集成型光模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種集成型光模塊，其在濕度變化時，避免PLC芯片的位移變動的發(fā)生，使得沒有剝離。該集成型光模塊的特征在于，具備：PLC芯片；臺座，用涂布在頂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，支承上述臺座；在上述支承部的頂面的上述臺座的周圍形成了從作為黏接面的上述臺座的頂面溢出的膠黏劑積聚的槽。
【專利說明】集成型光模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成型光模塊(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，光部件的開發(fā)變得越來越重要。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)制方式的信號傳輸在被廣泛實(shí)用化。相移鍵控(PSK)方式是通過調(diào)制光的相位來傳輸信號的方法。PSK方式通過調(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，需要檢測光的相位。受光元件能夠檢測信號光的強(qiáng)度，但是不能直接檢測光的相位。因此，需要將光的相位變換為光強(qiáng)度的手段。因此，有通過使用光的干涉來檢測相位差的方法等。通過使信號光和其他光(參考光)干涉，用受光元件檢測其干涉光的光強(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、和將信號光本身分路出一部分作為參考光并使兩者干涉的差動檢波。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，近年來的PSK方式的光接收機(jī)需要通過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)。最后用外包層來掩埋該波導(dǎo)。通過這種工藝，來制作具有波導(dǎo)型的光功能回路的PLC芯片。信號光被封閉在經(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所示那樣的簡單光纖連接。通過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)目來決定。光耦合所使用的光纖的根數(shù)有時也為多根。因此，在這種使用光纖連接的光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)中，有尺寸增大這一問題。于是，通過將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，所以這種損耗問題變得顯著。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，也是各個的位置關(guān)系至少相對不變動。
[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個量級至2個量級左右，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，所以會因溫度變化而發(fā)生大的翹曲。因此，來自PLC芯片的射出光相對于受光元件的位置位移及射出角度變化非常成問題。由于這2個變化而使來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。通過將PLC芯片13的底面的大致整個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度的變化，使干涉計(jì)的特性變化，所以會使光干涉回路的特性惡化。
[0014]對此，為了通過抑制熱應(yīng)力的發(fā)生來抑制光學(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變得顯著，會發(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2009 - 175364號公報(bào)[0018]為了解決以上問題，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的臺座部分42而涂布的膠黏劑38的涂布量過多，則如圖4A所示，膠黏劑38在溢出到臺座部分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，剖面為四邊形的臺座42被設(shè)在支架的一部分上，所以在臺座的四邊積聚溢出的膠黏劑。臺座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U I單位的控制。此外，一般金屬相對于濕度變化的體積變化不大，而樹脂相對于濕度變化的體積變化大，在濕度變化時，由樹脂構(gòu)成的膠黏劑38溶脹，而由金屬構(gòu)成的支架40的臺座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/剝離的原因。另夕卜，在本說明書中，所謂臺座的剖面，是指從支架40的支承部41的頂面看到的剖面。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0020]鑒于以上，本實(shí)用新型的課題在于提供一種集成型光模塊，在濕度變化時，避免PLC芯片的位移變動的發(fā)生，使得沒有剝離。
[0021]為了解決上述課題，一實(shí)施方式記載的實(shí)用新型是一種集成型光模塊，其特征在于，具備:PLC芯片；臺座，用涂布在頂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，支承上述臺座；在上述支承部的頂面的上述臺座的周圍形成有從作為黏接面的上述臺座的頂面溢出的膠黏劑積聚的槽。
[0022]在上述集成型光模塊中，優(yōu)選上述槽的一部分具有從支承部的頂面貫通到底面的貫通孔。
[0023]在上述集成型光模塊中，優(yōu)選上述槽的形狀在臺座的周圍具有對稱性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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4A是說明現(xiàn)有的集成型光模塊中的PLC芯片的位移變動/剝離的圖。
[0028]圖4B是說明現(xiàn)有的集成型光模塊中的PLC芯片的位移變動/剝離的圖。
[0029]圖5A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5B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6A是表示第2實(shí)施方式的集成型光模塊的一例的內(nèi)部構(gòu)造的側(cè)剖面圖。[0032]圖6B是表示第2實(shí)施方式的集成型光模塊的一例的內(nèi)部構(gòu)造的俯視圖。
[0033]標(biāo)號說明
[0034]33 PLC 芯片
[0035]33a Si 襯底
[0036]33b石央玻璃層
[0037]36 光纖
[0038]37光纖固定部件
[0039]38a、38b 膠黏劑
[0040]40 支架
[0041]41支承部
[0042]42 臺座
[0043]43 槽部
[0044]44貫通孔
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0046](第I實(shí)施方式)
[0047]圖5A、B是表示第I實(shí)施方式的集成型光模塊的主要部分的圖。圖5A是表示第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)面剖面圖，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。
[0048]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、氧固化型的膠黏劑中的任一種。
[0049]支架40可以由Kovar等金屬構(gòu)成。支架40包括:平板狀的支承部41，用于裝載到底座基板上；臺座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；以及槽部43，被設(shè)在臺座42的周圍的支承部41上。在作為支架40的臺座42的頂面的黏接面上，涂布了膠黏劑38a，黏接固定著PLC芯片33的底面的一部分。在本實(shí)用新型的集成型光模塊中，在支架40的一部分上形成的臺座42的周圍形成了槽部43，而收容著從PLC芯片33和支架40的黏接面溢出的膠黏劑38b。支架40由金屬構(gòu)成，而膠黏劑由樹脂構(gòu)成，在濕度變高的情況下，只有膠黏劑溶脹。通過在該臺座42的周圍形成槽部43，從而從黏接面溢出的膠黏劑38b被槽部43收容，所以溢出的膠黏劑38b溶脹不會帶來推起PLC芯片33的壓力。因此，PLC芯片33不會位移變動/剝離。
[0050]該槽部43的容積V2根據(jù)容許的膠黏劑量來決定。例如，通過做成大于在PLC芯片33和臺座40之間的黏接面上所需膠黏劑38a的量VI，從而即使在涂布了所需膠黏劑的量Vl的倍量以上的膠黏劑的情況下，溢出的膠黏劑38b也不會帶來推起PLC芯片33的壓力。[0051]槽部43可以用切削鉆來形成。槽部43可以形成例如Imm的寬度。槽部43的寬度也可以不恒定，但是最好形成得在臺座42的周圍的四邊上具備對稱性。如果槽部43的寬度小，則膠黏劑會通過毛細(xì)管現(xiàn)象進(jìn)入，故優(yōu)選。然而，為了收容某程度的量的溢出的膠黏劑，槽部43的寬度需要一定程度的大小。另一方面，如果槽部43的寬度過大，則在支架40的支承部41的表面的可濕性差的情況下，有時膠黏劑不會進(jìn)入槽部43。因此，槽部43的寬度按照支架40的表面的可濕性和膠黏劑的表面張力的關(guān)系來決定。此外，槽部43無需設(shè)在臺座42的整個周圍，也可以在周圍的4個邊上分別只在一部分上設(shè)槽部43。在此情況下，最好設(shè)得在4個邊上槽部43的形狀具有對稱性。
[0052]其中，臺座42的剖面形狀不限于如圖5B所示那樣是四邊形，可以構(gòu)成為圓形等任意的剖面形狀，但是如果如圖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。
[0053]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過在支架40的一部分上形成的臺座42的周圍形成槽部43，并使其能夠收容從PLC芯片33和支架40的黏接面溢出的膠黏劑38b，從而溢出的膠黏劑38b溶脹不會帶來推起PLC芯片33的壓力，所以PLC芯片33不會位移變動/剝離。
[0054](第2實(shí)施方式)
[0055]圖6A、B是表不第2實(shí)施方式的集成型光模塊的主要部分的圖。圖6A是表不第2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)面剖面圖，圖6B是第2實(shí)施方式的集成型光模塊所用的支架的俯視圖。本實(shí)施方式的集成型光模塊除了槽部43的一部分被構(gòu)成為貫通支承部41的貫通孔44以外，與第I實(shí)施方式的集成型光模塊具有同樣的結(jié)構(gòu)。
[0056]在本實(shí)施方式的集成型光模塊中，通過將槽部43的一部分構(gòu)成為貫通孔44，從而能夠觀察膠黏劑流到何處，用多少膠黏劑量達(dá)到何種黏接狀態(tài)。順便指出，在現(xiàn)有的模塊中，膠黏劑的狀態(tài)需要從模塊的PLC芯片33和支架40的支承部41之間的間隙來部分橫向地觀察臺座部分。該間隙部分是約幾百Pm這樣非常小的區(qū)域，觀察非常困難。
[0057]貫通孔44與槽43同樣，可以用切削鉆來形成。貫通孔44也可以形成在4個邊上形成的槽的各個邊中的一部分上。優(yōu)選使貫通孔44的形狀在四邊上相同。因?yàn)橥ㄟ^具備對稱性，能夠防止變形的發(fā)生。
[0058]此外，如果設(shè)貫通孔44，則即使在槽部43的寬度過大、或者支架40的可濕性差、而使溢出的膠黏劑不會進(jìn)入槽部43的情況下，也能夠通過從支架40的黏接面的背面一側(cè)對貫通孔44進(jìn)行真空吸引，從而從黏接面的周圍除去多余的膠黏劑。
[0059]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，通過在支架40的一部分上形成的臺座42的周圍形成的槽部43的一部分上形成貫通孔，并使其能夠收容從PLC芯片33和支架40的黏接面溢出的膠黏劑38b，從而溢出的膠黏劑38b溶脹不會帶來推起PLC芯片33的壓力，所以PLC芯片33不會位移變動/剝離。
[0060]在以上的實(shí)施方式中，例舉說明了將構(gòu)成支架的支承部和臺座一體構(gòu)成的情況，但是也可以用膠黏劑將臺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； 臺座，用涂布在頂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，支承上述臺座， 在上述支承部的頂面的上述臺座的周圍形成有從作為黏接面的上述臺座的頂面溢出的膠黏劑積聚的槽。
2.如權(quán)利要求1所述的集成型光模塊，其特征在于，上述槽的一部分具有從支承部的頂面貫通到底面的貫通孔。
3.如權(quán)利要求1或2所述的集成型光模塊，其特征在于，上述槽的形狀在臺座的周圍具有對稱性。
【文檔編號】G02B6/42GK203385901SQ201320453700
【公開日】2014年1月8日 申請日期: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 申請人:日本電信電話株式會社, Ntt 電子股份有限公司