(57)【要約】　　　（修正有）【課題】少なくとも一つのガラス製光学部品をＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に搭載した光学部品搭載モジュールにおいて、前記光学部品とＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分の接着強度を高め信頼性の高い光学部品搭載モジュールを提供する。【解決手段】光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設けた後に両者をエポキシ系接着剤で固定接着する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのガラス光学部品をＳｉを主体とした担持体に搭載した光学部品搭載モジュールにおいて、前記光学部品の少なくとも側面および／または前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設け、前記光学部品及びまたはＳｉを主体とした担持体を紫外線照射処理し、その後光学部品と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分をエポキシ系接着剤で接着固定した事を特徴とする光学部品搭載モジュール。
【請求項２】
特許請求項１記載の光学部品搭載モジュールの製造方法において、少なくとも光学部品の側面と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設ける際、前記シランカップリング剤を一旦加水分解させた後に、少なくとも光学部品の側面と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させた末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設け、前記光学部品及びまたはＳｉを主体とした担持体を紫外線照射処理し、その後光学部品と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分をエポキシ系接着剤で接着固定する事を特徴とする光学部品搭載モジュールの製造方法。
【請求項３】
特許請求項２記載の光学部品搭載モジュールの製造方法において、少なくとも光学部品の側面と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設ける際、前記シランカップリング剤を一旦加水分解させた後に、少なくとも光学部品の側面と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させた末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設け、その後に１２０℃以上の温度で熱処理を行い、前記光学部品及びまたはＳｉを主体とした担持体を紫外線照射処理し、その後光学部品と光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分をエポキシ系接着剤で接着固定する事を特徴とする光学部品搭載モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３において使用する紫外線の波長が１８５ｎｍ〜３６５ｎｍである事を特徴とする光学部品搭載モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学部品搭載モジュールに係わり、更に詳しくは光学部品と光学部品を搭載するＳｉを主体とした担持体との密着性向上に関する。
【０００２】
【従来技術】
インターネットの普及により、音楽や動画像、コンピュータデータなどの大量の情報を高速に送受信する必要が出てきた。光ファイバーを用いたデータの送受信では転送速度が家庭用で１００Ｍｂｐｓ以上であり、一般家庭に普及している電話回線を用いたモデムやＩＳＤＮに比べ、約３桁程度高速にデータを送受信できる。さらに、基幹系では１０〜４０Ｇｂｐｓに達している。また、近年、光多重通信という新しい技術が登場してさらなる高速化と大容量化が可能となっている。このような状況の中、光通信部品の需要はますます増加傾向にあり、そのコスト低減と信頼性向上が部品供給メーカーの課題となっている。
【０００３】
Ｓｉを主体とした担持体（Ｓｉを主体としたオプティカルベンチ（ＳｉＯＢ））のグルーブに少なくとも一つのガラス製光学部品を搭載した光学部品搭載モジュールは光通信関連部品の中でその中枢となるパーツであり、基幹系光通信関連部品と同程度の信頼性が求められている。
【０００４】
これまで光学部品搭載モジュールを組む際、ＳｉＯＢのグルーブに光学部品を搭載し、両者を紫外線硬化型樹脂で固定していた。しかし、この方法では常温常湿下では大きな問題は発生しなかったが、高温高湿度の環境に長時間接すると光学部品がＳｉＯＢから浮き上がったり、場合によっては脱離する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、ＳｉＯＢ上に光学部品をより強固に固定接着させ、信頼性を高めた光学部品搭載モジュールを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、少なくとも一つのガラス製光学部品をＳｉを主体とした担持体に搭載した光学部品搭載モジュールにおいて、前記光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設けた後に両者をエポキシ系接着剤で固定接着する。この際、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事が好ましい。さらには、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、大気中１２０℃より高い温度で熱処理し、その後両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事がより好ましい。さらにまた、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、大気中１２０℃より高い温度で熱処理し、その後、波長１８５ｎｍ〜３６５ｎｍの柴外線を照射処理し、その後両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事がより好ましい。
【０００７】
末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤は加水分解により下式の様にシラノール基を生成する。
【０００８】
【化１】
（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６Ｒ＋３Ｈ２Ｏ＝（ＨＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６Ｒ＋３ＣＨ３ＯＨ
（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６Ｒ＋３Ｈ２Ｏ＝（ＨＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６Ｒ＋３Ｃ２Ｈ５ＯＨ
Ｒはエポキシ基
【０００９】
生成したシラノール基はガラス製光学部品表面及びＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分表面の酸素原子と水素結合する。一方、上式Ｒで示されるエポキシ基はエポキシ系接着剤とのなじみが良い。従って、これら加水分解したシランカップリング剤はＳｉを主体とした担持体とエポキシ系接着剤といった水と油の関係にある材料の仲介をなす重要な役割をしており、両者を強固に接着させる事ができる。
【００１０】
また、上記のようにシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に加水分解したシランカップリング剤をガラス製光学部品表面及びＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分表面に設け、その後、１２０℃より高い温度で熱処理を行った後、両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事がより好ましい。ガラス製光学部表面及びＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分表面にはシラノール基が存在する。加熱処理により加水分解したシランカップリング剤のシラノールとの間で脱水縮合反応が下式の様に進み、シランカップリング剤がより強固にガラス製部品表面及びＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分表面に化学吸着する（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合が生成）。この後、エポキシ系接着剤で両者を接着すればより強固に光学部品をＳｉを主体とした担持体のグルーブ上に固定できる。
【００１１】
【化２】
−ＳｉＯＨ＋（ＨＯ）３ＳｉＣ３Ｈ６Ｒ＝−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＯＨ）２Ｃ３Ｈ６Ｒ＋Ｈ２Ｏ
Ｒはエポキシ基
【００１２】
さらにまた、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、大気中１２０℃より高い温度で熱処理し、その後、波長１８５ｎｍ〜３６５ｎｍの柴外線を照射処理し、その後両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事がより好ましい。紫外線照射処理により、以下の様にエポキシ環が開環重合する。
【００１３】
【化３】
2004037622.tif 000002
【００１４】
この開環重合により、シランカップリング剤の横方向の強度が上昇し、その結果、エポキシ系接着剤で接着した場合の強度がさらに向上する。開環後の重合体とエポキシ系接着剤の濡れ性は、開環後においてもポリエーテル鎖が存在するため良好に保たれる。
【００１５】
本発明で使用できるエポキシ系シランカップリング剤としてはβ−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。また、光重合可能なビニル基或いはメタクリロキシ基を末端に有するシランカップリング剤を使用しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態及び実施例について具体的に説明する。
【００１７】
（実施例１）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。酢酸−ｎ−ブチルにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを４．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かし、酢酸水溶液を加えてｐＨを４に調整した後、２４時間溶液を攪拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを十分加水分解させた。加水分解したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの酢酸−ｎ−ブチル溶液中にＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を２分間浸漬させた後、溶液から取り出して酢酸−ｎ−ブチルを蒸発乾燥させた。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００１８】
（実施例２）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。酢酸−ｎ−ブチルにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを４．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かし、酢酸水溶液を加えてｐＨを４に調整した後、２４時間溶液を攪拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを十分加水分解させた。加水分解したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの酢酸−ｎ−ブチル溶液中にＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を２分間浸漬させた後、溶液から取り出して酢酸−ｎ−ブチルを蒸発乾燥させた。その後、ＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を大気中１５０℃で３０分間熱処理した。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００１９】
（実施例３）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。酢酸−ｎ−ブチルにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを４．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かし、酢酸水溶液を加えてｐＨを４に調整した後、２４時間溶液を攪拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを十分加水分解させた。加水分解したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの酢酸−ｎ−ブチル溶液中にＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を２分間浸漬させた後、溶液から取り出して酢酸−ｎ−ブチルを蒸発乾燥させた。その後、ＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を大気中１５０℃で３０分間熱処理した。その後シランカップリング剤で処理したＳｉのＶ溝と光ファイバーの芯線を窒素雰囲気中、波長１８５ｎｍの紫外線で処理した。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００２０】
（実施例４）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。酢酸−ｎ−ブチルにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを４．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かし、酢酸水溶液を加えてｐＨを４に調整した後、２４時間溶液を攪拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを十分加水分解させた。加水分解したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの酢酸−ｎ−ブチル溶液中にＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を２分間浸漬させた後、溶液から取り出して酢酸−ｎ−ブチルを蒸発乾燥させた。その後、ＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を大気中１５０℃で３０分間熱処理した。その後シランカップリング剤で処理したＳｉのＶ溝と光ファイバーの芯線を大気中、波長２５４ｎｍの紫外線で処理した。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００２１】
（実施例５）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。酢酸−ｎ−ブチルにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを４．０×１０−２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶かし、酢酸水溶液を加えてｐＨを４に調整した後、２４時間溶液を攪拌してγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを十分加水分解させた。加水分解したγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの酢酸−ｎ−ブチル溶液中にＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を２分間浸漬させた後、溶液から取り出して酢酸−ｎ−ブチルを蒸発乾燥させた。その後、ＳｉのＶ溝と光ファイバー芯線を大気中１５０℃で３０分間熱処理した。その後シランカップリング剤で処理したＳｉのＶ溝と光ファイバーの芯線を大気中、波長３６５ｎｍの紫外線で処理した。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００２２】
（比較例１）
厚さ１ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１４５μｍ、深さ１０２μｍ、長さ１０ｍｍのＶ溝を形成した。ワイヤーストリッパーを用い、直径１２５μｍの光ファイバー芯線を長さ３ｃｍ露出させた。次にＳｉのＶ溝に光ファイバー芯線を載せ、この上にエポキシ系接着剤を塗布し、光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着固定させた。
【００２３】
実施例１〜５及び比較例１で得られたＳｉのＶ溝に光ファイバーを接着固定させた試料の接着力を調べた結果を表１に示す。試験はＳｉのＶ溝を固定し、接着した光ファイバーをバネ秤で引っ張り、破断する強度を求めた。
【００２４】
【表１】
2004037622.tif 000003
【００２５】
表から明らかなように、表面処理を行っていない比較例１に比べ、実施例１〜５では光ファイバーの接着強度が向上している。さらに、実施例３〜５ではエポキシ系接着剤で光ファイバーをＳｉのＶ溝に接着させる前に紫外線で処理を行う事により破断強度が実施例１及び２に比べて増大している事が分かる。
【００２６】
実施例１〜５及び比較例１で得られたＳｉのＶ溝に光ファイバーを接着固定させた試料を８５℃、９０％ＲＨの環境に１週間保存した。実施例１〜５では光ファイバーの脱離は発生しなかったが、比較例１の試料では、光ファイバーがＳｉのＶ溝から脱離していた。
【００２７】
実施例１〜５及び比較例１で得られたＳｉのＶ溝に光ファイバーを接着固定させた試料に８５℃（２時間）／−４０℃（２時間）のヒートサイクル試験を１０回行った。実施例１〜５では光ファイバーの脱離は発生しなかったが、比較例１の試料では、光ファイバーがＳｉのＶ溝から脱離していた。
【００２８】
（実施例６）
厚さ１．５ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１０００μｍ、深さ５００μｍ、長さ５ｍｍの台形溝を形成した。外径１ｍｍ、長さ２ｍｍのガラス製光学レンズ及びＳｉの台形溝に実施例１〜５と同様な前処理を行い、その後、ガラス製光学レンズをＳｉの台形溝にエポキシ系接着剤を用いて接着固定した。
【００２９】
（比較例２）
厚さ１．５ｍｍで（１００）面のＳｉウエハにＫＯＨによる異方性エッチングを適用し、幅１０００μｍ、深さ５００μｍ、長さ５ｍｍの台形溝を形成した。この上に外径１ｍｍ、長さ２ｍｍのガラス製光学レンズをエポキシ系接着剤を用いて接着固定した。
【００３０】
実施例６及び比較例２で得られたＳｉの台形溝にガラス製光学レンズを接着固定させた試料を８５℃、９０％ＲＨの環境に１週間保存した。実施例６ではガラス製光学レンズの脱離は発生しなかったが、比較例１の試料では、ガラス製光学レンズがＳｉの台形溝から脱離していた。
【００３１】
実施例６及び比較例２で得られたＳｉの台形溝にガラス製光学レンズを接着固定させた試料に８５℃（２時間）／−４０℃（２時間）のヒートサイクル試験を１０回行った。実施例６ではガラス製光学レンズの脱離は発生しなかったが、比較例２の試料では、ガラス製光学レンズがＳｉの台形溝から脱離していた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では少なくとも一つのガラス製光学部品をＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に搭載した光学部品搭載モジュールにおいて、前記光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を設けた後に両者をエポキシ系接着剤で固定接着するため、光学部品とＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分の接着強度を高める事ができる。この際、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事により光学部品とＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分の接着強度を高める事ができる。さらには、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、大気中１２０℃より高い温度で熱処理し、その後両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事より、光学部品とＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分の接着強度を一層高める事ができる。またさらには、使用する末端がエポキシ基を有するシランカップリング剤を一旦加水分解させた後に光学部品の少なくとも側面及び前記光学部品が接するＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分に前記加水分解させたシランカップリング剤を設けた後、大気中１２０℃より高い温度で熱処理し、その後、波長１８５ｎｍ〜３６５ｎｍの柴外線を照射処理し、その後両者をエポキシ系接着剤で固定接着する事により、光学部品とＳｉを主体とした担持体の前記光学部品を担持する部分の接着強度をなお一層高める事ができる。