特許 6623102 光導波回路装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6623102

(24)【登録日】2019年11月29日

(45)【発行日】2019年12月18日

(54)【発明の名称】光導波回路装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20191209BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20191209BHJP

   G02B 6/125 20060101ALI20191209BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/01 C

   G02B6/12 361

   G02B6/125 301

   G02B6/12 371

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-70091(P2016-70091)

(22)【出願日】2016年3月31日

(65)【公開番号】特開2017-181837(P2017-181837A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正典

(72)【発明者】

【氏名】内田 泰芳

(72)【発明者】

【氏名】山崎 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 淳一

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１０６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４７３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７５５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３３４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６２３３３７８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２５１０４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７４３８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 TAKAHASHI, M., UCHIDA, Y., YAMASAKI, S., HASEGAWA, J., YAGI, T.，Compact and Low-Loss Coherent Mixer Based on High Δ ZrO2-SiO2 PLC，JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，２０１４年，Vol. 32, No. 17，p. 3081-3088

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／０１

Ｇ０２Ｂ ６／１２，６／１２５

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された石英系ガラスからなるクラッド層と、前記クラッド層内に形成された石英系ガラスからなる光導波路と、を有する光導波回路と、
前記クラッド層の上方かつ前記光導波路の上方に形成され、前記光導波路を加熱する複数のヒータと、
前記クラッド層の上方に形成され、前記複数のヒータとそれぞれ接続し、接続したヒータに電力を供給する複数の配線電極層と、
前記クラッド層、前記ヒータ、および前記複数の配線電極層を覆う絶縁層と、
を備え、
前記複数の配線電極層は、前記基板からの距離が互いに異なる複数の配線層のいずれかに形成されており、平面視で互いに隣接する配線電極層は、それぞれ異なる配線層に形成されており、同一の配線層において互いに隣接する配線電極層は、所定の距離以上離間していることを特徴とする光導波回路装置。

【請求項2】

前記クラッド層に対する前記光導波路の比屈折率差Δは３％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光導波回路装置。

【請求項3】

前記光導波路にはジルコニア（ＺｒＯ_２）が添加されていることを特徴とする請求項２に記載の光導波回路装置。

【請求項4】

前記複数の配線電極層のそれぞれの、前記ヒータに接続していない側の端部が、前記絶縁層から露出しており、
前記露出した配線電極層の端部と異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストを介して接続する配線基板をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光導波回路装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波回路装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

光通信等に用いられる光スイッチとして、石英系ガラスからなる平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）を用いた光導波回路装置が知られている。ＰＬＣを構成する光導波路において、屈折率を高めるドーパントとして、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を使う技術が開示されている（特許文献１参照）。ＺｒＯ_２は、ゲルマニア（ＧｅＯ_２）と比較して屈折率が高く、熱膨張係数が小さい材料である。ＺｒＯ_２をドーパントとすることで、ＧｅＯ_２をドーパントとしたＰＬＣと比較してコア（光導波路）のクラッド層に対する比屈折率差Δを大幅に高めることが可能となる。これにより、光導波路に許容される最小曲げ半径が小さくなり、ＰＬＣの小型化、低コスト化、高密度集積化が期待できる。そのため、ＺｒＯ_２は、ＰＬＣおよびこれを用いた光導波回路装置を小型化しつつ、光導波路に残る応力を低減できる材料として期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２１０６２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

熱光学（Thermo-Optic：ＴＯ）効果を利用した光導波回路装置では、ＰＬＣクラッド層上にヒータと配線電極層とが積層される。ヒータは光導波路を加熱してその屈折率を変化させるためのものである。配線電極層はヒータに電力を供給するための配線パターンをなすものである。

【0005】

ここで、光導波回路装置の高機能化等のためにヒータの数が増加すると、それにともなって配線電極層の数が、ヒータの数が増加よりも急激に増加する。そのため、光導波回路装置において、ＰＬＣにおいて光導波路が形成される領域（光導波路形成領域）を小型化し、そのサイズを小型化したとしても、配線電極層が形成される領域（配線電極層形成領域）のサイズにより光導波回路装置のチップサイズの小型化が制限されるという問題がある。配線電極層の幅を狭くすれば配線電極層形成領域を小さくできるが、配線電極層の幅を狭くすると配線電極層の許容電流および許容印加電圧小さくなり、必要な電力をヒータに供給できなくなるおそれがある。また、配線電極層間の離間距離を狭くすれば配線電極層形成領域を小さくできるが、配線電極層の製造プロセスに必要な精度が高くなり、製造性が低下する。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型の光導波回路装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光導波回路装置は、基板上に形成された石英系ガラスからなるクラッド層と、前記クラッド層内に形成された石英系ガラスからなる光導波路と、を有する光導波回路と、前記クラッド層の上方かつ前記光導波路の上方に形成され、前記光導波路を加熱する複数のヒータと、前記クラッド層の上方に形成され、前記複数のヒータとそれぞれ接続し、接続したヒータに電力を供給する複数の配線電極層と、前記クラッド層、前記ヒータ、および前記複数の配線電極層を覆う絶縁層と、を備え、前記複数の配線電極層は、前記基板からの距離が互いに異なる複数の配線層のいずれかに形成されており、平面視で互いに隣接する配線電極層は、それぞれ異なる配線層に形成されており、同一の配線層において互いに隣接する配線電極層は、所定の距離以上離間していることを特徴とする。

【0008】

本発明の一態様に係る光導波回路装置は、前記クラッド層に対する前記光導波路の比屈折率差Δは３％以上であることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様に係る光導波回路装置は、前記光導波路にはジルコニア（ＺｒＯ_２）が添加されていることを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様に係る光導波回路装置は、前記複数の配線電極層のそれぞれの、前記ヒータに接続していない側の端部が、前記絶縁層から露出しており、前記露出した配線電極層の端部と異方性導電フィルムまたは異方性導電ペーストを介して接続する配線基板をさらに備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、給電量や製造性を確保しながら、配線電極層形成領域のサイズを小型化できるので、小型の光導波回路装置を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態１に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。

【図2】図２は、光導波回路装置のより具体的な構成について説明する図である。

【図3】図３は、光導波回路装置の製造方法のフローチャートの一例である。

【図4】図４は、光導波回路装置の製造方法の一例について説明する図である。

【図5】図５は、配線について説明する図である。

【図6】図６は、配線について説明する図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る光スイッチ装置の模式的な構成図である。

【図8】図８は、光導波回路装置のサイズについて説明する図である。

【図9】図９は、光導波回路装置のサイズについて説明する図である。

【図10】図１０は、配線電極層の構成について説明する図である。

【図11】図１１は、比較形態の光スイッチ装置のヒータおよび配線電極層について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、図面を参照して本発明に係る光導波回路装置の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0014】

(実施形態１)
図１は、実施形態１に係る光導波回路装置である光スイッチ装置の模式的な構成図である。この光スイッチ装置１０は、光導波回路であるＰＬＣ１１と、複数のヒータ１２と、電極パッド領域１３と、配線基板１４とを備えている。ＰＬＣ１１には、１×８光スイッチ回路として機能する光スイッチ回路１１ａが形成されている。光スイッチ回路１１ａは、１つの共通ポート１１ｂと、８つの分岐ポート１１ｃと、カスケード状に接続された複数のマッハツェンダ型干渉計（ＭＺＩ）１１ｄとを有する。

【0015】

各ＭＺＩ１１ｄは、２つのカプラ（本実施形態ではＭＭＩ（多モード干渉）カプラ）１１ｄａと、２つのカプラ１１ｄａを接続する２本のアーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃとで構成されている。なお、ＭＺＩ１１ｄが有するカプラとしては、ＭＭＩカプラだけでなく、ＤＣ（方向性結合器）、ＷＩＮＣ（波長無依存カプラ）やＹ分岐等のカプラを特性に応じて用いてもよい。

【0016】

光スイッチ回路１１ａにおいて、共通ポート１１ｂ側から見て、１段目ＳＴ１には１つのＭＺＩ１１ｄが設けられており、２段目ＳＴ２には２つのＭＺＩ１１ｄが設けられている。一段目ＳＴ１のＭＺＩ１１ｄの２つの入力ポートには二段目ＳＴ２の２つのＭＺＩ１１ｄの出力ポートがそれぞれ接続されている。三段目ＳＴ３には４つのＭＺＩ１１ｄが設けられている。二段目ＳＴ２の２つのＭＺＩ１１ｄの合計４つの入力ポートは、三段目ＳＴ３の４つのＭＺＩ１１ｃの出力ポートにそれぞれ接続されている。四段目ＳＴ４には４つのＭＺＩ１１ｄが設けられており、五段目ＳＴ５には８つのＭＺＩ１１ｄが設けられている。三段目ＳＴ３の４つのＭＺＩ１１ｄの合計８つの入力ポートは、四段目ＳＴ４の４つのＭＺＩ１１ｃの出力ポートまたは五段目ＳＴ５のうち４つのＭＺＩ１１ｃの出力ポートにそれぞれ接続されている。四段目ＳＴ４の４つのＭＺＩ１１ｃの４つの入力ポートは、五段目ＳＴ５のうち残りの４つのＭＺＩ１１ｃの出力ポートにそれぞれ接続されている。

【0017】

なお、ＭＺＩ１１ｄのうち、破線で囲んだスイッチＳＷ１はゲートスイッチを構成し、スイッチＳＷ２は２×１スイッチを構成している。スイッチＳＷ１においてはＭＺＩ１１ｄの２本のアーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃのうち一方にヒータ１２が設けられ、スイッチＳＷ２においては２本のアーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃの両方にヒータ１２が設けられている。したがって、ヒータ１２は全部で２２個設けられている。

【0018】

ヒータ１２による加熱を行わない状態においては、ＭＺＩ１１ｄの２つの入力ポートのいずれかから入力された光信号は、スイッチＳＷ１を構成するＭＺＩ１１ｄについては、２つの出力ポートの一方から出力されるように調整されており、スイッチＳＷ２を構成するＭＺＩ１１ｄについては、２つの出力ポートに１：１の分岐比で出力されるように調整されている。ヒータ１２によって２本の２本のアーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃのいずれかを加熱すると、該導波路における光の伝搬速度が低下し、光信号が２つの出力ポートの他方から出力されるように変化する。そのため、ヒータ１２の加熱のオン、オフを制御することにより、入力ポートから入力された光信号を２つの出力ポートのどちらから出力するかを選択することができる。各ヒータ１２は電極パッド領域１３の電極パッドに配線電極層（図１では不図示）により接続されている。不図示の制御部から配線基板１４、電極パッド、配線電極層を介してヒータ１２への電力供給の有無を制御することによって、ヒータ１２の加熱の有無を切り替えることができる。このような構成によって、光スイッチ回路１１ａ内において光信号の通る経路を動的に変更することができる。なお、配線基板１４はたとえばフレキシブルプリント基板で構成される。

【0019】

また、スイッチＳＷ１が構成する２段構成のゲートスイッチによって、ヒータ１２の無通電時にも光スイッチ回路１１ａの消光比を高めることができる。

【0020】

つぎに、光スイッチ装置１０のより具体的な構成について図２を参照して説明する図である。図２（ａ）は光スイッチ装置１０の模式的な一部平面図であり、図２（ｂ）は光スイッチ装置１０の、ＰＬＣの基板の主表面に垂直な面での一部断面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＡ矢視概略図である。

【0021】

ＰＬＣ１１は、シリコンや石英ガラスからなる基板１１Ａの主表面の上に形成された石英系ガラスからなるクラッド層１１Ｂと、クラッド層１１Ｂ内に形成された石英系ガラスからなる複数の光導波路１１Ｃと、を有する。

【0022】

光導波路１１Ｃは、屈折率を高めるドーパントであるジルコニア（ＺｒＯ_２）が添加されている石英系ガラスからなる。これによって、光導波路１１Ｃはクラッド層１１Ｂよりも屈折率が高くなるので、光を閉じ込めて導波する光導波路として機能し、光スイッチ回路１１ａの共通ポート１１ｂや分岐ポート１１ｃやＭＺＩ１１ｄを構成する。光導波路１１Ｃは、クラッド層１１Ｂに対する比屈折率差がたとえば３％〜１０％であり、断面のサイズは、１．０μｍ×１．０μｍ〜５．０μｍ×５．０μｍである。また、より好ましくは比屈折率差が５％〜１０％であり、断面のサイズは１．０μｍ×１．０μｍ〜３．５μｍ×３．５μｍである。光導波路１１Ｃの断面は基本的には正方形だが、長方形もしくは台形でもよい。

【0023】

光導波路１１Ｃは、ＺｒＯ_２を含むので、屈折率を高めるドーパントとしてＧｅＯ_２を使用した場合に比べて、屈折率を高くすることができる。光導波路１１Ｃの、クラッド層１１Ｂに対する比屈折率差は、ＺｒＯ_２の含有量の調整によって、たとえば３％〜１０％にすることができる。これに対して、ＧｅＯ_２を使用した光導波路の比屈折率差は、一般的には１．５％未満であり、最大でも２．５％程度である。ＰＬＣ１１におけるＭＺＩ１１ｄのような光干渉素子において、所望の光干渉を発生させるために必要な導波路長が、屈折率の高さに比例して短くなる。その結果、光導波路１１ＣにＺｒＯ_２を含むＭＺＩ１１ｄ、およびこれを含むＰＬＣ１１は小型になる。

【0024】

複数（本実施形態１では２２個）のヒータ１２は、クラッド層１１Ｂの上方かつ加熱対象の光導波路１１Ｃの上方にそれぞれ形成される。本実施形態１では、ヒータ１２はクラッド層１１Ｂの直上に形成されている。

【0025】

複数（本実施形態１では４４本）の配線電極層１５は、クラッド層１１Ｂの上方に形成され、複数のヒータ１２のそれぞれの両端に接続し、接続したヒータ１２を加熱させるための電力を供給するものである。ヒータ１２はたとえばＴａＮ、配線電極層１５はたとえば金（Ａｕ）などの材料からなる。

【0026】

絶縁層１６は、たとえばＳｉＯ_２からなり、クラッド層１１Ｂ、ヒータ１２、および配線電極層１５を覆うものである。ここで、配線電極層１５は、基板１１Ａからの距離（主表面からの距離）が互いに異なる２層の配線層Ｌａ、Ｌｂのいずれかに形成されている。具体的には、配線層Ｌｂは配線層Ｌａよりも基板１１Ａからの距離が遠い位置にある。配線層Ｌａに形成されている配線電極層１５ａはクラッド層１１Ｂの直上に形成されており、その表面と側面とを絶縁層１６に覆われている。一方、配線層Ｌｂに形成されている配線電極層１５ｂはその周囲を絶縁層１６に覆われている。

【0027】

なお、上述したようにヒータ１２はクラッド層１１Ｂの直上に形成されているので、配線層Ｌｂに形成されている配線電極層１５ｂは必ず配線層Ｌａに形成されている配線電極層１５ａと配線電極層１５ｃを介して接続している。

【0028】

また、図２（ａ）に示すように、平面視では配線電極層１５ａ、１５ｂが互いに隣接しており、それぞれ異なる配線層Ｌａ、Ｌｂに形成されている。また、同一の配線層、たとえば配線層Ｌｂにおいて互いに隣接する配線電極層１５ｂの離間距離はＤ１であり、製造工程の加工精度により決まる所定の距離Ｄ０以上となっている。なお、Ｄ０は小さいほどＰＬＣ１１の小型化には有効であるが、製造工程の加工精度による制約から７０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。同様に、配線層Ｌａにおいて互いに隣接する配線電極層１５ａの離間距離はＤ１であり、所定の距離Ｄ０以上となっている。配線電極層１５ａ、１５ｂの幅については、給電量に応じて設定され、所望の電力を供給可能な所定のサイズ以上となる。配線電極層１５ａ、１５ｂの幅は、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上である。ただし、チップサイズの小型化には配線電極層１５ａ、１５ｂの幅は小さい方が有利であり、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以下である。

【0029】

このように、平面視で異なる配線層Ｌａ、Ｌｂに形成されている配線電極層１５ａ、１５ｂが互いに隣接しており、同一の配線層Ｌａまたは配線層Ｌｂにおいて互いに隣接する配線電極層１５ａまたは配線電極層１５ｂの離間距離が所定の距離以上となっていることにより、配線電極層の幅を狭くしたり、配線電極層間の離間距離を狭くしたりしなくても、配線電極層１５を高密度化できる。また、配線電極層１５ａ、１５ｂを異なる配線層Ｌａ、Ｌｂに形成することで、これらを立体交差させて配線電極層形成領域のサイズを小さくすることもできる。これにより、給電量や製造性を確保しながら、配線電極層形成領域のサイズを小型化できるので、小型の光スイッチ装置１０を実現できる。

【0030】

つぎに、図３のフローチャートおよび図４を参照して光スイッチ装置１０の製造方法の一例を説明する。
まず、ステップＳ１０１において、たとえばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、基板１１Ａ上に下部クラッド層１１ＢＡを成膜し、スパッタ法によって、下部クラッド層１１ＢＡ上に、光導波路１１Ｃを形成するための光導波路形成層１１Ｄを成膜する（図４（ａ）参照）。なお、下部クラッド層１１ＢＡは、基板１１Ａを熱酸化して形成した熱酸化膜を利用してもよいし、火炎堆積（Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ）法で作製しても良い。
つづいて、ステップＳ１０２において、下部クラッド層１１ＢＡ、光導波路形成層１１Ｄを加熱処理してアニールする。

【0031】

つづいて、ステップＳ１０３において、光導波路形成層１１Ｄを、フォトリソグラフィ技術およびエッチングによって光導波路１１Ｃのパターンにパターニングし、光導波路１１Ｃとする（図４（ａ）参照）。エッチングについては、たとえば石英系ガラスの加工プロセスにおいて用いられるフッ素系ガス（たとえばＣＦ_４）を用いたドライエッチングによって行う。

【0032】

つづいて、ステップＳ１０４において、下部クラッド層１１ＢＡおよび光導波路１１Ｃを覆うようにオーバークラッド部１１ＢＢを形成し、下部クラッド層１１ＢＡとオーバークラッド部１１ＢＢとからなるクラッド層１１Ｂを形成する（図４（ａ）参照）。オーバークラッド部１１ＢＢは、たとえば公知のＦＨＤ法により、下部クラッド層１１ＢＡおよび光導波路１１Ｃを覆うように石英系ガラスからなる微粒子を堆積し、微粒子を加熱溶融して透明ガラス化することによって形成できる。

【0033】

つづいて、ステップＳ１０５において、クラッド層１１Ｂの表面にヒータ１２となる金属材料を成膜してヒータ層を形成し、ステップＳ１０６において、ヒータ層をパターニングし、ヒータ１２を形成する（図４（ａ）参照）。

【0034】

つづいて、ステップＳ１０７において、クラッド層１１Ｂの表面に配線電極層１５ａとなる金属材料を成膜して電極層を形成し、ステップＳ１０８において、電極層をパターニングし、配線電極層１５ａ（図４（ｂ）、（ｃ）参照）を形成する。つづいて、ステップＳ１０９において、クラッド層１１Ｂの主表面と配線電極層１５ａとを覆うように絶縁層１６ａを形成する。

【0035】

つづいて、ステップＳ１１０において、絶縁層１６ａをパターニングし、配線電極層１５ｂ、１５ｃを形成するためのパターンを形成する。具体的には、絶縁層１６ａの表面に所定の配線電極層１５ａの一端が露出するように溝ｇを形成する（図４（ｂ）参照）。

【0036】

つづいて、ステップＳ１１１において、クラッド層１１Ｂの表面に配線電極層１５ｂ、１５ｃとなる金属材料を成膜して電極層ＥＬを形成し（図４（ｂ）参照）、ステップＳ１１２において、電極層をパターニングするとともに、余分な電極層をリフトオフまたはエッチングし、配線電極層１５ｂ、１５ｃを形成する（図４（ｂ）参照）。

【0037】

つづいて、ステップＳ１１３において、所定層数の配線層を形成したかどうかを判定する。本実施形態１では、所定層数は２であるので、所定層数を形成したと判定し（ステップＳ１１３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１４に進む。なお、配線層をさらに形成する場合は、所定層数を形成していない判定し（ステップＳ１１３、Ｎｏ）、ステップＳ１０９に戻る。

【0038】

つづいて、ステップＳ１１４において、絶縁層１６ａと配線電極層１５ｂ、１５ｃとを覆うように絶縁層を形成し、絶縁層１６とする。その後、ステップＳ１１５において電極パッド領域１３において絶縁層１６の一部をエッチングして配線電極層１５ａ、１５ｂの一端を電極パッドとして露出させ、ステップＳ１１６において、配線電極層１５ａ、１５ｂと配線基板１４との配線を行って、ステップを終了する。

【0039】

配線電極層１５ａ、１５ｂと配線基板１４との配線について図５、６を参照して説明する。なお、図５では、配線電極層１５ａ、１５ｂのうち配線電極層１５ａのみ示している。配線の際には、図５（ａ）に示すように、電極パッド領域１３において絶縁層１６から露出した配線電極層１５ａの電極パッド部１５ａａと配線基板１４の電極１４ａと対向するようにＰＬＣ１１と配線基板１４を配置し、これらの間に異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）１７を挟む。異方性導電フィルム１７は、フィルム状の接着剤１７ａに導電性粒子１７ｂが分散されたものである。接着剤１７ａは、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂からなり、導電性粒子１７ｂは、たとえば金属粒子や、樹脂に導電材料を被覆してなる粒子である。

【0040】

つぎに、加熱しながらＰＬＣ１１と配線基板１４とが近付く方向に圧力を掛ける。これにより、図５（ｂ）に示すようにＰＬＣ１１と配線基板１４とが異方性導電フィルム１７によって接着される。その結果、電極パッド部１５ａａと電極１４ａの間には導電性粒子１７ｂが介在することとなり、導電性粒子１７ｂが電極パッド部１５ａａと電極１４ａとに同時に接触することで、両者の導通が確保される。

【0041】

なお、導電性粒子１７ｂの最外周には、圧力により破れる絶縁層が被覆されていてもよい。その場合には、導電性粒子１７ｂが電極パッド部１５ａａと電極１４ａとで挟まれると、その圧力により絶縁層が破れて導電性が発生するため、電極パッド部１５ａａと電極１４ａとの間でのみ導通が発生し、それ以外の部分は絶縁性が維持される。その結果、意図しない短絡の発生をより効果的に抑制することができる。なお、異方性導電フィルム１７に代えて、ペースト状の接着剤に導電性粒子を分散させた異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste：ＡＣＰ）を用いてもよい。

【0042】

本実施形態１では、２枚の配線基板１４のそれぞれを配線電極層１５ａ、１５ｂのそれぞれに接続する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、一方の配線基板１４の電極と配線電極層１５ａの端部の電極パッド部１５ａａとの間、および、他方の配線電極１４の電極と配線電極層１５ｂの端部の電極パッド部１５ｂａとの間のそれぞれに、異方性導電フィルム１７を挟み、接着させることで、一方の配線基板１４の電極と電極パッド部１５ａａとの間、および、一方の配線基板１４の電極と電極パッド部１５ｂａとの間の導通が確保される。なお、図６（ｂ）では、２枚の配線基板１４はそれぞれ別々の電子基板１８に異方性導電フィルム１７を介して接続されているが、図６（ｃ）のように２枚の配線基板１４のいずれもが１つの電子基板１８に異方性導電フィルム１７を介して接続されていてもよい。なお、電子基板１８は、ヒータ１２に与える電力を配線基板１４に供給する機能を有する基板であり、制御部を搭載していてもよい。また、配線基板１４を２枚用いずに、図６（ｄ）に示すように１枚の配線基板１４を折り曲げて電極パッド部１５ａａ、１５ａａの両方に接続するようにしてもよい。

【0043】

(実施形態２)
図７は、実施形態２に係る光導波回路装置である光スイッチ装置の模式的な構成図である。この光スイッチ装置２０は、光導波回路であるＰＬＣ２１と、複数のヒータ２２と、電極パッド領域２３ａ、２３ｂと、配線基板である配線基板２４ａ、２４ｂとを備えている。ＰＬＣ２１には、４アレイ型の８×１光スイッチ回路として機能する光スイッチ回路２１ａが形成されている。光スイッチ回路２１ａは、８つの光入力ポート２１ｂと、８つの光出力ポート２１ｃとを有する。

【0044】

８つの光入力ポート２１ｂは、８つの２分岐カプラ２１ｄのそれぞれの入力ポートに接続されている。各２分岐カプラ２１ｄの一方の出力ポートは、それぞれ８つの２分岐カプラ２１ｅのそれぞれの入力ポートに接続されている。各２分岐カプラ２１ｅの一方の出力ポートは、それぞれ８つの２分岐カプラ２１ｆのそれぞれの入力ポートに接続されている。他方の出力ポートは、それぞれ８つの２分岐カプラ２１ｇのそれぞれの入力ポートに接続されている。２分岐カプラ２１ｆ、２１ｇの合計３２個の出力ポートは、図１に示す光スイッチ回路１１ａが４つ並列接続された構成を有するアレイ光スイッチ部２１ｈの各分岐ポートに接続している。アレイ光スイッチ部２１ｈの４つの共通ポートは、４つの接続導波路２１ｉを介して光出力ポート２１ｃのうちの４つに接続している。

【0045】

一方、各２分岐カプラ２１ｄの他方の出力ポートは、８つの接続導波路２１ｊを介してそれぞれ８つの２分岐カプラ２１ｋのそれぞれの入力ポートに接続されている。各２分岐カプラ２１ｋの一方の出力ポートは、それぞれ８つの２分岐カプラ２１ｌのそれぞれの入力ポートに接続されている。他方の出力ポートは、それぞれ８つの２分岐カプラ２１ｍのそれぞれの入力ポートに接続されている。２分岐カプラ２１ｌ、２１ｍの合計３２個の出力ポートは、図１に示す光スイッチ回路１１ａが４つ並列接続された構成を有するアレイ光スイッチ部２１ｎの各分岐ポートに接続している。アレイ光スイッチ部２１ｎの４つの共通ポートは、４つの接続導波路２１ｏを介して光出力ポート２１ｃのうちの他の４つに接続している。

【0046】

この光スイッチ回路２１ａでは、２つのアレイ光スイッチ部２１ｈ、２１ｎを互いに１８０度反転して配置しているので、光導波路形成領域が小型になる。

【0047】

この光スイッチ装置２０のＰＬＣ２１、ヒータ、配線電極層、絶縁層、電極パッド領域２３ａ、２３ｂ、および配線基板２４ａ、２４ｂの構成は実施形態１の光スイッチ装置１０の対応する構成と同様であるので、説明を省略する。

【0048】

また、この光スイッチ装置２０では、ヒータ２２の数は８８個であり、光スイッチ装置１０におけるヒータ１２の数の４倍である。さらに、この光スイッチ装置２０では、配線電極層の数は１７６本であり、光スイッチ装置１０における配線電極層の数の４倍である。

【0049】

この光スイッチ装置２０においても、配線層が２つあり、平面視で異なる配線層に形成されている配線電極層が互いに隣接しており、同一の配線層において互いに隣接する配線電極層の離間距離が所定の距離以上となっている。これにより、配線電極層の幅を狭くしたり、配線電極層間の離間距離を狭くしたりしなくても、配線電極層を高密度化できる。また、異なる配線層に形成した配線電極層を立体交差させて配線電極層形成領域のサイズを小さくすることもできる。これにより、給電量や製造性を確保しながら、配線電極層形成領域のサイズを小型化できるので、小型の光スイッチ装置２０を実現できる。なお、光スイッチ装置２０は、光スイッチ装置１０と同様の方法で製造することができる。

【0050】

なお、上記実施形態では、配線層が２層であるが、３層以上としてもよい。配線層を３層以上とすることで、配線電極層形成領域のサイズをより小型化できる。

【0051】

つぎに、実施形態２の光スイッチ装置と、図１１に示す比較形態の光スイッチ装置とで、そのサイズを比較する。比較形態の光スイッチ装置１００は、実施形態２の光スイッチ装置１０とは、ＰＬＣ１１や絶縁層１６の構成は同一であり、４アレイ型の８×１光スイッチ回路を構成しているが、配線電極層１５はいずれもクラッド層１１Ｂの表面に形成されている。すなわち配線層の数は１層である。

【0052】

ここで、光導波路１１ＣはＺｒＯ_２が添加された石英系ガラスであり、クラッド層１１Ｂとの比屈折率差Δが５％とした。また、ヒータについては、駆動するヒータの数を１７６個とし、各ヒータのグラウンドも含めた電極パッド数は２００個程度であり、（配線電極層の幅）／（隣接する配線電極層間の離間距離）は１００μｍ／１００μｍ（すなわち、配線電極層のピッチとしては２００μｍ）とした。すると、図８に示すように、実施形態２、比較形態２とも、光導波路形成領域Ｓ１のサイズは一例として２０ｍｍ×８ｍｍであった。また、比較形態の配線電極層形成領域Ｓ２のサイズは一例として図８（ａ）に示すように４０．５ｍｍ×９．０ｍｍであるのに対して、実施形態２の配線電極層形成領域Ｓ３のサイズは一例として図８（ｂ）に示すように２０．５ｍｍ×９．５ｍｍであり、実施形態２の構成の採用により大幅に小型化されることが確認された。

【0053】

ところで、実施形態２では、ゲートスイッチを構成するＭＺＩは片方のアーム導波路にのみヒータが設けられている。一方、ゲートスイッチを構成するＭＺＩの両方のアーム導波路にヒータを設け、これらに給電する構成とすることもできる。このような構成とすれば、製造誤差等により両方のアーム導波路により与える光の位相差にズレが生じた場合でも、両方のヒータに給電し、加熱することで、最大消光比を得られるように調整することができ、製造歩留まりが向上する。このような構成の場合、駆動するヒータの数を３０４個とし、各ヒータのグラウンドも含めた電極パッド数は３３０個程度となる。このような構成の場合、比較形態の配線電極層形成領域Ｓ２Ａのサイズは一例として図９（ａ）に示すように６６．５ｍｍ×９．０ｍｍであるのに対して、実施形態２の配線電極層形成領域Ｓ３Ａのサイズは一例として図９（ｂ）に示すように３３．５ｍｍ×９．５ｍｍであり、実施形態２の構成の採用により大幅に小型化されることが確認された。さらには、配線層を３層とすると、配線電極層形成領域Ｓ４Ａのサイズを一例として図９（ｃ）に示すように２２．５ｍｍ×１０．０ｍｍまで小型化できることを確認した。

【0054】

なお、上記実施形態において、ＭＺＩ１１ｄのアーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃの両方にヒータ１２を設ける場合、図１０（ａ）に示すように各アーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃに１個ずつヒータ１２を設けてもよいが、図１０（ｂ）に示すように各アーム導波路１１ｄｂ、１１ｄｃに２個のヒータ１２をそれぞれ設け、これらを配線電極層１５にて並列接続するようにてもよい。これにより、１個あたりのヒータ１２の抵抗値が小さくなるので、印加する電圧を低電圧とすることができる。なお、図１０（ｂ）のような構成とすると、ヒータ１２の数が増加するので、必要な配線電極層１５の数も増加する。これに対して、本発明の多層配線層構成を採用することにより、配線電極層形成領域をそれほど大きくせず、またはサイズをそのままとして、ヒータ１２を増加させることができる。

【0055】

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０、２０ 光スイッチ装置
１１、２１ ＰＬＣ
１１Ａ 基板
１１Ｂ クラッド層
１１ＢＡ 下部クラッド層
１１ＢＢ オーバークラッド部
１１Ｃ 光導波路
１１Ｄ 光導波路形成層
１１ａ、２１ａ 光スイッチ回路
１１ｂ 共通ポート
１１ｃ 分岐ポート
１１ｄ ＭＺＩ
１１ｄａ カプラ
１１ｄｂ、１１ｄｃ アーム導波路
１２、２２ ヒータ
１３、２３ａ、２３ｂ 電極パッド領域
１４、２４ａ、２４ｂ 配線基板
１４ａ、１４ｂ 電極
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 配線電極層
１５ａａ、１５ｂａ 電極パッド部
１６、１６ａ 絶縁層
１７ 異方性導電フィルム
１７ａ 接着剤
１７ｂ 導電性粒子
２１ｂ 光入力ポート
２１ｃ 光出力ポート
２１ｆ、２１ｇ、２１ｌ、２１ｍ ２分岐カプラ
２１ｈ、２ｎ アレイ光スイッチ部
２１ｉ、２１ｊ、２１ｏ 接続導波路
ＥＬ 電極層
Ｌａ、Ｌｂ 配線層
Ｓ１ 光導波路形成領域
Ｓ２、Ｓ２Ａ、Ｓ３、Ｓ３Ａ、Ｓ４Ａ 配線電極層形成領域
ＳＴ１ 一段目
ＳＴ２ 二段目
ＳＴ３ 三段目
ＳＴ４ 四段目
ＳＴ５ 五段目
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】