(57)【要約】  レンズ等の光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、高い位置決め精度を実現する。光学部材（１）及び接着対象物（４）のうち、少なくとも一方と接着剤層（３）との接着面に、前記接着剤層（３）を構成する接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層（２）が、接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されている光学部材の固定構造。
2017199541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されている
光学部材の固定構造。
【請求項２】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されている
光学部材の固定構造。
【請求項３】
前記金属層の降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である
請求項１又は２に記載の光学部材の固定構造。
【請求項４】
前記金属層は、ドット状又はストライプ状にパターン化されている
請求項１から３のいずれか一項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項５】
前記金属層は、前記接着面の面積に対して３０％以上９０％以下で形成されている
請求項１から４のいずれか一項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項６】
前記金属層は、アルミニウム蒸着又はインジウム蒸着で形成される
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項７】
前記接着剤層は、紫外線硬化性接着剤で構成されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項８】
光通信モジュールにおいて、前記接着剤層は、前記光学部材であるコリメートレンズと前記接着対象物である基板との接着面の少なくとも一方に前記金属層が形成されている
請求項１から７のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材の固定構造に関し、特にレンズ等の光学部材を固定するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ等の光学部材を接着剤で接着対象物に接着し固定する場合、光軸のずれを少なくすることが機能上重要である。接着によってレンズが固定される場合、接着箇所が最も変形が起こりやすく、光軸のずれにつながる可能性が高い。そのため、接着部の変形を制御することが製品の信頼性につながり、接着の信頼性を向上させるための技術を使いこなす必要がある。【０００３】
接着においては信頼性を確保するために接着面に表面処理を行うことは重要な要素であり、既に光学用の接着についても表面処理を活用した手法が展開されている。この中で、光学部材の接着面及び固定部材の接着面の少なくとも一方を粗くすることで、温度・湿度環境の変動下にあっても良好な接着状態を維持できかつ光学素子の光軸ずれを低減させ、位置決め精度を向上させたものがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７８３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような固定構造では、接着部の信頼性向上は期待できても、部材の位置決め精度を保持するという観点ではその効果は限定される。すなわち、このような固定構造では、応力緩和性の観点までは十分に考慮されておらず、製品の小型化及び高性能化に伴う光学部材の１μｍ以下の位置決めを確実に担保できる精度は期待できない。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、高い位置決め精度を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されている。【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学部材の固定構造によれば、光学部材及び接着対象物のうち、少なくとも一方と接着剤層との接着面に、接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されているので、レンズ等の光学部材の接着面に設けられた金属層が硬化収縮応力又は熱応力により降伏することにより、接着剤の変形を吸収させ、光学部材の高精度な位置決め精度を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態１による光学部材の固定構造を示す縦断面図であり、特に光学部材の接着面のみに金属層２が全面に形成されている固定構造を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態１による光学部材の固定構造を示す縦断面図であり、特に光学部材及び接着対象物の接着面両方に金属層２が全面に形成されている固定構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態２における金属層を光学部材又は接着対象物との接着面からみた平面図であり、特にドット状にパターンを形成させた平面図である。
【図２Ｂ】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態２における金属層を光学部材又は接着対象物との接着面からみた平面図であり、特にストライプ状にパターンを形成させた平面図である。
【図３】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態１及び２において接着対象物に保護金属層を設けたときの縦断面図である。
【図４】本発明に係る光学部材の固定構造の実施の形態３を適用可能な光通信モジュールの一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態１における光学部材１の固定構造を示しており、光学部材１と接着対象物（被接着物）４とが接着剤層３により接着され固定されたものである。
本実施の形態においては、光学部材１と接着対象物４の内、少なくとも一方と接着剤層３との接着面に接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層２が、接着剤層３の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで全面に形成されている。
【００１２】
まず、図１Ａでは、光学部材１と接着剤層３との間の接着面にのみ接着剤層３の接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層２が、接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで全面に形成されている。
【００１３】
このように、接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層２が形成されていることから、接着剤硬化時の硬化収縮応力、又は使用環境により温度変化が生じることで発生する熱応力に起因する光学部材１の位置ずれを、金属層２の降伏により吸収させることで抑制することができ、高精度な位置決め精度を実現できる。また、製品使用時の接着剤の収縮に対しても効果があり、長期信頼性も期待できる。
【００１４】
また、金属層２が降伏することで、接着剤の硬化収縮応力又は熱応力を緩和することができる。このため、温度環境の変動下にあっても良好な接着状態を維持することができるので、一層、光学部材１の高精度な位置決め精度が実現できる。
【００１５】
金属層２の厚みは、接着剤硬化後の接着厚みに対して０．３％以上１０％以下である。０．３％未満であると、十分な降伏効果が得られず、位置決め精度が低下しやすい。１０％より厚くなると、応力が分散され十分な降伏効果が得られない。
【００１６】
以下、金属層２について詳細に説明する。
本実施形態に掛かる光学部材１及び接着対象物４のうち、少なくとも一方と接着剤層３との接着面に接着剤の硬化収縮応力又は熱応力によって降伏可能な金属層２が、接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで全面に形成されている。
【００１７】
接着剤硬化時の硬化収縮応力、又は使用環境により温度変化が生じることで発生する熱応力に起因する光学部材の位置ずれを、金属層２の降伏応力により吸収させることで抑制することができ、高精度な位置決め精度を実現できる。
【００１８】
上記のように、光学部材１及び接着対象物４のうち、少なくとも一方の接着面に接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層２が接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されていれば、高精度な位置決め精度を実現できるが、図１Ｂに示すように光学部材１、接着対象物４の接着面両方に金属層２が形成されていれば、より一層位置ずれを抑制でき、高精度な位置決め精度を提供できる。
【００１９】
金属層２の厚みは、接着剤硬化後の接着厚みに対して０．３％以上１０％以下である。０．３％未満であると、十分な降伏効果が得られず、位置決め精度が低下しやすい。１０％より厚くなると、応力が分散され十分な降伏効果が得られない。
【００２０】
膜厚測定法としては、光学式及び接触式いずれでもよい。光学式としては、顕微鏡による断面観察、光干渉膜圧計等の方法がある。接触式としては、段差計等の手法がある。
金属層が形成出来ればどのような手法でも良いが、望ましくは物理的気相膜が良く、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタ等によって製膜されるものが適している。
【００２１】
金属層２は降伏応力１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の材料が望ましい。降伏応力が１５０ＭＰａよりも大きな材料であると、接着剤の硬化収縮応力又は熱応力によって降伏せず、位置ずれ抑制に十分な効果が得られない。また、１０ＭＰａ以下であると、クリープ変形によって金属層が変形し長期信頼性を確保できない。
【００２２】
金属の種類としては、降伏応力が１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であればどのようなものでもよいが、アルミニウム、金、スズ、スズ合金、インジウム等が例として挙げられる。適した降伏応力を求めるには具体的には接着剤と接触する表面近傍の皮膜の降伏現象を確認すればよい。具体的な手法として、球形ナノインデンテーション法などが挙げられる。
【００２３】
実施の形態２．
上記の実施の形態１では、金属層２が接着面全面に形成されているが、本実施の形態では、金属層２をパターン化している。
図２Ａ及び図２Ｂは、いずれも、光学部材１を接着剤層３の側から見たときの金属層２の形成パターンを示すものである。図２Ａに示すようなドット状、又は図２Ｂに示すようなストライプ状等、種々のパターンを形成することができる。
【００２４】
このようなパターンを形成することで、金属層２の図１Ａ及び図１ＢのＸ軸方向における降伏応力の寄与度が大きくなり、接着剤の変形を吸収できるため、より一層Ｘ軸方向の位置ずれが抑制できる。
また、紫外線硬化性の接着剤を接着剤層３に用いる場合、光学部材１の上面から紫外線照射を行う際にパターンの隙間によって紫外線が散乱し効率良く接着剤に照射されるため、作業性が向上し、硬化不良を防ぐことができる。
【００２５】
さらに、パターンを形成した場合、金属層２の表面積が増加するため、接着剤が接着面に濡れ広がりやすくなり、均一に塗布できる。このため、温度又は湿度等の環境変動下にあっても、良好な接着状態を維持することができるため、光学部材１の位置決め精度を向上させることができる。
【００２６】
パターンを形成した場合でも、図１Ａの場合のように、光学部材１及び接着対象物４のうちの一方と接着剤層３との間に金属層２が形成されていれば、位置決め精度の向上に効果がある。
【００２７】
また、図１Ｂに示したように、光学部材１及び接着対象物４の両方と接着剤層３との間に金属層２が形成されていると、より一層光学部材１の高精度な位置決め精度が実現できるので、両方の接着面にパターンを形成することで、より一層光学部材１の位置ずれを抑制でき、高精度な位置決め精度が実現できる。
【００２８】
さらに、光学部材１及び接着対象物４の両方に金属層２が形成されていて、かつパターンを形成する場合、光学部材１及び接着対象物４の接着面に形成された金属層のうち、少なくとも一方にパターンを形成してもよい。
【００２９】
また、金属層２の厚みは、接着剤硬化後の接着厚みに対して０．３％以上１０％以下であることが望ましい。０．３％未満であると、十分な降伏効果が得られず、位置決め精度が低下しやすい。また、１０％より厚くなると、応力が分散され十分な降伏効果が得られない。また、接着剤塗布時に、均一に塗布することが困難になる。その結果、良好な接着状態が維持できなくなり、位置決め精度が低下しやすい。
【００３０】
パターンを形成する場合、光学部材１又は接着対象物４の接着面の面積に対して、金属層２が３０％以上９０％以下であることが望ましい。３０％未満であると、十分な降伏効果が得られず、位置決め精度が低下しやすい。９０％を超えると、パターン形成の効果が得られない。
【００３１】
パターンの形成方法としては、全面に金属層２を形成後、パターンを形成してもよいし、始めからパターン形状に金属層２を形成しておいてから接着してもよい。パターンが形成出来れば、いずれの方法でも良いが、金属層２を形成後、パターンを形成する前者の方法としては、例えばエッチングや、レーザー照射によるパターン形成法がある。始めからパターン形状を形成する後者の方法としては、光学部材１又は接着対象物４の接着面にパターン形状のマスキング等を施した後に、上記の形成方法で金属層２を形成すればよい。
【００３２】
ここで、光学部材１としては、光学レンズ、光導波路等の光透過部材、又は半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ）等を用いることができる。
【００３３】
また、接着対象物４については、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）−銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金、Ｃｕ−モリブデン（Ｍｏ）の焼結材等の金属や、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）質焼結体等のセラミックス、又は樹脂等から成り、金属から成る場合、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法、または射出成形と切削加工等を施すことによって、所定の形状に製作される。接着対象物４は、四角形の平板状（直方体状）や円板状等、
種々の形状とすることができる。
【００３４】
接着対象物４がセラミックス又は樹脂から成る場合、接着対象物４の表面には金属皮膜が被着されていてもよい。例えば、接着対象物４がセラミックスから成る場合、Ｗ、Ｍｏ、マンガン（Ｍｎ）等から成る金属皮膜が、従来周知のメタライズ法によって被着形成される。
【００３５】
また、図３に示すように、接着対象物４の表面には、さらに金（Ａｕ）やニッケル等の耐腐食性に優れる保護金属層５を被着してもよく、この構成により、接着対象物４の表面全体が腐食するのを抑制することができる。
【００３６】
実施の形態３．
図４は、本発明が適用可能な光通信モジュールの１例を示している。４つの半導体レーザー光源７と４つのコリメートレンズ８、基板６、合波器９、集光レンズ１２などによって構成されている。
【００３７】
半導体レーザー光源７は、サブマウント１１の上に半田などでで接合されており、サブマウント１１は基板６に半田などで接合されている。このサブマウント１１は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等から成る。
【００３８】
コリメートレンズ８は、基板６に接着されており、半導体レーザー光源７から出力された光を平行光１０に変換し、平行光１０に変換された光は合波器９によって１箇所に集められ、集光レンズ１２によって結合される。
ここで、基板６としては鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）−銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金、又はＣｕ−モリブデン（Ｍｏ）の焼結材等の金属が望ましい。
【００３９】
光学部材であるコリメートレンズ８は、実施の形態１及び２における光学部材１に相当し、基板６は、実施の形態１及び２における接着対象物４に相当する。このコリメートレンズ８と基板６のうち、図１Ａ及び図１Ｂのように少なくとも一方の接着剤層３との接着面に接着剤の硬化収縮応力又は熱応力以下の降伏応力を有する金属層２が接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで全面に形成されている。
【００４０】
また、接着剤硬化時の硬化収縮応力、又は使用環境により温度変化が生じることで発生する熱応力に起因する光学部材の位置ずれを、金属層２の降伏応力により吸収させることで抑制することができ、高精度な位置決め精度を実現でき、集光レンズ１２によって結合される光の結合効率低下を抑制できる。
【００４１】
さらに、コリメートレンズ８及び基板６のうちの少なくとも一方の接着剤層３との接着面に、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、金属層に図２Ａに示すようなドット状、又は図２Ｂに示すようなストライプ状等、種々のパターンを形成することで金属層２の、図１Ａ及び図１ＢのＸ軸方向における降伏応力の寄与度が大きくなる。これにより、接着剤の変形を吸収できるため、より一層Ｘ軸方向の位置ずれが抑制でき、結合効率低下を抑制できる。
【００４２】
また、紫外線硬化性の接着剤を接着剤層３に用いる場合、コリメートレンズ８の上面から紫外線照射を行う際にパターンの隙間によって紫外線が散乱し効率良く接着剤に照射されるため、作業性が向上し、硬化不良を防ぐことができる。
【００４３】
さらに、パターンを形成した場合、金属層２の表面積が増加するため、接着剤が接着面に濡れ広がりやすくなり、均一に塗布できる。このため、温度又は湿度等の環境変動下にあっても、良好な接着状態を維持することができるため、コリメートレンズ８の位置決め精度を向上させることができ、結合効率低下を抑制できる。
【００４４】
＜予備実験＞
予備実験１．
予備実験１は、形成させた金属層２の降伏応力の測定である。光学部材１として光学レンズ（０．６ｍｍ×１．０ｍｍ×１．０ｍｍ）、接着対象物４として銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）にニッケルめっきを施したものを用いた。金属層２として本実施例ではアルミニウム、インジウム、ニッケル、ガリウムを真空蒸着法によって製膜したものを示す。
【００４５】
光学レンズ１又は接着対象物４を真空層に入れ、蒸着前に、真空度１×１０−５Ｐａ、予備加熱１５０℃で３０分加熱後、スパッタを行い表面の洗浄を行った。その後、アルミニウムのターゲットを用いて、真空度４×１０−４Ｐａ及び１５０℃で蒸着を行った。パターンを形成する場合には、上記のとおり、製膜後にパターンを形成する方法、製膜時にパターンを形成する方法等があるが、今回は、ステンレス製のメッシュ（線径０．５５ｍｍ、目開き０．０７７ｍｍ）を用いて、蒸着対象面に被せてから蒸着を行うことで、パターンを形成した。段差計による厚み測定結果から、金属層の厚みは０．５μｍ、２．０μｍ、及び８．０μｍであった。
【００４６】
球形ナノインデンテーション法で代表応力と、Ｔａｂｏｒモデルによる代表ひずみを求めた。エリオニクス社製超微小押し込み硬さ試験機ＥＮＴ−１１００ａを用い、圧子は曲率半径２０μｍのダイヤモンド球状圧子を用いた。０．１ｍＮから１００ｍＮまでを２８分割して順次荷重を増加させ、代表応力―代表ひずみ曲線の傾きが直線から外れる点を降伏応力として測定した結果を以下に示す。
アルミニウム：  降伏応力１２０ＭＰａ
インジウム  ：  降伏応力１０．５ＭＰａ
ニッケル    ：  降伏応力２４０ＭＰａ
ガリウム    ：  降伏応力９ＭＰａ
【００４７】
予備実験２．
予備実験２は、接着剤の硬化収縮応力の測定である。１０ｍｍ角のＳＳ４００の表面に黒色と白色のスプレーを塗布し、コントラストを形成させた。エポキシ系紫外線硬化型接着剤（協立化学産業株式会社製：９２１０）を塗布し、ＳＳ４００板に接着させ紫外線を照射させることで硬化させた。紫外線照射条件は、２０ｍＷ／ｃｍ２（波長：３６５ｎｍ）で３０秒行った。硬化前と硬化後の写真を撮影し、ＧＯＭ社製ＡＲＡＭＩＳシステムにより画像解析を行うことで、歪みから硬化収縮応力を算出した。結果を以下に示す。
硬化収縮応力：１８０ＭＰａ
【００４８】
従って、上記のとおり、金属層２がアルミニウムの場合には、接着剤層３の硬化収縮応力１８０ＭＰａより降伏応力が１２０ＭＰａとかなり小さいことが分かる。
【００４９】
予備実験３．
予備実験３は、接着剤の熱応力の測定である。１０ｍｍ角のＳＳ４００の表面に黒色と白色のスプレーを塗布し、コントラストを形成させた。エポキシ系紫外線硬化型接着剤（協立化学産業株式会社製：９２１０）を塗布し、ＳＳ４００板に接着させ紫外線を照射させることで硬化させた。
【００５０】
紫外線照射は、２０ｍＷ／ｃｍ２（波長：３６５ｎｍ）で３０秒間行った。硬化後、２３℃から１００℃に温度を上げ、２３℃時と１００℃時の写真を撮影し、ＧＯＭ社製ＡＲＡＭＩＳシステムにより画像解析を行うことで、歪みから熱応力を算出した。結果を以下に示す。
熱応力：１５０ＭＰａ
従って、上記のとおり、金属層２がアルミニウムの場合には、熱応力１５０ＭＰａより降伏応力が１２０ＭＰａとかなり小さいことが分かる。
【００５１】
［実施例１］
光学部材１であるレンズ（以下、レンズ１などと称することがある。）と接着対象物４とを接着し、レンズ１を通ったレーザー光の光点のずれからレンズ１の位置ずれを評価した結果である。接着剤層３の接着剤としては、エポキシ系紫外線硬化型接着剤（協立化学産業株式会社製：９２１０）を用いた。
【００５２】
レンズ１を把持し、接着剤を、接着面に塗布した後、接着対象物４と接着させ紫外線を照射させることで硬化させた。紫外線照射は、２０ｍＷ／ｃｍ２（波長：３６５ｎｍ）で３０秒間行った。レンズ１の位置ずれは、紫外線照射前後のレンズを通ったレーザー光の
光点の位置変化をレンズ１の位置ずれ量に変換して評価を行った。硬化後の接着厚みは、顕微鏡による断面観察から、７０μｍであった。
【００５３】
接着した後、接着剤の脱ガス等の初期安定性のために１００℃で４時間のエージングを行った。このサンプルを用いて、耐久性評価を実施した。なお、エージングは、６０〜１５０℃程度の範囲で製品の耐熱性や製造の経済性が許容される範囲で数分〜数日程度の範囲で行っても良い。
＜評価＞
上記のサンプルに対して、８５℃３０分〜２０℃３０分のヒートサイクル試験を２００回実施し、２０個評価して光学部材の位置ずれが１．５μｍ以下、１μｍ以下、０．５μｍ以下の指標で評価を行った。これらの指標を超えるサンプルが無い場合は“○”、有る場合は“×”で評価した。アルミニウム、インジウム、ニッケル、及びガリウムの評価結果を下記の表１に示す。
【００５４】
【表１】
2017199541.tif 000003
【００５５】
この表１において、アルミニウム又はインジウムを蒸着させたサンプルを実施例１〜１６、これらの金属蒸着を行っていないサンプルを比較例１、ニッケル又はガリウムを蒸着させたサンプルを比較例２〜１０とした。
【００５６】
アルミニウム又はインジウムの場合、レンズ１及び接着対象物４のどちらか一方に蒸着を行うことで、実施例１〜１６に示すように、位置ずれを１．５μｍ未満に抑えることができた。また、レンズ１及び接着対象物４の両方に蒸着を行うことで、実施例１〜２，４，９，１０，１２に示すように、さらに位置ずれを低減することができた。
【００５７】
また、レンズ１及び接着対象物４の両方にパターンを形成したものが最も位置ずれ量を低減させることができ、０．５μｍ以下の位置ずれが実現できた。このため、パターンを形成することで、さらに高精度な位置決め精度が実現できた。
【００５８】
一方、比較例１に示すように、金属層２が無い場合には、光学部材１の位置ずれは、１．５μｍ以上であることが分かる。
降伏応力の大きなニッケル、又は降伏応力が小さなガリウムを用いた場合は、比較例２〜１０に示すように、いずれのサンプルでも位置ずれ量が１．５μｍ以上であった。
【００５９】
また、アルミニウムの膜厚を変化させたときの位置ずれ評価結果を、下記の表２に示す。
【００６０】
【表２】
2017199541.tif 000004
【００６１】
厚みが０．５μｍのサンプルを実施例１、厚み２．０μｍのサンプルを実施例１７、そして、厚みが０．２μｍ、８．０μｍのサンプルをそれぞれ比較例１１、１２とした。厚みが０．５μｍ、及び２．０μｍの場合、実施例１及び１７に示すように、位置ずれ量を０．５μｍ未満に抑えることができた。０．２μｍの場合、比較例１１に示すように１．５μｍ以上であった。これは、硬化後の接着厚みに対して０．３％以下であったため、十分な降伏効果が得られなかったためと考えられる。８．０μｍの膜厚の場合も、比較例１２に示すように、１．５μｍ以上であった。これは、硬化後の接着厚みに対して、１０％以上の膜厚であったため、応力が分散され十分な降伏効果が得られなかったためと考えられる。また、接着剤塗布時に均一に塗布することが困難になり、良好な接着状態が維持できなくなり、位置決め精度が低下し易くなったことも要因であると考えられる。
【００６２】
金又はスズに関しては、硬さの指標であるアルミニウムのビッカース硬度が２５Ｈｖであるのに対して、それぞれ、２６Ｈｖ又は８Ｈｖであり、硬度が同等又は低いため同様の効果が得られると考えられる。また、（Ｐｂ−５Ｓｎ、Ｓｎ−０．７５Ｃｕ，Ｓｎ―５Ｓｂ等）のスズ合金に関しても、ビッカース硬度がそれぞれ１２．０Ｈｖ、１２．９Ｈｖ、１７．１Ｈｖであり、同様の効果が得られると考えられる。
【００６３】
［実施例２］
図４のモジュールを作製し、光の結合効率を測定した。接着剤層３の接着剤としては、エポキシ系紫外線硬化型接着剤（協立化学産業株式会社製：９２１０）を用いた。
【００６４】
コリメートレンズ８を把持し、接着剤を接着面に塗布した後、基板６と接着させ紫外線を照射させることで硬化させた。紫外線照射は、２０ｍＷ／ｃｍ２（波長：３６５ｎｍ）で３０秒間行った。硬化後の接着厚みは、顕微鏡による断面観察から、７０μｍであった。
【００６５】
接着後、接着剤の脱ガス等の初期安定性のために１００℃で４時間のエージングを行った。このサンプルを用いて、耐久性評価を実施した。なお、エージングは、６０〜１５０℃程度の範囲で製品の耐熱性や製造の経済性が許容される範囲で数分〜数日程度の範囲で行っても良い。
【００６６】
上記のサンプルに対して、８５℃３０分〜２０℃３０分のヒートサイクル試験を２００回実施し、２０個評価して、結合出力の変化が０．５ｄＢ未満で“○”、０．５ｄＢ以上で“×”という指標で評価を行った。その評価結果を次の表３に示す。
【００６７】
【表３】
2017199541.tif 000005
【００６８】
この表３において、アルミニウム蒸着させたサンプルを実施例１８とし、金属蒸着を行っていないサンプルを比較例１３とした。
アルミニウムを蒸着させたサンプルでは、結合効率変化を０．５ｄＢ未満に抑制することができたため、モジュールとしても効果を確認することができた。
【００６９】
このような異種材料の接着体では熱応力や硬化収縮応力が部材の位置のずれに寄与するが、本発明の実施の形態で使用するような一定の降伏応力値以下の被膜が界面に存在すると、表面近傍に材料の部分的な降伏応力による微小な変形が起こり、全体的なレンズの位置ずれという観点では応力の影響が顕在化し難くなると推定される。
【００７０】
このような効果を発現させるためには、被膜自体が相応の降伏応力を有するものでなくてはならない。防食の観点から金の層を形成させることは一般的であるが、位置ずれの観点からはニッケルのような変形量が小さく降伏応力が大きな金属種を用いることが一般的であり、比較的柔らかく、降伏応力では１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の状態である金属種を活用することは、発明者らが鋭意検討し見出した結果である。この被膜状態を接着するだけでも効果があるが、この効果を更に高めるために製膜の状況を工夫することでさらに精度を高めることができる。
【００７１】
また、パターンを形成することで、金属層２の図１Ａ及び図１ＢのＸ軸方向の降伏応力の寄与度が大きくなり、接着剤の変形を吸収できるため、より一層Ｘ軸方向の位置ずれが抑制できる。これらの手法を用いて、製品の要求精度に応じてレンズの位置ずれを制御可能になる。
【符号の説明】
【００７２】
１  光学部材、２  金属層、３  接着剤層、４  接着対象物、５  保護金属層、６  基板、７  半導体レーザー、８  コリメートレンズ、９  合波器、１０  平行光、１１  サブマウント、１２  集光レンズ。
【図１Ａ】
2017199541.tif 000006
【図１Ｂ】
2017199541.tif 000007
【図２Ａ】
2017199541.tif 000008
【図２Ｂ】
2017199541.tif 000009
【図３】
2017199541.tif 000010
【図４】
2017199541.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月27日(2017.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、
前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されている
光学部材の固定構造。
【請求項２】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、
前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されている
光学部材の固定構造。
【請求項３】
前記金属層の降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である
請求項１又は２に記載の光学部材の固定構造。
【請求項４】
前記金属層は、前記接着面の面積に対して３０％以上９０％以下で形成されている
請求項１から３のいずれか一項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項５】
前記金属層は、アルミニウム蒸着又はインジウム蒸着で形成される
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項６】
前記接着剤層は、紫外線硬化性接着剤で構成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項７】
光通信モジュールにおいて、前記接着剤層は、前記光学部材であるコリメートレンズと前記接着対象物である基板との接着面の少なくとも一方に前記金属層が形成されている
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月20日(2017.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されており、降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、前記光学部材は、光軸を有する光学素子であり、前記接着対象物は、剛性体である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る光学部材の固定構造は、光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されており、降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、前記光学部材は、光軸を有する光学素子であり、前記接着対象物は、剛性体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の硬化収縮応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、
前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されており、降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、
前記光学部材は、光軸を有する光学素子であり、
前記接着対象物は、剛性体である
光学部材の固定構造。
【請求項２】
光学部材と接着対象物とを接着剤層により接着する光学部材の固定構造において、前記光学部材及び前記接着対象物のうち、少なくとも一方と前記接着剤層との接着面に、前記接着剤層を構成する接着剤の熱応力以下の降伏応力を有する金属層が、前記接着剤層の硬化後の厚みに対して０．３％〜１０％の厚みで形成されており、
前記金属層は、ドット状又はストライプ状に形成されており、降伏応力が、１０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、
前記光学部材は、光軸を有する光学素子であり、
前記接着対象物は、剛性体である
光学部材の固定構造。
【請求項３】
前記金属層は、前記接着面の面積に対して３０％以上９０％以下で形成されている
請求項１または２に記載の光学部材の固定構造。
【請求項４】
前記金属層は、アルミニウム蒸着又はインジウム蒸着で形成される
請求項１から３のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項５】
前記接着剤層は、紫外線硬化性接着剤で構成されている
請求項１から４のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【請求項６】
光通信モジュールにおいて、前記接着剤層は、前記光学部材であるコリメートレンズと前記接着対象物である基板との接着面の少なくとも一方に前記金属層が形成されている
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学部材の固定構造。
【国際調査報告】
2017199541.tif 000012
2017199541.tif 000013
2017199541.tif 000014
2017199541.tif 000015