JPH07198990A

JPH07198990A - 光モジュールの実装構造

Info

Publication number: JPH07198990A
Application number: JP33844093A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ishikawa; 真二石川; Masahide Saito; 眞秀斉藤; Masaru Yui; 大油井; Shigeru Semura; 滋瀬村; Shigeru Hirai; 茂平井
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】光モジュール価格の上昇を抑制し、しかも、
光モジュールの特性劣化の防止が期待できる光モジュー
ルの実装構造を提供する。【構成】ケース１４の内部に、光導波路基板１、入力
用光ファイバ９、Ｖ溝付シリコン１０、出力用光ファイ
バ１２、及びＶ溝付シリコン１３からなる光モジュール
を収納する。また、ケース１４の内部には、光モジュー
ルを被包するシリコン樹脂からなる封入樹脂１５を充填
・封入し、この封入樹脂１５中には、予めシリカゲル
（比表面積３００ｍ２／ｇ、粒子径１０μｍ）を５重量
％含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システム中で使
用される光導波路回路を備えた光モジュールに関し、特
に、耐環境特性に優れた光モジュールの実装構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来における光モジュールの実装構造
は、図示しないが、導波路を備えた光導波路基板の入力
部に、導波路のコアに光を入射させる入力用光ファイバ
をＶ溝に固定した光ファイバアレイを介して軸合わせ接
続するとともに、光導波路基板の出力部には、導波路の
コアからの光を伝送する出力用光ファイバアレイを介し
て軸合わせ接続している。そして、これら光導波路基
板、入力用光ファイバ、及び出力用光ファイバからなる
光モジュールを密封作用を営む密封容器の内部、又は、
樹脂中に封入し、湿度等の外界の環境から有効に保護す
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来における光モジュ
ールの実装構造は、以上のように構成されていたが、光
モジュールの密封容器への封入に際しては、レーザ溶接
等の技術が必要不可欠となるので、光モジュールの価格
が否応なく上昇してしまうという大きな問題点があっ
た。さらに、光モジュールを樹脂中に封入する場合に
は、価格的には問題にならないが、樹脂の湿度の透過に
伴い、光モジュールの特性が劣化するという問題点があ
った。

【０００４】本発明は上記に鑑みなされたもので、光モ
ジュール価格の上昇を抑制し、しかも、光モジュールの
特性劣化の防止を図ることができる光モジュールの実装
構造を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては上述の
目的を達成するため、導波路を備えた光導波路基板と、
この光導波路基板の導波路のコアに光を入射させる入力
用光ファイバと、該導波路のコアからの光を伝送する出
力用光ファイバとを備え、少なくとも、上記光導波路基
板、入力用光ファイバ、及び出力用光ファイバの接続部
を封入樹脂で被包するとともに、この封入樹脂中には、
二酸化硅素を主成分とするガラス粉末を含有させるよう
にしている。

【０００６】尚、本発明における上記封入樹脂は、シリ
コン系の樹脂であることが望ましい。

【０００７】さらに、本発明における上記ガラス粉末
は、封入樹脂に対して１ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下で
含有されていることが好ましい。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明によれば、シリカゲル
等を含有したシリコン系の樹脂からなる封入樹脂が、水
分の浸入に伴い問題化する光モジュールの周囲、少なく
とも、光導波路基板、入力用光ファイバ、及び出力用光
ファイバの接続部を隙間無く被包する。また、上記構成
を有する本発明によれば、二酸化硅素を含有した封入樹
脂が浸入した水分と反応し、二酸化硅素を飽和状態にす
るので、入出力光ファイバの水分劣化が減少する。

【０００９】

【実施例】以下、図１乃至図３に示す一実施例に基づき
本発明を詳説する。

【００１０】本発明に係る光モジュールの実装構造は、
図１（ａ）、（ｂ）に示す如く、ケース１４の内部に、
光導波路基板１、入力用光ファイバ９、及び出力用光フ
ァイバ１２を収納するとともに、これらを被包する封入
樹脂１５を充填・封入し、この封入樹脂１５には、二酸
化硅素（ＳｉＯ２）を主成分とするガラス粉末を含有さ
せるようにしている。

【００１１】上記光導波路基板１は、図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）や図３に示す如く、耐熱性や耐湿性等に
優れたシリコン基板２の上面に、バッファ層３、複数の
コア４を備えたコア層、及び保護層５が火炎堆積法（Ｆ
ＨＤ）で順次積層されてガラス層が形成されるととも
に、コア径８μｍ、比屈折率差０．３％の埋込型で直線
形を呈した導波路６が反応性イオンエッチング法（ＲＩ
Ｅ）で形成されている。さらに、光導波路基板１の一端
部には、光の入射用の入力部７が形成され、光導波路基
板１の他端部には、光の出射用の出力部８が形成されて
いる。

【００１２】また、上記した入力用光ファイバ９は、図
２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す如く、その先端部がＶ
溝付シリコン１０のＶ溝に嵌着状態で搭載され、このＶ
溝付シリコン１０が光導波路基板１の入力部７にエポキ
シ系の光硬化接着剤１１で軸合わせ接着されている。然
して、この軸合わせ接着に基づき、入力用光ファイバ９
と導波路６のコア４との光軸が相互に一致するようにな
っている。

【００１３】他方、上記出力用光ファイバ１２は、同図
に示す如く、その先端部がＶ溝付シリコン１３のＶ溝に
嵌着状態で搭載され、このＶ溝付シリコン１３が光導波
路基板１の出力部８にエポキシ系の光硬化接着剤１１で
軸合わせ接着されている。然して、この軸合わせ接着に
基づいて、出力用光ファイバ１２と導波路６のコア４と
の光軸が相互に一致するようになっている。尚、これら
出入力の光ファイバ９・１２の接続部を含む損失は０．
３１ｄＢであり、反射減衰量は−４５ｄＢである。

【００１４】一方、上記したケース１４は、図１
（ａ）、（ｂ）に示す如く、ポリカーボネート製の容器
からなり、その両端が閉塞したほぼ筒形に構成されてお
り、光導波路基板１、入力用光ファイバ９、Ｖ溝付シリ
コン１０、出力用光ファイバ１２、及びＶ溝付シリコン
１３からなる光モジュールを収納している。

【００１５】さらに、上記封入樹脂１５は、シリカゲル
（比表面積３００ｍ２／ｇ、粒子径１０μｍ）を５重量
％含有したシリコン樹脂からなり、図１（ａ）、（ｂ）
に示すように、ケース１４の内部に充填・封入されて光
モジュールの全周囲を隙間無く被包している。この封入
樹脂１５がシリコン系の樹脂であるのが好ましいのは、
シリコン系の樹脂の場合には、ＳｉＯ２系粒子との密着
性が良く、シリコン系樹脂中におけるＳｉＯ２系粒子の
均一化に有効であるという理由に基づくものである。然
して、封入樹脂１５の封入後における損失、及び反射減
衰量は、封入前のそれと同等であった。

【００１６】上記構成によれば、シリカゲルを５重量％
含有したシリコン樹脂からなる封入樹脂１５がケース１
４の内部に充填・封入され、光モジュールの周囲を被包
しているので、レーザ溶接等の技術が全く不要となり、
光モジュール価格の上昇を著しく抑制することができ
る。

【００１７】また、以下の理由から、樹脂の湿度の透過
に伴う光モジュールの特性劣化を確実に防止することが
可能となる。即ち、透過した湿度（水分）が光モジュー
ルに劣化をもたらすのは、Ｖ溝付シリコン１０・１３、
換言すれば、光ファイバ９・１２と光導波路基板１とを
接着するエポキシ系の光硬化接着剤１１中に水分が浸入
し、光ファイバ９・１２の石英ガラスと反応してＳＩＯ
Ｈ（シラノール基）を形成し、接着強度が実質的に低下
するという理由に基づくものである。そこで、本発明で
はこの点に鑑み、封入樹脂１５中に予めＳｉＯ２を含有
させ、これを浸入した水分と反応させてＳｉＯ２を飽和
状態にするようにしているので、光ファイバ９・１２の
水分劣化を大幅に減少させることができる。この点に関
し、上記した光モジュールを７５゜Ｃ、９０％の相対湿
度中に放置し、定期的にその損失、及び反射減衰量を測
定した。その結果、２０００時間を経過しても、損失、
及び反射減衰量の劣化が全く見られないという実験結果
が得られた。

【００１８】尚、上述したＳｉＯ２の含有量は、１ｗｔ
％以上、２０ｗｔ％以下であるのが望ましい。これは、
ＳｉＯ２の含有量が１ｗｔ％以下の場合には、ＳｉＯＨ
の形成が不十分となり、ＳｉＯ２の含有量が２０ｗｔ％
以上の場合には、封入樹脂１５の可撓性が無くなり、封
入が困難になるという理由に基づくものである。また、
ＳｉＯ２の比表面積が小さい場合には、水分との反応面
積が小さくなり、飽和するＳｉＯＨ濃度に水分がなる前
に光ファイバ９・１２と導波路６との接続部に到達する
こととなる。

【００１９】さらにまた、表面積の大きいガラス粒子の
製造方法としては、乾式法である四塩化ケイ素の火炎加
水分解反応による手法（ハロゲン化ケイ素の高温気相加
水分解法）や、ケイ酸ナトリウム溶液の酸による分解に
よる手法等がある。これらの製造方法をそれぞれ実施す
れば、４０〜８００ｍ²／ｇの比表面積を有するガラス
粒子を容易に得ることが可能となる（この点につき、齋
藤進六監修超微粒子ハンドブック７５４頁乃至７５
９頁参照）。

【００２０】次に、図１乃至図４に基づき本発明の第２
の実施例を詳説する。

【００２１】本実施例における光モジュールの実装構造
は、基本的には、上記第１の実施例と同様に構成されて
いるが、出入力の光ファイバ９・１２の接続部を含む損
失が０．３３ｄＢであり、反射減衰量が−４５ｄＢであ
る点が異なる。

【００２２】この光モジュールをケース１４に収納し、
その後、シリカ微粒子（比表面積５０ｍ２／ｇ、平均粒
子径０．０７μｍ）を１５重量％含有したシリコン樹脂
からなる封入樹脂１５をケース１４に充填した。この封
入樹脂１５の封入後における損失、及び反射減衰量は、
封入前のそれと同等であった。

【００２３】然して、上記した光モジュールを７５゜
Ｃ、９０％の相対湿度中に放置し、定期的にその損失、
及び反射減衰量を測定した。その結果、２０００時間を
経過しても、損失、及び反射減衰量の劣化が全く見られ
ないという実験結果が得られた。

【００２４】最後に、本発明の効果を比較法的見地から
示すため、ＳｉＯ２を含有しない封入樹脂１５を用いた
光モジュールの実装構造について述べる。

【００２５】この比較例における光モジュールの実装構
造は、基本的には、上記第１の実施例と同様に構成され
ているが、出入力の光ファイバ９・１２の接続部を含む
損失が０．３５ｄＢである点が異なる。然して、この光
モジュールをケース１４に収納し、その後、ＳｉＯ２粒
子を含有しないシリコン樹脂からなる封入樹脂１５をケ
ース１４に充填した。そして、上記第１、第２の実施例
と同様の湿度中で処理したところ、５００時間経過後に
反射減衰量が−４５ｄＢから−３５ｄＢまで劣化し、７
００時間経過後には、フレネル反射レベルである−１５
ｄＢまで劣化したのを明瞭に確認した。尚、第１の実施
例、第２の実施例、及び比較例における湿度中処理時間
と反射減衰量との関係を図４に示す。

【００２６】尚、上記諸実施例では図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示す光モジュールを使用するものを示
したが、同様の機能を営むものであれば、何等これに限
定されるものでないのは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ溶
接等の技術が不要となるので、光モジュール価格の上昇
を抑制することができ、さらに、樹脂の湿度の透過に伴
う光モジュールの特性劣化を防止することが可能になる
というい顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの実装構造の一実施
例を示す断面説明図である。

【図２】本発明に係る光モジュールの実装構造の接続構
造を示す説明図である。

【図３】本発明に係る光モジュールの実装構造の光導波
路基板を示す断面説明図である。

【図４】湿度中処理時間と反射減衰量との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１…光導波路基板、４…コア、６…導波路、７…入力
部、８…出力部、９…入力用光ファイバ、１０・１３…
Ｖ溝付シリコン、１２…出力用光ファイバ、１４…ケー
ス、１５…封入樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀬村滋神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者平井茂神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導波路を備えた光導波路基板と、この光
導波路基板の導波路のコアに光を入射させる入力用光フ
ァイバと、該導波路のコアからの光を伝送する出力用光
ファイバとを備えた光モジュールの実装構造において、
少なくとも、上記光導波路基板、入力用光ファイバ、及
び出力用光ファイバの接続部を封入樹脂で被包するとと
もに、この封入樹脂中には、二酸化硅素を主成分とする
ガラス粉末を含有させることを特徴とする光モジュール
の実装構造。
【請求項２】上記封入樹脂は、シリコン系の樹脂であ
ることを特徴とする請求項１記載の光モジュールの実装
構造。
【請求項３】上記ガラス粉末は、該封入樹脂に対して
１ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下含有されていることを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の光モジュールの実
装構造。