(57)【要約】【課題】ＩＣソケットをベースとした光結合法において、インターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高める。【解決手段】基板１０１に実装されたＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上に、光素子（発光素子アレイ１０７、受光素子アレイ１０８）が裏面に実装されたインターポーザ１０６ａ，１０６ｂを固定する。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに、光素子に対向するように光導波路アレイ１０３の端部を配置する。インターポーザの位置決め用ピン１１１を、光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に挿入し、インターポーザと光導波路アレイの相対的な位置決めを行う。インターポーザと光導波路アレイとを位置決め用ピンで直接接続する構成としているので、インターポーザと光導波路アレイとの間の相対位置決め精度を高めることができる。【選択図】        図１
2006259682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣソケットと、
光素子が裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子に対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路とを備える光電複合装置であって、
上記インターポーザは、上記裏面に位置決め用ピンを有し、
上記光導波路は、上記位置決め用ピンを挿入するための位置決め用穴を有し、
上記インターポーザの位置決め用ピンは上記光導波路の位置決め用穴に挿入される
ことを特徴とする光電複合装置。
【請求項２】
上記インターポーザの位置決め用ピンは、上記光導波路の位置決め用穴に圧入される
ことを特徴とする光電複合装置。
【請求項３】
上記光素子は、上記光導波路に入射する光信号を発光するための発光素子および上記光導波路から出射された光信号を受光するための受光素子のいずれかあるいは双方である
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項４】
上記光導波路は、上記インターポーザの裏面に実装される光素子を囲む位置に少なくとも３個の上記位置決め用穴を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項５】
上記光導波路は、導波路本体部と、該導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなり、
上記位置決め用穴は上記レンズ部に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項６】
上記光導波路は、長手方向の端部側面に、突出する突片部を有し、
上記ＩＣソケットは、上記光導波路を配置する溝状の凹部を有すると共に、該凹部の側面に上記突片部を嵌合して上記光導波路の水平方向の位置規制を行う垂直方向に延びる溝部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項７】
上記光導波路は、導波路本体部と、該導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなり、
上記レンズ部は、側面に、上記突片部を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の光電複合装置。
【請求項８】
上記突片部に、上記位置決め用穴が形成される
ことを特徴とする請求項７に記載の光電複合装置。
【請求項９】
上記位置決め用ピンは、第１の径で上記インターポーザの裏面に固定されるフランジ部と、該フランジ部に連接され、上記第１の径より小さな第２の径のピン部とからなり、上記光導波路の位置決め用穴には上記位置決め用ピンの上記ピン部が挿入され、
上記ＩＣソケットは、上記光導波路を配置する溝状の凹部を有すると共に、該凹部の側面に上記位置決め用ピンの上記フランジ部を嵌合して上記インターポーザの水平方向の位置規制を行う垂直方向に延びる溝部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項１０】
上記光導波路の上記位置決め用穴の部分を上記インターポーザの位置決め用ピンに押し付けるように付勢する付勢手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光電複合装置。
【請求項１１】
上記付勢手段は、上記ＩＣソケットと上記光導波路との間に配置されたコイルバネであり、
上記ＩＣソケットは、上記コイルバネの一端側を挿入する挿入穴を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電複合装置。
【請求項１２】
上記付勢手段は、上記ＩＣソケットと一体的に形成され、上記ＩＣソケットと上記光導波路との間に配置された弾性片である
ことを特徴とする請求項１０に記載の光電複合装置。
【請求項１３】
溝状の凹部を有し、該凹部に光導波路を配置すると共に、裏面に光素子が実装されたインターポーザを、上記光素子が上記光導波路に対向するように固定するＩＣソケットであって、
上記溝状の凹部の側面に少なくとも上記光導波路または上記インターポーザの水平方向の位置規制を行う垂直方向に延びる溝部を備える
ことを特徴とするＩＣソケット。
【請求項１４】
上記インターポーザは、第１の径で上記インターポーザの裏面に固定されるフランジ部と、該フランジ部に連接され、上記第１の径より小さな第２の径で上記光導波路の位置決め用穴に挿入されるピン部を有し、
上記溝部には上記位置決め用ピンのフランジ部が嵌合され、上記インターポーザの水平方向の位置規制が行われる
ことを特徴とする請求項１３に記載のＩＣソケット。
【請求項１５】
上記光導波路は、長手方向の端部側面に、突出する突片部を有し、
上記溝部には上記突片部が嵌合され、上記光導波路の水平方向の位置規制が行われる
ことを特徴とする請求項１３に記載のＩＣソケット。
【請求項１６】
導波路本体部と、該導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなり、
上記レンズ部に位置決め用穴が形成されている
ことを特徴とする光導波路。
【請求項１７】
上記レンズ部は、側面に突出する突片部を有し、
上記位置決め用穴は上記突片部に形成される
ことを特徴とする請求項１６に記載の光導波路。
【請求項１８】
上記位置決め用穴は、上記レンズ部に、レンズを囲むように少なくとも３個形成されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の光導波路。
【請求項１９】
それぞれ、導波路本体部と、該導波路本体部の長手方向の端部に配設され、位置決め用穴が形成されているレンズ部とからなる、第１の光導波路および第２の光導波路の上記端部を接続するための光導波路結合チップであって、
上記第１の光導波路のレンズ部のレンズに対応した第１のレンズおよび上記第２の光導波路のレンズ部のレンズに対応した第２のレンズが形成され、上記第１の光導波路および上記第２の光導波路のレンズ部に形成されている位置決め用穴に挿入するための連結ピンを有するレンズ形成部と、
上記レンズ形成部に固定され、上記第１のレンズおよび上記第２のレンズの間を光学的に接続する導波路部と
を備えることを特徴とする光導波路結合チップ。
【請求項２０】
複数の電子部品からなる電子機器であって、
上記複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号伝送を行うための光電複合装置が設けられ、
上記光電複合装置は、
ＩＣソケットと、
電子部品が表面に実装されると共に光素子が裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子に対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路とを備え、
上記インターポーザは、上記裏面に位置決め用ピンを有し、
上記光導波路は、上記位置決め用ピンを挿入するための位置決め用穴を有し、
上記インターポーザの位置決め用ピンは上記光導波路の位置決め用穴に挿入される
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばＬＳＩ(Large Scale Integrated circuit)等の半導体チップ間の信号伝送に適用して好適な光電複合装置、それに用いられるＩＣソケットおよび光導波路、並びにそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
詳しくは、この発明は、光素子が裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子に対向するように光導波路がＩＣソケットに配置されるものにあって、インターポーザの位置決め用ピンが光導波路の位置決め用穴に挿入される構成とすることによって、インターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高めるようにした光電複合装置等に係るものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、ＬＳＩ等の半導体チップ間の信号伝送は、基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ(Micro Processing Unit)の高機能化に伴い、半導体チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。
【０００４】
それらの代表的なものとして、ＲＣ(Register and Capacitor)信号遅延、インピーダンスミスマッチング、ＥＭＣ(ElectroMagnetic Compatibility)／ＥＭＩ(ElectroMagnetic Interference)、クロストーク等がある。従来、これらの問題を解決するため、配線位置の最適化、新素材開発などが行われてきた。
【０００５】
しかし近年、上述の配線位置の最適化、新素材開発等の効果は物理的限界に阻まれつつあり、今後システムの高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたボード構造そのものを見直す必要が生じてきている。例えば、以下に簡単に説明する、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合、各種半導体チップのポリイミド樹脂などを用いた配線の二次元的な封止、一体化による電気配線結合、基板貼り合わせによる半導体チップの三次元結合などが開発されている。
【０００６】
・ＭＣＭ化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００７】
・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止し、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００８】
・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これによって、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。ただし、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
【０００９】
また、信号授受の高速化および大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電気配線におけるようなＲＣ遅延の問題はなく、伝送速度を大幅に向上させることができる。また、半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電磁波に関する対策を全く必要とせず、比較的自由な配線設計が可能となる。
【００１０】
半導体チップ間に対応する光配線技術には種々の方式がある。例えば、以下に簡単に説明する、アクティブインターポーザ方式、自由空間伝送方式、光コネクタ接続方式、光導波路埋め込み方式、表面実装方式などがある。
【００１１】
・アクティブインターポーザ方式（非特許文献１のｐ．１２５、図７参照）
これは、プリント配線基板（ボード）上に光導波路が実装されている。光素子は、トランシーバーモジュールの裏面に実装され、光導波路の４５°全反射ミラーに対し、精密に位置決めされている。利点としては、既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、構造が大掛かりなため、コストが高いこと、光軸合わせが困難であること、また電気伝送経路の短縮が困難であり、高周波伝送に不向きであることが挙げられる。
【００１２】
・自由空間伝送方式（非特許文献１のｐ．１２３、図５参照）
これは、プリント配線基板の裏面に光配線基板（石英）を実装し、伝送基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる。光素子アレイ＋自由空間伝送により、原理的には数千レベルの多チャネル化が可能である。また、光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成している。利点としては、原理的には数千チャネルの多重伝送が可能であること、またハイブリッド光学系を構成しているため、光軸合わせが容易であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線基板が高価であること、反射による信号伝播のため、波形が乱れ易く、伝播損失が大きいこと、また新規開発技術が数多く盛り込まれているため、信頼性に関する実績がほとんどないことが挙げられる。
【００１３】
・光コネクタ接続方式（非特許文献１のｐ．１２２、図４参照）
これは、ＬＳＩチップの周囲に小型光コネクタを配置し、ＬＳＩチップを実装した後、自由に光路を設定できる光伝送モジュールシステムである。利点としては、コネクタにより精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光ファイバーを用いているため、プリント配線基板間などの中距離伝送が可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、コネクタモジュールの小型化に限界があり、半導体チップとコネクタ間における電気配線の短縮化が困難であること、高周波伝送用としては不向きであること、伝送媒体として光ファイバーを採用しているため、多バス化に限界が有ること、また構成部品数が多く、バス当たりのコストダウンが困難であることが挙げられる。
【００１４】
・光導波路埋め込み方式（非特許文献１のｐ．１２４、図６参照）
これは、光導波路をプリント配線基板に埋め込み、既存のプリント配線基板の実装構造の形態を維持しながら光配線を設ける方法である。光路結合にマイクロレンズを採用し、光軸ズレ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、またコリメート光結合により、一般実装精度での光軸合わせが可能であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線をプリント配線基板内に設けるため、プリント配線基板の製造やコストダウンが困難であること、光素子の放熱対策が不明であること、またプリント配線基板が脆弱であるため、レンズと光導波路間の光結合損失が変動する可能性が有ることが挙げられる。
【００１５】
・表面実装方式（非特許文献２参照）
これは、光素子を、ＬＳＩチップの裏面に直接貼り付けて機能させ、また、光導波路をプリント配線基板上に直接実装する方式である。既存のプリント配線基板の構造をそのまま維持し、光配線の併設が可能である。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、構造がシンプルであり、コストダウンが可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、光素子をＬＳＩチップに直接貼り付けるため、専用のＬＳＩチップの開発が必要であること、また光素子が高温のＬＳＩチップに直接貼り付けられているため、光素子の高温劣化が懸念されることが挙げられる。
【００１６】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、"光配線との遭遇"２００１年１２月３日の１２２頁〜１２５頁、図４〜図７
【非特許文献２】NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述した各方式は、以下の第１〜第５の理由により、現状では決定力に欠けるものである。
【００１８】
第１に、既存のプリント配線基板の実装構造をそのまま利用できる構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上に光経路を直接積層する構造は、ベースとなるプリント配線基板自体が脆弱であるため、光軸ズレ等の問題が生じて現実的ではない。一方、これまで培われてきたプリント配線基板の構造に変更を加えると、性能、信頼性、高周波性能の確認などに膨大な労力を要する。従って、埋め込み型光導波路など、既存のプリント配線基板を流用できないシステム構造は望ましくない。
【００１９】
第２に、既存の実装プロセスをそのまま利用できる構造ではないこと。一般に、光導波路などの光モジュールは高温プロセスに弱い。上記したようなプリント配線基板と光配線部が一体化した方式では、光モジュールが、はんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスに曝されることになり、現実には実施が困難である。また、高温プロセスを考慮した材料や部品を採用しなくてはならず、大きな制約条件となる。
【００２０】
第３に、大掛かりな構造物を排除した構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板の剛性が低いため、大掛かりな部品による光路構造は、外部応力により光軸ズレを引き起こし易い。従って、上述したようなアクティブインターポーザ方式によるポスト構造は、避けるべきである。
【００２１】
第４に、高密度化が可能な光配線構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上の半導体チップ間の光配線に特化すると、高密度化が不可能な光ファイバーは採用すべきではないと考えられる。光ファイバーを用いた光コネクタ接続方式などは、装置間通信に向けたシステムとして限定されたものとなる。
【００２２】
第５に、ＬＳＩチップ−光素子間の配線長を短くできる構造ではないこと。すなわち、ＬＳＩチップ−光素子間の電気配線長を短絡化できない構造では、高周波信号が光素子に到達する前に劣化し、光変換の効果がなくなる。従って、この距離を短くできるシステム構造を構築する必要がある。
【００２３】
そこで、本出願人は、先に、発光素子、受光素子などの光素子が裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子に対向するように光導波路がＩＣソケットに配置される、ＩＣソケットをベースとした光結合法を提案した。
【００２４】
この発明の目的は、ＩＣソケットをベースとした光結合法において、インターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
この発明に係る光電複合装置は、ＩＣソケットと、光素子が裏面に実装され、ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、光素子に対向するようにＩＣソケットに設置される光導波路とを備える光電複合装置であって、インターポーザは裏面に位置決め用ピンを有し、光導波路は位置決め用ピンを挿入するための位置決め用穴を有し、インターポーザの位置決め用ピンは光導波路の位置決め用穴に挿入されるものである。
【００２６】
また、この発明に係るＩＣソケットは、溝状の凹部を有し、この凹部に光導波路を配置すると共に、裏面に光素子が実装されたインターポーザを、光素子が光導波路に対向するように固定するＩＣソケットであって、溝状の凹部の側面に少なくとも光導波路またはインターポーザの水平方向の位置規制を行う垂直方向に延びる溝部を備えるものである。
【００２７】
また、この発明に係る光導波路は、導波路本体部と、この導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなり、レンズ部に位置決め用穴が形成されているものである。
【００２８】
また、この発明に係る光導波路結合チップは、それぞれ、導波路本体部と、この導波路本体部の長手方向の端部に配設され、位置決め用穴が形成されているレンズ部とからなる、第１の光導波路および第２の光導波路の端部を接続するための光導波路結合チップであって、第１の光導波路のレンズ部のレンズに対応した第１のレンズおよび第２の光導波路のレンズ部のレンズに対応した第２のレンズが形成され、第１の光導波路および第２の光導波路のレンズ部に形成されている位置決め用穴に挿入するための連結ピンを有するレンズ形成部と、このレンズ形成部に固定され、第１のレンズおよび第２のレンズの間を光学的に接続する導波路部とを備えるものである。
【００２９】
また、この発明に係る電子機器は、複数の電子部品からなる電子機器であって、複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号伝送を行うための光電複合装置が設けられるものである。そして、光電複合装置は、ＩＣソケットと、電子部品が表面に実装されると共に光素子が裏面に実装され、ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、光素子に対向するようにＩＣソケットに設置される光導波路とを備え、インターポーザは、裏面に位置決め用ピンを有し、光導波路は、位置決め用ピンを挿入するための位置決め用穴を有し、インターポーザの位置決め用ピンは光導波路の位置決め用穴に挿入されるものである。
【００３０】
この発明においては、ＩＣソケットに、電子部品、例えば半導体チップが実装されると共に光素子が裏面に実装されたインターポーザが固定される。また、このＩＣソケットに、光素子に対向するように光導波路が配置される。例えば、ＩＣソケットは溝状の凹部を有するものとされ、光導波路はこの溝状の凹部に安定した状態で配置される。ここで、光素子は、光導波路に入射する光信号を発光するための発光素子および光導波路から出射された光信号を受光するための受光素子のいずれかあるいは双方である。
【００３１】
この場合、インターポーザの裏面に固定された位置決め用ピンが、光導波路の位置決め用穴に挿入される。このようにインターポーザと光導波路とを位置決め用ピンで直接接続する構成とされているので、インターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高めることができる。
【００３２】
ここで、インターポーザの位置決め用ピンは、光導波路の位置決め用穴に圧入される。例えば、光導波路の位置決め用穴の径はインターポーザの位置決め用ピンの径より若干小さくされ、位置決め用ピンが位置決め用穴に挿入されるとき、この位置決め用穴が樹脂変形により拡大するようにされる。これにより、インターポーザに対する光導波路の位置決め後のガタを抑制できる。
【００３３】
例えば、光導波路は、インターポーザの裏面に実装される光素子を囲む位置に少なくとも３個の位置決め用穴を有するようにされる。この場合、光導波路が、導波路本体部と、この導波路本体部の端部に配設されるレンズ部とからなる場合、例えばレンズ部に、レンズを囲むように、少なくとも３個の位置決め用穴が形成される。
【００３４】
これにより、使用環境の温度変化によるインターポーザの２次元的な伸びあるいは縮みに対して、光導波路の伸びあるいは縮みを良好に追従させることができる。この場合、温度変化による光素子の光軸とレンズ部のレンズの光軸とのずれが軽減され、光軸のずれによる光量損失を少なくできる。
【００３５】
光導波路が、導波路本体部と、この導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなる場合、光導波路の両端部分にはレンズ部により必要な剛性を持たせることができ、その他の部分を薄くぺらぺらにできる。これにより、例えば、当該光導波路を設置するＩＣソケットの取り付け位置精度を緩やかにでき、作業効率を上げることができる。また、このレンズ部に位置決め用穴が形成されることで、当該位置決め用穴をレンズと同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【００３６】
例えば、光導波路は、その長手方向の端部側面に、突出する突片部を有するようにされる。一方、ＩＣソケットは、光導波路を配置する溝状の凹部の側面に、この突片部を嵌合して光導波路の水平方向の位置規制を行う垂直方向に伸びる溝部を有するようにされる。これにより、例えば、組み立て時には、光導波路の突片部をＩＣソケットの溝部に嵌合させるだけで当該光導波路の水平方向の位置規制が行われ、当該光導波路の水平方向の位置合わせの手間を省くことができる。上述したように、光導波路が、導波路本体部と、この導波路本体部の長手方向の端部に配設されるレンズ部とからなる場合、例えば、レンズ部の側面に突片部が形成され、この突片部に位置決め用穴が形成される。この場合、この突片部をレンズと同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【００３７】
例えば、位置決め用ピンは、第１の径でインターポーザの裏面に固定されるフランジ部と、このフランジ部に連接され、第１の径より小さな第２の径のピン部とからなり、光導波路の位置決め用穴には位置決め用ピンの上記ピン部が挿入される。一方、ＩＣソケットは、光導波路を配置する溝状の凹部の側面に、位置決め用ピンのフランジ部を嵌合してインターポーザのＩＣソケットに対する水平方向の位置規制を行う垂直方向に延びる溝部を有するようにされる。これにより、例えば、組み立て時には、位置決め用ピンのフランジ部をＩＣソケットの溝部に嵌合させるだけでインターポーザの水平方向の位置規制が行われ、当該インターポーザの水平方向の位置合わせの手間を省くことができる。
【００３８】
なお、光導波路の位置決め用穴の部分をインターポーザの位置決め用ピンに押し付けるように付勢する付勢手段をさらに備えるようにしてもよい。これにより、インターポーザの位置決め用ピンを、光導波路の位置決め用穴に接着等していなくても、当該位置決め用穴から抜け出ることを防止できる。このように、インターポーザの位置決め用ピンを光導波路の位置決め用穴に接着していない場合には、分解時におけるインターポーザと光導波路の分離が容易となる。
【００３９】
例えば、付勢手段としては、ＩＣソケットと光導波路との間に配置されたコイルバネを使用できる。この場合、ＩＣソケットにコイルバネの一端側を挿入する挿入穴を設けておくことで、組み立て時のコイルバネの配置位置を容易に知ることができ、また組み立て後のコイルバネを安定保持できる。また例えば、付勢手段としては、ＩＣソケットと一体的に形成され、当該ＩＣソケットと光導波路との間に配置された弾性片を使用できる。この場合、部材を少なくでき、コイルバネのような配置手間も不要となる利益がある。
【００４０】
また、付勢手段としては、その他に、オーリング、ワッシャー、ウレタンシート等も考えられる。また、付勢手段としては、ＩＣソケットと光導波路との間に配置し、光導波路をインターポーザ側に押圧するものだけでなく、インターポーザと光導波路との間に配置し光導波路をインターポーザ側に引きつけるものであってもよい。
【００４１】
また、上述したように、光導波路が、導波路本体部と、この導波路本体部の長手方向の端部に配設され、位置決め用穴が形成されているレンズ部とからなる場合、光導波路結合チップを用いて、第１、第２の光導波路の端部を接続して、光導波路を延長することが可能となる。この場合、光導波路結合チップのレンズ形成部が有する連結ピンを、第１、第２の光導波路のレンズ部に形成されている位置決め用穴に挿入することで、光導波路結合チップによる第１、第２の光導波路の端部の接続を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明によれば、光素子が裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子に対向するように光導波路がＩＣソケットに配置されるものにあって、インターポーザの位置決め用ピンが光導波路の位置決め用穴に挿入される構成とするものであり、インターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態としての光電複合装置１００の構成を示す概略断面図を示している。
【００４４】
この光電複合装置１００は、プリント配線基板（マザーボード）１０１上に実装されるＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置されるレンズ一体型の光導波路アレイ１０３とを有している。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、従来周知のように、例えば、絶縁性樹脂、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などを用い、凹凸構造を有する金型を用いて形成される。
【００４５】
ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ、溝状の凹部１０２ｄの側面に、垂直方向に伸びる溝部１０２ｆを備えている。この溝部１０２ｆは、光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂに形成された突片部（図１には図示せず）が嵌合されるものであり、光導波路アレイ１０３の水平方向の位置を規制する。また、この溝部１０２ｆは、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に固定された位置決め用ピン１１１のフランジ部１１１ａが嵌合されるものであり、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの水平方向の位置を規制する。
【００４６】
このように、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに、光導波路アレイ１０３およびインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの水平方向の位置を規制する溝部１０２ｆを設けたことで、例えば、組み立て時には、光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂに形成された突片部をこの溝部１０２ｆに嵌合させるだけで光導波路アレイ１０３の水平方向の位置を合わせることができ、またインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に固定された位置決め用ピン１１１のフランジ部１１１ａをこの溝部１０２ｆに嵌合させるだけでインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの水平方向の位置を合わせることができ、位置合わせの手間を省くことができる。
【００４７】
光導波路アレイ１０３は、ＩＣソケット１０２ａとＩＣソケット１０２ｂとの間に架け渡されている。この光導波路アレイ１０３の長手方向の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。この光導波路アレイ１０３は、導波路本体部１０３ａと、この導波路本体部１０３ａの長手方向の端部に配設されるレンズ部１０３ｂとからなっている。
【００４８】
導波路本体部１０３ａは、低剛性の樹脂シートにコア層がインプリント形成されることで、複数チャネル分の光導波路を備えている。また、レンズ部１０３ｂは、光学樹脂を用いて射出成形されることで形成され、レンズアレイ１０４，１０５を備えている。レンズアレイ１０４は、光導波路に光信号を入力するための複数のレンズ（集光レンズ）からなっている。レンズアレイ１０５は、光導波路からの光信号を出力するための複数のレンズ（コリメータレンズ）からなっている。
【００４９】
例えば、光導波路アレイ１０３は、低剛性の樹脂シートにコア層をインプリント形成して導波路本体部１０３ａを得、その後に射出成形されたレンズ部１０３ｂをアライメント接着することで製造される。また例えば、この光導波路アレイ１０３は、射出成形されたレンズ部１０３ｂに低剛性の樹脂シートを接着し、その後にこの樹脂シートにコア層をインプリント形成して導波路本体部１０３ａを得ることで製造される。
【００５０】
光導波路アレイ１０３は、このように導波路本体部１０３ａおよびレンズ部１０３ｂで構成されているので、光導波路アレイ１０３の光信号が入出力される両端部分にはレンズ部１０３ｂにより必要な剛性を持たせることができ、その他の部分は薄くぺらぺらにできる。これにより、例えば、この光導波路アレイ１０３を設置するＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのプリント配線基板１０１への取り付け位置精度を緩やかにでき、組み立て時の作業効率を上げることができる。
【００５１】
また、光電複合装置１００は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上にそれぞれ固定されるセラミック製のインターポーザ１０６ａ，１０６ｂを有している。インターポーザ１０６ａの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８が実装されており、その表面には半導体チップ１０９ａ、例えばＣＰＵが実装されている。発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８は、インターポーザ１０６ａの内部を介して、半導体チップ１０９ａに電気的に接続されている。なお、半導体チップ１０９ａの上面にはヒートシンクとしてのアルミニウム製のフィン１１０が設置されている。
【００５２】
同様に、インターポーザ１０６ｂの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８が実装されており、その表面には半導体チップ１０９ｂが実装されている。発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８は、インターポーザ１０６ｂの内部を介して、半導体チップ１０９ｂに電気的に接続されている。
【００５３】
発光素子アレイ１０７は、発光素子、例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface-Emitting Laser）が複数個配列された構成となっている。また、受光素子アレイ１０８は、受光素子、例えばフォトダイオードが複数個配列された構成となっている。上述した光導波路アレイ１０３は、上述した発光素子アレイ１０７の各発光素子、および受光素子アレイ１０８の各受光素子に、それぞれ、各チャネルの光導波路が対向するように設置される。ここで、発光素子は、光導波路に入射する光信号を発光する。受光素子は光導波路から出射された光信号を受光する。
【００５４】
次に、上述した光電複合装置１００におけるインターポーザ１０６ａ，１０６ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決め機構について説明する。
【００５５】
インターポーザ１０６ａ，１０６ｂは、その裏面に下方に向かって植立された位置決め用ピン１１１を有している。この位置決め用ピン１１１は、例えばセルフアライメント実装法により、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に設けられた金属パッド（図１には図示せず）に、高精度に取り付けられている。この位置決め用ピン１１１は、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂに固定される第１の径のフランジ部１１１ａと、このフランジ部１１１ａに連接され、第１の径より小さな第２の径のピン部１１１ｂとからなっている。
【００５６】
また、光導波路アレイ１０３は、両端部に、上述したインターポーザ１０６ａ，１０６ｂが有する位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂを挿入するための位置決め用穴１１２を有している。ここで、位置決め用穴１１２は、レンズ部１０３ｂに形成される。このようにレンズ部１０３ｂに位置決め用穴１１２が形成されることで、この位置決め用穴１１２をレンズ（レンズアレイ１０４，１０５）と同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【００５７】
この位置決め用穴１１２の径は、位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂの径より若干小さく形成されている。例えば、位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂの直径が２．１mm（φ＝２．１mm）であるとき、位置決め用穴１１２の直径は２．０mm（φ＝２．０mm）とされる。これにより、位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが位置決め用穴１１２に挿入される際には、この位置決め用穴１１２の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【００５８】
インターポーザ１０６ａ，１０６ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決めは、上述したインターポーザ１０６ａ，１０６ｂが有する位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが、光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に挿入されることで行われる。
【００５９】
また、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、上述したインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの各位置決め用ピン１１１にそれぞれ対向する位置に挿入穴１０２ｇを有している。この挿入穴１０２ｇにはコイルバネ１１３の一端側が挿入される。つまり、このコイルバネ１１３は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと光導波路アレイ１０３との間に配置され、その他端が光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂに当接された状態となる。
【００６０】
このコイルバネ１１３は、レンズ部１０３ｂに形成された位置決め用穴１１２の部分を、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１に押し付けるように付勢する付勢手段を構成する。このようなコイルバネ１１３の付勢作用により、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１をレンズ部１０３ｂの位置決め用穴１１２に接着等していなくても、位置決め用ピン１１１が位置決め用穴１１２から抜け出ることを防止でき、また位置決め用ピン１１１を位置決め用穴１１２に接着しなくても済むことから分解時におけるインターポーザ１０６ａ，１０６ｂと光導波路アレイ１０３との分離を容易に行うことができる。
【００６１】
また、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに挿入穴１０２ｇを設け、この挿入穴１０２ｇにコイルバネ１１３の一端を挿入するようにしたものであり、組み立て時にコイルバネ１１３の配置位置を容易に知ることができ、また組み立て後のコイルバネ１１３を安定して保持できる。
【００６２】
なお、詳細説明は省略するが、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂは、それぞれ、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ側への付勢力が与えられ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに押し付けられた状態で、当該ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ上に固定される。
【００６３】
図２は、上述した光電複合装置１００の概略斜視図を示している。なお、この図２においては、プリント配線基板１０１およびアルミニウム製のフィン１０９の図示は省略している。
【００６４】
次に、上述した光電複合装置１００を構成する各部材について、さらに詳細に説明する。図３Ａ，Ｂは、ＩＣソケット１０２（ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図３Ａは、ＩＣソケット１０２を表面側から見た概略斜視図であり、図３ＢはＩＣソケット１０２を裏面側から見た概略斜視図である。
【００６５】
ＩＣソケット１０２の表面側は、図３Ａに示すように、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。凹部１０２ｄの深さは、光導波路アレイ１０３の厚さよりも大きくされ、実装時に、光導波路アレイ１０３と、発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８との間に空間が形成されるようになされる。
【００６６】
このＩＣソケット１０２の凸面には、この凸面上に固定されるインターポーザ１０６ａ，１０６ｂ（図１参照）の裏面に設けられた電極パッド１５１との電気的接触をとるための、棒状、板バネ状、渦巻き状などの電極ピン１２１が複数個設けられている。なお、図３Ａには、棒状の電極ピン１２１を示している。
【００６７】
また、このＩＣソケット１０２の裏面には、図３Ｂに示すように、プリント配線基板１０１（図１参照）上の電極との電気的接続をとるための、例えば半田バンプ等の電極コンタクト１２２が複数個設けられている。この電極コンタクト１２２は、上述の凸面に設けられている電極ピン１２１とＩＣソケット１０２内で電気的に接続されている。
【００６８】
また、このＩＣソケット１０２の凹部１０２ｄの側面に、垂直方向に伸びる、断面半円状の溝部１０２ｆが設けられている。また、このＩＣソケット１０２の凹部１０２ｄの底面には、図３Ａ，Ｂに示すように、コイルバネ１１３の一端を挿入するための挿入穴（貫通穴）１０２ｇが設けられている。後述するように、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面にはそれぞれ１２本の位置決め用ピン１１１が設けられているので、挿入穴１０２ｇも１２個設けられている。
【００６９】
なお、このＩＣソケット１０２には、十字型の溝状の凹部１０２ｄを利用して、最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３（図１参照）を設置できるようになっている。そのため、上述した１２個の挿入穴１０２ｇのうち、それぞれの方向に対応した３個ずつの挿入穴１０２ｇは、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂ側に付勢するコイルバネ１１３を挿入するために用いられる。なお、それぞれの方向に対応した３個ずつの挿入穴１０２ｇのうち、２個の挿入穴１０２ｇは溝部１０２ｆに連続して形成されている。
【００７０】
図４Ａ，Ｂは、インターポーザ１０６（インターポーザ１０６ａ，１０６ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図４Ａは、インターポーザ１０６を表面側から見た概略斜視図であり、図４Ｂはインターポーザ１０６を裏面側から見た概略斜視図である。
【００７１】
インターポーザ１０６の表面には、図４Ａに示すように、半導体チップ１０９（半導体チップ１０９ａ，１０９ｂに相当）が実装されている。なお、図４Ａには１個の半導体チップ１０９が実装されているものを示しているが、実装される半導体チップ１０９の個数は１個に限られるものではない。また、このインターポーザ１０６の裏面には、図４Ｂに示すように、発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８が実装されている。
【００７２】
上述したように、ＩＣソケット１０２には最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３を設置できるようになっているので、このインターポーザ１０６の裏面には、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３に対応して、４組の発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８が実装されている。これら発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８は、インターポーザ１０６を介して、半導体チップ１０９に接続されている。
【００７３】
また、このインターポーザ１０６の裏面には、図４Ｂに示すように、上述したＩＣソケット１０２の凸面に設けられた電極ピン１２１（図３参照）との電気的接触をとるための電極パッド１５１が複数個設けられている。
【００７４】
また、このインターポーザ１０６の裏面には、図４Ｂに示すように、１２個の金属製の位置決め用ピン１１１が下方に向かって植立されている。上述したようにＩＣソケット１０２には、十字型の溝状の凹部１０２ｄを利用して、最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３（図１参照）を設置できるようになっている。そのため、上述した１２個の位置決め用ピン１１１のうち、それぞれの方向に対応した３個ずつの位置決め用ピン１１１は、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に挿入するために用いられる。
【００７５】
この場合、それぞれの方向に対応した３個ずつの位置決め用ピン１１１は、インターポーザ１０６の裏面に実装される光素子（発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８）を囲む位置に配置される。なお、本実施の形態では、各方向に対応して３個の位置決め用ピン１１１を配置したものであるが、４個以上の位置決め用ピン１１１を光素子を囲むように配置してもよい。ただし、位置決め用ピン１１１の個数が多くなると、電極パッド１５１の配置領域が狭くなることから、ここでは３個としている。このように位置決め用ピン１１１の個数を多くした場合には、それに伴って光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２の個数、ＩＣソケット１０２の挿入穴１０２ｇの個数も増加する。
【００７６】
図５Ａ，Ｂは、光導波路アレイ１０３の構成を示している。図５Ａは、光導波路アレイ１０３を表面側から見た概略斜視図であり、図５Ｂは、光導波路アレイ１０３の概略平面図である。
【００７７】
光導波路アレイ１０３は上述したように導波路本体部１０３ａとレンズ部１０３ｂとからなっており、レンズ部１０３ｂが導波路本体部１０３ａの長手方向の端部に配設されて構成されている。レンズ部１０３ｂには、断面長方形状の凹部が２個形成され、この凹部の底面部にレンズアレイ１０４，１０５（図５Ａ，Ｂではレンズの図示を省略している）が形成されている。
【００７８】
また、レンズ部１０３ｂには、レンズアレイ１０４，１０５を囲む位置に３個の突片部１３１ａ〜１３１ｃが形成されている。突片部１３１ａは先端に形成され、残りの突片部１３１ｂ，１３１ｃは両端に形成されている。突片部１３１ｂ，１３１ｃは、光導波路アレイ１０３がＩＣソケット１０２の凹部１０２ｄに配置されるとき、その凹部１０２ｄの側面に形成された溝部１０２ｆ（図１、図３参照）に嵌合される。これにより、光導波路アレイ１０３の水平方向の位置規制が行われる。
【００７９】
このように光導波路アレイ１０３の水平方向の位置規制を行うための突片部１３１ｂ，１３１ｃをレンズ部１０３ｂに形成するものにあっては、この突片部１３１ｂ，１３１ｃをレンズアレイ１０４，１０５と同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【００８０】
上述した位置決め用穴１１２は、上述した３個の突片部１３１ａ〜１３１ｃにそれぞれ形成される。上述したように突片部１３１ａ〜１３１ｃはレンズアレイ１０４，１０５を囲む位置に形成されていることから、これら３個の突片部１３１ａ〜１３１ｃに形成された３個の位置決め用穴１１２はレンズアレイ１０４，１０５を囲む位置に配置されていることになる。
【００８１】
そして、この３個の位置決め用穴１１２には、インターポーザ１０６の光素子（発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８）を囲むように設置された３本の位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが挿入される。従って、３個の突片部１３１ａ〜１３１ｃに形成された３個の位置決め用穴１１２は光素子を囲む位置に配置されているとも言える。
【００８２】
このようにインターポーザ１０６の位置決め用ピン１１１を挿入する位置決め用穴１１２をレンズアレイ１０４，１０５を囲む位置、従って光素子（発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８）を囲む位置に配置したことで、使用環境の温度変化によるインターポーザ１０６の２次元的な伸びあるいは縮みに対して、光導波路アレイ１０３の伸びあるいは縮みを良好に追従させることができる。これにより、温度変化による光素子の光軸とレンズの光軸とのずれを軽減でき、光軸のずれによる光量損失を少なくできる。
【００８３】
次に、図６Ａ〜Ｄを参照して、光導波路アレイ１０３、発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８の詳細構成について説明する。
【００８４】
図６Ｃは光導波路アレイ１０３を表面側から見た平面図、図６Ｄは光導波路アレイ１０３を横方向（長手方向）に切った断面図である。図６Ｃ，Ｄは光導波路アレイ１０３の一方の端部のみを示しているが、他方の端部も同様に構成されている。
【００８５】
光導波路アレイ１０３は、上述したように導波路本体部１０３ａの長手方向の端部にレンズ部１０３ｂが接着されて構成されている。レンズ部１０３ｂには２つの凹部が形成され、その凹部の底面部に複数個のレンズ１０４ａ，１０５ａからなるレンズアレイ１０４，１０５が形成されている。
【００８６】
導波路本体部１０３ａは、コア層１３５を、上下のクラッド層１３６，１３７で挟み込んだ構造とされている。この場合、コア層１３５の屈折率がクラッド層１３６，１３７の屈折率より高くされることで、光導波路が構成される。例えば、コア層１３５の材料としてＵＶ硬化光学用樹脂（例えば、屈折率は１．６）が使用され、クラッド層１３６，１３７の材料として光学用射出成型樹脂（例えば、屈折率は１．５）が使用される。
【００８７】
ここで、クラッド層１３６は低剛性の樹脂シートからなり、コア層１３５はこの樹脂シートにインプリント形成される。なお、クラッド層１３７は、上述したクラッド層１３６と同様に低剛性の樹脂シートからなり、コア層１３５のカバー層としての機能も備えている。
【００８８】
コア層１３５には、複数チャネルの光導波路、つまり複数本の送信用光導波路１３８および複数本の受信用光導波路１３９が形成されている。なお、他方の端部では、送信用光導波路１３８は受信用光導波路１３９となり、受信用光導波路１３９は送信用光導波路１３８となる。
【００８９】
この場合、送信用光導波路１３８および受信用光導波路１３９は、光導波路アレイ１０３の幅方向に交互に配置されている。また、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の送信用光導波路１３８の端部位置が長さ方向に順次ずれるようにされている。同様に、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の受信用光導波路１３９の端部位置が長さ方向に順次ずれるようにされている。また、複数本の送信用導波路１３８の端部は、複数本の受信用導波路１３９の端部より、光導波路アレイ１０３の端部側に位置するようにされている。
【００９０】
送信用光導波路１３８の端部１３８ａは４５゜ミラー面とされている。これにより、発光素子アレイ１０７の発光素子で発生された光信号をこの端部１３８ａで光導波路１３８の長手方向側に反射させることができ、当該光信号を効率よく送信できる。また、受信用光導波路１３９の端部１３９ａも４５゜ミラー面とされている。これにより、光導波路１３９で伝送されてきた光信号をこの端部１３９ａで受光素子アレイ１０８の受光素子側に反射させることができ、当該光信号を効率よく受信できる。
【００９１】
なお、導波路本体部１０３ａにレンズ部１０３ｂを接着する際には、レンズアレイ１０４の各レンズ１０４ａの光軸と各送信用光導波路１３８の端部１３８ａとが一致し、またレンズアレイ１０５の各レンズ１０５ａの光軸と各送信用光導波路１３９の端部１３９ａとが一致するように位置調整される。この場合、送信用光導波路１３８の端部１３８ａに対応したレンズ１０４ａは、発光素子アレイ１０７の発光素子側からの平行光を当該端部１３８ａに集光する集光レンズの働きをする。一方、受信用光導波路１３９の端部１３９ａに対応したレンズ１０５ａは、当該端部１３９ａからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００９２】
図６Ａは、発光素子アレイ１０７およびそれに装着されるレンズアレイ１４１（図１には図示せず）を示している。発光素子アレイ１０７は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の送信用光導波路１３８の端部１３８ａに対応して、複数個の発光素子１６１を備えている。この発光素子１６１は例えば面発光レーザであって、下面側から光信号としてのレーザ光が出射される。また、この発光素子アレイ１０７の上面側には、各発光素子１６１に金属配線を介して接続された電極パッド１６２が設けられている。また、レンズアレイ１４１には、発光素子アレイ１０７の複数個の発光素子１６１にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４２が形成されている。このレンズ１４２は、発光素子１６１からの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００９３】
図６Ｂは、受光素子アレイ１０８およびそれに装着されるレンズアレイ１４３（図１には図示せず）を示している。受光素子アレイ１０８は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の受信用光導波路１３９の端部１３９ａに対応して、複数個の受光素子１６３を備えている。この受光素子１６３は例えばフォトダイオードであって、下面側から光信号としてのレーザ光が入射される。また、この受光素子アレイ１０８の上面側には、各受光素子１６３に金属配線を介して接続された電極パッド１６４が設けられている。また、レンズアレイ１４３には、受光素子アレイ１０８の複数個の受光素子１６３にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４４が形成されている。このレンズ１４４は、光導波路アレイ１０３の受信用光導波路１３９側からの平行光を受光素子１６３の光入射面に集光する集光レンズの働きをする。
【００９４】
次に、図１に示す光電複合装置１００の製造方法の一例について説明する。
【００９５】
まず、プリント配線基板１０１上に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂを実装する。この場合、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの裏面の電極コンタクト１２２とを位置合わせして、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂとが電気的に接続されるように実装する。なお、プリント配線基板１０１上には、予めその他の電子部品などの実装および電気配線を行っておく。
【００９６】
次に、設置される光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に対応させて、この位置決め用穴１１２の部分をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１に押し付けるためのコイルバネ１１３を配置する。すなわちこの場合、設置される光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に対応した、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの挿入穴１０２ｇに各コイルバネ１１３の一端が挿入される。
【００９７】
次に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置し、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ間に光導波路アレイ１０３が架け渡された状態とする。この場合、光導波路アレイ１０３の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。
【００９８】
この場合、光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂの側端に形成された２つの突片部１３１ｂ，１３１ｃがそれぞれ凹部１０２ｄの両側面に形成された溝部１０２ｆに嵌合される。これにより、光導波路アレイ１０３の水平方向の位置規制が自動的に行われる。
【００９９】
なお、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置される光導波路アレイ１０３の長さは、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの距離より長いことが望ましい。これにより、光導波路アレイ１０３を撓ませた状態で固定でき、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのプリント配線基板１０１上における位置決め誤差を吸収できる。
【０１００】
次に、ＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０６ａを固定する。この場合、インターポーザ１０６ａの裏面に取り付けられている１２本の位置決め用ピン１１１のうち、ＩＣソケット１０２ａの凹部１０２ｄの側面に形成された溝部１０２ｆに対応した位置決め用ピン１１１のフランジ部１１１ａが当該溝部１０２ｆに嵌合される。これにより、インターポーザ１０６ａの水平方向の位置規制が自動的に行われる。
【０１０１】
またこの場合、設置された光導波路アレイ１０３に対応した、インターポーザ１０６ａの位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが、当該光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂの位置決め用穴１１２に挿入（圧入）される。これにより、インターポーザ１０６ａと光導波路アレイ１０３との相対的な位置決めが行われる。そしてこの場合、コイルバネ１１３により、光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２の部分がインターポーザ１０６ａの位置決め用ピン１１１に押し付けられるように付勢される。これにより、インターポーザ１０６ａの位置決め用ピン１１１をレンズ部１０３ｂの位置決め用穴１１２に接着等しなくても、位置決め用ピン１１１が位置決め用穴１１２から抜け出ることが防止される。
【０１０２】
なお、このようにＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０６ａが固定されるとき、このインターポーザ１０６ａには、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０６ａはＩＣソケット１０２ａに押し付けられた状態とされる。
【０１０３】
次に、インターポーザ１０６ａの表面に実装されている半導体チップ１０９ａの上面に、アルミニウム製のフィン１１０を設置する。これにより、半導体チップ１０９ａで発生される熱をフィン１１０を通して効率的に放熱できるようになる。
【０１０４】
次に、上述したＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０６ａを固定する場合と同様にして、ＩＣソケット１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０６ｂを固定する。なおこの場合、インターポーザ１０６ｂには例えばその四隅にＩＣソケット１０２ｂ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０６ｂはＩＣソケット１０２ｂに押し付けられた状態とされる。
【０１０５】
図７は、ＩＣソケット１０２ａ側におけるインターポーザ１０６ａおよび光導波路アレイ１０３の位置決め機構に係る部分を拡大して示したものである。この図７において、図１、図６と対応する部分には同一符号を付して示している。
【０１０６】
インターポーザ１０６ａの表面には半導体チップ１０９ａが実装されている。この場合、インターポーザ１０６ａの表面の電極パッド１５２と半導体チップ１０９ａの下面の電極パッド１８１との間に半田バンプ１５４が介在され、半導体チップ１０９ａはインターポーザ１０６ａの表面に半田付けされる。
【０１０７】
また、インターポーザ１０６ａの裏面には発光素子アレイ１０７が実装されている。この場合、インターポーザ１０６ａの裏面の電極パッド１５３と発光素子アレイ１０７の上面の電極パッド１６２との間に半田バンプ１５５が介在され、発光素子アレイ１０７はインターポーザ１０６ａの裏面に半田付けされる。なお、この発光素子アレイ１０７の下面にレンズアレイ１４１が装着されている。
【０１０８】
また、光導波路アレイ１０３の端部が、ＩＣソケット１０２ａの溝状の凹部１０２ｄに配置されている。位置決め用ピン１１１は、インターポーザ１０６ａの裏面に設けられた金属パッド１５６に半田付けされることで、当該インターポーザ１０６ａの裏面に、下方に向かって植立されている。この位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂは、光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂに形成された位置決め用穴１１２に挿入（圧入）される。これにより、インターポーザ１０６ａおよび光導波路アレイ１０３の相対的な位置決めが行われる。
【０１０９】
また、ＩＣソケット１０２ａの挿入穴１０２ｇに一端が挿入されたコイルバネ１１３の他端がレンズ部１０３ｂの位置決め用穴１１２の部分に当接され、当該コイルバネ１１３の他端によって当該位置決め用穴１１２の部分がインターポーザ１０６ａの位置決め用ピン１１１に押し付けられるように付勢され、位置決め用ピン１１１が位置決め用穴１１２から抜け出ることが防止される。
【０１１０】
なお、上述の図７はＩＣソケット１０２ａ側におけるインターポーザ１０６ａおよび光導波路アレイ１０３の位置決め機構に係る部分を示したものである。説明は省略するが、ＩＣソケット１０２ｂ側におけるインターポーザ１０６ｂおよび光導波路アレイ１０３の位置決め機構に係る部分についても同様である。
【０１１１】
上述した光電複合装置１００（図１、図６、図７参照）の動作を説明する。
【０１１２】
ＩＣソケット１０２ａ側で、半導体チップ１０９ａからの電気信号はインターポーザ１０６ａの内部を通ってその裏面に実装された発光素子アレイ１０７の発光素子（例えば面発光レーザ）１６１に供給され、この発光素子１６１からは電気信号に対応して強度変調された光信号が発生される。
【０１１３】
この発光素子１６１からの光信号は発光素子アレイ１０７に装着されたレンズアレイ１４１のレンズ１４２により発散光から平行光とされる。この平行光は光導波路アレイ１０３を構成するレンズ部１０３ｂに形成されたレンズアレイ１０４のレンズ１０４ａにより送信用光導波路１３８の端部（４５゜ミラー面）１３８ａに集光され、光導波路１３８の長手方向側に反射される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側の発光素子アレイ１０７の発光素子１６１で発生された光信号は、送信用光導波路１３８を通じて、ＩＣソケット１０２ｂ側に送信される。
【０１１４】
ＩＣソケット１０２ｂ側で、受信用光導波路１３９（ＩＣソケット１０２ａ側では送信用光導波路１３８）を通じて送られてくる光信号は、端部（４５゜ミラー面）１３９ａで受光素子アレイ１０８の受光素子１６３側に反射される。この反射された光信号は光導波路アレイ１０３を構成するレンズ部１０３ｂに形成されたレンズアレイ１０５のレンズ１０５ａにより発散光から平行光とされる。この平行光は受光素子アレイ１０８に装着されたレンズアレイ１４３のレンズ１４４で集光されて受光素子（例えばフォトダイオード）１６３の光入射面に入射される。
【０１１５】
そして、光信号は受光素子１６３で光信号から電気信号に変換される。この電気信号は、インターポーザ１０６ｂの内部を通ってその表面に実装された半導体チップ１０９ｂに供給される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側のインターポーザ１０６ａに実装された半導体チップ１０９ａからの電気信号が、ＩＣソケット１０２ｂ側のインターポーザ１０６ｂに実装された半導体チップ１０９ｂに供給される。
【０１１６】
なお、説明は省略するが、ＩＣソケット１０２ｂ側の半導体チップ１０９ｂからＩＣソケット１０２ａ側の半導体チップ１０９ａにも、同様にして電気信号が供給される。
【０１１７】
上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に固定された位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが、光導波路アレイ１０３を構成するレンズ部１０３ｂに形成された位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂと光導波路アレイ１０３との相対的な位置決めが行われるものであって、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂと光導波路アレイ１０３とを位置決め用ピン１１１で直接接続する構成とされているので、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂと光導波路アレイ１０３との間の相対位置決め精度を高めることができる。
【０１１８】
これにより、発光素子アレイ１０７、受光素子アレイ１０８における隣接する素子間のスペースを小さくでき、同じ面積に配する素子数を増やすことができ、チャネル数を増加できる。あるいは、素子数が同じであるとき、発光素子アレイ１０７、受光素子アレイ１０８の各素子に対応したレンズの径を大きくして光量損失を軽減でき、低消費電力化を図ることができる。
【０１１９】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２に挿入される際には、位置決め用穴１１２の樹脂変形によって圧入状態となるものであり、位置決め後の光導波路アレイ１０３のガタを良好に抑制できる。
【０１２０】
また、上述した光電複合装置１００によれば、光導波路アレイ１０３を構成するレンズ部１０３ｂに３個の位置決め用穴１１２が形成され、この３個の位置決め用穴１１２にインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１のピン部１１１ｂが挿入されるものであって、この３個の位置決め用穴１１２はレンズアレイ１０４，１０５を囲むように配置されているので、使用環境の温度変化によるインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの２次元的な伸びあるいは縮みに対して、光導波路アレイ１０３の伸びあるいは縮みを良好に追従させることができ、これにより温度変化による光素子（発光素子アレイ１０７、受光素子アレイ１０８）の光軸とレンズ部１０３ｂのレンズの光軸とのずれが軽減され、光軸のずれによる光量損失を少なくできる。
【０１２１】
また、上述した光電複合装置１００によれば、光導波路アレイ１０３を構成するレンズ部１０３ｂに突片部１３１ｂ、１３１ｃが形成され、組み立て時に、この突片部１３１ｂ、１３１ｃがＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凹部１０２ｄの側面に形成された溝部１０２ｆに嵌合されることで、この光導波路アレイ１０３の水平方向の位置規制が自動的に行われるものであり、光導波路アレイ１０３の水平方向の位置合わせの手間を省くことができる。また、突片部１３１ｂ、１３１ｃはレンズ部１０３ｂに形成されるので、この突片部１３１ｂ、１３１ｃをレンズと同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【０１２２】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に取り付けられる位置決め用ピン１１１がフランジ部１１１ａおよびピン部１１１ｂから構成され、組み立て時に、このフランジ部１１１ａがＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凹部１０２ｄの側面に形成された溝部１０２ｆに嵌合されることで、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの水平方向の位置規制が自動的に行われるものであり、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの水平方向の位置合わせの手間を省くことができる。
【０１２３】
また、上述した光電複合装置１００によれば、光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２は、レンズ部１０３ｂの突片部１３１ａ〜１３１ｃに形成されるものであり、この突片部１３１ａ〜１３１ｃと同様に、レンズと同時に例えば射出成形により精度よく形成できる。
【０１２４】
また、上述した光電複合装置１００によれば、コイルバネ１１３が光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２の部分をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１に押し付けるように付勢するものであり、位置決め用ピン１１１を位置決め用穴１１２に接着等していなくても、当該位置決め用ピン１１１が位置決め用穴１１２から抜け出ることを防止できる。
【０１２５】
なお、上述実施の形態においては、光導波路アレイ１０３の位置決め用穴１１２の部分をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂの位置決め用ピン１１１に押し付けるように付勢する付勢手段としてコイルバネ１１３を用いたものであるが、これに限定されるものではない。
【０１２６】
例えば、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと一体的に形成された弾性片、あるいはオーリング、ワッシャー、ウレタンシート等も考えられる。また、付勢手段としては、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと光導波路アレイ１０３との間に配置し、この光導波路アレイ１０３をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂ側に押圧するものだけでなく、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂと光導波路アレイ１０３との間に配置し光導波路アレイ１０３をインターポーザ１０６ａ，１０６ｂ側に引きつけるものであってもよい。
【０１２７】
図８は、付勢手段がＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと一体的に形成された弾性片１１４である例を示している。このような弾性片１１４を使用することで、部材を少なくでき、コイルバネ１１３を使用する場合のような配置手間も不要となる利益がある。
【０１２８】
また、上述実施の形態においては、インターポーザ１０６ａ，１０６ｂの裏面に発光素子アレイ１０７および受光素子アレイ１０８の双方が実装されているものであるが、この発明は、これらのうちの一方のみが実装されるものにも同様に適用できる。
【０１２９】
なお、上述したようにＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ側に一端が固定される光導波路アレイ１０３の他端に、他の光導波路アレイ１０３を接続して、光導波路を延長することが考えられる。２本の光導波路アレイ１０３、すなわち第１の光導波路アレイ１０３-1および第２の光導波路アレイ１０３-2の端部を接続するための光導波路結合チップ５００について説明する。
【０１３０】
図９、図１０は、光導波路結合チップ５００の構成を示している。図９は、光導波路結合チップ５００の概略平面図である。図１０は、光導波路結合チップ５００の概略側面図である。なお、図９、図１０には、この光導波路結合チップ５００で接続される２本の光導波路アレイ１０３（第１の光導波路アレイ１０３-1、第２の光導波路アレイ１０３-2）も示されている。
【０１３１】
光導波路結合チップ５００は、レンズ形成部５１０と、このレンズ形成部５１０の表面側に接着された導波路部５２０とからなっている。導波路部５２０は、上述した光導波路アレイ１０３の導波路本体部１０３ａと同様に、低剛性の樹脂シートにコア層がインプリント形成されることで、複数チャネル分の光導波路を備えている。
【０１３２】
レンズ形成部５１０は、上述した光導波路アレイ１０３のレンズ部１０３ｂと同様に、光学樹脂を用いて射出成形されることで形成される。このレンズ形成部５１０は、裏面側に、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズ部１０３ｂが備えるレンズアレイ１０４，１０５に対応したレンズアレイ５０４-1，５０５-1を備えていると共に、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズ部１０３ｂが備えるレンズアレイ１０４，１０５に対応したレンズアレイ５０４-2，５０５-2を備えている。
【０１３３】
レンズアレイ５０４-1，５０４-2は、それぞれ、光導波路からの光信号を出力するための複数のレンズ（コリメータレンズ）からなっている。レンズアレイ５０５-1，５０５-2は、それぞれ、光導波路に光信号を入力するための複数のレンズ（集光レンズ）からなっている。この場合、レンズ形成部５１０の裏面側に断面長方形状の凹部が４個形成され、これら４個の凹部の底面部にレンズアレイ５０５-1，５０４-1，５０４-2，５０５-2（図９、図１０ではレンズの図示を省略している）が形成されている。
【０１３４】
例えば、光導波路結合チップ５００は、射出成形されたレンズ形成部５１０に低剛性の樹脂シートを接着し、その後にこの樹脂シートにコア層をインプリント形成して導波路部５２０を得ることで製造される。また例えば、この光導波路結合チップ５００は、低剛性の樹脂シートにコア層をインプリント形成して導波路部５２０を得、その後に射出成形されたレンズ形成部５１０をアライメント接着することで製造される。
【０１３５】
また、光導波路結合チップ５００は、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズ部１０３ｂが備える３個の位置決め用穴１１２にそれぞれ挿入するための３個の連結ピン５０６-1を有すると共に、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズ部１０３ｂが備える３個の位置決め用穴１１２にそれぞれ挿入するための３個の連結ピン５０６-2を有している。これら連結ピン５０６-1，５０６-2は、それぞれ、レンズ形成部５１０の裏面側に植立されている。
【０１３６】
この場合、連結ピン５０６-1，５０６-2の径は、位置決め用穴１１２の径より若干大きく形成される。これにより、連結ピン５０６-1，５０６-2が位置決め用穴１１２に挿入される際には、この位置決め用穴１１２の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【０１３７】
図１１Ａ，Ｂは、光導波路結合チップ５００を横方向（長手方向）に切った概略断面図である。図１１Ａは第１の光導波路アレイ１０３-1に対応する部分（以下、適宜、「左側部分」という）、図１１Ｂは第２の光導波路アレイ１０３-2に対応する部分（以下、適宜、「右側部分」という）を示している。この図１１Ａ，Ｂを使用して、光導波路結合チップ５００についてさらに説明する。
【０１３８】
導波路部５２０は、コア層５２１を、上下のクラッド層５２２，５３３で挟み込んだ構造とされている。この場合、コア層５２１の屈折率がクラッド層５２２，５２３の屈折率より高くされることで、光導波路が構成される。例えば、コア層５２１の材料としてＵＶ硬化光学用樹脂（例えば、屈折率は１．６）が使用され、クラッド層５２２，５２３の材料として光学用射出成型樹脂（例えば、屈折率は１．５）が使用される。
【０１３９】
ここで、クラッド層５２２は低剛性の樹脂シートからなり、コア層５２１はこの樹脂シートにインプリント形成される。なお、クラッド層５２３は、上述したクラッド層５２２と同様に低剛性の樹脂シートからなり、コア層５２１のカバー層としての機能も備えている。
【０１４０】
コア層５２１には、複数チャネルの光導波路、つまり複数本の光導波路５２４および複数本の光導波路５２５が形成されている。光導波路５２４は、光導波路結合チップ５００の左側部分（図１１Ａ参照）では送信用光導波路を構成し、その右側部分（図１１Ｂ参照）では受信用光導波路を構成する。光導波路５２５は、光導波路結合チップ５００の左側部分（図１１Ａ参照）では受信用光導波路を構成し、その右側部分（図１１Ｂ参照）では送信用光導波路を構成する。
【０１４１】
なお、この複数本の光導波路５２４および複数本の光導波路５２５の配置関係は、詳細説明は省略するが、上述した光導波路アレイ１０３における複数本の光導波路１３８および複数本の光導波路１３９の配置関係と同様である（図６Ｃ参照）。
【０１４２】
光導波路５２４の端部５２４ａは４５゜ミラー面とされている。そのため、光導波路結合チップ５００の左側部分（図１１Ａ参照）では、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズアレイ１０５からの光信号をこの端部５２４ａで光導波路５２４の長手方向側に反射させることができる。また、その右側部分（図１１Ｂ参照）では、光導波路５２４で送られてきた光信号をこの端部５２４ａで第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズアレイ１０４側に反射させることができる。
【０１４３】
同様に、光導波路５２５の端部５２５ａは４５゜ミラー面とされている。そのため、光導波路結合チップ５００の右側部分（図１Ｂ参照）では、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズアレイ１０５からの光信号をこの端部５２５ａで光導波路５２５の長手方向側に反射させることができる。また、その左側部分（図１１Ａ参照）では、光導波路５２５で送られてきた光信号をこの端部５２５ａで第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズアレイ１０４側に反射させることができる。
【０１４４】
なお、導波路部５２０にレンズ形成部５１０を接着する際には、レンズアレイ５０５-1，５０４-2の各レンズ５０５ａ-1，５０４ａ-2の光軸と光導波路５２４の端部５２４ａとが一致し、またレンズアレイ５０５-2，５０４-1の各レンズ５０５ａ-2，５０４ａ-1の光軸と光導波路５２５の端部５２５ａとが一致するように位置調整される。
【０１４５】
この場合、レンズアレイ５０５-1の光導波路５２４の端部５２４ａに対応したレンズ５０５ａ-1は、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズアレイ１０５からの平行光を当該端部５２４ａに集光する集光レンズの働きをする。また、レンズアレイ５０４-2の光導波路５２４の端部５２４ａに対応したレンズ５０４ａ-2は、当該端部５２４ａからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【０１４６】
同様に、レンズアレイ５０５-2の光導波路５２５の端部５２５ａに対応したレンズ５０５ａ-2は、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズアレイ１０５からの平行光を当該端部５２５ａに集光する集光レンズの働きをする。また、レンズアレイ５０４-1の光導波路５２５の端部５２５ａに対応したレンズ５０４ａ-1は、当該端部５２５ａからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【０１４７】
光導波路結合チップ５００は以上のように構成される。この光導波路結合チップ５００で第１の光導波路アレイ１０３-1および第２の光導波路アレイ１０３-2の端部を接続する際には、図１２に示すように、光導波路結合チップ５００のレンズ形成部５１０の左側部分に形成された３個の連結ピン５０６-1がそれぞれ第１の光導波路アレイ１０３-1の３個位置決め用穴１１２に挿入され、またその右側部分に形成された３個の連結ピン５０６-2がそれぞれ第２の光導波路アレイ１０３-2の３個位置決め用穴１１２に挿入される。
【０１４８】
図１３は、光導波路結合チップ５００の右側部分と第２の光導波路アレイ１０３-2との接合部分を横方向（長手方向）に切った概略断面図である。図示は省略するが、光導波路結合チップ５００の左側部分と第１の光導波路アレイ１０３-1との接合部分についても同様となる。
【０１４９】
光導波路結合チップ５００で第１の光導波路アレイ１０３-1および第２の光導波路アレイ１０３-2の端部が接続される場合、第１の光導波路アレイ１０３-1および第２の光導波路アレイ１０３は光学的に接続され、光導波路の延長が実現される。
【０１５０】
この場合、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズアレイ１０５から出射される光信号は、レンズ形成部５１０のレンズアレイ５０５-1に入射され、導波路部５２０の光導波路５２４で伝送され、レンズ形成部５１０のレンズアレイ部５０４-2から出射され、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズアレイ１０４に入射される。同様に、第２の光導波路アレイ１０３-2のレンズアレイ１０５から出射される光信号は、レンズ形成部５１０のレンズアレイ５０５-2に入射され、導波路部５２０の光導波路５２５で伝送され、レンズ形成部５１０のレンズアレイ部５０４-1から出射され、第１の光導波路アレイ１０３-1のレンズアレイ１０４に入射される。
【０１５１】
次に、上述した光電複合装置を実際に適用し得る電子機器の一例を簡単に説明する。
【０１５２】
図１４は、コンピュータシステム２００の構成を示している。このコンピュータシステム２００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２０１と、メモリコントローラとしてのノースブリッジ２０２と、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)２０３と、Ｉ／Ｏコントローラとしてのサウスブリッジ２０４と、バス２０５と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）２０６と、記憶装置２０７と、その他の入出力装置（Ｉ／Ｏ装置）２０８とを備えている。
【０１５３】
ノースブリッジ２０２は、光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、サウスブリッジ２０４は、光配線２１２を介してノースブリッジ２０２に接続されていると共に、さらに光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、ＤＲＡＭ２０３は、光配線２１３を介してノースブリッジ２０２に接続されている。ＣＰＵ２０１は、ＯＳ(Operating System)およびアプリケーションプログラムに基づいて各部を制御する。ノースブリッジ２０２は、メモリ２０３へのアクセスを統括制御する。
【０１５４】
バス２０５は電気配線２１４を介してサウスブリッジ２０４に接続されている。また、ネットワークインタフェース２０６、記憶装置２０７およびその他のＩ／Ｏ装置２０８は、それぞれ、バス２０５に接続されている。記憶装置２０７は、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)ドライブ、ＣＤ(Compact Disc)ドライブなどである。Ｉ／Ｏ装置２０８は、ビデオ入出力装置、シリアルやパラレルのインタフェースなどである。
【０１５５】
図１５は、光配線２１０（光配線２１１〜２１３のそれぞれに対応している）の構成例を示している。この光配線２１０は、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有している。光伝送系２２０-1〜２２０-Nのそれぞれは、第１の回路（第１の電子部品）から第２の回路（第２の電子部品）に光信号を伝送する第１の伝送系２２１と、第２の回路から第１の回路に光信号を伝送する第２の伝送系２２２とからなっている。
【０１５６】
第１の伝送系２２１は、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂ、発光素子としての半導体レーザ２２１ｃ、光導波路２２１ｄ、受光素子としてのフォトダイオード２２１ｅ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２２１ｆ、Ｉ／Ｖ変換アンプ（ＩＶＡ）２２１ｇおよびシリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）２２１ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂおよび半導体レーザ２２１ｃは第１の回路側に配置され、フォトダイオード２２１ｅ、ＴＩＡ２２１ｆ、ＩＶＡ２２１ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２１ｈは第２の回路側に配置され、光導波路２２１ｄは第１の回路と第２の回路の間に配置される。
【０１５７】
同様に、第２の伝送系２２１は、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂ、半導体レーザ２２２ｃ、光導波路２２２ｄ、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂおよび半導体レーザ２２２ｃは第２の回路側に配置され、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈは第１の回路側に配置され、光導波路２２２ｄは第２の回路と第１の回路の間に配置される。
【０１５８】
ここで、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａは、それぞれ、伝送すべきデータ、例えばｂ0〜ｂ7の８ビットパラレルデータをシリアルデータに変換する。ドライバアンプ２２１ｂ，２２２ｂは、それぞれ、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａで得られたシリアルデータに基づいて半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃを駆動し、この半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃからシリアルデータに対応した光信号を発生させる。ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆは、それぞれ、フォトダイオード２２１ｅ，２２２ｅからの光電変換による電流信号を、後続のＩ／Ｖ変換アンプ２２１ｇ，２２２ｇに供給する際に、インピーダンスマッチングをとる。ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇは、それぞれ、ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆの出力信号である電流信号を電圧信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換器２２１ｈ，２２２ｈは、それぞれ、ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータをパラレルデータに変換する。
【０１５９】
第１の回路から第２の回路にデータを伝送する際の動作について説明する。第１の回路側では、伝送すべき８ビットのパラレルデータはＰ／Ｓ変換器２２１ａでシリアルデータに変換され、このシリアルデータはドライバアンプ２２１ｂに供給される。このドライバアンプ２２１ｂにより半導体レーザ２２１ｃが駆動され、この半導体レーザ２２１cからはシリアルデータに対応した光信号が発生される。そして、この光信号が光導波路２２１ｄを通って第２の回路側に伝送される。
【０１６０】
第２の回路側では、光導波路２２１ｄで伝送されてきた光信号がフォトダイオード２２１ｅに照射される。このフォトダイオード２２１ｅからの光電変換による電流信号は、インピーダンスマッチング用のＴＩＡ２２１ｆを介してＩＶＡ２２１ｇに供給され、電圧信号に変換される。そして、このＩＶＡ２２１ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータはＳ／Ｐ変換器２２１ｈでパラレルデータに変換される。
【０１６１】
このようにして、第１の回路から第２の回路にデータの伝送が行われる。なお、詳細説明は省略するが、第２の回路から第１の回路にデータを伝送する際の動作についても同様に行われる。図１５に示す光配線２１０では、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有しているので、Ｎチャネル分のデータ送受信を並行して行うことができる。
【０１６２】
上述したコンピュータシステム２００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述した電子部品としてのＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３、サウスブリッジ２０４およびバス２０５をそれぞれ構成する半導体チップが実装される。この場合、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３およびサウスブリッジ２０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ２０１とノースブリッジ２０２の間、ＤＲＡＭ２０３とノースブリッジ２０２の間、ノースブリッジ２０２とサウスブリッジ２０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１６３】
図１６は、ゲーム機３００の構成を示している。このゲーム機３００は、ゲームアプリケーションプログラム等の各種アプリケーションプログラムに基づいて信号処理や内部構成要素の制御を行うメインＣＰＵ３０１と、画像処理を行うグラフィックプロセッサ（ＧＰ）３０２と、インターネット等のネットワークとのインタフェースを行うためのネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）３０３と、インタフェース処理を行うＩＯプロセッサ（ＩＯＰ）３０４と、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク３０５の読み出し制御や当該読み出されたデータのデコードを行う光ディスク制御部３０６と、メインＣＰＵ３０１に接続されるメインメモリとしてのＤＲＡＭ３０７と、ＩＯプロセッサ３０４が実行する命令やデータを保持するためのＩＯＰメモリ３０８と、主にオペレーティングシステム用のプログラムが格納されたＯＳ−ＲＯＭ３０９と、音声信号処理を行うサウンドプロセッサユニット（ＳＰＵ）３１０と、圧縮波形データを格納するサウンドバッファ３１１とを基本構成として備えている。
【０１６４】
メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３は、光配線３１２により接続されている。メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２は、光配線３１３により接続されている。メインＣＰＵ３０１とＩＯプロセッサ３０４は、ＳＢＵＳ３１４により接続されている。ＩＯプロセッサ３０４と、光ディスク制御部３０６、ＯＳ−ＲＯＭ３０９およびサウンドプロセッサユニット３１０は、ＳＳＢＵＳ３１５により接続されている。
【０１６５】
メインＣＰＵ３０１は、ＯＳ−ＲＯＭ３０９に格納されたプログラムや、光ディスク３０５から読み出されてＤＲＡＭ３０７にロードされたり、通信ネットワークを介してダウンロードされた、各種のゲームアプリケーションプログラム等を実行する。グラフィックプロセッサ３０２は、例えばビデオゲームにおけるレンダリング処理等を行い、ビデオ信号をディスプレイに出力する。
【０１６６】
ＩＯプロセッサ３０４には、コントローラ（図示せず）が接続されるコントローラポート３２１、メモリカード（図示せず）が装填されるメモリカードスロット３２２、ＵＳＢ接続端子３２３およびＩＥＥＥ１３９４接続端子３２４が接続されている。これにより、ＩＯプロセッサ３０４は、コントローラポート３２１を介して接続されたコントローラ、メモリカードスロット３２２を介して接続されたメモリカード、ＵＳＢ接続端子３２３を介して接続された図示しない携帯電話機やパーソナルコンピュータとの間でデータの送受や、プロトコル変換等を行う。
【０１６７】
サウンドプロセッサユニット３１０は、サウンドバッファ３１１に格納されている圧縮波形データを、メインＣＰＵ３０１からの命令に基づいて所定のサンプリング周波数で再生することなどにより、様々なサウンドを合成し、オーディオ信号をスピーカに出力する。
【０１６８】
なお、光配線３１２，３１３は、それぞれ、上述の図１５に示すように構成されており、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、およびメインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１６９】
上述したゲーム機３００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ３０１等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１７０】
この場合、メインＣＰＵ３０１、グラフィックプロセッサ３０２およびネットワークＩ／Ｆ３０３の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１７１】
図１７は、サーバ４００の構成を示している。このサーバ４００は、ＣＰＵ４０１，４０２と、チップセット４０３と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）４０４と、メモリ４０５と、ＰＣＩブリッジ４０６と、ルータ４０７とを基本構成として備えている。
【０１７２】
チップセット４０３には、光配線４１１，４１２を介してＣＰＵ４０１，４０２が接続されていると共に、光配線４１３を介して、ネットワークＩ／Ｆ４０４が接続されている。また、チップセット４０３には、電気配線により、メモリ４０５、ＰＣＩブリッジ４０６およびルータ４０７が接続されている。ネットワークＩ／Ｆ４０４は、ネットワークとのインタフェースを行う。チップセット４０３は、ＣＰＵ４０１，４０２、ネットワークＩ／Ｆ４０４、メモリ４０５およびＰＣＩブリッジ４０６などを制御する。
【０１７３】
ＰＣＩブリッジ４０６には、ＰＣＩバス４１４を介して、記憶装置などのＰＣＩデバイス４１５〜４１６が接続されている。ルータ４０７は、例えば、スイッチカード４２１およびラインカード４２２〜４２５から構成されている。ラインカード４２２〜４２５は、パケットの前処理を行うプロセッサであり、スイッチカード４２１はパケットの行き先をアドレスに従い切り替えるスイッチである。
【０１７４】
なお、光配線４１１〜４１３は、それぞれ、上述の図１５に示すように構成されており、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１７５】
上述したサーバ４００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ４０１，４０２、チップセット４０３等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１７６】
この場合、ＣＰＵ４０１，４０１、チップセット４０３、ネットワークＩ／Ｆ４０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
この発明は、光素子が裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子に対向するように光導波路がＩＣソケットに配置されるものにあって、インターポーザの位置決め用ピンが光導波路の位置決め用穴に挿入される構成としてインターポーザと光導波路との間の相対位置決め精度を高めたものであり、例えばＬＳＩ等の半導体チップ間の信号伝送に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】実施の形態としての光電複合装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態としての光電複合装置の概略斜視図である。
【図３】ＩＣソケットの構成を示す概略斜視図である。
【図４】インターポーザの構成を示す概略斜視図である。
【図５】光導波路アレイの構成を示す概略斜視図および概略平面図である。
【図６】光導波路アレイ、発光素子アレイおよび受光素子アレイの詳細構成を示す図である。
【図７】インターポーザおよび光導波路アレイの位置決め機構に係る部分を示す図である。
【図８】光導波路アレイの付勢手段の他の例を示す図である。
【図９】光導波路結合チップの構成を示す概略平面図である。
【図１０】光導波路結合チップの構成を示す概略側面図である。
【図１１】光導出波路結合チップの構成を示す概略断面図である。
【図１２】光導出波路結合チップによる２つの光導波路アレイの接続状態を示す概略側面図である。
【図１３】光導出波路結合チップと光導波路アレイとの接合部を示す概略断面図である。
【図１４】コンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図１５】光配線の構成例を説明するための図である。
【図１６】ゲーム機の構成を示すブロック図である。
【図１７】サーバの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１００・・・光電複合装置、１０１・・・プリント配線基板、１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・ＩＣソケット、１０２ｄ・・・凹部、１０２ｆ・・・溝部、１０２ｇ・・・挿入穴、１０３・・・光導波路アレイ、１０３ａ・・・導波路本体部、１０３ｂ・・・レンズ部、１０４，１０５・・・レンズアレイ、１０４ａ，１０５ａ・・・レンズ、１０６，１０６ａ，１０６ｂ・・・インターポーザ、１０７・・・発光素子アレイ、１０８・・・受光素子アレイ、１０９，１０９ａ，１０９ｂ・・・半導体チップ、１１１・・・位置決め用ピン、１１１ａ・・・フランジ部、１１１ｂ・・・ピン部、１１２・・・位置決め用穴、１１３・・・コイルバネ、１１４・・・弾性片、１３１ａ〜１３１ｃ・・・突片部、１３５・・・コア層、１３６，１３７・・・クラッド層、１３８・・・送信用光導波路、１３８ａ・・・送信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１３９・・・受信用光導波路、１３９ａ・・・受信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１４１，１４３・・・レンズアレイ、１４２，１４４・・・レンズ、１６１・・・発光素子、１６３・・・受光素子、２００・・・コンピュータシステム、２１０・・・光配線、３００・・・ゲーム機、４００・・・サーバ、５００・・・光導波路結合チップ、５０４-1，５０４-2，５０５-1，５０５-2・・・レンズアレイ、５０４ａ-1，５０４ａ-2，５０５ａ-1，５０５ａ-2・・・レンズ、５０６-1，５０６-2・・・連結ピン、５１０・・・レンズ形成部、５２０・・・導波路部、５２４，５２５・・・光導波路、５２４ａ，５２５ａ・・・端部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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