(57)【要約】【課題】薄膜ヒータと温度検出部とを別工程で実装せずに、生産性を高めるとともに精度よく温度検出することができる光導波路モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】平板型の導波路板に薄膜ヒータ８を形成する熱光学型光導波路モジュールの製造方法であって、同一面に薄膜ヒータ８と光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部７とを同一の材料から同時に形成する同時形成工程を含む。そして、パターニングされた抵抗体層３によって薄膜ヒータ８と温度検出部７とを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板型の導波路板に薄膜ヒータを形成する熱光学型光導波路モジュールの製造方法であって、同一面に薄膜ヒータと光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部とを同一の材料から同時に形成する同時形成工程を含んだ光導波路モジュールの製造方法。
【請求項２】
全面に抵抗体層を形成した後に、抵抗体層をパターニングすることによって薄膜ヒータと温度検出部とを形成することを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項３】
保護板の同一面上に薄膜ヒータと温度検出部とをシート状又は板状に同時形成し、保護板の薄膜ヒータと温度検出部とを形成した面を導波路層に貼り合わせることを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項４】
薄膜ヒータと温度検出部とを同じ材料を用いたＰＶＤ法にて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項５】
薄膜ヒータと温度検出部とが多層の導電体から形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項６】
電極取り出し用パッドの下地部を、薄膜ヒータと温度検出部と共に同一面内に同時に形成し、この下地部の上面に電極取り出し用パッドを設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法を用いて形成した光導波路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、平板型の導波路板に薄膜ヒータを形成する熱光学型光導波路モジュールの製造方法及び光導波路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信分野において，光信号を伝播させる線状の光ファイバ以外に，分岐や結合あるいは波長の異なる光の合分波，光パワー制御などの機能を行うためデバイスとして平板型導波路がある。
【０００３】
屈折率の異なるコアとクラッドを平板上に層状に設けた平板型導波路は，長距離伝送の可能なシングルモード光を用いた光通信用のデバイスとしてスプリッタ，アレイ状合分波器（ＡＷＧ）等で実用化されている。また屈折率差により光伝播状態を制御できることから，平板型導波路の形状と導波路材料の熱光学効果を利用し，コア近傍を加熱することで部分的に屈折率差を変化させて光路変更や光パワー調整を行うデバイスとして光スイッチや位相シフタ，光減衰器等に利用されている。
【０００４】
一方，光通信分野など光の高速性・高精度などを生かすために，動作安定性に対する要求レベルは高く，例えば外気温が−５℃から７０℃までの動作環境の変化に対して変動の少ないデバイスである必要とされる規格もある。また，近年の制御機器は，ＬＳＩを始め発熱する電子回路部品が小さいスペースに集積化されており，外気温等に影響されない空気調整をされた空間においても周囲の温度環境が刻々と変化する中で使用されることが多く，さらに熱光学効果を用いたデバイスは自らも熱発生源となる為，高い動作安定性を求める場合，デバイスの温度調整は不可欠となっている。
【０００５】
一般にデバイスの温度調整は，冷却も加熱も可能な熱電素子を用い温度制御を外部より行っている。例えば特許第２７６３９８０号公報（特許文献１）では光半導体モジュールの温度制御のためにペルチェ効果を用いたサーモエレメント上にＬＤ素子と温度検知用のサーミスタを実装した構造としている。熱光学型のデバイスにおいても，例えば特開２００１−１０９０２３号公報（特許文献２）では図５に示すように、薄膜ヒータの他に補償用のヒータを設け（図示せず）常に加熱状態なるよう温度制御することで安定動作させようとしている。温度調整には，温度検知部１００と温度制御部が必要であるが，いずれも温度制御は外部より行い，温度検知部１００に関してはいずれも機能部品にサーミスタを実装する形態をとっている。
【特許文献１】特許第２７６３９８０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許第２７６３９８０号公報及び特開２００１−１０９０２３号公報に示される上記従来例の光導波路モジュールは、機能的にもその他に実装部品を必要としない平板型光導波路モジュールであるが、あえて温度検出部を別工程にて実装することは生産性・部品点数などの経済面や品質保持面において負担となり得る。また、実装時の加熱工程や半田や銀ペーストといった液−固相変体を利用した接合方法は、実装時に応力が発生し光学特性や耐久性に影響する可能性があり、特に導波路の材料がポリマである場合にその影響は大きい。さらに、熱光学効果を用いたモジュールにおいては、自らの機能も温度変化を利用するため、環境温度変化と併せて相対的に温度検出・制御をすることが望ましいが、後付で温度検出部を実装するのではモジュール全体の構成における温度検出部の配置上の制約があったり、厚み方向には被検出部に対して間接的な温度検出しかできないため、精度よく温度検出することが困難であるという問題がある。
【０００７】
本願発明は上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、別工程で温度検出部を実装せずに、生産性を高めるとともに精度よく温度検出することができる光導波路モジュールの製造方法及び光導波路モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、平板型の導波路板に薄膜ヒータを形成する熱光学型光導波路モジュールの製造方法であって、同一面に薄膜ヒータと光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部とを同一の材料から同時に形成する同時形成工程を含んだことを特徴としている。
【０００９】
又、本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の光導波路モジュールの製造方法において、全面に抵抗体層を形成した後に、抵抗体層をパターニングすることによって薄膜ヒータと温度検出部とを形成することを特徴としている。
【００１０】
又、本願請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の光導波路モジュールの製造方法において、保護板の同一面上に薄膜ヒータと温度検出部とをシート状又は板状に同時形成し、保護板の薄膜ヒータと温度検出部とを形成した面を導波路層に貼り合わせることを特徴としている。
【００１１】
又、本願請求項４記載の発明では、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法において、薄膜ヒータと温度検出部とを同じ材料を用いたＰＶＤ法にて形成することを特徴としている。
【００１２】
又、本願請求項５記載の発明では、上記請求項１〜４のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法において、薄膜ヒータと温度検出部とが多層の導電体から形成されていることを特徴としている。
【００１３】
又、本願請求項６記載の発明では、上記請求項１〜５のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法において、電極取り出し用パッドの下地部を、薄膜ヒータと温度検出部と共に同一面内に同時に形成し、この下地部の上面に電極取り出し用パッドを設けることを特徴としている。
【００１４】
本願請求項７記載の発明では、上記請求項１〜６のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法を用いて形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本願請求項１記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、同一面に薄膜ヒータと光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部とを同一の材料から同時に形成しているため、同時形成することにより検出部の部品実装工程が不要になり、プロセスが簡素化できると共に実装に伴う半田・導電性ペーストの導波路層へ及ぼす影響を回避できる。
【００１６】
本願請求項２記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、特に、全面に抵抗体層を形成した後に、抵抗体層をパターニングすることによって薄膜ヒータと温度検出部とを形成しているので、抵抗体層の厚みに依存する抵抗値を決定してからパターン幅にて最終の抵抗値調整ができ、抵抗値調整の精度が向上する。
【００１７】
本願請求項３記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、特に、保護板の同一面上に薄膜ヒータと温度検出部とをシート状又は板状に同時形成し、保護板の薄膜ヒータと温度検出部とを形成した面を導波路層に貼り合わせているので、薄膜ヒータ及び温度検出部を保護するための保護板を薄膜ヒータ及び温度検出部と同一工程で形成できる。又、保護板にスルーホールを形成しておけば、スルーホールから電極を取り出すこともできる。
【００１８】
本願請求項４記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、特に、薄膜ヒータと温度検出部とを同じ材料を用いたＰＶＤ法にて形成しているので、薄膜ヒータ及び温度検出部の膜厚を精度よく形成でき、薄膜ヒータ及び温度検出部の性能ばらつきを小さくできる。
【００１９】
本願請求項５記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、特に、薄膜ヒータと温度検出部とが多層の導電体から形成されているので、様々な効果を有することができる。
【００２０】
本願請求項６記載の発明の光導波路モジュールの製造方法においては、特に、電極取り出し用パッドの下地部を、薄膜ヒータと温度検出部と共に同一面内に同時に形成し、この下地部の上面に電極取り出し用パッドを設けているので、後工程においてフィリップチップ実装とワイヤボンディングの混在や、銀ペーストと半田付けの混在などが起きることを回避することができる。
【００２１】
本願請求項７記載の発明の光導波路モジュールにおいては、特に、請求項１〜６のいずれか１項記載の光導波路モジュールの製造方法を用いて形成されているので、薄膜ヒータに対して温度検出部を精度よく配置できるため、例えば熱光学効果のための加熱部に最も近いところに温度検出部を配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本願発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２３】
図１、２は、本願請求項１、２、４〜６に対応した第一の実施形態である光導波路モジュールの製造方法を示している。
【００２４】
この光導波路モジュールの製造方法は基板１上に設けられた導波路層２に薄膜ヒータ８を形成する熱光学型光導波路モジュールの製造方法であって、同一面に薄膜ヒータ８と光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部７とを同一の材料から同時に形成する同時形成工程を含んでいる。又、全面に抵抗体層３を形成した後に、抵抗体層３をパターニングすることによって薄膜ヒータ８と温度検出部７とを形成している。又、薄膜ヒータ８と温度検出部７とを同じ材料を用いたＰＶＤ法にて形成している。又、抵抗体層３が多層の導電体から形成されている。又、電極取り出し用パッドの下地部１３を、薄膜ヒータ８と温度検出部７と共に同一面内に同時に形成し、この下地部１３の上面に電極取り出し用パッド９を設けている。
【００２５】
以下、この実施形態の光導波路モジュールの製造方法をより具体的詳細に説明する。
【００２６】
この光導波路モジュールは、Ｙ分岐した導波路層２の上面に温度検出部７と薄膜ヒータ８とを実装した光導波路スイッチである。この温度検出部７と薄膜ヒータ８とはＴｉとＡｕとからなる抵抗体層３で形成されており、Ｔｉの膜厚は１０〜５０ｎｍ、Ａｕの膜厚は１００〜５００ｎｍに成膜されている。この光導波路モジュールは抵抗体層３積層工程と、温度検出部７及び薄膜ヒータ８の同時形成工程と、導波路板を切断する切断工程と検査工程とを経て製造されるものである。
【００２７】
導波路層２は全体として複数のＹ分岐したコア（図示せず）を有しており、切断工程を経て複数のチップに分けられるものである。
【００２８】
まず、導波路層２の上面全体に抵抗体層３としてＴｉ薄膜５を積層させ、更にＴｉ薄膜５の上からＡｕ薄膜４を積層する。この各層を形成する方法としては、イオンビーム蒸着やレーザ蒸着等のＰＶＤ法を用いている。ここまでの工程を抵抗体層３積層工程とする。（図１（ａ））
次に、抵抗体層３が積層された導波路層２の上面にレジスト６を塗布し、（図１（ｂ））その上から実装用マスク（図示せず）を載置する。次に、実装用マスクを載置した状態で紫外線によるレジスト６のパターニングを行う。（図１（ｃ））
その後、実装用マスクをはずし、パターニングされたレジスト６の上からエッチングを施し、温度検出部７や薄膜ヒータ８等の電気回路部品、切断箇所等の抵抗体層３を除いた他の余分な抵抗体層３を除去する。（図１（ｄ））
そして、その後に残っているレジスト６部分を除去し（図１（ｅ））、薄膜ヒータ８及び温度検出部７を保護するための保護キャップ１４形成する。（図１（ｆ））
なお、図２に示すように、薄膜ヒータ８及び温度検出部７からモジュールの外へ電気接続するための電極取り出し用パッドの下地部１３を、薄膜ヒータ８と温度検出部７と共に同一面内に同時に形成し、この下地部１３の上面に電極取り出し用パッド９を設けても良い。この場合、電極取出しパッド９を接着、メッキ、ＰＶＤなどの方法などで加工し、外部接続に適した状態にする。例えば、接続方法がワイヤボンディングである場合は、ワイヤ１０の種類に応じて適切な材料や超音波接続に必要な強度となる厚みのパッド９にする。
【００２９】
ここまでの工程を温度検出部７及び薄膜ヒータ８の同時形成工程とする。
【００３０】
次に、切断工程において切断箇所に積層された抵抗体層３部分を基準にして、導波路板をブレードで切断することで一つのチップとする。
【００３１】
最後に、検査工程において、チップ化された光導波路モジュールの抵抗体層３の積層位置のずれを検出し、抵抗体層３が正確な位置に積層されているか否かを検査する。
【００３２】
したがって、この実施形態の光導波路モジュール製造方法においては、温度検出部７と薄膜ヒータ８とを同一の材料から同時形成しているので抵抗値変動要因が同じになり、モジュールの温度制御を行うとヒータ抵抗の変動も補正することになり、検出誤差が発熱に影響しにくくなる。そして、ヒータに対して精度よく配置できるため、例えば熱光学効果のための加熱部に最も近いところに温度検出部７を配置できる。そして、薄膜ヒータ８と温度検出部７を保護するための保護キャップ１４を形成する場合においてもレイアウトに制限されることなく一括形成できる。そして、上面に薄膜ヒータ８と光導波路モジュールの温度を検出する温度検出部７とを同時に形成しているため、同時形成することにより温度検出部７の部品実装工程が不要になり、プロセスが簡素化できると共に実装に伴う半田・導電性ペーストの導波路層２へ及ぼす影響を回避できる。
【００３３】
又、全面に抵抗体層を形成した後に、抵抗体層をパターニングすることによって薄膜ヒータと温度検出部とを形成しているので、抵抗体層３の厚みに依存する抵抗値を決定してからパターン幅にて最終の抵抗値調整ができ、抵抗値調整の精度が向上する。
【００３４】
又、薄膜ヒータ８と温度検出部７とを同じ材料を用いたＰＶＤ法にて形成しているので、抵抗体層３の膜厚を精度よく形成でき、薄膜ヒータ８及び温度検出部７の性能ばらつきを小さくできる。
【００３５】
又、抵抗体層３が多層の導電体から形成され、導波路層２と接する層を遷移金属としているので、薄膜ヒータ８や温度検出部７の密着性を向上させることができる。そして、最表層は貴金属としているので薄膜ヒータ８や温度検出部７の耐久性を向上させることができる。
【００３６】
又、電極取り出し用パッドの下地部１３を、薄膜ヒータ８と温度検出部７と共に同一面内に同時に形成し、この下地部１３の上面に電極取り出し用パッド９を設けているので、後工程においてフィリップチップ実装とワイヤボンディングの混在や、銀ペーストと半田付けの混在などが起きることを回避することができる。
【００３７】
図３は、本願請求項１、３〜６に対応した第二の実施形態である光導波路モジュールの製造方法を示している。
【００３８】
なお、ここでは、上記第一の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第一の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００３９】
この実施形態の光導波路モジュールの製造方法においては、保護板１１の同一面上に薄膜ヒータ８と温度検出部７とをシート状又は板状に同時形成し、保護板１１の薄膜ヒータ８と温度検出部７とを形成した面を導波路層２に貼り合わせる。
【００４０】
したがって、薄膜ヒータ８及び温度検出部７を保護するための保護板１１を薄膜ヒータ８及び温度検出部７と同一工程で形成できる。又、保護板１１にスルーホール１２を形成しておけば、スルーホール１２から電極を取り出すこともできる。
【００４１】
図４は、本願請求項７に対応した光導波路モジュールを示している。
【００４２】
この光導波路モジュールは請求項１記載の光導波路モジュールの製造方法を用いて形成されている。
【００４３】
したがって、この実施形態の光導波路モジュールは、温度検出部７と薄膜ヒータ８とを同一の材料で同時形成しているので抵抗値変動要因が同じになり、モジュールの温度制御を行うとヒータ抵抗の変動も補正することになり、検出誤差が発熱に影響しにくいものとなる。そして、薄膜ヒータ８に対して精度よく配置できるため、例えば熱光学効果のための加熱部に最も近いところに温度検出部７を配置できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本願発明の第一の実施形態である光導波路モジュールの製造方法における、抵抗体層積層工程と温度検出部及び薄膜ヒータの同時形成工程とを示す断面図。
【図２】同光導波路モジュールの製造方法において、電極取出しパッド部を形成した場合を示す断面図。
【図３】本願発明の第二の実施形態である光導波路モジュールの製造方法を示す断面図。
【図４】本願発明の光導波路モジュールの要部を示す上面図。
【図５】従来例の光導波路モジュールを示す概略図。
【符号の説明】
【００４５】
１  基板
２  導波路層
３  抵抗体層
４  Ａｕ薄膜
５  Ｔｉ薄膜
６  レジスト
７  温度検出部
８  薄膜ヒータ
９  電極取り出し用パッド
１０  ワイヤ
１１  保護板
１２  スルーホール
１３  電極取り出し用パッド下地部
１４  保護キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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