エッチングは、具体的には以下のように行う。Ｓｉ単結晶のアルカリ性エッチャントによるエッチレートが結晶方位に大きく依存することを利用した異方性ウェットエッチングにより、幅、深さを精密に制御してＶ溝や逆台形状の溝を基板表面に形成できる。前記アルカリ性エッチャントとしては、ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＥＰＷ（エチレンジアミン＋ピロカテコール＋水），ヒドラジン，ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等が好ましい。これらのアルカリ性エッチャントは、Ｓｉ単結晶の（１００）面又は（１１０）面のエッチレートが（１１１）面のエッチレートに対して数１０〜数１００倍であり、エッチレートの小さい（１１１）面が溝の側面となるように基板１の結晶面を選択することにより、マスク下部へのアンダーカットの少ない微細加工が可能となる。特に、ＫＯＨはそのエッチレート比が数１００倍と大きく、微細加工に最適である。
【００３１】
基板１表面を（１００）面とし、〈０１１〉方向に平行又は垂直な直線で構成されたマスク開口部に上記異方性ウェットエッチングによってＶ溝４，隙間６が形成され、その側面は基板１表面に対して５４．７４°傾いた（１１１）面となる。従って、マスクパターンが正確にＶ溝４等の側面に反映されることから、この側面で光ファイバ等の光デバイスを保持すればマスクと同程度の位置精度が得られる。また、基板１表面に形成されるＶ溝４等の深さ、Ｖ溝４か逆台形状の溝かの違いは、エッチング時間によって制御される。
【００３２】
このような異方性ウェットエッチングによって形成されたＶ溝４等は、±０．５μｍ以下の位置精度となる。
【００３３】
（４）図４のように、膜厚約３μｍのＡｕＳｎ半田からなる半田７の層を接合面に形成した、ベース基板８としてのＺｃｕｔＬＮ基板を、基板１の裏面側に貼り合わせ、リフロー固定，オーブン中での加熱，ホットプレート上での加熱により接着−固定し、第１のマスク２を剥離する。
【００３４】
（５）基板１表面の光素子１０搭載部に、リフトオフ法を用いて光素子１０接合用のＡｕＳａ半田からなる半田７の層を約３μｍ形成する。ここまでの工程は、一般的なウェハプロセスで行い、ウェハをダイシングカットすることにより、基板１とベース基板８の接合基板を量産できる。
【００３５】
以上の方法により、ベース基板８の接合面を傷つけることなく隙間６及びスリット６ａを形成できる。また、上記のような方法で基板１の裏面側の一部をエッチング加工して、ベース基板８との間に空気層による高周波伝送路等を形成してもよい。
【００３６】
（６）図１のように、光素子１０の光導波路端面，発光部又は受光部がＶ溝４に設置された光ファイバ９に光接続するようにして、光素子１０を基板１上の光素子１０搭載部に載置し、半田７を加熱溶融しながら半田７のセルフアライメント効果を利用して位置調整し、基板１上に光素子１０を接着する。そして、光ファイバ９をＶ溝４に設置し、光ファイバ９の光入出端面を光素子１０の光導波路端面，発光部又は受光部に付き当てて固定することにより、光素子１０と光ファイバ９の光接続が完了する。尚、光素子１０と基板１との接合は、必ずしも半田７のセルフアライメント効果を利用せずともよく、ビジュアルアライメント法によるものであっても構わない。しかしながら、セルフアライメント法による方が好ましく、ＣＣＤカメラ等の位置検出用の装置が不要である。
【００３７】
本発明において、ブロック片１ａの形成及び固定は上記の第２の発明方法以外に、例えば基板１をダイシング法等でカットしたり、ブロック片１ａの１個々を基板１上に接着する方法も採用し得る。しかしながら、第２の発明方法は、基板１から直接ブロック片１ａを形成でき、またブロック片１ａを分解することなく接着できるという優れた効果がある。また、ブロック片１ａの接着は、半田７以外の接着剤によって行ってもよい。
【００３８】
次に、図５に示した第３の発明の光接続部品Ｐ２について説明する。同図において、１１はＬＮ光導波路素子等の光素子、１２は光ファイバー設置用のＶ溝１３が一主面に形成された基板、１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂは基板１２の光素子搭載部に形成された複数の台状（テラス状）の凸部である。これらの凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂ上には、それぞれ半田バンプ１８が形成されている。
【００３９】
本発明において、光素子１１の種類及び基板１２の材料は、上記第１の発明のものと同様であり、Ｖ溝１３の形成方法も第１の発明と同様である。また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂは、ＳｉＯ2 等の電気的な絶縁体層を約１０μｍの厚さで基板１２に形成し、Ｖ溝１３の形成後に前記絶縁体層をエッチングすることにより、幅数１００μｍ×厚さ約１０μｍ程度として作製する。凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂの材料は、上記の通り絶縁体とするのが良く、光素子１１の電極等への影響が防止できる。
【００４０】
また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂの配置は、Ｖ溝１３の延長線に対して対称的にするのが好ましく、更にＶ溝１３の長手方向における間隔がほぼ等しいのがよい。また、光素子１１との接合面の周縁でＶ溝１３付近に配置する、又はＶ溝１３を挟むように配置するのがよい。このような配置により、良好な接合強度と位置合わせ精度が得られる。尚、図５ではＶ溝１３が接合面まで延びているが、接合面にＶ溝１３がなくてもよい。
【００４１】
本発明では、接合面の周縁でＶ溝１３付近、換言すれば光入出端部及びその反対側端部に配置された凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの高さ（厚さ）を、接合面の中間領域に配置された凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの高さ（厚さ）よりも高く（厚く）する。また、高さの低い方の凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに形成された半田の溶融温度ＴL を、高さの高い方の凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの半田の溶融温度ＴH よりも低くする。
【００４２】
上記構成により、段階的な位置調整をしつつ基板１２と光素子１１の接合ができる。図６はその接合方法を説明するものであり、光素子１１の基板１２との接合面には、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂに対応する位置に半田と濡れ性の良好なＡｌ薄膜，Ｃｒ／Ａｕ薄膜等の金属膜（合金膜を含む）２４ａ，２４ｂ〜２７ａ，２７ｂが設けられている。但し、凸部１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ及び金属膜２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａは、同図では見えない位置にあるため図示していない。
【００４３】
同図（ａ）は接合前の状態であり、光素子１１を基板１２上に載置しようとしても、その位置は微妙にずれている。
【００４４】
次に、（ｂ）のように、光素子１１を基板１２上に載置し加熱すると、金属膜２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂが凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田バンプ１８に接し、温度がＴL になったところで最初に凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田が溶けて、同時に半田のセルフアライメント効果により光素子１１が水平方向に移動して位置が復元され、粗調芯される。これは、凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田バンプ１８が大きいため、小さいものに比べて復元力は大きい反面位置精度が劣るからである。
【００４５】
前記半田の加熱及び固化は、オーブン中での加熱、ホットプレート上での加熱、リフロー固定等の公知の方法で行うことができる。
【００４６】
次いで、加熱しつつ、光素子１１が徐々に自重で下がり金属膜２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂが凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田バンプ１８に接し、温度がＴH になると、（ｃ）のように凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田が溶ける。このとき、半田のセルフアライメント効果により水平方向に微調芯しつつ高さ方向の微調整ができる。これは、凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田バンプ１８が小さいため、復元力は小さいが位置精度が高いことによる。
【００４７】
このように、２段階のセルフアライメント工程により、良好な位置合わせ精度と接合強度が得られる。また、図６では一方向の位置合わせについて図示しているが、位置合わせは平面内で２次元的に行うことができる。
【００４８】
本発明において、半田の溶融温度の違いは、０．１℃程度〜１０℃程度とするのがよく、０．１℃未満では全部の半田が順次すぐに溶けてインターバルがとり難いため段階的な調整が困難となり、１０℃超では前記インターバルが長くなり、外部の振動等で新たな位置ずれを起こしたり、最初に溶けた半田が固化した後に次の半田が溶ける等して調整不能となり易い。
【００４９】
また、略半円球状の半田バンプ１８の直径は、凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂで約５μｍ〜約２０μｍとして複数設けるのがよく、５μｍ未満では半田のセルフアライメント効果によって光素子１１を移動させるための復元力が不足し易く、２０μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり微調芯の精度が劣化する。凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂでは約１００μｍ〜約２００μｍとするのがよく、１００μｍ未満では半田のセルフアライメント効果による光素子１１の移動が小さいため粗調芯がし難く、２００μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり粗調芯の精度が劣化する。
【００５０】
また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂ間での高さの違いは、凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂにおける半田バンプ１８の直径に対応し、それよりやや小さい値の約５０μｍ〜約１００μｍが良く、５０μｍ未満では半田のセルフアライメント効果による光素子１１の移動が小さいため調芯がし難く、１００μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり調芯の精度が劣化する。
【００５１】
かくして、本発明は、基板と基板に搭載される光素子との接合を半田のセルフアライメント効果を利用した簡易な工程で位置精度良く行い、また基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に防止する。
【００５２】
更に、本発明は、勿論上記第１，第３の発明を組み合わせた構成としてもよく、その場合良好な位置合わせ精度と位置精度の変動防止を実現できる。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、基板の裏面に光素子と熱膨張係数がほぼ等しくかつ基板よりも熱膨張係数が大きいベース基板を接合し、基板に複数のブロック片に分割された光素子搭載部を設ける構成とすることにより、基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に抑制、防止でき、その結果信頼性の高いものを低コストに製造できるという優れた効果を有する。
【００５５】
また、基板の光素子搭載部を複数に分割した光接続部品を製造する場合、Ｓｉから成る基板の一方の主面にＶ溝形成用の第１のマスクを、基板の他方の主面に分割すべき光素子搭載部形成用の第２のマスクをそれぞれ設け、２主面に異方性エッチングを施して光素子搭載部を複数のブロック片に分割し、次いで前記基板をそれよりも熱膨張係数が大きいベース基板上に接着し、前記第１のマスクを剥離し、その後光素子搭載部に前記基板よりも熱膨張係数が大きくかつ前記ベース基板と熱膨張係数がほぼ等しい光素子を載置し固定するとともに、前記Ｖ溝に前記光素子に光学的に結合させて光ファイバを設置し固定することにより、ベース基板を傷付けることなく基板を直接分割して光素子搭載部を形成でき、また分割された光素子搭載部を分解することなくベース基板に接着できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１，第２の発明の光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図４】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】第３の発明の光接続部品Ｐ２の透視斜視図である。
【図６】光接続部品Ｐ２の基板と光素子の接合方法を説明するもので、（ａ）は接合前の状態を示す側面図、（ｂ）は粗調芯時の側面図、（ｃ）は微調芯時の側面図である。
【図７】従来の光接続部品Ｐの斜視図である。
【符号の説明】
１：基板
１ａ：ブロック片
２：第１のマスク
３：第２のマスク
４：Ｖ溝
６：隙間
６ａ：スリット
７：半田
８：ベース基板
９：光ファイバ
１０：光素子
１１：光素子
１２：基板
１３：Ｖ溝
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ：台状の凸部
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ：台状の凸部
１８：半田バンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバによる光通信装置、光コンピュータ等の光情報処理装置等に使用される光接続部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の光接続部品Ｐの斜視図であり、光素子としてニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ3 で、以下、ＬＮという）からなるＬＮ光導波路素子３４を搭載した例である。ＬＮ光導波路素子３４は、例えばＬＮ基板の表面にＬＮよりも高屈折率の光導波路３５を形成するか、あるいは更に光導波路３５に電界、磁界、音響等を印加して光出力強度、光の偏向方向あるいは光の偏光等を変調できるようにしたものである。
【０００３】
この光接続部品Ｐは、ベース基板３２上にＳｉ等からなる光素子搭載用基板３１を載置固定し、光素子搭載用基板３１の両端部に光ファイバ設置用のＶ溝３３を形成して構成される。そして、光素子搭載用基板３１は、Ｖ溝３３に光ファイバを設置したときに、光ファイバのコアの位置とＬＮ光導波路素子３４の光導波路３５コアとの位置が合うように精密加工されている。尚、Ｖ溝３３は光素子搭載用基板３１の一端側にのみ設けても構わない。
【０００４】
近年、有線通信の分野において、主に基幹伝送系から通信局間を結ぶアクセス系を含む中継系と呼ばれる伝送路で光ファイバ通信方式が実用化され、通信の大容量化が図られてきた。また、光ファイバ通信は中継系のみならず、オフィスや家庭間を結ぶ加入者系にまで導入されつつあり、更にはローカルエリアネットワーク、所謂ＬＡＮや、ＣＡＴＶ（Community antenna television，cable TV）等の分野にまで応用が広がり、発展しつつある。
【０００５】
このような光ファイバ通信技術に用いられる光接続部品に対して、高性能化及びコストダウンの要望が強く、その対策として光導波路を用いて集積化した光導波路素子（光回路素子）を使用するのが有力な解決手段である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集積化された光導波路素子と光ファイバとの光接続には精密な位置合わせが必要なため、手間がかかりコストアップの原因となっていた。
【０００７】
このような、光導波路素子と光ファイバを接続する従来の技術としては、以下のようなものがあった。
【０００８】
（１）光導波路に光を導波させ、その光出射端に光ファイバを結合し、光ファイバからの出射光を受光器でモニターして、光量が最大になるように光ファイバの位置を微調整することにより、光ファイバと光導波路との光接続を行う、所謂アクティブアライメント法がある。しかしながら、この方法では、光導波路に光を伝搬させて調整する必要があるため、光導波路素子の１個々の光軸調芯に時間がかかり、高コストなものとなっていた。
【０００９】
（２）光ファイバを基板表面のＶ溝等に設置するだけで、基板上に搭載された光導波路素子と光接続ができるように、予め基板及び光導波路素子を精密に加工しておく方法がある。その具体例として、光導波路素子とそれを搭載するＳｉ等の基板に半田接合用の電極パッドを形成し、その電極パッド上に盛られた半田のセルフアライメント効果を利用して、光導波路と基板のＶ溝との位置決め及び光導波路素子と基板との接合を行い、次いでＶ溝への光ファイバの設置、固定を行うという方法が提案されている（米国特許第４８９２３７７号参照）。
【００１０】
この方法は光接続が簡単にでき、量産性は良いものの、半田のセルフアライメント効果による位置決めの精度及び再現性が不十分で、実用化に至っていない。また、光導波路素子と基板の熱膨張係数が異なる場合、半田リフロー時の高温状態、使用時の環境温度の変化により、半田接合部に大きな応力がかかることから、接合不良が発生し易く信頼性に問題があった。
【００１１】
（３）光導波路素子と基板のＶ溝付近の双方に、予め正確に位置決めして形成されアライメント用のマーカを設け、これらマーカ同士をＣＣＤ等で観察しながら位置決めし、ＡｕＳｎ半田等の半田で固定を行う、所謂ビジュアルアライメント法がある。この方法は比較的容易に１μｍ以内の位置精度が得られるため、ＬＤ（Laser Diode ：半導体レーザ）やＰＤ（Phot Diode：フォトダイオード）等の小型の光素子の組立に広く実用化されつつある。
【００１２】
しかしながら、例えば電気光学効果、圧電効果を有するＬＮ等の材料を用いた光導波路素子と光ファイバとの光接続では、光導波路素子のサイズが一般的に大型であることと、光導波路素子とＳｉ等からなる基板との熱膨張係数が大きく異なるため、これらの接合時及び接合後に基板に大きな歪みが生じ、所望のアライメント精度が出なかったり、使用中に基板の接合部にクラックが生じるという問題があった。
【００１３】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は基板と基板に搭載される光素子との接合を半田のセルフアライメント効果を利用した簡易な工程で位置精度良く行い、また基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に防止でき、その結果信頼性の高いものを低コストに製造可能とすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明の光接続部品は、一方の主面に光ファイバ設置用のＶ溝を形成した基板と、前記主面上に搭載して光ファイバに光学的に結合される光素子とを有する光接続部品であって、前記基板の他方の主面に前記光素子と熱膨張係数がほぼ等しくかつ前記基板よりも熱膨張係数が大きいベース基板が接合されており、かつ前記基板に複数のブロック片に分割された光素子搭載部を設けたことを特徴とし、これにより接合後の基板の応力や歪みを吸収緩和し、光接続の位置精度の変動を有効に抑制、防止できる。また好ましくは、前記ブロック片は、前記ベース基板との接合面側の幅が前記光素子側の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
第２の発明の光接続部品の製造方法は、Ｓｉ単結晶から成る基板の一方の主面にＶ溝形成用の第１のマスクを、前記基板の他方の主面に分割すべき光素子搭載部形成用の第２のマスクをそれぞれ設け、前記２主面に異方性エッチングを施して前記光素子搭載部を複数のブロック片に分割し、次いで前記基板をそれよりも熱膨張係数が大きいベース基板上に接着し、前記第１のマスクを剥離し、その後光素子搭載部に前記基板よりも熱膨張係数が大きくかつ前記ベース基板と熱膨張係数がほぼ等しい光素子を載置し固定するとともに、前記Ｖ溝に前記光素子に光学的に結合させて光ファイバを設置し固定することを特徴とし、基板を直接分割することができ、また分割された光素子搭載部を分解することなくベース基板上に接着できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の光接続部品を図１〜図６を用いて以下に説明する。図１〜図４は第１及び第２の発明を示し、図１（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図、図２〜図４は光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、各図において（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。また、図５，図６は第３の発明を示し、図５は本発明の光接続部品Ｐ２の透視斜視図、図６（ａ）〜（ｃ）は光接続部品Ｐ２の基板と光素子を半田のセルフアライメント効果を利用して接合する方法を説明する側面図である。
【００１９】
図１において、１は一方の主面（表面）に光ファイバ設置用のＶ溝４を形成した基板、３はブロック片１ａのベース基板８との接合面に設けられ、半田との濡れ性の良好なＣｒ／Ａｕ薄膜、４は光ファイバ設置用のＶ溝、６は基板１を複数に分割して形成されたブロック片１ａ間に存在する隙間、６ａは隙間６を平面図において見たスリット、７はＡｕＳｎ半田等の半田、８はベース基板、９は光ファイバ、１０はＬＮ光導波路素子等の光素子である。
【００２０】
本発明において、基板１は微細加工に適するＳｉ等の結晶材料やプラスチック、熱伝導性に優れるセラミックス等が良い。また、ベース基板８の材料は、搭載する光素子１０の材料と同じであれば熱膨張係数も等しくなるが、材料が同じである必要はなく、熱膨張係数が光素子１０とほぼ等しいようにする。従って、ベース基板８の材料としては、ＬＮ，タンタル酸リチウム単結晶（ＬＴ），四ホウ酸リチウム単結晶（ＬＢＯ），ＫＨ2 ＰＯ4 （ＫＤＰ）等の酸化物結晶、又はＢＫ７（ホーヤ株式会社製商品名），石英等のガラス、又はＳｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体が好ましい。これらの材料は、光導波路素子，半導体光導波路素子，ＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子等の光素子１０に使用される材料と同じであるか、又は光素子１０と熱膨張係数が略等しい材料である。
【００２１】
また、光ファイバ９と光素子１０の接続部での変動を抑制するうえで、ベース基板８の熱膨張係数は光素子１０の熱膨張係数から２０％程度迄ずれていてもよい。その場合、ベース基板８の熱膨張係数は光素子１０と基板１の間の値が好適であり、熱膨張係数の差に起因する接続部での変動を有効に緩和する。
【００２２】
前記Ｖ溝４は異方性エッチング法等により容易に形成でき、光ファイバ９を安定的に設置できる断面Ｖ形である。断面Ｖ形の他に、凹形、半円形等の溝としてもよい。そして、Ｖ溝４はＫＯＨによる異方性エッチング法、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法、フォトリソグラフィ法、機械的切削加工法等により形成できる。
【００２３】
前記光素子１０は、光導波路素子，半導体光導波路素子，ＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子，ＰＤ等の半導体受光素子であり、光素子１０に信号入出力用の電極、あるいは電界，磁界，音響，弾性表面波等を入力して光を変調させるための電極を設けてもよい。
【００２４】
また、光接続部品Ｐ１のブロック片１ａは、Ｖ溝４と同様にＫＯＨによる異方性エッチング法等により形成できる。
【００２５】
本発明の第２の発明による光接続部品の製造方法を、以下の工程（１）〜工程（６）により説明する。
【００２６】
（１）Ｓｉ単結晶からなる基板１の他方の主面（裏面で、Ｖ溝４と反対面）側に、ブロック片１ａ形成用の第２のマスク３を、図２に示すように、リフトオフ法により形成する。第２のマスク３の材料には、異方性エッチングに耐えられるＣｒ／Ａｕ薄膜を用いる。これは、後にベース基板８と半田接合する際に半田７を濡らす役目も担う。マスクパターン形成の精度は１０μｍ程度で十分であり、この程度の位置精度は基板１のオリフラを基準にした簡便なアライメントで行うことができる。また、ブロック片１ａとベース基板８との接合面において、ベース基板８の長手方向でのブロック片１ａの幅は、熱膨張係数差による歪みを小さくするために１ｍｍ程度以下が望ましく、これは下記の理由による。
【００２７】
ベース基板８の材料であるＬＮとＳｉの熱膨張係数の値は、ＬＮ；１５．４×１０-6（結晶ａ軸），７．５×１０-6（結晶ｃ軸）、Ｓｉ；２．６×１０-6であり、サイズ２×５０×１ｍｍのＺｃｕｔＬＮからなるベース基板８と、サイズ２×４×０．３５ｍｍのＳｉからなる基板１を、広さ約２×２ｍｍの接合面にＡｕＳｂ半田等を用いて、リフロー温度約３００℃で接合した場合、接合面の歪みはｘ軸，ｙ軸方向でそれぞれ約８μｍとなり、接合面に作用する応力から基板１がたわんで変形するか又は接合面等が破壊される。これを防止するためには、前記接合面において、ベース基板８の長手方向でのブロック片１ａの幅を１ｍｍ以下にするのがよい。
【００２８】
（２）基板１の一方の主面（表面）側に、Ｖ溝４形成用でスリット６ａに対するエッチストップ用の第１のマスク２として、窒化シリコン膜等の誘電体膜を形成する。第１のマスク２にはエッチングによりＶ溝４形成用のパターンを形成する。このとき、光素子１０と位置合わせするためのパターンも第１のマスク２に形成してもよい。
【００２９】
（３）前記第１のマスク２により、図３に示すように、基板１の表裏面を同時に異方性エッチングして、基板１の表面側にＶ溝４を形成し、基板１の裏面側から表面側に達する隙間６を形成する。このとき、隙間６は表面側に形成した第１のマスク２によってエッチストップし、基板１の表面側でスリット６ａを形成する。
【００３０】
前記異方性エッチングは、具体的には以下のように行う。Ｓｉ単結晶のアルカリ性エッチャントによるエッチレートが結晶方位に大きく依存することを利用した異方性ウェットエッチングにより、幅、深さを精密に制御してＶ溝や逆台形状の溝を基板表面に形成できる。前記アルカリ性エッチャントとしては、ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＥＰＷ（エチレンジアミン＋ピロカテコール＋水），ヒドラジン，ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等が好ましい。これらのアルカリ性エッチャントは、Ｓｉ単結晶の（１００）面又は（１１０）面のエッチレートが（１１１）面のエッチレートに対して数１０〜数１００倍であり、エッチレートの小さい（１１１）面が溝の側面となるように基板１の結晶面を選択することにより、マスク下部へのアンダーカットの少ない微細加工が可能となる。特に、ＫＯＨはそのエッチレート比が数１００倍と大きく、微細加工に最適である。
【００３１】
基板１表面を（１００）面とし、〈０１１〉方向に平行又は垂直な直線で構成されたマスク開口部に上記異方性ウェットエッチングによってＶ溝４，隙間６が形成され、その側面は基板１表面に対して５４．７４°傾いた（１１１）面となる。従って、マスクパターンが正確にＶ溝４等の側面に反映されることから、この側面で光ファイバ等の光デバイスを保持すればマスクと同程度の位置精度が得られる。また、基板１表面に形成されるＶ溝４等の深さ、Ｖ溝４か逆台形状の溝かの違いは、エッチング時間によって制御される。
【００３２】
このような異方性ウェットエッチングによって形成されたＶ溝４等は、±０．５μｍ以下の位置精度となる。
【００３３】
（４）図４のように、膜厚約３μｍのＡｕＳｎ半田からなる半田７の層を接合面に形成した、ベース基板８としてのＺｃｕｔＬＮ基板を、基板１の裏面側に貼り合わせ、リフロー固定，オーブン中での加熱，ホットプレート上での加熱により接着−固定し、第１のマスク２を剥離する。
【００３４】
（５）基板１表面の光素子１０搭載部に、リフトオフ法を用いて光素子１０接合用のＡｕＳａ半田からなる半田７の層を約３μｍ形成する。ここまでの工程は、一般的なウェハプロセスで行い、ウェハをダイシングカットすることにより、基板１とベース基板８の接合基板を量産できる。
【００３５】
以上の方法により、ベース基板８の接合面を傷つけることなく隙間６及びスリット６ａを形成できる。また、上記のような方法で基板１の裏面側の一部をエッチング加工して、ベース基板８との間に空気層による高周波伝送路等を形成してもよい。
【００３６】
（６）図１のように、光素子１０の光導波路端面，発光部又は受光部がＶ溝４に設置された光ファイバ９に光接続するようにして、光素子１０を基板１上の光素子１０搭載部に載置し、半田７を加熱溶融しながら半田７のセルフアライメント効果を利用して位置調整し、基板１上に光素子１０を接着する。そして、光ファイバ９をＶ溝４に設置し、光ファイバ９の光入出端面を光素子１０の光導波路端面，発光部又は受光部に付き当てて固定することにより、光素子１０と光ファイバ９の光接続が完了する。尚、光素子１０と基板１との接合は、必ずしも半田７のセルフアライメント効果を利用せずともよく、ビジュアルアライメント法によるものであっても構わない。しかしながら、セルフアライメント法による方が好ましく、ＣＣＤカメラ等の位置検出用の装置が不要である。
【００３７】
本発明において、ブロック片１ａの形成及び固定は上記の第２の発明方法以外に、例えば基板１をダイシング法等でカットしたり、ブロック片１ａの１個々を基板１上に接着する方法も採用し得る。しかしながら、第２の発明方法は、基板１から直接ブロック片１ａを形成でき、またブロック片１ａを分解することなく接着できるという優れた効果がある。また、ブロック片１ａの接着は、半田７以外の接着剤によって行ってもよい。
【００３８】
次に、図５に示した第３の発明の光接続部品Ｐ２について説明する。同図において、１１はＬＮ光導波路素子等の光素子、１２は光ファイバー設置用のＶ溝１３が一主面に形成された基板、１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂは基板１２の光素子搭載部に形成された複数の台状（テラス状）の凸部である。これらの凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂ上には、それぞれ半田バンプ１８が形成されている。
【００３９】
本発明において、光素子１１の種類及び基板１２の材料は、上記第１の発明のものと同様であり、Ｖ溝１３の形成方法も第１の発明と同様である。また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂは、ＳｉＯ2 等の電気的な絶縁体層を約１０μｍの厚さで基板１２に形成し、Ｖ溝１３の形成後に前記絶縁体層をエッチングすることにより、幅数１００μｍ×厚さ約１０μｍ程度として作製する。凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂの材料は、上記の通り絶縁体とするのが良く、光素子１１の電極等への影響が防止できる。
【００４０】
また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂの配置は、Ｖ溝１３の延長線に対して対称的にするのが好ましく、更にＶ溝１３の長手方向における間隔がほぼ等しいのがよい。また、光素子１１との接合面の周縁でＶ溝１３付近に配置する、又はＶ溝１３を挟むように配置するのがよい。このような配置により、良好な接合強度と位置合わせ精度が得られる。尚、図５ではＶ溝１３が接合面まで延びているが、接合面にＶ溝１３がなくてもよい。
【００４１】
本発明では、接合面の周縁でＶ溝１３付近、換言すれば光入出端部及びその反対側端部に配置された凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの高さ（厚さ）を、接合面の中間領域に配置された凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの高さ（厚さ）よりも高く（厚く）する。また、高さの低い方の凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂに形成された半田の溶融温度ＴL を、高さの高い方の凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂの半田の溶融温度ＴH よりも低くする。
【００４２】
上記構成により、段階的な位置調整をしつつ基板１２と光素子１１の接合ができる。図６はその接合方法を説明するものであり、光素子１１の基板１２との接合面には、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂに対応する位置に半田と濡れ性の良好なＡｌ薄膜，Ｃｒ／Ａｕ薄膜等の金属膜（合金膜を含む）２４ａ，２４ｂ〜２７ａ，２７ｂが設けられている。但し、凸部１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ及び金属膜２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａは、同図では見えない位置にあるため図示していない。
【００４３】
同図（ａ）は接合前の状態であり、光素子１１を基板１２上に載置しようとしても、その位置は微妙にずれている。
【００４４】
次に、（ｂ）のように、光素子１１を基板１２上に載置し加熱すると、金属膜２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂが凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田バンプ１８に接し、温度がＴL になったところで最初に凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田が溶けて、同時に半田のセルフアライメント効果により光素子１１が水平方向に移動して位置が復元され、粗調芯される。これは、凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ上の半田バンプ１８が大きいため、小さいものに比べて復元力は大きい反面位置精度が劣るからである。
【００４５】
前記半田の加熱及び固化は、オーブン中での加熱、ホットプレート上での加熱、リフロー固定等の公知の方法で行うことができる。
【００４６】
次いで、加熱しつつ、光素子１１が徐々に自重で下がり金属膜２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂが凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田バンプ１８に接し、温度がＴH になると、（ｃ）のように凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田が溶ける。このとき、半田のセルフアライメント効果により水平方向に微調芯しつつ高さ方向の微調整ができる。これは、凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂ上の半田バンプ１８が小さいため、復元力は小さいが位置精度が高いことによる。
【００４７】
このように、２段階のセルフアライメント工程により、良好な位置合わせ精度と接合強度が得られる。また、図６では一方向の位置合わせについて図示しているが、位置合わせは平面内で２次元的に行うことができる。
【００４８】
本発明において、半田の溶融温度の違いは、０．１℃程度〜１０℃程度とするのがよく、０．１℃未満では全部の半田が順次すぐに溶けてインターバルがとり難いため段階的な調整が困難となり、１０℃超では前記インターバルが長くなり、外部の振動等で新たな位置ずれを起こしたり、最初に溶けた半田が固化した後に次の半田が溶ける等して調整不能となり易い。
【００４９】
また、略半円球状の半田バンプ１８の直径は、凸部１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂで約５μｍ〜約２０μｍとして複数設けるのがよく、５μｍ未満では半田のセルフアライメント効果によって光素子１１を移動させるための復元力が不足し易く、２０μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり微調芯の精度が劣化する。凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂでは約１００μｍ〜約２００μｍとするのがよく、１００μｍ未満では半田のセルフアライメント効果による光素子１１の移動が小さいため粗調芯がし難く、２００μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり粗調芯の精度が劣化する。
【００５０】
また、凸部１４ａ，１４ｂ〜１７ａ，１７ｂ間での高さの違いは、凸部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂにおける半田バンプ１８の直径に対応し、それよりやや小さい値の約５０μｍ〜約１００μｍが良く、５０μｍ未満では半田のセルフアライメント効果による光素子１１の移動が小さいため調芯がし難く、１００μｍ超では光素子１１の移動が大きくなり調芯の精度が劣化する。
【００５１】
かくして、本発明は、基板と基板に搭載される光素子との接合を半田のセルフアライメント効果を利用した簡易な工程で位置精度良く行い、また基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に防止する。
【００５２】
更に、本発明は、勿論上記第１，第３の発明を組み合わせた構成としてもよく、その場合良好な位置合わせ精度と位置精度の変動防止を実現できる。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、基板の裏面に光素子と熱膨張係数がほぼ等しくかつ基板よりも熱膨張係数が大きいベース基板を接合し、基板に複数のブロック片に分割された光素子搭載部を設ける構成とすることにより、基板と光素子の熱膨張係数が異なる場合でも、これらの接合時及び接合後に基板に生じる応力や歪みを緩和して、光接続の位置精度の変動を有効に抑制、防止でき、その結果信頼性の高いものを低コストに製造できるという優れた効果を有する。
【００５５】
また、基板の光素子搭載部を複数に分割した光接続部品を製造する場合、Ｓｉから成る基板の一方の主面にＶ溝形成用の第１のマスクを、基板の他方の主面に分割すべき光素子搭載部形成用の第２のマスクをそれぞれ設け、２主面に異方性エッチングを施して光素子搭載部を複数のブロック片に分割し、次いで前記基板をそれよりも熱膨張係数が大きいベース基板上に接着し、前記第１のマスクを剥離し、その後光素子搭載部に前記基板よりも熱膨張係数が大きくかつ前記ベース基板と熱膨張係数がほぼ等しい光素子を載置し固定するとともに、前記Ｖ溝に前記光素子に光学的に結合させて光ファイバを設置し固定することにより、ベース基板を傷付けることなく基板を直接分割して光素子搭載部を形成でき、また分割された光素子搭載部を分解することなくベース基板に接着できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１，第２の発明の光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図３】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図４】光接続部品Ｐ１の製造工程を説明するもので、（ａ）は光接続部品Ｐ１の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】第３の発明の光接続部品Ｐ２の透視斜視図である。
【図６】光接続部品Ｐ２の基板と光素子の接合方法を説明するもので、（ａ）は接合前の状態を示す側面図、（ｂ）は粗調芯時の側面図、（ｃ）は微調芯時の側面図である。
【図７】従来の光接続部品Ｐの斜視図である。
【符号の説明】
１：基板
１ａ：ブロック片
２：第１のマスク
３：第２のマスク
４：Ｖ溝
６：隙間
６ａ：スリット
７：半田
８：ベース基板
９：光ファイバ
１０：光素子
１１：光素子
１２：基板
１３：Ｖ溝
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ：台状の凸部
１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ：台状の凸部
１８：半田バンプ
Claims (3)
- 一方の主面に光ファイバ設置用のＶ溝を形成した基板と、前記主面上に搭載して光ファイバに光学的に結合される光素子とを有する光接続部品であって、前記基板の他方の主面に前記光素子と熱膨張係数がほぼ等しくかつ前記基板よりも熱膨張係数が大きいベース基板が接合されており、かつ前記基板に複数のブロック片に分割された光素子搭載部を設けたことを特徴とする光接続部品。
- 前記ブロック片は、前記ベース基板との接合面側の幅が前記光素子側の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の光接続部品。
- Ｓｉ単結晶から成る基板の一方の主面にＶ溝形成用の第１のマスクを、前記基板の他方の主面に分割すべき光素子搭載部形成用の第２のマスクをそれぞれ設け、前記２主面に異方性エッチングを施して前記光素子搭載部を複数のブロック片に分割し、次いで前記基板をそれよりも熱膨張係数が大きいベース基板上に接着し、前記第１のマスクを剥離し、その後光素子搭載部に前記基板よりも熱膨張係数が大きくかつ前記ベース基板と熱膨張係数がほぼ等しい光素子を載置し固定するとともに、前記Ｖ溝に前記光素子に光学的に結合させて光ファイバを設置し固定することを特徴とする光接続部品の製造方法。
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