(57)【要約】【課題】  電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板を利用した場合でも、薄板の反りや割れを抑制し、製品の歩留まりを改善した光変調器を提供すること。【解決手段】  電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を変調するための変調電極とを有する光変調器において、該薄板の該変調電極が形成されていない面が、接着層を介して、補強板に接着されており、該補強板の接着層側の表面には、該薄板の劈開面と交差する方向に溝が形成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を変調するための変調電極とを有する光変調器において、
該薄板の該変調電極が形成されていない面が、接着層を介して、補強板に接着されており、
該補強板の接着層側の表面には、該薄板の劈開面と交差する方向に溝が形成されていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
請求項1に記載の光変調器において、該接着層の厚みが２０μｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とする光変調器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光変調器において、該薄板と該補強板との熱膨張係数がほぼ同じであることを特徴とする光変調器。
【請求項４】
請求項３に記載の光変調器において、該薄板と該補強板とは同一の材料で構成されていることを特徴とする光変調器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器において、該薄板は、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ５のいずれかであることを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器に関し、特に、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板を用いた光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光計測技術分野や光通信技術分野において、電気光学効果を有する基板を用いた光変調器が多用されている。また、周波数応答特性を広帯域化するため、基板の厚みを薄く構成し、変調信号であるマイクロ波の実効屈折率を下げ、マイクロ波と光波との速度整合を図ることが行われている。
【０００３】
このような薄板は、機械的強度が弱いため、他の補強板に接着して使用される。薄板と補強板との間の熱膨張率に差があると、温度変化に伴い薄板に応力が発生し、光変調器に温度ドリフト現象などが発生する。
【０００４】
このような温度ドリフトを抑制するため、特許文献１に示すように、薄板と補強板との熱膨張係数を同じすることが行われている。また、特許文献１では、補強板に発生する焦電効果により、光変調器に発生するＤＣドリフト現象も抑制する構成が開示されている。
【０００５】
しかしながら、電気光学効果を有する基板の厚みは、技術の進歩に従い、最近では１０μｍ以下のものも実用化されるようになっている。しかも、この薄板の表面には、数μｍ〜数十μｍの高さを有する変調電極が形成されるため、基板と電極との間の熱膨張係数の差により、温度変化に伴い、基板に反りや割れが発生している。
【０００６】
また、薄板に補強板を接着した後に、電極形成プロセスを行うため、薄板ウェハに生じた反りが、光変調器毎のチップに切断するチップ化を行っても、チップの長手方向又は無方向にそのまま反りという問題があった。このため、光変調器の特性が劣化するなど不良品が発生する割合が高くなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２８４９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板を利用した場合でも、薄板の反りや割れを抑制し、製品の歩留まりを改善した光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を変調するための変調電極とを有する光変調器において、該薄板の該変調電極が形成されていない面が、接着層を介して、補強板に接着されており、該補強板の接着層側の表面には、該薄板の劈開面と交差する方向に溝が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項1に記載の光変調器において、該接着層の厚みが２０μｍ〜１００μｍの範囲であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光変調器において、該薄板と該補強板との熱膨張係数がほぼ同じであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光変調器において、該薄板と該補強板とは同一の材料で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器において、該薄板は、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ５のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明により、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を変調するための変調電極とを有する光変調器において、該薄板の該変調電極が形成されていない面が、接着層を介して、補強板に接着されており、該補強板の接着層側の表面には、該薄板の劈開面と交差する方向に溝が形成されているため、溝部分で、また、溝に沿って、補強板が薄板をより強固に保持するため、薄板の反りを抑制し、薄板が劈開面で割れるなどの不具合も抑制することが可能となる。このため、製品の歩留まりも大幅に改善することが可能となる。
【００１５】
請求項２に係る発明により、接着層の厚みが２０μｍ〜１００μｍの範囲であるため、補強板が薄板に与える保持力が、補強板の溝によって変化し、当該保持力の変化を効果的に薄板に伝えることが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明により、薄板と補強板との熱膨張係数がほぼ同じであるため、補強板に形成された溝により、補強板に発生する熱応力が変化しても、薄板も同様の熱膨張係数で変化するため、補強板の熱応力の変化の影響を薄板が受けにくくなる。これにより、補強板の溝で、薄板に余分な熱応力が付加されることが抑制される。
【００１７】
請求項４に係る発明により、薄板と補強板とは同一の材料で構成されているため、上述した補強板の溝による熱応力の変化の影響をより一層抑制することが可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明により、薄板は、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ５のいずれかであるため、現在利用されている多くの光変調器に対して、本発明を適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】薄板ウェハに対するチップの配置位置と補強板に形成する溝との位置関係を示す図である。
【図２】光変調器のチップに切断された状態の断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の光変調器について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光変調器は、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板と、該薄板に形成された光導波路と、該光導波路内を伝搬する光波を変調するための変調電極とを有する光変調器において、該薄板の該変調電極が形成されていない面が、接着層を介して、補強板に接着されており、該補強板の接着層側の表面には、該薄板の劈開面と交差する方向に溝が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
図１は、電気光学効果を有する基板で構成されるウェハに形成された光変調器（図中では、個々の長方形部分で表示）と、補強板に形成される溝との位置関係を示した図である。基板を構成する結晶材料は、劈開面を有しており、基板の厚みを薄板化すると、薄板の反りにより、当該劈開面で割れが発生し易くなる。例えば、図１はウェハの劈開面を横方向にとり、チップを劈開面に平行になるよう配置形成している。このため、図１のようにチップを平行に配列する場合には、補強板に形成する溝は、チップの配列方向（図の縦方向）に平行に位置するよう形成される。当然、溝の方向は薄板の劈開面に垂直のみがより効果的であるが、劈開面と交差する方向であれば、薄板の反りや割れを防止するために、一定程度の効果が期待できる。
【００２２】
電気光学効果を有する基板としては、特に、ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ５又はＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）のいずれかの単結晶が好適に利用可能である。特に、光変調器で多用されているＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ５が、好ましい。また、基板に形成する光導波路は、例えば、ＬｉＮｂＯ３基板（ＬＮ基板）上にチタン（Ｔｉ）などの高屈折率物質を熱拡散することにより形成される。
【００２３】
図２は、図１のウェハを個々のチップ（光変調器）に切断したものの断面を示した図である。薄板に光導波路が形成され、薄板表面には変調電極が配置されている。また、薄板の裏面には接着層を介して補強板が接合されている。補強板の一部には溝が形成されている。
【００２４】
変調電極は、信号電極や接地電極から構成され、基板表面に、Ｔｉ・Ａｕの電極パターンを形成し、金メッキ方法などにより形成することが可能である。さらに、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体ＳｉＯ２等のバッファ層を設けることも可能である。
【００２５】
薄板と補強板とを接合する接着剤は、紫外線硬化性接着剤などが利用可能である。ただし、接着層の厚みは、２０μｍ〜１００μｍが好ましい。２０μｍより薄いと、変調信号であるマイクロ波と光導波路を伝搬する光波との速度整合が達成し難くなる。また、接着層の厚みが１００μｍより大きくなると、補強板に形成した溝による補強効果が余り発揮できず、薄板の反りや割れを効果的に抑制することが難しくなる。
【００２６】
補強板に形成する溝の大きさ（深さや幅）としては、接着層の厚みにも依存するが、接着層の厚みが５０μｍ程度の場合には、角溝の幅２５０μｍ，深さ１００μｍ、あるいは、Ｖ溝の幅２７０μｍ，Ｖ溝の傾斜角４５度程度となる。
【００２７】
補強板の材料としては、補強板自体に溝が形成されるため、薄板と熱膨張係数がほぼ同じ材料を選択することが好ましい。特に、薄板と同一材料が、最も好ましい。これは、補強板に形成された溝により、補強板に発生する熱応力にムラが発生するためである。このような熱応力の変化に対して、当該応力の変化を薄板に伝達しないようにするためにも、薄板と補強板との熱膨張係数をほぼ同じに構成する必要がある。
【００２８】
補強板への溝の形成方法として、ブレードを用いた機械加工により形成することができる。必要に応じてエッチングなどを利用することも可能である。なお、図１及び２では、チップの両端部分近傍にのみに２本の溝を形成しているが、本発明はこれに限らず、３本以上の溝であっても良いし、チップの中央付近（光変調器の作用部）などに形成することも可能である。また、溝の方向は、劈開面に対して垂直方向に限らず、斜め方向であっても良い。
【００２９】
図１に示すように、ウェハ上に細長いチップを形成する場合には、単一のチップで見ると、薄板の反りは、チップの長手方向の両端が補強板から持ち上がるような反りが発生する。その原因は、薄板に変調電極を形成する際は、補強板に薄板を貼り付けた後に、変調電極を形成しており、変調電極の形成時に加熱された電極部分が冷却し、変調電極全体が収縮するため、薄板に形成されたチップの長手方向の両端が補強板から持ち上がるような反りとなるためである。このため、図１に示すように、チップの両端に対応する位置の補強板に溝を形成している。つまり、補強板から薄板が離れるような反りや応力が発生する箇所に、溝を形成することで、薄板の反りや薄板の補強板からの浮上がりの発生を未然に防止でき、薄板の劈開面での割れを抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、電気光学効果を有し、厚みが１０μｍ以下の薄板を利用した場合でも、薄板の反りや割れを抑制し、製品の歩留まりを改善した光変調器を提供することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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