JP2006267154A - 光デバイス及び光監視用デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】光デバイスの小型化及び薄型化を図り、光デバイスを実装した各種光通信機器等の小型化を促進させる。
【解決手段】光デバイス１０は、基台１２と、該基台１２上に実装され、少なくとも１つの光素子を有する光部品１４と、基台１２上に光部品１４を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材１６とを有する。そして、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとのなす角θを９０°未満とし、さらに、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとの境界部分２２ｃを湾曲形状としている。また、凹部２２の深さｈは１．０ｍｍ以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、光素子や光電子集積回路を有する光部品が封止された光デバイスと、該光デバイスを使用した光監視用デバイスに関する。

一般に、光素子や光電子集積回路等の光部品を封止した光デバイスにおいては、高信頼性を得るために、高信頼性を得るために気密（ハーメチック）パッケージが用いられる。

光部品を気密封止するには光を入出射する透明窓が必要である。通常は、リードの付いた金属のベースに光部品をダイボンドし、予め入出射用ガラスと金属キャップを低融点ガラスあるいは半田で接合しておき、そのキャップとベースを半田や溶接により接合し気密封止を行う方法が一般的である（カンパッケージ）。

イメージセンサなどのアレイ形状のものを封止する場合も、まず、ベースにチップをダイボンドし、キャップとして予め金属と入射用窓を接合しておいてから、封止する方法が一般的である（特許文献１〜７参照）。

また、封止方法として、ベースにダイボンドしたチップに透明樹脂をポッティングし、簡易封止を行う方法もある（特許文献８〜１０参照）。

なお、簡易な封止構造としては、例えば特許文献１１に示すように、ガラス等からなる透明部材に枠部を設け、枠部にて形成される空間に受光エリアを位置させる構造がある。これによれば、実装サイズの小型化、薄型化及び軽量化が可能となる。

特開平６−５３４５４号公報 特開平６−１２０４６０号公報 特開平６−１５１６２０号公報 特開平９−１３０６７８号公報 特開平９−３２１２６１号公報 特開２００２−１５１７０５号公報 特開２００２−２０３９２０号公報 特開平５−５５５３７号公報 特開平５−１８２９９９号公報 特開平８−２７４２９０号公報 特開平１１−２６７８２号公報

ところで、現在の光通信技術において、通信品質の監視技術は重要な項目となっている。中でも光出力の監視については、特に、波長多重通信技術の分野において重要な位置付けを占めている。近年こうした光出力監視技術に対する小型化（薄型）、低コスト化の要求が高まりつつある。

このような状況において、カンパッケージタイプの封止構造は、部品点数が多くなり、小型化には向かず、しかも、コストダウンや小型化の障害となる。樹脂封止するタイプは、気密的には完全ではなく、耐湿試験で信頼性上問題となる場合がある。

特許文献１１の封止構造は、半導体素子に形成された受光エリアに対して透明部材で気密封止する構造であるが、基台上に実装された半導体素子自体を気密封止する場合は、上述したカンパッケージタイプや樹脂封止タイプにて行うこととなる。また、透明部材の枠部の根元部分が断面直角形状とされている。確かに、受光エリアという微小な面積を覆う場合、直角形状でもよいが、半導体素子自体を覆うには、寸法効果等によって疲労強度が低下し、それに伴って信頼性も低下することとなる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、基台上に実装された少なくとも１つの光素子を有する光部品を単体のキャップ部材で気密封止することができ、光デバイスの小型化及び薄型化を図ることができ、該光デバイスを実装した各種光通信機器等の小型化も促進させることができる光デバイスを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、例えば波長多重通信技術における通信品質の監視に用いられる光監視用デバイスの小型化、薄型化を促進させることができる光監視用デバイスを提供することにある。

本発明に係る光デバイスは、基台と、前記基台上に実装され、少なくとも１つの光素子を有する光部品と、前記基台上に前記光部品を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材とを有することを特徴とする。

これにより、基台上に実装された少なくとも１つの光素子を有する光部品を単体のキャップ部材で気密封止することができ、光デバイスの小型化及び薄型化を図ることができ、該光デバイスを実装した各種光通信機器等の小型化も促進させることができる。

そして、前記構成において、前記基台と前記キャップ部材との熱膨張率の差が５０×１０^-7／℃以下であることが好ましい。この場合、前記キャップ部材をガラスにて構成することができる。

前記キャップ部材は、プレス加工で作製されていてもよい。例えば、ガラスを研削で加工すると削痕が残り、そこで光が散乱され損失となる。しかし、プレス加工であれば、鏡面に近い状態に加工することができ、損失を抑えることができる。また、エッチングなどで鏡面にする方法も考えられるが、加工工程とエッチング工程が必要となり、工程が増えてしまう。それに比べプレス加工なら、プレス加工のみで鏡面に近い状態に加工することができ、工程の増加を抑えることができる。これは、コストの低減に有利である。

前記キャップ部材は、少なくとも１つの凹部を有し、該凹部内に前記光部品が収容されるように、前記基台に固定されていてもよい。この場合、前記凹部の深さが１．０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、光デバイスの薄型化をさらに促進させることができる。なお、凹部の深さを３．５ｍｍ等にしてもよい。この程度の深さであれば、例えばφ１．５ｍｍのレンズでの集光が可能となる。

また、前記凹部の底部と側壁とのなす角が９０°未満であることが好ましい。さらに、好ましくは、前記凹部の底部と側壁との境界部分が湾曲形状とされていることである。前記凹部の底部と側壁との境界部分を断面直角形状にしてもよいが、収容する光部品が後述するように、複数の光素子がアレイ状に配列された光部品とした場合、凹部の寸法、特に、収容容積を大きくする必要が出てくる。その場合、寸法効果等によって、疲労強度が低下することから、応力が集中し易い直角形状の角部分において亀裂が生じ易くなるおそれがある。そこで、前記凹部の底部と側壁とのなす角を９０°未満とすることで、応力集中を分散することが可能となり、強度的にも優れたものとなる。

また、前記構成において、前記光部品は、複数の光素子がアレイ状に配列されていてもよい。

次に、本発明に係る光監視用デバイスは、１以上の光伝達手段と、前記光伝達手段に設けられ、該光伝達手段を伝搬する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段からの分岐光を受光する光デバイスとを有する光監視用デバイスであって、前記光デバイスは、基台と、前記基台上に実装され、前記分岐光を受光する少なくとも１つの受光素子を有する光部品と、前記基台上に前記光部品を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材とを有することを特徴とする。

これにより、例えば波長多重通信技術における通信品質の監視に用いられる光監視用デバイスの小型化、薄型化を促進させることができる。

以上説明したように、本発明に係る光デバイスによれば、基台上に実装された少なくとも１つの光素子を有する光部品を単体のキャップ部材で気密封止することができ、光デバイスの小型化及び薄型化を図ることができ、該光デバイスを実装した各種光通信機器等の小型化も促進させることができる。

また、本発明に係る光監視用デバイスによれば、例えば波長多重通信技術における通信品質の監視に用いられる光監視用デバイスの小型化、薄型化を促進させることができる。

以下、本発明に係る光デバイス及び光監視用デバイスの実施の形態例を図１〜図１５を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態に係る光デバイス１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基台１２と、該基台１２上に実装され、少なくとも１つの光素子を有する光部品１４と、基台１２上に光部品１４を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材１６とを有する。基台１２上には光部品１４に電気的に接続される配線１８が形成され、該配線１８は基台１２を貫通するリード２０を通じて外部に導出されるようになっている。

基台１２とキャップ部材１６との熱膨張率の差は、５０×１０^-7／℃以下となっている。この実施の形態では、キャップ部材１６をガラスにて構成している。

また、図２にも示すように、キャップ部材１６は、少なくとも１つの凹部２２を有し、該凹部２２内に光部品１４が収容されるように基台１２に固定されている。この場合、凹部２２の深さｈが１．０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、光デバイス１０の薄型化をさらに促進させることができる。なお、凹部２２の深さｈを３．５ｍｍ等にしてもよい。この程度の深さであれば、例えばφ１．５ｍｍのレンズでの集光が可能となる。

また、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとのなす角θを９０°未満とし、さらに、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとの境界部分２２ｃを湾曲形状としている。もちろん、前記境界部分１８ｃを断面直角形状にしてもよいが、収容する光部品１４として、例えば図３Ａ〜図３Ｃに示す変形例に係る光デバイス１０ａのように、複数の光素子がアレイ状に配列された光部品２４とした場合、凹部２２の寸法、特に、収容容積を大きくする必要が出てくる。その場合、寸法効果等によって、疲労強度が低下することから、応力が集中し易い直角形状の角部分において亀裂が生じ易くなるおそれがある。そこで、図２の場合と同様に、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとのなす角を９０°未満とすることで、応力集中を分散することが可能となり、強度的にも優れたものとなる。

なお、変形例に係る光デバイス１０ａは、図３Ａ〜図３Ｂに示すように、表面実装が可能でリード２０が基台１２に対して水平に取り付けられ、光部品２４として１２チャネルフォトダイオードのチップを実装した光デバイスとなっている。

このように、本実施の形態に係る光デバイス１０（変形例に係る光デバイス１０ａを含む）においては、基台１２上に実装された少なくとも１つの光素子を有する光部品１４（又は２４）を単体のキャップ部材１６で気密封止することができ、光デバイス１０（及び１０ａ）の小型化及び薄型化を図ることができ、該光デバイス１０（及び１０ａ）を実装した各種光通信機器等の小型化も促進させることができる。

次に、本実施の形態に係る光監視用デバイス１００について図４及び図５を参照しながら説明する。

この実施の形態に係る光監視用デバイス１００は、図４に示すように、上述した変形例に係る光デバイス１０ａと、光分岐デバイス１０２とが接合されて構成されている。この場合、光監視用デバイス１００に実装される光部品２４は、複数の受光素子（フォトダイオード）が配列されたＰＤアレイ１０４となる。

光分岐デバイス１０２は、基板１０６と、該基板１０６に設けられた複数のＶ溝（図示せず）に固定された１以上の光ファイバ１０８からなる光ファイバアレイ１１０と、各光ファイバ１０８の各上面から基板１０６にかけて設けられたスリット１１２（図５参照）と、該スリット１１２内に挿入された光分岐部材１１４とを有する。このスリット１１２と光分岐部材１１４は光分岐手段１１６として機能することとなる。

また、光分岐デバイス１０２の基板１０６のうち、光ファイバアレイ１１０が固定された面と、光デバイス１０ａのキャップ部材１６の上面とが対向され、さらに、基板１０６に設けられたスペーサ１１８を介してこれら光分岐デバイス１０２と光デバイス１０ａとが接合されている。

光分岐デバイス１０２と光デバイス１０ａの周辺部分には固定用樹脂１２０が介在され、光分岐デバイス１０２の少なくともスリット１１２が形成された部分と光デバイス１０ａのキャップ部材１６の上面との間には屈折率整合材１２２が介在される。屈折率整合材１２２は、その屈折率が、光ファイバ１０８のコアの屈折率や光分岐部材１１４の例えば石英基板の屈折率とほぼ同じになるように、シリコーン系の樹脂を用いることができる。

そして、図５に示すように、各光ファイバ１０８を透過する信号光１２４のうち、少なくとも光分岐部材１１４等にて分岐された光（分岐光）１２６が光ファイバ１０８外に出射されて、屈折率整合材１２２及びキャップ部材１６を介してＰＤアレイ１０４に入射されることになる。

なお、図５に示すように、スリット１１２の傾斜角度αは、１５°〜２５°とした。傾斜角度αが小さすぎると、光分岐部材１１４からの分岐光１２６の広がりが大きくなりすぎてしまい、多チャネルに適用した場合に、クロストークの悪化を招くおそれがある。一方、傾斜角度αが大きすぎると、光分岐部材１１４からの分岐光１２６の偏光依存性が大きくなり、特性の劣化につながるおそれがあるからである。

このように、本実施の形態に係る光監視用デバイス１００においては、変形例に係る光デバイス１０ａを用いるようにしたので、例えば波長多重通信技術における通信品質の監視に用いられる光監視用デバイスの小型化、薄型化を促進させることができる。

次に、図１Ａ及び図１Ｂに示す本実施の形態に係る光デバイス１０の実施例（第１の実施例に係る光デバイス２００Ａ）について図２、図６Ａ〜図９Ｂを参照しながら説明する。

第１の実施例に係る光デバイス２００Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、φ５ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の基台１２上に金（Ａｕ）で配線１８を施した。この基台１２上にフォトダイオードのチップ（以下、ＰＤチップ２０２と記す）にて構成された光部品１４を実装する。ＰＤチップ２０２の実装はＡｕ半田で行った。Ａｕ半田に代えて銀ペーストなどの樹脂を用いてもよい。また、基台１２にはコバールなどの金属を用いてガラス封止したピン上にＰＤチップ２０２を実装してもよい。

第１の実施例に係る光デバイス２００Ａでは、受光部分の大きさ（受光径）がφ８０μｍ、サイズが０．４ｍｍ（縦）×０．４ｍｍ（横）×０．３ｍｍ（厚み）の裏面入射型のＰＤチップ２０２を用いた。もちろん、表面入射型のＰＤチップを用いてもよい。

図７Ａ〜図７Ｃに示すように、キャップ部材１６としてコバールガラス２０４を用いた。ＰＤチップ２０２を覆うように収容するためにコバールガラス２０４をプレス加工し、コバールガラス２０４に窪み（凹部２２）を形成し、キャップ形状に成形した。プレス加工では、ＰＤチップ２０２を収容するのに十分な広さと高さの窪み（凹部２２）を有するキャップ形状に加工した。また、このプレス加工においては、例えば図２に示すように、凹部２２の底部２２ａとＰＤチップ２０２との距離Ｌは、凹部２２の底部２２ａがＰＤチップ２０２に接触しない程度で十分であるが、この第１の実施例では、凹部２２の径Ｄ（図７Ａ参照）をφ１．０ｍｍ、凹部２２の深さｈを０．４ｍｍとした。なお、このプレス加工においては、光を集光するためにキャップ部材１６をレンズ形状にプレスし、さらに、ＰＤチップ２０２を収容可能な形状としてもよい。また、このプレス加工においては、プレス加工後の凹部２２の形状、特に、図２に示すように、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとのなす角θは、例えば半田によって封止したとき等に応力が集中しないように直角ではなく、テーパー（凹部２２の底部２２ａが平坦である場合に、その平坦面を基準として５５°）が形成されるように成形を行った。

キャップ部材１６の受光窓となる部分（凹部２２の底部２２ａ）の厚みｔ（図２参照）は、この第１の実施例では０．１ｍｍとした。また、基台１２に実装されたＰＤチップ２０２にキャップ部材１６をかぶせたときのＰＤチップ２０２の表面と凹部２２の底部２２ａとの距離Ｌ（図２参照）が０．１ｍｍとなるように設計した。表面入射型のＰＤチップを用いる場合は、ワイアボンドが凹部２２の底部２２ａに接触しないように設計を行えばよい。

キャップ部材１６のＰＤチップ２０２側の面、すなわち、凹部２２の底部２２ａは、光が入射したときにＰＤチップ２０２の表面と凹部２２の底部２２ａにおいてエタロン効果により干渉が起こる可能性があるので、ＡＲコートを行うのが望ましい。あるいはＰＤチップ２０２の表面と凹部２２の底部２２ａ（平坦面）とを非平行にして、干渉を防ぐようにしてもよい。

プレス加工を終えたコバールガラス２０４からキャップ部材１６を作製する際に、凹部２２以外の部分であって、基台１２との封止が行われる部分（封止部分）にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜による枠状のメタライズパターン２０６（図７Ａ参照）をスパッタで形成した。その後、コバールガラス２０４をφ４ｍｍにカットしてキャップ部材１６を作製した。

基台１２上にもＰＤチップ２０２を囲むように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜による枠状のメタライズパターン２０８（図６Ａ参照）をスパッタにて形成した。基台１２上への枠状のメタライズパターン２０８の面積は、コバールガラス２０４への枠状のメタライズパターン２０６の面積よりも大きい面積とした。なお、これらメタライズパターン２０６及び２０８の面積は、基台１２へのメタライズパターン２０８の面積が、コバールガラス２０４へのメタライズパターン２０６の面積よりも大きくても、あるいは小さくても、あるいは同じでもよい。また、シール用の低融点ガラスを用いる場合は、これらメタライズパターン２０６及び２０８の形成を省略してもよい。

その後、図８Ａに示すように、キャップ部材１６と基台１２間にＡｕＳｎ半田層２１０を挟み、その後、図８Ｂに示すように、上方から荷重を加えてリフロー工程に投入することで、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、この第１の実施例に係る光デバイス２００Ａを作製した。図８Ａに示すＡｕＳｎ半田層２１０は、枠状にプリフォームしたものを使用した。プリフォームの大きさはコバールガラス２０４へのメタライズパターン２０６（図７Ａ参照）と同じ形状にし、厚さ５０μｍとした。図８Ｂに示す荷重は９００ｇ／ｃｍ²とし、リフロー温度は、最高で３００℃とし、２８０℃以上３分間保持した。

このとき、基台１２（アルミナ）とキャップ部材１６（コバールガラス２０４）の熱膨張率の差は１５×１０^-7／℃程度であり、熱応力の差によるキャップ部材１６の割れは発生しない。従って、キャップ部材１６と基台１２の熱膨張率の差は５０×１０^-7／℃以下であれば割れは発生しない。

上述の封止方法で行った第１の実施例に係る光デバイス２００Ａをリークチェックしたところ、１０^-8（Ｐａ・ｍ３／ｓ）台と良好な封止結果が得られた。信頼性試験並びに液槽熱衝撃試験（０℃→１００℃×１５サイクル、保持時間５分）においてもリークの劣化は観察されず、良好な封止結果を得られた。

次に、図３Ａ〜図３Ｃに示す変形例に係る光デバイス１０ａの実施例（第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂ）について図２、図１０Ａ〜図１３Ｃを参照しながら説明する。

第２の実施例に係る光デバイスは、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）製の基台１２上に金（Ａｕ）で配線１８を施した。この基台１２上に光部品２４として１２チャネルフォトダイオードのチップ（以下、１２ｃｈＰＤチップ２１２と記す）を実装する。１２ｃｈＰＤチップ２１２の実装はＡＣＰ（異方性導伝ペースト）を用いた。ＡＣＰに代えてＡｕＧｅ、ＡｕＳｎなどの半田や銀ペーストなどの樹脂を用いてもよい。基台１２は表面実装が可能でリード２０が基台１２に対して水平に取り付けられた表面実装型のものを用いた。

第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂでは、受光部分の大きさ（受光径）がφ８０μｍ、サイズが０．５ｍｍ（縦）×３．０ｍｍ（横）×０．２ｍｍ（厚み）の裏面入射型の１２ｃｈＰＤチップ２１２を用いた。もちろん、表面入射型の１２ｃｈＰＤチップを用いてもよい。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、キャップ部材１６としてコバールガラス２０４を用いた。１２ｃｈＰＤチップ２１２を覆うように収容するためにコバールガラス２０４をプレス加工し、コバールガラス２０４に窪み（凹部２２）を形成し、キャップ形状に成形した。プレス加工では、１２ｃｈＰＤチップ２１２を収容するのに十分な広さと高さの直方体の窪み（凹部２２）を有するキャップ形状に加工した。このとき、このプレス加工においては、図２に示す場合と同様に、凹部２２の底部２２ａと１２ｃｈＰＤチップ２１２との距離Ｌは、凹部２２の底部２２ａが１２ｃｈＰＤチップ２１２に接触しない程度で十分であるが、この第２の実施例では、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、１．０（縦）×４．０（横）×０．３ｍｍ（深さ）の窪み（凹部２２）を作製した。なお、このプレス加工においては、光を集光するためにキャップ部材１６をレンズ形状にプレスし、さらに、１２ｃｈＰＤチップ２１２を収容可能な形状としてもよい。また、このプレス加工においては、プレス加工後の凹部２２の形状、図２に示す場合と同様に、特に、凹部２２の底部２２ａと側壁２２ｂとのなす角θは、例えば半田によって封止したとき等に応力が集中しないように直角ではなく、テーパー（凹部２２の底部２２ａが平坦である場合に、その平坦面を基準として５５°）を形成されるように成形を行った。

また、図２に示す場合と同様に、キャップ部材１６の受光窓となる部分（凹部２２の底部２２ａ）の厚みｔは、この第２の実施例では０．１ｍｍとした。また、基台１２に実装された１２ｃｈＰＤチップ２１２にキャップ部材１６をかぶせたときの１２ｃｈＰＤチップ２１２の表面と凹部２２の底部２２ａとの距離Ｌが０．１ｍｍとなるように設計した。表面入射型の１２ｃｈＰＤチップを用いる場合は、ワイアボンドが凹部２２の底部２２ａに接触しないように設計を行えばよい。

キャップ部材１６の１２ｃｈＰＤチップ２１２側の面、すなわち、凹部２２の底部２２ａは、光が入射したときに１２ｃｈＰＤチップ２１２の表面と凹部２２の底部２２ａにおいてエタロン効果により干渉が起こる可能性があるので、ＡＲコートを行うのが望ましい。あるいは１２ｃｈＰＤチップ２１２の表面と凹部２２の底部２２ａ（平坦面）とを非平行にして、干渉を防ぐようにしてもよい。

プレス加工を終えたコバールガラス２０４からキャップ部材１６を作製する際に、凹部２２以外の部分であって、基台１２との封止が行われる部分（封止部分）にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜による枠状のメタライズパターン２０６（図１１Ａ参照）をスパッタで形成した。その後、コバールガラス２０４を７．０×６．０ｍｍにカットしてキャップ部材１６を作製した。

基台１２上にも１２ｃｈＰＤチップ２１２を囲むように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜による枠状のメタライズパターン２０８（図１０Ａ参照）をスパッタにて形成した。基台１２上への枠状のメタライズパターン２０８の面積は、コバールガラス２０４への枠状のメタライズパターン２０６の面積よりも大きい面積とした。なお、これらメタライズパターン２０６及び２０８の面積は、基台１２へのメタライズパターン２０８の面積が、コバールガラス２０４へのメタライズパターン２０６の面積よりも大きくても、あるいは小さくても、あるいは同じでもよい。また、シール用の低融点ガラスを用いる場合は、これらメタライズパターン２０６及び２０８の形成を省略してもよい。

その後、図１２Ａに示すように、キャップ部材１６と基台１２間にＡｕＳｎ半田層２１０を挟み、その後、図１２Ｂに示すように、上方から荷重を加えてリフロー工程に投入することで、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、この第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂを作製した。図１２Ａに示すＡｕＳｎ半田層２１０は、枠状にプリフォームしたものを使用した。プリフォームの大きさはコバールガラス２０４へのメタライズパターン２０６（図１１Ａ参照）と同じ形状にし、厚さ５０μｍとした。図１２Ｂに示す荷重は９００ｇ／ｃｍ²とし、リフロー温度は、最高で３００℃とし、２８０℃以上３分間保持した。

このとき、基台１２（アルミナ）とキャップ部材１６（コバールガラス２０４）の熱膨張率の差は１５×１０^-7／℃程度であり、熱応力の差によるキャップ部材１６の割れは発生しない。従って、キャップ部材１６と基台１２の熱膨張率の差は５０×１０^-7／℃以下であれば割れは発生しない。

上述の封止方法で行った第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂをリークチェックしたところ、１０^-8（Ｐａ・ｍ³／ｓ）台と良好な封止結果が得られた。

次に、図４に示す本実施の形態に係る光監視用デバイス１００の実施例（第３の実施例に係る光監視用デバイス２００Ｃ）について図１４及び図１５を参照しながら説明する。

この第３の実施例に係る光監視用デバイス２００Ｃは、上述した第２の実施例に係る光デバイスの上に図４に示す光分岐デバイス１０２を接合することで作製される。

まず、光分岐デバイス１０２においては、２５０μｍの配列ピッチで整列させた１２ｃｈの光ファイバアレイ１１０に３０μｍのスリット１１２を作製し、このスリット１１２内に２５μｍの光分岐部材１１４（図５参照）を挿入した。この光分岐部材１１４は、反射率７％のものを使用し、分岐した光（分岐光１２６）は光ファイバ１０８の上面に対して垂直に立ち上がるように分岐光１２６の光路の設計をした。

光ファイバアレイ１１０からの分岐光１２６が、第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂの１２ｃｈＰＤアレイ２１２に対して、キャップ部材１６における凹部２２の底部２２ａ（図５参照）を介して入射するように、ピーク調芯を行った。このとき、光分岐デバイス１０２と第２の実施例に係る光デバイス２００Ｂの周辺部分に固定用樹脂１２０を塗布し、光ファイバアレイ１１０とキャップ部材１６の間（光分岐デバイス１０２の基板１０６上に固定したスペーサ１１８にて区画される空間）に屈折率整合材１２２を入れ、屈折率のマッチングを行った。そして、図１５に示すように、調芯した状態で１２ｃｈＰＤアレイ２１２と光ファイバアレイ１１０を固定してこの第３の実施例に係る光監視用デバイス２００Ｃを作製した。

この光監視用デバイス２００Ｃにカバー（図示せず）を取り付け、インライン型光監視装置（図示せず）を作製した。

この光監視装置は、１２ｃｈＰＤチップ２１２がキャップ部材１６によって気密封止してあるため、耐湿性の非常に優れたものとなった。また、キャップ部材２１２のガラスを０．４ｍｍと非常に薄く設計したため、非常に薄く小型の光監視装置を作製できた。加えて、１２ｃｈＰＤチップ２１２の気密封止部材としてのキャップ部材１６が１部品であるため、コストダウンにも成功している。

上述した第１及び第２の実施例に係る光デバイス２００Ａ及び２００Ｂ並びに第３の実施例に係る光監視用デバイス２００Ｃにおいては、コバールガラス２０４にプレス加工を施して凹部２２を有するキャップ部材１６を作製するようにしたが、その他、研削加工又はウェットエッチングやドライエッチングを用いてもよい。ただ、ガラスを研削で加工すると削痕が残り、そこで光が散乱され損失となるが、プレス加工であれば、鏡面に近い状態に加工することができ、損失を抑えることができる。また、エッチングなどで鏡面にする方法も考えられるが、加工工程とエッチング工程が必要となり、工程が増えてしまう。それに比べプレス加工なら、プレス加工のみで鏡面に近い状態に加工することができ、工程の増加を抑えることができる。つまり、本例のように、プレス加工を用いることで、凹部２２の底部２２ａに平坦面やレンズ形状を簡単に形成することができ、コスト的にも有利である。

また、上述の例では、コバールガラス２０４を用いてキャップ部材１６を作製したが、透明性を有し、基台１２との熱膨張率の差が５０×１０^-7／℃以下であれば、どのような材料でも適用可能である。

なお、本発明に係る光デバイス及び光監視用デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

図１Ａは本実施の形態に係る光デバイスを一部破断して示す側面図であり、図１Ｂはその上面図である。 本実施の形態に係る光デバイス、第１の実施例に係る光デバイス及び第２の実施例に係る光ディスクを説明するための拡大断面図である。 図３Ａは本実施の形態の変形例に係る光デバイスを示す上面図であり、図３Ｂは本実施の形態の変形例に係る光デバイスを一部破断して示す正面図であり、図３Ｃは本実施の形態の変形例に係る光デバイスを一部破断して示す側面図である。 本実施の形態に係る光監視用デバイスを一部破断して示す側面図である。 本実施の形態に係る光監視用デバイスを拡大して示す断面図である。 図６Ａは第１の実施例に係る光デバイスの製造過程を示し、基台上にＰＤチップを実装した状態を示す上面図であり、図６Ｂはその側面図である。 図７Ａは第１の実施例に係る光デバイスに使用されるキャップ部材を示す上面図であり、図７Ｂはその正面図であり、図７Ｃはその側面図である。 図８Ａは第１の実施例に係る光デバイスの製造過程を示し、ＰＤチップが実装された基台上にＡｕＳｎ半田層とキャップ部材を載置する状態を示す工程図であり、図８Ｂは上方から荷重をかけた状態を示す工程図である。 図９Ａは第１の実施例に係る光デバイスを一部破断して示す側面図であり、図９Ｂはその正面図である。 図１０Ａは第２の実施例に係る光デバイスの製造過程を示し、基台上に１２ｃｈＰＤチップを実装した状態を示す上面図であり、図１０Ｂはその正面図であり、図１０Ｃはその側面図である。 図１１Ａは第２の実施例に係る光デバイスに使用されるキャップ部材を示す上面図であり、図１１Ｂはキャップ部材を正面から見て示す断面図であり、図１１Ｃはキャップ部材を側面から見て示す断面図である。 図１２Ａは第２の実施例に係る光デバイスの製造過程を示し、１２ｃｈＰＤチップが実装された基台上にＡｕＳｎ半田層とキャップ部材を載置する状態を示す工程図であり、図１２Ｂは上方から荷重をかけた状態を示す工程図である。 図１３Ａは第２の実施例に係る光デバイスを示す上面図であり、図１３Ｂは第２の実施例に係る光デバイスを一部破断して示す正面図であり、図１３Ｃは第２の実施例に係る光デバイスを一部破断して示す側面図である。 第３の実施例に係る光監視用デバイスの製造過程を示し、第２の実施例に係る光デバイス上に光分岐デバイスを調芯しながら接合している状態を示す工程図である。 第３の実施例に係る光監視用デバイスを一部破断して示す側面図である。

符号の説明

１０、１０ａ、２００Ａ、２００Ｂ…光デバイス
１２…基台 １４、２４…光部品
１６…キャップ部材 ２２…凹部
２２ａ…底部 ２２ｂ…側壁
２２ｃ…境界部分 １００、２００Ｃ…光監視用デバイス
１０２…光分岐デバイス

Claims (10)

1. 基台と、
   前記基台上に実装され、少なくとも１つの光素子を有する光部品と、
   前記基台上に前記光部品を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材とを有することを特徴とする光デバイス。
2. 請求項１記載の光デバイスにおいて、
   前記基台と前記キャップ部材との熱膨張率の差が５０×１０^-7／℃以下であることを特徴とする光デバイス。
3. 請求項１又は２記載の光デバイスにおいて、
   前記キャップ部材がガラスにて構成されていることを特徴とする光デバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
   前記キャップ部材は、プレス加工で作製されていることを特徴とする光デバイス。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
   前記キャップ部材は、少なくとも１つの凹部を有し、該凹部内に前記光部品が収容されるように、前記基台に固定されていることを特徴とする光デバイス。
6. 請求項５記載の光デバイスにおいて、
   前記凹部の深さが１．０ｍｍ以下であることを特徴とする光デバイス。
7. 請求項５又は６記載の光デバイスにおいて、
   前記凹部の底部と側壁とのなす角が９０°未満であることを特徴とする光デバイス。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
   前記凹部の底部と側壁との境界部分が湾曲形状とされていることを特徴とする光デバイス。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
   前記光部品は、複数の光素子がアレイ状に配列されていることを特徴とする光デバイス。
10. １以上の光伝達手段と、
    前記光伝達手段に設けられ、該光伝達手段を伝搬する信号光の一部を分岐する光分岐手段と、
    前記光分岐手段からの分岐光を受光する光デバイスとを有する光監視用デバイスであって、
    前記光デバイスは、
    基台と、
    前記基台上に実装され、前記分岐光を受光する少なくとも１つの受光素子を有する光部品と、
    前記基台上に前記光部品を覆うように固定され、単体で、かつ、透明性のキャップ部材とを有することを特徴とする光監視用デバイス。

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