集成型光模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種集成型光模塊，其在濕度變化時(shí)，避免PLC芯片的位移變動(dòng)的發(fā)生，使得沒(méi)有剝離。該集成型光模塊的特征在于，具備：PLC芯片；臺(tái)座，用涂布在黏接面上的膠黏劑與上述PLC芯片的底面的一部分黏接固定；以及支承部，支承上述臺(tái)座；設(shè)有用憎水材料掩蔽上述支承部的頂面的憎水處理部。上述憎水處理部只被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍的規(guī)定寬度上。上述憎水處理部被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍100μm以上的寬度上。
【專利說(shuō)明】集成型光模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成型光模塊(Integrated Optical Module),涉及與發(fā)光元件或受光元件一起被集成而構(gòu)成光收發(fā)機(jī)的、裝載有平面型光波回路的集成型光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光通信技術(shù)的進(jìn)展，光部件的開(kāi)發(fā)變得越來(lái)越重要。尤其是光收發(fā)器在研究傳輸速度和響應(yīng)速度的高速化，通信容量在擴(kuò)大。一般的收發(fā)器的結(jié)構(gòu)是由用光半導(dǎo)體制作的發(fā)光元件或受光元件、和輸出用或輸入用的光纖構(gòu)成，它們經(jīng)透鏡光耦合。例如，在光接收器的情況下，從輸入端的光纖射出的光由透鏡成像到受光元件上，直接被檢波(強(qiáng)度檢波)。
[0003]將目光轉(zhuǎn)向光傳輸系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)處理技術(shù):使用相位調(diào)制方式的信號(hào)傳輸在被廣泛實(shí)用化。相移鍵控(PSK)方式是通過(guò)調(diào)制光的相位來(lái)傳輸信號(hào)的方法。PSK方式通過(guò)調(diào)制的多值化等，與現(xiàn)有相比，能夠飛躍性地?cái)U(kuò)大傳輸容量。
[0004]為了接收這種PSK信號(hào)，需要檢測(cè)光的相位。受光元件能夠檢測(cè)信號(hào)光的強(qiáng)度，但是不能直接檢測(cè)光的相位。因此，需要將光的相位變換為光強(qiáng)度的手段。因此，有通過(guò)使用光的干涉來(lái)檢測(cè)相位差的方法等。通過(guò)使信號(hào)光和其他光(參考光)干涉，用受光元件檢測(cè)其干涉光的光強(qiáng)度，從而能夠得到光的相位信息。有使用另外準(zhǔn)備的光源作為參考光的相干檢波、和將信號(hào)光本身分路出一部分作為參考光并使兩者干涉的差動(dòng)檢波。這樣，與現(xiàn)有的只使用強(qiáng)度調(diào)制方式的光接收機(jī)不同，近年來(lái)的PSK方式的光接收機(jī)需要通過(guò)光的干涉而將相位信息變換為強(qiáng)度信息的光干涉回路。
[0005]這種光干涉回路可以用平面型光波回路(PLC:Planar Light Circuit)來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC在量產(chǎn)性、低成本性及高可靠性方面具有優(yōu)良的特征，能夠?qū)崿F(xiàn)各種各樣的光干涉回路。實(shí)際上，作為PSK方式的光接收機(jī)所用的光干涉回路，實(shí)現(xiàn)并實(shí)用化了光延遲干涉回路、90度混合回路等。這種PLC通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的照相法、蝕刻技術(shù)及FHD (Flame HydrolysisDeposition,火焰水解沉積)等玻璃沉積技術(shù)來(lái)制作。
[0006]在具體的制造工藝中，首先，在Si等襯底上，沉積以石英玻璃等為主原料的下包層、和具有比該下包層高的折射率的核心層。然后，在核心層上形成各種圖形的波導(dǎo)。最后用外包層來(lái)掩埋該波導(dǎo)。通過(guò)這種工藝，來(lái)制作具有波導(dǎo)型的光功能回路的PLC芯片。信號(hào)光被封閉在經(jīng)上述這樣的工藝而制作的波導(dǎo)內(nèi)，在PLC芯片內(nèi)部傳播。
[0007]圖1示出現(xiàn)有的PLC和光接收器的光連接方法。PSK方式的光接收機(jī)中的PLC和光接收器的基本的連接方法是圖1所示那樣的簡(jiǎn)單光纖連接。通過(guò)將輸入端上連接了光纖3a的平面型光波回路(PLC) 1、和光接收器2用光纖3b相連來(lái)進(jìn)行光耦合。光耦合所使用的光纖3b的根數(shù)由從PLC輸出的輸出光的數(shù)目來(lái)決定。光耦合所使用的光纖的根數(shù)有時(shí)也為多根。因此，在這種使用光纖連接的光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)中，有尺寸增大這一問(wèn)題。于是，通過(guò)將PLC的輸出和光接收器的輸入不經(jīng)光纖而直接光耦合，將整體集成為I個(gè)封裝，從而能夠?qū)⒐饨邮諜C(jī)小型化。這種將PLC和光接收器直接光耦合的方式的光接收機(jī)稱為集成型光模塊。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)集成型光模塊，PLC芯片的固定方法特別重要。在使從PLC芯片輸出的光傳播到空間中、用透鏡等光耦合到受光元件的情況下，如果來(lái)自PLC芯片的光的射出端、透鏡、受光元件的位置關(guān)系變化，則不能用受光元件接收所有光，造成損耗。特別是在環(huán)境溫度發(fā)生變化而容納光接收機(jī)的封裝的溫度、各個(gè)元件溫度等變化了的情況下，由于熱膨脹的影響而使它們位置變動(dòng)，所以這種損耗問(wèn)題變得顯著。為了實(shí)現(xiàn)低損耗的光耦合，需要使得即使在環(huán)境溫度等變化了的情況下，也是各個(gè)的位置關(guān)系至少相對(duì)不變動(dòng)。
[0009]特別是PLC芯片在光接收機(jī)中所占的面積比受光元件大I個(gè)量級(jí)至2個(gè)量級(jí)左右，熱膨脹引起的形狀變化大。此外，由于構(gòu)成平面型光波回路的襯底和沉積的薄膜玻璃具有大的熱膨脹系數(shù)差，所以會(huì)因溫度變化而發(fā)生大的翹曲。因此，來(lái)自PLC芯片的射出光相對(duì)于受光元件的位置位移及射出角度變化非常成問(wèn)題。由于這2個(gè)變化而使來(lái)自平面型光波回路的射出光的位置和角度變化，發(fā)生光軸偏移。光軸偏移使到受光元件的光耦合惡化，發(fā)生損耗。為了實(shí)現(xiàn)集成型光模塊，消除這種光軸偏移、或者使其無(wú)害化很重要。
[0010]圖2示出現(xiàn)有的集成型光模塊的內(nèi)部構(gòu)造。為了不發(fā)生上述那樣的溫度變化引起的光軸偏移，已知有牢牢地固定PLC芯片的底面的大致整個(gè)面的方法。在圖2所示的集成型光模塊中，作為光功能回路而形成了光干涉回路的PLC芯片13、透鏡14、以及受光元件15分別以固定用支架12a、12b、12c為支承部件，而被固定在底座基板11上。光纖16和PLC芯片13經(jīng)光纖固定部件17連接。在集成型光模塊中，從光纖16輸入的光在PLC芯片13中干涉后，由透鏡14耦合到受光元件15。
[0011]固定用支架12a和PLC芯片13由膠黏劑18或焊錫固定。通過(guò)將PLC芯片13的底面的大致整個(gè)面牢牢地固定到固定用支架上，從而抑制了溫度引起的膨脹和翹曲變化。此夕卜，通過(guò)將透鏡14、受光元件15也固定到固定用支架上，從而使得不發(fā)生溫度變化引起的光軸偏移。
[0012]然而，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，雖然能夠抑制溫度變化引起的光軸偏移以使其變得足夠小，但是另一方面，溫度變化引起的PLC芯片的特性變化變得顯著。如上所述，平面型光波回路13由具有大的熱膨脹系數(shù)差的Si襯底13a和石英玻璃層13b構(gòu)成，所以溫度變化引起的翹曲變化和熱膨脹大。在圖2所示那樣的結(jié)構(gòu)中，PLC芯片13的底面整個(gè)面被固定，所以抑制了熱膨脹和翹曲變化。
[0013]另一方面，在此情況下，在Si襯底13a和石英玻璃層13b之間發(fā)生大的熱應(yīng)力。應(yīng)力通過(guò)光彈性效應(yīng)，而在石英玻璃層13b內(nèi)部引起折射率變化。PLC芯片13內(nèi)構(gòu)成的光干涉回路為了控制干涉特性，而準(zhǔn)確地調(diào)整了波導(dǎo)的長(zhǎng)度和折射率。由于經(jīng)應(yīng)力而發(fā)生的折射率變化引起等效回路長(zhǎng)度的變化，使干涉計(jì)的特性變化，所以會(huì)使光干涉回路的特性惡化。
[0014]對(duì)此，為了通過(guò)抑制熱應(yīng)力的發(fā)生來(lái)抑制光學(xué)特性的變化，作為膠黏劑18，如果使用了彈性膠黏劑、糊劑等柔軟的膠黏劑、或固定用糊劑(例如參考專利文獻(xiàn)1)，則前述光軸偏移的影響會(huì)變得顯著，會(huì)發(fā)生損耗。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009 - 175364號(hào)公報(bào)[0018]為了解決以上問(wèn)題，提出了采用圖3所示的結(jié)構(gòu)作為集成了 PLC芯片等光部件的集成型光模塊。在該結(jié)構(gòu)中，在使固定用支架32a的一部分隆起而形成的臺(tái)座上涂布膠黏劑38而黏接固定了 PLC芯片33。圖3的其他結(jié)構(gòu)與圖2同樣構(gòu)成。即，光纖36用光纖固定部件37連接到PLC芯片33上，PLC芯片33、透鏡34、受光元件35等光部件經(jīng)固定用支架32a、32b、32c而裝載在底座基板31上。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，即使由于溫度變化而使PLC芯片發(fā)生變形或翹曲，光功能回路的部分的應(yīng)力的影響也可為最小限度，能夠抑制光功能回路的特性惡化。
[0019]然而，在該集成型光模塊中，如果為了連接PLC芯片33和支架40的臺(tái)座部分42而涂布的膠黏劑38的涂布量過(guò)多，則如圖4A所示，膠黏劑38在溢出到臺(tái)座部分42的周圍的狀態(tài)下固化。溢出的膠黏劑38由于其黏接力而容易集中存在于臺(tái)座的周圍，不擴(kuò)展到支架上而積聚在溢出的黏接面的周圍。圖4B是支架的俯視圖。如圖4B所示，剖面為四邊形的臺(tái)座42被設(shè)在支架的一部分上，所以在臺(tái)座的四邊積聚溢出的膠黏劑。臺(tái)座42和PLC芯片33的黏接面非常小，所以為了準(zhǔn)確控制膠黏劑的量，需要進(jìn)行μ I單位的控制。此外，一般金屬相對(duì)于濕度變化的體積變化不大，而樹(shù)脂相對(duì)于濕度變化的體積變化大，在濕度變化時(shí)，由樹(shù)脂構(gòu)成的膠黏劑38溶脹，而由金屬構(gòu)成的支架40的臺(tái)座42不發(fā)生體積變化。因此，如果在黏接面的周圍積聚了溢出的膠黏劑的狀態(tài)下濕度變化，則溢出的膠黏劑38溶脹，而產(chǎn)生將PLC芯片33向上方推起的力F，成為PLC芯片的位移變動(dòng)/剝離的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]鑒于以上，本發(fā)明的課題在于提供一種集成型光模塊，在濕度變化時(shí)，避免PLC芯片的位移變動(dòng)的發(fā)生，使得沒(méi)有剝離。
[0021]為了解決上述課題，一實(shí)施方式記載的發(fā)明是一種集成型光模塊，其特征在于，具備:PLC芯片；臺(tái)座，用涂布在黏接面上的膠黏劑與上述PLC芯片的底面的一部分黏接固定；以及支承部，支承上述臺(tái)座；設(shè)有用憎水材料掩蔽上述支承部的頂面的憎水處理部。
[0022]在上述集成型光模塊中，優(yōu)選上述憎水處理部只被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍。
[0023]在上述集成型光模塊中，優(yōu)選上述憎水處理部被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍ΙΟΟμπι以上的寬度上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是表示現(xiàn)有的平面型光波回路和光接收機(jī)的光連接方法的圖。
[0025]圖2是表示現(xiàn)有的集成型光模塊的一例的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
[0026]圖3是表示現(xiàn)有的集成型光模塊的另一例的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
[0027]圖4Α是說(shuō)明現(xiàn)有的集成型光模塊中的PLC芯片的位移變動(dòng)/剝離的圖。
[0028]圖4Β是說(shuō)明現(xiàn)有的集成型光模塊中的PLC芯片的位移變動(dòng)/剝離的圖。
[0029]圖5Α是表示第I實(shí)施方式的光集成型光模塊的一例的內(nèi)部構(gòu)造的側(cè)剖面圖。
[0030]圖5Β是表不第I實(shí)施方式的光集成型光模塊的一例的內(nèi)部構(gòu)造的俯視圖。
[0031]圖6是表示在支架的一部分上設(shè)有憎水處理部的例子的圖。
[0032]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0033]33 PLC 芯片[0034]33aSi 襯底
[0035]33b石央玻璃層
[0036]36光纖
[0037]37光纖固定部件
[0038]38膠黏劑
[0039]40支架
[0040]41支承部
[0041]42臺(tái)座
[0042]43憎水處理部
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0044]圖5A及5B是表不第I實(shí)施方式的集成型光模塊的主要部分的圖。圖5A是表不第I實(shí)施方式的集成型光模塊的主要部分的概略結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面圖，圖5B是第I實(shí)施方式的集成型光模塊所用的支架的俯視圖。集成型光模塊是將PLC芯片、透鏡、受光元件或發(fā)光元件等光部件經(jīng)支架裝載到底座基板 上、用封裝來(lái)密封它們而構(gòu)成的。形成了光干涉回路的PLC芯片33如圖5A所示，經(jīng)光纖固定部件37與光纖36連接，由膠黏劑38a黏接固定在支架40上。
[0045]PLC芯片33是在Si襯底33a上層疊石英玻璃層33b而構(gòu)成的，在該石英玻璃層33b中形成了由核心、包層組成的波導(dǎo)型光功能回路。膠黏劑38例如可以是熱固化型環(huán)氧系的膠黏劑、濕度固化型的膠黏劑、氧型的膠黏劑中的任一種。
[0046]支架40可以由Kovar等金屬構(gòu)成，包括:平板狀的支承部41，用于裝載到底座基板上；臺(tái)座42，是在平板狀的支承部41的頂面的一部分上隆起而形成的；以及憎水處理部43，被設(shè)在支承部41的頂面上。在作為支架40的臺(tái)座42的頂面的黏接面上，涂布了膠黏劑38。此外，在臺(tái)座42的頂面上，黏接固定著PLC芯片33的底面的一部分。本發(fā)明的集成型光模塊通過(guò)在支架40的支承部41的頂面上設(shè)憎水處理部，使得從PLC芯片33和支架40的黏接面溢出的膠黏劑38不擴(kuò)展到支架40的支承部41的頂面上，幾乎沒(méi)有橫跨PLC芯片33和支架40的支承部41而存在的膠黏劑38。支架40由金屬構(gòu)成，而膠黏劑由樹(shù)脂構(gòu)成，在濕度變高的情況下，只有膠黏劑溶脹。通過(guò)在該臺(tái)座42的周圍設(shè)憎水處理部43，從而從黏接面溢出的膠黏劑38不擴(kuò)展到支架40的支承部41的頂面上，膠黏劑38溶脹不會(huì)帶來(lái)推起PLC芯片33的壓力。因此，PLC芯片33不會(huì)位移變動(dòng)/剝離。這是因?yàn)?，幾乎沒(méi)有擴(kuò)展到支架40的支承部41的頂面上的膠黏劑38，存在很多膠黏劑38與空間的界面，所以即使膠黏劑38溶脹，膠黏劑38也有膨脹而擴(kuò)展的余地，壓力被釋放。
[0047]憎水處理部如圖6所示，也可以不是設(shè)在支承部41整個(gè)頂面上，而只設(shè)在一部分上。圖6除憎水處理部的配置以外與圖5B相同。例如，只在臺(tái)座42的周圍的規(guī)定寬度上設(shè)憎水處理部43。例如，憎水處理部可以設(shè)在100微米以上的寬度上。
[0048]形成憎水處理部43所用的樹(shù)脂材料采用對(duì)膠黏劑38具有憎水力的樹(shù)脂。例如可以將硅酮樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、石蠟等用作形成憎水處理部43所用的樹(shù)脂材料。憎水處理部43是通過(guò)掩蔽臺(tái)座、在支架頂面上涂布憎水處理劑而設(shè)的。[0049]其中，臺(tái)座42的剖面形狀不限于如圖5B所示，剖面是四邊形，可以做成圓形等任意的剖面形狀。如果如圖5B所示剖面是四邊形，則可以將黏接面積取得很大，所以與PLC芯片33的黏接穩(wěn)定。
[0050]根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)支架40的平板部41上所設(shè)的憎水處理部43，從而膠黏劑不擴(kuò)展到支架40的平板部41上，所以膠黏劑38溶脹不會(huì)帶來(lái)推起PLC芯片33的壓力，所以PLC芯片33不會(huì)位移變動(dòng)/剝離。
[0051]在以上的實(shí)施方式中，例舉說(shuō)明了將構(gòu)成支架的支承部和臺(tái)座一體構(gòu)成的情況，但是也可以用膠黏劑將臺(tái)座黏接到支承部的頂面上。
【權(quán)利要求】
1.一種集成型光模塊，其特征在于，具備: PLC芯片； 臺(tái)座，用涂布在黏接面上的膠黏劑與上述PLC芯片的底面的一部分黏接固定；以及 支承部，支承上述臺(tái)座， 設(shè)有用憎水材料掩蔽上述支承部的頂面的憎水處理部。
2.如權(quán)利要求1所述的集成型光模塊，其特征在于，上述憎水處理部只被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍的規(guī)定寬度上。
3.如權(quán)利要求2所述的集成型光模塊，其特征在于，上述憎水處理部被設(shè)在上述臺(tái)座的周圍100 μ m以上的寬度上。
【文檔編號(hào)】G02B6/12GK103576236SQ201310320898
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】笠原亮一, 荒武淳, 小川育生, 那須悠介, 鈴木雄一, 相馬俊一 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社, Ntt 電子股份有限公司