JPH11183740A - 光導波路基板の実装構造物および実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 熱伝導率が優れており、かつ光導波路基板を
電気回路基板に接着する際に、接着前後における光導波
路基板の反りの量を大きく変化させることのない接着剤
を用いた光導波路基板の実装構造物およびその実装方法
を提供することを主目的とするものである。 【解決手段】 光導波路基板が電気回路基板上に搭載さ
れてなる光導波路基板の実装構造物において、前記光導
波路基板を前記電気回路基板上に液状シリコーンゴムに
より接着して搭載することを特徴とする光導波路基板の
実装構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光スイッチ
デバイス等の、光導波路基板を電気回路基板上に搭載し
た光導波路基板の実装構造物、およびその実装方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信の発展に伴い、光デバイ
スには、大量生産性、高信頼性、結合の無調整化、自動
組立、低損失化等が要求されるようになり、これらの要
求を満たすべく導波路型の光デバイスが注目されるよう
になってきた。

【０００３】このような導波路型の光デバイスの中に
は、例えば光切り替えスイッチモジュール等のように、
光導波路が形成された光導波路基板が電気回路を有する
電気回路基板上に搭載されてなるものがあり、このよう
なモジュールは冷却フィンに搭載・固定されて用いられ
ている。

【０００４】従来より、上記モジュール、すなわち光導
波路基板が電気回路基板上に搭載されてなる光導波路基
板の実装構造物では、光導波路基板は電気回路基板にエ
ポキシ樹脂系の接着剤で接着されていた。しかしなが
ら、エポキシ樹脂系の接着剤は熱伝導率が悪く、蓄熱に
よる悪影響を光導波路に与えるという問題があった。ま
た、エポキシ系の接着剤中には気泡が存在することか
ら、さらに熱伝導性を悪化させるという問題があった。

【０００５】このような問題点を解決するために、より
熱伝導性の優れた接着剤として、有機溶剤を用いた接着
剤、すなわち溶液型の接着剤を用いる方法が提案されて
いる。しかしながら、この溶液型接着剤はいずれも粘度
が高いことから、接着剤中に存在する気泡を完全に取り
除くことは困難であり、気泡による熱伝導率の低下とい
う問題点が残る。

【０００６】また、光導波路基板は、通常シリコン基板
上に火炎法などの方法により合成石英膜を形成しこれを
光導波路としている。したがって、光導波路をシリコン
基板上に形成する際にかなりの高温となることから、形
成された光導波路基板には合成石英膜とシリコン基板と
の熱膨張率の差に起因する大きな反りが生じてしまう。
このような大きな反りのある光導波路基板を、エポキシ
樹脂系接着剤等の従来用いられていた接着剤で電気回路
基板に接着した場合、接着剤と光導波路基板との熱膨張
率の差や接着剤の硬化時の収縮等により、接着前後にお
ける光導波路基板の反りの量が変化するという現象が生
じる。これは光導波路が有する特性を変化させてしま
い、光デバイスの信頼性を低下させてしまうという問題
が生じる。

【０００７】一方、このような問題点を解決すべく、光
導波路基板と電気回路基板との間に成形された生ゴム、
シリコーンゴム等を挿入し、これらを有機接着剤により
接着した構造が提案されたが、手間がかかると共に耐熱
性の低い有機接着剤を用いる必要があるため耐熱性に関
する問題が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
導波路基板の実装構造物では、光導波路基板を電気回路
基板に接着、搭載するための接着剤の熱伝導率が低い、
もしくは接着剤中に気泡が存在するため熱伝導率を低下
させてしまうことから、熱を接着剤、電気回路基板を介
して放熱することができず、蓄熱による高温化に伴う光
デバイスの特性の変化等の問題点があった。さらに、従
来用いられていた接着剤では、光導波路基板を電気回路
基板に接着する際に、接着前後で光導波路基板の反りの
量が変化してしまい、これに伴い光デバイスの特性が変
化し、光デバイスの信頼性が低下してしまうという問題
点があった。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、熱伝導率が優れており、かつ光導波路基板を
電気回路基板に接着する際に、接着前後における光導波
路基板の反りの量を大きく変化させることのない接着剤
を用いた光導波路基板の実装構造物およびその実装方法
を提供することを主目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、本発明の請求項１に記載
した発明は、光導波路基板が電気回路基板上に搭載され
てなる光導波路基板の実装構造物において、前記光導波
路基板を前記電気回路基板上に液状シリコーンゴムによ
り接着して搭載することを特徴とする光導波路基板の実
装構造物である。

【００１１】このように、光導波路基板を電気回路基板
上に液状シリコーンゴムにより接着して搭載した構造と
することにより、光導波路で発生した熱を接着剤層であ
る熱伝導率の良好な液状シリコーンゴムの硬化物を介し
て放熱することができ、蓄熱による高温化に伴うデバイ
ス特性の変化等の問題点がない。また、液状シリコーン
ゴムを脱泡することにより、気泡のない硬化物が得ら
れ、熱伝導率の低下等の問題もない。さらに、液状シリ
コーンゴムは、硬化後、ゴム弾性体となる。したがっ
て、光導波路基板を電気回路基板に接着した場合、接着
前後における熱膨張率の差や接着剤の硬化時の体積変化
等により歪みが生じた場合でも、ゴム弾性体である硬化
後の液状シリコーンゴムが、この歪みを吸収することが
でき、光導波路基板の反りの量を大きく変化させること
がないことから、光デバイスの特性の変化もなく信頼性
の高い光デバイスを得ることができる。

【００１２】次に、本発明に用いられる液状シリコーン
ゴムは、請求項２に記載するように、硬化物の熱伝導率
値が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である液状シリコーンゴムで
あることが好ましい。このような熱伝導率値であると、
より効果的に蓄熱による高温化を防止することができる
からである。

【００１３】さらに、液状シリコーンゴムは、請求項３
に記載したように付加型液状シリコーンゴムであること
が好ましい。液状シリコーンゴムには、縮合型液状シリ
コーンゴムと付加型液状シリコーンゴムとがあるが、硬
化時に副生成物がない点、硬化までに長時間を必要とし
ない点等から付加型液状シリコーンゴムを用いること
が、本発明の光導波路基板の実装構造物の作製に有利だ
からである。

【００１４】このような請求項１から請求項３までのい
ずれかの請求項に記載された光導波路基板の実装構造物
を、請求項４に記載するように光スイッチデバイスとし
た場合は、信頼性の高い光スイッチデバイスを得ること
ができる。

【００１５】そして、本発明の請求項５に記載した発明
は、光導波路基板および／または電気回路基板の接着面
に接着剤を塗布し、これらを重ね合わせることにより光
導波路基板を電気回路基板上に接着して搭載する光導波
路基板の実装方法において、前記接着剤として液状シリ
コーンゴムを用い、かつこの液状シリコーンゴムを真空
容器中で減圧脱泡する工程が含まれることを特徴とする
光導波路基板の実装方法である。

【００１６】このように、光導波路基板を電気回路基板
上に実装する場合に、接着剤として液状シリコーンゴム
を用いる実装方法とすることにより、上述したように蓄
熱による高温化に伴うデバイス特性の変化等の問題点が
なく、接着前後における熱膨張率の差や接着剤の硬化時
の体積変化等により歪みが生じた場合でも、光導波路基
板の反りの量を大きく変化させることがなく、デバイス
特性を大きく変化させない。

【００１７】また、液状シリコーンゴムを真空容器中で
減圧脱泡する工程が含まれる実装方法とすることによ
り、液状シリコーンゴム中に気泡を残すことなく接着す
ることが可能となり、接着剤中に気泡が存在することに
よる熱伝導率の低下が起こらず、蓄熱による高温化に伴
うデバイス特性の変化等の問題が生じない。

【００１８】本発明においては、上記真空容器中での減
圧脱泡を行うに際して、請求項６に記載したように真空
容器としてシール可能な袋を用いることが好ましい。ポ
リエチレンなどのシール可能な袋の中で減圧脱泡するこ
とにより、袋の外側から袋の内側の光導波路基板と電気
回路基板との積層体へ圧力が加わる。この圧力により光
導波路基板の反りに沿うように接着剤である液状シリコ
ーンゴムが広がり密着性がよくなるため、硬化後より強
い接着力を得ることができ、さらに脱泡性も良好となる
からである。

【００１９】なお、上述した理由と同様の理由から、こ
こで用いられる液状シリコーンゴムは、請求項７および
請求項８に記載するように、硬化物の熱伝導率が、１．
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものを用いることが好ましく、また
付加型液状シリコーンゴムを用いることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００２１】本発明の光導波路基板の実装構造物は、光
導波路基板を電気回路基板上に液状シリコーンゴムによ
り接着して搭載した構造に特徴を有するものであり、そ
の一例を図１に示す。図１において、１は電気回路基板
を示し、この電気回路基板１上には大きな反りを有する
光導波路基板２が接着剤層３により接着、搭載されてい
る。ここで、この接着剤層３は液状シリコーンゴムの硬
化物からなるものである。

【００２２】このように、接着剤層３がゴム弾性体であ
る液状シリコーンゴムの硬化物であるので、光導波路基
板２を電気回路基板１に接着した際の接着前後における
熱膨張率の差や接着剤の硬化時の体積変化等により歪み
が生じた場合でも、ゴム弾性体である液状シリコーンゴ
ムの硬化物が、この歪みを吸収することができ、光導波
路基板２の反りの量を大きく変化させることがないので
ある。

【００２３】また、本発明においては、液状シリコーン
ゴムを用い、これを硬化させると同時に光導波路基板２
と電気回路基板１とを接着させるものであるので、従来
行われていた成形された生ゴム、シリコーンゴム等を接
着剤を介して接着したものと異なり、通常の有機接着剤
を使用しない。このため、耐熱性に優れており、３００
℃まで用いることができる。また、生ゴム、シリコーン
ゴム等を用いた場合の手間、すなわちゴムを成形して、
これを接着剤により光導波路基板および電気回路基板に
接着させる等の手間がなく、単に例えばスクリーン印刷
等により直接光導波路基板等に塗布すればよいことか
ら、従来の成形品を用いた場合と比較して生産性の向上
につながるものである。

【００２４】さらに、液状シリコーンゴムは、当然のこ
とではあるが硬化前は液状であることから、光導波路基
板等に塗布した後に脱泡し、硬化させることにより気泡
の無い液状シリコーンゴムの硬化物を得ることができ
る。したがって、気泡による熱伝導率の低下を防止する
ことができ、さらに接着層の強度の低下を防止すること
ができる。また、液状シリコーンゴムは、他の接着剤と
比較して接着強度が高く、さらに液状であることからあ
らゆる形態の構造物にも容易に適用可能であるという利
点を有する。

【００２５】本発明において用いられる液状シリコーン
ゴムとしては、硬化物の熱伝導率が高い液状シリコーン
ゴム（高熱伝導性液状シリコーンゴム）が好ましい。こ
のような液状シリコーンゴムとしては、例えばＡｌＮ等
の熱伝導性充填剤が充填された液状シリコーンゴム等が
上げられる。熱伝導率が高い液状シリコーンゴムを用れ
ば、光導波路基板で発生した熱を接着剤である液状シリ
コーンゴムを介してより容易に放熱することができ、蓄
熱による高温化に伴うデバイス特性の変化等の問題点を
効果的に防止することができるからである。具体的に
は、熱伝導率値が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の液状シリコー
ンゴムが好ましく、より好ましくは５．０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上である。

【００２６】また、液状シリコーンゴムの種類として
は、縮合型液状シリコーンゴムと付加型液状シリコーン
ゴムとがありいずれを用いても特に問題ないが、本発明
においては付加型液状シリコーンゴムを用いることが好
ましい。付加型液状シリコーンゴムは、硬化時に本質的
に副生成物がないため、高温長時間のポストキュアーが
不要であり、縮合型液状シリコーンゴムのように硬化ま
でに長時間を必要とすることがないため本発明に好適だ
からである。

【００２７】本発明の光導波路基板の実装構造物に用い
られる電気回路基板は、特に限定されるものではなく、
光導波路基板が搭載され得るものであればいかなる基板
であってもよい。また、本発明に用いられる光導波路基
板もいかなる光導波路基板を用いることができるが、低
損失で光ファイバとの接続損失も非常に小さい石英系ガ
ラス光導波路基板が好ましい例として挙げられる。本発
明の光導波路基板の実装構造物は、種々の光デバイスと
して用いることができるが、特に好ましい例としては光
スイッチデバイスを挙げることができる。

【００２８】次に、本発明の光導波路基板の実装方法に
ついて説明する。本発明においては、まず光導波路基板
および／または電気回路基板の接着面に液状シリコーン
ゴムを塗布する。液状シリコーンゴムを塗布するのは、
光導波路基板の接着面のみであってもよいし、電気回路
基板の接着面のみであってもよく、さらには、光導波路
基板および電気回路基板の両方の接着面に塗布してもよ
い。本発明においては、接着強度等の観点から光導波路
基板の接着面に液状シリコーンゴムを塗布することが好
ましい。

【００２９】また、塗布の方法は特に限定されるもので
はなく、スクリーン印刷法による方法、シリンジからの
射出法等いかなる方法であってもよい。本発明において
は、所定の位置に均一に塗布できる等の利点からスクリ
ーン印刷法によることが好ましい。

【００３０】本発明の光導波路基板の実装方法において
は、液状シリコーンゴムを塗布した後、真空容器中で減
圧脱泡を行う。この減圧脱泡工程は、液状シリコーンゴ
ムが光導波路基板および／または電気回路基板の接着面
に塗布された直後に行われてもよいし、液状シリコーン
ゴムを塗布し、さらに光導波路基板と電気回路基板とを
位置合わせをして重ね合わせた後に行ってもよい。本発
明においては、脱泡のしやすさ、液状シリコーンゴムの
接着性等を考慮して、光導波路基板と電気回路基板とを
位置合わせをして重ね合わせた後に減圧脱泡工程を行う
ことが好ましい。

【００３１】この減圧脱泡工程は、真空容器中で行われ
るのであるが、この真空容器としては特に限定されるも
のではないが、シール可能な袋を用いることが好まし
い。液状シリコーンゴムを塗布し、光導波路基板と電気
回路基板とを重ね合わせた積層体をシール可能な袋の中
に入れ、袋の中を減圧脱泡することにより、袋の外側か
ら袋の内側の光導波路基板と電気回路基板との積層体へ
圧力が加わる。この圧力により光導波路基板の反りに沿
うように接着剤である液状シリコーンゴムが広がり密着
性がよくなり、硬化後より強い接着力を得ることがで
き、さらに脱泡性も良好となるからである。

【００３２】このようなシール可能な袋を用いた減圧脱
泡工程には、真空包装用の真空シーラー等を用いること
ができる。また、袋の材質としては通気性の無いもので
あれば特に限定されるものではなく、例えばポリエステ
ルフィルム等を挙げることができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて
説明する。 （実施例）窒化アルミニウム粉末９７重量％とイットリ
ア粉末３重量％とからなる混合物１００重量部に、ブチ
ラール樹脂８重量部、エタノール６０重量部およびフタ
ル酸ジオクチル１２重量部を添加した後、ボールミル中
で５０時間混練してスラリーを調製した。

【００３４】次いで、このスラリーを真空脱泡機で処理
して、その溶剤を一部飛散させ、粘度３０，０００セン
チポイズとした。このスラリーからドクターブレードを
用いて厚さ２．０ｍｍのグリーンシートを形成し、この
グリーンシートから１５０ｍｍ×１５０ｍｍの角板を切
り出した。これを窒素雰囲気ガス中、温度７００℃で脱
脂を行い、次いで窒素雰囲気ガス中、温度１，８００℃
で焼結して焼結体を得た。この焼結体の両面を研磨して
厚さ１．５ｍｍの窒化アルミニウム基板を作製した。こ
の窒化アルミニウム基板に銀ペーストをスクリーン印刷
法を用いて所定の電気配線パターンとなるように塗布
し、大気中、温度８００℃で焼成させて窒化アルミニウ
ムからなる電気回路基板を得た。

【００３５】次に、別に用意した１２０ｍｍ×１２０ｍ
ｍの石英系ガラス光導波路基板の接着面側に高熱伝導性
液状シリコーンゴム（品番：ＫＥ１８６２、信越化学工
業株式会社製）をスクリーン印刷法を用いて塗布した
後、上記窒化アルミニウムからなる電気回路基板と位置
合わせをした後重ね合わせ、積層体を作製した。

【００３６】この積層体を、ポリエチレン製のシール可
能な袋の中に挿入し、袋の内部を吸気して脱泡を行った
後、１３０℃で硬化させ、光導波路基板の実装構造物を
形成した。得られた光導波路基板の実装構造物を用い、
光導波路基板の接着前後でのシリコン基板の反りの量の
変化を測定した。また、レーザーフラッシュ法により接
着層の熱伝導率値の測定を行った。

【００３７】（比較例１）接着層をエポキシ樹脂とした
以外は実施例の構造物と同様の構造物を作製し、実施例
と同様の方法により反り量の変化および接着層の熱伝導
率値の測定を行った。

【００３８】（比較例２）接着層を成形シリコーンゴム
とした以外は実施例の構造物と同様の構造物を作製し、
実施例と同様の方法により反り量の変化および接着層の
熱伝導率の測定を行った。それぞれの結果を表１にまと
める。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１の結果から明らかなように、液状シリ
コーンゴムを用いた実施例は、比較例とくらべて接着前
後の反り量の変化量が少なく、また熱伝導率値も高い値
を示した。したがって、実施例の光導波路基板の実装構
造物は比較例の構造物より反り量変化に伴う光デバイス
の特性の変化が少なく、また蓄熱による高温化の弊害も
少ない高品質なものであることがわかる。

【００４１】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請
求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を
有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるもので
あっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、光導波路基板が電気回路基板
上に搭載されてなる光導波路基板の実装構造物におい
て、前記光導波路基板を前記電気回路基板上に液状シリ
コーンゴムにより接着して搭載する光導波路基板の実装
構造物であるので、光導波路で発生した熱を接着剤であ
る熱伝導性の良好な液状シリコーンゴムの硬化物を介し
て放熱することができ、蓄熱による高温化に伴う光デバ
イスの特性の変化等の問題点がない。

【００４３】また、液状シリコーンゴムは、硬化後、ゴ
ム弾性体となるため、光導波路基板を電気回路基板に接
着した場合、接着前後における熱膨張率の差や接着剤の
硬化時の体積変化等により歪みが生じた場合でも、硬化
後の液状シリコーンゴムが、この歪みを吸収することが
でき、光導波路基板の反りの量を大きく変化させること
がなく、光導波路基板の光デバイスの特性の変化を最小
限とすることができる。したがって、本発明の光導波路
基板の実装構造物を用いた光デバイスは、高性能で信頼
性の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路基板の実装構造物の一例を示
す断面概要図である。

【符号の説明】

１ … 電気回路基板、 ２ … 光導波路
基板、３ … 接着剤層。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路基板が電気回路基板上に搭載さ
   れてなる光導波路基板の実装構造物において、前記光導
   波路基板を前記電気回路基板上に液状シリコーンゴムに
   より接着して搭載することを特徴とする光導波路基板の
   実装構造物。
2. 【請求項２】 前記液状シリコーンゴムの硬化物の熱伝
   導率値が、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とす
   る請求項１記載の光導波路基板の実装構造物。
3. 【請求項３】 前記液状シリコーンゴムが、付加型液状
   シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の光導波路基板の実装構造物。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれかの
   請求項に記載された光導波路基板の実装構造物からなる
   ことを特徴とする光スイッチデバイス。
5. 【請求項５】 光導波路基板および／または電気回路基
   板の接着面に接着剤を塗布し、これらを重ね合わせるこ
   とにより光導波路基板を電気回路基板上に接着して搭載
   する光導波路基板の実装方法において、前記接着剤とし
   て液状シリコーンゴムを用い、かつこの液状シリコーン
   ゴムを真空容器中で減圧脱泡する工程が含まれることを
   特徴とする光導波路基板の実装方法。
6. 【請求項６】 前記真空容器としてシール可能な袋を用
   いることを特徴とする請求項５記載の実装方法。
7. 【請求項７】 前記液状シリコーンゴムとして、その硬
   化物の熱伝導率が、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となる液状シ
   リコーンゴムを用いることを特徴とする請求項５または
   請求項６記載の光導波路基板の実装方法。
8. 【請求項８】 前記液状シリコーンゴムとして、付加型
   液状シリコーンゴムを用いることを特徴とする請求項５
   から請求項７までのいずれか１項に記載の光導波路基板
   の実装方法。