(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に連結される光学構成要素のアセンブリであって、
Ｉ）１つ以上の一次側方基準機構を含むマザーボードと、
ＩＩ）ドーターボード上に実装される光学構成要素を含むサブアセンブリであって、１つ以上の二次側方基準機構を有するサブアセンブリとを備え、
前記ドーターボードは前記二次側方基準機構に対する所定の位置に１つ以上の三次側方基準機構を備え、前記二次側方基準機構に対する前記光学構成要素の位置合わせは、前記光学構成要素と前記三次側方基準機構との位置合わせを通じて与えられ、
前記マザーボードに対する前記ドーターボードの位置合わせが前記一次側方基準機構と前記二次側方基準機構との位置合わせを通じて与えられるように、前記ドーターボードが前記マザーボード上に実装される、アセンブリにおいて、
前記一次側方基準機構のうちの１つ以上は光学的位置合わせ機構であり、
前記マザーボードは、光学的位置合わせ機構である前記一次側方基準機構の上に及び／又は下に配置される視覚的に特定可能な層をさらに含み、
前記視覚的に特定可能な層は、前記光学的位置合わせ機構である一次側方基準機構の形状に直接対応する形状を含む、アセンブリ。
【請求項２】
前記マザーボードは、
ａ）コア材料と、
ｂ）前記コア材料を含む集積光導波路とをさらに含み、
前記光学的位置合わせ機構が、前記コア材料を含む請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記視覚的に特定可能な層は、金属を含む請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記二次側方基準機構は、前記ドーターボード内に及び／又は前記ドーターボードの表面上に形成される１つ以上の二次側方面又はマークを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記一次側方基準機構又は前記二次側方基準機構は視覚的に特定可能な層である請求項３又は４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記マザーボードは、少なくとも１つの凹部をさらに備え、前記ドーターボードは、前記光学構成要素が前記凹部内に延在するように前記マザーボード上に実装される請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
Ｉ）前記マザーボードの面の少なくとも一部は一次深度基準面を与え、
ＩＩ）前記ドーターボードは二次深度基準面を有し、
ＩＩＩ）前記凹部を通る前記構成要素を横断方向に位置合わせすることが、前記一次深度基準面と前記二次深度基準面との間の接触によって与えられる請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記一次側方基準機構及び前記二次側方基準機構は、二次元の側方位置合わせを与える請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項９】
光学的に連結される光学構成要素のアセンブリであって、
Ｉ）面及び少なくとも１つの凹部を有するマザーボードであって、前記凹部の壁部の少なくとも一部が１つ以上の一次側方基準面を形成するマザーボードと、
ＩＩ）ドーターボード上に実装される光学構成要素を含むサブアセンブリであって、１つ以上の二次側方基準面を有し、前記ドーターボードは、前記光学構成要素が前記凹部内に延在すると共に前記凹部内の前記構成要素の側方位置合わせが前記一次側方基準面及び前記二次側方基準面の接触によって与えられるように、前記マザーボード上に実装される、サブアセンブリとを備え、
前記一次側方基準面のうちの１つ以上は光学的位置合わせ機構であり、
前記マザーボードは、光学的位置合わせ機構である前記一次側方基準面の上に及び／又は下に配置される視覚的に特定可能な層をさらに含み、
前記視覚的に特定可能な層は、前記光学的位置合わせ機構である一次側方基準面の形状に直接対応する形状を含むアセンブリ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの凹部は前記マザーボードを通って延在する請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記凹部は前記マザーボードのエッジに形成される請求項９または１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記凹部は、さらなるサブアセンブリの１つ以上の二次側方基準面を収容するように構成される１つ以上の一次側方基準面をさらに形成する請求項９〜１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
Ｉ）前記マザーボードの面の少なくとも一部は一次深度基準面を与え、
ＩＩ）前記ドーターボードは二次深度基準面を有し、
ＩＩＩ）前記凹部を通る前記構成要素の横断方向位置合わせは、前記一次深度基準面と前記二次深度基準面との間の接触によって与えられる請求項９〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記マザーボードは、前記マザーボードの前記面に配置されるマザーボード光学構成要素をさらに備える請求項９〜１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記マザーボード光学構成要素は、前記凹部の１つ以上の壁部から光学的に到達可能である集積光導波路である請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記マザーボード光学構成要素はサブアセンブリ上のドーターボード光学構成要素である請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記一次側方基準面は前記マザーボードの前記面に対して垂直であり、前記二次側方基準面はドーターボードの１つの面に対して垂直である請求項９〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記一次側方基準面及び前記二次側方基準面は二次元で側方位置合わせを与える請求項９〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記一次側方基準面は互いに直交する面を含む請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記二次側方基準面は互いに直交する面を含む請求項１８または１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記１つ以上の二次側方基準面は前記ドーターボード光学構成要素上にある請求項９〜２０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記１つ以上の二次側方基準面は前記ドーターボード上にある請求項９〜２０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記ドーターボード光学構成要素は、前記ドーターボード上の１つ以上の三次側方基準面に対して位置決めされる請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記１つ以上の二次側方基準面及び前記１つ以上の三次側方基準面は、平行であり、同じ方向を向く請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記二次側方基準面及び／又は前記三次側方基準面は前記ドーターボード上の１つ以上の係止部上に配置される請求項２３または２４に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
請求項１に記載のアセンブリで用いるためのマザーボードを形成する方法であって、前記マザーボードがコア材料と前記コア材料を含む集積光導波路とを含む方法において、１つ以上の導波路製造ステップで前記集積光導波路を少なくとも部分的に画定する工程を含み、前記一次側方基準機構が前記導波路製造ステップで形成され且つ前記コア材料を含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
Ｉ．前記コア材料の層の上に視覚的に特定可能な層を堆積させる工程と、
ＩＩ．前記集積光導波路及び前記一次側方基準機構を画定するように、前記視覚的に特定可能な層をパターニングする工程と、
ＩＩＩ．前記集積光導波路及び前記一次側方基準機構を形成するように、前記コアの層をエッチングする工程と、
ＩＶ．前記視覚的に特定可能な層によって覆われた前記一次側方基準機構の上にレジズト材料の層を堆積させる工程と、
Ｖ．前記集積光導波路の上から前記視覚的に特定可能な層を取り除く工程と
をさらに含む方法。
【請求項２８】
前記視覚的に特定可能な層が金属を含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学的に連結される光学構成要素のアセンブリを形成する方法であって、
Ｉ）請求項１に記載のマザーボードを配設する工程と、
ＩＩ）請求項１に記載のドーターボードを配設する工程と、
ＩＩＩ）前記光学構成要素を前記三次基準機構と位置合わせする工程と、
ＩＶ）前記一次側方基準機構及び前記二次側方基準機構を光学的に位置合わせする工程とを含む、方法。
【請求項３０】
請求項９に記載の光学的に連結される光学構成要素のアセンブリを形成する方法であって、
Ｉ）請求項９に記載のマザーボードを配設する工程と、
ＩＩ）請求項９に記載のサブアセンブリを配設する工程と、
ＩＩＩ）前記二次側方基準面を前記一次側方基準面に対して接触させる工程とを含む、方法。
【請求項３１】
Ｉ）前記マザーボードの前記面の少なくとも一部の上に深度基準面を設ける工程と、
ＩＩ）前記サブアセンブリ上に二次深度基準面を設ける工程と、
ＩＩＩ）前記二次深度基準面を前記一次深度基準面に対して位置決めする工程とをさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ドーターボードを前記マザーボードにフリップチップ実装する工程をさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ドーターボード光学構成要素上に前記１つ以上の二次側方基準面を形成する工程をさらに含む請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
Ｉ）前記ドーターボード上に前記１つ以上の二次側方基準面を形成する工程と、
ＩＩ）前記ドーターボード上に１つ以上の三次側方基準面を形成する工程とをさらに含む請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記１つ以上の三次側方基準面に対して前記ドーターボード光学構成要素を位置決めする工程をさらに含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ドーターボード上に１つ以上の係止部を形成する工程をさらに含み、前記１つ以上の係止部は前記１つ以上の二次側方基準面及び前記１つ以上の三次側方基準面を含む請求項３４または３５に記載の方法。
【請求項３７】
Ｉ）前記１つ以上の係止部、及び
ＩＩ）前記１つ以上の凹部
のいずれかの形成でエッチングプロセスが用いられる請求項３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記エッチングプロセスはＩＣＰエッチングプロセスである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
光学的に連結される光学構成要素のアセンブリであって、
Ｉ）面及び前記面の下に配置される１つ以上の集積導波路、並びに、前記面と連通し、
前記集積導波路まで延在する少なくとも１つの凹部を有するマザーボードであって前記凹部の壁部の少なくとも一部が１つ以上の一次側方基準面を形成するマザーボードと、
ＩＩ）ドーターボード上に実装される光学構成要素を含むサブアセンブリであって、１つ以上の二次側方基準面を有し、前記ドーターボードは、前記光学構成要素が前記凹部内に延在し前記集積導波路と結合するように前記マザーボード上に実装される、サブアセンブリと、
ＩＶ）前記マザーボード及び前記ドーターボードを接触させると共に前記マザーボード及び前記ドーターボードとの間に気密封止を設ける、封止材料の連続したリングとを備え、
前記マザーボードに対する前記ドーターボードの位置合わせが前記一次側方基準面と前記二次側方基準面との位置合わせを通じて与えられるように、前記ドーターボードが前記マザーボード上に実装され、
前記一次側方基準面のうちの１つ以上は光学的位置合わせ機構であり、
前記マザーボードは、光学的位置合わせ機構である前記一次側方基準面の上に及び／又は下に配置される視覚的に特定可能な層をさらに含み、
前記視覚的に特定可能な層は、前記光学的位置合わせ機構である一次側方基準面の形状に直接対応する形状を含むアセンブリ。
【請求項４０】
前記アセンブリは、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のアセンブリである、請求項３９に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学構成要素を光学アセンブリ内に集積（integrate）し位置合わせする（align）ことに関する。本出願において参照される光学アセンブリは通常、光ファイバーシステムのためのハイブリッド集積光学アセンブリである。本発明の用途は、光学的検知、医療用光学及びバイオフォトニクスのような他の技術分野にまで及ぶ場合がある。
【背景技術】
【０００２】
複雑な機能を実行するために、光学デバイス又は光学アセンブリがしばしば必要とされており、その必要性は増している。そのような機能は、例えば、光増幅、光フィルタリング、光アイソレーション、光再生、光信号の検出及び光信号の送信を含む。デバイスがこれらの機能を実行する能力は多くの場合に、デバイスを構成する材料媒体に大きく依存する。その材料媒体が有する固有の特性、及び効率的に加工して作業デバイスにすることができるか否かに起因して、種々の材料媒体によってそれぞれ適している機能が異なる。
【０００３】
光学アセンブリによって要求される機能の数が増えると、いくつかの光学デバイスを１つのアセンブリに組み入れることが好都合になる。また、各構成要素又は機能する光学素子が１つ以上の特定の機能に合わせて製造され、最適化されることも望ましい。その際、別々の構成要素を共に機械的に接合し、光学的に連結するために、或る形態の集積が必要とされる。
【０００４】
ハイブリッド集積は１つのそのような方法であり、この方法では、別々に形成され且つ最適化されたデバイスを組み付けて１つの動作をするアセンブリを作る。ハイブリッド集積システムでは、モジュール又はアセンブリは通常、光学デバイスが実装されるマザーボード（motherboard）を備える。マザーボードは、１つ以上の内蔵の光学構成要素を備える場合もある。
【０００５】
そのような内蔵光学構成要素は多くの場合に、ポリマー、シリコン又はシリカ系材料から形成される受動集積光導波路である。受動導波路は通常、低い伝搬損失、及び／又は他の集積光学構成要素に対する低い結合損失を有するように、材料、断面及び製造方法に関して最適化される。
【０００６】
別々の光学構成要素を共にハイブリッド集積するいくつかの方法が存在する。各方法が対処しなければならない１つの主な問題は、別々の集積光学構成要素同士の間の光学的結合である。
【０００７】
光学構成要素同士の間での機械的な位置合わせを用いる１つのハイブリッド集積方法が米国特許出願公開第２００３／００９１２６２号明細書であり、その方法では、能動光学デバイスがドーターボード（daughterboard）に固着され且つ電気的に接続される。その後、ドーターボード及び能動デバイスを組み合わせたサブアセンブリを導波路マザーボード上にフリップチップ実装（flip chip mount）し（フリップチップ実装は以下でさらに詳細に説明される）、マザーボード上の機械的な位置決め係止部にドーターボードを機械的に位置合わせすることによって、そのサブアセンブリが導波路マザーボードに機械的且つ電気的に接続される。
【０００８】
集積方式において機械的な位置合わせ機構（alignment feature）を用いる別の方法が米国特許第６１１８９１７号明細書において記述されている。この文献では、ファイバーの配列が、光ファイバーブロック内の溝に機械的に位置決めされる。その光ファイバーブロックは、整列用プラットホーム（alignment platform）上の整列用案内レール（ridges）と機械的に位置決めする整列用案内溝も有する。
【０００９】
集積方式において機械的な位置合わせ機構を用いる別の方法が米国特許第６２５０８１９号明細書において記述されている。この文献では、マザーボードが、光ファイバーを機械的に位置決めし、配置するために用いられる一組以上の並列の溝と、複数組の雌型開口微細構造とを備える。雄型微細構造を備える集積光回路のチップは、雌型微細構造の端部に対して雄型微細構造のステム（stem）をスライドさせて埋め込むことにより雄型微細構造を雌型微細構造に嵌合することによって、マザーボードと集積される。
【００１０】
光学集積のために機械的な位置合わせを用いることを開示している他の文献は、米国特許第５９６６４８６号明細書、欧州特許第０７０３４７７号明細書、国際公開第９３１５４２４号、国際公開第２００６／０５９５１０号及び英国特許第２３７９９９５号明細書を含む。
【００１１】
米国特許出願公開第２００３／００９１２６２号明細書のアセンブリ及び光学的位置合わせの方法は、導波路チップ内に空洞を切削加工する（mill）こと、導波路チップ上に位置決め係止部を形成すること、能動構成要素を支持するサブアセンブリ上に（複数の）基準領域を形成すること、及びサブアセンブリを導波路チップに接続することを含み、基準領域は、１つは能動構成要素を位置決めし、１つはクラッディング層（cladding layer）及び位置決め係止部の表面と係合するように構成される。
【００１２】
マザーボード上に正確な位置合わせの基準エッジ及び領域を配設する１つの方法が、Ｇ．ベンゲル（Wenger）他著「８Ｘ８ＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰスイッチの自己位置合わせパッケージング（Self aligned packaging of an 8X8InGaAsP-InP switch）」（Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, volume 3, number 6, １９７７年１２月）において記述されている（これ以降、「ベンゲル」と呼ぶ）。この文献は、シリコンチップ上のＶ字溝を、第２のチップ上に実装される信号光ファイバーを集積するために用いられる光学的位置合わせ基準領域として使用することを記述している。これらの位置合わせＶ字溝は、信号ファイバーが集積される主凹部に対する別個の凹部である。
【００１３】
ベンゲルでは、第２のチップ上に形成された別々のＶ字溝が別々の位置合わせファイバーを収容し、その後、別々の位置合わせファイバーがさらにメインチップ上の別々の位置合わせＶ字溝内に位置決めされる。第２のチップ上に実装される位置合わせファイバーは、第２のチップ上に集積される信号ファイバーとは別個に実装されるので、それぞれの特有の幾何学的及び位置的な誤差を被る場合があり、それら誤差は信号ファイバーの実際の最終的な実装位置には依存せず無関係である。幾何学的誤差は、位置合わせファイバー断面内の欠陥を含む場合があり、一方、位置的誤差は、第２のチップ及び／又はメインチップ上の別個になった位置合わせｖ字溝の設計及び／又は製造時の誤差から生じる場合がある。それ故、第２のチップ及びメインチップ上の別個になったｖ字溝内に収容される別個になった位置合わせファイバーは、信号ファイバーの位置における誤差とは無関係である誤差を含む場合がある。結果として、信号ファイバー位置決め機構の製造誤差から生じる信号ファイバーの位置的なオフセットは、ベンゲルの位置合わせシステムでは十分に補償されない場合がある。
【００１４】
光ファイバーを、複数の光学入力チャネルを有するデバイスに集積するとき、平行な配列の光ファイバーを用いることが一般的である。これらのファイバーは多くの場合に、Ｖ字溝の助けを借りて又は借りることなく、矩形ブロック上に実装される。その後、ブロック及びファイバーを同時に研磨して、支持ブロックのエッジと同一平面を成す研磨されたファイバー面の配列をもたらす。その後、ブロック上に実装されるファイバーの配列は、マザーボード境界面において、導波路又は他の構成要素と位置合わせされる。
【００１５】
１つのそのようなブロックが、『www. ozoptics. com/ ALLNEW_PDF/DTS0083.pdf』における「Ｖ字溝アセンブリ（V-groove Assemblies）」のプロダクトシート（product sheet）に記述されている。この文献は、シリコンＶ字溝チップ上に実装され、上部がガラスブロックによって覆われ、同一平面を成す端面を与えるように研磨される光ファイバーを示す。
【００１６】
ファイバーの配列を集積する別の方法が、Ｇ．マクスウェル（Maxwell）他著「非常に低い結合損失、受動アセンブリを有するハイブリッド集積全光再生器（Very low coupling loss, hybrid-integrated all-optical regenerator with passive assembly）」（post deadline paper PD3.5, European Conference of Optical Communications, ２００２年）において記述されている。この文献では、ファイバーの配列が、別個のシリコンドーターボードの後端上に形成される一組のＶ字溝内に実装される。ドーターボードの前端は、矢印のように面内に造られる。マザーボードの上部に、矢印状の一組の位置決め係止部が形成される。これらの係止部は、シリコンドーターボード前端の形状と相補的であり、集積されたファイバーの配列のための面内光学的位置合わせの基準エッジを提供した。位置決め係止部は、ポリマーレジスト（polymer-resist）材料から作製される。パターニングされたレジスト材料は、機構収縮（feature shrinkage）のような、複数の度合いでの形状変形を受ける。そのような変形は、製造条件に依存する場合があり、そして製造工程毎に異なる場合がある。従って、係止部の設計されるサイズ、それ故、マザーボード上の基準エッジの位置は、最終的なサイズ及び実際の基準エッジの位置とは異なる場合がある。
【００１７】
米国特許第６７８６６５４号明細書は、光学構成要素を光ファイバーと結合する空洞を有する光学アセンブリを開示している。そのアセンブリは、基板に実装される光ファイバーと、基板の上面に取り付けられる別個の第２の部分と、キャップの下側に実装される光学構成要素とを備え、その第２の部分は、光ファイバーが通り抜けることができるようにする開口部を有する。米国特許第６７８６６５４号明細書は、第２の部分の開口部を埋めることによって、且つキャップと第２の部分との間に気密封止を形成することによって気密封止を作り出す。
【発明の概要】
【００１８】
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲において示されるとおりである。
【００１９】
本発明の一態様では、光学的に連結される光学構成要素のアセンブリが提供される。上記アセンブリは、１つ以上の一次側方基準機構を有するマザーボードと、ドーターボード上に実装される光学構成要素を含むサブアセンブリとを備え、サブアセンブリは１つ以上の二次側方基準機構を有する。マザーボードに対するドーターボードの位置合わせが一次側方基準機構と二次側方基準機構との位置合わせを通じることによって与えられるように、ドーターボードがマザーボード上に実装される。ドーターボードは、二次側方基準機構に対する所定の位置に１つ以上の三次側方基準機構を備え、二次側方基準機構に対する光学構成要素の位置合わせは、光学構成要素と三次側方基準機構との位置合わせを通じて与えられる。一次側方基準機構のうちの１つ以上は光学的位置合わせ機構である。
【００２０】
本発明の一態様では、光学的に連結される光学構成要素のアセンブリを形成する方法がさらに提供される。この方法は、マザーボードを配設する工程と、ドーターボードを配設する工程と、光学構成要素を三次基準機構と位置合わせする工程と、一次側方基準機構及び二次側方基準機構を光学的に位置合わせする工程とを含む。
【００２１】
本発明の一態様では、上記アセンブリはマザーボード内に及び／又はマザーボードの表面上に形成される１つ以上のマークを含む一次基準機構と、ドーターボード内に及び／又はドーターボードの表面上に形成される１つ以上の二次側面又はマークを含む二次基準機構とをそれぞれ有してもよい。
【００２２】
本発明の一態様では、ドーターボードが配設され、このドーターボードは、ドーターボード上の光学構成要素をマザーボード上の光学構成要素と受動的に位置合わせし光学的に連結するように機能する自己補正位置合わせ機構を備える。
【００２３】
本発明の一態様では、マザーボード凹部は、光学構成要素を位置合わせするための側方基準面としての役割を果たすように機能する壁部を備える。側方基準面を含むその凹部壁部は、ドーターボード上に配置される相補的な側方基準面及び／又はサブアセンブリのドーターボード光学構成要素と接触するように構成される。
【００２４】
本発明のこの態様は、光学的に連結される光学構成要素のアセンブリを提供する。上記アセンブリは、面及び少なくとも１つの凹部を有するマザーボードを備える。凹部の壁部の少なくとも一部は１つ以上の一次側方基準面を形成する。アセンブリは、ドーターボード上に実装される光学構成要素を含むサブアセンブリを備える。サブアセンブリは１つ以上の二次側方基準面を有し、ドーターボードは、光学構成要素が凹部内に延在すると共に、凹部内の構成要素の側方位置合わせが一次側方基準面のうちのいくつか又は全てと、二次側方基準面のうちのいくつか又は全てとの接触によって与えられるように、マザーボード上に実装される。
【００２５】
さらに、本発明は、凹部が、さらなるサブアセンブリの１つ以上の二次側方基準面を収容するように構成される１つ以上のさらなる一次側方基準面をさらに形成する、アセンブリを提供する。
【００２６】
本発明の一態様では、アセンブリが提供される。上記アセンブリでは、マザーボードの面の少なくとも一部が一次深度基準面を与え、ドーターボードが二次深度基準面を与え、凹部を通じた構成要素の横断方向位置合わせは、一次深度基準面と二次深度基準面との間の接触によって与えられる。
【００２７】
さらに、本発明は、二次側方基準面のうちの１つ以上がドーターボード光学構成要素上及び／又はドーターボード上にあるアセンブリを提供する。
【００２８】
さらに、本発明は、ドーターボード光学構成要素がドーターボード上の１つ以上の三次側方基準面に対して位置決めされるアセンブリを提供する。二次側方基準面のうちの１つ以上、及び、三次側方基準面のうちの１つ以上は、平行であり、同じ方向を向いていてもよい。二次側方基準面及び／又は三次側方基準面は、ドーターボード上の１つ以上の係止部上に配置されてもよい。
【００２９】
さらに、本発明は、一次側方基準面が、第１のタイプのサブアセンブリの二次側方基準面に接触するように構成される第１のグループの基準面と、第２のタイプのサブアセンブリの二次側方基準面に接触するように構成される第２のグループの基準面とを形成するアセンブリを提供する。
【００３０】
上記の態様は、組み合わせ可能であり、互いに排他的ではない。
【００３１】
本発明のさらなる特徴は特許請求の範囲において詳述され、図面を参照しながら、以下の例示的な説明において例証される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】本発明のマザーボードの平面図である。
【図１ｂ】本発明のマザーボードの側面図である。
【図１ｃ】本発明のマザーボードの端面図である。
【図２ａ】本発明のサブアセンブリの平面図である。
【図２ｂ】本発明のサブアセンブリの端面図である。
【図２ｃ】本発明のサブアセンブリの側面図である。
【図３ａ】図１及び図２のマザーボード及びサブアセンブリを備える、本発明の光学アセンブリの平面図である。
【図３ｂ】図１及び図２のマザーボード及びサブアセンブリを備える、本発明の光学アセンブリの側面図である。
【図３ｃ】図１及び図２のマザーボード及びサブアセンブリを備える、本発明の光学アセンブリの端面図である。
【図４】２つの実装されたドーターボード光学構成要素を含む、本発明のサブアセンブリのさらなる例の平面図である。
【図５ａ】係止部を含む、本発明のサブアセンブリのさらなる例の平面図である。
【図５ｂ】係止部を含む、本発明のサブアセンブリのさらなる例の端面図である。
【図６ａ】図５のサブアセンブリを集積するように機能する、本発明のマザーボードを示す図である。
【図６ｂ】図５のサブアセンブリに対する、図６ａのマザーボードの凹部及び光導波路の集積された位置を示す図である。
【図７ａ】図５のサブアセンブリのドーターボード上の係止部及びドーターボード光学構成要素の位置に関する変形例を示す図である。
【図７ｂ】図５のサブアセンブリのドーターボード上の係止部及びドーターボード光学構成要素の位置に関する変形例を示す図である。
【図７ｃ】図５のサブアセンブリのドーターボード上の係止部及びドーターボード光学構成要素の位置に関する変形例を示す図である。
【図８ａ】チップの端部において凹部を含む、本発明のマザーボードを示す図である。
【図８ｂ】図８ａのマザーボードに集積することができる光ファイバーを支持するサブアセンブリの１つの変形例を示す図である。
【図８ｃ】図８ａのマザーボードに集積することができる光ファイバーを支持するサブアセンブリの１つの変形例を示す図である。
【図９】図８ａのマザーボードと図８ｃのサブアセンブリとの集積を示す図である。
【図１０ａ】角度をつけた面を有する光ファイバーの配列を含むサブアセンブリを示す図である。
【図１０ｂ】図１０ａのサブアセンブリを集積するように構成される凹部を備えるマザーボードを示す図である。
【図１１ａ】光ファイバーの配列を支持するように構成される、本発明のサブアセンブリのドーターボードを示す図である。
【図１１ｂ】図１１ａのサブアセンブリのドーターボード上に実装される光ファイバーの配列を示す図である。
【図１２ａ】ファイバーの上部にブロックをさらに備える、図１１ｂのサブアセンブリの平面図である。
【図１２ｂ】ファイバーの上部にブロックをさらに備える、図１１ｂのサブアセンブリの端面図である。
【図１３ａ】本発明のマザーボードに集積された図１２ａ及び図１２ｂのサブアセンブリを示す図である。
【図１３ｂ】図１３ａと同じマザーボードに集積された、光ファイバーを支持する別のサブアセンブリを示す図である。
【図１４ａ】２つの凹部を有する本発明のマザーボードを示す図である。
【図１４ｂ】図１４ａのマザーボードに集積されるように構成されたサブアセンブリを示す図である。
【図１４ｃ】図１４ａのマザーボードに集積されるように構成されたサブアセンブリを示す図である。
【図１４ｄ】図１４ａのマザーボードに集積されるように構成されたサブアセンブリを示す図である。
【図１５】図１４ａのマザーボードに集積される図１４ｂ〜図１４ｄのサブアセンブリを備える、光学アセンブリを示す図である。
【図１６ａ】視覚的位置合わせ機構を利用する光学アセンブリの光学的位置合わせを示す図である。
【図１６ｂ】可視層で覆われるマザーボード位置合わせ機構を示す図である。
【図１７ａ】連続した材料リングと気密封止を形成すると共にマザーボードに集積されるサブアセンブリの平面図である。
【図１７ｂ】連続した材料リングと気密封止を形成すると共にマザーボードに集積されるサブアセンブリの端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、通常平坦な上面を有するマザーボード２上にサブアセンブリ２０を集積し且つ光学的に位置合わせするときに、光学アセンブリ１を形成する際に直面する問題に対処する。サブアセンブリ２０は、ドーターボード２４上に支持される光学構成要素２２を有し、マザーボード２は、光学構成要素２２を収容する凹部１８を備えている。
【００３４】
通常、マザーボード２は、５ｍｍから１５ｃｍに至るまでの範囲にあり、好ましくは５ｃｍの面内長さ及び幅寸法を有するが、本発明は、これらの一般的な寸法から外れるマザーボードの寸法範囲にも十分に適用することができると考えられる。
【００３５】
本発明の光学アセンブリ１に組み込まれる光学構成要素２２は通常、レーザ、半導体光増幅器及び光変調器のような、オプトエレクトロニクスチップ（opto-electronic chip）を含む場合がある。光学構成要素２２は、通常７０μｍから２ｃｍまでの範囲にあり、さらに典型的に３ｍｍである面内寸法を有するが、本発明は原理的には、それよりも大きな若しくは小さな寸法を有する光学構成要素２２を、又は、小さなバルク光学構成要素（bulk optic component）若しくは受動光学チップのような他のタイプの光学構成要素２２も使用することができると考えられる。
【００３６】
通常、ドーターボード２４は、１ｍｍから２０ｍｍに至るまでの範囲にあり、好ましくは１０ｍｍの面内長さ及び幅寸法を有するが、本発明は、これらの一般的な寸法から外れるドーターボードの寸法範囲にも十分に適用することができると考えられる。
【００３７】
光学構成要素２２を支持するためのドーターボード２４を有することは、単に、マザーボード２上に直接光学構成要素２２を配置することに対して複数の利点がある。第一に、光学構成要素２２は非常に小さく且つ／又は非常に壊れやすい場合がある。ドーターボード２４上に固定して実装されると、その後、ドーターボード２４を押し込み調整することによって、組み合わせられたサブアセンブリ２０を調整し、それにより、他の光学構成要素１０、２２と光学的に位置合わせされるように光学構成要素２２を操る。ドーターボード２４は通常、光学構成要素２２よりも大きな面内寸法を有し、それ故、アセンブリ１を形成するときに取り扱うのがより容易であり且つ損傷を受ける可能性がより小さい。さらに、光学構成要素２２は側方への位置合わせをする間に直接押されないので、操作ツールが接触することによって引き起こされるいかなる損傷も、光学構成要素２２に対してではなく、ドーターボード２４に対して引き起こされる。
【００３８】
本発明のアセンブリ１の光学的に連結される構成要素同士の間における面外の位置合わせ又は「横断する方向の（transverse）」位置合わせは、ドーターボード２４の一部をマザーボード２の一部と接触させ、マザーボード２の一部を用いてドーターボード２４の一部の基準とすることによって成し遂げることができる。通常、マザーボード２の表面の少なくとも一部が、一次深度基準面を与え、ドーターボード２４の少なくとも一部が二次深度基準面を有する。一次深度基準面と二次深度基準面とが接触するとき、凹部１８を通した光学構成要素２２の横断方向位置合わせが成し遂げられる。
【００３９】
本発明において用いられる実装技法はフリップチップ実装である。フリップチップ実装／集積では、ドーターボード２４の上面（その上にドーターボード光学構成要素が実装される）がマザーボード表面の上部に載置されるように、サブアセンブリ２０が、逆さに反転されて凹部１８上に実装される。それ故、ドーターボード光学構成要素２２がドーターボード２４から凹部１８の中に少なくとも部分的に延在するように、ドーターボードがマザーボード２の表面と接触する。本明細書全体を通じて、フリップチップ実装が例示されるが、本発明は、原理的には、フリップチップ実装に限定される訳ではなく、任意の形態の実装／集積技法を利用することができる。
【００４０】
一般的に任意のデバイスをマザーボード２上に集積し光学的に位置合わせするとき、そのデバイスをマザーボードの深度基準機構部上に配置することによって、最初に横断方向において位置合わせすることが一般的である。マザーボード２とデバイス深度基準面との間の接触が達成されると、マザーボード２の平面のあたりでデバイスを側方に動かすことによって、側方位置合わせが容易になる。デバイスが側方へ適所に摺動されているときには、２つの摺動面間に摩擦が生じる。デバイスが壊れやすい光学構成要素２２であるとき、側方位置合わせの動作によって、光学構成要素２２が機械的に損傷を受ける場合があり、且つ／又は、アセンブリ１が電気的に故障する場合がある。本発明では、二次深度基準面が、光学構成要素２２の代わりにドーターボード２４上に配置されるので、光学構成要素２２は、マザーボード２の表面を横切って摺動されず、それ故、摺動作用によって損傷を受けない。
【００４１】
光学構成要素２２をドーターボード２４上に予め実装する別の利点は、集積する前に、光学構成要素２２を簡単であり且つより安全である方法で試験することができることである。能動光学構成要素２２がドーターボード２４に電気的に接続されている場合、試験装置上での一時的な電気的接続が、光学構成要素２２が集積される前に、小さく壊れやすい能動構成要素２２上ではなく、ドーターボード２４上の電気的接触を用いて行われる。（複数の）能動構成要素２２と接続するのは難しく、構成要素２２に損傷を与える場合がある。集積時に、構成要素２２がその機能を適切に実行しない場合には、ドーターボード２４と光学構成要素２２とを組み合わせたサブアセンブリ２０を容易に且つ安全に取り外して、試験し直すことができる。付加的に又は代替的に、ウェーハ上に製造された光学構成要素２２は、複数の棒状に分割され、棒状に切断される前に電気的且つ光学的に試験されることができ、それにより、ドーターボード２４上に組み付ける前に、光学構成要素の状態がわかる。
【００４２】
光学構成要素２２をドーターボード２４上に支持する別の利点は、ドーターボード２４上の電気的及び機械的接続点が光学構成要素２２のサイズ及び形状に制限されないことである。それ故、ドーターボード２４は、明確で且つ安定した電気的及び機械的接続点を備えることができる。これらの接続点は、個々に構成要素２２が直接マザーボード２に実装されるときよりも、マザーボード２への機械的接続の強度を高めるのを容易にする。
【００４３】
ドーターボード２４は、マザーボード２に機械的且つ電気的に接続されると、マザーボード２から取り外すこともできるが、その際に、光学構成要素２２が損傷を受ける危険性は低い。能動光学構成要素２２がマザーボード２上で、組み付け１前にバーンイン（burn-in）される必要があるときも、大きく且つ安定した電気的接続は好ましい。ドーターボード２４上で光学構成要素２２をバーンインし試験することによって、組み付け前に、光学構成要素２２の機能状態を知ることができる。
【００４４】
本発明の一態様では、自己補正位置合わせ機構を有するドーターボード２４が設けられる。自己補正位置合わせ機構は、最初に光学構成要素２２をドーターボード２４に対して位置合わせし、次にドーターボード２４をマザーボード２に対して位置合わせするために用いられる、一組の機械的又は視覚的位置合わせ機構を有している。
【００４５】
これらの機構は、視覚的（フィデューシャル［fiducial］）位置合わせマーク又は当接可能位置決め面のかたちを取る場合がある。当接可能位置決め面は通常、ドーターボード２４上又はドーターボード２４内に形成される機械的係止部３６の表面のかたちを取る。視覚的位置合わせ機構として、当接可能な端部係止部を用いることもできると考えられる。視覚的位置合わせ機構は、金属又は他の材料のパターニングされた薄い層を形成することによって、リソグラフィによって（lithographically）形成することもできる。
【００４６】
リソグラフィプロセスを用いて（複数の）機構を形成するとき、製造誤差の一般的な発生源のうちの一つは、それらの機構の面内形状が小さすぎること又は大きすぎることである。製造誤差がある場合には、通常、平行な機構同士の間のピッチは同じままであるが、一般的に、機構そのものの面内寸法が同じ量だけ変化する。本発明は、都合のよいことに、この影響を利用して、位置合わせのための基準機構としての役割を果たす自己補正位置合わせ機構を形成する。
【００４７】
本発明の自己補正位置合わせ機構は、ドーターボード２４上に、光学構成要素２２をドーターボード２４に位置合わせするために用いられる構成要素位置合わせ基準機構と、ドーターボード２４をマザーボード２に位置合わせするために用いられるドーターボード位置合わせ基準機構とを備える。
【００４８】
構成要素基準機構及びドーターボード基準機構は、同じ処理ステップにおいて形成することができる。このようにして、プロセスの変化は両方の機構に同時に影響を及ぼす。もし、それらの機構が、サイズの再設定又はリソグラフィ用マスク（lithographic mask）位置合わせ不良のようなプロセスの変化を通じていずれも同じ量だけ動くように選択される場合には、２つの機構同士の間の相対的な距離は、同じのままであり、光学構成要素２２とマザーボード２との間の光学的位置合わせは、自己補正になる。基準機構のうちの一方の機構における位置のシフトは、他方の基準機構の位置の同等のシフトによって補われる。
【００４９】
それ故、これらの基準機構によって、光学構成要素２２をマザーボード２上の特定の位置に受動的に位置合わせすることができるようになり、マザーボード２では、その光学構成要素２２は、例えば、マザーボード２上／内に形成される集積光導波路８のような別の光学構成要素１０、２２に、又は本発明に従ってドーターボード２４上に実装され且つ集積される別の光学構成要素２２に光学的に連結することができる。
【００５０】
受動的な位置合わせを成し遂げるために、ドーターボード２４上に実装されることになる光学構成要素２２は、ドーターボード２４上の構成要素基準機構に対して位置合わせするために用いることができる側方基準機構を有する必要がある。ドーターボード２４上の構成要素基準機構は、三次側方基準機構４２とすることができる。光学構成要素２２上の基準機構は、光学構成要素２２の出力光路に対して正確な位置を有する。
【００５１】
ドーターボードの三次側方基準機構４２と光学構成要素２２上の側方基準機構との間の受動的な位置合わせは、例えば適切に配置される１つ又は複数のカメラを用いて光学的に成し遂げることができ、且つ／又は、光学構成要素上の側方基準機構及びドーターボード２４上の三次側方基準機構４２が互いに当接可能な表面を備える場合に機械的に成し遂げることができる。
【００５２】
また、同じような基準機構を用いて、ドーターボード２４をマザーボード２に受動的に位置合わせすることもできる。マザーボード２上の基準機構は、一次側方基準機構２８であり、そして、マザーボード２上に若しくはマザーボード２内に形成される場合があるか、又は、マザーボード２に形成される凹部１８における少なくとも１つ以上の壁部の一部を含む場合がある。一次側方基準機構２８が位置合わせするドーターボード２４上の基準機構は、二次側方基準機構３０とすることができる。
【００５３】
本発明の一態様では、凹部１８は、１つ以上の一次側方基準機構２８としての役割を果たす１つ以上の壁部を備える。一次側方基準面２８又は壁部は、マザーボード２と／その上で集積されるように意図される光学構成要素２２同士の間における正確な位置合わせのための視覚的位置合わせ基準面又は機械的位置決め面としての役割を果たすように機能する。
【００５４】
凹部壁部が機械的位置決め面として用いられる場合には、壁部の勾配は凹部１８の面内形状によって影響されないことが望ましい。本発明の凹部１８が側方基準面としての役割を果たす壁部を備えるとき、マザーボード２上の他の場所に余分な位置合わせ基準機構を形成する必要はなく、それ故、処理ステップが削減され、処理時間が短縮される。マザーボードチップ上での処理ステップ及び必要な機構の数を削減することは、単一の不完全なステップから生じるか、又は別々の位置合わせ機構を形成することで生じる誤差の発生源から生じる、不良な生産作業（production run）が発生する可能性を最小限に抑える。
【００５５】
図１ａは本発明のこの態様による矩形凹部１８の一例を示しており、この態様では、（複数の）一次側方基準面２８が矩形の角部から内側に入り込んだ（indent）壁部から形成される。この例では、一次側方基準面２８を含む壁部は、他の凹部１８の壁に比べて小さな表面積を有する。それ故、小さな一次側方基準面２８は、二次側方基準面３０との間の不要な摩擦を最小限に抑える。同様に、一次側方基準面の壁部は、（複数の）ドーターボード光学構成要素２２の機能を妨げないように、例えば、壊れやすい光学出力面を遮り且つ傷つけないように、適切に配置され且つ適切なサイズにされる場合がある。
【００５６】
凹部１８の壁部上に位置する一次側方基準面２８を有することによって、本発明は、（複数の）光学構成要素２２を位置合わせするために組み合わせる必要がある種々の機構の全数から生じる位置合わせ誤差の累積的な発生源を除去する。集積位置合わせシステムに関連するそれぞれ独立した位置合わせ機構は、それぞれ独立した機構の物理的な特性から生じる、位置合わせ誤差のさらなる発生源を導く場合がある。
【００５７】
それ故、凹部１８の壁部が一次側方基準面２８を含む本発明のこの態様では、位置合わせ誤差の主な発生源は、マザーボード２上の正確な位置に凹部１８を形成する際の精度から生じ、それは通常０μｍから２μｍであり、さらに典型的には０．５μｍである。また、本発明は、光学構成要素２２を位置合わせするために必要とされる処理ステップ及び機構の全数を最小限に抑える。
【００５８】
凹部壁部が一次側方基準面２８を含む本発明のこの態様では、凹部１８は通常エッチング工程を用いて形成されるが、任意ではあるが、正確に定められたサイズ及び形状の凹部１８を形成するいかような工程を用いることができると考えられる。エッチング工程は通常、マザーボードチップの適切なエリアをマスクし、マスクされないエリアをエッチング剤に晒すことを必要とし、それにより、エッチング剤によって、材料が、マスク設計、工程特性及びエッチング時間に対応する形状及びサイズにエッチングされる。１つのそのようなエッチングは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングである。
【００５９】
本発明のこの態様における凹部１８は、種々の光学構成要素２２を任意の設計された面内の向きにおいて光学アセンブリ１内に集積するためのより大きな自由度を与える、任意の形状から形成される場合がある。任意の形状の凹部１８を形成することができることによって、一次側方基準面２８は、凹部全体のサイズが与えられる際に必要に応じて大きく又は小さくすることができる。そのような凹部１８は、一次側方基準面２８が凹部壁部の一部として形成されない場合の本発明の態様においても同じく用いられる場合がある。
【００６０】
凹部を切削するのに対して、エッチングを用いて凹部１８を形成する利点は数多くある。第一に、エッチング工程は、高度に制御可能であり、サブミクロンサイズの精度を与えることが知られている。エッチングされる凹部１８の形状及び位置は通常、そのマスクを、マザーボード２上に他の集積機構を形成するために用いられる複数組の位置合わせマークと位置合わせすることから導出される。こうして、マザーボード２上の他の集積機構に対する凹部１８の表面の形状及び位置は、チップ全体の設計に合わせて正確に調整される。
【００６１】
凹部１８を個々に形成するのではなく、同じエッチング作業中に複数の凹部１８を同時に形成することができる。このことはまた、切削工程において生じる並進誤差を排除し、ウェーハスケールの製造技法を助ける。光学構成要素２２同士の間における光の結合は光学的位置合わせの精度に大きく依存するので、切削加工される（複数の）凹部における精度及び並進誤差が組み合わさることによって、それらの凹部が、位置合わせのための基準領域として適さなくなる。
【００６２】
エッチング工程を用いて形成される凹部１８は、切削工具によって亀裂が入ること及び削られることがない。チップの割れ又は亀裂が導波路のような機能的な機構を有する領域まで延在する場合には、その亀裂によって、チップを使用することができなくなる場合がある。切削機械は多くの場合に作業場環境に配置される。しかしながら、エッチング機械は、より多くの場合に、マザーボード２の他の機構を形成するために用いられる他の機械及び工程の極めて近くにあるクリーンルームの環境内に配置される。したがって、マザーボード２を含むウェーハがその処理のライフサイクル中に清浄な環境内に保持される持続時間を長くするのは好都合である。
【００６３】
切削工程によって形成される空洞又は凹部のサイズ及び形状は、切削工具のサイズ及び形状によって制限される。しかしながら、本発明の凹部１８は任意のサイズ及び形状を有することができる。例えば、標準的な切削工程を用いて形成される空洞は、内部の角部が丸みを帯びており、その半径は切削工具の半径によって設定される。丸みを帯びた内部の角部は一般的に望ましくなく、それは、丸みを帯びた内部の角部が、他の基準面が対向して位置するための平坦な表面を与えず、多くの場合に、目的を果たすために必要である凹部よりも凹部を大きくするためである。それ故、切削加工されるマザーボードチップ２、マザーボードチップ２に一体に構成される任意の導波路、及び、凹部１８内に配置される任意の集積光学構成要素２２は、丸みを帯びた機構に関して設計されなければならない。これにより、導波路８及び位置合わせ基準領域のレイアウトが最適でなくなること、及び、処理ステップの数が増えることを余儀なくされる。
【００６４】
米国特許出願公開第２００３／００９１２６２号明細書における余分な処理ステップの一例が、マザーボードの上部に配置される別々になった側方位置合わせ係止部の形成である。また、実際に必要とされる凹部よりも大きな凹部が形成されることで、切削工程中に除去される材料の量が増えることに起因して、切削加工されるマザーボードは構造的に弱くなる。
【００６５】
本発明の凹部１８は、形状を光学的な位置合わせ基準領域に適した表面を与える形状に最適化することができるだけでなく、光学アセンブリ１の他の要件に対しても最適化することができる。これらの他の要件は、集積光導波路８が最短光路を用いて凹部１８を迂回することができるように、且つ／又は、凹部１８内の山型の角部が、他のサブアセンブリ若しくは他の基準係止部の角部と係合する（butting up）のに適するように、できる限り小さな凹部１８を有することを含む場合がある。本発明の全ての態様における一次側方基準面２８は、１つ以上の凹部壁部の一部、又はマザーボード２内のリソグラフィによって形成される層の一部のような、マザーボード２の上面の下方に形成されてもよい。それ故、位置合わせ係止部がマザーボードの上部に形成される従来技術とは対照的に、本発明における凹部１８を直近に包囲するマザーボード２の上面は、係止部のような機械的位置合わせ機構を備えさせなくてよく、それ故、マザーボード表面上の局所的な機構によって影響が及ぼされることなく簡単に、ドーターボード２４とマザーボード２との間に気密封止を形成するために用いることができる。
【００６６】
性能及び寿命を損なう場合がある動作環境に対して壊れやすい光学構成要素２２を保護するために、多くの場合に気密封止が必要とされる。集積光学構成要素２２の「チップ上で」気密封止することは、使用のために光学アセンブリ１をさらにパッケージングする必要性を軽減するか又は全く不要にするという点で、好都合である。さらに、本発明のドーターボード２４とマザーボード２との間に気密封止を有することによって、必然的に、ドーターボード２４上に実装される光学構成要素２２を気密封止するために封止用オーバーキャップ（over-cap）のようなさらなる封入機構が不要になる。
【００６７】
図１７ａ及び図１７ｂに示されるように、そのような封止は、ドーターボード２４がマザーボード２上の所定の位置に実装される場合に、ドーターボード２４とマザーボード２との間に封止材料からなる連続したリング７０を形成することによって行う場合がある。封止材料は通常、金−スズのはんだのような金属はんだであるが、原理的には、エポキシのような任意の適切な封止材料とすることができる。通常、図１７に示されるように、封止材料として金属はんだを用いるとき、金属はんだからなる連続したリングが、マザーボード２の凹部の周囲に蒸着されてパターニングされ、金属はんだからなる同じサイズ／形状のさらなる連続したリングが、ドーターボード２４上に同様に形成される。その後、ドーターボード２４がマザーボード２上のその最終的な位置に配置され、その後、熱／レーザ又は他の熱による処理を加えることによってはんだがリフローされ、マザーボード２及びドーターボード２４上のはんだリングが結合して、封止材料からなる１つの連続したリング７０を形成することができる。リフロー後に、はんだは、冷却し、凹部を包み込む。マザーボード２及び／又はドーターボード２４の表面は、封止材料を配置するための機構を有する場合もある。
【００６８】
凹部１８がマザーボード２を完全に貫通して形成されず（「行き止まりの凹部」［blind recess］）、集積光学構成要素２２がマザーボード２上の集積光導波路８に光学的に連結する場合には、集積光学構成要素２２の全体を包み込むことを１つの結合ステップにおいて行うことができる。このことは、米国特許第６７８６６４５号明細書において開示されているのとは対照的であり、米国特許第６７８６６４５号明細書では、空洞を気密封止するために複数のステップを必要とし、それにより、製造手順をより複雑にし、製造コストを増やし、正常に動作する光学アセンブリの歩留まりを小さくする可能性を高める。
【００６９】
以下は本発明の例示的な実施例である。各実施例の特徴は、適した場合には、本発明の他の実施例の特徴と組み合わせことができることを意図している。
【００７０】
実施例１．
本発明の１つの例示的な実施例が図１〜図３に示されている。この実施例では、図１ａ〜図１ｃにおいて示されるように、マザーボード２は、シリコン基板６を基にする層状構造４を有している。シリコン基板６の上部にはシリカの連続層が堆積され、成長し、パターニングされて、埋込チャネルの受動集積光導波路８（複数）が形成される。これらの受動導波路８は、一次光学構成要素又は「マザーボード」光学構成要素１０を形成する。シリカの層は通常、熱酸化によって基板６の表面内且つ表面上に形成されるシリカの下側クラッディング層１２、コア層１４、及び上側クラッディング層１６である。シリカのコア層１４は、（２つの）クラッディング層に対して大きな屈折率を有し、矩形の導波路断面を形成するようにパターニングされる。この実施例は、マザーボード２上に集積光導波路８を形成する１つの方法を記述するが、導波路８の技術に関する当業者は、原理的に、マザーボード２上に任意のタイプの能動及び／又は受動集積光導波路８を形成することができること、並びに、他の基板材料、例えば、シリカ又はポリマー系材料を用いることができることは理解されよう。
【００７１】
次に、凹部１８が、マザーボード２を貫通して又は部分的に貫通して形成され、ドーターボード２４上の光学構成要素２２に結合されることを目的とする導波路８を切断して通り抜ける（cutting through）。状況によっては、凹部１８は実際には導波路８のコア材料を切断して通り抜けない場合もあると考えられ、それは、或る特定のモードへのテーパリング整合技法（certain mode matching tapering techniques）が、コア層及びクラッディング層の交互の部分を利用して集積光導波路８のモードサイズを拡げるためである。凹部１８が層状構造４を完全に貫通して形成されることによって、サブアセンブリ２０には、この穴を介して、熱的に且つ／若しくは電気的に接触可能なる、又は光学的に到達可能となり好都合である。このことは、設計及び製造に関して、光学アセンブリ１の高い自由度を増大し、そして、集積能動チップ２２から不要な熱を散逸させる手段を与える。
【００７２】
次に、ドーターボード２４上にドーターボード光学構成要素２２を固定して実装することによって、サブアセンブリ２０が形成される。ドーターボード２４は通常、シリコン基板であり、多くの場合に誘電性及び／又は金属の材料からなる他の層を有している。ドーターボード２４上の他の材料層をパターニングして、絶縁層、面外位置合わせ基準係止部、ボンディング領域及び電気的接触領域のような、機能的な機構を形成することができる。
【００７３】
集積され得る光学構成要素２２は、半導体光増幅器のような光増幅器、集積光変調器、アイソレーター、薄膜フィルター、レンズ、及び他の別個に形成される能動又は受動集積光導波路８デバイス（複数）を有している。図４に示されるように、ドーターボード２４上に１つ以上のドーターボード光学構成要素２２が実装される場合があるか、又はモノリシック集積電界吸収型変調器及び半導体光増幅器（ＥＡＭＳＯＡ）のような、複数の機能を実行する単一のドーターボード光学構成要素２２が実装される場合がある。図２ａ〜図２ｃは、ドーターボード光学構成要素２２が埋込チャネルの集積光導波路２６を備えるサブアセンブリ２０の一例を示す。
【００７４】
凹部１８は、１つ以上の正確な一次側方基準面２８を設けるように特に設定される面内形状を有している。これらの基準面は、凹部１８の壁部の一部を形成する。また、凹部１８は、他の特定の機能も有し、これらの機能は、マザーボードの集積光学構成要素８の光路及びドーターボード光学構成要素２２の光路が面外方向において縦方向に位置合わせすることができるように、ドーターボード光学構成要素２２を収容するだけの十分な深さの穴を与えることを含む。
【００７５】
図３ａ〜図３ｃにおいて示されるこの実施例では、ドーターボード２４の幅は、凹部１８の対応する幅よりも、少なくとも１つの面内方向において大きい。このことは、ドーターボード光学構成要素２２がドーターボード２４から少なくとも部分的に凹部１８内に延在するように、サブアセンブリ２０を逆に反転して凹部１８上に実装（フリップチップ実装）することができるようにするためである。ドーターボード２４上でパターニングされる、露出したドーターボード２４の表面、すなわち機構面の領域が、マザーボード２上の上側クラッディング層１６の上部の面外基準領域と係合する。これらの係合する領域は、光学構成要素８及び２２の間の面外の光学的位置合わせを提供するように調整される。原理的には、ドーターボード光学構成要素２２を支持するサブアセンブリ２０とマザーボード光学構成要素１０、８を備えるマザーボード２との間での面外位置合わせを容易にする任意の機構又は技法を用いることができる。
【００７６】
図３ａ〜図３ｃにおいて示されるようなこの第１の実施例では、ドーターボード光学構成要素２２の１つ以上の露出した側面は、二次側方基準面３０と呼ばれる１つ以上の側方光学的位置合わせ基準面を与えるために用いられる。それ故、これらの基準面は、ドーターボード光学構成要素２２の位置に直接対応する。そのため、この実施例では、ドーターボード２４上のドーターボード光学構成要素２２の位置の変化は、二次側方基準面３０の作用に影響を及ぼさない。従って、ドーターボード２４上にドーターボード光学構成要素２２を実装する手順は、位置合わせがクリティカルでなく、実行するのがより簡単でより迅速なステップになる。
【００７７】
本発明の他の例示的な実施例では、二次側方基準面３０は、ドーターボード２４上のような、サブアセンブリ２０の他の部分上に配置される場合がある。原理的には、サブアセンブリ２０の任意の機構上にある任意の数の二次側方基準面３０は、単独で又は組み合わせて用いられて、必要とされる光学的位置合わせ基準面を与えることができる。
【００７８】
サブアセンブリ２０が凹部領域上にフリップチップ実装されると、側方光学的位置合わせが与えられるように、ドーターボード光学構成要素２２の二次側方基準面３０が凹部１８の一次側方基準面２８に対向して位置決めされる場合に、側方光学的位置合わせが成し遂げられる。二次側方基準面３０が対応する一次側方基準面２８に対して係合するまでサブアセンブリ２０を凹部１８内で単に動かすことによって、マザーボード２及びドーターボード光学構成要素２２は受動的に位置合わせされ、この際、２つの光学構成要素の光学的結合をリアルタイムに光学的にモニタリングする必要はない。本発明によれば受動的に位置合わせすることができるようになるが、２つの光学構成要素の能動的な位置合わせ技法を併せて用いることもできる。
【００７９】
図１ａ及び図３ａにおいて示されるように、ドーターボード光学構成要素２２の２つの直交する二次側方基準面３０を凹部１８における相補的な直交する面に対向して位置決めして、二次元の側方光学的位置合わせをもたらすことが好ましい。ドーターボード光学構成要素２２は通常、矩形の平面及び断面形状を有する、１つ以上の個別のチップのかたちを取る。それ故、フリップチップ集積されるときに、ドーターボード光学構成要素２２の基準面は多くの場合に、マザーボード２の平面に対して垂直である。そのため、ボードの凹部１８上の基準面をマザーボード２の平面に対して垂直にして、一次側方基準面２８と二次側方基準面３０との間が最大の表面積で接触することができるようにすることが望ましい。
【００８０】
実施例２．
第１の実施例に加えて、本発明の第２の実施例が以下に説明され、図５〜図７に示されている。この第２の実施例では、第１の実施例において参照されるドーターボード２４が、（複数の）自己補正位置合わせ機構を備えている。これらの機構は、図５ａ及び図５ｂにおいて示されるように、ドーターボード２４上に形成される１つ以上の係止部３６を含んでいる。
【００８１】
係止部３６は通常、１つの層の一部分を選択的に除去し、上記層の除去された部分の底部から直立している所望の残存する機構を残すことによって形成される。本発明において、係止部３６は、ＩＣＰエッチング工程のような高精度エッチング工程を用いて作製されるが、パターニングされたポリマー係止部のような他のかたちの係止部３６が用いられる場合もあると考えられる。本発明の係止部３６は、少なくとも１つの周囲の局所的な表面から突出するようにパターニングされ且つ処理される中実の位置決め機構である。それら係止部は、矩形又は他の適切な形状のブロックの形を取る場合がある。
【００８２】
本発明における係止部３６は、同時の処理ステップにおいて形成される基準面を一組以上３８、４０与える。各基準面の組３８、４０は、ドーターボード２４を凹部の一次側方基準面２８に対して位置決めするために用いられる二次側方基準面３０、及び、三次側方基準面４２を含む。ドーターボード光学構成要素２２の１つの基準面が、三次側方基準面４２に対向して位置決めされる。
【００８３】
図６ａに示されるマザーボード２の凹部１８は、二次側方基準面３０を対向させて位置決めするのに適した一次側方基準面２８を与えるように、特に設計され製造される。この実施例では、係止部３６は、ドーターボード光学構成要素２２の一部ではなく、一次側方基準面２８に対して位置決めするのに用いられるため、アセンブリ１の形成中に、サブアセンブリ２０が動かされて位置合わせされるときに、ドーターボード光学構成要素２２への損傷が最小限に抑えられる。
【００８４】
図６ｂは、サブアセンブリ２０及びマザーボード２がフリップチップ集積された状況を示している。二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２の両方がそれぞれの相補的な基準面に対向して適切に位置決めされるときに、光学的な位置合わせが行われる。
【００８５】
各組３８、４０内の二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２は、平行であり且つ同じ方向を向く。それ故、係止部３６は実際は自己補正するため、ドーターボード２４上の係止部３６の全体的な位置等での製造上の変動、及び係止部のアンダー／オーバーエッチングは、光学構成要素２２の位置合わせに影響を及ぼさない。そのため、光学構成要素２２の位置合わせは、ドーターボード２４をマザーボード２に位置合わせするために用いられる基準面に対して正確に規定される。二次側方基準面３０と三次側方基準面４２との間の位置の精度は通常０ナノメートルから５０ナノメートルの間であり、より典型的には２０ナノメートルである。
【００８６】
三次側方基準面４２を含む係止部３６の製造上の変動は、二次側方基準面３０を含む係止部３６の同等の製造上の変動によって補償される。そのような変動が図７ａ〜図７ｃにおいて例示される。いずれの場合も、二次側方基準面３０と三次側方基準面４２との間の相対的な距離は、製造上の変動を導入しても同じままである。このように、集積工程は自己補正になる。
【００８７】
図７ａはサブアセンブリ２０を示しており、サブアセンブリ２０では、Ｄ１はドーターボード光学構成要素２２の導波路８の側方中心軸と、基準の組４０の二次側方基準面３０との間の距離であり、Ｄ２は、ドーターボード光学構成要素２２の端面と基準の組３８の二次側方基準面３０との間の距離である。光学アセンブリ１は、サブアセンブリ２０の二次側方基準面３０を用いて、マザーボード２の一次側方基準面２８に対して位置決めするので、距離Ｄ１及びＤ２の精度は、光学的位置合わせにとって重要である。
【００８８】
図７ｂは、係止部３６がドーターボード２４上の異なる位置において故意に又は偶然に製造された状況を示している。係止部３６は同じ製造ステップにおいて形成されるため、各基準の組３８、４０における二次側方基準面３０と三次側方基準面４２との間の相対的な位置が維持される。したがって、絶対距離Ｄ１及びＤ２は、図７ａにおいて示されるサブアセンブリ２０から変更されない。
【００８９】
図７ｃは、さらに別の状況を示しており、この状況では、製造工程において係止部３６のサイズが小さくなっている。係止部３６は同じ工程において製造され、各組の二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２は同じ方向を向くため、その結果としての二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２は、同じ方向に同じ距離だけ移動している。それ故、これらの基準面の相対的な移動は０（ゼロ）であり、距離Ｄ１及びＤ２はここでも図７ａと同じである。
【００９０】
光学構成要素２２が三次側方基準面４２に対して位置決めされると、二次側方基準面３０は、ドーターボード２４上のその実際の実装位置に関係なく、光学構成要素２２の位置に直接対応する。一次元側方光学的位置合わせ又は二次元側方光学的位置合わせのために、複数組の表面が用いられる場合がある。任意の数の係止部３６を用いて、必要とされる基準面を設けることができると考えられる。この実施例における係止部３６の特定の設計は、サブアセンブリ２０を製造上の変動により耐えられるようにする。
【００９１】
実施例３．
先行する実施例に加えて、本発明の第３の実施例があり、第３の実施例では、ドーターボードに実装される光学構成要素２２が、マザーボード２に集積され、マザーボード上に形成される集積光導波路８に光学的に連結される。この実施例におけるドーターボード２４は、ドーターボード２４が同時に製造された機械的係止部上の二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２のかたちを取る自己補正位置合わせ機構を備えるということによって、実施例２において記述されるドーターボードに類似している。
【００９２】
二次基準面３０とマザーボードの凹部１８上の一次基準面２８との接触を通じて位置合わせが行われる実施例２とは対照的に、この実施例３では、マザーボード２の一次側方基準面２８及びドーターボード２４の二次側方基準面３０が、光学的位置合わせツール（tool）を用いる視覚的な位置合わせにおける視覚的な基準マーカー（marker）として用いられる。その基準マーカーは、側方基準面とすることができ、又は２つのそのような表面を接合する頂部とすることができる。そのような光学的位置合わせツールは、ドーターボード２４及びマザーボード２の画像を重ね合わせることによって光学的位置合わせを容易にするダイボンディングツール（die bonding tool）とすることができる。１つのそのようなツールが、Finetech社によって製作されるＦｉｎｅｐｌａｃｅｒ（商標）Ｌａｍｂｄａである。
【００９３】
この実施例における一次側方基準面２８は、マザーボード導波路８をリソグラフィによってパターニングし形成するために用いられるのと同じ処理ステップにおいて形成される場合がある。このようにして、一次側方基準面２８は、マザーボード導波路８の位置に直接対応し、マザーボード２内に配置される。リソグラフィ用マスクの位置合わせ不良のような処理誤差から生じる、マザーボード２についてのマザーボード導波路８の位置の偏差も、一次側方基準面２８の位置に対応した影響を及ぼすであろう。したがって、一次側方基準面２８もマザーボード導波路８の位置に対して自己補正であり、それ故、一次側方基準面２８とマザーボード導波路８との間の相対的な距離は同じままである。
【００９４】
ドーターボード光学構成要素２２が、ドーターボード２４の三次側方基準面４２に対して機械的に位置決めされると、ドーターボード２４はマザーボードの凹部１８内にフリップチップ実装される。その際、光学的位置合わせツールの下で視認される、一次側方基準面２８及び二次側方基準面３０を視覚的に比較することによって、ドーターボード２４がマザーボード２に対して光学的に位置合わせされる。
【００９５】
代替的には、二次側方基準面３０及び三次側方基準面４２は、ドーターボード２４の上にある１つ以上の薄いマーカー層として、又は、ドーターボード２４内にある凹部として、又は、マザーボード２内に形成される一次側方基準面２８と同様に、ドーターボード２４内の１つ以上のリソグラフィによって形成される層からなる機構として形成される場合がある。薄いマーカー層が用いられる場合、側方基準面は、マーカーの外周エッジのうちの１つ以上を含む場合がある。そのような代替形態では、光学構成要素２２は、適切な光学的位置合わせツールの下で視認される、三次側方基準面４２及び光学構成要素基準面を視覚的に比較することによって、ドーターボード２４に対して光学的に位置合わせされる。
【００９６】
図１６ａは、本発明のこの実施例３において用いられる位置合わせ機構の一例を図示している。マザーボード上の位置合わせ機構（マザーボード位置合わせ機構２７）は、点又はマークとしての役割を果たす複数組の一次側方基準面２８を含み、一次側方基準面２８の上を通る線４４が位置合わせツールの表示画面上に重ねられた画像の上に重ね合わせられる場合がある。線４４が所定の位置に収まると、ドーターボード２４は、ドーターボードの二次側方基準面３０を重ね合わせられた線に合うように視覚的に配置することによって、受動的に位置合わせされる。
【００９７】
マザーボード位置合わせ機構２７が導波路８と同じ材料から且つ同じ処理ステップにおいて形成される場合には、マザーボード導波路８を形成するコア層が通常、周囲のクラッディング材料１２、１６の屈折率に比べて低い屈折率を有するため、一次側方基準面２８を見るのが難しい場合がある。
【００９８】
一次側方基準面２８を含むマザーボード位置合わせ機構２７の視認性をさらに改善するために、（数ナノメートルの単位での）薄い上側カバーリング４６が、マザーボード位置合わせ機構２７上に直接且つその形状に直接合わせて被着される場合がある。そのような上側カバーリング４６は、光学的位置合わせツールを用いるときに視覚的に特定可能である、１つの金属層、又はシリコンのような１つ以上の他の薄い材料層４６とすることができる。
【００９９】
その層はマザーボード位置合わせ機構２７の上部に直接配置され、それによって、導波路及びマザーボード位置合わせ機構がオーバークラッドされるときに、可視な材料層４６がマザーボード位置合わせ機構２７の上部とオーバクラッディング層１６との間に狭持される。オーバクラッディング層１６の上部ではなく、マザーボード位置合わせ機構２７の上部に直接可視な層を有することによって、後続の光学的位置合わせは、導波路８及び可視な層４６の高さの程度が異なることから生じる、障害となる光学的な作用に一切悩まされない。
【０１００】
この可視な層４６を形成する１つの方法は、コア層をリソグラフィによって形成するために製造工程において一時的に名目的に使用される既存の金属層を用いることである。この工程を図１６ｂに示すことができる。
【０１０１】
マザーボード２の製造の初期段階は通常、マザーボードの導波路８をエッチングするために金属マスク層を堆積しパターニングすることを含む。名目的には、金属マスク層は、パターニングされた導波路８を上からオーバークラッドする前に除去される。金属が除去される前に、本発明は、金属で覆われたコア機構の上にレジスト材料の層４８を堆積させ、そのレジスト層４８をパターニングして、導波路８を露出させておくが、マザーボード位置合わせ機構２７はレジスト層によって保護されたままにする。その後、その金属は、コア層の導波路８から除去されるが、マザーボード位置合わせ機構２７からは除去されない。そして、保護フォトレジスト層４８が除去され、後続の製造ステップが通常通りに続けられる。
【０１０２】
可視な層を形成する際の唯一の付加的なステップは、保護レジスト層の塗布である。マザーボード位置合わせ機構２７は、導波路８から十分に離すことができるので、保護レジスト層４８をパターニングするのに、費用のかかる精巧で細かいリソグラフィ用マスクプレートを使用する必要はない。それ故、視認層は、簡単且つ安価に形成することができる。付加的に又は代替的に、視認層は、当該技術分野において知られている処理ステップを用いて、マザーボード位置合わせ機構２７の下に及び／又はその側面の周囲に形成することもできる。
【０１０３】
この位置合わせ方式からの利点は、光学構成要素２２を導波路８に位置合わせする際の主な誤差が、光学的位置合わせツールを用いてドーターボード２４を視覚的に位置決めする際の誤差からのみ生じることであり、上記主な誤差は通常０μｍから１μｍ、より典型的には２５０ナノメートルであると推定される。それ以外では、ドーターボード２４上の（複数の）位置合わせ機構が同じ工程ステップにおいて形成されるため、ドーターボード２４上の位置合わせ機構同士の間の相対的な位置の誤差が通常０〜５０ナノメール、さらに典型的には２０ナノメートルの精度まで低減される。さらに、マザーボード２上の位置合わせ機構２７及び導波路８は同じ工程ステップにおいて形成されるため、これらの間の相対的な位置の誤差も、０ナノメール〜５０ナノメール、さらに典型的には２０ナノメートルの標準精度まで低減される。
【０１０４】
実施例４．
先行する実施例に加えて本発明の実施例４が、以下に説明され、図８及び図９において図示されている。この実施例における凹部１８は、マザーボード２のエッジに形成される矩形のスロット５０であり、入力／出力光ファイバー５２の配列を支持するドーターボード２４を光学アセンブリ１に収容するように構成される。この実施例におけるマザーボード２は、サブアセンブリ２０のドーターボード２４上に固定して実装される光ファイバーに端部を結合するように配置される受動集積光導波路８を有している。
【０１０５】
光ファイバーの配列は、図８ｃに示されるように、ドーターボード２４上に直接実装される場合があるか、又は、図８ｂに示されるように、Ｖ字溝５４のような他の位置合わせ機構の助けを借りて実装される場合がある。いずれの実装構成でも、各光ファイバーのコアは、ドーターボード２４の平面の上方に位置する。図９に示されるように、サブアセンブリ２０がスロット内にフリップチップ実装されるとき、光ファイバーは、集積導波路８に対して面外で位置合わせする。マザーボード２及びドーターボード光学構成要素２２の高さの位置合わせは通常、ドーターボード２４及び／又はマザーボード２上に係止部、陥凹部又は突出機構を形成することによって容易にされる。その配列内の外側ファイバー５８の外周端５６及び光ファイバーの端面６０そのものが、二次側方基準面３０を形成する。
【０１０６】
この実施例４のさらなる変形形態では、図１０ａ及び図１０ｂにおいて示されるように、凹部１８の面内形状は、角度を成す面６４を有するファイバーの配列を受け入れるように構成される台形６２とすることができる。角度を成す面を有する光学構成要素は、光学境界面における不要な後方反射の量を低減するために多くの場合に望ましい。各ファイバーの角度を成す露出面が隣接するファイバーの面と一致し且つ同一平面を成すように、それらのファイバーはドーターボード２４上に分散配置される。
【０１０７】
平行四辺形の凹部１８は、ファイバー面の角度及びファイバーの配列の長さ方向に対応する角部の角度をもつ面内形状を有する。
【０１０８】
マザーボード２の端部において代替形状のスロットを用いて、サブアセンブリ２０を集積し光学的に位置合わせすることもできると考えられる。
【０１０９】
実施例５．
先行する実施例に加えて本発明の実施例５が、以下に説明され、図１１〜図１３に示されている。実施例４と同様に、図１３ａ及び図１３ｂに示される実施例５の凹部１８は、マザーボード２のエッジに形成されるスロット５０であり、面内形状が一次側方基準面２８を与えている。この実施例５における凹部１８は、一次側方基準面２８の複数のグループを含み、各組又はグループは、異なるサブアセンブリの１つ以上の二次側方基準面３０に対して位置決めするように構成される。このことは、本発明の凹部１８が任意の所望の面内形状を取ることができるので、成し遂げることができる。異なる各サブアセンブリ２０を光学的に位置合わせするために用いられる一次側方基準面２８は、その特定のサブアセンブリ２０に特有の一次側方基準面グループの一部を形成する。異なる一次側方基準面の（複数の）組が、共通の一次側方基準面２８を共用する場合もある。
【０１１０】
そのような凹部１８の一例が図１３ａ及び図１３ｂに示されている。この凹部１８は、光ファイバーのサブアセンブリ２０を集積するために、面内にあり角度を成す一次側方基準面２８を与え、サブアセンブリ２０のドーターボード２４は、二次側方基準面３０としての役割を果たす矢印状の位置決め部分を含む。この実施例における矢印状の位置決め部分は、図１２ａ及び図１２ｂにおいて示されるように、サブアセンブリ２０のドーターボード２４内に浅い窪みをエッチングすることによって形成される場合があるか、又はドーターボード２４を完全に貫通して類似の矢印状部分を有する凹部１８をエッチングすることによって形成される場合がある。
【０１１１】
図１２ａ及び図１２ｂにおいて示されるようなサブアセンブリ２０は、接着剤を導入する又は余分な接着剤を逃がすことができるようにする１つ以上のトレンチ（trench）、ドーターボード２４上に光ファイバーを位置決めするＶ字溝、及び、サブアセンブリ２０のドーターボード２４にファイバーを固定する第３の境界面を形成するカバースリップ（slip）／ブロックのような他の機構を含む場合もある。
【０１１２】
また、凹部１８は、矩形ブロック上に実装される光ファイバーの矩形サブアセンブリ２０を受け入れるように構成される一次側方基準面も含む。光ファイバーの配列を含む矩形サブアセンブリ２０は当該技術分野において一般的に用いられる。種々のサブアセンブリ２０を集積し光学的に位置合わせするように構成される多機能凹部１８を有することによって、マザーボード２は、汎用集積プラットフォームとしての役割を果たすことができるようになる。
【０１１３】
その際、そのようなプラットフォームは、複数の異なるタイプの光学アセンブリ１のために用いることができる。このことは、例えば、製造作業において製造される或る数の光学アセンブリ１の上に標準的なファイバークリップ（図１３ｂに示されるファイバークリップ等）を集積し、そして、同じ製造作業において残りのアセンブリ１の上にさらに特殊なファイバークリップ（図１３ａにおいて示されるファイバークリップ等）を集積することを、顧客が希望する状況では、好都合である。この状況では、１つのタイプのマザーボード２が、結果として形成される両方のタイプの光学アセンブリ１に対して用いられ、異なるマザーボード２のタイプのための複数の製造作業を不要にする。
【０１１４】
それは、以下の製造状況においても好都合であり、この製造状況は、例えばサブアセンブリ２０を製造する際に問題に直面する場合に、特定のサブアセンブリ２０が不足する状況である、又は、特定のタイプのサブアセンブリ２０が好ましい供給元からもはや供給することができない状況である。代替の供給元からのサブアセンブリ２０に対応するような形状の凹部を有するマザーボード２であれば、マザーボード２を設計し直すことなく、これらの代替のサブアセンブリ２０を集積することができるであろう。さらに、多数の類似のサブアセンブリ２０を収容し光学的に位置合わせするように構成される凹部１８を有することによって、最終的なアセンブリ１においてどの特定のサブアセンブリ２０を使用すべきであるかを判断する前に、マザーボード２の設計を最終決定することができる。そのような自由度によって、迅速に試作することができるようになる。
【０１１５】
種々のサブアセンブリ２０を収容し光学的に位置合わせするように設計される凹部１８を形成することは、本出願において開示される凹部１８のいずれにも適用することができると考えられる。
【０１１６】
この実施例におけるサブアセンブリ２０は、マザーボード２上の別々の組の一次側方基準面２８に対して位置決め可能な二次側方基準面３０を有する異なるバージョンのサブアセンブリ２０を形成するために、サイズを変更することができる。サブアセンブリ２０のサイズ変更は、サブアセンブリ２０の全ての機構が光学アセンブリ１において必ずしも必要とされないときに行われる場合がある。例えば、接着剤トレンチは、必要とされない場合があり、除去することができる。サブアセンブリ２０上の機構の除去によって、新たな二次側方基準面３０が形成される必要がある場合も、そうでない場合もある。新たな二次側方基準面３０が必要とされる場合、例えば、エッチング、ダイシング及び高精度研磨、又は適切な二次側方基準面３０を凹部１８の一次側方基準面２８に対して位置決め可能にしておく、任意の他の適切な１つ又は複数の工程によって、サブアセンブリ２０のサイズ変更を行うことができる。
【０１１７】
実施例６．
先行する実施例に加えて本発明の実施例６が、以下に記述され、図１４及び図１５に示されている。この実施例では、複数の光学構成要素２２がマザーボード２上に集積される。図１４ａは、２つの凹部１８ａ、１８ｂを含むマザーボード２の一例を示している。第１の凹部１８ａは、隣接する位置に２つのサブアセンブリ２０を集積するように構成される面内形状を有する。第２の凹部１８ｂは、先行する実施例５において記述される凹部に類似しており、光ファイバーの配列を支持する種々のサブアセンブリ２０を集積し光学的に位置合わせするように構成される。この実施例におけるマザーボード２は、サブアセンブリ２０のドーターボード光学構成要素２２に光学的に結合する集積光導波路８の回路を含む。
【０１１８】
この実施例におけるサブアセンブリが図１４ｂ〜図１４ｄに示されており、図１４ｃ及び図１４ｄに示されるサブアセンブリは第１の凹部１８ａ内に配置されるサブアセンブリであり、一方、図１４ｂに示されるサブアセンブリは第２の凹部１８ｂ内に配置されるサブアセンブリである。図１４ｂは、２つの矢印状の位置決め部分が２組の二次側方基準面３０を与えることを除いて、実施例５において記述されるサブアセンブリに類似のサブアセンブリ２０である。図１４ｃは、図４において示されるサブアセンブリに類似のサブアセンブリ２０であり、ドーターボード上に実装され且つ予め位置合わせされる２つの光学構成要素２２を含む。このサブアセンブリ２０上の二次側方基準面３０は、実装されるドーターボード光学構成要素２２のうちの１つのドーターボード光学構成要素の２つの露出面上に配置される。図１４ｄは、図５において示されるサブアセンブリに類似のサブアセンブリ２０である。このサブアセンブリ２０上の二次側方基準面３０は、実施例２において記述される係止部に類似の係止部によって与えられる。
【０１１９】
第１の凹部１８ａは、一次側方基準面２８を含み、この一次側方基準面２８は、図１４ｃ及び図１４ｄに示されるサブアセンブリのドーターボード光学構成要素２２を、マザーボード２の集積導波路８に光学的に位置合わせする。その一次側方基準面２８は、これら２つのサブアセンブリ２０同士の間の側方光学的位置合わせをもたらすように機能する。
【０１２０】
それ故、この実施例では、マザーボード２は、一次光学構成要素１０をドーターボード光学構成要素２２に位置合わせするように機能するだけでなく、複数のドーターボード光学構成要素２２を一緒に位置合わせするための実装プラットフォームとしての役割も果たす。全てのサブアセンブリ２０のための一次側方基準面２８は同じ処理ステップにおいて形成されるので、オーバ／アンダーエッチング又はマスク位置合わせ不良から生じる特定の基準面の位置の変動は、全ての一次側方基準面２８の間で共通であり、それ故、補償する効果を有する。図１５は、全てのサブアセンブリ２０がマザーボード２上にフリップチップ集積された光学アセンブリ１を示す。
【０１２１】
これらの実施例に関するさらなる変形は、本発明において記述される実施例のいずれかに記述されるように構成された一次側方基準面２８及びサブアセンブリ２０を含むことができ、同じ凹部１８内に複数の隣接するサブアセンブリ２０を収容し光学的に位置合わせすることもできる。本発明の凹部１８は、同じ又は異なるサブアセンブリ２０を多数の任意の位置又は向きにおいて集積するように設計される複数組の一次側方基準面２８も含むことができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
0005557198.tif 000004
【図２ａ】
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【図２ｂ】
0005557198.tif 000006
【図２ｃ】
0005557198.tif 000007
【図３ａ】
0005557198.tif 000008
【図３ｂ】
0005557198.tif 000009
【図３ｃ】
0005557198.tif 000010
【図４】
0005557198.tif 000011
【図５ａ】
0005557198.tif 000012
【図５ｂ】
0005557198.tif 000013
【図６ａ】
0005557198.tif 000014
【図６ｂ】
0005557198.tif 000015
【図７ａ】
0005557198.tif 000016
【図７ｂ】
0005557198.tif 000017
【図７ｃ】
0005557198.tif 000018
【図８ａ】
0005557198.tif 000019
【図８ｂ】
0005557198.tif 000020
【図８ｃ】
0005557198.tif 000021
【図９】
0005557198.tif 000022
【図１０ａ】
0005557198.tif 000023
【図１０ｂ】
0005557198.tif 000024
【図１１ａ】
0005557198.tif 000025
【図１１ｂ】
0005557198.tif 000026
【図１２ａ】
0005557198.tif 000027
【図１２ｂ】
0005557198.tif 000028
【図１３ａ】
0005557198.tif 000029
【図１３ｂ】
0005557198.tif 000030
【図１４ａ】
0005557198.tif 000031
【図１４ｂ】
0005557198.tif 000032
【図１４ｃ】
0005557198.tif 000033
【図１４ｄ】
0005557198.tif 000034
【図１５】
0005557198.tif 000035
【図１６ａ】
0005557198.tif 000036
【図１６ｂ】
0005557198.tif 000037
【図１７ａ】
0005557198.tif 000038
【図１７ｂ】
0005557198.tif 000039