WO2014017107A1 - 集積型光モジュール - Google Patents

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笠原　亮一
荒武　淳
小川　育生
那須　悠介
鈴木　雄一
相馬　俊一
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日本電信電話株式会社
Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社
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    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device

Definitions

  • the present invention relates to an integrated optical module, and more particularly to an integrated optical module equipped with a planar lightwave circuit integrated with a light emitting element or a light receiving element to constitute an optical transceiver.
  • a general transceiver configuration includes a light emitting element or a light receiving element manufactured using an optical semiconductor and an output or input optical fiber, which are optically coupled via a lens.
  • a light emitting element or a light receiving element manufactured using an optical semiconductor
  • an output or input optical fiber which are optically coupled via a lens.
  • light emitted from an optical fiber on the input side is imaged on a light receiving element by a lens and directly detected (intensity detection).
  • phase shift keying (PSK) method is a method of transmitting a signal by modulating the phase of light.
  • PSK system can dramatically increase the transmission capacity compared to the prior art by increasing the number of modulations.
  • the light receiving element can detect the intensity of the signal light, but cannot directly detect the phase of the light. Therefore, a means for converting the phase of light into light intensity is required. Therefore, there is a method of detecting a phase difference by using light interference.
  • signal light and other light reference light
  • a light receiving element By causing signal light and other light (reference light) to interfere with each other and detecting the light intensity of the interference light with a light receiving element, it is possible to obtain phase information of the light.
  • coherent detection using a light source prepared separately as reference light and differential detection in which part of the signal light itself is branched to interfere with both as reference light.
  • a recent PSK optical receiver requires an optical interference circuit that converts phase information into intensity information by light interference. ing.
  • Such an optical interference circuit can be realized by using a planar lightwave circuit (PLC: Planar Light Circuit).
  • PLC Planar Lightwave circuit
  • the PLC has excellent features in terms of mass productivity, low cost, and high reliability, and various optical interference circuits can be realized.
  • an optical interference circuit used for a PSK optical receiver an optical delay interference circuit, a 90-degree hybrid circuit, and the like have been realized and put into practical use.
  • PLCs are manufactured by standard photolithography, etching techniques, and glass deposition techniques such as FHD (Flame Hydrolysis Deposition).
  • an under cladding layer made mainly of quartz glass or the like and a core layer having a higher refractive index than that of the under cladding layer are deposited on a substrate such as Si.
  • a substrate such as Si.
  • waveguides with various patterns are formed in the core layer.
  • the waveguide is embedded with an overcladding layer.
  • FIG. 1 shows an optical connection method between a conventional PLC and an optical receiver.
  • the basic connection method between the PLC and the optical receiver in the PSK optical receiver is a simple fiber connection as shown in FIG.
  • Optical coupling is performed by connecting a planar lightwave circuit (PLC) 1 having an optical fiber 3a connected to the input end and an optical receiver 2 with an optical fiber 3b.
  • PLC planar lightwave circuit
  • the number of optical fibers 3b used for optical coupling is determined by the number of output lights output from the PLC. There may be a case where the number of optical fibers used for optical coupling is plural. Therefore, the configuration of the optical receiver using such an optical fiber connection has a problem that the size increases.
  • the optical receiver can be miniaturized by optically coupling the output of the PLC and the input of the optical receiver directly without going through an optical fiber and integrating the whole in one package.
  • Such an optical receiver in which the PLC and the optical receiver are directly optically coupled is referred to as an integrated optical module.
  • a method for fixing a PLC chip is particularly important.
  • the light output from the PLC chip is propagated into the space and optically coupled to the light receiving element by a lens or the like, all light is received if the positional relationship among the light emitting end from the PLC chip, the lens, and the light receiving element changes. Light cannot be received by the element, resulting in loss.
  • the environmental temperature changes and the temperature of the package that houses the optical receiver, the temperature of each element, etc. change these positions fluctuate due to the effects of thermal expansion. Become.
  • it is necessary that the positional relationship does not change at least relatively even when the environmental temperature or the like changes.
  • the area occupied by the PLC chip in the optical receiver is about one to two digits larger than that of the light receiving element, and the shape change due to thermal expansion is large.
  • the substrate constituting the planar lightwave circuit and the deposited thin film glass have a large difference in thermal expansion coefficient, a large warp occurs due to a temperature change.
  • the positional displacement and emission angle change of the emitted light from the PLC chip with respect to the light receiving element are very problematic.
  • These two changes change the position and angle of the emitted light from the planar lightwave circuit, causing an optical axis shift.
  • the optical axis shift deteriorates the optical coupling to the light receiving element and generates a loss. In order to realize an integrated optical module, it is important to eliminate such an optical axis shift or make it harmless.
  • Fig. 2 shows the internal structure of a conventional integrated optical module.
  • the PLC chip 13 in which an optical interference circuit is formed as an optical functional circuit, the lens 14, and the light receiving element 15 are each provided with mounting mounts 12 a, 12 b, and 12 c as support members.
  • the base substrate 11 is fixed.
  • the optical fiber 16 and the PLC chip 13 are connected via an optical fiber fixing component 17.
  • the light input from the optical fiber 16 interferes with the PLC chip 13 and is then coupled to the light receiving element 15 by the lens 14.
  • the fixing mount 12a and the PLC chip 13 are fixed by an adhesive 18 or solder. By substantially fixing the almost entire bottom surface of the PLC chip 13 to the fixing mount, expansion and warpage change due to temperature are suppressed. Further, the lens 14 and the light receiving element 15 are also fixed to the fixing mount so that the optical axis shift due to temperature change does not occur.
  • the optical axis shift due to temperature change can be suppressed to be sufficiently small, but on the other hand, the change in characteristics of the PLC chip due to temperature change becomes significant.
  • the planar lightwave circuit 13 is composed of the Si substrate 13a and the quartz glass layer 13b having a large difference in thermal expansion coefficient, warpage change due to temperature change and thermal expansion are large.
  • the bottom surface of the PLC chip 13 is fixed all over, thermal expansion and warpage change are suppressed.
  • a large thermal stress is generated between the Si substrate 13a and the quartz glass layer 13b.
  • the stress causes a refractive index change in the quartz glass layer 13b through the photoelastic effect.
  • the length and refractive index of the waveguide are accurately adjusted in order to control the interference characteristics.
  • the change in the refractive index generated through the stress causes a change in the equivalent circuit length and changes the characteristics of the interferometer, and thus degrades the characteristics of the optical interference circuit.
  • the adhesive 18 is a soft adhesive such as an elastic adhesive, a paste, or a fixing paste in order to suppress the change in optical characteristics by suppressing the generation of thermal stress (for example, , Refer to Patent Document 1), the influence of the optical axis shift described above becomes significant, and loss occurs.
  • FIG. 3 an integrated optical module in which optical components such as a PLC chip are integrated.
  • the PLC chip 33 is bonded and fixed by applying an adhesive 38 on a pedestal formed by raising a part of the fixing mount 32a.
  • Other configurations in FIG. 3 are the same as those in FIG. That is, the optical fiber 36 is connected to the PLC chip 33 using the optical fiber fixing component 37, and the optical components such as the PLC chip 33, the lens 34, and the light receiving element 35 are fixed to the base substrate 31 by the mounting mounts 32 a and 32 b. , 32c.
  • this configuration even if distortion or warpage occurs in the PLC chip due to a temperature change, the effect of stress is minimized in the portion of the optical functional circuit, and the characteristic deterioration of the optical functional circuit can be suppressed.
  • FIG. 4B is a top view of the mount. As shown in FIG. 4B, since the pedestal 42 having a quadrangular cross section is provided in a part of the mount, the adhesive overflowing on the four sides of the pedestal accumulates.
  • the bonding surface between the pedestal 42 and the PLC chip 33 is very small, it is necessary to control in units of ⁇ l in order to accurately control the amount of adhesive.
  • the volume of the metal is not large with respect to the humidity change, but the resin has a large volume change with respect to the humidity change.
  • the adhesive 38 made of the resin swells, but is made of the metal.
  • the volume of the pedestal 42 of the mount 40 is not changed. Therefore, if the humidity changes while the adhesive overflowing around the adhesive surface is accumulated, the overflowing adhesive 38 swells and generates a force F that pushes the PLC chip 33 upward, causing the variation and separation of the PLC chip. It was.
  • an object of the present invention is to provide an integrated optical module that avoids the occurrence of fluctuations in the displacement of a PLC chip and prevents peeling when the humidity changes.
  • the invention described in one embodiment includes a PLC chip, a base bonded and fixed to a part of the lower surface of the PLC chip with an adhesive applied to the bonding surface, and the base.
  • the integrated optical module is provided with a support portion to support, and a water repellent treatment portion in which an upper surface of the support portion is masked with a water repellent material is provided.
  • the water repellent portion is provided only around the pedestal.
  • the water-repellent treatment part is provided with a width of 100 ⁇ m or more around the pedestal.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a main part of the integrated optical module according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a side sectional view showing a schematic configuration of a main part of the integrated optical module according to the first embodiment
  • FIG. 5B is a top view of a mount used in the integrated optical module according to the first embodiment. is there.
  • An integrated optical module is configured by mounting optical components such as a PLC chip, a lens, a light receiving element, or a light emitting element on a base substrate via a mount and sealing them with a package.
  • the PLC chip 33 on which the optical interference circuit is formed is connected to an optical fiber 36 via a fiber fixing component 37, and is adhesively fixed to the mount 40 with an adhesive 38a.
  • the PLC chip 33 is configured by laminating a quartz glass layer 33b in which a waveguide type optical functional circuit including a core and a clad is formed on a Si substrate 33a.
  • the adhesive 38 may be, for example, a thermosetting epoxy adhesive, a humidity curable adhesive, or an oxygen curable adhesive.
  • the mount 40 can be made of a metal such as Kovar, and has a flat plate-like support portion 41 for mounting on a base substrate, and a pedestal formed by protruding from a part of the upper surface of the flat plate-like support portion 41. 42 and a water-repellent treatment part 43 provided on the upper surface of the support part 41.
  • An adhesive 38 is applied to the adhesive surface that is the upper surface of the base 42 of the mount 40. Further, the PLC chip 33 is bonded and fixed to the upper surface of the base 42 at a part of the lower surface thereof.
  • the water repellent treatment portion is provided on the upper surface of the support portion 41 of the mount 40, so that the adhesive 38 overflowing from the bonding surface between the PLC chip 33 and the mount 40 is transferred to the support portion of the mount 40. No adhesive spreads over the PLC chip 33 and the support part 41 of the mount 40 so that it does not spread over the upper surface of the 41. While the mount 40 is made of metal, the adhesive is made of resin, and only the adhesive swells when the humidity increases. By providing the water-repellent treatment part 43 around the pedestal 42, the adhesive 38 overflowing from the adhesive surface does not spread on the upper surface of the support part 41 of the mount 40, and the adhesive 38 swells and causes the PLC chip 33 to swell.
  • the PLC chip 33 is not displaced and peeled off. This is because there is almost no adhesive 38 spreading on the upper surface of the support portion 41 of the mount 40, and there are many interfaces with the space of the adhesive 38, so there is room for the adhesive 38 to swell and spread even if the adhesive 38 swells. This is because the pressure is released.
  • the water-repellent treatment part may be provided only on a part of the upper surface of the support part 41.
  • FIG. 6 is the same as FIG. 5B except for the arrangement of the water repellent portion.
  • the water repellent treatment unit 43 is provided only in a predetermined width around the base 42.
  • the water repellent portion may be provided with a width of 100 microns or more.
  • the resin material used for forming the water repellent portion 43 a resin having water repellency with respect to the adhesive 38 is used.
  • silicone resin, fluororesin, acrylic resin, wax, or the like can be used as a resin material used for forming the water repellent portion 43.
  • the water repellent treatment part 43 is provided by applying a water repellent treatment agent on the upper surface of the mount while masking the pedestal.
  • the cross-sectional shape of the pedestal 42 is not limited to a quadrangular cross section as shown in FIG. 5B, and can be configured in an arbitrary cross-sectional shape such as a circle. If the cross section is a quadrangle as shown in FIG. 5B, a large bonding area can be obtained, so that the bonding with the PLC chip 33 is stable.
  • the adhesive 38 swells and pushes up the PLC chip 33. Since no pressure is applied, the PLC chip 33 is not displaced or peeled off.
  • the pedestal may be bonded to the upper surface of the support part with an adhesive.

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Abstract

湿度変化する際に、ＰＬＣチップの変位変動の発生を回避し、剥離がないようにした集積型光モジュールを提供すること。ＰＬＣチップと、接着面に塗布された接着剤により前記ＰＬＣチップの下面の一部と接着固定された台座と、前記台座を支持する支持部とを備え、前記支持部の上面を撥水材料でマスキングした撥水処理部を設けたことを特徴とする集積型光モジュール。前記撥水処理部は、前記台座の周囲の所定幅にのみ設けられている。前記撥水処理部は、前記台座の周囲に１００μｍ以上の幅で設けられている。

Description

集積型光モジュール
　本発明は集積型光モジュールに関し、発光素子または受光素子とともに集積されて光送受信機を構成する平面型光波回路を搭載した集積型光モジュールに関する。
　光通信技術の進展に伴い、光部品の開発が益々重要となっている。とりわけ、光送受信器は、伝送速度や応答速度の高速化が検討され、通信容量が拡大している。一般的な送受信器の構成は、光半導体を用いて作製される発光素子または受光素子と、出力用または入力用の光ファイバとから構成され、それらがレンズを介して光結合されている。例えば、光受信器の場合、入力側の光ファイバから出射された光は、レンズにより受光素子に結像され、直接検波（強度検波）される。
　光伝送システムにおける変復調処理技術に目を転ずると、位相変調方式を用いた信号伝送が広く実用化されている。位相シフトキーイング（ＰＳＫ）方式は、光の位相を変調することで信号を伝送する方法である。ＰＳＫ方式は、変調の多値化などにより、従来に比べ、飛躍的な伝送容量の拡大ができる。
　このようなＰＳＫ信号を受信するには、光の位相を検波する必要がある。受光素子は、信号光の強度を検波することはできるが、直接、光の位相を検波することができない。従って、光の位相を光強度に変換する手段が必要となる。そこで、光の干渉を用いることにより、位相差を検波する方法等がある。信号光と他の光（参照光）とを干渉させ、その干渉光の光強度を受光素子で検波することにより、光の位相情報を得ることが可能となる。参照光として別途用意した光源を用いるコヒーレント検波や、信号光自体を一部分岐して参照光として両者を干渉させる差動検波がある。このように、従来の強度変調方式のみを用いた光受信機とは異なり、近年のＰＳＫ方式の光受信機には、光の干渉により位相情報を強度情報に変換する光干渉回路が必要となっている。
　このような光干渉回路は、平面型光波回路（ＰＬＣ：Planar Light Circuit）を用いて実現できる。ＰＬＣは、量産性、低コスト性および高信頼性の面から優れた特徴をもち、様々な光干渉回路が実現可能である。実際に、ＰＳＫ方式の光受信機に用いられる光干渉回路として、光遅延干渉回路、９０度ハイブリッド回路等が実現され、実用化されている。このようなＰＬＣは、標準的なフォトグラフィー法、エッチング技術およびＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition）等のガラス堆積技術によって作製されている。
　具体的な製造プロセスでは、最初に、Ｓｉ等の基板上に、石英ガラス等を主原料とするアンダークラッド層と、そのアンダークラッド層より高い屈折率を持つコア層とを堆積させる。その後、コア層に様々なパターンの導波路を形成する。最後にオーバークラッド層によってその導波路を埋め込む。このようなプロセスにより、導波路型の光機能回路を有するＰＬＣチップが作製される。信号光は、上述のようなプロセスを経て作製された導波路内に閉じ込められ、ＰＬＣチップ内部を伝搬する。
　図１に、従来のＰＬＣと光受信器との光接続方法を示す。ＰＳＫ方式の光受信機におけるＰＬＣと光受信器の基本的な接続方法は、図１に示すような、単純なファイバ接続である。入力端に光ファイバ３ａが接続された平面型光波回路（ＰＬＣ）１と、光受信器２とを、光ファイバ3bで繋ぐことにより光結合を行う。光結合に使用する光ファイバ3bの本数は、ＰＬＣから出力される出力光の数により決まる。光結合に使用する光ファイバの本数が、複数本になる場合もある。従って，このような光ファイバ接続を用いた光受信機の構成では、サイズが大きくなるという問題があった。そこで、ＰＬＣの出力と光受信器の入力とを、光ファイバを介さず直接的に光結合し、全体を１つのパッケージに集積することにより、光受信機を小型化できる。このような、ＰＬＣと光受信器とが直接的に光結合された形態の光受信機を、集積型光モジュールと呼ぶ。
　集積型光モジュールを実現するためには、ＰＬＣチップの固定方法が特に重要となる。ＰＬＣチップから出力される光を空間中に伝搬させ、レンズ等により受光素子に光結合する場合、ＰＬＣチップからの光の出射端、レンズ、受光素子の位置関係が変化すると、全ての光を受光素子により受光できなくなり、損失となる。特に、環境温度が変化して，光受信機を納めるパッケージの温度、それぞれの素子温度等が変化した場合、熱膨張の影響によりこれらの位置が変動するため、このような損失の問題が顕著になる。低損失な光結合を実現するためには、環境温度等が変化した場合でも、それぞれの位置関係が、少なくとも相対的に、変動しないことが必要となる。
　特に、ＰＬＣチップは、光受信機の中で占める面積が、受光素子に比べて１桁から２桁程度大きく、熱膨張による形状の変化が大きい。また、平面型光波回路を構成する基板と堆積された薄膜ガラスとは、大きな熱膨張係数差を持つため、温度変化によって大きなそりが発生する。このため、受光素子に対するＰＬＣチップからの出射光の位置変位および出射角度変化が非常に問題となる。これらの２つの変化により平面型光波回路からの出射光の位置や角度が変化し、光軸ズレが発生する。光軸ズレは受光素子への光結合を劣化させ、損失を発生する。集積型光モジュールの実現には、このような光軸ズレを解消すること、もしくは、無害化することが重要である。
　図２に、従来の集積型光モジュールの内部構造を示す。上述したような、温度変化による光軸ズレが発生しないように、ＰＬＣチップの底面のほぼ全面を、しっかりと固定する方法が知られている。図２に示した集積型光モジュールでは、光機能回路として光干渉回路が形成されたＰＬＣチップ１３と、レンズ１４と、受光素子１５とは、それぞれ固定用マウント１２ａ，１２ｂ，１２ｃを支持部材として、ベース基板１１に固定されている。光ファイバ１６とＰＬＣチップ１３とは、光ファィバ固定部品１７を介して接続されている。集積型光モジュールでは、光ファイバ１６から入力された光は、ＰＬＣチップ１３において干渉したのち、レンズ１４により受光素子１５に結合する。
　固定用マウント１２ａとＰＬＣチップ１３とは、接着剤１８または半田により固定される。ＰＬＣチップ１３の底面のほぼ全面を、しっかりと固定用マウントに固定することにより、温度による膨張やそり変化を抑えている。また、レンズ１４、受光素子１５も固定用マウントに固定することにより、温度変化による光軸ズレが発生しないようにしている。
　しかしながら、図２に示す構成では、温度変化による光軸ズレは十分小さくなるように抑制できるが、一方で、温度変化によるＰＬＣチップの特性変化が顕著になる。上述のように、平面型光波回路１３は、大きな熱膨張係数差を持つＳｉ基板１３ａと石英ガラス層１３ｂとから構成されているため、温度変化によるそり変化や、熱膨張が大きい。図２に示すような構成では、ＰＬＣチップ１３の底面が全面固定されているため、熱膨張やそり変化が抑制される。
　一方で、この場合、大きな熱応力がＳｉ基板１３ａと石英ガラス層１３ｂとの間に発生する。応力は、光弾性効果を通じて、石英ガラス層１３ｂ内部に屈折率変化を引き起こす。ＰＬＣチップ１３内に構成された光干渉回路は、干渉特性を制御するために、導波路の長さと屈折率が正確に調整されている。応力を介して発生する屈折率変化は、等価回路長の変化をもたらし、干渉計の特性を変化させるため、光干渉回路の特性を劣化させる。
　これに対して、熱応力の発生を抑制することにより光学特性の変化を抑制するために、接着剤１８として、弾性接着剤、ペーストなどの柔らかい接着剤、または固定用ペーストを用いたとすると（例えば、特許文献１参照）、前述の光軸ズレの影響が顕著となり、損失が発生する。
特開２００９－１７５３６４号公報
　以上の問題を解決するために、ＰＬＣチップ等の光部品を集積した集積型光モジュールとして、図３に示す構成を採用することが提案されている。この構成では、固定用マウント３２ａの一部を隆起させて形成した台座上に接着剤３８を塗布してＰＬＣチップ３３を接着固定している。図３のその他の構成は、図２と同様に構成されている。すなわち、光ファイバ３６が光ファイバ固定部品３７を用いてＰＬＣチップ３３に接続され、ＰＬＣチップ３３、レンズ３４、受光素子３５等の光部品が、ベース基板３１に対して、固定用マウント３２ａ、３２ｂ、３２ｃを介して搭載されている。この構成により、温度変化によりＰＬＣチップに歪や反りが発生しても、光機能回路の部分は応力の影響が最小限で済み、光機能回路の特性劣化を抑制することができる。
　しかしながら、この集積型光モジュールでは、ＰＬＣチップ３３とマウント４０の台座部分４２とを接続するために塗布した接着剤３８の塗布量が多すぎると、図４Ａに示すように、接着剤３８が台座部分４２の周囲に溢れた状態で硬化する。溢れた接着剤３８はその接着力によって台座の周囲に集中して存在しやすく、マウントに広がらずに溢れた接着面の周囲に溜まってしまう。図４Ｂはマウントの上面図である。図４Ｂに示すように、断面が四角形の台座４２がマウントの一部に設けられているので、台座の４辺に溢れた接着剤が溜まる。台座４２とＰＬＣチップ３３との接着面が非常に小さいため、接着剤の量を正確に制御するためにはμｌ単位の制御をする必要がある。また一般に、金属は湿度変化に対して体積変化は大きくないが、樹脂は湿度変化に対する体積変化が大きく、湿度が変化したときに、樹脂で構成される接着剤３８は膨潤するが、金属で構成されるマウント４０の台座４２は体積変化しない。したがって、接着面の周囲に溢れた接着剤が溜まったまま湿度変化すると、溢れた接着剤３８が膨潤して、ＰＬＣチップ３３を上方に押し上げる力Ｆを生じ、ＰＬＣチップの変位変動・剥離の原因となっていた。
　以上に鑑み、本発明の課題は、湿度変化する際に、ＰＬＣチップの変位変動の発生を回避し、剥離がないようにした集積型光モジュールを提供することにある。
　上記の課題を解決するために、一実施形態に記載の発明は、ＰＬＣチップと、接着面に塗布された接着剤により前記ＰＬＣチップの下面の一部と接着固定された台座と、前記台座を支持する支持部とを備え、前記支持部の上面を撥水材料でマスキングした撥水処理部を設けたことを特徴とする集積型光モジュールである。
　上記の集積型光モジュールにおいて、前記撥水処理部は、前記台座の周囲にのみ設けられていることが好ましい。
　上記の集積型光モジュールにおいて、前記撥水処理部は、前記台座の周囲に１００μｍ以上の幅で設けられていることが好ましい。
従来の平面光波回路と光受信機との光接続方法を示す図である。 従来の集積型光モジュールの一例の内部構造を示す図である。 従来の集積型光モジュールの他の例の内部構造を示す図である。 従来の集積型光モジュールにおけるＰＬＣチップの変位変動・剥離について説明する図である。 従来の集積型光モジュールにおけるＰＬＣチップの変位変動・剥離について説明する図である。 第１の実施形態の光集積型光モジュールの一例の内部構造を示す側断面図である。 第１の実施形態の光集積型光モジュールの一例の内部構造を示す上面図である。 マウントの一部に撥水処理部を設けた例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　図５Ａおよび５Ｂは、第１の実施形態の集積型光モジュールの要部を示す図である。図５Ａは、第１の実施形態の集積型光モジュールの要部の概略構成を示す側断面図であり、図５Ｂは、第１の実施形態の集積型光モジュールに用いられるマウントの上面図である。集積型光モジュールは、ＰＬＣチップ、レンズ、受光素子または発光素子等の光部品を、マウントを介してベース基板上に搭載し、これらをパッケージで封止して構成される。光干渉回路が形成されたＰＬＣチップ３３は図５Ａに示すように、光ファイバ３６とファイバ固定部品３７を介して接続され、接着剤３８ａによってマウント４０に接着固定されている。
　ＰＬＣチップ３３は、Ｓｉ基板３３ａ上に、コア、クラッドからなる導波路型の光機能回路が形成された石英ガラス層３３ｂが積層されて構成されている。接着剤３８は、例えば、熱硬化型エポキシ系の接着剤、湿度硬化型の接着剤、酸素硬化型の接着剤のいずれでもよい。
　マウント４０は、Ｋｏｖａｒ等の金属で構成することができ、ベース基板上に搭載するための平板状の支持部４１と、平板状の支持部４１の上面の一部に隆起して形成された台座４２と、支持部４１の上面に設けられた撥水処理部４３とを備えている。マウント４０の台座４２の上面である接着面には、接着剤３８が塗布されている。また、台座４２の上面には、ＰＬＣチップ３３がその下面の一部において接着固定されている。本発明の集積型光モジュールでは、マウント４０の支持部４１の上面に撥水処理部を設けることにより、ＰＬＣチップ３３とマウント４０との接着面から溢れた接着剤３８が、マウント４０の支持部４１の上面に広がらず、ＰＬＣチップ３３とマウント４０の支持部４１とに亘って存在する接着剤３８がほとんどないようにしている。マウント４０は金属で構成されている一方、接着剤は樹脂で構成されており、湿度が高くなった場合に接着剤のみが膨潤することとなる。この台座４２の周囲に撥水処理部４３を設けたことにより、接着面から溢れた接着剤３８がマウント４０の支持部４１の上面には広がらず、接着剤３８が膨潤してＰＬＣチップ３３を押し上げる圧力を及ぼさない。したがって、ＰＬＣチップ３３が変位変動・剥離するということがない。これは、マウント４０の支持部４１の上面に広がる接着剤３８がほとんどなく、接着剤３８の空間との界面が多く存在するため接着剤３８が膨潤しても接着剤３８が膨らんで広がる余地があり、圧力が開放されるからである。
　撥水処理部は図６に示すように、支持部４１上面全体でなく、一部にのみ設けてもよい。図６は撥水処理部の配置以外は図５Ｂと同じである。例えば、台座４２の周囲の所定幅のみに撥水処理部４３を設ける。例えば、撥水処理部は１００ミクロン以上の幅に設けてもよい。
　撥水処理部４３を形成するために用いられる樹脂材料は、接着剤３８に対して撥水力を有する樹脂が用いられる。例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ワックスなどを撥水処理部４３を形成するために用いられる樹脂材料として用いることができる。撥水処理部４３は、台座をマスクしてマウント上面に撥水処理剤を塗布することによって設けられる。
　なお、台座４２の断面形状は、図５Ｂに示すように、断面が四角形であることに限定されず、円形等の任意の断面形状に構成することができる。図５Ｂのように断面が四角形であると、接着面積を大きく取ることができるのでＰＬＣチップ３３との接着が安定する。
　この実施形態によれば、マウント４０の平板部４１に設けられた撥水処理部４３により、マウント４０の平板部４１に接着剤が広がらないため、接着剤３８が膨潤してＰＬＣチップ３３を押し上げる圧力を及ぼさないので、ＰＬＣチップ３３が変位変動・剥離するということがない。
　以上の実施形態では、マウントを構成する支持部と台座とを一体で構成した場合を例に挙げて説明しているが、支持部の上面に台座を接着剤で接着してもよい。
　３３　　ＰＬＣチップ
　３３ａ　Ｓｉ基板
　３３ｂ　石英ガラス層
　３６　　光ファイバ
　３７　　ファイバ固定部品
　３８　　接着剤
　４０　　マウント
　４１　　支持部
　４２　　台座
　４３　　撥水処理部

Claims (3)

  1. 　ＰＬＣチップと、
    　接着面に塗布された接着剤により前記ＰＬＣチップの下面の一部と接着固定された台座と、
    　前記台座を支持する支持部とを備え、
    　前記支持部の上面を撥水材料でマスキングした撥水処理部を設けたことを特徴とする集積型光モジュール。
  2. 　前記撥水処理部は、前記台座の周囲の所定幅にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の集積型光モジュール。
  3. 　前記撥水処理部は、前記台座の周囲に１００μｍ以上の幅で設けられていることを特徴とする請求項２に記載の集積型光モジュール。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5662386B2 (ja) * 2012-07-26 2015-01-28 日本電信電話株式会社 集積型光モジュール
JP2017032629A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 住友電気工業株式会社 光モジュール
JP6528643B2 (ja) * 2015-10-27 2019-06-12 三菱電機株式会社 波長多重光通信モジュール
JP6500750B2 (ja) 2015-11-05 2019-04-17 住友電気工業株式会社 半導体光素子、半導体組立体
WO2017100560A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Kaiam Corp. Optical transceiver with combined transmitter and receiver assembly
JP7421840B2 (ja) * 2019-02-08 2024-01-25 古河電気工業株式会社 光モジュール

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255196A (ja) * 2002-02-27 2003-09-10 Kyocera Corp 光モジュール及びその組立方法
JP2006243391A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 平面光波回路モジュール
JP2008164828A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Nippon Electric Glass Co Ltd 光デバイス及びその光軸調整方法
JP2009175364A (ja) 2008-01-23 2009-08-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光モジュール
JP2011248048A (ja) * 2010-05-26 2011-12-08 Kyocera Corp 光ファイバピグテールおよびそれを用いた光モジュール

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2919426B1 (fr) * 2007-07-23 2009-12-11 Commissariat Energie Atomique Procede d'enrobage de deux elements hybrides entre eux au moyen d'un materiau de brasure
JP4504435B2 (ja) * 2008-02-15 2010-07-14 日本電信電話株式会社 平面光回路部品及びその作製方法
WO2012070381A1 (ja) * 2010-11-22 2012-05-31 日本電気株式会社 実装構造及び実装方法
JP5662386B2 (ja) * 2012-07-26 2015-01-28 日本電信電話株式会社 集積型光モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003255196A (ja) * 2002-02-27 2003-09-10 Kyocera Corp 光モジュール及びその組立方法
JP2006243391A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 平面光波回路モジュール
JP2008164828A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Nippon Electric Glass Co Ltd 光デバイス及びその光軸調整方法
JP2009175364A (ja) 2008-01-23 2009-08-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光モジュール
JP2011248048A (ja) * 2010-05-26 2011-12-08 Kyocera Corp 光ファイバピグテールおよびそれを用いた光モジュール

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