(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面光波回路（ＰＬＣ）チップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと基板を有し、
前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、
前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記第１のマウントが、前記第１のマウントの前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップとの接続面側の一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、
前記第２のマウントが、前記第２のマウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、
前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のマウントを前記基板に固定した固定位置のうちで最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記第２のマウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【請求項２】
第１の平面光波回路（ＰＬＣ）チップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと基板を有し、
前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、
前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記第１のマウントが、前記第１のマウントの前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップとの接続面側の一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、
前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【請求項３】
前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【請求項４】
前記熱膨張係数ｋa、ｋb、ｋc、ｋe及びｋfが、式（Ｃ）の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
（式Ｃ）ｋc＞ｋa、ｋb、ｋe、ｋf
【請求項５】
第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップとマウントと基板を有し、
前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記基板が凸部を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記凸部に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によってマウントに固定され、
前記マウントが、前記マウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、
前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のＰＬＣチップを前記基板に固定した固定位置の内で最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記マウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記マウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【請求項６】
第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと第２のマウントと基板とを有し、
前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、
前記第１のマウントが基板に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、
前記第２のマウントが、前記第２のマウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、
前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のマウントを前記基板に固定した固定位置の内で最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記第２のマウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【請求項７】
第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップとマウントと基板を有し、
前記第１のＰＬＣチップの端面に第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記基板が凸部を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記凸部に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記マウントに固定され、
前記マウントが基板に固定され、
前記凸部の厚さｄa、前記マウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記マウントの対向する面間の距離ｄd、前記凸部の熱膨張係数ｋa、前記マウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【請求項８】
第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと第２のマウントと基板とを有し、
前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、
前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、
前記第１のマウントが基板に固定され、
前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤よって前記第２のマウントに固定され、
前記第２のマウントが基板に固定され、
前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする光モジュール。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、基板、あるいは、マウントの熱変形によってＰＬＣチップにかかる応力を抑制し、光学特性劣化を防止する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットを中心としたトラフィック量の増大により、波長分割多重を用いた大容量光通信システムの要求がますます高まっている。大容量光通信システムを実現する光通信用部品として、平面光波回路（ＰＬＣ）技術により作製され、複数の機能を備えた光機能素子を組み合わせた高機能光モジュールが期待を集めており、例えば、波長合分波器であるアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）と可変光減衰器（ＶＯＡ）アレイとモニタＰＤアレイを集積した可変光減衰器付き合分波器（Ｖ−ＡＷＧ）などが実現されている。これらの高機能光モジュールは、最近特に大容量光通信システムのメトロネットワークへの適用が開始されたことから、小型化、高密度化、高機能化が強く求められている。これらの要求に応えるべく、１つの基板上に複数の機能を有する光機能素子を集積化したシングルチップ集積型高機能光モジュールも開発されている。しかし、シングルチップ集積型高機能光モジュールは、１つの基板上に異なる機能を有する複数の光機能素子を集積化するため、製造工程が複雑になり、個々の光機能素子を最適な製造プロセスや導波路構造で作製できないといった問題があるため、光機能素子を複数のＰＬＣ基板上にそれぞれの最適な製造プロセスと導波路構造で形成し、それらを光結合するように接続した光モジュールが主に製造されている。
【０００３】
図３に、複数のＰＬＣチップの光導波路端面を突き合わせて光接続した光モジュールの構成例を示す。図３（ａ）が上面図、図３（ｂ）が側面図である。ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａとが光結合されるように接続されている。ＰＬＣチップ２の入力光導波路アレイ５ａが光ファイバアレイ４ａと光結合されるように接続され、ＰＬＣチップ３の出力光導波路７ｂが光ファイバ４ｂと光結合されるように接続されている。入力光導波路アレイ５ａと出力光導波路アレイ５ｂはＶＯＡアレイ６を介して接続され、入力光導波路アレイ７ａと出力光導波路７ｂはＡＷＧ８を介して接続されている。基板１には凸部が形成され、ＰＬＣチップ２が基板１の凸部に直接固定され、マウント１から浮いて配置されたＰＬＣチップ３がＰＬＣチップ２と接続されているＰＬＣ接続部と基板１上に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂとによって保持されている。
【０００４】
この方法では、ＰＬＣチップ間を光ファイバで接続しないため、ファイバ接続工程数が減少し、ファイバ部材も不要になるため低コスト化が可能となり、また、ファイバの取り回し等がなくなるため、小型化が可能となる。また、一方のＰＬＣチップ２が基板１の凸部上に直接固定され、もう一方のＰＬＣチップ３がマウント１に浮かせた形で配置されていることにより、ＰＬＣチップ間の接続損失の安定性が改善されている。すなわち、マウントの熱変形やマウント外部から加えられた力などによって、ＰＬＣチップ同士の接続部に過度の負荷が掛かって２つのＰＬＣチップ上の導波路間に軸ずれが生じて損失が変動することが抑制される。さらに、浮かせたＰＬＣチップ３が基板１上に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂで両端を保持されているため、振動・衝撃耐力が改善されている。さらに、ＰＬＣチップ３と基板１の間に、充填材を充填して、より振動・衝撃耐力を改善することもできる。（特許文献１参照）。
【０００５】
ＰＬＣチップを固定する基板１は、熱変形によってＰＬＣチップに応力をかけることによりＰＬＣチップの光学特性を劣化させないように、その熱膨張係数をＰＬＣチップと一致させることが望ましい。ＰＬＣチップは一般的にシリコンや石英など、アルミなどの一般的な金属材料に比べて熱膨張係数が小さい無機材料からなる基板上に形成されるが、これらシリコンや石英などと同等の低熱膨張係数を有する金属材料は一般に高価である。そのため、ＰＬＣチップと熱膨張係数を一致させるために、単純に低熱膨張係数を有する材料で基板全体を製造すると製造コストを上昇させてしまう。そこで図４に示すように、基板１から凸部を削除し、基板材料とは別の低熱膨張係数を有する材料でマウントＡ１０を製造して基板１上に固定して凸部を形成し、その上にＰＬＣチップ２を固定する実装方法が用いられる。図４において、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。上記以外は図３の光モジュールの構成例と同じである。この実装方法では、マウントＡ１０のみを低熱膨張係数を有する材料で製造すればよく、低熱膨張係数を有する材料で基板１全体を製造する場合よりも、低熱膨張係数を有する材料の使用量を少なく抑えることができ、製造コストを低く抑えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図３、４に示す構造の場合、ＰＬＣチップ２を固定する基板１、あるいは、マウントＡ１０を低熱膨張係数の材料に変更すると、一般的に弾性接着剤の熱膨張係数は基板１、あるいは、マウントＡ１０を構成する金属材料の熱膨張係数よりも大きいため、温度変化が生じた場合に、基板１、あるいは、マウントＡ１０と弾性接着剤９ａ、９ｂとの上下方向の熱変形の違いから、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の上下方向の位置が一致しなくなるという課題があった。すなわち、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａに上下方向の軸ずれが生じ、損失安定性が劣化するという課題があった。
【０００８】
また、熱膨張係数の異なる基板１とマウントＡ１０を固定しているため、温度変化が生じた場合に、バイメタル効果によって固定された基板１とマウントＡ１０が反り、それに伴ってマウントＡ１０上に固定されたＰＬＣチップ２にも反りが発生する。これにより、ＰＬＣチップ２に応力が加わり、ＰＬＣチップの特性が劣化するという課題があった。また、ＰＬＣチップ２のＰＬＣチップ３と接続部付近が反りによって傾き、それに伴ってＰＬＣ３も傾こうとするが、ＰＬＣチップ３は弾性接着剤９ａ、９ｂで基板１上に保持されているために、自由に傾くことができずに、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部に力が加わって、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａに上下方向の軸ずれが生じ、損失安定性が劣化するという課題があった。
【０００９】
また、基板１にＰＬＣチップ２、３と同等の低熱膨張係数の材料を使用しない場合、温度変化が生じたときに、基板１の水平方向の熱膨張と、ＰＬＣチップ２、ＰＬＣチップ３の水平方向の熱膨張が異なるため、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続面に、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３を引き剥がす方向の力が加わり、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａに上下方向の軸ずれや剥離が生じて、損失安定性が劣化するという課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基板やマウントの熱変形によってＰＬＣチップ、ないし、ＰＬＣチップの接続部にかかる力を小さく抑え、損失や特性の安定性が高く、低コストの光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光モジュールであって、第１の平面光波回路（ＰＬＣ）チップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと基板を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記第１のマウントが、前記第１のマウントの前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップとの接続面側の一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、前記第２のマウントが、前記第２のマウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のマウントを前記基板に固定した固定位置のうちで最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記第２のマウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【００１２】
別の態様では、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記第１のＰＬＣチップと前記第１のマウントの熱膨張整数が等しいことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、光モジュールであって、第１の平面光波回路（ＰＬＣ）チップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと基板を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記第１のマウントが、前記第１のマウントの前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップとの接続面側の一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光モジュールにおいて、前記熱膨張係数ｋa、ｋb、ｋc、ｋe及びｋfが、式（Ｃ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ｃ）ｋc＞ｋa、ｋb、ｋe、ｋf
【００１８】
請求項５に記載の発明は、光モジュールであって、第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップとマウントと基板を有し、前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記基板が凸部を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記凸部に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、前記マウントが、前記マウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のＰＬＣチップを前記基板に固定した固定位置の内で最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記マウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記マウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【００１９】
請求項６に記載の発明は、光モジュールであって、第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと第２のマウントと基板とを有し、前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、前記第１のマウントが基板に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記第２のマウントに固定され、前記第２のマウントが、前記第２のマウントの一端において前記基板に固定され、他端において水平面内に可動自在に前記基板に固定され、前記第１のＰＬＣチップと前記第２のＰＬＣチップの接続面から、前記第１のマウントを前記基板に固定した固定位置の内で最も前記接続面に近い第１の固定位置までの長さｌe、前記第１のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋe、前記接続面から前記弾性接着剤までの長さｌf、前記第２のＰＬＣチップの熱膨張係数ｋf、前記第２のマウントを前記基板に固定した第２の固定位置から前記接続面までの長さｌc、前記基板の熱膨張係数ｋc、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、前記第２の固定位置から前記弾性接着剤までの長さｌbが、式（Ｂ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ｂ）ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc＋ｌb・ｋb（ｌf≧ｌcの場合）
ｌe・ｋe＋ｌf・ｋf＝（ｌe＋ｌc）・ｋc−ｌb・ｋb（ｌf＜ｌcの場合）
【００２０】
別の態様では、請求項８に記載の光モジュールにおいて、前記第１のＰＬＣチップと前記第１のマウントの熱膨張整数が等しいことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、光モジュールであって、第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップとマウントと基板を有し、前記第１のＰＬＣチップの端面に第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記基板が凸部を有し、前記第１のＰＬＣチップが前記凸部に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤によって前記マウントに固定され、前記マウントが基板に固定され、前記凸部の厚さｄa、前記マウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記マウントの対向する面間の距離ｄd、前記凸部の熱膨張係数ｋa、前記マウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【００２２】
請求項８に記載の発明は、光モジュールであって、第１のＰＬＣチップと第２のＰＬＣチップと第１のマウントと第２のマウントと基板とを有し、前記第１のＰＬＣチップの端面に前記第２のＰＬＣチップの端面が突き合わされて光結合するように接続され、前記第１のＰＬＣチップが前記第１のマウントに固定され、前記第１のマウントが基板に固定され、前記第２のＰＬＣチップの前記第１のＰＬＣチップが接続された端面と反対側の端部が、弾性接着剤よって前記第２のマウントに固定され、前記第２のマウントが基板に固定され、前記第１のマウントの厚さｄa、前記第２のマウントの厚さｄb、前記第２のＰＬＣチップと前記第２のマウントの対向する面間の距離ｄd、前記第１のマウントの熱膨張係数ｋa、前記第２のマウントの熱膨張係数ｋb、及び前記弾性接着剤の熱膨張係数ｋdが、式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする。
（式Ａ）  ｄa・ｋa＝ｄb・ｋb＋ｄd・ｋd
【００２３】
別の態様では、請求項１０に記載の光モジュールにおいて、前記第１のＰＬＣチップと前記第１のマウントの熱膨張整数が等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基板やマウントの熱変形によってＰＬＣチップ、ないし、ＰＬＣチップの接続部にかかる力を小さく抑え、損失や特性の安定性が高く、低コストの光モジュールを実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１（ａ）に、本発明の実施形態に係る光モジュールの上面図を示し、（ｂ）に、（ａ）の光モジュールの側面図を示す。ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａとが光結合されるように接続されている。ＰＬＣチップ２の入力光導波路アレイ５ａが光ファイバアレイ４ａと光結合されるように接続され、ＰＬＣチップ３の出力光導波路７ｂが光ファイバ４ｂと光結合されるように接続されている。入力光導波路アレイ５ａと出力光導波路アレイ５ｂはＶＯＡアレイ６を介して接続され、入力光導波路アレイ７ａと出力光導波路７ｂはＡＷＧ８を介して接続されている。
【００２７】
基板１の上面にマウントＡ１０とマウントＢ１１が固定され、マウントＡ１０の上面にＰＬＣチップ２が固定されている。マウントＡ１０の厚みは、マウントＢ１１の厚みよりも薄くなっており、ＰＬＣチップ２に接続され、マウントＢ１１から浮いて配置されたＰＬＣチップ３が、マウントＢ１１上に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂによって保持されている。マウントＡ１０は、固定ネジ１２ａで基板１に完全に固定され、固定ネジ１２ｂでマウントＡ１０の上面と水平な平面内で自由に可動できるように基板１に固定されている。また、マウントＢ１１は、固定ネジ１３ａで基板１に完全に固定され、固定ネジ１３ｂでマウントＢ１１の上面と水平な平面内で自由に可動できるように基板１に固定されている。
【００２８】
本実施形態において得られる効果について、詳細に説明する。以下、温度がＴ0からＴ0＋ΔＴに変化した場合を考える。
【００２９】
まず、基板１とマウントＡ１０の異なる熱変形により生じる、ＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部での上下方向の軸ずれを抑制する方法について説明する。温度Ｔで基板１とマウントＡ１０が、固定ネジ１２ａ、１２ｂで完全に固定された場合、基板１とマウントＡ１０の熱膨張係数をそれぞれｋ1、ｋ2として、温度Ｔでの基板１の固定ネジ１２ａ用の穴から固定ネジ１２ｂ用の穴までの長さをｌ1とすると、温度Ｔ0＋ΔＴでの基板１とマウントＡ１０の固定ネジ１２ａ用の穴から固定ネジ１２ｂ用の穴までの長さは、それぞれｌ1・ｋ1・ΔＴ、ｌ1・ｋ2・ΔＴだけ伸びる。ここで、ｋ1＞ｋ2、ΔＴ＞０とすると、基板１の固定ネジ１２ａ用の穴から固定ネジ１２ｂ用の穴までの長さは、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａ用の穴から固定ネジ１２ｂ用の穴までの長さのよりも、ｌ1・（ｋ1−ｋ2）・ΔＴだけ大きく伸びて、基板１とマウントＡ１０はともに下に凸の反りを生じる。この場合、ＰＬＣチップ２はＰＬＣチップ３との接続面でＰＬＣチップ３側が上方となる方向に傾き、それに伴って、ＰＬＣチップ３も傾こうとするが、ＰＬＣチップ３は弾性接着剤９ａ、９ｂで保持されているため、自由に傾くことができず、その歪みがＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部分にかかり、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａの間に軸ずれを発生させて接続損失を変動させる。
【００３０】
一方、本実施形態のように、マウントＡ１０が、固定ネジ１２ａで基板１に完全に固定され、固定ネジ１２ｂでマウントＡ１０の上面と水平な平面内で自由に可動できるように基板１に固定された場合には、基板１とマウントＡ１０の熱変形が異なっても、基板１とマウントＡ１０に反りを生じないため、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａの間に軸ずれは発生せず、接続損失の変動が発生しない。
【００３１】
ここで、本発明により得られる、基板１とマウントＡ１０の異なる熱変形により生じる、ＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部での上下方向の軸ずれの抑制効果について、具体的な数値を用いて説明する。基板１の材質をアルミとし、その熱膨張係数は２３×１０-6［１／℃］とする。マウントＡ１０の材質をＳｉ−ＳｉＣとし、その熱膨張係数をＰＬＣチップの基板として使用したシリコンと等しく、３×１０-6［１／℃］とする。温度２０℃での、基板１の固定ネジ１２ａ用の穴から固定ネジ１２ｂ用の穴までの長さｌ1を５０ｍｍとする。この状態から温度を７０℃に変化すると、基板１は５０ｍｍが５０．０５７５ｍｍに伸び、マウントＡ１０は５０ｍｍが５０．００７５ｍｍに伸びる。固定ネジ１２ｂで、マウントＡ１０を、マウントＡ１０の上面と水平な平面内で自由に可動できるように基板１に固定した場合には、基板１とマウントＡ１０の伸びが異なっても、基板１とマウントＡ１０が反らない。そのため、ＰＬＣチップ２に接続されたＰＬＣチップ３の傾きには変化が生じず、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部に軸ずれを発生させるような力は加わらない。一方、固定ネジ１２ｂの位置でも、マウントＡ１０を基板１に完全に固定した場合、基板１とマウントＡ１０に反りが発生して、固定ネジ１２ａから固定ネジ１２ｂまでの距離の中央の位置でのマウントＡ１０の上面の高さは、固定ネジ１２ａ、１２ｂの位置でのマウントＡ１０の上面の高さよりも低くなる。マウントＡ１０に固定されているＰＬＣチップ２は、マウントＡ１０と同じように反るため、ＰＬＣチップ３との接続部が上向きに傾く。そのため、ＰＬＣチップ２に接続されたＰＬＣチップ３もＰＬＣチップ２に接続される側が低くなる方向に傾こうとするが、ＰＬＣチップ３は弾性接着剤９ａ、９ｂでマウントＢ１１に保持されて、自由に傾くことが出来ないので、その歪みによってＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部に軸ずれを発生させる力が加わる。
【００３２】
次に、基板１とマウントＢ１１、ＰＬＣチップ２、３の異なる熱変形により生じる、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３を引き剥がす力を抑制する方法について説明する。温度Ｔでの、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３との接続面から、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａ、マウントＢ１１の固定ネジ１３ａ、弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さをそれぞれｌ2、ｌ3、ｌ4とし、マウントＢ１１の固定ネジ１３ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さをｌ5とする。また、基板１、ＰＬＣチップ２、ＰＬＣチップ３、マウントＢ１１の熱膨張係数をそれぞれｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ11とする。
【００３３】
温度がＴ＋ΔＴに変化して、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が無応力状態で熱変形した時、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さは、
ｌ2・ｋ2・ΔＴ＋ｌ4・ｋ3・ΔＴ    ・・・（ａ）
だけ変化する。一方、基板１とマウントＢ１１が無応力状態で熱変形した時に、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さは、ｌ4≧ｌ3の場合、即ち、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続面からみて、弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さがマウントＢ１１の固定ネジ１３ａまでの長さよりも大きい場合には、
（ｌ2＋ｌ3）・ｋ1・ΔＴ＋ｌ5・ｋ11・ΔＴ    ・・・（ｂ１）
だけ変化する。ｌ4＜ｌ3の場合、即ち、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続面からみて、弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さがマウントＢ１１の固定ネジ１３ａまでの長さよりも小さい場合には、
（ｌ2＋ｌ3）・ｋ1・ΔＴ−ｌ5・ｋ11・ΔＴ    ・・・（ｂ２）
だけ変化する。ＰＬＣチップ２、３、及び、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続面に力が加わらないようにするためには、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の変化量（ａ）、および、基板１とマウントＢ１１が無応力状態で熱変形した時の、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さの変化量（ｂ１）または（ｂ２）を等しくすれば良い。即ち、
ｌ2・ｋ2・ΔＴ＋ｌ4・ｋ3・ΔＴ
＝（ｌ2＋ｌ3）・ｋ1・ΔＴ＋ｌ5・ｋ11・ΔＴ（ｌ4≧ｌ3の場合）
＝（ｌ2＋ｌ3）・ｋ1・ΔＴ−ｌ5・ｋ11・ΔＴ（ｌ4＜ｌ3の場合）・・・（１）
の関係を満たすように設計すればよい。
【００３４】
ここで、本発明により得られる、基板１とマウントＢ１１、ＰＬＣチップ２、３の異なる熱変形により生じる、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３を引き剥がす力の抑制効果について、具体的に数値を用いて説明する。基板１の材質をアルミとし、その熱膨張係数ｋ1を２３×１０-6［１／℃］とする。マウントＢ１１の材質をタングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ3）とし、その熱膨張係数ｋ11を−9×１０-6［１／℃］とする。ＰＬＣチップ２、３は基板材料としてシリコンを使用し、その熱膨張係数ｋ2、ｋ3は、シリコンの熱膨張係数と同等の３×１０-6［１／℃］とする。温度２０℃での、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３との接続面からの、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａまでの長さｌ2と、マウントＢ１１の固定ネジ１３ａまでの長さｌ3をそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍとし、マウントＢ１１の固定ネジ１３ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さをｌ5とする。式（１）の（ｌ4≧ｌ3の場合）の式に、
ｌ4＝ｌ3＋ｌ5・・・（ｃ）
を代入して、ｌ5について整理すると、
ｌ5＝｛（ｌ2＋ｌ3）・ｋ1−（ｌ2・ｋ2＋ｌ3・ｋ3）｝／（ｋ3−ｋ11）・・・（ｄ）
が得られ、前述した各部材の熱膨張係数と寸法を式（ｄ）に代入すると、
ｌ5＝２５［ｍｍ］・・・（ｅ）
が得られる。この状態で温度が７０℃に変化すると、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が無応力状態で熱変形した時の、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さの伸びと、基板１とマウントＢ１１が無応力状態で熱変形した時に、マウントＡ１０の固定ネジ１２ａから弾性接着剤９ａ、９ｂまでの長さの伸びは、前述した各部材の熱膨張係数と寸法を式（ａ）と式（ｂ１）に代入して求めると、ともに０．００６ｍｍとなる。したがって、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３を引き剥がす力が発生しない。
【００３５】
次に、マウントＡ１０とマウントＢ１１と弾性接着剤９ａ、９ｂの異なる熱変形によるＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部での上下方向の軸ずれを抑制する方法について説明する。図１（ｃ）に、本発明の実施形態に係る各部材の高さを示す。マウントＡ１０、マウントＢ１１の高さをｄ10、ｄ11、熱膨張係数をｋ10、ｋ11、弾性接着剤９ａ、９ｂのマウントＢ１１上面からＰＬＣチップ３の底面までの高さをｄ9、熱膨張係数をｋ9とすると、
ｄ10＝ｄ11＋ｄ9      ・・・（２）
ｄ10′＝ｄ10＋ｄ10・ｋ10・ΔＴ      ・・・（３）
ｄ11′＋ｄ9′＝ｄ11＋ｄ9＋（ｄ11・ｋ11＋ｄ9・ｋ9）・ΔＴ      ・・・（４）
が成り立つ。式（３）はマウントＡ１０の高さの温度変化ΔＴに伴う高さの変化を表し、式（４）はマウントＢ１１と弾性接着剤９ａ、９ｂのマウントＢ１１上面からＰＬＣチップ３の底面までの高さの温度変化ΔＴに伴う高さの変化を表している。熱変形後もこれらＰＬＣチップ２、３の高さが一致するように設計すればよいので、
ｄ10′＝ｄ11′＋ｄ9′      ・・・（５）
の関係式を満たすように、それぞれの高さ、熱膨張係数の関係を
ｄ10・ｋ10＝ｄ11・ｋ11＋ｄ9・ｋ9      ・・・（６）
となるように設計する。
【００３６】
このように、基板１上にマウントＡ１０、マウントＢ１１を固定し、マウントＢ１１の上面に盛った弾性接着剤９ａ、９ｂでＰＬＣチップ３を保持し、かつ、マウントＡ１０、マウントＢ１１、弾性接着剤９ａ、９ｂの高さと熱膨張係数を上記の通りに調整することによって、低コストで、ＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部の軸ずれよる損失変動を抑制することができる。
【００３７】
ここで、本発明により得られる、マウントＡ１０とマウントＢ１１と弾性接着剤９ａ、９ｂの異なる熱変形によるＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部での上下方向の軸ずれの抑制効果について、具体的に数値を用いて説明する。マウントＡ１０の材質をＳｉ−ＳｉＣとし、温度２０℃での高さｄ10を３ｍｍとし、その熱膨張係数ｋ10を３×１０-6［１／℃］とする。マウントＢ１１の材質をタングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ3）とし、温度２０℃での高さｄ11を２ｍｍとし、その熱膨張係数ｋ11を−9×１０-6［１／℃］とする。弾性接着剤９ａ、９ｂは、温度２０℃でのマウントＢ１１の上面からＰＬＣチップ３の底面までの高さを１ｍｍ、その熱膨張係数をｋ9とする。式（６）をｋ9について整理すると、
ｋ9＝（ｄ10・ｋ10−ｄ11・ｋ11）／ｄ9・・・（ｆ）
が得られ、前述した各部材の熱膨張係数と寸法を式（ｆ）に代入すると、
ｋ9＝２７×１０-6［１／℃］・・・（ｅ）
が得られる。この状態で温度が７０℃に変化した場合の、基板１の上面からＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の下面までの高さを、前述した各部材の熱膨張係数と寸法をそれぞれ式（３）と式（４）に代入して求めると、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の下面の高さはともに３．０００４５ｍｍとなり、ＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部に上下方向の軸ずれを生じさせる力が発生しない。
【００３８】
それに対して、マウントＢ１１を使用せずに、基板１の上面に盛った弾性接着剤９ａ、９ｂでＰＬＣチップ３を保持し、温度２０℃での弾性接着剤９ａ、９ｂの基板１の上面からＰＬＣチップ３の底面までの高さを３ｍｍとし、それ以外は前述と等しくした場合を考える。この場合、温度を７０℃に変化すると、基板１の上面からＰＬＣチップ３の下面までの高さは３．００４０５ｍｍとなり、基板１の上面からＰＬＣチップ２の下面までの高さとの間に０．００３６ｍｍの差が生じ、ＰＬＣチップ２、３のＰＬＣ接続部に上下方向の軸ずれを生じさせる力が発生する。
【００３９】
本実施形態では、固定ネジ１２ｂ、１３ｂで、マウントＡ１０、マウントＢ１１を基板１にネジで固定する際に、基板１にはネジ穴を形成し、マウントＡ１０、マウントＢ１１にはネジの径よりも大きな貫通穴を形成している。そして、マウントＡ１０、マウントＢ１１が、マウントＡ１０、マウントＢ１１の上面に水平な平面に対しては、自由に可動でき、かつ、マウントＡ１０、マウントＢ１１の上面に垂直な方向には移動できないような強さになる様にネジの締め付け量を調整しながら、トルクドライバーを使用してネジ固定している。但し、本発明はこの固定方法に制限されるものではなく、例えば、基板に貫通穴を形成して、マウントにネジ穴を形成しても良いし、マウントを別に用意した平板と基板で挟み込み、平板と基板をネジで固定する方法など、別の固定方法でも同様の効果を奏することができる。また、本実施形態では、ｌ4≧ｌ3の場合について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ｌ4＜ｌ3の場合についても前述の式（１）を満たすようにすることで、本実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、マウントＡ１０とマウントＢ１１の両方を、一部の固定ネジで完全に基板１に固定し、それ以外の固定ネジでマウントＡ１０とマウントＢ１１の上面に平行な平面内に可動できるように基板１に固定した場合について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２（ａ）、（ｂ）のように、マウントＡ１０とマウントＢ１１の片方のみを、一部の固定ネジで完全に基板１に固定し、それ以外の固定ネジでマウントＡ１０とマウントＢ１１の上面に平行な平面内に可動できるように基板１に固定した場合でも、それぞれについて本実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、各部材の熱膨張係数と寸法が上記で記述したある特定の値に設定されている場合についてのみ示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、式（１）、式（６）を満たすように各部材の熱膨張係数と寸法を設定すれば、それぞれについて本実施形態と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係る光モジュールの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）の光モジュールの側面図であり、（ｃ）は、各部材の高さを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光モジュールの上面図であり、（ａ）はマウントＡ１０を、その一部がマウントＡ１０の上面に平行な平面内に可動できるように固定した場合を示す図であり、（ｂ）はマウントＢ１１を、その一部がマウントＢ１１の上面に平行な平面内に可動できるように固定した場合を示す図である。
【図３】（ａ）は、従来の一方のＰＬＣチップを弾性接着剤で固定した光モジュールの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光モジュールの側面図である。
【図４】（ａ）は、従来の一方のマウントを異なる熱膨張率の部材とした光モジュールの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光モジュールの側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基板
２、３  ＰＬＣチップ
４ａ  光ファイバアレイ
４ｂ  光ファイバ
５ａ、７ａ  入力光導波路アレイ
５ｂ  出力光導波路アレイ
６  ＶＯＡアレイ
７ｂ  出力光導波路
８  ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）
９ａ、９ｂ  弾性接着剤
１０  マウントＡ
１１  マウントＢ
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ  固定ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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