(57)【要約】【課題】歩留りが高く、製造コストが廉価な光電子モジュールを提供する。【解決手段】光電子モジュール２００用の光学サブアセンブリ（ＯＳＡ）２４０は、基本モジュールの回路基板２６０上へのＯＳＡ２４０の取付けを可能にする光学的な回転を使用する。ＯＳＡ２４０の製造プロセスは、ＯＳＡ２４０を基本モジュールの製造から分離して製造できるので、複雑性が軽減され、高い歩留まりを達成することができる。ＯＳＡ２４０の製造は、フレックス回路２２２上の光電子チップ２１０のバーンイン試験を含むことができ、フレックス回路２２２は、サイズが小さく、光電子チップ２１０が不良である場合の歩留まり損失コストが低減される。ＯＳＡ２４０および基本モジュールは、機械的に取り付けることができ、ワイヤボンディング技法を用いて電気的に接続することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と集積回路とを含む基本モジュールと、
前記回路基板上に取り付けられた光学サブアセンブリであって、前記回路基板に実質的に平行である基板と、前記光学サブアセンブリの光路を、前記基板に対して垂直な状態と前記基板に対して平行な状態との間において回転させる光学的な回転システムと、を含んでいる、光学サブアセンブリと、
を備えている、光電子モジュール。
【請求項２】
前記光学サブアセンブリ内の前記基板と直接接触するヒートシンクを更に備えている、請求項１に記載の光電子モジュール。
【請求項３】
前記光学サブアセンブリと前記集積回路とを電気的に接続するボンドワイヤを更に備えている、請求項１又は２に記載の光電子モジュール。
【請求項４】
前記光学サブアセンブリが、
前記基板上に取付けられた光電子チップと、
前記光電子チップを封入するキャップと、
前記キャップの一部として一体化されている回転ミラーと、
を更に備えている、請求項１、２、又は３に記載の光電子モジュール。
【請求項５】
前記光電子チップが、複数の光電子デバイスを有し、そのそれぞれは、別個の光路を具備しており、前記光学的回転システムは、前記別個の光路のそれぞれを、前記基板に対して垂直な状態と前記基板に対して平行な状態との間において回転させる、請求項４に記載の光電子モジュール。
【請求項６】
前記光学サブアセンブリ内の前記基板が、
補強材と、
前記補強材上に取り付けられたフレックス回路と、
を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の光電子モジュール。
【請求項７】
光電子モジュールを製造する方法であって、
光学的な回転を含む光学サブアセンブリを製造する段階と、
基本モジュールを製造する段階と、
前記光学サブアセンブリを前記光電子モジュールの前記基本モジュールに装着する段階であって、前記光学サブアセンブリ内の基板は、前記基本モジュールに対して実質的に平行である、段階と、
前記光学サブアセンブリを前記基本モジュールに電気的に接続する段階と、
含む、方法。
【請求項８】
前記光学サブアセンブリを製造する段階が、
フレックス回路を補強材に装着して前記基板を形成する段階と、
光電子チップを前記フレックス回路に装着して電気的に接続する段階であって、前記光電子チップは、前記基板に平行な主表面を具備している、段階と、
キャップを装着して前記光電子チップを周辺環境から保護する段階と、
を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記光学サブアセンブリを前記基本モジュールに装着する前に、前記光学サブアセンブリを試験する段階を更に含む、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記試験段階が、バーンイン試験を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光電子モジュールに関し、特に、光電子モジュール用の光回転システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電子（optoelectronic）モジュールは、通常、光ファイバを受け入れるモジュールの端部と電子システムにプラグ接続される反対側の端部の面積が相対的に小さなものになるように設計されている。この面積が小さければ、多数の光信号を並行処理するために、小さな間隔を有するアレイの形態に複数の光電子モジュールを配置することができる。しかしながら、このような光電子モジュールは、１つの基本的なパッケージング問題を有している。それは、発光ダイオード（ＬＥＤ）や垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの光源、又はフォトダイオードやＰＩＮ検出器などの光検出器を含むチップが、通常、そのチップの上部表面に垂直の光路を必要としているということである。光源及び／又は検出器を含む１つ又は複数のチップを、光ファイバを受け入れる端部に対して平行に配置することは可能であるが、この端部の面積は、通常、光電子デバイス、集積回路（ＩＣ）、並びに、光電子モジュールに必要とされるその他のコンポーネントのすべてを収容するには小さ過ぎる。
光電子モジュール用の１つのパッケージングソリューションにおいては、光電子モジュールの端部面に主表面を平行にして光電子チップを配置し、フレックス回路による電気的な折り曲げを使用することにより、光電子チップを、光電子モジュールの回路の残りの部分を収容した垂直の回路基板に接続している。この垂直の回路基板は、光電子モジュールの長さに沿って延長しており、アレイ内の光電子モジュールの所望のパッキングデンシティを妨げることはない。
【０００３】
光電子モジュールのパッケージングにおける更なる懸念事項は、光電子チップ上の光源及び／又は検出器と個々の光学要素のアライメントである。具体的には、光電子モジュールは、通常、光源（例：送信側におけるレーザー又はＬＥＤ、或いは、受信側におけるファイバ）、介在するレンズ要素、及びターゲット（例：送信側のファイバ、又は受信側のフォトダイオード）間に高精度のアライメントを必要としている。
【０００４】
光電子モジュールのパッケージングにおける更に別の技術的障害は、温度の影響を受けやすい光電子デバイスを有する光電子モジュール内に存在するマイクロコントローラ、エンコーダ、デコーダ、又はドライバなどの高パワーＩＣの熱の管理である。ＶＣＳＥＬなどの光電子デバイスの性能は、温度の変動の影響を非常に受けやすいため、熱の管理が特に重要である。従って、光電子デバイスを光電子モジュール内の高パワーＩＣから生じる熱から隔離する（又は、保護する）ことが好ましい。
【０００５】
図１は、フレックス回路１１０を使用して光電子チップ１３０を、高パワーＩＣ１５０が取り付けられた垂直回路基板１４０に接続している従来の光電子モジュール１００を概略的に示している。共有ヒートスプレッダ１６０が、高パワーＩＣ１５０とチップ１３０内において生成された熱のヒートシンク１７０への伝導を促進しており、このヒートシンクは、通常、熱を発散するためのフィンを具備している。フレックス回路１１０は、光電子チップ１３０と垂直回路基板１４０又はＩＣ１５０との間に電気的な経路を提供しており、この結果、光電子チップ１３０の表面に垂直の光路を光ファイバ１９０及び介在する光学要素１８０とアライメントすることができる。
【０００６】
ＩＣ１５０は、通常、光電子チップ１３０と比べると、熱の影響を受ける度合いが格段に小さい。従って、低い熱伝導率を提供するべく回路基板１４０を選択することにより、ＩＣ１５０の自己加熱を許容することは可能である。しかしながら、ヒートスプレッダ１６０が、高パワーＩＣ１５０と、温度の影響を受けやすいチップ１３０との間に熱の経路を提供しているため、ＩＣ１５０から光電子チップ１３０への熱の流れを制御するべく、回路基板１４０又はＩＣ１５０とチップ１３０との間の距離を相対的に大きなものにする必要がある。そして、通常、この距離を増大させると、フレックス回路１１０に必要とされるサイズとコストが増大することになる。
【０００７】
光電子モジュールにおける更なる懸念事項は、製造の歩留りである。光電子モジュール１００を製造する代表的なプロセスにおいては、光電子チップ１３０をフレックス回路１１０に装着し、この時点で、このチップ／フレックス回路アセンブリの試験を実行している。しかしながら、このアセンブリをヒートスプレッダ１６０に装着して回路基板１４０に接続するには、チップ／フレックス回路アセンブリを更に操作する必要がある。そして、この更なる操作の結果として損傷のリスクが増大し、これに伴って、正常に動作する光電子モジュールの製造の歩留まりが低下することになるのである。
【０００８】
この更なる取り扱いやその他の原因に起因する歩留りの損失に伴う支出は、大きなものである。例えば、光学モジュールの試験においては、通常、不良品を排除するべく、光電子チップ１３０内のＶＣＳＥＬ又はその他のレーザーを高温で長期間にわたって稼働させるバーンインが必要である。このチップ１３０のバーンイン試験のためにフレックス回路１１０の装着を必要とする従来の製造プロセスによれば、チップ１３０が不良であれば、フレックス回路１１０の支出が損害となる。フレックス回路１１０は、通常、光学サブアセンブリのコストの５０％を占めているため、これは、大きな追加支出となる（これは、特に、フレックス回路１１０が、前述の電気的な折り曲げを提供するために十分大きなものでなければならない場合に当て嵌まる）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、高い歩留りで製造可能であって、製造コストが低く、且つ、所望のモジュールプロファイル、必要な光学的アライメント、及び必要な熱の管理を提供する光電子モジュールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、光電子モジュールは、光学的な回転を使用することにより、光電子モジュールの内部へ／から外部に光信号を案内している。この光学的な回転によれば、１つ又は複数の光電子チップを、回路基板、セラミックサブマウント、又は、フレックス回路と支持ヒートスプレッダとの組み合わせ、などの基板上に取り付けることができる。そして、基板上の光電子チップを試験した後に、光学レンズ要素と、一体化された回転ミラーとアライメント機構とを含むキャップとを、基板又は光電子チップに装着し、光学サブアセンブリを完成させることができる。又、ヒートシンクをキャップに隣接した状態で基板に装着することも可能である。そして、ワイヤボンディングにより、光学サブアセンブリを、高パワーＩＣを含む基本モジュールに電気的に接続することができる。尚、この光学サブアセンブリと基本モジュールは、高パワーＩＣから生じる熱の問題を極小化するべく、共通ヒートシンクに対する別個の熱の経路を具備することができる。
【００１１】
光電子モジュールの製造プロセスにおいては、光電子チップを基板に装着し、この結果生成される構造を試験（例：バーンイン）することができる。この試験対象の構造の投資コストは、相対的に小さいものであり、従って、不良チップに伴うコスト損失が低減される。一つの特定の実施例においては、基板は、従来採用されているフレックス回路に比べて、格段に小さく且つ単純なフレックス回路を含んでいる。従って、サイズと複雑性に高度に依存しているフレックス回路のコストを、格段に低減することができる（例えば、本発明のいくつかの実施例においては、１０分の１のレベルにコストが低減される）。光電子チップに密封シーリングを提供するキャップは、プラスチックなどの低コスト材料から一体構造で製造可能な湾曲又は平坦な回転ミラーとアライメントポストを含むことができる。このキャップを基板に装着することにより、光学サブアセンブリが完成することになる。この光学サブアセンブリは、大きなフレックス回路が装着された従来の構造と比較すると、相対的に弾性を有する構造になっており、光学サブアセンブリを光電子モジュール内に組み込む際の損傷の機会を低減し、歩留まりを改善することができる。そして、高パワーＩＣを含む基本モジュールは、基本モジュールと光学サブアセンブリをヒートシンクに装着して、例えば、ワイヤボンディングによって電気的に相互接続する前に、別途に製造可能である。
【００１２】
本発明の特定の一実施例は、光学サブアセンブリ、基本モジュール、及びヒートシンクを含む光電子モジュールであり、光学サブアセンブリは、基本モジュール上に取り付けられており、ヒートシンクは、光学サブアセンブリ上に取り付けられている。光学サブアセンブリは、基本モジュールに実質的に平行な基板と、この基板に垂直である状態とこの基板に平行である状態との間において光学サブアセンブリの光路を回転させる光学回転システムを含んでいる。又、光学サブアセンブリは、基板上に取り付けられた光電子チップを含むことが可能であり、この光電子チップには、パラレルオプティクスアプリケーションの光源や検出器などの複数のデバイスを含むことができる。平坦又は湾曲した回転ミラーを有する保護キャップは、キャップの外部に延長する電気トレースを有する光電子チップを封入して保護することが可能であり、ボンドワイヤによって、光学サブアセンブリと基本モジュールを電気的に接続することができる。
【００１３】
本発明の別の特定の実施例は、光電子モジュールを製造するプロセスである。このプロセスは、通常、光学的な回転を含む光学サブアセンブリを製造し、この光学サブアセンブリを基本モジュールに装着する段階を含んでいる。光学サブアセンブリには、ヒートシンクを装着することができる。装着されると、光学サブアセンブリ内の基板は、基本モジュールに対して実質的に平行になっている。光学サブアセンブリと基本モジュールは、例えば、ワイヤボンディングを使用して電気的に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の様々な図面においては、同一の参照符号を使用して類似の又は同一の品目を示している。
【００１５】
本発明の一態様によれば、光電子モジュール用の光学サブアセンブリ（ＯＳＡ）は、光学的な回転を使用している。そして、この光学サブアセンブリの製造プロセスによれば、高パワー集積回路を含む基本（primary）モジュールの製造とは別途に光学サブアセンブリを製造する能力により、複雑性を軽減すると共に、高い歩留まりを実現することができる。この光学サブアセンブリは、望ましくない熱の流れを許容することなく、基本モジュール基板に装着し、ボンドワイヤを使用して電気的に接続することができる。そして、ヒートシンクを光学サブアセンブリに装着することにより、光電子モジュールの熱特性を改善することができる。
【００１６】
図２は、本発明の実施例による光電子モジュール２００を示している。この光電子モジュール２００は、光電子チップ２１０を含み、この光電子チップは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、フォトダイオード、又はＰＩＮ検出器などの１つ又は複数の光電子デバイスを含んでいる。尚、以下の説明においては、並列動作するＶＣＳＥＬのアレイをチップ２１０が含んでいる本発明の模範的な一実施例に合焦しているが、以下の説明を参照することにより、当業者には、その他のタイプの光源及び／又は光検出器を含む本発明の実施例の構造及びアセンブリについても明らかとなろう。
【００１７】
ＶＣＳＥＬは、標準的なＩＣ製造法を使用して、高密度アレイとして廉価に製造可能であるため、光電子モジュールに広範に使用されている。又、ＶＣＳＥＬは、光電子モジュールの基本的なパッケージング問題のいくつかを実際に有しているものでもある。具体的には、ＶＣＳＥＬの場合には、光ビームは、チップ２１０の主表面に対して垂直に出射されるが、光学モジュールパッケージの端部の面積は、通常、複数の光電子モジュールを小型のアレイの形態に配置できるように、小さくなっている（例：約１４ｍｍ×１４ｍｍ以下）。又、ＶＣＳＥＬの性能は、温度の影響を受けやすく、高パワーＩＣの熱の管理を必要としている。
【００１８】
チップ２１０が基板２２０上に取り付けられている。この基板２２０は、光学サブアセンブリ２４０のベースとして機能すると共に、チップ２１０上のボンディングパッドやその他の電気接点に対する電気的な接続を提供するという電気的な機能も有している。又、この基板２２０は、光学サブアセンブリ２４０が完成した際にアクセス可能となるボンディングパッドをも含んでいる。この図示の実施例においては、この基板２２０は、ヒートスプレッダ２２４に装着されたフレックス回路２２２を含んでいる。このフレックス回路２２２は、従来の構造を有するものであってよく、チップ２１０上の接点に対応する電気的な場所からフレックス回路２２２のアクセス可能な領域に延長する導電性トレースを含んでいる（図示されてはいない）。代表的なフレックス回路２２２は、例えば、約２５〜１００ミクロンの厚さのポリイミドなどの材料の層によって互いに絶縁された約２５〜５０ミクロンの厚さの銅又はアルミニウムなどの１つ又は複数の層（導電性金属トレース）を含んでいる。代表的な実施例においては、このフレックス回路２２２は、約３ｍｍ×５ｍｍであり、これは、通常の電気的な折り曲げに必要とされているフレックス回路の面積と比較して、格段に小さくなっている。ヒートスプレッダ２２４は、約０．２〜数ｍｍの厚さのアルミニウムなどの熱伝導性を有する材料から製造可能であり、これは、フレックス回路２２２の補強材としても機能している。基板２２０の代替実施例は、チップ２１０と外部ボンディングに対する電気接続用の適切なトレースを有する有機プリント回路基板やシリコン又はセラミックサブマウントを含んでいる。
【００１９】
基板２２０には、キャップ２３０が装着されており、周辺環境からチップ２１０を密封（又は、保護）している。尚、図２においては、このキャップ２３０の一部は、チップ２１０を明瞭に示すべく切除されている。キャップ２３０は、回転ミラー２３２及びアライメント機構２３４を含む一体型の光学要素を含んでいる。回転ミラー２３２は、９０°の光学的な回転を提供するべく、光路２０２に対して４５°に配置可能である。この結果、モジュール２００内のチップ２１０の表面を、光ファイバ（図示されてはいない）を受け入れる端部面に対して、垂直にすることができる。アライメント機構２３４は、好ましくは、光ファイバアセンブリと係合することにより、チップ２１０上の光電子デバイスに対して光ファイバアセンブリを自動的にアライメントすることができる柱又は窪みなどの構造である。
【００２０】
本発明の模範的な実施例においては、ポリエーテルイミド（商標名ＵＬＴＥＭ）や、アクリル又はポリカーボネートのようなその他の光学的に透明なプラスチックなどの材料から製造された一体構造の一部としてアライメント機構２３４と回転ミラー２３２の光学表面を含むキャップ２３０を成型プロセスによって形成することができる。尚、材料の選択は、最終的には、アプリケーションの波長によって左右され、例えば、シリコンは、シリコンが透明である１３１０ｎｍの波長において使用可能である。本発明の代替実施例においては、回転ミラー２３２は、全反射又は回転ミラー２３２の領域内の金、銀、又は銅などの反射コーティングによって光信号を反射する。
【００２１】
この図２の実施例においては、サファイアや高純度シリカなどの材料から製造されたレンズ要素２１２が、チップ２１０内の光電子デバイスの個々のアパーチャの上方において、光電子チップ２１０上に位置している。チップ２１０内に存在するのがＶＣＳＥＬやその他の光源である場合には、対応するレンズ要素２１２は、そのＶＣＳＥＬから出射された光が、回転ミラー２３２で反射した後に、対応する光ファイバのコアに入射するべく、平行化又は合焦されるように設計された焦点距離を具備している。一方、光電子チップ２１０内に存在するのが光検出器である場合には、レンズ要素２１２は、光を収集し、その光を検出器の感光領域上に集中させる。模範的な実施例においては、このレンズ２１２は、「Ｌａｒｇｅ  Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  Ａｎｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ」という名称の米国特許出願第１０／７９５，０６４号明細書に記述されているものなどの技術を使用して光電子チップ２１０上に製造されている。
【００２２】
図３は、代替光学システムを使用する光学サブアセンブリ３４０を含む光電子モジュール３００を示している。具体的には、この光学サブアセンブリ３４０の場合には、合焦ミラー３３２を具備するキャップ３３０を採用している。そして、この合焦ミラー３３２に起因し、光電子チップ２１０上にレンズは不要である。チップ２１０内に存在するのが光源である場合には、合焦ミラー３３２が、その光源からの光を回転させると共に合焦し、この結果、出射ビームは、対応する光ファイバのコア上に入射することになる。一方、光電子チップ２１０内に存在するのが光検出器である場合には、合焦ミラー３３２は、光を収集し、その光を検出器の感光領域上に集中させることができる。尚、この合焦ミラー３３２を含むキャップ３３０は、例えば、所望の光学表面を生成するべく射出成型されたプラスチックを使用して形成することができる。
【００２３】
これらのキャップ２３０又は３３０の基板２２０に対する装着は、チップ２１０上の光電子デバイスの性能を監視しつつ実施可能である。具体的には、アライメント機構２３４に対する出射光ビームの位置（又は、入力ビームがアライメント機構２３４に対して所望の位置を具備している場合の検出器の性能）を最適化するべく、キャップ２３０又は３３０をアライメントすることができる。そして、光路がアライメント機構２３４に対して望ましい位置を具備している際に、接着剤又はその他の装着技法を使用して、キャップ２３０又は３３０を定位置に固定すればよい。費用効率の優れた装着方法の１つは、エポキシ又はエポキシ系を使用する方法である。例えば、光硬化樹脂（Light-Cure Resin：ＬＣＲ）を使用して、基板２２０上の定位置にキャップ２３０又は３３０を固定可能であり、次いで、キャップ２３０又は３３０が正しい位置にある状態で、構造用接着剤を追加することにより、強度と安定性を提供することができる。この代替方法として、光により最初に架橋可能なデュアル硬化接着剤を使用する方法があるが、この場合には、接着剤の最良の材料特性を実現するべく、熱硬化が必要となる。このように基板２２０に対してキャップ２３０又は３３０を装着することにより、光学サブアセンブリ２４０又は３４０が完成することになる。
【００２４】
図４は、光電子モジュール２００の平面図を示しており、特に、パラレルオプティクスアプリケーションにおけるアライメント機構２３４に対する光路２０２の位置を示している。この図４に示されている実施例の場合には、光ファイバアセンブリ４００は、キャップ２３０上の対応するアライメント機構２３４と係合するべく、サイズ設定及び位置決めされたアライメント機構４１０（例：スロット又は孔）を含んでいる。これらのアライメント機構２３４及び４１０が係合すると、アセンブリ４００内の光ファイバ４２０が、個々の光電子デバイスと関連している光路２０２とアライメントされることになる。
【００２５】
光学サブアセンブリの製造と並行して実施される製造プロセスにより、回路基板２６０と、光電子モジュール２００の能動回路の残りの部分とを含む基本モジュールを製造することができる。回路基板２６０は、通常、１つ又は複数のＩＣ２５０を含んでおり、これらは、光の送受信方法を制御する電気サブアセンブリ（ＥＳＡ）として機能し、光信号をデジタル出力に変換すると共に、ホスト基板又はサーバーと通信する。これらのＩＣ２５０は、通常、機能のアレイを内蔵しており、これらは、そのモジュールのアプリケーションによって変化するが、ＩＣ２５０は、通常、コントローラ、レーザー及び／又はＰＩＮのドライバＩＣ、ＰＩＮの前置増幅器／後置増幅器ＩＣ、及び、モジュールのプログラミングを可能にするＥＥＰＲＯＭを含んでいる。このようなＩＣは、しばしば、カスタムＩＣであり、レーザー用のＡ／Ｄ変換器や温度制御センサなどの重要な機能を含むことができる。そして、模範的な実施例においては、回路基板２６０は、ポリイミド、ＦＲ−４、またはその他のＰＣＢ材料などの有機絶縁材料と、ボンドワイヤやその他の電気的接続によってＩＣ２５０に接続可能な金属性トレースを含むプリント回路基板である。尚、このような光電子モジュール用の回路基板については、当技術分野において周知であり、これらは、多数の異なる構造及び技法を使用して製造することができる。
【００２６】
この回路基板２６０上に、光学サブアセンブリ２４０が取り付けられ、この光学サブアセンブリ内の基板２２０の一部分の上方に、ヒートシンク２８０を取り付けることができる。従って、ヒートシンクは、モジュール２００の最上部の近傍に位置しており、空気がモジュール２００を通って流通可能である。具体的には、光学サブアセンブリ２４０と回路基板２６０をハウジング（図示されてはいない）内に収容可能であり、このハウジングにヒートシンクを含むことも可能であるが、通常、ヒートシンク２８０は、ハウジング及び／又はヒートスプレッダ２２４に留めたり、装着したりする別個の部品である。図４は、ヒートシンク２８０の一部分がヒートスプレッダ２２４に直接接触する、ヒートスプレッダ２２４の対向する端部上の露出領域を示しており、このヒートスプレッダ２２４の２つの露出部分の間に、フレックス回路２２２とキャップ２３０が位置している。ヒートシンク２８０は、回路基板２６０及び光学アセンブリ２４０が生成する熱の発散を促進するフィン又はその他の構造を含むべく成形されたアルミニウムなどの金属から製造可能である。
【００２７】
回路基板２６０は、光学サブアセンブリ２４０とは別個であるが、これに対して平行になっている。従って、光学サブアセンブリ２４０と回路基板２６０との間の電気的な接続には、フレックス回路が不要である。この代わりに、ボンドワイヤ２７０が、光学サブアセンブリ２４０を回路基板２６０又はＩＣ２５０に電気的に接続している。この光学サブアセンブリ２４０又は３４０を回路基板２６０又は回路基板２６０上の集積回路２５０に電気的に接続するワイヤボンディングを実現するべく、通常、光学アセンブリ２４０又は３４０と回路基板２６０上の接触パッド間には、約２５〜１００ミクロンのギャップが存在することが望ましい。インピーダンスと電気雑音を極小化するべく、通常、短いワイヤボンド長が望ましい。尚、サブアセンブリ２４０、ＩＣ２５０、及び基板２６０間における接続には、ワイヤボンディングが非常に好適であるが、その他の接続技法を、所望の電気的接続のいくつか又はすべてに使用することも可能であろう。例えば、タブボンディングは、フレックス回路２２２と回路基板２６０との間の直接的な電気接続を提供することができる。
【００２８】
別個の光学サブアセンブリ２４０を使用することにより、光電子チップ２１０からヒートシンク２８０に向かう直接的な熱の経路と、ＩＣ２５０から光電子チップ２１０に向かう大きな抵抗を有する熱経路が実現することになる。図５は、光電子モジュール２００内の熱流の経路を概略的に示している。チップ２１０からフレックス回路２２２及びヒートスプレッダ２２４を通じてヒートシンク２８０に至る熱抵抗ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは、フレックス回路２２２が薄く、且つ、光電子チップ２１０からの熱をヒートスプレッダ２２４がヒートシンク２８０の大きな面積にわたって拡散させるために、小さい。しかしながら、ＩＣ２５０から回路基板２６０を通じてヒートスプレッダ２２４又はヒートシンク２８０に至る熱抵抗ＲＷ、ＲＸ、ＲＹは、熱が接着剤と回路基板２６０を通じて流れなければならないため、相対的に大きいものになっている。そして、チップ２１０への逆流は、接着剤又はボンド材料（例：ヒートシンク２８０と回路基板２６０間の熱抵抗ＲＸ）を制御することにより、小さくすることができる。従って、２つの略独立した熱の発散経路が存在しており、熱抵抗ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣは、チップ２１０の温度を制御し、熱抵抗ＲＷ及びＲＸは、回路基板２６０上のＩＣ２５０の温度を制御している。この結果、同一の周辺条件において、別個の温度で、チップ２１０とＩＣ２５０を動作させることが可能である。
【００２９】
図６は、本発明の一実施例による光学サブアセンブリの製造プロセス６００を示している。このプロセス６００は、別個の製造プロセス６１０及び６２０を含んでおり、これらは、光学サブアセンブリと基本回路基板をそれぞれ製造するためのものである。
【００３０】
光学サブアセンブリの製造は、段階６１２におけるフレックス回路／基板アセンブリの製造によって始まっている。基板（これは、補強材及びヒートスプレッダとして機能する）は、アルミニウムなどの廉価な導電体から製造可能である。フレックス回路は、基板の一部がヒートシンクに直接接触するべく露出するように切断するが、フレックス回路が極小化されるという副次的な利点により、材料コストが低減される。段階６１４は、このフレックス／補強材アセンブリに光電子チップを装着し電気的に接続（例：ワイヤボンド）するダイ装着プロセスである。この時点で、例えば、図２に示されているように、レンズアセンブリを光電子チップに装着することができる。或いは、この代わりに、例えば、後から装着されるキャップが、光ビームを平行化して回転させる楕円ミラーを含んでいる場合には、チップ上にレンズは不要である。
【００３１】
段階６１６において、この完成前の光学サブアセンブリにバーンイン試験を実施することにより、信頼性の低いレーザーやその他のチップ上のデバイスを除去することができる。この試験は、本発明の実施例におけるフレックス回路が、格段に小さくなっており、従って、そのコストが相対的に低く、この結果、歩留り損失コストが格段に小さくなるという点を除いて、電気的な折り曲げを使用したシステムのチップ／フレックス回路アセンブリの試験に非常に類似している。そして、この試験によって、チップが良品であると判定された場合には、装着段階６１８において、キャップをアライメントして装着することにより、光学サブアセンブリが完成することになる。
【００３２】
製造プロセス６２０は、基本モジュールを製造するためのものである。基本モジュールは、前述のプリント回路基板を含んでおり、これは、段階６２２において、周知の技法を使用して製造可能である。次いで、段階６２４において、集積回路、コネクタ、及び基本モジュールのその他の電子コンポーネントを装着する。
【００３３】
プロセス６３０は、光学サブアセンブリと基本モジュールを組み立てるためのものである。図６のプロセス６３０においては、段階６３２において、光学サブアセンブリを基本モジュールに装着する。次いで、ワイヤボンディング段階６３４において、光学サブアセンブリを、基本モジュールの回路基板、又は基本モジュール内の特定のチップに電気的に接続する。そして、最終組立段階６３６によって、モジュールが完成することになる。具体的には、この最終組立段階６３６は、完成したＯＳＡ／ＥＳＡの組み合わせをハウジング内に収容し、次いで、このハウジングにヒートシンクを装着する段階を有することができる（光学サブアセンブリ内のヒートスプレッダへの接触も実行する）。
【００３４】
このプロセス６００の全体的な流れの観点において、光学サブアセンブリの製造プロセス６１０は、基本モジュールの製造プロセス６２０と並行して実施することができる。従って、１つのコンポーネント（即ち、光学サブアセンブリ又は基本モジュール）に発生した不良が影響を及ぼす範囲は、そのコンポーネントのみである。一方、これとは対照的に、従来の電気的な折り曲げソリューションの場合には、通常、最も高価なコンポーネント（例：ＶＣＳＥＬ及びフレックス回路）が大部分の処理を受けることになる連続した製造プロセスを必要としている。従って、基本モジュールの組立の際に発生した損傷又は不良のために、正常な光学サブアセンブリを破棄することが必要となり、この結果、従来の製造プロセスによれば、高価な累積的な歩留り損失がもたらされることになる。これに対して、本プロセス６００においては、このような連続したプロセスフローを回避しており、フレックス回路の集中的な操作を必要としていない。従って、この製造プロセスによれば、歩留りを改善し、製造コストを低減することができる。
【００３５】
以上、特定の実施例を参照し、本発明について説明したが、以上の説明は、本発明のアプリケーションの一例に過ぎず、制限を意図するものと解釈してはならない。開示した実施例の特徴の様々な適合と組み合わせも、添付の請求項によって定義される本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】電気的な折り曲げを使用することによって光学信号用デバイスを配置している従来の光電子モジュールを示す図である。
【図２】レンズと回転ミラーを含む本発明の実施例による光電子モジュールの部分切欠図である。
【図３】光信号を合焦する回転ミラーを含む本発明の実施例による光電子モジュールの部分切欠図である。
【図４】複数の光学チャネルを具備する本発明の実施例による光電子モジュールの平面図である。
【図５】本発明の実施例による光電子モジュール内の熱の流れを示す図である。
【図６】本発明の実施例による光電子モジュールの製造プロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
２１０：光電子チップ
２２０：基板
２２２：フレックス回路
２２４：補強材
２３０：キャップ
２３２：回転ミラー
２４０：光学サブアセンブリ
２５０：集積回路
２６０：回路基板
２７０：ボンドワイヤ
２８０：ヒートシンク
【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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