(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．シリコン基板およびシリコン側壁で構成されるシリコンチャンバーを備え、該シリコン側壁は開口を有する少なくとも一つのシリコンウェハで構成され、該シリコン基板は上面と下面とを有し、該上面にマイクロエレクトロニックマシンメカニカル（ＭＥＭＳ）デバイスが実装される、ＭＥＭＳアセンブリを、
２．複数のマルチチップモジュール（ＭＣＭ）と
相互接続する相互接続システムであって、
ｉ．上側と下側とを有するシステム相互接続基板と、
ｉｉ．該システム相互接続基板の前記上側に実装される第１の複数のソケットと、
ｉｉｉ．前記システム相互接続基板の前記下側に実装される第２の複数のソケットと、
ｉｖ．前記システム相互接続基板上のソケットに挿入される少なくとも１つのＭＥＭＳアセンブリと、
ｖ．該システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソケットのうちの少なくとも１つに挿入される少なくとも１つのＭＣＭと、
ｖｉ．該システム相互接続基板の前記下側の前記複数のソケットのうちの少なくとも１つに挿入される少なくとも１つのＭＣＭと、を備え、
ａ．前記システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソケットに挿入された前記複数のＭＣＭは、所定の電気回路の１つの回路機能を果たし、前記システム相互接続基板の前記下側の前記複数のソケットに挿入された前記複数のＭＣＭは、該所定の電気回路の他の回路機能を果たし、
ｂ．前記システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソケットに挿入された前記複数のＭＣＭと前記システム相互接続基板の前記下側の前記複数のソケットに挿入された前記複数のＭＣＭとは、前記システム相互接続基板の上側と下側との対応する位置にある一対のＭＣＭが前記システム相互接続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する共通の軸上に配置され、共通の軸上に配置された前記一対のＭＣＭは、前記システム相互接続基板を貫通して延在する電気的経路によって電気的に接続され、前記所定の電気回路のＭＣＭを相互接続する電気的経路が最小化される、相互接続システム。
【請求項２】
前記システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソケットのうちの少なくとも１つに挿入される前記少なくとも１つのＭＣＭは、増幅器回路からなり、前記システム相互接続基板の前記下側の前記複数のソケットのうちの少なくとも１つに挿入される前記少なくとも１つのＭＣＭは、デジタルアナログ変換器回路からなる請求項１記載の相互接続システム。
【請求項３】
ａ．前記複数のＭＣＭの各々が、上側と下側とを有し、該上側に少なくとも２つのＩＣチップと該下側に複数のＭＣＭ電気的コンタクトパッドとを有する基板を備え、
ｂ．前記第１の複数のソケットと前記第２の複数のソケットとが各々、ソケット基板と、該ソケット基板を貫通して延在するソケットコンタクトピンアレイと、を備えるものであり、
前記ＭＣＭ電気的コンタクトパッドが前記ソケットコンタクトピンアレイと接触する、請求項１記載の相互接続システム。
【請求項４】
前記シリコン基板の下面に実装された複数のＭＥＭＳ電気的コンタクトパッドをさらに備え、前記ＭＥＭＳアセンブリが挿入されるソケットの前記ソケット基板の前記ソケットコンタクトピンアレイは、前記ＭＥＭＳ電気的コンタクトパッドと接触する請求項３記載の相互接続システム。
【請求項５】
前記システム相互接続基板の前記上側の前記複数のソケットに、第１の複数のＭＣＭが挿入され、該第１の複数のＭＣＭの各々は本質的に同一の回路機能を実行し、前記下側の前記複数のソケットに、第２の複数のＭＣＭが挿入され、該第２の複数のＭＣＭの各々は同一の回路機能を実行し、前記第１の複数のＭＣＭによって実行される前記回路機能は、前記第２の複数のＭＣＭによって実行される前記回路機能とは異なる請求項４記載の相互接続システム。
【請求項６】
前記ＭＥＭＳアセンブリはｎ個の機械的素子を備え、前記第１および第２の複数のＭＣＭのそれぞれは（ｎ＋ｘ）個のＭＣＭ（ｘは１以上）を備える請求項５記載の相互接続システム。
【請求項７】
前記ＭＥＭＳデバイスはｎ個の機械的素子を有し、前記複数のＭＣＭは、１つの回路機能を提供するＭＯＤAで示す複数の（ｎ＋ｘ）個の第１の種類のＭＣＭと、第２の回路機能を提供するＭＯＤBで示す複数の（ｎ＋ｘ’）個の第２の種類のＭＣＭと、を備え、ｘおよびｘ’は１以上であり、更に、ＭＯＤAで示す前記ＭＣＭは前記システム相互接続基板の一方の面に配置され、ＭＯＤBで示す前記ＭＣＭは該システム相互接続基板の他方の面に配置される請求項６記載の相互接続システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、相互接続テクノロジに関し、特にマイクロエレクトロニックマシンメカニカルシステム（micro-electronic machined mechanical device（ＭＥＭＳ））を相互接続することに関する。
【背景技術】
【０００２】  マイクロメカニカル素子を使用する新たな光デバイス（photonic device）が開発されている。主に、マイクロメカニカル素子は、種々のプラットフォーム上に構成することができる。しかしながら、特に選択される基板は、一般に半導体ウェハ、たとえばシリコンである。シリコンの機械的および光学的特性を結合する新たなデバイス構造を作成するために、高度にかつしばしば精密に設計されたシリコン処理を使用することができる。この手法を改良するために、高度のテクノロジ、すなわちシリコンオプティカルベンチテクノロジが開発されてきた。一般に、共通の機能を並列モードで実行するために、大型集積アレイに、本明細書ではＭＥＭＳと呼ぶマイクロメカニカルデバイスまたはサブアセンブリが形成される。アレイ用の基板は、通常、シリコンウェハかまたは大型シリコンチップである。大抵の例では、ＭＥＭＳデバイスアレイは、光デバイスを備えており、光Ｉ／Ｏ信号を用いてアクセスされる。【０００３】  最も有望な光ＭＥＭＳデバイスの１つは、光クロスコネクトデバイスである。これらは、光ネットワーキングにおいて、ある光チャネルのアレイから他のアレイに光信号をルーティングするために使用され得る。光クロスコネクトは、一般に、マイクロメカニカルミラーのコンパクトアレイの形態で作成される。光導波管の通常は線形アレイである入力アレイは、ミラーアレイにアドレスように配置されており、ミラーアレイは、入力アレイから光導波管の対応する出力アレイに光ビームを向ける。入力および出力光チャネルは、光集積回路における光導波管であってよく、あるいは光ファイバのアレイであってよい。【０００４】  これら光クロスコネクトデバイスは、多数の光出力のうちの選択された１つの間で多数の光入力のうちの１つを切替えることができる。たとえば、１０ファイバ出力アレイとともに使用される１０ファイバ入力アレイは、１００個の接続を作成する能力を有している。各チャネルは、一般に何１０、あるいは将来のシステムでは何１００ものチャネル波長分割多重（ＷＤＭ）を共に有する。かかるスイッチの情報処理能力は非常に大きい。【０００５】  最先端技術による光ネットワーキングシステムは、マイクロメカニカルミラーの大型のコンパクトアレイを必要とする。マイクロメカニカルミラーは、制御電極を使用して電気的に動作し、ミラーのチルトは、制御電極に選択的に印加される静電界によって制御される。【０００６】  標準の光ネットワーキングシステムでは、ｎの入力ファイバに対し、ｎ2のミラーアレイが使用される。各入力ファイバは、たとえば１０個のミラーの関連する列にアクセスし、１０個のミラーの各々は１０個の出力ファイバのうちの１つにアドレスする。一般的な動作中のクロスコネクトでは、たとえば、最初の３つのミラーは駆動されず、すなわちビーム経路に交わらず、４番目のミラーが電気的にチルトされてビーム経路に交わり、その関連するファイバにビームを向ける。このように、第１のファイバは１０のミラーのうちの選択された１つ、故に１０のファイバのうちの選択された１つにアドレスすることができる。このｎ2ミラーアレイは、オンとオフという２つのチルト位置を必要とする。代替的なミラー構成では、同じ１０×１０スイッチに対し２ｎミラーを使用する。それは、１０の位置のうちの１つに光ビームを向けることによって動作し、２方向チルト能力を有する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  相互接続問題を説明するために、ｎ2の具体例を分析する。
【０００８】  ３２チャネルＷＤＭシステムは、３２×３２ミラーアレイを必要とする。ミラー毎に４つの独立した電気的アドレス手段がある場合、相互接続の合計数は４０９６である。更に、アレイの各ミラーは関連するＩＣドライバを有し、それは増幅器とデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）とを含む場合がある。増幅器およびＤＡＣは、各々いくつかまたは多く、たとえば６つのＩＣチップを備える場合がある。従来からの回路基板アセンブリを使用すると、この相互接続のレベルでは多くの大型印刷回路基板が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  ＭＥＭデバイスアレイを駆動するために必要なＩＣ制御回路を備えたＭＥＭデバイスアレイを、共通のシステム相互接続基板上に集積する、ＭＥＭＳデバイスアレイのための相互接続システムを開発した。たとえば、３２チャネルＷＤＭスイッチ用のＭＥＭＳ光交換アセンブリとチャネル毎の２つのマルチプルチップＩＣモジュールとの場合、本発明の相互接続システムは、ミラーアレイ用に６４モジュールＩＣドライバを備えた１０２４ミラーアレイを集積する。ＩＣモジュールは、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）であり、共通の相互接続基板に基板の両面を使用してソケット実装される。これにより、所定のＷＤＭチャネルを提供するＭＣＭの対を、共通の相互接続基板の上と下とに近接して配置することができる。冗長相互接続戦略は連続動作を提供し、ソケット実装戦略により、欠陥部分の迅速な交換が可能になる。ソケットにおいてＭＥＭデバイスアセンブリとＭＣＭとを相互接続するために、コンタクトピンアレイが使用されてよい。コンタクトピンアレイを使用することにより、ＭＥＭＳデバイスおよびＭＣＭを交換または修理のために容易に取外すことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】  図１を参照すると、３×３マイクロメカニカルミラーアレイが、本発明に従って有利に相互接続されたＭＥＭＳデバイスアレイの例として示されている。マイクロメカニカルデバイスの３×３アレイは、１１ａ〜１１ｉとして示すように、シリコン基板１２上に実装された９つのマイクロメカニカルミラーからなる。アレイの個々のミラーデバイスは、４方向チルト能力を備えたミラー面１４と、鎖線で示す駆動電極１５〜１８とを備えている。チルトの制御は、電極１５〜１８に選択的に電圧を印加することにより電気的に行われる。これは、通常、４つの電極の各々が個々に指定可能であることが必要である。ランナ２１は、各デバイス１１ａ〜１１ｉの４つの電極をボンディングパッド２３に相互接続する。ｎ個のデバイスのアレイには、４ｎの独立した電極相互接続が必要である。原則として、それより少ない電気的接続を使用することができるが、好ましい選択は示されているものである。この相互接続には、３×３アレイに対し合計３６の個々のランナおよびボンディングパッドが必要である。
【００１１】  光クロスコネクトにおいて、アレイのミラーは、光導波管の光ビームと通信する。導波管は本発明の一部ではないため、本発明の説明を簡単にするためにここには示さない。アレイの３×３というサイズは、本明細書において、大型のマイクロメカニカルデバイスアレイに必要な電気的相互接続の複雑性を示す便宜上選択されている。最近開発されているデバイスアレイは、単一シリコンプラットフォーム上に何１０もまたは何１００ものマイクロメカニカルミラーを有する場合がある。マイクロメカニカルデバイスの数が増大するに従い、相互接続問題は困難になる。
【００１２】  マイクロメカニカルミラーデバイスは、共通基板上の大型アレイに製作され得る広範囲の電気的駆動マイクロメカニカル素子の単なる例として与えられている。それは、大型のマイクロメカニカルデバイスアレイの相互接続に関連する問題を説明するために示されている。
【００１３】  ＭＥＭＳデバイスは、明らかに壊れ易いため、悪環境から十分に保護されなければならない。正常なサービス環境では、それらは完全に封入され好ましくは密封されなければならないが、それでも光アクセスは可能である。ＭＥＭＳデバイスの機械的特徴により、パッケージは機械的完全性と寸法安定性とを提供しなければならない。本発明の相互接続システムを使用する相互接続に適したタイプのＭＥＭＳモジュールを、図２に示す。ＭＥＭＳモジュールは、迅速な取外しおよび交換を容易にするために、コンタクトピンアレイソケットに実装されるように示されている。
【００１４】  図２において、シリコン基板３２が、その上に実装されたＭＥＭＳデバイス３１とともに示されている。３０台の参照番号を有する素子は、ＭＥＭＳモジュールの部品を示す。ソケット素子は、５０台の番号で示されている。
【００１５】  シリコン基板３２は、単結晶、多結晶（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンであってよい。ＭＥＭＳデバイスは、ワイヤボンド３３を用いて基板３２にダイボンディングされ相互接続されてよい。ワイヤボンドは、ボンディングパッド（図１の２３）を基板パッド（図示せず）に相互接続する。当業者には、種々の実装方式のいずれが使用されてもよく、主な目的はＭＥＭＳデバイスの熱膨張率ｔcをそれが置かれる基盤と一致させることである、ということが理解されよう。ＭＥＭＳデバイス３１と基板３２との間の電気的相互接続は、多くの形態をとることができる。シリコン基板の場合、標準ＩＣ相互接続テクノロジを使用することが便利である。一般に、これは、成長したかまたは沈着された酸化物と、酸化物上にフォトリソグラフィにより形成されたアルミニウム金属被覆相互接続パターンと、を備える。本発明の１つの実施の形態によれば、ＭＥＭＳデバイスを封入するためにシリコンチャンバが提供される。図２に示す構成では、チャンバの側壁はシリコンウェハ３４、３５および３６で構成されている。個々のウェハには、示されているようにＭＥＭＳデバイスに適応するために広い開口が設けられている。開口は、ＲＩＥ等のディープエッチング技術を使用して形成されてよく、あるいはレーザ穴あけされるか、他の適切な方法で生成されてもよい。開口の形成後、ウェハは、標準ウェハボンディング方法を用いて共に取付けられてよい。例えば、ウェハの表面は、たとえば０．１〜５ミクロン等の非常に薄い酸化物を形成するよう酸化することができ、ウェハは熱圧着ボンディングを使用して共に接着することができる。シリコンチャンバの側壁および底を構成するために、いかなる「異質の」材料（先の例では非常に薄いＳｉＯ2層以外）も使用されないことが好ましい。これにより、アセンブリ全体の同質性と付随する一様の熱機械的特性が保持される。
【００１６】  チャンバ４０の上部は、透明ウインドウペイン３８によって覆われている。ウインドウペインは、ＭＥＭＳデバイスにおいて偏向されている光ビームのために使用される波長に対して透明な溶融石英または他の適切な材料であってよい。一般に、この波長は１．３または１．５５ｎｍである。図２において、上部シリコンウェハ３６の開口の側壁３７は、チャンバ４０との間に凹みを設けて配置されることにより、ウインドウペイン３８用のレッジ（ledge）を提供する。ウェハ３６の開口は、ウインドウの幅より大きいことが好ましい。これにより、チャンバを形成する、正確には熱機械的に一致していない唯一の材料からなるウインドウペインが「浮動」することができる。このため、チャンバ壁とウインドウペインとの間の異なる熱膨張が、ウインドウペインシートにおけるチャンバ壁とウインドウペイン自体との間の空間によって適応される。たとえば種々のシリコン材料から選択することができる弾性充填材／接着剤を用いて、ウインドウペインをチャンバに密封させることができる。
【００１７】  図２において、密封されたチャンバ４０の側壁を形成する際に、３つのシリコンウェハが使用される。必要なウェハの数は、ウェハの厚さと、ＭＥＭＳデバイスの高さと、ＭＥＭＳデバイスの上部とウインドウペイン３８との間に必要なスタンドオフと、によって決まる。ＭＥＭＳデバイス用の基板が、従来からの薄型化技術によって薄型化される場合、チャンバ側壁を構成するために、単一の標準２０〜３０ミル厚さのウェハで十分である。
【００１８】  チャンバ側壁を形成するためにシリコンウェハを使用することは、当業者に思いつくいくつかの選択肢の単なる一例である。代替的に、シリコンの基板３２にシリコンのカラーを取付けてもよい。また、カラーは、ウインドウペイン用のレッジを提供するために機械加工されてもよい。また、ウインドウペインは、カラーの上部か、または同様の結果を提供するように図２の上部ウェハ３６の上、すなわちシート無しに配置されてもよい。
【００１９】  なお、当業者には、これら図面の種々の要素のサイズが本発明の原理を説明するための便宜上のものであり、必ずしも一定の比率で縮小されていない、ということが明らかなはずである。示されている３×３アレイは、説明の便宜上のものである。上述したように、より一般的なアレイは、３．２ｃｍ基板上の３２×３２マイクロメカニカルデバイスであり、それによりおおよそ１ｍｍ2の１デバイスサイズが可能になる。また、ｘ列とｙ列とからなるアレイ構成は、単なる一例にすぎない。他の配置、たとえば交互にオフセット配置された列および交互配置（interbeared）された列等、他の配置が使用されてもよい。
【００２０】  再び図２を参照すると、基板３２には、図２に示すようなソケット５２へのプラグイン接続のために配置されたコンタクトパッド３９のアレイが設けられている。コンタクトパッド３９は、チャンバ内でＭＥＭＳデバイスと相互接続する。この相互接続は、チャンバアセンブリの底を貫通して延在するビア（via）等、あらゆる適切な構成によってなされてよい。ソケットの材料は、セラミック、プラスチック、またはエポキシであってよい。ソケット５２には、コンタクトパッド３９を圧するがそれらに取付けられてはいない複数のばね式コンタクトピン５６が設けられている。これにより、ＭＥＭＳデバイスを交換または修理のために容易に取除くことができる。また、電気的接続を機械的に浮動させることができ、それによりソケット５２または次の相互接続レベルに対する異なる熱膨張かまたは他の機械的応力が、ＭＥＭＳデバイスに伝わるのが防止される。容易にアクセスできるように、およびＭＥＭＳデバイスがソケット５２の基部上で浮動することができるように、ソケットに取付けられたときのＭＥＭＳデバイスの周囲には、空間５８が設けられ、それによってＭＥＭＳデバイスに対して与えられる応力からのソケットにおけるひずみが除去される。空間は、ひずみの逃げに適応するには十分大きいが、コンタクトパッド３９のいずれもがその関連するコンタクトピン５６から移動するのを防止するためには小さすぎる。コンタクトピン５９の下部は、後述するシステムボードに電気的に接続されている。システムボードは、エポキシ印刷配線板（ＰＷＢ）か、または他の適切な相互接続基板であってよい。なお、ＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳデバイス自体が挿入されるデュアルソケット、すなわちソケット５２に実装され、ソケット５２は、コンタクトピンアレイ実装配置を使用してシステム相互接続基板に実装される。ＭＥＭＳデバイスもソケットも共に、容易に取外すことができるが、ソケットは通常、システム相互接続基板に固定される。
【００２１】  一般的な最先端技術によるＭＥＭＳ光交換システムでは、システム全体が複数のＭＥＭＳデバイスを含む場合がある。また、たとえばＭＥＭＳ用の駆動回路、増幅器、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣＳ）等、いくつかの機能に対し多くの集積回路を含んでもよい。これら複数の素子は、大型で複雑な相互接続システムにおいて電気的に接続されている。システムのいかなるモジュールの故障も、迅速な修理機能によって有利に処理される。本発明の主な特徴によれば、システムの能動素子の各々が、交換または修理のために迅速に取除くことを容易にする方法で相互接続されている。このため、示されているＭＥＭＳアセンブリにおいて、ＭＥＭＳデバイスは取外し可能である。ＩＣ駆動回路もまた取外し可能である。
【００２２】  単一基板にシステムの能動コンポーネントのすべてを取外し可能に取付ける手段を備えたシステム相互接続基板を、図３の平面図に示す。システム相互接続基板６１には、ＭＥＭＳデバイス用のソケット６２と、ＩＣドライバモジュール用のソケット６４と、が設けられている。また、インタフェース制御チップ用のソケット６５も設けられてよい。
【００２３】  図３の断面線４−４に沿った断面図を図４に示す。システム相互接続基板は、構造上の支持を提供するための剛性フレーム６６を備えるように示されている。追加のＩＣドライバモジュールに適応するために、システム相互接続基板の下側に、ソケット６７が設けられている。要求される多数の印刷回路相互接続に適応するために、システム相互接続基板は多層ボードであってよい。図４の破線６３は、この選択を示す。多層ボードは、セラミックかまたはエポキシかまたは他の適切な構造であってよい。
【００２４】  本発明による典型的なＩＣドライバモジュールを図５に示す。このモジュールは、本システムの３２のマイクロメカニカルミラーのうちの１つの増幅器を表す。本モジュールは、ＩＣチップ７１、すなわちはんだバンプにより基板７２にボンディングされたフリップチップを備える。基板は、セラミックかエポキシかまたは他の適切な材料であってよいが、好ましくはシリコンである。ワイヤボンド７３は、ＩＣチップ７１と基板７２とを相互接続する。基板７２は、印刷配線板（ＰＷＢ）７４上に支持される。基板７２は、ＰＷＢ７４のビア（図示せず）を介してコンタクトパッドアレイ７８と相互接続される相互接続パターン７６を有する。ＩＣチップの保護のために、プラスチックオーバモールディング７９が設けられてよい。ＩＣチップ７１、基板７２および相互接続は、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）として認識される。ＭＣＭの多くの形態が、示されているバージョンが単なる一例である本技術分野において周知である。ＭＣＭパッケージ全体は、ランドグリッドアレイＭＣＭに似ており、ランドパッド７８が、図２に関連して述べた方法でコンタクトピンアレイと係合するために配置されている。他の代替的な配置では、ＩＣチップ７１が基板７２にワイヤボンディングされてよく、あるいは基板７２が除去されＩＣチップが基板７６に直接フリップチップボンディングかまたはワイヤボンディングされてよい。多くの場合、基板７２は、別々の回路素子に対して有用であることが分かる。
【００２５】  図５は、ソケット８１に挿入されるＭＣＭを示す。ソケットは、図４のソケット６４の１つに対応する。ソケットは、図２に関連して説明した種類のコンタクトピンアレイ８２を有する。ＩＣデバイスの更なる保護のために、カバー８３が設けられてよい。
【００２６】  ＩＣドライバＭＣＭおよびＭＥＭＳモジュール９１とともに置かれた、図４のシステム相互接続基板６１を、図６に示す。基板の表面のＭＣＭは９３で示し、基板の底面のＭＣＭは９５で示す。
【００２７】  システム相互接続基板６１の下面の平面図を図７に示す。ソケットの縁は６７で見ることができ、そこにＭＣＭ９５が挿入されている。図６は、図７の６−６に沿った図である。典型的なアセンブリでは、モジュール９１を適所に保持する手段（図示せず）が設けられる。その手段は、各モジュールのためのばねクリップであってよく、あるいは基板全体に亙るホールドダウンフレームであってもよい。
【００２８】  本発明の好ましい実施の形態では、上面および下面それぞれのＭＣＭは本質的に同じであり、すなわち、ＭＣＭ９３は同じであって１つの回路機能を提供し、ＭＣＭ９５は同じであって異なる回路機能を提供してよい。本明細書で詳細に説明する例では、ＭＣＭ９３は増幅器ＭＣＭであり、ＭＣＭ９５はデジタルアナログ変換器である。逆の配置も同等であると考えられる。各ミラーがいくつかのチルト位置を提供するものであるミラーアレイでは、デジタルアナログ変換器が使用される。他のミラーアレイは、２つのチルト位置のみを必要としてよい。このため、他の回路機能を備えた他のＭＣＭが必要とされる場合もある。しかしながら、本発明の特徴は、システム相互接続基板上の同じ上／下部分に、所定の機械的デバイス（ここではミラー）を動作させるＭＣＭを配置することである。例えば、図６において、ＭＣＭ９３ａは、所定のミラーの駆動回路で動作する増幅器モジュールであり、ＭＣＭ９５ａは、同じ駆動回路におけるデジタルアナログ変換器である。それらは、示されているように、システム相互接続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する軸９６によりおよそ中心が決められて位置合せされる。このように、所定の電気回路のＭＣＭを相互接続する電気的経路が最小化される。この特徴は、本システムの総相互接続長を低減するために重要であり、同じ基板上にシステム全体を統合するのを可能にする。
【００２９】  本明細書で説明する種類の複雑なシステムでは、システム信頼性が重要な問題である。本明細書では、システム信頼性を３つのコンテキストで扱う。第１は製造信頼性であり、そこでは、高歩留りで製造されるシステム設計の能力が重要である。第２は設計信頼性であり、そこでは、システム設計により異なるシステム要求に対するスケーリングおよび他の変更が可能になる。第３はサービス信頼性であり、サービス環境における回路または機械的故障によるサービスの中断を避けるシステムの能力を意味する。３つはすべて、本発明の相互接続構成によって提供される。
【００３０】  高システム製造歩留りは、システムソケットにすべてのコンポーネントを取付けることからもたらされる。製造業者のシステムアセンブリ段階での挿入に失敗したコンポーネントは、容易に取外され交換される。コンポーネントがはんだ付けされるかまたは他の方法で永久的に取付けられる、対応するシステムアセンブリでは、アセンブリ中のコンポーネントの故障により、しばしば、効率の悪くコストのかかる補整が必要となる。
【００３１】  システムのサイズ、すなわち機械的デバイスの数を単にソケットを追加するかまたは取除くことによって変更することができる、上述した構成により、高レベルのシステム設計信頼性が提供される。これにより、非常に単純な回路変更によって、８、１６、２４または３２の機械的素子を備えたシステムに対し８つの駆動回路のモジュールにおいて同じ基本基板設計を使用することができる、モジュール設計戦略が可能となる。それにより、２４または３２の機械的素子の汎用相互接続ブロックとして、例えば３２の機械的デバイス用の駆動回路等を備えた単一ボードを使用することが、費用効率のよいことが分かる。
【００３２】  第３の信頼性カテゴリ、すなわちインサービス（in-service）信頼性は、本発明のコンテキストにおいて特に重大である。本明細書で説明する光交換クロスコネクトは、大量のトラフィックを運ぶ通信システムにおいて機能する。単一の３２チャネルＷＤＭスイッチが、８０の多重化高速信号を搬送し、何１００もの顧客をサービスしてよい。絶対的なインサービス信頼性を備えた、すなわち本質的にサービス中断の可能性が全くないかかるスイッチを設計することが望ましい。本発明の特徴によれば、本システムには、すべての能動デバイス素子のソケット相互接続による迅速な取外しおよび交換能力が提供されるのみでなく、動作が中断されないための冗長的な特徴もまた提供される。図３、図４、図６および図７のシステム相互接続基板は、３２の機械的（ここではミラー）素子を備えたＭＥＭ用に設計されている。本実施の形態における機械的素子の各々に対する駆動回路要件は、増幅器用の１つのＭＣＭと、デジタルアナログ変換器用の１つのＭＣＭと、である。３２の増幅器ＭＣＭと３２のデジタルアナログ変換器ＭＣＭとは、本システムに対し６４のＭＣＭの相互接続を必要とする。示されている実施の形態では、基板６１の上側に３２の増幅器ＭＣＭソケットが設けられ、下側に３２のデジタルアナログ変換器ＭＣＭソケットが設けられる。両面に、スペアＭＣＭに適応するためのスペアソケットがある。図３は、基板６１の上側における３４のＭＣＭソケットを示し、２つのスペア増幅器ＭＣＭを可能とする。図７は、基板の下側の３６のＭＣＭソケットを示し、示されるように、４つのスペアデジタルアナログ変換器ＭＣＭを可能とする。代替的に、図４および図７におけるソケット６７ａは、スペアＭＥＭデバイスのために使用されてよく、この場合、ＭＣＭサイトをサイト６５（図７）の代りに追加することができる。本発明の他の実施の形態では、ＭＥＭデバイスが別々の基板上に実装されてよい。当業者には、本明細書で示し説明する構成に対する多数の他の変形例が思いつくであろう。本発明のこの態様の基本的な特徴は、（ｎ＋ｘ）ソケットと（ｎ＋ｘ）ＭＣＭと（ｘは１以上）を備えたｎ個の機械的素子のシステムである。各機械的素子の駆動回路が、１つの回路機能を提供するＭＯＤAで示す第１の種類のＭＣＭモジュールと、他の回路機能を提供するＭＯＤBで示す第２の種類のＭＣＭモジュールとを必要とし、システム相互接続基板の一方の面に複数のＭＯＤAが設けられ他方の面に複数のＭＯＤBが設けられた両面システム相互接続基板が使用される、上述した実施の形態では、一般化規定は次のようになる。すなわち、ｎ個の機械的デバイスを駆動するｎ個の回路用のシステム相互接続基板は、基板の一方の面に（ｎ＋ｘ）ＭＯＤAおよび基板の他方の面に（ｎ＋ｘ’）ＭＯＤBを備え、ここでｘおよびｘ’は、１以上であって同じあっても異なってもよい。更に、上述した特徴によれば、システム相互接続基板を貫通しかつそれに対して垂直に延在する軸の上におよそ中心を置くｎ個の回路の各々に対してＭＯＤAおよびＭＯＤBを有するように特徴付けられてよい。
【００３３】  本質的に同じ回路機能かまたはその近い変形という語は、本明細書で使用される場合、システム相互接続基板の上側に配置されたＭＣＭモジュールの各々は本質的に同じ回路機能を実行し、システム相互接続基板の下側のＭＣＭの各々は本質的に同じ機能を実行し、ただしシステム相互接続基板の上側のＭＣＭによって実行される機能はシステム相互接続基板の下側のＭＣＭによって実行される機能とは同じでない、という事実を伝えるものと解釈される。概して、共通の電気駆動回路のＭＯＤAおよびＭＯＤBの各対は、電気的に直列に接続されており、機械的デバイスのｎアレイを提供するＭＯＤAおよびＭＯＤBの対は、電気的に並列に接続される。
【００３４】  シリコンという語は、本発明の相互接続システムの素子の材料を説明するために本明細書で使用される場合、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）またはアモルファスシリコンを含むものと解釈される。
【００３５】  本発明の種々の更なる変更は、当業者に思いつくであろう。基本的に、それによって本技術が進歩した原理およびそれらの等価物によっている、この明細書の特定の教示からのずれはすべて、説明されおよび請求されているような本発明の範囲内にあると適切にみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を用いて相互接続され得るデバイスの例として示されている、本実施の形態では光クロスコネクト用の４方向チルトのミラーである、ＭＥＭＳデバイスアレイの略図である。
【図２】  一般的なＭＥＭＳアセンブリとその関連するソケットを示す略図である。
【図３】  本発明のシステム相互接続基板の平面図である。
【図４】  図３の４−４断面図である。
【図５】  図３および図４のシステム相互接続基板のソケットへの挿入に適したＭＣＭの概略図である。
【図６】  システム相互接続基板に取付けられたＭＣＭを示す図４と同様の図である。
【図７】  ＭＣＭが取付けられたシステム相互接続基板の下側を示す、図３と同様の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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