JP4525006B2

JP4525006B2 - 光導波路モジュール

Info

Publication number: JP4525006B2
Application number: JP2003181787A
Authority: JP
Inventors: 克次小牧; 洋二浦野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP2005017648A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマ導波路及び熱光学効果を用いる光導波路モジュールの封止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェハなどの基板上に光導波路を形成して光導波路板を作製し、この光導波路板に光ファイバを接続した光導波路モジュールの製造が行われている。このような光導波路モジュールは、機械的強度の向上と長期信頼性の向上のため、その外側をパッケージで保護される。光導波路モジュールにおいて、光導波路板と光ファイバの接続には、通常、紫外線硬化樹脂が用いられる。従って、光ファイバの保持部品の材料には紫外線を透過しやすいガラスなどが用いられる。また、従来、紫外線硬化樹脂による接続部の強度は、水分の進入により劣化することが知られており、その対策が行われている。
【０００３】
光導波路モジュールの耐湿性向上を図るものとして、例えば、光導波路によって構成した光回路チップと、その光回路チップの端面に接着剤を用いて接続した光入力用光ファイバ部品とからなる光導波路モジュールをケースに入れ、その光導波路モジュールとケースとの間に少なくとも２種類の充填剤を積層して封入したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１９（ａ）（ｂ）は、このような２種類の充填剤を封入した、従来の光導波路モジュールを示す。この光導波路モジュールは、１×８スプリッタチップ、１芯用ファイバ部品１０２、８芯用ファイバ部品１０３、１芯ファイバ１０４、８芯テープファイバ１０５、アルミニウム製ケース１０６、ゴムブーツ１０７，１０７ａ、水蒸気透過率の低いブチルゴム系のシーラント剤により形成した第１の充填層１０８、粘性が低い熱硬化性のシリコーンにより形成した第２の充填層１０９を備えている。この光導波路モジュールは、ケース内に、少なくとも２種類の充填剤を積層して封入することで、光導波路への応力を緩和すると共に、水の侵食を防ぐようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３０７００２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１９や特許文献１に示されるように、光導波路モジュールの光回路全体を樹脂等で封止し、ケース内に収納する構造の、従来の耐湿性向上対策は、以下に示す熱光学効果を用いた光導波路モジュールには適用することができない。
【０００７】
ここで、熱光学効果を用いた光デバイスについて説明する。図２０は熱光学効果を用いた１×２光スイッチを示す。このような熱光学効果型の光スイッチは、熱光学効果によって屈折率が変化するポリマー系材料で形成されたＹ分岐導波路を用いており、金属薄膜ヒータに通電することにより、Ｙ分岐した一方の導波路の屈折率を変化して光の出力ポートが切り替えられるものである。この光スイッチは、シリコン基板２１の上に形成されたＹ分岐したコア２３とクラッド２２とからなる光導波路と、光導波路のコア２３の上面のクラッド表面にコア２３に沿って形成されたヒータ２４を有している。
【０００８】
この光スイッチのコア２３は、加熱により屈折率が低下するいわゆる熱光学効果（ＴＯ：ＴｈｅｒｍｏＯｐｔｉｃＥｆｆｅｃｔ）を有する材料で形成されており、ヒータ２４により加熱されたコア２３ａ又はコア２３ｂは、光が導波しないＯＦＦ状態となり、光スイッチが実現される。Ｙ分岐したコア２３の入射側コア２３ｉから入射した光は、ヒータ２４ＯＮ／ＯＦＦによって、出射側コア２３ａ，２３ｂのいずれかに偏向して導かれ、又は、遮断される。ヒータ２４は、例えば幅１０μｍ、厚さ０．２μｍの金（Ａｕ）線により形成される。
【０００９】
このような熱光学効果を用いた光導波路モジュールの場合、ヒータ及び導波路部に樹脂、またはガラス等の封止材が接触すると、コアを加熱するための熱が封止材側に逃げてしまい、熱効率の悪化、消費電力の上昇、応答性の低下などが引き起こされる。ヒータ部分を外部に露出する構造とすると、露出部位より光回路に水分が浸透してコアの光学特性に悪影響を及ぼし、光効率の低下を招くことになる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、導波路チップの特性を低下させることなく耐湿性の向上を実現できる、ポリマ導波路及び熱光学効果を用いる光導波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及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、シリコン基板、前記シリコン基板の片側表面に配置されたクラッド、端面以外の部位で前記クラッドに覆われ端面で入出射する光を内部で導波させるコア、及び前記クラッド表面に配置され前記コア内部に導波した光を減衰又は偏向制御するためのヒータを備えた光導波路板と、前記クラッドにおけるシリコン基板が位置する側と反対側の表面を覆い、前記クラッドに面する側に凹部を有し、前記ヒータの上部に前記凹部による密閉空間となる空洞を形成する状態で前記クラッドに接合される封止ブロックと、前記光導波路板の端面で前記コアの端面と光学的に結合する光ファイバ、及び前記光ファイバを固定し前記光導波路板の端面を覆うように接合される光ファイバ固定ブロックを有する光ファイバアレイと、前記クラッドにおける前記封止ブロックが位置する側と同じ側の表面に接着され、前記端面と共にダイシングされて端面処理された補強ブロックと、を備え、前記端面及び前記補強ブロックは前記コアの両端にあって、その補強ブロックの間に前記封止ブロックが嵌合するように配置されている光導波路モジュールである。
【００１２】
上記構成においては、ヒータが位置している部位の近傍（ヒータの上部）に空洞を形成する状態でクラッドに接合される封止ブロックを用いて光導波路板の表面を封止するので、光導波路板の耐湿性を向上させることができると共に、ヒータ上部の空洞からなる熱抵抗によりヒータで発生した熱の逃げを抑制でき、導波路チップの特性を低下させることなく熱効率良くコアによるスイッチング動作を実現できる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記封止ブロックは、前記空洞部と外部とを連通させるための連通孔を有し、その連通孔は前記封止ブロックが前記クラッドに接合された後に封止されるものである。
【００１６】
上記構成においては、封止ブロックが空洞部と外部との連通孔を有しているので、光導波路板と封止ブロックを接合する際に発生するガスを排出することができ、接合時の不具合発生を防止できると共に、接合に際して熱を負荷する場合においては、空洞内の空気が熱膨張して接合強度を低下させるのを防止する。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記封止ブロック及び光ファイバ固定ブロックが、透明な材質の部材で構成されているものである。
【００１８】
上記構成においては、封止ブロック及び光ファイバ固定ブロックが透明なので、内部のコア及び光ファイバが可視化され、目視又は撮像により確認しながらの作業が可能となり、コアと光ファイバの調芯作業が容易となる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記シリコン基板及び光ファイバアレイの下にモジュール基板を配設し、前記モジュール基板に接合される金属又はガラス材質のカバーにより前記光導波路板と封止ブロックと光ファイバアレイとを覆って封止したものである。
【００２０】
上記構成においては、モジュール基板とカバーによりさらに封止するので、二重封止構造となり、耐湿性がさらに向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールについて、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの構成要素を示す。光導波路モジュール１は、導波路板２０、導波路板２０の導波路を封止する封止ブロック３０と補強ブロック３２、導波路板の前後に接続される光ファイバアレイ４０を備えている。導波路板２０は、シリコン基板２１、シリコン基板２１の片側表面に配置されたポリマからなるクラッド２２、端面以外の部位で前記クラッド２２に覆われ端面で入出射する光を内部で導波させるポリマからなるコア２３、及びクラッド２２の表面に配置されコア２３内部に導波した光を減衰又は偏向制御するためのヒータ２４を備えている。この例で示す導波路板２０は、４つのＹ分岐導波路を有する４×８ＴＯスイッチを構成する。従って、コア２３は光入射側で４本、光出射側で８本であり、ＴＯ効果（熱光学効果）による制御のためのヒータ２４が８本設けられている。
【００２２】
また、補強ブロック３２が光導波路板２０の長手方向の両端の表面（導波路側の面）に備えられている。この補強ブロック３２は、コア２３の歪みのない端面形状の形成、光導波路板２０の機械的強度保持、光ファイバアレイ４０との接合強度保持などの役割を有する。この補強ブロック３２の間に封止ブロック３０が配置されて、導波路板２０の光導波路部（クラッド、コア、及びヒータ）が封止される。
【００２３】
封止ブロック３０は、前記ポリマからなる導波路に面する側に凹部３１を有しており、封止ブロック３０が導波路板に接合された状態で密閉した空洞が形成され、光導波路板のコア２３部分及びヒータ２４部分には封止ブロックは接触しないようになっている。このため、光導波路板の耐湿性を向上させることができると共に、ヒータ２４上部の空洞からなる熱抵抗によりヒータで発生した熱の逃げを抑制でき、導波路チップの特性を低下させることなく熱効率良くコア２３を加熱することができる。
【００２４】
また、光ファイバアレイ４０は、光導波路板２０の端面でコア２３の端面と光学的に結合される光ファイバ４１、及び光ファイバ４１を固定し光導波路板２０の端面を覆うように接合される光ファイバ固定ブロック４２、４３を備えている。光ファイバ４１は、所定の横方向間隔で並べられ、上下の光ファイバ固定ブロック４２、４３に挟まれて固定され、また、接着剤４４により固着されている。
【００２５】
封止ブロック３０によって封止された状態の光導波路板２０（以下、封止光導波路板と呼ぶ）の寸法や材質についてさらに説明する。図２は封止光導波路板５０の外観、及び光導波路を横切る方向の断面を示す。この封止光導波板５０は、長さ寸法ｄが２０ｍｍであり、幅寸法ｗが４．５ｍｍである。光分岐前において、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面に示すように、コア２３が４ヶ所ある。また、光分岐後では、図２（ｃ）のＢ−Ｂ断面に示すように、コア２３が８ヶ所あり、それぞれのコア２３の真上にＯＮ／ＯＦＦ切替用のヒータ２４が配置されている。
【００２６】
シリコン基板２１の厚み寸法ｄ１は０．５２５ｍｍであり、クラッド２２の厚み寸法ｄ２は３０μｍである。コア２３は断面が１辺７μｍの正方形をしており、そのコア２３の上面を覆うクラッド（上部クラッド層）の厚み寸法ｄ３は１０μｍである。すなわち、コア２３は、厚みｄ３＝１０μｍを介して、ヒータ２４により加熱される。ヒータ２４は、幅１０μｍ、厚さ０．２μｍの金（Ａｕ）線により構成されている。
【００２７】
また、封止ブロック３０と光導波路板２０との接合は、接着剤層２２ａにより行われており、その材質はクラッド部と同じ材質のもであり、厚みは約１０μｍである。封止ブロック３０の材料として、例えばパイレックス（登録商標）ガラスが用いられる。
【００２８】
次に、光導波路板２０の製造から光モジュール１の製造まで製造工程に沿って説明する（図３乃至図９）。まず、シリコン基板素材２８上に光導波路が形成される。図３は多数個の光導波路板２０を一括して形成した光導波路ウエハ２７を示す。光導波路ウエハ２７は、例えば、シリコン基板素材２８の表面に、リソグラフィ技術や薄膜形成技術を用いて、光導波路のクラッド２２、コア２３、及び光スイッチ用のヒータ２４等を形成したものである。図示された光導波路ウエハ２７は、２６個の光導波路板２０が得られる構成になっている。
【００２９】
さらに詳細に説明すると、シリコン基板素材２８は、単結晶基板であり、その結晶の劈開面、例えば結晶方位（１、０、０）面に平行な方向に切り欠き２９、いわゆるオリフラ（オリエンテーションフラット）を有するシリコン基板が好適に用いられる。シリコン基板の結晶方位の切り欠きは、シリコン基板に鋭利な刃物で傷をつけ、衝撃を加える等の方法により容易に形成できる。このような切り欠き２９の方向を基準にして、シリコン基板素材２８上にポリマ光導波路を形成し、切り欠き２９に平行な方向の光導波路板２０を作製する。光導波路を構成するポリマ材料としては、フッ素を含むポリイミド系樹脂が、フッ素を含まないものに比べ光の透過性が高く屈折率が低い等の特徴を有することから、好適に用いられる。例えば、特開平４−２３５５０６号公報に示されているように、表面が酸化シリコン膜で被覆されたシリコン基板の上に屈折率の異なる２種類のフッ素を含むポリイミド膜を形成してパターニングを行い光導波路を作製する。
【００３０】
続いて、光導波路ウエハ２７の表面に補強ブロック素材の位置決めが行われる。図４は補強ブロック素材３２ａの位置決め方法を示す。補強ブロック３２を有する光導波路板２０を一括して作製するため、後工程で切断される長尺の補強ブロック素材３２ａを光導波板２０の光入射及び光出射部付近の光導波路ウエハ２７の表面に位置決めして接着する。
【００３１】
位置決めは、位置決めブロック６０を用いて行われる。この位置決めブロック６０は、光導波路ウエハ２７の外周形状と嵌合する内部形状の位置決め部位６１、６２を有し、さらに各補強ブロック素材３２ａの端部形状のそれぞれに嵌合する内部形状の位置決め部位６３を有している。更に、補強ブロック素材３２ａの間に、光導波路のパターンを覆うように、追加の位置決めブロック６４を配置しても良い。この追加の位置決めブロック６４の材質として、密着性確保とＵＶ照射時の保護の効果をかねて、有色不透明のシリコンゴムを利用することが望ましい。補強ブロック素材３２ａは、石英やパイレックス（登録商標）ガラス等の光学ガラスが用いられる。
【００３２】
補強ブロック素材３２ａの接着のために、まず、光導波路形成面を上にした光導波路ウエハ２７を位置決めブロック６０の位置決め部位６１により形成された凹部に載置する。このとき、光導波路ウエハ２７の切り欠き２９と位置決め部位６２とにより光導波路ウエハ２７の回転方向の位置が固定される。
【００３３】
そして、補強ブロック素材３２ａの接着面に、例えば、接着剤としてＵＶＯ−１１４（エポキシテクノロジー社製）等のＵＶ硬化性接着剤（エポキシ系）を塗布して、位置決めブロック６０に載置された光導波路ウエハ２７の表面上に、接着面を下にして載置する。このとき、各補強ブロック素材３２ａは、位置決め部位６３によって所定の位置に位置決めされる。
【００３４】
続いて、補強ブロック素材３２ａの平面度保持のための処置が行われる。図５は平面板６５による平面出しを示す。位置決めブロック６０に嵌合する外周形状を有する平面板６５を、補強ブロック素材３２ａの上面に設置する。平面板６５の材質は、ＵＶ光透過性の石英やパイレックス（登録商標）ガラス等の光学ガラスが用いられる。補強ブロック素材３２ａに押し付ける側の平面板６５の平面度は２０μｍ以下である。
【００３５】
続いて、補強ブロック素材３２ａが固着される。図６は補強ブロック素材３２ａの固着の様子を示す。平面板６５を補強ブロック素材３２ａの上面に設置した状態でその上方から紫外線ランプＬの紫外線ＵＶを照射し、補強ブロック素材３２ａを光導波路ウエハ２７の表面（ポリマ導波路）に固着する。接着剤としてＵＶＯ−１１４を用いる場合、例えば照射強度１００ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分の条件でＵＶ光を照射することにより、補強ブロック素材３２ａとポリマ導波路を固着することができる。また、このときの各補強ブロック素材３２ａ間の平面度は平面板６５の平行度と同じ２０μｍ以下となる。
【００３６】
続いて、光導波路ウエハ２７からの光導波路板２０の切出し（ダイシング）が行われる。図７はダイシングの様子を示す。補強ブロック素材３２ａが固着した光導波路ウエハ２７の光導波路の形成されていないシリコン基板面を下にして、ＵＶテープ６６に固定する。このＵＶテープ６６は強力な粘着力を有し、またＵＶ光を照射すると粘着力が急激に弱くなる性質を持った粘着テープであり、シリコン基板２８の切削加工中には強力な粘着力で基板を確実に固定し、加工終了後にはＵＶ光照射により粘着力を弱めて容易に剥離することができる。
【００３７】
光導波路ウエハ２７の光導波路のパターン等を基準にしながら固定された光導波路ウエハ２７をダイサ６７を用いてダイシングして、補強ブロック３２を備えた状態の光導波路板２０の切出しを行う。ダイシングには、例えば、ブレード＃８００を用い、回転速度３０，０００ｒｐｍ、送り速度２ｍｍ／ｓｅｃ以下の条件とすることで補強ブロック３２及び光導波路板２０のチッピング発生を抑制して切出しを行うことができる。この結果、切削面における表面粗さは３０ｎｍ以下となる。また、光導波路板２０の両端面を研磨した場合、表面粗さを５ｎｍ以下まで小さくできる。
【００３８】
続いて、光導波路板２０への封止ブロック３０の固着が行われる。図８は封止ブロック３０による導波路面の封止の様子を示す。封止ブロック３０は、図８（ａ）に示すように、補強ブロック３２の間に嵌合する外形寸法を有し、また、その内部には凹部３１を有する。別途製作されたこのような封止ブロック３０を、ＵＶ硬化接着剤、又は熱硬化接着剤により、光導波路板２０の導波路面側に固着する。封止ブロック３０の側面には、その内部空間を外部に連通させる連通孔１１が設けられており、固着工程の際の空洞内の気体の熱膨張による固着不具合の発生を防ぐことができる。
【００３９】
この連通孔１１は封止ブロック３０の固着が完了した時点で樹脂１２によって封止される。すなわち、内部空間部と連通する孔にＵＶ硬化接着剤を滴下し、ＵＶ照射により連通孔を封止する。その際、ＵＶ光照射による熱膨張が生じないように、例えば約５ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ照射強度で１５分間の照射が行われて固着される。
【００４０】
また、封止ブロック３０は、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、その幅ａが、光導波路板２０の幅ｂよりも狭く形成されており、光導波路板２０のヒータへ通電するための電極２５が封止ブロック３０の側面に現れるようになっている。以上に説明した光導波路モジュール１の光回路板２０では、補強ブロック３２を光回路板の両端に別途設ける場合の製作工程を示したが、後述するように、封止ブロック３０が補強ブロックを兼ねるようにすることもできる。封止ブロック３０が補強ブロック３２を兼ねるようにする場合、製造工程が減少して作業性が向上する。
【００４１】
続いて、光導波路板２０に光ファイバアレイ４０が接合される。図９は光導波路板２０と光ファイバアレイ４０との接合の様子、及び接合されてできあがった光導波路モジュールを示す。光導波路板２０への光ファイバアレイ４０の接合において、光導波路板２０のコア２３と光ファイバアレイ４０の光ファイバ４１のコアとを光結合させるための光ファイバ調芯の工程が重要である。加工精度及び調芯精度の不具合によりコア間の位置ずれが１μｍ存在すると０．２ｄＢの光伝達損失が発生ことになる。調芯機（自動・手動）を用いて光軸調芯が行われる。
【００４２】
コア間の調芯が済むと、光ファイバアレイ４０と光導波路板２０とが固着される。固着は、ＵＶ硬化接着剤及び紫外線ランプＬからのＵＶ光を用いて行われる。ＵＶ硬化接着剤ＵＶＯ−１１４（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ）を用いる場合、下記条件によってＵＶ光を照射することにより、光ファイバレイ４０と光導波路板２０との固着が完了する。すなわち、照射条件は、照射強度１００ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分間である。以上で、光導波路モジュール１の製造についての一連の説明は終わる。
【００４３】
次に、前記光導波路モジュールの実装について説明する。図１０乃至図１２はモジュール基板への実装と二重封止された光導波モジュールを示す。まず、図１０（ａ）に示すように、光導波路モジュール１が、金属等の耐湿材質のモジュール基板７０に、例えば、熱伝導性の接着剤を用いて接合される。光導波路モジュール１のヒータ電極と給電のための端子ピン７１とは、ワイヤーボンデイング等によって電気接続される。
【００４４】
続いて、封止ブロック３０と光導波路板２０との固着部の側面７３、及び光ファイバレイ４０と光導波路板２０との固着部の側面７４が耐湿性樹脂により封止される。これにより、光導波路板２０の導波路を形成するポリマ層が電極取り出しのため側面で露出していた部分が封止され、ポリマ露出部分が完全に封止されるので、耐湿熱性が向上する。
【００４５】
続いて、入出力用の光ファイバを除く光導波路モジュールの全体が、図１０（ｃ）に示すように、金属又はガラス材質等の耐湿材質のカバー７５とモジュール基板７０とで覆われ、さらにカバー７５とモジュール基板７０の接合部分の隙間を封止剤で封止して二重封止状態とされる（図１１）。このように、二重封止構造とすることにより、耐湿性が更に向上する。また、図１１（ａ）に示すように、カバー７５から光ファイバ４１取り出す部分における光ファイバ４１の被覆を除去し、図１１（ｂ）に示すように、除去部４６の部分で光ファイバ４１を封止樹脂７６により樹脂封止する。これにより光ファイバの被覆からの透湿を防止でき、耐湿熱性が向上する。
【００４６】
上述により二重封止された光モジュールは、図１２に示すような断面構造になっている。耐湿材質のモジュール基板７０とカバー７５によって光導波路モジュールが封止されているため、モジュール基板７０とカバー７５の封止樹脂７７、及びその封止厚み寸法ｃ、さらに、前記光ファイバ出入り部分における封止を万全とすることで耐湿性が向上する。封止厚み寸法ｃは、例えば２ｍｍとされる。この場合の耐湿試験について後述される。
【００４７】
次に、封止ブロックの他の形状の３つの例を説明する（図１３，図１４、図１５）。これらの３つの封止ブロックは、前出のものと異なり、補強ブロックを兼ねた構造をしている。従って、補強ブロックの長手方向寸法と、光導波路板の長手寸法は等しくなっている。また、これらの全てが、導波路を封止した状態で、ヒータ及びコアの部分で空洞が形成されるようになっている。この空洞の効果について再度述べると、ヒータ上部の空洞からなる熱抵抗によりヒータで発生した熱の逃げを抑制でき、導波路チップの特性を低下させることなく熱効率良くコアによるスイッチング動作を実現できる。また、コアの上に封止ブロックの空洞が配置され、従って導波路上に物体が配置されないことにより、光学ガラス（屈折率調整品）が不要であり、また光学接着剤（屈折率調整品）が不要という効果がある。また、コアの上部には封止樹脂が配されないため、光が導波する際には封止層の影響を受けることがなく、導波光に歪等が生じない。
【００４８】
まず、第１番目の図１３に示す封止ブロック３０は、幅方向寸法が光導波路板２０よりも大きいものである。その断面形状は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、略コの字型をしており、コの字状の凹部３７に光導波路板２０が嵌合するようになっている。そのコの字状の凹部３７の中央付近に凹部３１が形成されており、光導波路板２０のポリマ導波路部を封止したときに、前述の封止ブロックと同様に、ヒータ部近傍に密閉した空洞３１が形成されるようになっている。
【００４９】
この封止ブロック３０は、光導波路板２０よりも幅が広いため、ヒータ通電用の電極への電気接続のために、封止ブロック側面に電極を臨むための刳り貫き開口３６が設けられている。
【００５０】
また、この封止ブロック３０は、光導波路板２０の側面を覆うように光導波路板２０を封止するので、光導波路板２０のポリマによる導波路部分の全体が覆われて、耐湿性が向上する。外気と連通する空間である刳り貫き３６の部分のポリマは、電極を形成する金属層で保護されている。
【００５１】
続いて、第２番目の図１４に示す封止ブロック３０は、最初に図１において説明した、補強ブロック３２を有する場合の封止ブロック３０から、補強ブロック３２を用いないようにして、その分長くしたものとなっている。この封止ブロック３０の幅ａは、前述のように、ヒータの電極２５の部分が外部に出るように光導波路板２０の幅ｂよりも狭くなっている。また、この封止ブロック３０を用いると補強ブロック３２の部品点数が減るため、図１に示すものに比べてより少ない工程で製造することができる。その他の点については、上述のいずれかと同じである。
【００５２】
最後の、第３番目の図１５に示す封止ブロック３０は、その幅が光導波路板２０の幅と同じものである。従って、ヒータへの電流供給のために、電極２５部分だけが封止ブロックから臨まれるように刳り貫き開口３８が設けられている。この構造の封止ブロック３０は、前出の第１番目の封止ブロックに比べて刳り貫き開口３８がより浅く、単純になっており、その分製作が容易である。
【００５３】
次に、補強ブロックについて、又は耐湿性向上のための封止ブロックがこれを兼ねて補強ブロックを構成しているものについて、その補強ブロックの効果を説明する。図１６は光導波路板２０の端面処理における補強ブロックの効果を示している。光導波路板２０の端面処理は、光ファイバアレイの光ファイバのコアと導波路板２０のコア２３とを光損失なく光結合させるために重要である。封止ブロック３０を固着した状態で端面処理（ダイシング、垂直面出し、及び端面研磨）した光導波路板２０は、図１６（ａ２）に示すように、端面Ｑから放出される光を観測した場合、透明なクラッド２２及びその上部に光８１が見られ、不透明のシリコン基板２１側には光は観測されない。
【００５４】
ところが、封止ブロックなしで端面処理した光導波路板２０は、図１６（ｂ２）に示すように、本来不透明のシリコン基板２１側にも光８２が観測される。これは、この後者の場合、端面処理において、ポリマ導波路板の部分が加工時に損傷を受けることによって、光の出射方向が広がり、光が多方面に散乱されるからである。それに対して、前者の光導波路板２０は、封止ブロック３０が、シリコン基板との間にポリマ層を剛体的に挟み込んだ状態で加工（ダイシング等）するようになるので、ポリマ層の加工歪みを低減でき、従って端面からの出射光の歪が抑制される。
【００５５】
次に、封止ブロックに設けられる連通孔について説明する。図１７は封止ブロックの連通孔の形状と封止状態を示す。このような連通孔１３（及び図１における連通孔１１）は、封止ブロックの固着時における空洞内のガス抜きが目的であり、最終的に、固着終了時に連通孔をＵＶ硬化樹脂や半田で固着して空洞が気密封止される。図１に示した横穴式の連通孔１１と異なり、図１７に示すように封止ブロック３０の上部に設けた連通孔１３に対して上部から封止をする場合、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すザグリ状の連通孔１３や図１７（ｄ）に示す逆円錐形状の連通孔１３が用いられる。このように、連通孔１３の下部の径が絞られていて、管路抵抗が付与されていると、硬化前のＵＶ硬化樹脂１２や半田が垂れ落ちにくく好適である。図１７（ｃ）に示すように、連通孔１３の開口がザグリ１４を有し、その下部が管路抵抗の大きい細孔１５からなる場合、ＵＶ硬化樹脂の溜まりを確実に設けられ、樹脂量が管理できるため気密の信頼性が向上する。また、このザグリ１４を有する連通孔１３は、図１７（ｄ）に示す斜面１６を有する円錐形状の連通孔１３よりも、自重によるＵＶ硬化樹脂の垂れ落ちが生じにくいという利点がある。
【００５６】
次に、光導波路モジュールの恒温高湿槽（８５℃、８５％ＲＨ）連続投入試験の結果について説明する。図１８は投入時間ｔ（時間）の経過に対する光損失増加量α（ｄＢ）で表した耐湿評価試験結果である。折れ線ｅは、図１乃至図１２で説明した二重封止された光導波モジュールに対する試験結果である。また、折れ線ｄは、光導波路板への封止ブロックによる封止を行わずにモジュール基板とカバーによる封止だけを行った光導波モジュールに対する試験結果である。この結果は、本発明に係る封止ブロックを用いて二重封止を行った光導波路モジュールの光損失増加量αが、封止ブロックによる封止を行わない光導波路モジュールの光損失増加量αよりも少なく、明らかに封止ブロックによる耐湿効果があることを示している。
【００５７】
以上説明した光導波路モジュールにおいて、封止ブロックの全て、及び光ファイバアレイについて、これらを透明な材質の部材、例えばガラスで構成することができる。封止ブロック及び光ファイバ固定ブロックを透明部材で構成すると、内部のコア及び光ファイバが可視化され、目視又は撮像により確認しながらの作業が可能となり、コアと光ファイバの調芯作業が容易となる。
【００５８】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述の実施例において、封止ブロックは光導波路板と接合することにより密閉された空洞を形成するが、封止ブロックと光導波路板と光ファイバアレイとを接合して初めて密閉された空洞が形成される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの分解斜視図。
【図２】（ａ）は同上光導波路モジュールの封止導波路板の斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図３】同上光導波路モジュールの製造工程におけるシリコンウエハ上の光導波路板の斜視図。
【図４】同上製造工程におけるシリコンウエハ上の光導波路板への補強ブロック素材の位置決めを説明する斜視図。
【図５】同上製造工程における光導波路板への補強ブロック素材の位置決めを説明する斜視図。
【図６】同上製造工程における光導波路板への補強ブロック素材の接着を説明する斜視図。
【図７】同上製造工程におけるシリコンウエハからの光導波路板のダイシングを説明する斜視図。
【図８】（ａ）は同上製造工程における補強ブロックを付けた光導波路板への封止ブロック接合を示す斜視図と封止ブロックのＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は（ａ）における接合の結果を示す封止光導波路板の斜視図、（ｃ）は同封止光導波路板の斜視図と一部破断正面図。
【図９】（ａ）は同上製造工程における封止光導波路板と光ファイバアレイの固着の様子を説明する斜視図、（ｂ）は同上製造工程により製造された光導波路モジュールの斜視図。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールをモジュール基板に配設した斜視図、（ｂ）は（ａ）における光導波路モジュールの接合部に封止樹脂を施した斜視図、（ｃ）は（ｂ）における光導波路モジュールをカバーで覆う様子を示す斜視図。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールをモジュール基板とカバーで封止する様子を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）における封止により完成した二重封止構造の光導波路モジュールの斜視図。
【図１２】同上二重封止構造の光導波路モジュールの断面図。
【図１３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る他の封止ブロックによる光導波路板の封止の様子を示す斜視図及び断面図、（ｂ）は（ａ）において製造された封止光導波路板の斜視図。
【図１４】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の封止ブロックによる光導波路板の封止の様子を示す斜視図及び断面図、（ｂ）は（ａ）において製造された封止光導波路板の斜視図。
【図１５】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の封止ブロックによる光導波路板の封止の様子を示す斜視図及び断面図、（ｂ）は（ａ）において製造された封止光導波路板の斜視図。
【図１６】（ａ１）は本発明の一実施形態に係る封止光導波路板の端面処理の様子を示す斜視図、（ａ２）は（ａ１）に示す端面処理がなされた封止光導波路板による光散乱を示す図、（ｂ１）は本発明の一実施形態に係る光導波路板の他の端面処理の様子を示す斜視図、（ｂ２）は（ｂ１）に示す端面処理がなされた光導波路板による光散乱を示す図。
【図１７】（ａ）は本発明の一実施形態に係る封止ブロックの連通孔を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）における連通孔部分の断面図、（ｃ）（ｄ）は連通孔の形状と封止状態を示す断面図。
【図１８】本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの耐湿試験結果を示すグラフ。
【図１９】（ａ）は従来の耐湿封止技術を説明する光導波路モジュールの軸方向断面図、（ｂ）は同光導波路モジュールの軸種直方向断面図。
【図２０】従来、及び本発明の一実施形態に係る１×２ＴＯスイッチの概念を説明する斜視図。
【符号の説明】
１光導波路モジュール
２０光導波路板
２１シリコン基板
２２クラッド
２３コア
２４ヒータ
３０封止ブロック
３１凹部（空洞）
４０光ファイバアレイ
４１光ファイバ
４２、４３光ファイバ固定ブロック
５０封止光導波路
７０モジュール基板
７５カバー

Claims

シリコン基板、前記シリコン基板の片側表面に配置されたクラッド、端面以外の部位で前記クラッドに覆われ端面で入出射する光を内部で導波させるコア、及び前記クラッド表面に配置され前記コア内部に導波した光を減衰又は偏向制御するためのヒータを備えた光導波路板と、
前記クラッドにおけるシリコン基板が位置する側と反対側の表面を覆い、前記クラッドに面する側に凹部を有し、前記ヒータの上部に前記凹部による密閉空間となる空洞を形成する状態で前記クラッドに接合される封止ブロックと、
前記光導波路板の端面で前記コアの端面と光学的に結合する光ファイバ、及び前記光ファイバを固定し前記光導波路板の端面を覆うように接合される光ファイバ固定ブロックを有する光ファイバアレイと、
前記クラッドにおける前記封止ブロックが位置する側と同じ側の表面に接着され、前記端面と共にダイシングされて端面処理された補強ブロックと、を備え、
前記端面及び前記補強ブロックは前記コアの両端にあって、その補強ブロックの間に前記封止ブロックが嵌合するように配置されていることを特徴とする光導波路モジュール。
前記封止ブロックは、前記空洞部と外部とを連通させるための連通孔を有し、その連通孔は前記封止ブロックが前記クラッドに接合された後に封止されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
前記封止ブロック及び光ファイバ固定ブロックが、透明な材質の部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
前記シリコン基板及び光ファイバアレイの下にモジュール基板を配設し、前記モジュール基板に接合される金属又はガラス材質のカバーにより前記光導波路板と封止ブロックと光ファイバアレイとを覆って封止したことを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。