(57)【要約】【課題】光偏向素子と基板上の配線との間の電気的接続の信頼性の高い光信号経路変更装置が得られ、光信号経路変更装置の製造歩留まりを向上できる。【解決手段】光偏向素子と光の入射部と出射部と、光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とを含んでなる光信号経路変更装置を製造するに当たり、光偏向素子の一方の面上の電極と配線との間に、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストを挟み込み、導電性ペーストを半硬化して、ガラス転移点が０℃以下の半硬化物となし、その後、光偏向素子の基板上への載置によって生じた、光偏向素子と基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、その後、光導波路の位置合わせを行い、その後、アンダーフィル剤の硬化と導電性ペーストの最終硬化とを行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧印加による屈折率の変化により光を偏向させる光偏向素子と、当該光偏向素子に光を入射するための入射部と、当該光偏向素子から光を出射するための出射部と、当該光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とを含んでなる光信号経路変更装置の製造方法であって、
前記光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、
前記光偏向素子の一方の面上の電極と前記配線との間に、当該電極を前記配線に電気的に接続するための、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストを挟み込み、
前記挟み込みの前、途中、または後に、前記導電性ペーストを半硬化してガラス転移点が０℃以下である半硬化物となし、
その後、前記挟み込みによって生じた、前記光偏向素子と前記基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、
その後、光導波路の位置合わせを行い、
その後、前記アンダーフィル剤の硬化と前記導電性ペーストの最終硬化とを行う、
光信号経路変更装置の製造方法。
【請求項２】
前記導電性ペーストの半硬化物の室温における５０％伸張時のモジュラスが５．０〜５０．０Ｎ／ｃｍ２の間にある、請求項１に記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストの前記半硬化から前記最終硬化までの間の線収縮率が０．５％以下である、請求項１または２に記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【請求項４】
前記付加型熱硬化性化合物が、アクリロニトリルとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、液状シリコーン樹脂、液状ウレタンゴム、スチレンとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、１，２−ポリブタジエンを主構成要素として含む液状の樹脂、ポリクロロプレンを主構成要素として含む液状の樹脂およびこれらの混合物からなる群から選ばれたものである、請求項１〜３のいずれかに記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの方法によって製造された光信号経路変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信における光信号経路変更装置の製造方法および光信号経路変更装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の伝送帯域は増加の一途をたどり、波長多重化（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）技術の進展と相俟って高速かつ大容量化が進んでいる。基幹通信ネットワークにおける光ファイバー網のハードウェアインフラを構築するためには、光信号の伝達先を切換える光信号経路変更装置が必要である。なお、光信号経路変更装置は光信号の経路を切換える意味から、光信号切換え装置とも呼ばれる。単に光スイッチと呼ばれることもある。
【０００３】
従来、光信号経路変更装置としては、光信号を一旦電気信号に変換して信号の伝達先をクロスバースイッチで切換え、その後再び光信号に変換する光クロスコネクト装置が主流である。しかし、データ転送速度が１０Ｇｂ／ｓを超えると、従来のように電気的なスイッチイング素子を用いて切換え装置を構成することが困難になってくる。
【０００４】
電気的なスイッチング素子の替わりに光学的なスイッチング素子を用いて光伝播パスを切換えるようにすると、光と電気との間の変換が不要になり、光信号の速度（周波数）に依存しない光クロスコネクト装置を構成することができる。現在、入力ポート数が３２、出力ポート数が３２（３２×３２チャネル）の光スイッチモジュールが実現されており、このような光スイッチモジュールを多段接続して非閉塞のスイッチ網（光信号経路変更装置）を構築した例もある。
【０００５】
従来の光スイッチモジュールでは、一般的に、光学的スイッチイング素子として可動式のマイクロミラーが用いられている。すなわち、電気信号によりマイクロミラーの向きを制御して、光信号の伝播する方向を切換えている。マイクロミラーはＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステムズ）技術を使用して形成される。光スイッチモジュールは、多数のマイクロミラーを２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に配列して構成されている。
【０００６】
また、電気光学効果を利用したスイッチング素子（光偏向素子）も開発されている（たとえば特許文献１参照。）。図１Ａは光偏向素子の一例を示す平面図、図１Ｂは同じくその断面図である。この図１Ａ，１Ｂに示すように、光偏向素子は、導電性又は半導電性の単結晶基板７の上に電気光学効果を有する光導波路５が形成され、更にその上に上部電極６が形成されている。上部電極６は、入射光の光軸に対し直交する辺（底辺という）と斜めに交差する辺（斜辺という）とを有するくさび形状（直角三角形状）に形成されている。
【０００７】
このように構成された光偏向素子において、光は、図１Ａに示すように、上部電極６の底辺側から光導波路５に入射し、上部電極６の斜辺側から出射する。基板７を下部電極とし、上部電極６との間に電圧を印加することにより、光導波路５のうち上部電極６の下方の部分の屈折率が変化し、周囲との間に屈折率の差が生じる。光導波路５を通る光は、屈折率が変化する部分で屈折して進行方向が変化する。すなわち、上部電極６と基板７との間に印加する電圧を変化させて、光の出射方向を制御することができる。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報（請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の光信号経路変更装置を製造する場合には、入射光の入射経路（導波路）と光偏向素子の光導波路および光偏向素子の光導波路と出射光の出射経路（導波路）の位置合わせをミクロンオーダーで行う。具体的には、基板上に置かれた光入射経路や光出射経路との間に光偏向素子を設置するに当たり、光偏向素子への電圧印加の際に誘電率を低く抑え、光信号経路変更装置の絶縁破壊を防止するために光偏向素子と基板との間に樹脂（アンダーフィル剤）を注入し、光偏向素子を基板上に載置された導電性ペーストに位置合わせし、かつ、光入射経路を通って入射する光が光偏向素子の光導波路部分を通って光出射経路に達するように位置合わせし、その後、導電性ペーストおよびアンダーフィル剤を硬化させて光偏向素子を基板上に固定する。
【０００９】
このとき、光偏向素子と基板上の配線との間を導電性ペーストの硬化物で電気的に接続するのであるが、この電気的接続がうまく行かない場合が多い。検討の結果、電気的接続がうまく行かないのは、アンダーフィル剤を光偏向素子と基板との間に注入する際の表面張力により、導電性ペーストの硬化物と基板との間あるいは導電性ペーストの硬化物と光偏向素子との間にアンダーフィル剤が侵入するためであることが判明した。
【００１０】
本発明は上記問題を解決する方法を提供することを目的としている。本発明の更に他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、電圧印加による屈折率の変化により光を偏向させる光偏向素子と、当該光偏向素子に光を入射するための入射部と、当該光偏向素子から光を出射するための出射部と、当該光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とを含んでなる光信号経路変更装置の製造方法であって、
前記光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、
前記光偏向素子の一方の面上の電極と前記配線との間に、当該電極を前記配線に電気的に接続するための、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストを挟み込み、
前記挟み込みの前、途中、または後に、前記導電性ペーストを半硬化してガラス転移点が０℃以下である半硬化物となし、
その後、前記挟み込みによって生じた、前記光偏向素子と前記基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、
その後、光導波路の位置合わせを行い、
その後、前記アンダーフィル剤の硬化と前記導電性ペーストの最終硬化とを行う、
光信号経路変更装置の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明態様により、光偏向素子と基板上の配線との間の電気的接続の信頼性の高い光信号経路変更装置が得られ、光信号経路変更装置の製造歩留まりを向上できる。
【００１３】
前記導電性ペーストの半硬化物の室温における５０％伸張時のモジュラスが５．０〜５０．０Ｎ／ｃｍ２の間にあること、前記導電性ペーストの前記半硬化から前記最終硬化までの間の線収縮率が０．５％以下であること、および、前記付加型熱硬化性化合物が、アクリロニトリルとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、液状シリコーン樹脂、液状ウレタンゴム、スチレンとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、１，２−ポリブタジエンを主構成要素として含む液状の樹脂、ポリクロロプレンを主構成要素として含む液状の樹脂およびこれらの混合物からなる群から選ばれたものであることが好ましい。
【００１４】
本発明の他の一態様によれば、上記の方法によって製造された光信号経路変更装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、光偏向素子と基板上の配線との間の電気的接続の信頼性の高い光信号経路変更装置が得られ、光信号経路変更装置の製造歩留まりを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。図中、同一の記号は同一の要素を表す。
【００１７】
本発明によれば、電圧印加による屈折率の変化により光を偏向させる光偏向素子と、当該光偏向素子に光を入射するための入射部と、当該光偏向素子から光を出射するための出射部と、当該光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とを含んでなる光信号経路変更装置を製造するに当たり、
前記光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、
前記光偏向素子の一方の面上の電極と前記配線との間に、当該電極を前記基板上の配線に電気的に接続するための、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストを挟み込み、
前記挟み込みの前、途中、または後に、前記導電性ペーストを半硬化してガラス転移点が０℃以下である半硬化物となし、
前記挟み込みによって生じた、前記光偏向素子と前記基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、
その後、光導波路の位置合わせを行い、
その後、前記アンダーフィル剤の硬化と前記導電性ペーストの最終硬化とを行う。
【００１８】
光偏向素子に光を入射するための入射部と、光偏向素子から光を出射するための出射部と、光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とからなる部分の様子を図２，３に例示する。図２，３において、基板１上に配線２が設けられている。入射部３と出射部４とは配線２を挟んで基板１上に設置されている。ただし、入射部３と出射部４とが配線２を挟んで基板１上に配置されている条件は必須ではない。入射部３および出射部４と配線２との関係は任意であり、どのような配置関係になっていてもよい。なお、図２〜７において、横方向の点線は、入射部３と出射部４については導波路を示している。
【００１９】
入射部３と出射部４とにはたとえば光ファイバーを接続することができるが、入射部３に光を導き入れ、出射部４から光を導き出せる部品であればどのような部品に接続されていてもよい。
【００２０】
このような入射部と出射部と基板とからなる部分の基板上に光偏向素子を載置する。光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、両電極間に電圧を印加することによって光偏向素子の屈折率を変化させ、この屈折率の変化により光を偏向させることができる。
【００２１】
本発明に係る光偏向素子は、光導波路部分とその両側にある電極とからなる。その一例は図１Ａ，１Ｂに示されている。図１Ｂでは、光導波路部分５の両側に電極６，７が描かれている。電極７は光導波路部分５を支持する基板の役割を兼ねている。その意味で、電極７を光導波路支持基板と呼ぶこともできる。
【００２２】
光導波路部分の材質は、光の透過率が実用上問題ないほど高く、ポッケルス効果（電気光学効果）を示すものであれば特に制限はなく、主にＰＬＺＴ光学素子が使用される。光導波路部分の形状は、本願発明の趣旨に合致する限り特に制限はなく、屈折率の変化する領域は電極の形状で決まるので電極の形状が重要である。通常、一方の面の電極（電極７）を、光導波路部分を一面で覆う共通電極とし、もう一方の面の電極（電極６）の形状により屈折率の変化する領域を決める。電極６の形状は上記のごとく直角三角形が多いが、その他の形状でもよい場合もある。電極７も複数に分け、電極６の形状と同様にしてもよい。
【００２３】
光導波路部分を通過する光は、この直角三角形に直交する光偏向素子面（以下、一般的に、電極のある面に直交する方向から見た場合に見られる光偏向素子面を「表面」と呼び、表面に直交する面を「断面」と呼称する）を通過するが、その断面上の通過位置については、光導波路部分でありさえすれば、特に制限はない。ただし、光導波路部分の断面の厚さは通常数μｍ程度であるので、入射部の光導波路および出射部の光導波路と光導波路部分の断面との位置合わせには厳密な調節が必要になる。たとえば、入射部からの光を出射部側から観察して光が届いたこと（または、観察される光の強さが最大になること）を確認することで入射部の光導波路および出射部の光導波路と光偏向素子の光導波路部分の断面とがうまく位置合わせされたことが把握できる。なお、入射部の光導波路と出射部の光導波路とは事前に位置合わせしておく。位置合わせは電圧を印加しない状態で行われるので、この「出射部の光導波路」は光が偏向されていないときの出射部の光導波路である。
【００２４】
このようにして、入射部の光導波路および出射部の光導波路が光偏向素子の断面とうまく位置合わせでき、更に、光偏向素子上の導電性ペースト（またはその半硬化物あるいは最終硬化物）と配線との位置的接続が取れていれば光偏向素子の位置合わせが完成する。
【００２５】
本発明に係る光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、その一方（基板に対向する側）を基板上の配線と電気的に接続する。他方の電極は、電圧を印加するための他の部品に接続される。他方の電極はそれ自体が光導波路部分を支持する基板（光導波路支持基板）としての役割を有することが多い。本発明に係る電極の材質としては特に制限はなく公知のものを使用できる。図１Ｂの基板に対向する側の電極６には、金、銅、ＩＴＯ等が使用され、反対側の電極７には、ＰＬＺＴ光学素子の場合にはＮｂ÷ＳＴＯ等が使用されることが多い。
【００２６】
本発明に係る光偏向素子は複数個あってもよいが、電極を複数設置することによって、屈折率の異なる領域を複数設けることが容易であるので、複数の光偏向素子を設ける価値は少ない。複数の光偏向素子が存在する場合、光偏向素子同士の間の光の通過には、別の部品が介在してもよいが、介在しなくてもよい。
【００２７】
本発明に係る入射部は光を光偏向素子に導き入れる機能を有する部分を意味し、その他のどのような機能を持っていてもよい。単なる光ファイバーの他、複数個のコア部をクラッド層でくるんだ導波路や後述するようなコリメートレンズであってもよい。本発明に係る出射部についても同様に考えることができる。
【００２８】
光偏向素子は基板上に載置される。その際、光偏向素子の一方の面上の電極と上記配線との間に、この電極を基板上の配線に電気的に接続するための、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストが挟み込まれる。
【００２９】
このためには、事前に導電性ペーストを上記配線上に配置することが多い。図４を参照されたい。図４では、導電性ペースト８が基板１の配線２上に配置されている。この配置には、スクリーン印刷やディスペンサ方式等公知の方法を採用し得る。
【００３０】
その後光偏向素子の電極が導電性ペーストに接するように光偏向素子を基板上に載置する。図４の下側には光偏向素子の平面図（左側）および横断面図（右側）が示されている。光偏向素子の平面図から、この例では屈折率を変化させられる領域が１２個存在することが分かる。なお、電極６は丸印で示されているが、これは簡略化のためであり、実際の形状を示すものではない。
【００３１】
図５は載置の様子を例示している。図５では、光偏向素子９の電極６が、基板１の配線２上にある導電性ペースト８と接して置かれている。事前に導電性ペーストを光偏向素子上に配置するやり方を採用してもよいが、位置決めの容易さからは前者の方が有利である。なお、電極上に導電性ペーストに接するための端子部分があってもよい。本発明で「電極」という場合にはこの「端子部分」も含めて考えることができる。
【００３２】
この挟み込みの前、途中、または後に、前記導電性ペーストを半硬化させ、ガラス転移点が０℃以下である半硬化物となす。「半硬化」とはある程度硬化が進んだことを意味する。半硬化は、後で注入されるアンダーフィル剤によって導電性ペーストが溶解または変形しないようにするために行う。また、アンダーフィル剤の注入前であっても、導電性ペーストに与えられた形状がある程度保たれるようにするために行ってもよい。
【００３３】
硬化の程度は実情に応じて適宜選択すればよい。半硬化を、挟み込みの前、途中または後のいずれの条件で行うかは、実情に応じて適宜定めればよい。挟み込みの前、途中または後のいずれかの段階を通して連続的に行ってもよく、複数回行ってもよい。半硬化は普通加熱によって行われるがその条件に特に制限はない。なお、ガラス転移点はある程度硬化が進んだ後はそれほど変化しないのが普通である。
【００３４】
時期的には、導電性ペーストの流動性が大きく、形状が崩れやすい場合には挟み込みの前に行う方がよい場合もある。ただし、硬化しすぎると光偏向素子の位置合わせの際に変形しがたくなるので注意を要する。
【００３５】
その後、光偏向素子の基板上への載置によって生じた、光偏向素子と基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、その後、光導波路の位置合わせを行い、その後、アンダーフィル剤の硬化と導電性ペーストの最終硬化とを行う。図６は、光偏向素子と基板との間の空間にアンダーフィル剤１０を流し込んだ後の状態を表し、図７は位置合わせの済んだ後の状態を表している。図７の横方向の点線は、光偏向素子の光導波路部分と入射部および出射部との位置合わせが済み、入射部から出た光がＣＣＤカメラで観察できたことを示すものである。これに対し、図６では、点線が一本になっておらず、位置合わせができていないことが理解される。
【００３６】
アンダーフィル剤の流し込み方法には特に制限はないが、通常、アンダーフィル剤の粘度がそれほど高くないので、何らかの手段で光偏向素子と基板との間の空間にアンダーフィル剤を注入するだけで十分である。
【００３７】
光導波路の位置合わせにはどのような方法を採用してもよいが、上から力を加えつつ、上述のごとく、入射部からの光を出射部側から観察して光が届いたことまたは届いた光の強度が最大になったことを確認することで入射部の光導波路および出射部の光導波路と光偏向素子の光導波路部分の断面とがうまく位置合わせしたことが把握できる。図７ではＣＣＤカメラで入射部からの光を出射部側から観察して光が届いたことを確認している。
【００３８】
その後のアンダーフィル剤の硬化と導電性ペーストの最終硬化とは、加熱によって行うのが普通であるが光等の他のエネルギーを利用してもよい。アンダーフィル剤の硬化や導電性ペーストの最終硬化の終点は、実情に応じて任意に定めればよい。
【００３９】
本発明に係る導電性ペーストは、導電材料と熱硬化性化合物とを含んでなる、いわゆる導電性ペーストの中から適宜選択し得る。導電材料としては、銀、金、銅、カーボン等の導電性粒子を例示することができる。導電性粒子の量は、必要とされる導電性のレベルにより適宜選択し得るが、通常は導電性ペースト中４０〜９０重量％の間である。
【００４０】
本発明に係る導電性ペーストは、溶媒を含まない。溶媒を含む導電性ペーストでは、硬化時に溶媒の逃散に応じて硬化物の寸法が変化し、入射部の光導波路および出射部の光導波路と光偏向素子の光導波路部分の断面との位置合わせが不良になる恐れが生じ得る。また、溶媒の逃散に長時間を有するため、生産効率上も好ましくない。
【００４１】
本発明に係る導電性ペーストに含まれる付加型熱硬化性化合物は複数種の混合物であってもよい。ここで言う「付加型」とは、物質同士が反応したときに、第三成分を発生しないことを意味する。二重結合等の不飽和結合を持つ化合物同士の反応がこれに属する。反応の結果ウレタン結合を生じ、第三成分を発生しないものもこの範疇に属する。酸とアルコールとの反応やエステルとアルコールとの反応では水やアルコールを第三成分として生じるので、この範疇には属さない。「付加型」である熱硬化性化合物を使用するのは、溶媒の場合と同様、硬化物の寸法変化（収縮）の問題や生産効率の問題があるからである。
【００４２】
本発明においては、導電性ペーストを半硬化した場合にガラス転移点が０℃以下である半硬化物となることが要件に含まれている。この条件は硬化の程度にも依存するが、本発明に係る付加型熱硬化性化合物に依存するところが大きいので、この観点から適切な付加型熱硬化性化合物を選択することが重要である。半硬化物のガラス転移点が０℃以下であるかどうかはモデル試験で確認できる。
【００４３】
半硬化物のガラス転移点が０℃以下であると、アンダーフィル剤を光偏向素子と基板との間に注入する際に、アンダーフィル剤の表面張力により、導電性ペーストの硬化物と基板との間にアンダーフィル剤が侵入することが防止できる。これは、導電性ペーストの硬化物が弾性を有するため、アンダーフィル剤を光偏向素子と基板との間に注入する際の表面張力により、導電性ペーストの硬化物と基板との間の距離が増大しても、導電性ペーストの硬化物が基板や光偏向素子に強固に付着したままに保てるためであろうと推察される。この導電性ペーストの硬化物の弾性は典型的には「ゴム弾性」と呼んでもよい。これに対して、従来のエポキシ樹脂やポリエステル樹脂等のゴム弾性のない樹脂では、導電性ペーストの硬化物と基板および／または光偏向素子との間が剥離し電気的接続が破壊されるのであろう。
【００４４】
本発明に係る付加型熱硬化性化合物としては、いわゆるゴム材料を使用することができる。本発明に係る付加型熱硬化性化合物は、アクリロニトリルとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、液状シリコーン樹脂、液状ウレタンゴム、スチレンとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、１，２−ポリブタジエンを主構成要素として含む液状の樹脂、ポリクロロプレンを主構成要素として含む液状の樹脂およびこれらの混合物からなる群から選ばれたものを例示することができる。
【００４５】
「主構成要素として含む」とは全成分の５０重量％以上が、上記のアクリロニトリルとブタジエンのように記名された成分であることを意味する。８０重量％以上が記名された成分であることが好ましく、９０重量％以上が記名された成分であることがより好ましい。液状シリコーン樹脂についてはいわゆるシリコーン類の内液状のものから適宜選択することができる。
【００４６】
これらの物質は、いわゆる、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、付加型液状シリコーンゴム、ウレタンゴム、液状スチレンーブタジエンゴム、液状１，２−ポリブタジエンゴム、液状ポリクロロプレンゴムと呼ばれる物質やそれらの混合物から適宜選択することができる。
【００４７】
なお、導電性ペーストの半硬化物の物性としての観点からは、室温における５０％伸張時のモジュラスが５．０〜５０．０Ｎ／ｃｍ２の間にあることが好ましい。この範囲より小さいと柔らかすぎ、この範囲より大きいと硬すぎて、光偏向素子の位置合わせが困難になり得る。
【００４８】
また、収縮の観点からは、導電性ペーストの半硬化から最終硬化までの間の線収縮率が０．５％以下であることが好ましい。この範囲を超えると光偏向素子の位置合わせが困難になり得る。導電性ペーストの半硬化から最終硬化までの間の線収縮率は、導電性ペーストに使用する材料の選択と共に、半硬化のレベルの選択によっても調整し得る。
【００４９】
なお、硬化は加熱によって行うことが多いので、熱膨張率も考慮する必要があるが、熱膨張率の小さいアンダーフィルを使用することにより、導電性ペーストの熱膨張による位置ずれを抑えることができる。
【００５０】
本発明に係る導電性ペーストには、本発明の趣旨に反しない限り上記以外の第三成分が存在していてもよい。本発明の趣旨に反しない限り、付加型熱硬化性化合物以外の熱硬化性化合物が混在していてもよいが、一般的には好ましくない。熱硬化性化合物でない化合物が混ざっていたとしても、結果として、導電性ペースト自体が硬化し、あるいは外見上硬くなるものであれば差し支えない場合もある。たとえば架橋性の化合物と一緒に非架橋性化合物を使用する場合である。結果として硬化に寄与しないものであってもよい場合もある。たとえば、導電性ペーストの硬化物の弾性を増すのに寄与し得、好ましい場合もあるからである。また、本発明に係る導電性ペーストの粘度を変えて、形状付与性を制御することにも役立ち得る。このようなものとしては熱可塑性ポリマーが考えられる。更に、本発明に係る導電性ペーストには、含まれる物質の反応を開始しおよび／または促進するための触媒や反応促進剤が含まれていてもよい。
【００５１】
本発明に係る導電性ペーストの粘度は、実情に応じて適宜選択すればよい。図５のように、光偏向素子の電極や基板の配線と接触でき、最終的に光入射経路や光出射経路と光偏向素子との間の位置合わせができ、余分に広がって短絡を起こさないものであればよい。
【００５２】
本発明に係るアンダーフィル剤は、系の誘電率を低下させ、光信号経路変更装置の絶縁破壊を防止することを目的とするため絶縁破壊防止オイルと呼ばれることもある。
【００５３】
本発明に係るアンダーフィル剤は強い接着性が要求され、かつ、低硬化収縮率、低熱膨張率が要求される。硬化の際に線収縮率が大きいと光偏向素子の位置合わせに狂いが生じるので、小さい方が好ましい。また、硬化を加熱によって行うことが多いので熱膨張率も小さい方が好ましい。アンダーフィル剤としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂が一般に使用されるが、一般的には線収縮率が０．５％以下、熱膨張率が１００ｐｐｍ／℃以下が好ましい。
【００５４】
本発明に係る方法で製造した光信号経路変更装置は、光偏向素子と基板上の配線との間の電気的接続の信頼性が高い。従って、光信号経路変更装置の製造歩留まりも向上する。
【実施例】
【００５５】
次に本発明の実施例および比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００５６】
［実施例１］
本発明に係る光信号経路変更装置の詳細例を以下に示す。図８は本発明に係る光信号経路変更装置の構成の一例である光スイッチモジュールを示す模式図である。この光スイッチモジュールは、入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通光導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７により構成されている。これらの入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通光導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７は、基板上に一体的に形成されている。
【００５７】
入射側光導波路部１０１は、複数本の光導波路（コア）１０１ａと、これらの光導波路１０１ａを被覆して屈折率の差により光を光導波路１０１ａ内に閉じ込めるクラッド層１０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部１０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア）１０７ａと、これらの光導波路１０７ａを被覆して屈折率の差により光を光導波路１０７ａ内に閉じ込めるクラッド層１０７ｂとにより構成されている。
【００５８】
本実施の形態では、入射側光導波路部１０１の光導波路１０１ａの数と、出射側光導波路部１０７の光導波路１０７ａの数が同じであるとする。以下、光導波路１０１ａの数（＝光導波路１０７ａの数）をｎ（ｎは２以上の整数）とする。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、入射側光導波路の数と出射側光導波路の数とが異なっていてもよい。
【００５９】
コリメート部１０２はｎ個のコリメートレンズ１０２ａにより構成されている。各コリメートレンズ１０２ａは、それぞれ光導波路１０１ａの端部から若干離れた位置に配置されている。光導波路１０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ１０２ａによって平行光となる。
【００６０】
入射側光偏向素子部１０３にはｎ個の光偏向素子１０３ａが設けられている。各光偏向素子１０３ａはそれぞれコリメートレンズ１０２ａからその光軸方向に若干離れた位置に配置されている。光偏向素子１０３ａの詳細な説明は後述するが、光偏向素子１０３ａは、ポッケルス効果（電気光学効果）を利用して光信号の伝播方向を変更する。
【００６１】
共通光導波路１０４は、スラブ（slab）型導波路で構成されている。この共通光導波路１０４は、入射側光偏向素子部１０３を通過した光を出射側光偏向素子部１０５に伝達する。共通光導波路１０４には複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通光導波路１０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく伝達される。
【００６２】
出射側光偏向素子部１０５にはｎ個の光偏向素子１０５ａが設けられている。これらの光偏向素子１０５ａは、共通光導波路１０４を通って光偏向素子１０５ａに到達した光を、光導波路１０７ａに平行な方向に偏向する。なお、光偏向素子１０３ａ，１０５ａは基本的に同じ構造である。
【００６３】
集光部１０６は、ｎ個の集光レンズ１０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ１０６ａは、光偏向素子１０５ａを通過した光を集光して光導波路１０７ａに導くという働きがある。
【００６４】
図９，１０を参照して、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、出射側光偏向素子部１０５及び集光部１０６の詳細を説明する。
【００６５】
コリメート部１０２を構成するコリメートレンズ１０２ａは、図９，１０に示すように、屈折率が異なる２つの部分１０２ｃ，１０２ｄからなる２次元レンズである。屈折率の高い部分（凸レンズ部分）１０２ｃは光導波路（コア）１０１ａ、１０７ａと同じ材料により形成され、屈折率の低い部分１０２ｄは屈折率の高い部分１０２ｃとの屈折率の差により光をコリメート可能な材料で形成されている。
【００６６】
集光部１０６の集光レンズ１０６ａも、コリメートレンズ１０２ａと同様に、屈折率の高い部分（凸レンズ部分）１０６ｃと屈折率の低い部分１０６ｄとにより構成されている。但し、集光レンズ１０６ａでは、レンズの向きがコリメートレンズ１０２ａと逆である。
【００６７】
入射側光偏向子部１０３を構成する光偏向素子１０３ａは、１又は複数のプリズムペア１０３ｐにより構成されている。１個のプリズムペア１０３ｐは、図３に示すように、電気光学効果を有する材料で形成されたスラブ型導波路１０３ｂと、そのスラブ型導波路１０３ｂの上側に形成された第１及び第２の上部電極１０３ｃ，１０３ｄと、スラブ型導波路１０３ｂの下側に形成された第１及び第２の下部電極１０３ｅ，１０３ｆとにより構成されている。これらの第１及び第２の上部電極１０３ｃ，１０３ｄと第１及び第２の下部電極１０３ｅ，１０３ｆはいずれも直角三角形の形状（くさび形状）に形成されている。
【００６８】
第１の上部電極１０３ｃと第１の下部電極１０３ｅとはスラブ型導波路１０３ｂを挟んで相互に対向している。第１の上部電極１０３ｃと第２の上部電極１０３ｄは相互に斜辺を対向させ、且つ近接して配置されており、第２の上部電極１０３ｄと第２の下部電極１０３ｅとはスラブ型導波路１０３ｂを挟んで相互に対向している。なお、スラブ型導波路１０３ｂは、各プリズムペア１０３ｐで共通である。
【００６９】
出射側光偏向部１０５の光偏向素子１０５ａも、入射側光偏向素子１０３ａと同様に、電気光学効果を有する材料で形成されたスラブ型導波路と、１又は複数のプリズムペア１０５ｐで構成されている。各プリズムペア１０５ｐは、一対の第１の電極（第１の上部電極及び第２の下部電極）と、一対の第２の電極（第２の上部電極及び第２の下部電極）とにより構成されている。  
【００７０】
［実施例２］
図１〜７に従って、光信号経路変更装置を作製した。導電性ペーストとして、付加型液状シリコーンゴムを母材とする銀ペースト（銀を約８０重量％含有）を使用した。
【００７１】
シリンジにより、配線形成してある基板の所定の配線部分に、直径約１００μｍ×高さ５０μｍの銀バンプ（導電性ペースト）を形成した。
【００７２】
光偏向素子を真空チャックにより吸いつけ、銀バンプの頭部分がつぶれる程度に近接接着し、そのギャップを維持しつつ、銀ペーストを７０℃で３０分間半硬化させた。
【００７３】
次に、エポキシ樹脂系のアンダーフィル剤を充填させ、光偏向素子を押圧装置で徐々に押しつつ、入射部側から光信号を入射して、出射部側でＣＣＤカメラで、光導波路部分を通ってくる光を検証し、最適位置で固定した。その後１５０℃で１時間加熱して、銀ペーストの最終硬化とアンダーフィル剤の硬化を行った。
【００７４】
この結果、入射部および出射部と光偏向素子との位置合わせは完全に行われており、かつ１２個の銀ペーストのバンプはすべて基板の配線と電気的に連絡していた。
【００７５】
なお、別途、上記銀ペーストを上記半硬化の状態まで処理して得られた半硬化物について、示差走査熱量計（ＤＳＣ装置）を用いてガラス転移点を測定したところ、−５５℃であった。また、引っ張り試験機を用いて５０％伸張時のモジュラスを測定したところ、９．０Ｎ／ｃｍ２であった。更に、この半硬化物を最終硬化物になるまで熱処理した結果、線収縮率は０．１％以下であった。
【００７６】
［比較例１］
導電性ペーストとして、不飽和ポリエステル樹脂を母材とする銀ペーストを使用した以外は実施例２と同様にした。この場合、図５の近接接着のときは、すべてのバンプにつき電気的連絡があったが、アンダーフィル剤を充填後には、すべて電気的連絡が切断してしまった。
【００７７】
別途、上記不飽和ポリエステル樹脂を母材とする銀ペーストを上記半硬化の状態まで処理して得られた半硬化物について、実施例２と同じ装置を用いてガラス転移点を測定したところ、１１０℃であった。また、５０％伸張以前に破断したので、５０％伸張時のモジュラスは測定不能であった。更に、この半硬化物を最終硬化物になるまで熱処理した結果、線収縮率は０．１％以下であった。
【００７８】
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
【００７９】
（付記１）  電圧印加による屈折率の変化により光を偏向させる光偏向素子と、当該光偏向素子に光を入射するための入射部と、当該光偏向素子から光を出射するための出射部と、当該光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とを含んでなる光信号経路変更装置の製造方法であって、
前記光偏向素子には、その両面に電圧を印加するための電極が設けられており、
前記光偏向素子の一方の面上の電極と前記配線との間に、当該電極を前記配線に電気的に接続するための、付加型熱硬化性化合物と導電性材料とを含んでなる無溶媒の導電性ペーストを挟み込み、
前記挟み込みの前、途中、または後に、前記導電性ペーストを半硬化してガラス転移点が０℃以下である半硬化物となし、
その後、前記挟み込みによって生じた、前記光偏向素子と前記基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込み、
その後、光導波路の位置合わせを行い、
その後、前記アンダーフィル剤の硬化と前記導電性ペーストの最終硬化とを行う、
光信号経路変更装置の製造方法。
【００８０】
（付記２）  前記導電性ペーストの半硬化物の室温における５０％伸張時のモジュラスが５．０〜５０．０Ｎ／ｃｍ２の間にある、付記１に記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【００８１】
（付記３）  前記導電性ペーストの前記半硬化から前記最終硬化までの間の線収縮率が０．５％以下である、付記１または２に記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【００８２】
（付記４）  前記付加型熱硬化性化合物が、アクリロニトリルとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、液状シリコーン樹脂、液状ウレタンゴム、スチレンとブタジエンとを主構成要素として含む液状の樹脂、１，２−ポリブタジエンを主構成要素として含む液状の樹脂、ポリクロロプレンを主構成要素として含む液状の樹脂およびこれらの混合物からなる群から選ばれたものである、付記１〜３のいずれかに記載の光信号経路変更装置の製造方法。
【００８３】
（付記５）  付記１〜４のいずれかの方法によって製造された光信号経路変更装置。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１Ａ】光偏向素子を示す模式的平面図である。
【図１Ｂ】光偏向素子を示す模式的横断面図である。
【図２】光偏向素子に光を入射するための入射部と、光偏向素子から光を出射するための出射部と、光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とからなる部分の様子を示す模式的平面図である。
【図３】光偏向素子に光を入射するための入射部と、光偏向素子から光を出射するための出射部と、光偏向素子の一方の面に電圧を印加するための配線を載置した基板とからなる部分の様子を示す模式的横断面図である。
【図４】導電性ペーストが基板の配線上に配置されている様子を示す模式図である。
【図５】光偏向素子の電極が導電性ペーストに接するように光偏向素子を基板上に載置した様子を示す模式図である。
【図６】光偏向素子と基板との間の空間にアンダーフィル剤を流し込んだ後の状態を表す模式図である。
【図７】光偏向素子の位置合わせの済んだ後の状態を表す模式図である。
【図８】本発明に係る光信号経路変更装置の構成の一例である光スイッチモジュールを示す模式図である。
【図９】本発明に係る光信号経路変更装置の構成の一例である光スイッチモジュールを示す模式図である。
【図１０】コリメート部１０２と入射側光偏向素子部１０３との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    基板
２    配線
３    入射部
４    出射部
５    光導波路部分
６    電極
７    電極
８    導電性ペースト
９    光偏向素子
１０  アンダーフィル剤
１０１  入射側光導波路部
１０１ａ  光導波路（コア）
１０１ｂ  クラッド層
１０２  コリメート部
１０２ａ  コリメートレンズ
１０２ｃ  屈折率の高い部分（凸レンズ部分）
１０２ｄ  屈折率の低い部分
１０３  入射側光偏向素子部
１０３ａ  光偏向素子
１０３ｂ  スラブ型導波路
１０３ｃ，１０３ｄ
上部電極
１０３ｅ，１０３ｆ
下部電極
１０３ｐ  プリズムペア
１０４  共通光導波路
１０５  出射側光偏向素子部
１０５ａ  光偏向素子
１０５ｐ  プリズムペア
１０６  集光部
１０６ａ  集光レンズ
１０６ｃ  屈折率の高い部分（凸レンズ部分）
１０６ｄ  屈折率の低い部分
１０７  出射側光導波路部
１０７ａ  光導波路（コア）
１０７ｂ  クラッド層
【図１Ａ】
2009053258.tif 000002
【図１Ｂ】
2009053258.tif 000003
【図２】
2009053258.tif 000004
【図３】
2009053258.tif 000005
【図４】
2009053258.tif 000006
【図５】
2009053258.tif 000007
【図６】
2009053258.tif 000008
【図７】
2009053258.tif 000009
【図８】
2009053258.tif 000010
【図９】
2009053258.tif 000011
【図１０】
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