(57)【要約】【課題】面型光素子に適用可能であって、かつ、信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明係る光学装置５０は、支持基板１と、支持基板１上に配設される面型光素子２と、面型光素子２の上方に配設された透光性カバー４と、少なくとも面型光素子２を被覆し、かつ面型光素子２と透光性カバー４の間に充填された透光性封止材５と、面型光素子２及び透光性封止材５が内部に配設され、その上面の一部において透光性カバー４と当接し、かつ、透光性封止材５の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間１４を内部に具備する透光性封止材ダム１０とを備える。【選択図】図２
2011211062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に配設される面型光素子と、
前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、
少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、
前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムと、
を備える光学装置。
【請求項２】
前記透光性封止材は、樹脂ゲルであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記透光性カバーは、前記透光性封止材ダムの少なくとも対向する壁部の上面間に亘って設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記透光性封止材溜め空間は、前記透光性カバーが配設されていない領域に設けることを特徴とする請求項１〜３の少なくとも１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記透光性封止材は、使用環境平均温度近傍において、前記透光性カバーと前記支持基板との間隙の全領域に実質的に充填されていることを特徴とする請求項１〜４の少なくとも１項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記透光性封止材ダムの少なくとも一部が、半導体素子の側壁、若しくは支持基板の段差側壁であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記透光性カバーは、凸レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記透光性カバーは、減衰膜が蒸着された減衰器であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
支持基板上に面型光素子、半導体素子を実装し、
前記支持基板上に、透光性封止材ダムを設け、
前記透光性封止材ダム上面の一部の領域に透光性カバーを設け、
前記透光性カバーが設けられていない前記透光性封止材ダムの開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、及びその製造方法に関する。より詳細には、面型光素子を搭載した光学装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光素子の保護部材として透光性樹脂が知られている。図２０Ａに、特許文献１に開示された受光半導体装置１００の切断部断面図を示す。受光半導体装置１００は、リードフレーム１０１、プラスチックパッケージ１０２、チップ１０３、ボンディングワイヤ１０４、透光部材１０５、ダム１１５、樹脂逃げ部１１６、受光保護部として機能する透明樹脂（透光性樹脂）１１７等を具備する。透明樹脂１１７は、図２０Ａに示すように、チップ１０３上に配設されている。
【０００３】
ダム１１５を設けることにより、透明樹脂１１７の流出を防ぎ、かつ、チップ１０３上に表面張力により形成可能なポッティング高さを、ダム１１５を設けない場合よりも上げられることが記載されている。また、特許文献１には、図２０Ｂに示すように、プラスチックパッケージ１０２の底面上にダム１１５ａを設けた受光半導体装置１００ａも提案されている。
【０００４】
ところで、近年、光通信装置の分野においては、近距離大容量通信の要求に伴って安価で提供可能な多芯モジュール技術（例えば、特許文献２、３）が一般的になってきた。従来の光モジュールにおいては、ハーメチックシールドなどが用いられてきたが、多芯モジュール技術においては、光学系部分を透光性樹脂で封止する方法が一般的となってきた。
【０００５】
図２１に、特許文献２に開示された光電子装置２００の断面図を示す。光電子装置２００は、基板２０１、受光素子２０２、半導体レーザチップ２０３、光ファイバ２０４、透明樹脂（透光性樹脂）２０５等を具備している。符号２１１が出射面であり、２１２は受光面である。基板２０１には、窪み２２１、２２２が配設されている。
【０００６】
透光性樹脂は、注入工程や、その後の加熱による熱硬化処理工程において気泡が発生しやすいという問題がある。特許文献２においては、窪み２２１、２２２を設けることにより、上記工程において気泡の発生を抑制できることが記載されている。
【０００７】
ヒートサイクル試験後、フォトダイオードの感度減少、受光ダイオードの反射戻り光増加、光出力減退など特性が低下することを防止する構造が特許文献３に提案されている。具体的には、光ファイバや光導波路と光学部品との結合部に、これらと屈折率の近い透光性樹脂を覆う構造が開示されている。そして、使用温度範囲で、常時、透光性樹脂に圧力をかける構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−２８８４６２号公報  （第４頁、第８、９図）
【特許文献２】特開２００１−２７２５８２号公報  （第９頁、第１図）
【特許文献３】特開２００２−４８９５１号公報  （第１０頁、第１２、１３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
透光性樹脂の材料は、光素子や半導体素子のワイヤボンディングに過剰な応力を与えないために、柔らかい樹脂ゲルを用いることが一般的である。しかしながら、樹脂ゲルは、硬化時の収縮や温度に対する膨張収縮が非常に大きいという特性を有する。このため、保護するべき光素子や光ファイバから樹脂ゲルが剥離したり、樹脂ゲルに気泡やクラックが発生したりしやすいという問題があった。
【００１０】
上記特許文献１においては、透明樹脂１１７が高温環境下において膨潤してダム１１５を乗り越えて流出した場合、初期形状に戻ることが困難であるという問題があった。このため、信頼性において問題があった。
【００１１】
特許文献２の構造は、基板２０１と受光素子２０２等の光軸とを離す構造を採用している。このため、近年、広く適用されている面型光素子に適用することは困難であった。また、通常、硬化前の透明樹脂は、粘度が高いため、小さな段差や狭い隙間に浸透しにくい。このため、上記特許文献２のような微小な窪み等を有する複雑な形状の基板２０１を用いると、空気を巻き込んで気泡が発生しやすいという問題があった。
【００１２】
面型光素子においては、これを駆動するためのＩＣや光ファイバを固定するためのレセプタクル構造を面型光素子の近傍に設ける必要がある。従って、上記特許文献３のような圧力構造を面型光素子に設けることは困難であった。また、部品が増えることによって全体の歩留まりや信頼性が低下するという問題もあった。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面型光素子に適用可能であって、かつ、信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光学装置は、支持基板と、前記支持基板上に配設される面型光素子と、前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、面型光素子に適用可能であって、かつ、信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る光通信装置の模式的平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ切断部断面図。
【図３】実施形態１に係る光通信装置の低温環境下における樹脂ゲルの状態を説明するための模式的平面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ切断部断面図。
【図５】実施形態１に係る光通信装置の高温環境下における樹脂ゲルの状態を説明するための模式的平面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ切断部断面図。
【図７】実施形態１に係る光素子とダム用壁部と樹脂溜めの寸法を示す平面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ切断部断面図。
【図９Ａ】実施形態１に係る光通信装置の製造工程断面図
【図９Ｂ】実施形態１に係る光通信装置の製造工程断面図。
【図１０】実施形態２に係る光通信装置の模式的平面図。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ切断部断面図。
【図１２】実施形態３に係る光通信装置の模式的平面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ切断部断面図。
【図１４】実施形態４に係る光通信装置の模式的平面図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ切断部断面図。
【図１６】実施形態５に係る光通信装置の模式的断面図。
【図１７】実施形態６に係る光通信装置の模式的平面図。
【図１８】図１７のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ切断部断面図。
【図１９】実施形態６に係る光通信装置の模式的平面図。
【図２０Ａ】特許文献１に開示された受光半導体装置の模式的断面図。
【図２０Ｂ】特許文献１に開示された受光半導体装置の模式的断面図。
【図２１】特許文献２に開示された光電子装置の模式的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。
【００１８】
［実施形態１］
図１は、本実施形態１に係る光学装置である光通信装置５０の一部を示す模式的平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ切断部断面図である。光通信装置５０は、支持基板１、面型光素子２、半導体素子であるＬＳＩ（Large Scale Integration；大規模集積回路）チップ３、透光性カバー４、透光性封止材として機能する樹脂ゲル５、ダム用壁部１０等を具備する。本実施形態１においては、ダム用壁部１０が透光性封止材ダム２０として機能する。
【００１９】
支持基板１は、面型光素子２やＬＳＩチップ３等を搭載する支持基板として機能する。支持基板１の材料は、特に限定されないが、高周波特性に優れ、熱に対しても安定なセラミックス材料が好ましい。支持基板１には、面型光素子２とＬＳＩチップ３を接続するための電極パッド（不図示）や配線（不図示）等が形成されている。また、ダム用壁部１０を搭載する位置を示すマーク（不図示）等が設けられている。
【００２０】
ダム用壁部１０は、平面視上の形状が、口の字形状（額縁形状）となっている。ここで、ダム用壁部１０に囲まれた空間を、包囲空間１２と称する。ダム用壁部１０は、支持基板１上に配設され、ダム用壁部１０の包囲空間１２内には、面型光素子２が実装されている。ダム用壁部１０の側面視上の高さは、面型光素子２の高さよりも高くなるように構成されている。
【００２１】
ダム用壁部１０の材質は、本発明の趣旨に反しない範囲において特に限定されないが、支持基板１と熱膨張率が同一、若しくは近い材料が好ましい。ダム用壁部１０の好ましい材料としては、セラミックス、石英ガラス、セラミックスに熱膨張率が近いコバール（Kovar）にメッキを施したもの等を挙げることができる。支持基板１とダム用壁部１０の好ましい組み合わせとしては、セラミックスの支持基板１と、コバールにメッキを施したダム用壁部１０の組み合わせ等を挙げることができる。
【００２２】
ダム用壁部１０は、支持基板１に対して隙間ができないように半田等を用いて実装されている。これにより、空気を吸い込んで気泡が発生したり、剥離が発生したりするのを防止することができる。ダム用壁部１０は、支持基板１に設けられたマーク（不図示）に基づいて、所定の位置に精度よく実装されている。
【００２３】
面型光素子２は、支持基板１上であって、ダム用壁部１０の包囲空間１２内に配設されている。面型光素子２は、例えば、垂直共振器型面発光レーザ（Vertical cavitysurface-emitting Laser）、フォトダイオード（Photo diode）等であり、単数又は複数の受発光面がその表面に形成されている。面型発光素子２と支持基板１に形成された電極パッドとの接続は、例えば、ワイヤボンディングやフリップチップ実装により行われる。
【００２４】
ＬＳＩチップ３は、支持基板１上のダム用壁部１０と隣接する位置に配設されている。ＬＳＩチップ３と面型光素子２とは、支持基板１に設けられた電極パッド（不図示）及び配線（不図示）を介して電気的に接続される。
【００２５】
透光性カバー４は、ダム用壁部１０の３方向の壁部の上面と当接するように配設されている。透光性カバー４により、ダム用壁部１０の上面は、透光性カバー４が配設されている領域と配設されていない領域の２つの領域に分割される。換言すると、ダム用壁部１０に設けられた包囲空間１２には、支持基板２と透光性カバー４とに挟まれた空間と、支持基板２の上部が開放状態となっている空間の２つが存在する。前者の空間を、カバー配設空間１３と称し、後者の空間を、樹脂溜め空間（透光性封止材溜め空間）１４と称する。本実施形態１に係るダム用壁部１０の包囲空間１２は、このように、一箇所のみが大気開放されるように構成されている。
【００２６】
透光性カバー４とダム用壁部１０との当接部は、接着材等によって隙間ができないように実装されている。これにより、透光性カバー４とダム用壁部１０との当接部において、そこから空気を吸い込んで気泡や剥離が発生してしまうのを防止することができる。
【００２７】
面型光素子２は、カバー配設空間１３に配設されている。本実施形態１においては、面型光素子２の重心が、ダム用壁部１０の包囲空間１２の平面視上の略中心位置から、樹脂溜め空間１４と離間する方向にシフトする位置に配設されている
【００２８】
透光性カバー４は、光信号が透過する材質とする。このため、光信号の波長に対して高い透明度を持つ材料とすることが好ましい。例えば、石英ガラスやＰＥＩ（ポリエーテルイミド）等の透明プラスチック等が好ましい材料として挙げられる。透光性カバー４の大きさは、ダム用壁部１０の包囲空間１２をカバー配設空間１３と樹脂溜め空間１４とに分割可能であって、かつ、面型光素子２が、カバー配設空間１３内に配設可能な大きさとする。本実施形態１に係る透光性カバー４は、ダム用壁部１０の壁部のうち、３方向の壁部の上面と当接する領域に配設されている。
【００２９】
樹脂ゲル５は、使用環境平均温度（本実施形態１においては、室温）において、少なくとも面型光素子２を被覆し、かつ、この面型光素子２と透光性カバー４の間に充填されている。本実施形態１に係る樹脂ゲルは、カバー配設空間１３の全領域に実質的に充填されている。樹脂ゲル５は、前述したように、温度に対する膨張収縮が大きい。そこで、本実施形態１においては、使用環境温度に応じた樹脂ゲル５の膨張、収縮を吸収する領域として、樹脂溜め空間１４を用意している。
【００３０】
室温環境下においては、図１及び図２に示すように、カバー配設空間１３内の樹脂ゲル５は、応力が殆どかかっていない状態で設置されている。樹脂溜め空間１４には、少量の余剰の樹脂ゲル５が存在している。樹脂ゲル５は、支持基板１、面型光素子２、ダム用壁部１０、透光性カバー４に対して粘着状態にあり、樹脂溜め空間１４には余剰の樹脂ゲル５が貯められている。
【００３１】
図３に、本実施形態１に係る光通信装置５０の低温環境下における樹脂ゲル５の状態を説明するための模式的平面図を、図４に、図３のＩＶ−ＩＶ切断部断面図を示す。低温環境下においては、樹脂ゲル５は収縮して体積が減少する。すなわち、カバー配設空間１３及び樹脂溜め空間１４内の樹脂ゲル５は、共に収縮して体積が減少する。ここで、カバー配設空間１３内の樹脂ゲル５は、透光性カバー４、支持基板２、及びダム用壁部１０によって囲まれているため、樹脂ゲル５の収縮は、開放部を有する樹脂溜め空間１４からカバー配設空間１３に向かう方向（矢印Ａ方向）に収縮する。
【００３２】
収縮した樹脂ゲル５は、カバー配設空間１３内に充填された状態から、カバー配設空間１３内に樹脂ゲル５が充填されていない領域が僅かに存在する状態になる。この収縮体積分は、樹脂溜め空間１４に溜められた余剰の樹脂ゲル５をカバー配設空間１３内に引き込むことにより吸収する。これにより、樹脂ゲル５に気泡やクラックが入ったり、粘着状態にある支持基板１、面型光素子２、ダム用壁部１０から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。すなわち、低温環境下には、樹脂溜め空間１４に貯められた余剰な樹脂ゲル５の働きによって、樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、樹脂ゲル５が粘着している支持基板１等の部材から剥離したりするのを阻止することができる。
【００３３】
図５に、本実施形態１に係る光通信装置５０の高温環境下の樹脂ゲル５の状態を説明するための模式的平面図を、図６に、図５のＶＩ−ＶＩ切断部断面図を示す。高温環境下においては、樹脂ゲル５は膨張して体積が増加する。すなわち、カバー配設空間１３及び樹脂溜め空間１４内の樹脂ゲル５は、共に膨張して体積が増加する。ここで、カバー配設空間１３内の樹脂ゲル５は、透光性カバー４、支持基板２、及びダム用壁部１０によって囲まれているため、樹脂ゲル５の膨張する方向は、カバー配設空間１３から開放部を有する樹脂溜め空間１４に向かう方向（矢印Ｂ方向）となる。すなわち、高温環境下には、樹脂溜め空間１４の存在により、膨張した透光性樹脂の応力を矢印Ｂ方向に逃すことができる。これにより、樹脂ゲル５中の気泡やクラックの発生、及び樹脂ゲル５の剥離の発生を阻止することができる。
【００３４】
次に、ダム用壁部１０に対する面型光素子２の好ましい配置位置について図７及び図８を用いつつ説明する。図７は、ダム用壁部１０近傍の模式的平面図であり、図８は、図７のVIII-VIII切断部断面図である。
【００３５】
本実施形態１に係る樹脂ゲル５は、室温下、カバー配設空間１３の全領域に実質的に充填されている（図１、図２参照）。従って、カバー配設空間１３内の樹脂ゲル５の体積Ｖは、以下の式（１）〜（４）の和となる。
式（１）    Ｖ１＝ａ×（ｂ１＋ｂ２＋ｅ）×Ｈ
式（２）    Ｖ２＝ｄ×（ｂ１＋ｂ２）×Ｈ
式（３）    Ｖ３＝ｄ×ｅ×ｈ
式（４）    Ｖ４＝ｃ×（ｂ１＋ｂ２＋ｅ）×Ｈ
【００３６】
但し、図７及び図８に示すように、式中のＨはダム用壁部１０の高さであり、ｈはダム用壁部１０の高さから面型光素子２の高さを引いたものであり、ｄは面型光素子２の平面視上の縦方向の長さであり、ｅは面型光素子の平面視上の横方向の長さである。また、ａは、樹脂溜め空間１４と最も離間する面型光素子２の側面とダム用壁部１０との最小距離であり、ｃは、樹脂溜め空間１４と最も近接する面型光素子の側面から樹脂溜め空間１４までの最小距離である。さらに、ｂ１及びｂ２は、それぞれ面型光素子２の上記側面以外の側面と、ダム用壁部１０までの最小距離である。
【００３７】
上記式（１）のＶ１は、樹脂溜め空間１４から見て、面型光素子２の奥側に充填された樹脂ゲル５の体積であり、上記式（２）のＶ２は、面型光素子２の両脇に充填された樹脂ゲル５の体積である。また、上記式（３）のＶ３は、面型光素子２の上方に充填された樹脂ゲル５の体積であり、上記式（４）のＶ４は、樹脂溜め空間１４から見て、面型光素子２の手前側に充填された樹脂ゲル５の体積である。
【００３８】
なお、カバー配設空間１３の平面視上の面積は式（５）であり、樹脂溜め空間１４の平面視上の面積は式（６）となる。Ｌは、樹脂溜め空間１４の縦方向の長さである。
式（５）    （ｂ１＋ｂ２＋ｅ）×（ａ＋ｃ＋ｄ）
式（６）    （ｂ１＋ｂ２＋ｅ）×Ｌ
【００３９】
ここで、最低温度と室温間の樹脂ゲル５の体積変化量Ｖ（Ｌｏｗ）、最高温度と室温間の樹脂ゲル５の体積変化量Ｖ（Ｈｉｇｈ）は、以下の式により表すことができる。
式（７）    Ｖ（Ｌｏｗ）＝Ｖ×３α×（Ｔ（Ｌｏｗ）−Ｒ．Ｔ．）
式（８）    Ｖ（Ｈｉｇｈ）＝Ｖ×３α×（Ｔ（Ｈｉｇｈ）−Ｒ．Ｔ．）
式中のα［１／Ｋ］は、樹脂ゲル５の線膨脹係数であり、Ｔ（Ｌｏｗ）は、使用温度範囲における最低温度、Ｔ（Ｈｉｇｈ）は、使用温度範囲における最高温度を表す。
【００４０】
Ｖ（Ｌｏｗ）及びＶ（Ｈｉｇｈ）は、上記式（７）、式（８）から明らかなように、体積Ｖに比例する。従って、上記式（１）〜（４）の体積に比例した体積の変化が発生することになる。このため、樹脂溜め空間１４に近い式（４）の体積が一番大きく変化し、一番遠い位置にある式（１）の領域の変化が一番少ないように設計することが好ましい。すなわち、下記式（９）の条件を満たすように設計することが好ましい。
式（９）      
ａ×(ｂ１+ｂ２+ｅ)×Ｈ＜ｄ×(ｂ１+ｂ２)×Ｈ+ｄ×ｅ×ｈ＜＜ｃ×(ｂ１+ｂ２+ｅ)×Ｈ
【００４１】
上記式（９）中のｄ、ｅ、（Ｈ−ｈ）は、面型光素子２の大きさで決まる。従って、カバー配設空間１３内の面型光素子２の配置は、下記式（１０）を満たすようにすることが好ましい。
式（１０）    ａ＜ｂ１＜ｃ、ａ＜ｂ２＜ｃ
上記式（１０）において、ｂ１＝ｂ２も好ましい例として挙げることができる。
【００４２】
上記式（１０）を満たす具体例としては、例えば、面型光素子２の大きさを幅１ｍｍ、長さ０．３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとした場合、ａ＝０．２ｍｍ、ｂ１＝ｂ２＝０．１５ｍｍ、ｃ＝０．５ｍｍ、ｈ＝０．３ｍｍを挙げることができる。
【００４３】
樹脂溜め空間１４の体積は、Ｖ（Ｌｏｗ）及びＶ（Ｈｉｇｈ）よりも十分に大きな体積とする必要がある。また、組立ての時には、樹脂溜め空間１４の開放部から樹脂ゲル５を充填するため、作業性の観点からも大きな体積を持つことが好ましい。上記寸法例において、樹脂溜め空間１４の長さＬを、例えば、０．７ｍｍ程度とすることが好ましい。Ｌ＝０．７ｍｍ程度とすることにより、樹脂溜め空間１４として十分な体積が確保でき、ゲル充填時の作業性も確保することができる。
【００４４】
次に、本実施形態１に係る光通信装置５０の製造方法について、図９Ａ及び図９Ｂの製造工程断面図を用いつつ説明する。先ず、図９Ａに示すように、支持基板１上の所定の位置に面型光素子２とＬＳＩチップ３を実装し、これらの電気的な接続をとる。次いで、図９Ｂに示すように、ダム用壁部１０を支持基板１上に半田により固定する。
【００４５】
その後、ダム用壁部１０上に透光性カバー４を接着剤で固定する。支持基板１とダム用壁部１０の間に隙間ができない様に、これらの間に粘度の低い接着剤を流しこむことが有効である。このように製造することにより、気泡やクラックの発生を抑えることができる。次いで、樹脂溜め空間１４の開口部から樹脂ゲル５を充填し、硬化する。上記工程等を経て、光通信装置５０が製造される。
【００４６】
本実施形態１によれば、上述したように、樹脂溜め空間１４を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５内に気泡やクラックが発生したり、樹脂ゲル５と接触している部材との剥離が発生したりする問題を防止することができる。従って、面型光素子を搭載した信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することができる。
【００４７】
［実施形態２］
次に、上記実施形態とは異なる構造の光通信装置の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施形態と同一の要素部材は同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００４８】
本実施形態２に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１に係る光通信装置５０は、ダム用壁部１０の包囲空間１２において、開放部が一箇所設けられていたが、本実施形態２に係る光通信装置は、ダム用壁部の包囲空間において、開放部が二箇所設けられている点において相違する。
【００４９】
図１０に、本実施形態２に係る光学装置である光通信装置５０ａの一部を示す模式的平面図を、図１１に、図１０のＸＩ−ＸＩ切断部断面図を示す。本実施形態２に係る面型光素子２は、上記実施形態１よりもダム用壁部１０の中心よりに配設されている。透光性カバー４ａは、面型光素子２の領域に配設されるように設けられており、透光性カバー４ａが設けられていない解放部を有する樹脂溜め空間１４が２つに分割されている。透光性カバー４ａは、ダム用壁部１０の対向する２方向の壁部の上面の一部と当接するように配設されている。
【００５０】
本実施形態２に係る光通信装置５０ａにおいては、ダム用壁部１０内に樹脂溜め空間１４を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態２に係る光通信装置５０ａにおいては、面型光素子２を挟んで２箇所に樹脂溜め空間１４を設けているので、面型光素子２の２つの側面のスペースを大きくとることができるというメリットを有する。これにより、例えば、ワイヤボンディング接続の際の作業性を向上させることができる。
【００５１】
［実施形態３］
本実施形態３に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１に係る光通信装置５０は、ダム用壁部１０が口の字形状であったが、本実施形態３に係る光通信装置は、ダム用壁部が、コの字形状である点において相違する。
【００５２】
図１２に、本実施形態３に係る光学装置である光通信装置５０ｂの一部を示す模式的平面図を、図１３に、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ切断部断面図を示す。図１２及び図１３に示すように、本実施形態３に係るダム用壁部１０ｂは、コの字形状となっている。そして、ＬＳＩチップ３の側壁の一面を、ダム用壁部の壁部の機能も兼ね備えるように配置している。すなわち、コの字形状のダム用壁部１０ｂが配設されていない領域の近傍に、ＬＳＩチップ３ｂの側壁を配置している。ダム用壁部１０ｂとＬＳＩチップ３ｂの側壁で囲まれた空間が包囲空間１２ｂとして機能する。すなわち、ダム用壁部１０ｂとＬＳＩチップ３ｂが、透光性封止材ダム２０ｂとして機能する。
【００５３】
ＬＳＩチップ３ｂの高さは、樹脂ゲル５がＬＳＩチップ３ｂ上面に乗り上げない高さであれば特に限定されないが、ダム用壁部１０ｂと実質的に同一、若しくはダム用壁部１０ｂの高さより高いことが好ましい。また、ＬＳＩチップ３ｂを背面側から冷却する観点からも、ＬＳＩチップ３ｂの高さがダム用壁部１０ｂよりも高いことが好ましい。
【００５４】
本実施形態３に係るＬＳＩチップ３ｂの高さは、ダム用壁部１０ｂの高さよりも高いものを用いている。そして、ダム用壁部１０ｂ先端面近傍とＬＳＩチップ３ｂの対向領域に、樹脂ゲル５の樹脂溜め空間１５を設けている。樹脂ゲル５は、ＬＳＩチップ３ｂの一側壁と実質的に密着している（図１２、図１３参照）。
【００５５】
本実施形態３に係る光通信装置５０ｂにおいては、ダム用壁部１０ｂ内に樹脂溜め空間１４を設け、さらに、ダム用壁部１０ｂの先端面近傍とＬＳＩチップ３ｂとの間に樹脂溜め空間１５を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態３に係る光通信装置５０ｂにおいては、ＬＳＩチップ３ｂの側壁を透光性封止材ダム２０ｂの一部として利用することにより、ＬＳＩチップ３ｂと面型光素子２を近接位置に設けることができ、省スペース化を図ることができる。しかも、高周波特性に優れた特性を得られるという優れた効果が得られる。
【００５６】
［実施形態４］
本実施形態４に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態３と同様である。すなわち、上記実施形態３においては、樹脂ゲル５が、室温環境下において、ＬＳＩチップ３ｂの一側壁に密着していたが、本実施形態４においては、室温環境下において、ＬＳＩチップ３ｂの一側壁に密着していない点において相違する。また、ＬＳＩチップの高さが、上記実施形態３よりも低い点、ＬＳＩチップが上記実施形態３よりもダム用壁部から離間している点において相違する。
【００５７】
図１４に、本実施形態４に係る光学装置である光通信装置５０ｃの一部を示す模式的平面図を、図１５に、図１４のＸＶ−ＸＶの切断部断面図を示す。図１４及び図１５に示すように、本実施形態４に係るダム用壁部１０ｃは、コの字形状となっている。そして、ＬＳＩチップ３ｃの側壁の一面を、透光性封止材ダム２０ｃの機能も兼ね備えるように配置している。すなわち、ダム用壁部１０ｃとＬＳＩチップ３ｃが、透光性封止材ダム２０ｃとして機能する。
【００５８】
本実施形態４に係るＬＳＩチップ３ｃは、その高さがダム用壁部１０ｃの高さよりも若干小さいものを用いている。そして、ダム用壁部１０ｃとＬＳＩチップ３ｃとの対向領域に、樹脂ゲル５の樹脂溜め空間１５ｃを設けている（図１４、図１５参照）。
【００５９】
本実施形態４に係る光通信装置５０ｃにおいては、ダム用壁部１０ｃ内に樹脂溜め空間１４を設け、さらに、ダム用壁部１０ｃとＬＳＩチップ３ｃとの間に樹脂溜め空間１５ｃを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態４に係る光通信装置５０ｃにおいては、ＬＳＩチップ３ｃと面型光素子２を近接位置に設けることができ、省スペース化を図ることができる。しかも、高周波特性に優れた特性を得られるという優れた効果が得られる。
【００６０】
［実施形態５］
本実施形態５に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１においては、ダム用壁部１０を支持基板１上に設ける構造を採用していたが、本実施形態５においては、支持基板に段差を設け、段差内に面型光素子を配設し、段差側壁をダム用壁部の壁部として利用している点において相違する。
【００６１】
図１６に、本実施形態５に係る光学装置である光通信装置５０ｄの一部を示す模式的断面図を示す。本実施形態５においては、支持基板１ｄに段差部を設け、これをダム用壁部１０ｄとして利用する。すなわち、支持基板１ｄの段差側壁をダム用壁部１０ｄとして利用する。そして、支持基板１ｄの段差部内の空間がダム用壁部１０ｄの包囲空間１２ｄとして機能する。
【００６２】
支持基板１ｄに設けられたダム用壁部１０ｄの底面に、面型光素子２を搭載する。そして、支持基板１ｄの上面に透光性カバー４ｄを配設する。ダム用壁部１０ｄ内には、上記実施形態１と同様に、樹脂溜め空間１４ｄとカバー配設空間１３ｄを設ける。
【００６３】
本実施形態５に係る光通信装置５０ｄにおいては、ダム用壁部１０ｄ内に樹脂溜め空間１４ｄを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態５に係る光通信装置５０ｄにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
【００６４】
［実施形態６］
本実施形態６に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態３と同様である。すなわち、上記実施形態３においては、ダム用壁部１０ｂが平面視上、コの字形状であったが、本実施形態６においては、ダム用壁部として、平面視上、板状の壁部を対向配置するように配設している点において相違する。換言すると、本実施形態６のダム用壁部は、上記実施形態３のコの字形状のダム用壁部の連結する壁部を除去している構成となっている点が相違する。
【００６５】
図１７に、本実施形態６に係る光学装置である光通信装置５０ｅの一部を示す模式的断面図を、図１８に、図１７のＸＶＩＩI-ＸＶＩＩＩ切断部断面図を示す。本実施形態６においては、ダム用壁部１０ｅとして、平面視上、板状の壁部を対向配置するように配設している。すなわち、上記実施形態３のコの字形状のダム用壁部１０ｂの連結する壁部を除去している。透光性封止材ダム２０ｅは、互いに対向配置された壁部からなるダム用壁部１０ｅと、これと端部側に亘って配置されたＬＳＩチップ３ｅとにより構成されている。
【００６６】
上記実施形態１〜５においては、面型光素子と樹脂ゲルが内部に配設される透光性封止材ダムとして、面型光素子と樹脂ゲルと透光性封止材溜め空間を取り囲むように、透光性封止材ダム（ダム用壁部、ＬＳＩチップ等）を枠体状に設けていた。樹脂溜め空間の体積を十分に確保できる場合には、上記構成に代えて、図１７及び図１８に示すように、透光性封止材ダムとして機能する壁部の平面視上の形状が枠体状でなくてもよい。すなわち、樹脂溜め空間のうちカバー配設空間１３から延在されている壁部ではない壁部を撤去した構成としてもよい。但し、樹脂ゲル充填時の作業性を高める観点からは、上記実施形態３のように平面視上の形状が枠体状である構成が好ましい。
【００６７】
本実施形態６に係る光通信装置５０ｅにおいては、ダム用壁部１０ｅとＬＳＩチップ３ｅとで囲まれた内部（包囲空間１２ｅ）に樹脂溜め空間１４ｅ、１５ｅを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態６に係る光通信装置５０ｅにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
【００６８】
［実施形態７］
本実施形態７に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態６と同様である。すなわち、上記実施形態６においては、ダム用壁部として、平面視上、対向配置させた板状の壁部と、これらの端部と対向する位置に亘って設けられたＬＳＩチップとにより、透光性封止材ダムを構成しているが、本実施形態７においては、１の壁部であるダム用壁部と、これに対向するＬＳＩチップにより透光性封止材ダムを構成している点において相違する。
【００６９】
図１９に、本実施形態７に係る光学装置である光通信装置５０ｆの一部を示す模式的断面図を示す。本実施形態７においては、１の壁部からなるダム用壁部１０ｆと、これに対向するＬＳＩチップ３ｆとにより透光性封止材ダム２０ｆを構成している。
【００７０】
本実施形態７に係る光通信装置５０ｆにおいては、ダム用壁部１０ｆとＬＳＩチップ３ｆとで囲まれた内部（包囲空間１２ｆ）に樹脂溜め空間１４ｆ、１５ｆを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル５に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル５が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態７に係る光通信装置５０ｆにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
【００７１】
なお、上記実施形態は、一例であって、本発明の趣旨に反しない範囲において、種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、適宜、好適に組み合わせて適用することが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態においては、光学装置の例として光通信装置の例を挙げたが、面型光素子を支持基板に搭載する光学装置全般に本発明を広く適用することができる。
【００７３】
また、透光性カバーは、カバーとしての機能以外の機能を兼ね備えるようにすることもできる。例えば、透光性カバーに、レンズ機能を持たせたりしてもよい。透光性カバー４を凸レンズとすることにより、面型光素子２と光ファイバとの結合効率を高めることができる。
【００７４】
また、透光性カバーの片面、あるいは両面に光減衰器として働くような光減衰膜や、フィルタ効果を得られる誘電体多層膜等を蒸着したり、貼着したりしてもよい。これにより、部品点数を減らすことができ、さらなるコスト低減を図ることが可能となる。
【００７５】
また、本発明に係る透光性封止材ダムは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、面型光素子及び透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において透光性カバーと当接し、かつ、透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備するものであれば種々の変形が可能である。
【００７６】
また、上記実施形態においては、透光性封止材として樹脂ゲルを適用する例を挙げたが、本発明は、樹脂ゲルに限定されるものではなく、透光性封止材全般に広く適用することができる。また、上記実施形態においては、室温環境下において、カバー配設空間の全領域に実質的に樹脂ゲルが充填されている例を挙げたが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、カバー配設空間内に樹脂ゲルが充填されていない領域が存在している態様であってもよい。すなわち、カバー配設空間内の一部を樹脂溜め空間の一部として利用するように設計することも可能である。
【００７７】
また、透光性カバーの配設位置は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成が可能である。また、ダム用壁部として、１個のＬＳＩチップの一側壁を利用する例を挙げたが、複数のＬＳＩチップの側壁をダム用壁部の壁部として利用することも可能である。さらに、ＬＳＩチップは、一例であって、他の電子部品も好適にダム用壁部の壁部として利用することができる。また、上記実施形態５の段差構造内にＬＳＩチップも配設し、ＬＳＩチップの側壁をダム用壁部の壁部として利用したりすることもできる。また、支持基板とは別体のダム用壁部を構成する壁部と、支持基板の段差構造のダム用壁部を構成する壁部との組み合わせも好適に適用することができる。
【００７８】
さらに、上記実施形態においては、使用環境平均温度が室温である場合について説明したが、用途に応じて、適宜設定することができることは言うまでもない。本発明によれば、使用環境温度範囲内で信頼性の高い光学装置を提供することができる。また、本発明によれば、使用環境温度領域の広い用途に好適に適用することができる。
【００７９】
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）支持基板と、前記支持基板上に配設される面型光素子と、前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムとを備える光学装置。
【００８０】
（付記２）  前記透光性封止材は、樹脂ゲルであることを特徴とする付記１に記載の光学装置。
【００８１】
（付記３）  前記透光性カバーは、前記透光性封止材ダムの少なくとも対向する壁部の上面間に亘って設けられていることを特徴とする付記１又は２に記載の光学装置。
【００８２】
（付記４）  前記透光性封止材溜め空間は、前記透光性カバーが配設されていない領域に設けることを特徴とする付記１〜３の少なくとも１項に記載の光学装置。
【００８３】
（付記５）  前記透光性封止材は、使用環境平均温度近傍において、前記透光性カバーと前記支持基板との間隙の全領域に実質的に充填されていることを特徴とする付記１〜４の少なくとも１項に記載の光学装置。
【００８４】
（付記６）  前記透光性封止材ダムの少なくとも一部が、半導体素子の側壁、若しくは支持基板の段差側壁であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学装置。
【００８５】
（付記７）  前記透光性カバーは、凸レンズであることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の光学装置。
【００８６】
（付記８）  前記透光性カバーは、減衰膜が蒸着された減衰器であることを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載の光学装置。
【００８７】
（付記９）支持基板上に面型光素子、半導体素子を実装し、前記支持基板上に、透光性封止材ダムを設け、前記透光性封止材ダム上面の一部の領域に透光性カバーを設け、前記透光性カバーが設けられていない前記透光性封止材ダムの開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。
【００８８】
（付記１０）支持基板上に段差構造部を設け、前記段差構造部内に面型光素子を配設し、
前記段差構造部上面の一部の領域に透光性カバーを設け、
前記透光性カバーが設けられていない前記段差構造部の開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。
【００８９】
（付記１１）  前記透光性カバーは、前記透光性封止材ダムのうちの対向する壁部と、これらの壁部の一端部間を連結する壁部の上面に亘って設けられていることを特徴とする付記１〜８のいずれか１項に記載の光学装置。
【００９０】
（付記１２）  前記面型光素子は、平面視上の形状が矩形形状であって、前記透光性カバーと前記支持基板とに挟持された領域において、前記透光性封止材ダム内の前記透光性カバーが配設されていない領域と最も離間する前記面型光素子の側面と前記透光性封止材ダムとの最少距離をａ、前記透光性封止材ダム内の前記透光性カバーが配設されていない領域と、それと最も近接する前記面型光素子の側面との最少距離をｃ、前記面型光素子の上記以外の側面と前記透光性封止材ダムとの最少距離をｂ１、ｂ２としたときに、以下の数式を満たすことを特徴とする付記１１に記載の光学装置。
（式）    ａ＜ｂ１＜ｃ、ａ＜ｂ２＜ｃ
【符号の説明】
【００９１】
１      支持基板
２      面型光素子
３      ＬＳＩチップ
４      透光性カバー
５      樹脂ゲル
１０    ダム用壁部
１２    包囲空間
１３    カバー配設空間
１４    樹脂溜め空間
１５    樹脂溜め空間
２０    透光性封止材ダム
５０    光通信装置
【図１】
2011211062.tif 000003
【図２】
2011211062.tif 000004
【図３】
2011211062.tif 000005
【図４】
2011211062.tif 000006
【図５】
2011211062.tif 000007
【図６】
2011211062.tif 000008
【図７】
2011211062.tif 000009
【図８】
2011211062.tif 000010
【図９Ａ】
2011211062.tif 000011
【図９Ｂ】
2011211062.tif 000012
【図１０】
2011211062.tif 000013
【図１１】
2011211062.tif 000014
【図１２】
2011211062.tif 000015
【図１３】
2011211062.tif 000016
【図１４】
2011211062.tif 000017
【図１５】
2011211062.tif 000018
【図１６】
2011211062.tif 000019
【図１７】
2011211062.tif 000020
【図１８】
2011211062.tif 000021
【図１９】
2011211062.tif 000022
【図２０Ａ】
2011211062.tif 000023
【図２０Ｂ】
2011211062.tif 000024
【図２１】
2011211062.tif 000025