JPH10300960A - Plc light transmission and reception module and its production - Google Patents
Plc light transmission and reception module and its productionInfo
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- JPH10300960A JPH10300960A JP11383097A JP11383097A JPH10300960A JP H10300960 A JPH10300960 A JP H10300960A JP 11383097 A JP11383097 A JP 11383097A JP 11383097 A JP11383097 A JP 11383097A JP H10300960 A JPH10300960 A JP H10300960A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＬＣプラットフ
ォームを用いた光送受信モジュールの高信頼度化実装技
術に関するものであり、具体的には該光送受信モジュー
ルの低コストな封止技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for mounting an optical transceiver module with high reliability using a PLC platform, and more particularly to a low-cost sealing technology for the optical transceiver module. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＰＬＣプラットフォームやＰＬＣ
プラットフォームを用いた光送受信モジュールの高信頼
度化実装技術の一つとして、樹脂封止が主要な技術とし
て使われていた〔J. Yoshida, M. Kawachi, T. Sugie,
M. Horiguchi, Y. Itaya, M, Fukuda, "Strat egy for
developing low-cost optical modules for the optica
l subscriber systems", VII Int. Workshop on Optica
l Access Networks, pp.6.1.1-8(1996) 参照〕。2. Description of the Related Art Conventional PLC platforms and PLCs
As one of the high reliability mounting technologies for optical transceiver modules using platforms, resin encapsulation has been used as a major technology [J. Yoshida, M. Kawachi, T. Sugie,
M. Horiguchi, Y. Itaya, M, Fukuda, "Strat egy for
developing low-cost optical modules for the optica
l subscriber systems ", VII Int. Workshop on Optica
l See Access Networks, pp. 6.1.1-8 (1996)].
【０００３】樹脂封止法は樹脂を水分などのバリア層に
用いているため、水分や酸素ガス分子の透過を完全には
阻止する事が出来なかった。このため、緩やかな温湿度
サイクルや湿熱試験を満足しても、より過酷な長時間の
温湿度サイクルやベルコア規格（７０℃×９０％ＲＨ×
５０００時間の米国ベルコア社の湿熱試験条件）及びそ
れ以上の湿熱試験の信頼性を満たせないという欠点があ
った。[0003] In the resin sealing method, since a resin is used for a barrier layer such as moisture, the permeation of moisture and oxygen gas molecules cannot be completely prevented. For this reason, even if a gentle temperature / humidity cycle or wet heat test is satisfied, a more severe long-term temperature / humidity cycle or Bellcore standard (70 ° C × 90% RH ×
And the reliability of the wet heat test for 5000 hours or more was not satisfied.
【０００４】また、緻密なシリカ膜（屈折率：約１．４
５３，測定波長６３３ｎｍ）を表面に形成する方法とし
ては、酸素雰囲気あるいは水蒸気／酸素ガス気流中で６
００℃から１０００℃に加熱する方法がある〔西原、春
名、楢原：光集積回路、p.１８４（１９９３）オーム社
参照〕。しかし、本方法は、熱応力の発生や高温度暴露
によるＰＤやＬＤ等の搭載素子やモジュールの劣化を引
き起こしてしまうため高温処理を用いる事が出来ない、
という問題がある。Further, a dense silica film (refractive index: about 1.4)
53, a measurement wavelength of 633 nm) is formed on the surface in an oxygen atmosphere or a steam / oxygen gas stream.
There is a method of heating from 00 ° C. to 1000 ° C. [Nishihara, Haruna, Narahara: Optical Integrated Circuit, p. 184 (1993) Ohmsha]. However, this method cannot use high-temperature processing because it causes deterioration of mounted elements and modules such as PD and LD due to generation of thermal stress and exposure to high temperature.
There is a problem.
【０００５】また薄膜化技術の１つであるＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition の略）を用いても緻密なシリカ
膜を実験室的に作ることが出来る。しかしこの方法で
は、ＣＶＤ用の高価な高真空装置を必要とし、且つ生産
性が低いため、実用的な技術として工業的生産に用いら
れるものではなかった。[0005] In addition, CVD (Chem) which is one of the thinning techniques.
ical Vapor Deposition) can be used to make dense silica films in the laboratory. However, this method requires an expensive high-vacuum apparatus for CVD and has low productivity, so that it has not been used for industrial production as a practical technique.
【０００６】真空紫外光を照射する装置としては低圧水
銀ランプが主なものであるが、水銀光源は主に無機固体
の清浄面を得る方法に使われている。その機構は、１８
５ｎｍの光を発生して酸素からオゾンを作り、メインス
ペクトルの２５４ｎｍの光で励起酸素原子を生成させ、
それによって固体表面から有機物を切断し、有機コンタ
ミネーション化合物を除去するというものである。しか
しながら、その発生する１８５ｎｍ、２５４ｎｍ光は
大気中での減衰が小さく、そのため誤って人体に照射さ
れた場合には、染色体異常を引き起こすなど非常に有害
であり、取り扱いに注意を要する。また、大きなパワ
ーの低圧水銀灯を用いても、照射強度やキセノンエキシ
マランプに比べて非常に小さいという欠点もある。As a device for irradiating vacuum ultraviolet light, a low-pressure mercury lamp is mainly used, and a mercury light source is mainly used for obtaining a clean surface of an inorganic solid. The mechanism is 18
Ozone is generated from oxygen by generating light of 5 nm, and excited oxygen atoms are generated by light of 254 nm in the main spectrum.
Thereby, the organic matter is cut off from the solid surface, and the organic contamination compound is removed. However, the generated light of 185 nm and 254 nm has a small attenuation in the atmosphere, and therefore, when irradiated to the human body by mistake, it is very harmful, such as causing chromosomal abnormalities, and requires careful handling. Further, even if a low-pressure mercury lamp having a large power is used, there is a disadvantage that the irradiation intensity and the xenon excimer lamp are extremely small.
【０００７】さらに本発明に適用する為の致命的な欠点
としては、真空紫外光でも１８５ｎｍの光照射ではアル
コキシシランからはシリカ（ＳｉＯ2 ）が全く生成しな
いことである。この様に、従来は大気中でのシリカ作製
用の真空紫外光源が全く無かった。Further, as a fatal drawback to be applied to the present invention, silica (SiO 2 ) is not generated at all from alkoxysilane by irradiation of 185 nm light even in vacuum ultraviolet light. As described above, conventionally, there was no vacuum ultraviolet light source for producing silica in the atmosphere.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みなされたものであり、その目的は、より過酷な温
湿度サイクルの試験条件での長時間の信頼性を保証する
光送受信モジュールの安価で実用的な封止実装技術を提
供する事であり、ＰＬＣを用いたハイブリッド光集積技
術によって作製される各種光モジュールの初期性能を長
時間に渡って、過酷な温湿度の条件下でも保証する技術
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical transceiver module that guarantees long-term reliability under more severe temperature and humidity cycle test conditions. This is to provide inexpensive and practical sealed packaging technology, and guarantee the initial performance of various optical modules manufactured by hybrid optical integration technology using PLC for a long time even under severe temperature and humidity conditions. It is to provide the technology to do.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第１のＰＬＣ光送受信モジュールは、ＰＬＣ（Plan
ar Lightwave Circuit：平面光波回路）プラットフォー
ムを用いたハイブリッド光モジュールにおいて、上記モ
ジュール表面に真空紫外光を照射し、テトラアルコキシ
シラン溶液を塗布し、ひき続き空気中で１７２ｎｍ以下
の真空紫外光を照射し、該ＰＬＣプラットフォームを用
いたモジュール表面にシリカ保護膜を均一に形成してな
ることを特徴とする。The first PLC optical transmitting and receiving module of the present invention for solving the above-mentioned problems is a PLC (Plan).
In a hybrid optical module using an ar Lightwave Circuit (platform lightwave circuit) platform, the surface of the module is irradiated with vacuum ultraviolet light, a tetraalkoxysilane solution is applied, and subsequently, vacuum ultraviolet light of 172 nm or less is irradiated in air. And a silica protective film is uniformly formed on the surface of the module using the PLC platform.
【００１０】上記ＰＬＣ光送受信モジュールにおいて、
上記真空紫外用光源として誘電体バリヤエキシマランプ
のキセノンエキシマランプを用いることを特徴とする。In the above-mentioned PLC optical transmitting and receiving module,
A xenon excimer lamp of a dielectric barrier excimer lamp is used as the vacuum ultraviolet light source.
【００１１】上記ＰＬＣ光送受信モジュールにおいて、
上記シリカ保護膜を形成する原料が、テトラエトキシシ
ラン、テトラメトキシシラン等のテトラアルコキシシラ
ンを用いることを特徴とする。In the above-mentioned PLC optical transmitting and receiving module,
The raw material for forming the silica protective film is characterized by using tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane and tetramethoxysilane.
【００１２】一方、上記ＰＬＣ光送受信モジュールの製
造方法は、マッハツェンダ干渉計形光スイッチ、導波路
形光アイソレータ、光半導体増幅器搭載ゲートモジュー
ルなどのＰＬＣプラットフォームや、反射型ＷＤＭ光送
受信モジュール等のＰＬＣプラットフォームを用いたハ
イブリッド光モジュールの表面を保護するシリカ保護膜
の製造方法であって、上記ＰＬＣプラットフォームや該
モジュール表面に真空紫外光を照射してから、テトラア
ルコキシシラン溶液を塗布し、ひき続き空気中で１７２
ｎｍ以下の真空紫外光を照射することによって、緻密な
シリカ保護膜を形成することを特徴とする。On the other hand, the manufacturing method of the above-mentioned PLC optical transmission / reception module includes a PLC platform such as a Mach-Zehnder interferometer type optical switch, a waveguide type optical isolator and a gate module equipped with an optical semiconductor amplifier, and a PLC platform such as a reflection type WDM optical transmission / reception module. A method for producing a silica protective film for protecting the surface of a hybrid optical module using a method comprising: irradiating a vacuum ultraviolet light on the PLC platform or the module surface; applying a tetraalkoxysilane solution; At 172
By irradiating vacuum ultraviolet light of nm or less, a dense silica protective film is formed.
【００１３】また、ＰＬＣ光送受信モジュール用シリカ
保護膜は、上記方法によって製造してなることを特徴と
する。Further, the silica protective film for the PLC optical transceiver module is manufactured by the above method.
【００１４】すなわち、本発明は、テトラアルコキシシ
ランから緻密なシリカ（ＳｉＯ2 ）膜を作製するため
に、アルコキシシランに誘電体バリアエシキマランプの
一種であるキセノンエキシマランプにより１７２ｎｍの
真空紫外光を照射し光化学反応させるように図ったもの
である。That is, according to the present invention, in order to form a dense silica (SiO 2 ) film from tetraalkoxysilane, 172 nm vacuum ultraviolet light is applied to the alkoxysilane by a xenon excimer lamp which is a kind of dielectric barrier escimer lamp. Irradiation and photochemical reaction are intended.
【００１５】上記シリカ保護膜は、上記モジュール表面
に非常に緻密なシリカ膜が均一に形成されたものであ
り、その屈折率は、１．４５３（測定波長６３３ｎｍ）
である。The silica protective film is formed by uniformly forming a very dense silica film on the module surface, and has a refractive index of 1.453 (measuring wavelength: 633 nm).
It is.
【００１６】従来の技術とはアルコキシシランへの１７
２ｎｍの真空紫外光の照射で作製した非常に緻密なシリ
カ膜をＰＬＣプラットフォームやＰＬＣハイブリッド光
集積モジュールの保護膜として用いる事が異なる。[0016] The prior art is that 17
The difference is that a very dense silica film produced by irradiation with vacuum ultraviolet light of 2 nm is used as a protective film for a PLC platform or a PLC hybrid optical integrated module.
【００１７】アルコキシシランへの１７２ｎｍの真空紫
外光の照射によって、テトラアルコキシシランがシリカ
になる中間状態として、分子の活性化状態としてリュー
ドベリ遷移（Rydberg transition）が考えられている
〔Koichi Awazu and Hideo Onuki, Photoinduced synth
esis of amorphous of SiO2 with tetramethoxysilane,
Appl. Phys. Lett. 69(4) 482-484(1996)参照〕。Irradiation of 172 nm vacuum ultraviolet light onto the alkoxysilane is considered to have a Rydberg transition as an activated state of the molecule as an intermediate state of the tetraalkoxysilane becoming silica [Koichi Awazu and Hideo Onuki] , Photoinduced synth
esis of amorphous of SiO 2 with tetramethoxysilane,
Appl. Phys. Lett. 69 (4) 482-484 (1996)].
【００１８】シリカ（ＳｉＯ2 ）膜の原料としては、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシランの他に以下
のもの、及びこれらの混合物を用いる事が出来るが、本
発明はこれらに限定されるものではない。 ＜シリカ（ＳｉＯ2 ）膜の原料＞酢酸珪素（IV）（Ｓｉ
(ＯＣＯＣＨ3)4)、テトラキス（２−ｎ−ブトキシエト
キシ）シラン（Ｓｉ(ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣ4Ｈ9))4)、テト
ラキス（ジメチルシロキシ）シラン（Ｓｉ(ＯＳｉＭｅ2
Ｈ)4)、テトラキス（２−エトキシエトキシ）シラン
((Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2Ｏ)4Ｓｉ）、テトラキス（２−エ
チルブトキシ）シラン((ＣＨ3ＣＨ2)2ＣＨＣＨ2Ｏ)4Ｓ
ｉ）、テトラキス（２−エチルヘキシロキシ）シラン
((Ｃ2Ｈ5Ｃ4Ｈ9ＣＨＣＨ2Ｏ)4Ｓｉ）、テトラキス（メ
トキシエトキシ）シラン((ＣＨ3ＯＣ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4Ｏ)4
Ｓｉ）、テトラキス（２−メトキシエトキシ）シラン
((ＣＨ3ＯＣ2Ｈ4Ｏ)4Ｓｉ）、テトラキス（１−メトキ
シ−２−プロポキシ）シラン（Ｓｉ(ＯＣＨ（ＣＨ3)Ｃ
Ｈ2ＯＣＨ3)4)、テトラキス−ｎ−（オクタデシルジメ
チルシロキシ）シラン((Ｃ18Ｈ37（ＣＨ3)2ＳｉＯ)4Ｓ
ｉ）、テトラキス（トリメチルシロキシ）シラン(((Ｃ
Ｈ3)3ＳｉＯ)4Ｓｉ）、テトラキスジメチルアミノシラ
ン(((ＣＨ3)2Ｎ)4Ｓｉ)、テトラアリロキシシラン((Ｃ
Ｈ2＝ＣＨＣＨ2)4 Ｓｉ、テトラ−ｎ−ブトキシシラン
((Ｃ4Ｈ9Ｏ)4Ｓｉ）As the raw material for the silica (SiO 2 ) film, the following materials and mixtures thereof can be used in addition to tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, but the present invention is not limited to these. . <Raw material of silica (SiO 2 ) film> Silicon acetate (IV) (Si
(OCOCH 3) 4), tetrakis (2-n-butoxyethoxy) silane (Si (OCH 2 CH 2 OC 4 H 9)) 4), tetrakis (dimethylsiloxy) silane (Si (OSiMe 2
H) 4 ), tetrakis (2-ethoxyethoxy) silane
((C 2 H 5 OCH 2 CH 2 O) 4 Si), tetrakis (2-ethylbutoxy) silane ((CH 3 CH 2) 2 CHCH 2 O) 4 S
i), tetrakis (2-ethylhexyloxy) silane
((C 2 H 5 C 4 H 9 CHCH 2 O) 4 Si), tetrakis (methoxyethoxy) silane ((CH 3 OC 2 H 4 OC 2 H 4 O) 4
Si), tetrakis (2-methoxyethoxy) silane
((CH 3 OC 2 H 4 O) 4 Si), tetrakis (1-methoxy-2-propoxy) silane (Si (OCH (CH 3) C
H 2 OCH 3) 4), tetrakis-n-(octadecyl dimethyl siloxy) silane ((C 18 H 37 (CH 3) 2 SiO) 4 S
i), tetrakis (trimethylsiloxy) silane ((((C
H 3) 3 SiO) 4 Si ), tetrakis (dimethylamino) silane (((CH 3) 2 N ) 4 Si), tetra allyloxy silane ((C
H 2 ＣＨCHCH 2 ) 4 Si, tetra-n-butoxysilane
((C 4 H 9 O) 4 Si)
【００１９】これらアルコキシシラン及びこれらの混合
物の溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、メチル
シクロヘキサンなどの飽和脂環式炭化水素、ベンゼン、
トルエン、キシレン、クメンなどの芳香族炭化水素、エ
タノールや１−ブタノールなどのアルコール類、イソプ
ロピルエーテルなどのエーテル類、メチラールなどのア
セタール類、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケ
トン、シクロヘキサノンなどのケトン類を用いることが
出来る。また、アルデヒド、酢酸、プロオピオン酸など
の有機酸類、エステル類等も原料と反応せずに溶解する
ものであれば用いることが出来る。Examples of the solvent for these alkoxysilanes and mixtures thereof include saturated alicyclic hydrocarbons such as hexane, heptane and methylcyclohexane, benzene,
Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and cumene, alcohols such as ethanol and 1-butanol, ethers such as isopropyl ether, acetals such as methylal, ketones such as methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone can be used. I can do it. In addition, organic acids such as aldehyde, acetic acid, and propionic acid, esters, and the like can also be used as long as they can be dissolved without reacting with the raw materials.
【００２０】[0020]
【実施例】以下に図面を参照し本発明をより具体的に詳
述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示
に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. However, the embodiments disclosed below are merely illustrative of the present invention and do not limit the scope of the present invention.
【００２１】（実施例１）反射型ＷＤＭ光送受信モジュ
ールシリカ膜保護膜を作製するための工程の一例を以下
に示す。図１及び図２にＰＬＣプラットフォームを用い
た光送受信モジュールの一構成例を示す。図１中、符号
１はスポットサイズ変換付きレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）、２は導波路形フォトダイオード（ＰＤ）、３は平
面光導波路（ＰＬＣ）、４はマッハツェンダ（ＭＺ）回
路、５はシリコン（Ｓｉ）テラス（プラットフォー
ム）、６はシリコン基板、７は斜め端面（反射防止回
路）、８は波長１．５５μｍ光、及び９は波長１．３／
１．５５μｍ光を各々図示する。図２中、符号、１０は
平面光導波路（ＰＬＣ）、１１はスポットサイズ変換付
きレーザダイオード（ＬＤ）、１２は導波路形フォトダ
イオード（ＰＤ）、１３は波長１．３／１．５５μｍ周
波数多重（ＷＤＭ）フィルタ、１４はＹ−分岐回路、１
５はシリコン（Ｓｉ）テラス（プラットフォーム）、１
６は斜め端面（反射防止回路）、１７は波長１．３／
１．５５μｍ光、及び１８は波長１．５５μｍ光を各々
図示する。図１に示すように、シリコン基板６上のシリ
コンテラス（プラットフォーム）５や平面光波回路（Ｐ
ＬＣ：Planar Lightwave Circuit）３に光分岐、マッハ
ツェンダ光干渉計回路４を応用した光スイッチ（Ｓ
Ｗ）、波長多重合分波（ＷＤＭ：Wavelength Division
Multiplexing）や周波数多重合分波（ＦＤＭ：Frequenc
y Division Multiplexing ）等の受動光回路が作製され
ている。このＰＬＣプラットフォーム５上に、実際には
アラインメントトマーカー（位置合わせ用マーク）を用
いてフォトダイオード（ＰＤ）２やレーザダイオード
（ＬＤ）１などの能動光素子が搭載されて、光モジュー
ルを構成する。(Example 1) An example of a process for fabricating a reflective WDM optical transceiver module silica film protective film is shown below. 1 and 2 show an example of a configuration of an optical transmission / reception module using a PLC platform. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser diode with spot size conversion (L
D), 2 is a waveguide type photodiode (PD), 3 is a planar optical waveguide (PLC), 4 is a Mach-Zehnder (MZ) circuit, 5 is a silicon (Si) terrace (platform), 6 is a silicon substrate, 7 is a diagonal. End face (anti-reflection circuit), 8 is 1.55 μm light, and 9 is 1.3 /
1.55 μm light is illustrated. In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a planar optical waveguide (PLC), 11 denotes a laser diode (LD) with spot size conversion, 12 denotes a waveguide type photodiode (PD), and 13 denotes a wavelength multiplex of 1.3 / 1.55 μm. (WDM) filter, 14 is a Y-branch circuit, 1
5 is a silicon (Si) terrace (platform), 1
6 is an oblique end face (anti-reflection circuit), 17 is a wavelength of 1.3 /
1.55 μm light and 18 respectively indicate 1.55 μm light. As shown in FIG. 1, a silicon terrace (platform) 5 on a silicon substrate 6 and a planar lightwave circuit (P
LC: Planar Lightwave Circuit) 3 and an optical switch (S) using Mach-Zehnder interferometer circuit 4
W), Wavelength Division Multiplexing (WDM: Wavelength Division)
Multiplexing) and frequency demultiplexing (FDM: Frequenc)
Passive optical circuits such as y Division Multiplexing) have been manufactured. An active optical element such as a photodiode (PD) 2 or a laser diode (LD) 1 is actually mounted on the PLC platform 5 using an alignment marker (alignment mark) to constitute an optical module. .
【００２２】この様な光モジュールを実際の光通信シス
テムに実用化技術として導入するためには、環境変化に
対する長期の高い信頼性を持った低コストの封止技術が
必要になる。このため従来は、主に樹脂封止技術が使わ
れていた。樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、ポリイミド樹脂が主なものであり、それらの硬化方
法として熱硬化、紫外線硬化法などが使われている。し
かしこれらは、有機物重合体であるため水分や酸化性ガ
スである酸素ガス、コンタミネーションカーボンの原因
となると考えられる分子量の小さな有機酸などを完全に
は封止することは出来なかった。そのため、より封止が
完全な技術の開発が求められていた。In order to introduce such an optical module into a practical optical communication system as a practical technique, a low-cost sealing technique having long-term high reliability against environmental changes is required. Therefore, conventionally, a resin sealing technique has been mainly used. As the resin, an epoxy resin, a silicone resin, and a polyimide resin are mainly used, and a thermosetting method, an ultraviolet curing method, or the like is used as a curing method thereof. However, since these are organic polymers, they could not completely seal off moisture, oxygen gas which is an oxidizing gas, and organic acids having a small molecular weight which are considered to cause contamination carbon. Therefore, the development of a more complete sealing technology has been required.
【００２３】本発明のシリカ膜作製法はその要求を満た
す新たな工業的技術であり、それは以下のように行われ
る。まず、図２に示した反射型ＷＤＭ光送受信モジュー
ルをスピンコート上に設置固定する。次に、キセノンエ
キシマランプ（ウシオ（株）製「ＵＥＲ２００−１７
２」商品名）を用いて０．１ｍｍ〜３ｍｍ間の近距離か
ら１７２ｎｍの真空紫外光を２０分から１２０分間照射
する。次に、テトラメトキシシラン（以下、「ＴＭＯ
Ｓ」という。）溶液を該光送受信モジュール上に２００
０ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの回転数で所定膜厚になるよ
うにスピンコートで塗布する。ここでテトラメトキシシ
ラン溶液の代わりに、上述した原料を用いることが出来
る。該真空紫外光照射後得られるシリカ膜の厚さは、一
定のスピンコート回転数では、使用する溶媒が一定な
ら、テトラメチルシラン及び上記各原料の濃度の関数と
なる。この関係を予め調べておくことにより濃度を一定
に定めることが出来る。本実施例では数μｍであった。The method for producing a silica film according to the present invention is a new industrial technique that satisfies the requirements, and is carried out as follows. First, the reflection-type WDM optical transceiver module shown in FIG. 2 is installed and fixed on the spin coat. Next, a xenon excimer lamp ("UER200-17" manufactured by Ushio Inc.)
2 "), and 172 nm vacuum ultraviolet light is irradiated for 20 to 120 minutes from a short distance of 0.1 mm to 3 mm. Next, tetramethoxysilane (hereinafter referred to as "TMO
S ". ) A solution is placed on the optical transceiver module for 200 minutes.
Spin coating is performed so as to have a predetermined film thickness at a rotation speed of 0 rpm to 4000 rpm. Here, the above-mentioned raw materials can be used instead of the tetramethoxysilane solution. The thickness of the silica film obtained after the irradiation with the vacuum ultraviolet light is a function of the concentrations of tetramethylsilane and each of the above-mentioned raw materials when the solvent used is constant at a constant spin coating rotation speed. By examining this relationship in advance, the concentration can be fixed. In this embodiment, it was several μm.
【００２４】スピンコートでの塗布後、テトラメトキシ
シランの固体膜が該光送受信モジュール表面に生成して
いることを確認してから、直ちに該キセノンエキシマラ
ンプで１７２ｎｍの真空紫外光を空気中で０．５時間か
ら４時間好ましくは２時間程度、上記と同様な近距離か
ら照射する。この際、該光送受信モジュールの設置され
ているスピンコートを１０ｒｐｍから７０ｒｐｍの低速
で回転させながら、該真空紫外光を光照射する。このこ
とによって、該モジュールへの均一な真空紫外光照射が
出来る。After application by spin coating, it is confirmed that a solid film of tetramethoxysilane is formed on the surface of the optical transceiver module. Immediately after that, 172 nm vacuum ultraviolet light is emitted from the xenon excimer lamp in air in the air. Irradiation is performed for about 0.5 to 4 hours, preferably about 2 hours, from the same short distance as above. At this time, the vacuum ultraviolet light is irradiated while rotating the spin coat provided with the optical transceiver module at a low speed of 10 rpm to 70 rpm. This allows uniform irradiation of vacuum ultraviolet light to the module.
【００２５】この様な操作により該光送受信モジュール
上に、非常に緻密なシリカ膜が均一に形成される。な
お、この原料アルコキシシラン溶液の塗布とその後の光
照射は複数回行っても差し支えない。原料アルコキシシ
ランの溶媒はメタノール、エタノール、ヘキサン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、
トルエン、キシレン等のテトラアルコキシシランと反応
しない溶媒なら、塗布条件を満たす範囲内で溶媒を選ぶ
事が出来る。By such an operation, a very dense silica film is uniformly formed on the optical transceiver module. The application of the raw material alkoxysilane solution and the subsequent light irradiation may be performed a plurality of times. The solvent of the raw material alkoxysilane is methanol, ethanol, hexane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, benzene,
As long as the solvent does not react with tetraalkoxysilane such as toluene and xylene, the solvent can be selected within a range satisfying the application conditions.
【００２６】この様にして作製したシリカ保護膜付き反
射型ＷＤＭ光送受信モジュールの１０００サンプルにつ
いて信頼性試験をした結果、ベルコア・スペックをクリ
アしており、初期特性からの劣化は全く認められなかっ
た。As a result of a reliability test of 1000 samples of the reflection type WDM optical transmitting and receiving module with the silica protective film manufactured as described above, the Bell core specification was cleared, and no deterioration from the initial characteristics was observed. .
【００２７】なお、上述した実施例においては、ＴＭＯ
Ｓ溶液をスピンコート法によって均一に塗布したが、本
発明はこれに限定されず、例えば蒸着法等の他の均一な
塗布方法によっても塗布することができる。In the embodiment described above, the TMO
Although the S solution was uniformly applied by the spin coating method, the present invention is not limited to this, and the S solution can be applied by another uniform application method such as a vapor deposition method.
【００２８】同様にして図１に示すＭＺ形の光送受信モ
ジュール１０についてもシリカ保護膜をスピンコート法
により塗布したものは、１０００サンプルについて信頼
性試験をした結果、ベルコア・スペックをクリアしてお
り、初期特性からの劣化は全く認められなかった。Similarly, the MZ type optical transmitting / receiving module 10 shown in FIG. 1 was coated with a silica protective film by spin coating, and the reliability test was performed on 1,000 samples, and the Bell core specification was cleared. No deterioration from the initial characteristics was observed.
【００２９】（実施例２）本発明のシリカ膜作製法は以
下のように行われる。まず、上述した図２に示す反射型
ＷＤＭ光送受信モジュールをスピンコート上に設置固定
する。次に、キセノンエキシマランプ（ウシオ（株）製
ＵＥＲ２００−１７２）を用いて０．１ｍｍ〜３ｍｍ
間の近距離から１７２ｎｍの真空紫外光を３０分から６
０分照射する。次にテトラエトキシシラン溶液を該光送
受信モジュール上に２０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの
回転数で所定膜厚になるように塗布する。テトラエトキ
シシランの固体膜が表面に生成していることを確認して
から、直ちに該キセノンエキシマランプで１７２ｎｍの
真空紫外光を室内で０．５時間から４時間、好ましくは
２時間程度照射する。この際、該光送受信モジュールの
設置されているスピンコートを１０ｒｐｍから７０ｒｐ
ｍの低速で回転させながら、該真空紫外光を光照射す
る。この操作によって、該モジュールへの均一な光照射
が出来る。この様な操作により該光送受信モジュール上
に、非常に緻密なシリカ膜が均一に形成される。(Example 2) The method for producing a silica film of the present invention is performed as follows. First, the reflection type WDM optical transmission / reception module shown in FIG. 2 is set and fixed on the spin coat. Next, 0.1 mm to 3 mm using a xenon excimer lamp (UER200-172 manufactured by Ushio Corporation).
172 nm vacuum ultraviolet light from 30 minutes to 6
Irradiate for 0 minutes. Next, a tetraethoxysilane solution is applied on the optical transmitting / receiving module at a rotation speed of 2,000 to 5,000 rpm so as to have a predetermined thickness. Immediately after confirming that a solid film of tetraethoxysilane is formed on the surface, the xenon excimer lamp is irradiated with 172 nm vacuum ultraviolet light in a room for 0.5 to 4 hours, preferably for about 2 hours. At this time, the spin coat provided with the optical transceiver module is changed from 10 rpm to 70 rpm.
The vacuum ultraviolet light is irradiated while rotating at a low speed of m. This operation enables uniform light irradiation on the module. By such an operation, a very dense silica film is uniformly formed on the optical transceiver module.
【００３０】（実施例３）マッハツェンダ（ＭＺ）干渉
計形光スイッチシリカ膜保護膜を作製するための工程の
一例を以下に示す。図３はＳｉ基板上に作製したマッハ
ツェンダ（ＭＺ）干渉計形光スイッチＰＬＣの一構成例
である。図３中、符号１９はＬｉＮｂＯ3 位相シフタ
ー、２０は電極、２１はＳｉテラス、２２は方向性結合
器及び２３はＳｉ基板を各々図示する。図３に示すよう
に、シリコンテラス（プラットフォーム）１５や平面光
波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）に方向性
結合器、マッハツェンダ光干渉計回路を応用した光スイ
ッチ（ＳＷ）、ＬｉＮｂＯ3 位相シフタ１９、電極等の
受動光回路が作製されている。尚、実際には位相シフタ
１９をＳｉ基板２３に付けて光スイッチを形成してい
る。(Example 3) An example of a process for fabricating a Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch silica film protective film is described below. FIG. 3 shows a configuration example of a Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch PLC manufactured on a Si substrate. In FIG. 3, reference numeral 19 denotes a LiNbO 3 phase shifter, 20 denotes an electrode, 21 denotes a Si terrace, 22 denotes a directional coupler, and 23 denotes a Si substrate. As shown in FIG. 3, a directional coupler, a Mach-Zehnder optical interferometer circuit is applied to a silicon terrace (platform) 15, a planar lightwave circuit (PLC), an optical switch (SW), a LiNbO 3 phase shifter 19, Passive optical circuits such as electrodes have been manufactured. In practice, the optical switch is formed by attaching the phase shifter 19 to the Si substrate 23.
【００３１】本発明のシリカ膜作製法は以下のように行
われる。まず、マッハツェンダ（ＭＺ）干渉計形光スイ
ッチをスピンコート上に設置固定する。次に、キセノン
エキシマランプ（ウシオ（株）製 ＵＥＲ２００−１７
２）を用いて０．１ｍｍ〜３ｍｍ間の近距離から１７２
ｎｍの真空紫外光を３０分から６０分照射する。次にテ
トラメトキシシラン溶液を該マッハツェンダ（ＭＺ）干
渉計形光スイッチ上に２０００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍ
の回転数で７０Å〜１０００Å間の所定膜厚になるよう
にスピンコートで塗布する。テトラメトキシシランの固
体膜が表面に生成していることを確認してから、直ちに
該キセノンエキシマランプで１７２ｎｍの真空紫外光を
０．５時間から４時間、好ましくは２時間程度照射す
る。この際、該マッハツェンダ（ＭＺ）干渉計形光スイ
ッチの設置されているスピンコートを１０ｒｐｍから７
０ｒｐｍの低速で回転させながら、該真空紫外光を光照
射する。このことによって、該マッハツェンダ（ＭＺ）
干渉計形光スイッチへの均一な光照射が出来上がる。The method for producing a silica film of the present invention is performed as follows. First, a Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch is installed and fixed on a spin coat. Next, a xenon excimer lamp (UER200-17 manufactured by Ushio Inc.)
172 from a short distance between 0.1 mm to 3 mm using 2)
Irradiate vacuum ultraviolet light of nm for 30 to 60 minutes. Next, a tetramethoxysilane solution is applied onto the Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch at 2000 rpm to 4000 rpm.
Is applied by spin coating so as to have a predetermined film thickness of 70 ° to 1000 ° at a rotation speed of. Immediately after confirming that a solid film of tetramethoxysilane is formed on the surface, 172 nm vacuum ultraviolet light is irradiated with the xenon excimer lamp for 0.5 to 4 hours, preferably for about 2 hours. At this time, the spin coat provided with the Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch was changed from 10 rpm to 7 rpm.
The vacuum ultraviolet light is irradiated while rotating at a low speed of 0 rpm. As a result, the Mach-Zehnder (MZ)
Uniform light irradiation on the interferometer type optical switch is completed.
【００３２】この様な操作により該マッハツェンダ（Ｍ
Ｚ）干渉計形光スイッチ上に、非常に緻密な（屈折率：
１．４５３，測定波長６３３ｎｍ）シリカ膜が均一に形
成される。シリカ膜形成後のスイッチング特性はスイッ
チング電圧１５Ｖ、クロスポートの消光比３０ｄＢ、ス
ルーポートの消光比２１ｄＢであり、この特性値はシリ
カ膜形成前後で全く変化がなかった。By such an operation, the Mach-Zehnder (M
Z) A very dense (refractive index:
1.453, measurement wavelength: 633 nm) A silica film is formed uniformly. The switching characteristics after the formation of the silica film were a switching voltage of 15 V, an extinction ratio of the cross port of 30 dB, and an extinction ratio of the through port of 21 dB. This characteristic value did not change at all before and after the formation of the silica film.
【００３３】この様にして作製したシリカ保護膜付きマ
ッハツェンダ（ＭＺ）干渉計形光スイッチの１０００サ
ンプルについて信頼性試験をした結果、ベルコア・スペ
ック（７０℃，９０％ＲＨ，５０００時間の米国ベルコ
ア社の湿熱試験条件）をクリアしており、初期特性から
の劣化は全く認められなかった。A reliability test was conducted on 1,000 samples of the Mach-Zehnder (MZ) interferometer type optical switch with a silica protective film manufactured as described above. As a result, Bellcore spec (70 ° C., 90% RH, 5000 hours, USA) Of the wet heat test), and no deterioration from the initial characteristics was observed.
【００３４】（比較例１）本比較例のシリカ膜作製工程
は以下のように行われる。まず、上述した反射型ＷＤＭ
光送受信モジュールをスピンコート上に設置固定する。
次に、低圧水銀灯（ウシオ（株）製 ＵＥＲ２００−１
７２）を用いて２ｍｍ〜５ｍｍ間の近距離から該低圧水
銀ランプ（パワー：１ｋＷ）を３０分から１２０分照射
する。次にテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳと省略）溶
液を該光送受信モジュール上に２０００ｒｐｍ〜４００
０ｒｐｍの回転数で所定膜厚になるように塗布する。テ
トラメトキシシランの固体膜が表面に生成していること
を確認してから、直ちに該水銀ランプを０．５時間から
４時間、好ましくは２時間程度照射する。この際、該光
送受信モジュールの設置されているスピンコートを１０
ｒｐｍから７０ｒｐｍの低速で回転させながら、該真空
紫外光を光照射する。この操作によって、該モジュール
への均一な光照射が出来る。(Comparative Example 1) The silica film forming process of this comparative example is performed as follows. First, the above-mentioned reflection type WDM
The optical transceiver module is installed and fixed on the spin coat.
Next, a low pressure mercury lamp (UER200-1 manufactured by Ushio Inc.)
72), the low-pressure mercury lamp (power: 1 kW) is irradiated for 30 to 120 minutes from a short distance of 2 mm to 5 mm. Next, a tetramethoxysilane (abbreviated as TMOS) solution is applied onto the optical transceiver module at 2000 rpm to 400 rpm.
The coating is performed at a rotation speed of 0 rpm so as to have a predetermined film thickness. Immediately after confirming that a solid film of tetramethoxysilane is formed on the surface, the mercury lamp is irradiated for 0.5 to 4 hours, preferably for about 2 hours. At this time, the spin coat on which the optical transceiver module is installed is changed by 10 minutes.
The vacuum ultraviolet light is irradiated while rotating at a low speed of from 70 rpm to 70 rpm. This operation enables uniform light irradiation on the module.
【００３５】この様な操作によっても該光送受信モジュ
ール上に、シリカ膜が均一に形成される事は全くなかっ
た。以上、その効果としては、この結果から明らかなよ
うに、従来の技術に比べて著しい封止効果の改善があっ
た。Even by such an operation, a silica film was not uniformly formed on the optical transceiver module. As described above, as apparent from the results, there is a remarkable improvement in the sealing effect as compared with the conventional technology.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
り室内での１７２ｎｍの真空紫外光の照射で、非常に緻
密なシリカ膜をＰＬＣ光送受信モジュール上に保護膜と
して簡便に安価な装置を用いて作製出来るから、長期に
渡って過酷な条件で高い耐湿熱信頼性を該ＰＬＣ光送受
信モジュールに持たせることが出来る。さらに、この様
な緻密なシリカ膜を安価に手早く作製できるため、工業
的生産法になりうる利点がある。また、原料として用い
るテトラアルコキシシランの価格は、非常に安価であ
り、該光モジュールのトータルコストに対する割合は問
題にならない。As described above, according to the method of the present invention, a very inexpensive device can be easily formed as a protective film on a PLC optical transceiver module by irradiating 172 nm vacuum ultraviolet light in a room. Therefore, the PLC optical transceiver module can have high moisture and heat resistance under severe conditions for a long period of time. Furthermore, since such a dense silica film can be produced quickly and inexpensively, there is an advantage that it can be used as an industrial production method. Further, the price of tetraalkoxysilane used as a raw material is very low, and the ratio to the total cost of the optical module does not matter.
【図１】ＰＬＣプラットフォームを用いた光送受信モジ
ュールの一構成であるＭＺ（マッハツェンダ）形の概略
図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an MZ (Mach-Zehnder) type, which is one configuration of an optical transceiver module using a PLC platform.
【図２】ＰＬＣプラットフォームを用いた光送受信モジ
ュールの一構成であるフィルタ反射形のの概略図であ
る。FIG. 2 is a schematic diagram of a filter reflection type, which is one configuration of an optical transceiver module using a PLC platform.
【図３】Ｓｉ基板上に作製したマッハツェンダ（ＭＺ）
干渉計形光スイッチＰＬＣの一構成の概略図である。FIG. 3 Mach-Zehnder (MZ) fabricated on Si substrate
It is the schematic of one structure of the interferometer type optical switch PLC.
１ スポットサイズ変換付きレーザダイオード（ＬＤ） ２ 導波路形フォトダイオード（ＰＤ） ３ 平面光導波路（ＰＬＣ） ４ マッハツェンダ（ＭＺ）回路 ５ シリコン（Ｓｉ）テラス（プラットフォーム） ６ シリコン基板 ７ 斜め端面（反射防止回路） ８ 波長１．５５μｍ光 ９ 波長１．３／１．５５μｍ光 １０ 平面光導波路（ＰＬＣ） １１ スポットサイズ変換付きレーザダイオード（Ｌ
Ｄ） １２ 導波路形フォトダイオード（ＰＤ） １３ 波長１．３／１．５５μｍ周波数多重（ＷＤＭ）
フィルタ １４ Ｙ−分岐回路 １５ シリコン（Ｓｉ）テラス（プラットフォーム） １６ 斜め端面（反射防止回路） １７ 波長１．３／１．５５μｍ光 １８ 波長１．５５μｍ光 １９ ＬｉＮｂＯ3 位相シフター ２０ 電極 ２１ Ｓｉテラス ２２ 方向性結合器 ２３ Ｓｉ基板Reference Signs List 1 laser diode (LD) with spot size conversion 2 waveguide photodiode (PD) 3 planar optical waveguide (PLC) 4 Mach-Zehnder (MZ) circuit 5 silicon (Si) terrace (platform) 6 silicon substrate 7 oblique end face (anti-reflection 8) 1.55 μm light 9 Wavelength 1.3 / 1.55 μm light 10 Planar optical waveguide (PLC) 11 Laser diode with spot size conversion (L
D) 12 waveguide type photodiode (PD) 13 wavelength 1.3 / 1.55 μm frequency multiplexing (WDM)
Filter 14 Y-branch circuit 15 Silicon (Si) terrace (platform) 16 Oblique end face (anti-reflection circuit) 17 Wavelength 1.3 / 1.55 μm light 18 Wavelength 1.55 μm light 19 LiNbO 3 phase shifter 20 Electrode 21 Si terrace 22 Directional coupler 23 Si substrate
Claims (5)
ラットフォームを用いたハイブリッド光モジュールにお
いて、 上記モジュール表面に真空紫外光を照射し、テトラアル
コキシシラン溶液を塗布し、ひき続き空気中で１７２ｎ
ｍ以下の真空紫外光を照射し、該ＰＬＣプラットフォー
ムを用いたモジュール表面にシリカ保護膜を均一に形成
してなることを特徴とするＰＬＣ光送受信モジュール。In a hybrid optical module using a PLC (Planar Lightwave Circuit) platform, the surface of the module is irradiated with vacuum ultraviolet light, a tetraalkoxysilane solution is applied, and then 172 n in air.
m. A PLC light transmitting / receiving module, comprising: irradiating vacuum ultraviolet light of m or less, and uniformly forming a silica protective film on a module surface using the PLC platform.
のキセノンエキシマランプを用いることを特徴とするＰ
ＬＣ光送受信モジュール。2. The method according to claim 1, wherein a xenon excimer lamp of a dielectric barrier excimer lamp is used as the vacuum ultraviolet light source.
LC optical transceiver module.
ラン、テトラメトキシシラン等のテトラアルコキシシラ
ンを用いることを特徴とするＰＬＣ光送受信モジュー
ル。3. The PLC light transmitting / receiving module according to claim 1, wherein a raw material for forming the silica protective film is a tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane or tetramethoxysilane.
波路形光アイソレータ、光半導体増幅器搭載ゲートモジ
ュールなどのＰＬＣプラットフォームや、反射型ＷＤＭ
光送受信モジュール等のＰＬＣプラットフォームを用い
たハイブリッド光モジュールの表面を保護するシリカ保
護膜の製造方法であって、 上記ＰＬＣプラットフォームや該モジュール表面に真空
紫外光を照射してから、テトラアルコキシシラン溶液を
塗布し、ひき続き空気中で１７２ｎｍ以下の真空紫外光
を照射することによって、緻密なシリカ保護膜を形成す
ることを特徴とするＰＬＣ光送受信モジュール用シリカ
保護膜の製造方法。4. A PLC platform such as a Mach-Zehnder interferometer type optical switch, a waveguide type optical isolator, a gate module equipped with an optical semiconductor amplifier, and a reflection type WDM.
A method for producing a silica protective film for protecting the surface of a hybrid optical module using a PLC platform such as an optical transmitting / receiving module, comprising irradiating the PLC platform or the module surface with vacuum ultraviolet light and then applying a tetraalkoxysilane solution. A method for producing a silica protective film for a PLC light transmitting / receiving module, wherein a dense silica protective film is formed by applying and subsequently irradiating vacuum ultraviolet light of 172 nm or less in air.
ハイブリッド光モジュールの表面を保護することを特徴
とするハイブリッド光モジュール用シリカ保護膜。5. It is manufactured by the method of claim 4,
A silica protective film for a hybrid optical module, which protects the surface of the hybrid optical module.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11383097A JPH10300960A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Plc light transmission and reception module and its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11383097A JPH10300960A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Plc light transmission and reception module and its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300960A true JPH10300960A (en) | 1998-11-13 |
Family
ID=14622118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11383097A Withdrawn JPH10300960A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Plc light transmission and reception module and its production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300960A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532747A (en) * | 1998-12-15 | 2002-10-02 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン（パブル） | Optical transceiver module |
| JP2003195239A (en) * | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Nec Corp | Integrated optical waveguide device |
| US6718098B2 (en) | 2001-07-03 | 2004-04-06 | Nec Corporation | Two-way optical communication module and method for manufacturing the same |
| JPWO2011065384A1 (en) * | 2009-11-25 | 2013-04-18 | シチズンホールディングス株式会社 | Optical device |
| US20220163827A1 (en) * | 2020-11-25 | 2022-05-26 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical device, optical communication apparatus, and manufacturing method of the optical device |
-
1997
- 1997-05-01 JP JP11383097A patent/JPH10300960A/en not_active Withdrawn
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