(57)【要約】【課題】組立時の歩留まりを向上可能な熱光学光スイッチを提供する。【解決手段】光導波路および光導波路の屈折率を制御するヒータが形成され且つヒータへ通電するための複数のパッド１３が形成された光スイッチチップ１と、各パッド１３とそれぞれボンディングワイヤＷを介して電気的に接続される複数の電極２１が一面に形成され光スイッチチップ１が上記一面に固着される配線基板２とを備える。光スイッチチップ１における光導波路の光の入射側の端面および光の出射側の端面それぞれに接合され光導波路に光結合する光ファイバ５を保持した光ファイバ保持体３ａ，３ｂと、光スイッチチップ１と、配線基板２とで光導波路ブロックＡを構成しており、光導波路ブロックＡが、ベース５１とカバー５２とからなるパッケージ５０に収納されている。また、配線基板２の電極２１には配線基板２に一体化された端子２３が電気的に接続されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路および光導波路の屈折率を制御するヒータが形成され且つヒータへ通電するための複数のパッドが形成された光スイッチチップと、前記各パッドとそれぞれボンディングワイヤを介して電気的に接続される複数の電極が一面に形成され光スイッチチップが前記一面に固着される配線基板と、光スイッチチップにおける光導波路の光の入射側の端面および光の出射側の端面それぞれに接合され光導波路に光結合する光ファイバを保持した光ファイバ保持体とを備えてなることを特徴とする熱光学光スイッチ。
【請求項２】
前記光スイッチチップは、前記光導波路における光の入射側の端部および光の出射側の端部が前記配線基板の外周よりも突出していることを特徴とする請求項１記載の熱光学光スイッチ。
【請求項３】
前記光スイッチチップは、前記配線基板の前記一面との対向面における中央部のみが前記配線基板と固着されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱光学光スイッチ。
【請求項４】
前記配線基板の前記各電極にそれぞれ電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子が前記配線基板に一体的に設けられてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項５】
前記配線基板は、前記一面において前記光スイッチチップの前記両端面を結ぶ方向に直交する方向を左右方向としたとき左右対称に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項６】
前記配線基板は、前記一面に前記光スイッチチップを位置決めする位置決め溝が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項７】
前記配線基板の基材が無機材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項８】
前記光スイッチチップと前記配線基板と前記各光ファイバ保持体とで構成される光導波路ブロックを収納したパッケージを備え、パッケージは、前記光導波路ブロックが一面側に位置決めされるベースと、ベースの前記一面側に被着されるカバーとで構成され、ベースの他面側から樹脂により気密封止されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱光学光スイッチ。
【請求項９】
前記ベースは、前記各電極それぞれに電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子がそれぞれ挿通される複数の挿通孔が貫設されてなることを特徴とする請求項８記載の熱光学光スイッチ。
【請求項１０】
前記ベースにおける前記各挿通孔は前記各端子が圧入されるように形状および寸法が設定されてなることを特徴とする請求項９記載の熱光学光スイッチ。
【請求項１１】
前記パッケージは、前記光ファイバの一部を囲む空間が形成されてなることを特徴とする請求項８ないし請求項１０記載の熱光学光スイッチ。
【請求項１２】
前記パッケージは、前記空間に連通する貫通孔が前記ベースに貫設され前記空間が貫通孔を通して樹脂により封止されてなることを特徴とする請求項１１記載の熱光学光スイッチ。
【請求項１３】
前記光ファイバは、前記パッケージの前記空間内に配設される部分の一部の被覆が除去されており素線が前記空間に充填された樹脂と密着していることを特徴とする請求項１２記載の熱光学光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の光スイッチに関し、熱光学効果を利用した熱光学光スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高分子導波路を用いた光スイッチとして、光導波路が形成された導波路チップと、光導波路に光結合する光ファイバを保持した光ファイバ保持体とで構成される光導波路ブロックを金属パッケージにダイボンドし、配線接続を行った後、ハーメチック封止されたものが知られている。なお、光素子（例えば、レーザダイオードのような発光素子やフォトダイオードのような受光素子）と光ファイバとを光結合する場合には、光素子を内蔵したパッケージに光ファイバが取り付けられている構造が一般的である。
【０００３】
ところで、チップを外部環境から保護するためのパッケージとしては、例えば、放熱性を向上させたセラミックパッケージ（例えば、特許文献１参照）や、セラミックのシートを積層したパッケージ本体とパッケージ本体に結合される金属製のパッケージ蓋とで構成したもの（例えば、特許文献２参照）などが知られている。また、近年、パッケージ内に収納する導波路チップに光結合させる光ファイバの被覆の一部を除去して露出部分に金属コーティング部を設け、金属製の気密接続部品に光ファイバを挿入して金属コーティング部と気密接続部品とを半田などを用いて密着固定する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、光ファイバが接続される導波路チップを収納するパッケージとして、導波路チップを金属ベース上に固定し金属ベース下面に昇温用ヒータを固定した第１のパッケージと、第２のパッケージとで構成し、第１のパッケージを挟む一対の断熱材を設けたものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
また、高分子導波路を用いた光スイッチとして、図２３に示すように光導波路（図示せず）および光導波路の屈折率を制御するヒータ（図示せず）が形成され且つヒータへ通電するための電極１３’が形成された導波路チップ（以下、光スイッチチップと称す）１’と、光スイッチチップ１’の光導波路に光結合させる光ファイバ５’を保持し光スイッチチップ１’に接合される２つの光ファイバ保持体３ａ’，３ｂ’とで構成される光導波路ブロックＡ’を図２４に示すようなベース５１’とカバー５２’とからなるパッケージ５０’内に収納した熱光学光スイッチも提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１３２４１２号公報（第３頁、図１、図５）
【特許文献２】
特開２００１−１６８２２２号公報（第５頁、図１）
【特許文献３】
特開２００１−３０５３８０号公報（第３頁、図１−図８）
【特許文献４】
特開２００１−８３３４０号公報（第３頁、図１、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光スイッチは、金属、プラスチック、セラミックなどからなるパッケージ内に導波路チップを配置したものが一般的であるが、導波路チップをどのように固定して位置決めするかについてや、組立時に導波路チップの取り扱いを容易にするための構造について記載されたものはない。したがって、図２４に示す構成の熱光学光スイッチでは、光スイッチチップ１’を各ファイバ保持体３ａ’，３ｂ’と接合する際や光スイッチチップ１’をベース５１’に収納する際などに光スイッチチップ１’を直接取り扱う必要がある（つまり、光スイッチチップ１’を直接ハンドリングする必要がある）ので、光スイッチチップ１’が折れたり、欠けたり、曲がったりする恐れがあり、歩留まりが低いという不具合があった。また、特許文献３に開示された技術では、光ファイバの露出部分に金属コーティングを施す必要があり、コストが高くなってしまうという不具合があった。また、特許文献４に開示されたパッケージは導波路チップに通電したいような場合（例えば、上述の熱光学光スイッチのように光スイッチチップ１’にヒータが形成されておりヒータに通電する必要がある場合）には適した構造ではない。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、組立時の歩留まりを向上可能な熱光学光スイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光導波路および光導波路の屈折率を制御するヒータが形成され且つヒータへ通電するための複数のパッドが形成された光スイッチチップと、前記各パッドとそれぞれボンディングワイヤを介して電気的に接続される複数の電極が一面に形成され光スイッチチップが前記一面に固着される配線基板と、光スイッチチップにおける光導波路の光の入射側の端面および光の出射側の端面それぞれに接合され光導波路に光結合する光ファイバを保持した光ファイバ保持体とを備えてなることを特徴とするものであり、組立時に光スイッチチップを配線基板に固着することにより、その後は光スイッチチップに触れることなくハンドリングすることが可能となるので、光スイッチチップに触れて光スイッチチップが折れたり、欠けたり、曲がったりするような機械的な損傷が発生するのを防止できるから、光スイッチチップの損傷による不良を少なくでき、結果的に歩留まりの向上が可能となって工程能力が高くなる。また、光スイッチチップが配線基板に固着されていることにより、配線基板により補強されているので、保持したり移動させたりするときに機械的な外力が光スイッチチップに加わって光スイッチチップが壊れるのを防止することができるとともに、光スイッチチップの光学特性が外力の影響を受けるのを防止することができる。また、光スイッチチップの光学特性を容易に評価することができるという利点もある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光スイッチチップは、前記光導波路における光の入射側の端部および光の出射側の端部が前記配線基板の外周よりも突出しているので、前記光スイッチチップの前記両端面それぞれに前記各光ファイバ保持体を接合する場合に前記配線基板が邪魔にならずに前記光ファイバチップと接合することが可能となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記光スイッチチップは、前記配線基板の前記一面との対向面における中央部のみが前記配線基板と固着されているので、前記光スイッチチップにおける前記配線基板との対向面の略全域が前記配線基板に固着されている場合に比べて前記光スイッチチップに発生する熱応力を低減することができ、前記光スイッチチップにクラックが発生して破損したり前記光スイッチチップ自体の光学特性が悪影響を受けるのを防止することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記配線基板の前記各電極にそれぞれ電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子が前記配線基板に一体的に設けられているので、前記ヒータへの給電が容易になり、前記光スイッチチップをパッケージ内に収納する場合に端子をパッケージの外へ突出させることにより、パッケージの外側から前記ヒータへの給電が可能となる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記配線基板は、前記一面において前記光スイッチチップの前記両端面を結ぶ方向に直交する方向を左右方向としたとき左右対称に形成されているので、前記光スイッチチップと前記配線基板とを位置合わせする際や前記光スイッチチップを前記配線基板へ固着する際に、前記光スイッチチップの前記両端面を結ぶ方向が前記左右方向に直交すれば前記光スイッチチップの向きを管理しなくてもよくなるから、大量生産時や自動実装機での実装時に前記光スイッチチップの向きを検知する必要がなく、スループットが向上して生産性が向上する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記配線基板は、前記一面に前記光スイッチチップを位置決めする位置決め溝が形成されているので、組立時において前記配線基板に対する前記光スイッチチップの位置決めが容易となり、前記光スイッチチップが前記電極に重なったり前記電極を傷つけたりするのを防止することができ、また、前記光スイッチチップと前記配線基板との接合力が比較的弱い場合でも前記光スイッチチップの前記パッドへ前記ボンディングワイヤをボンディングする際に前記光スイッチチップが動くのを防止することができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記配線基板の基材が無機材料からなるので、前記配線基板の基材が有機材料からなる場合に比べて前記配線基板の熱膨張が少ないから、前記配線基板から前記光スイッチチップが剥がれたり、前記配線基板の熱膨張が前記光スイッチチップの光学特性へ影響を与えるのを防止することができる。また、前記パッドと前記電極とを接続している前記ボンディングワイヤが前記配線基板の熱膨張に起因して外れるのを防止することができる。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記光スイッチチップと前記配線基板と前記各光ファイバ保持体とで構成される光導波路ブロックを収納したパッケージを備え、パッケージは、前記光導波路ブロックが一面側に位置決めされるベースと、ベースの前記一面側に被着されるカバーとで構成され、ベースの他面側から樹脂により気密封止されているので、光導波路ブロックを湿気や水蒸気から保護することができ、安価な構成で高い信頼性を実現することができる。また、ベースの他表面側から樹脂により気密封止していることにより、封止樹脂部の突起やへこみがカバー側から見えずカバー側からの外観を高めることができるとともに、封止樹脂によるパッケージの外形寸法のばらつきを無くすことができる。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記ベースは、前記各電極それぞれに電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子がそれぞれ挿通される複数の挿通孔が貫設されているので、前記各端子が前記ベースの各挿通孔に挿通されていることにより前記光導波路ブロックの機械的強度が向上して取り扱いが容易になる。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記ベースにおける前記各挿通孔は前記各端子が圧入されるように形状および寸法が設定されているので、前記各挿通孔を通して前記ベースの他表面側から前記光スイッチチップの周囲へ樹脂が流入するのを防止することができ、記記光スイッチチップへの樹脂の付着や当該樹脂の硬化による外力が前記光スイッチチップへかかるのを防止することができる。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項８ないし請求項１０の発明において、前記パッケージは、前記光ファイバの一部を囲む空間が形成されているので、前記パッケージの端部での前記光ファイバの折れなどの損傷が発生するのを防止できる。つまり、前記光ファイバを保護することができる。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記パッケージは、前記空間に連通する貫通孔が前記ベースに貫設され前記空間が貫通孔を通して樹脂により封止されているので、前記パッケージ内で前記光ファイバを確実に固定することができるから、前記パッケージ内での前記光ファイバの曲がりや屈曲や折れが生じるのを防止することができ、前記光ファイバでの損失を少なくできる。
【００２０】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記光ファイバは、前記パッケージの前記空間内に配設される部分の一部の被覆が除去されており素線が前記空間に充填された樹脂と密着しているので、前記光ファイバの被覆と素線との間の気密性を向上でき被覆と素線との間を通って進入してくる水蒸気や湿気が前記パッケージ内の前記光スイッチチップ付近に到達するのを防止することができ、信頼性を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（基本構成）
まず、以下に説明する各実施形態の熱光学光スイッチの基本となる構成について図１〜図８を参照しながら説明する。
【００２２】
本基本構成の熱光学光スイッチは、後述の光導波路および光導波路の屈折率を制御するヒータ１２ａ，１２ｂ（図８参照）が形成され且つヒータ１２ａ，１２ｂへ通電するための複数のパッド１３が形成された光スイッチチップ１と、各パッド１３とそれぞれボンディングワイヤＷを介して電気的に接続される複数の電極２１（図２および図３参照）が一面に形成され光スイッチチップ１が上記一面に固着される配線基板２と、光スイッチチップ１における光導波路の光の入射側の端面および光の出射側の端面それぞれに接合され光導波路に光結合する光ファイバ５を保持した光ファイバ保持体３ａ，３ｂとを備えている。ここにおいて、光スイッチチップ１と両光ファイバ保持体３ａ，３ｂとで光導波路ブロックＡを構成しており、光導波路ブロックＡが一面側に位置決めされるベース５１と、ベース５１の上記一面側に被着されるカバー５２とからなるパッケージ５０に光導波路ブロックＡが収納されている。
【００２３】
光スイッチチップ１は、例えば、図８に示すように、クラッド層１０内に形成されたＹ字状のコア１１を有し、Ｙ字状のコア１１のうち入力側コア１１ｉより分岐した２つの出力側コア１１ａ，１１ｂそれぞれを加熱して出力側の屈折率を制御する２つのヒータ１２ａ，１２ｂがクラッド層１０上に設けられている。
【００２４】
クラッド層１０は、例えばシリコン基板などのベース基板上に積層された下部クラッド層と、下部クラッド層上に積層された上部クラッド層とで構成されており、下部クラッド層上にＹ字状のコア１１を形成した後で、コア１１および露出した下部クラッド層の表面を覆うように上部クラッド層を形成している。なお、下部クラッド層と上部クラッド層とは屈折率が同じ高分子材料により形成し、コア１１は下部クラッド層および上部クラッド層よりも屈折率の高い高分子材料により形成しており、コア１１およびクラッド層１０のいずれも温度上昇により屈折率が低下する。
【００２５】
なお、基本構成では、入力側コア１１ｉとクラッド層１０とで入力側の光導波路が構成され、一方の出力側コア１１ａとクラッド層１０とで一方の出力側の光導波路（以下、第１の出力導波路と称す）が構成されるとともに他方の出力側コア１１ｂとクラッド層１０とで他方の出力側の光導波路（以下、第２の出力導波路と称す）が構成され、１入力２出力の光スイッチとなっている。なお、入力導波路および各出力導波路はシングルモードの導波条件を満たすシングルモード導波路となるようにコア１１の幅（図８におけるコア１１の上下方向の幅）などを設計してある。
【００２６】
したがって、例えば一方のヒータ１２ａのみに通電して一方の出力側コア１１ａの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第２の出力導波路へ光が導かれる状態と、他方のヒータ１２ｂのみに通電して他方の出力側コア１１ｂの温度を上昇させて屈折率を低下させることにより第１の出力導波路へ光が導かれる状態とを切り替えることができるようになっている。すなわち、入力導波路から光を伝搬させる出力導波路を切り替えることができる。
【００２７】
ここにおいて、各ヒータ１２ａ，１２ｂの平面形状は、それぞれ出力側コア１１ａ，１１ｂの中心線に複数回交差する波形状の形状に形成されているので、消光動作させる側の出力導波路においてクラッド層１０の厚み方向に直交する面内で出力側コア１１ａ，１１ｂの中心線からヒータ１２ａ，１２ｂの中心線が離間した部分では屈折率分布が歪んだ形状となってシングルモードの導波条件を満たすことができなくなるから、消光動作させる側の出力導波路へ伝搬してきた光は基本モード（最低次モード）を維持できなくなって高次モードの光となり、コア１１ａ，１１ｂの外へ放射して消滅しやすくなる。なお、各ヒータ１２ａ，１２ｂは、両端がそれぞれ配線１３ｂを介してパッド１３に電気的に接続されている。
【００２８】
ところで、配線基板２の基材として有機材料を採用することも考えられるが、有機材料を採用した場合には、配線基板２の膨張収縮に起因して光スイッチチップ１が剥がれてしまうという問題、ボンディングワイヤＷが外れてしまうという問題、光スイッチチップ１の光学特性が変動してしまうという問題などが発生してしまう恐れがある。これに対して、本基本構成では、配線基板２の基材が無機材料（例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアなどのセラミック）により形成されているので、有機材料により形成されている場合に比べて配線基板２の熱膨張が少なく、配線基板２の膨張収縮に起因して光スイッチチップ１が剥がれてしまうという問題、ボンディングワイヤＷが外れてしまうという問題、光スイッチチップ１の光学特性が変動してしまうという問題などの発生を防止することができ、信頼性を高めることができる。例えば、光スイッチチップ１のベース基板として例えばシリコン基板を採用している場合には、配線基板２として一面側に絶縁層を介して各電極２１，２２が形成されたシリコン基板を採用することにより、光スイッチチップ１のベース基板と配線基板２との熱膨張係数が等しくなるので、熱変形による熱応力での破壊が起こるのを防止することができる。
また、配線基板２の基材として、熱伝導率が比較的高い材料（例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアなどのセラミック）を採用することにより、光スイッチチップ１のヒータ１２ａ，１２ｂへの通電により発生した熱を放熱しやすくなるので、応答速度を高速化することができる。
【００２９】
配線基板２は、矩形板状であって、厚み方向の一面における左右両側部それぞれに複数個ずつの電極２１が長手方向に並設され、端子２３を接続するための接続用電極２２が、各電極２１それぞれから配線基板２の外周まで延設されている。
【００３０】
また、端子２３は、配線基板２の厚み方向において離間した一対の脚片を有するコ字状の接続部２３ａと接続部２３ａから突出したピン状のリード部２３ｂとが連続一体に形成されており、接続部２３ａが配線基板２の接続用電極２２と電気的に接続されている。ここにおいて、図３に示すように接続部２３ａの一対の脚片間の寸法をＨ１とし、配線基板２の厚さ寸法をＨ２として、Ｈ１をＨ２よりも小さく設定しておき、接続部２３ａが配線基板２を挟むように嵌合させて一方の脚片を接続用電極２２と密着するようにしているが、端子２３と接続用電極２２とをロウ付け、半田付け、圧着、導電性接着剤による接着などで機械的および電気的に接続するようにしてもよい。いずれにしても、本基本構成では、端子２３における接続部２３ａが配線基板２を挟むコ字状の形状に形成されているので、端子２３を配線基板２１に強固に固着して一体化することができる。なお、配線基板２の接続用電極２２と電気的に接続する端子２３の形状は特に限定するものではなく、例えば、丸形状やフラット形状や異形のピンであってもよい。
【００３１】
本基本構成の熱光学光スイッチでは、配線基板２に端子２３が一体化されているので、光スイッチチップ１を配線基板２に接合して、光スイッチチップ１の各パッド１３を配線基板２の各電極２１とそれぞれボンディングワイヤＷを介して接続すれば、対となる端子２３を通して光スイッチチップ１のヒータ１２ａ，１２ｂへ通電することが可能となる。
【００３２】
また、本基本構成の熱光学光スイッチでは、光スイッチチップ１の中央部（配線基板２との対向面における中央部）のみが配線基板２と固着されている（つまり、光スイッチチップ１の周部が配線基板２に固定されておらず自由に変位できる）ので、配線基板２との対向面の略全域が固着されている場合に比べて、ヒータ１２ａ，１２ｂへの通電による光スイッチチップ１の熱的膨張に起因して光スイッチチップ１に発生する熱応力を低減することができて、光スイッチチップ１に残留応力が発生するのを抑制することができ、光スイッチチップ１にクラックが発生して破損したり光スイッチチップ１自体の光学特性が悪影響を受けるのを防止することができる。
【００３３】
また、配線基板２は、光スイッチチップ１が固着される一面において光スイッチチップ１の長手方向（光スイッチチップ１の光の入射側の端面と光の出射側の端面とを結ぶ方向）に直交する方向を左右方向とすれば、左右対称の形状に形成されており、左右両側に複数の電極２１が長手方向に並設されているので、光スイッチチップ１と配線基板２とを位置合わせする際や固着する際に、光スイッチチップ１の長手方向の向きを管理しなくてもよくなるから、大量生産時や自動実装機での実装時においても方向を検知する必要がなく、スループットを向上でき、生産性が向上する。なお、光スイッチチップ１を配線基板２に固着する際に、パッド１３と電極２１との間の距離ができるだけ短くなる（つまり、ボンディングワイヤＷの長さをできるだけ短くできる）ように配置することは言うまでもない。
【００３４】
また、光スイッチチップ１は、光導波路における光の入射面を含む端面（以下、入射端面と称す）および光の出射面を含む端面（以下、出射端面と称す）に、それぞれ光ファイバ５を保持した上述の光ファイバ保持体３ａ，３ｂが固着されている。なお、光スイッチチップ１と各光ファイバ保持体３ａ，３ｂとは、接着剤（例えば、紫外線硬化接着剤、熱硬化接着剤、常温接着剤など）を用いて固着されている。
【００３５】
光ファイバ保持体３ａ，３ｂは、光ファイバ５を位置決めするための断面Ｖ字状の位置決め溝（図示せず）が一面に形成された保持ベース板３１ａ，３１ｂと、保持ベース板３１ａ，３１ｂの上記一面側に光ファイバ５の素線を挟むように固着された押え板３２ａ，３２ｂとで構成され、光ファイバ５が接着剤で固定されている。なお、光ファイバ保持体３ａ，３ｂに保持された光ファイバ５と光スイッチチップ１のコア１１との光軸を合わせてあることは勿論であり、適切な光学特性が得られるように調芯されて接合されている。このように光スイッチチップ１に光ファイバ保持体３ａ，３ｂを接合した光導波路ブロックＡでは、光学特定の評価が容易になる。すなわち、光スイッチチップ１に形成されているヒータ１２ａ，１２ｂへの通電（給電）を端子２３を通して行うことで光スイッチチップ１の光学的な制御が容易になるとともに、光の挙動を一端部がファイバ保持体３ａ，３ｂに保持された光ファイバ５の他端部に設けた光コネクタ（図示せず）などを介して光測定器での評価が可能となるからである。
【００３６】
ここに、光スイッチチップ１は、光導波路における光の入射端面側の端部（光の入射側の端部）および光の出射端面側の端部（光の出射側の端部）が配線基板２の外周縁よりも突出するように外形寸法を設定してあるので、配線基板２が邪魔にならずに光ファイバ保持体３ａ，３ｂを接合することができる。図５（ａ）に示すように光スイッチチップ１の入射面側の端部の配線基板２からの突出量をＸ１、出射面側の端部の配線基板２からの突出量をＸ２とすれば、Ｘ１とＸ２とは同じ値でも異なる値でもよいが、同程度の値で且つ小さな値であることが好ましい。光スイッチチップ１は、長手方向の寸法が所定の長さになるように切断したり端面を研磨して平坦にするための加工を行っても壊れないように、光スイッチチップ１における上記両端部の一表面上に補強板１４が固着されている。なお、補強板１４の材料としては、例えば、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、テンパックス（商品名）、ＢＫ７（商品名）などのガラスや、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウムなどのセラミックや、シリコンなどを採用すればよく、紫外線硬化接着剤や熱硬化型樹脂（例えば、エポキシ樹脂）などの接着剤を用いて固着すればよい。
【００３７】
ところで、本基本構成の熱光学光スイッチは、上述の光導波路ブロックＡがパッケージ５０に収納されている。パッケージ５０は、光導波路ブロックＡが一面側に位置決めされるベース５１と、ベース５１の一面側に被着されるカバー５２とで構成される。ここにおいて、ベース５１には、配線基板２に一体化された複数の端子２３の各リード２３ｂそれぞれが挿通される複数の挿通孔５１ｂが貫設されているので、各リード２３ｂをベース５１の裏面側へ突出させることができる。ベース５１およびカバー５２の材料としては、金属、プラスチック、セラミックなどを採用すればよく、ベース５１とカバー５２とで内部空間を気密封止したパッケージ５０を構成できるものであればよい。なお、ベース５１の材料が金属である場合には、挿通孔５１ｂに挿通されるリード２３ｂとベース５１とを絶縁する絶縁構造を採用することは勿論である。
【００３８】
ここに、本基本構成の熱光学スイッチでは、組立時に光スイッチチップ１を配線基板２に接合することにより、その後は光スイッチチップ１のみの取り扱いを行わなくてもよくなり（つまり、光スイッチチップ１をハンドリングする必要がなくなり）、光スイッチチップ１に触れて光スイッチチップ１が折れたり、欠けたり、曲がったりするような機械的な損傷が発生するのを防止できるので、光スイッチチップ１の損傷による不良を少なくでき、結果的に歩留まりが向上して工程能力が高くなる。また、光スイッチチップ１が配線基板２に固着されていることにより、配線基板２により補強されているので、保持したり移動させたりするときに機械的な外力が光スイッチチップ１に加わって光スイッチチップ１が壊れるのを防止することができるとともに、光スイッチチップ１の光学特性が外力の影響を受けるのを防止することができる。
【００３９】
以下では、本発明の各実施形態について要部となるところを具体的に説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本実施形態では、図９〜図１６を参照しながら説明するが、基本構成において具体的に説明した構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００４１】
本実施形態におけるベース５１には、配線基板２を位置決めする位置決め凹部５１ａ（図１０および図１３参照）が形成されるとともに、配線基板２に一体化された複数の端子２３の各リード２３ｂそれぞれが挿通される複数の挿通孔５１ｂが貫設されているので、光導波路ブロックＡにおける配線基板２を位置決め凹部５１ａに位置決めして固定することにより、各リード２３ｂをベース５１の裏面側へ突出させることができる。
【００４２】
また、ベース５１は、裏面側の中央部５１ｃ（図１４参照）の周囲に全周にわたって凹溝５５（図１３参照）が形成されるとともに、凹溝５５内に接着剤（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂）からなる封止部５１ｄが形成されており、端子２３のリード部２３ｂの周囲も気密封止されている。なお、封止部５１ｄを形成するための接着剤としては熱硬化型の接着剤を用いることが好ましい。
【００４３】
また、上述のベース５１に形成された挿通孔５１ａの形状および寸法を端子２３のリード部２３ｂが圧入されるように設定しておけば、挿通孔５１ｂを通して光スイッチチップ１の周囲へ上記接着剤が入り込むのを防止することができ、光スイッチチップ１への封止樹脂の付着や当該封止樹脂の硬化による外力が光スイッチチップ１へかかるのを防止することができる。
【００４４】
また、ベース５１には、光ファイバ５を位置決め固定するための固定部５１ｅが形成されており、さらに光ファイバ５の周囲の略半分を囲み内側の空間に封止樹脂が充填される囲み部５１ｆが形成され、カバー５２には光ファイバ５の周囲の残り略半分を囲み内側空間に封止樹脂が充填される囲み部５２ｆが形成されており、囲み部５１ｆと囲み部５２ｆとで構成される光ファイバ収納部の内側空間へ封止樹脂を注入するための複数の貫通孔５１ｇがベース５１の囲み部５１ｆに貫設されている。
【００４５】
したがって、光ファイバ５においてベース５１の囲み部５１ｆとカバー５２の囲み部５２ｆとで囲まれた光ファイバ収納部には封止樹脂が封止されているので、パッケージ５０内で光ファイバ５を確実に固定することができるとともに光ファイバ５を保護することができ、パッケージ５０内での光ファイバ５の曲がりや屈曲や折れが生じるのを防止することができ、光ファイバ５での損失を少なくできる。ここに、本実施形態では、光ファイバ収納部に充填する樹脂とベース５１裏面の凹溝５５に充填する樹脂とで同じ樹脂を用いることができベース５１の裏面側から流し込む工程だけでよいので、製造工程の効率化を図ることができる。
【００４６】
なお、ベース５１の裏面には、図示しない実装基板へ実装する際に当該実装基板と接触する４本の脚部５１ｈ（図１４参照）が突設されている。
【００４７】
ところで、上述の基本構成では、図８を参照しながら光スイッチチップ１のクラッド層１０内にＹ字状のコア１１が１つだけ形成されている例について説明したが、本実施形態における光スイッチチップ１は、図１６に示すようにクラッド層１０内にＹ字状のコア１１が２つ並設されており、各コア１１毎に２つのヒータ１２ａ，１２ｂが形成されており、各ファイバ保持体３ａ，３ｂそれぞれに保持されている光ファイバ５の本数が異なっている。なお、８つのパッド１３を区別するために図１６中において括弧内に示したように１３１〜１３８とすれば、同図の上側のコア１１における一方の出力側コア１１ａに対して図８と同様に交差するヒータ１２ａは両端がそれぞれ配線１３ｂ，１３ｂを介してパッド１３１，１３２に接続され、他方の出力側コア１１ｂに対して図８と同様に交差するヒータ１２ｂは両端がそれぞれ配線１３ｂ，１３ｂを介してパッド１３３，１３４に接続されており、同図の下側のコア１１における一方の出力側コア１１ａに対して図８と同様に交差するヒータ１２ａは両端がそれぞれ配線１３ｂ，１３ｂを介してパッド１３５，１３６に接続され、他方の出力側コア１１ｂに対して図８と同様に交差するヒータ１２ｂは両端がそれぞれ配線１３ｂ，１３ｂを介してパッド１３７，１３８に接続されている。
【００４８】
また、本実施形態における光導波路ブロックＡでは、図９に示すように光ファイバ５において被覆５ａのうち光ファイバ収納部に対応する部分の一部を取り除いて素線（光ファイバ本体）５ｂを露出させ、上記光ファイバ収納部内で上記封止樹脂により気密封止しているので、光ファイバ５の被覆５ａと素線５ｂとの間の気密性を向上でき、両者の間を通してパッケージ５０内に侵入してくる水蒸気や湿気が光スイッチチップ１へ到達しないようにすることが可能となり、信頼性が向上する。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態の熱光学光スイッチは、実施形態１と略同じ構成であって、図１７および図１８に示すように、配線基板２の上記一面に光スイッチチップ１が嵌合する位置決め溝１６が長手方向に沿って形成されている点が相違する。他の構成は実施形態１と同じなので図示および説明を省略する。
【００５０】
しかして、本実施形態では、光スイッチチップ１を配線基板２の位置決め溝１６に嵌合させることによって光スイッチチップ１が配線基板２に位置決めされるので、配線基板２に対する光スイッチチップ１の位置決めが容易となり、光スイッチチップ１が配線基板２の電極２１に重なったり電極２１を傷つけたりするのを防止することができ、また、光スイッチチップ１と配線基板２との接合力が比較的弱い場合でもボンディングワイヤＷのワイヤボンディング時に光スイッチチップ１が動くのを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、位置決め溝１６の深さ寸法を、位置決め溝１６に光スイッチチップ１を嵌合した状態で電極２１の表面とパッド１３の表面とが略同じ高さになるように設定してあるので、ボンディングワイヤＷをボンディングする箇所が略同じ高さとなり、ワイヤボンディングを確実に行うことができ、通電のための導通や接合力の確保が確実になるとともに、ワイヤボンディング工程の設定およびワイヤボンディング工程の工程管理が容易になり、製造コストの低減が図れる。
【００５２】
（実施形態３）
本実施形態の熱光学光スイッチの構成は実施形態１と略同じであって、図１９〜図２１に示すように、実施形態１に比べて端子２３の数が多くなっている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
上述の基本構成では、図８を参照しながら光スイッチチップ１のクラッド層１０内にＹ字状のコア１１が１つだけ形成されている例について説明したが、本実施形態における光スイッチチップ１は、図２２に示すようにクラッド層１０内にＹ字状のコア１１が４つ並設されており、各コア１１毎に２つのヒータ１２ａ，１２ｂが形成されており、各ファイバ保持体３ａ，３ｂそれぞれに保持されている光ファイバ５の本数が異なっている。すなわち、本実施形態では、実施形態１に比べてより多くの光回路が形成されている。なお、他の構成について実施形態１と同様に構成してもよいことは勿論である。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、光導波路および光導波路の屈折率を制御するヒータが形成され且つヒータへ通電するための複数のパッドが形成された光スイッチチップと、前記各パッドとそれぞれボンディングワイヤを介して電気的に接続される複数の電極が一面に形成され光スイッチチップが前記一面に固着される配線基板と、光スイッチチップにおける光導波路の光の入射側の端面および光の出射側の端面それぞれに接合され光導波路に光結合する光ファイバを保持した光ファイバ保持体とを備えてなるものであり、組立時に光スイッチチップを配線基板に固着することにより、その後は光スイッチチップに触れることなくハンドリングすることが可能となるので、光スイッチチップに触れて光スイッチチップが折れたり、欠けたり、曲がったりするような機械的な損傷が発生するのを防止できるから、光スイッチチップの損傷による不良を少なくでき、結果的に歩留まりの向上が可能となって工程能力が高くなるという効果がある。また、光スイッチチップが配線基板に固着されていることにより、配線基板により補強されているので、保持したり移動させたりするときに機械的な外力が光スイッチチップに加わって光スイッチチップが壊れるのを防止することができるとともに、光スイッチチップの光学特性が外力の影響を受けるのを防止することができるという利点がある。また、光スイッチチップの光学特性を容易に評価することができるという利点もある。
【００５５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光スイッチチップは、前記光導波路における光の入射側の端部および光の出射側の端部が前記配線基板の外周よりも突出しているので、前記光スイッチチップの前記両端面それぞれに前記各光ファイバ保持体を接合する場合に前記配線基板が邪魔にならずに前記光ファイバチップと接合することが可能となるという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記光スイッチチップは、前記配線基板の前記一面との対向面における中央部のみが前記配線基板と固着されているので、前記光スイッチチップにおける前記配線基板との対向面の略全域が前記配線基板に固着されている場合に比べて前記光スイッチチップに発生する熱応力を低減することができ、前記光スイッチチップにクラックが発生して破損したり前記光スイッチチップ自体の光学特性が悪影響を受けるのを防止することができるという効果がある。
【００５７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記配線基板の前記各電極にそれぞれ電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子が前記配線基板に一体的に設けられているので、前記ヒータへの給電が容易になり、前記光スイッチチップをパッケージ内に収納する場合に端子をパッケージの外へ突出させることにより、パッケージの外側から前記ヒータへの給電が可能となるという効果がある。
【００５８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記配線基板は、前記一面において前記光スイッチチップの前記両端面を結ぶ方向に直交する方向を左右方向としたとき左右対称に形成されているので、前記光スイッチチップと前記配線基板とを位置合わせする際や前記光スイッチチップを前記配線基板へ固着する際に、前記光スイッチチップの前記両端面を結ぶ方向が前記左右方向に直交すれば前記光スイッチチップの向きを管理しなくてもよくなるから、大量生産時や自動実装機での実装時に前記光スイッチチップの向きを検知する必要がなく、スループットが向上して生産性が向上するという効果がある。
【００５９】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記配線基板は、前記一面に前記光スイッチチップを位置決めする位置決め溝が形成されているので、組立時において前記配線基板に対する前記光スイッチチップの位置決めが容易となり、前記光スイッチチップが前記電極に重なったり前記電極を傷つけたりするのを防止することができ、また、前記光スイッチチップと前記配線基板との接合力が比較的弱い場合でも前記光スイッチチップの前記パッドへ前記ボンディングワイヤをボンディングする際に前記光スイッチチップが動くのを防止することができるという効果がある。
【００６０】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、前記配線基板の基材が無機材料からなるので、前記配線基板の基材が有機材料からなる場合に比べて前記配線基板の熱膨張が少ないから、前記配線基板から前記光スイッチチップが剥がれたり、前記配線基板の熱膨張が前記光スイッチチップの光学特性へ影響を与えるのを防止することができるという効果がある。また、前記パッドと前記電極とを接続している前記ボンディングワイヤが前記配線基板の熱膨張に起因して外れるのを防止することができるという効果がある。
【００６１】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記光スイッチチップと前記配線基板と前記各光ファイバ保持体とで構成される光導波路ブロックを収納したパッケージを備え、パッケージは、前記光導波路ブロックが一面側に位置決めされるベースと、ベースの前記一面側に被着されるカバーとで構成され、ベースの他面側から樹脂により気密封止されているので、光導波路ブロックを湿気や水蒸気から保護することができ、安価な構成で高い信頼性を実現することができるという効果がある。また、ベースの他表面側から樹脂により気密封止していることにより、封止樹脂部の突起やへこみがカバー側から見えずカバー側からの外観を高めることができるとともに、封止樹脂によるパッケージの外形寸法のばらつきを無くすことができるという効果がある。
【００６２】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記ベースは、前記各電極それぞれに電気的に接続され前記配線基板から突出する複数の端子がそれぞれ挿通される複数の挿通孔が貫設されているので、前記各端子が前記ベースの各挿通孔に挿通されていることにより前記光導波路ブロックの機械的強度が向上して取り扱いが容易になるという効果がある。
【００６３】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記ベースにおける前記各挿通孔は前記各端子が圧入されるように形状および寸法が設定されているので、前記各挿通孔を通して前記ベースの他表面側から前記光スイッチチップの周囲へ樹脂が流入するのを防止することができ、記記光スイッチチップへの樹脂の付着や当該樹脂の硬化による外力が前記光スイッチチップへかかるのを防止することができるという効果がある。
【００６４】
請求項１１の発明は、請求項８ないし請求項１０の発明において、前記パッケージは、前記光ファイバの一部を囲む空間が形成されているので、前記パッケージの端部での前記光ファイバの折れなどの損傷が発生するのを防止できるという効果がある。つまり、前記光ファイバを保護することができるという効果がある。
【００６５】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記パッケージは、前記空間に連通する貫通孔が前記ベースに貫設され前記空間が貫通孔を通して樹脂により封止されているので、前記パッケージ内で前記光ファイバを確実に固定することができるから、前記パッケージ内での前記光ファイバの曲がりや屈曲や折れが生じるのを防止することができ、前記光ファイバでの損失を少なくできるという効果がある。
【００６６】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記光ファイバは、前記パッケージの前記空間内に配設される部分の一部の被覆が除去されており素線が前記空間に充填された樹脂と密着しているので、前記光ファイバの被覆と素線との間の気密性を向上でき被覆と素線との間を通って進入してくる水蒸気や湿気が前記パッケージ内の前記光スイッチチップ付近に到達するのを防止することができ、信頼性を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態の基本構成を示す分解斜視図である。
【図２】同上における要部斜視図である。
【図３】同上における要部分解斜視図である。
【図４】同上における要部概略斜視図である。
【図５】同上を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は要部概略断面図である。
【図６】同上における要部概略斜視図である。
【図７】同上における要部概略斜視図である。
【図８】同上における要部概略平面図である。
【図９】実施形態１における要部概略平面図である。
【図１０】同上における要部概略平面図である。
【図１１】同上における要部概略平面図である。
【図１２】同上を示し、（ａ）は要部概略平面図、（ｂ）は要部概略右側面図である。
【図１３】同上を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略右側面図である。
【図１４】同上を示す概略下面図である。
【図１５】同上の概略斜視図である。
【図１６】同上における要部概略平面図である。
【図１７】実施形態２における要部概略斜視図である。
【図１８】同上における要部概略断面図である。
【図１９】実施形態２を示す分解斜視図である。
【図２０】同上における要部概略斜視図である。
【図２１】同上の分解斜視図である。
【図２２】同上における要部概略平面図である。
【図２３】従来例を示し、光導波路ブロックの概略斜視図である。
【図２４】同上を示し、熱光学光スイッチの概略分解斜視図である。
【符号の説明】
１  光スイッチチップ
２  配線基板
３ａ，３ｂ  光ファイバ保持体
５  光ファイバ
１１  コア
１２ａ，１２ｂ  ヒータ
１３  パッド
１４  補強板
２１  電極
２２  接続用電極
２３  端子
２３ａ  接続部
２３ｂ  リード
５０  パッケージ
５１  ベース
５２  カバー
Ａ  光導波路ブロック
Ｗ  ボンディングワイヤ
【図１】
2004198690.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2004198690.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2004198690.tif 000023
【図２２】
2004198690.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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