【手続補正書】
【提出日】平成28年1月25日(2016.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面側に受光素子及び発光素子の少なくともいずれかを含む光デバイスが配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記光デバイスの配設位置に対応する領域に設けられ、前記光デバイスを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路と前記光デバイスとは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板の前記第２の面側には、少なくとも前記光デバイスの配設位置に対応する領域を覆うように、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が積層される、
光通信デバイス。
【請求項２】
前記第１の基板の上に、前記駆動回路と対向するようにインターポーザ基板が積層され、
前記インターポーザ基板の上に、前記信号処理回路が当該インターポーザ基板と対向するように前記信号処理基板が積層され、
前記信号処理回路と前記駆動回路とが、前記インターポーザ基板を貫通して設けられる貫通ビアによって電気的に接続される、
請求項１に記載の光通信デバイス。
【請求項３】
前記第１の基板の前記第１の面には、前記光デバイスを覆うように、前記光デバイスに対向する位置に第１のレンズが形成された第１のレンズ基板が設けられ、
前記第１のレンズ基板を挟んで前記光デバイスと対向するように設けられ、前記第１のレンズ基板上の前記第１のレンズと対向する位置に第２のレンズが形成される第２のレンズ基板を有し、前記第１及び第２のレンズを介して前記光デバイスへの光の入射又は前記光デバイスからの光の出射を行う光入出力部、を更に備え、
前記第１の基板及び前記第２のレンズ基板の平面内での位置合わせは、前記インターポーザ基板表面に設けられる第１の位置合わせパターンに基づいて行われ、
前記第１のレンズ基板の平面内での位置合わせは、前記第１の基板上の前記駆動回路内に設けられる第２の位置合わせパターンに基づいて行われる、
請求項２に記載の光通信デバイス。
【請求項４】
前記インターポーザ基板と前記第２のレンズ基板とは、位置決めピンを介して接続され、
前記位置決めピンの一端は、前記第１の位置合わせパターンに対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記インターポーザ基板と接続され、
前記位置決めピンの他端は、前記第１の位置合わせパターンに対して位置合わせされて形成される前記第２のレンズ基板上の嵌合部に嵌合する、
請求項３に記載の光通信デバイス。
【請求項５】
前記第１のレンズ基板は、前記駆動回路と、前記貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記光デバイスは、前記第１のレンズ基板上において、前記第１のレンズが形成される面とは逆側の面に配設され、前記第１のレンズ基板を介して前記駆動回路と電気的に接続され、
前記第１の基板は、前記第１の位置合わせパターンとともに前記インターポーザ基板上に形成されたパッドに対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記インターポーザ基板と接続され、
前記第１のレンズ基板は、前記第２の位置合わせパターンとともに前記第１の基板に形成される前記貫通ビアに対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記第１の基板と接続され、
前記光デバイスは、前記第１のレンズ基板に対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記第１のレンズ基板と接続される、
請求項３又は４に記載の光通信デバイス。
【請求項６】
前記第１の基板はインターポーザ基板であり、
前記駆動回路は、前記信号処理回路とともに前記信号処理基板上に形成され、
前記インターポーザ基板の上に、前記駆動回路及び前記信号処理回路が当該インターポーザ基板と対向するように前記信号処理基板が積層され、
前記信号処理回路と前記駆動回路とが、前記インターポーザ基板を貫通して設けられる貫通ビアによって電気的に接続される、
請求項１に記載の光通信デバイス。
【請求項７】
前記インターポーザ基板の前記第１の面には、前記光デバイスを覆うように、前記光デバイスに対向する位置に第１のレンズが形成された第１のレンズ基板が設けられ、
前記第１のレンズ基板を挟んで前記光デバイスと対向するように設けられ、前記第１のレンズ基板上の前記第１のレンズと対向する位置に第２のレンズが形成される第２のレンズ基板を有し、前記第１及び第２のレンズを介して前記光デバイスへの光の入射又は前記光デバイスからの光の出射を行う光入出力部、を更に備え、
前記第１のレンズ基板及び前記第２のレンズ基板の平面内での位置合わせは、前記インターポーザ基板表面に設けられる第１の位置合わせパターンに基づいて行われる、
請求項６に記載の光通信デバイス。
【請求項８】
前記インターポーザ基板と前記第２のレンズ基板とは、位置決めピンを介して接続され、
前記位置決めピンの一端は、前記第１の位置合わせパターンに対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記インターポーザ基板と接続され、
前記位置決めピンの他端は、前記第１の位置合わせパターンに対して位置合わせされて形成される前記第２のレンズ基板上の嵌合部に嵌合する、
請求項７に記載の光通信デバイス。
【請求項９】
前記第１のレンズ基板は、前記駆動回路と、前記貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記光デバイスは、前記第１のレンズ基板上において、前記第１のレンズが形成される面とは逆側の面に配設され、前記第１のレンズ基板を介して前記駆動回路と電気的に接続され、
前記第１のレンズ基板は、前記第１の位置合わせパターンとともに前記インターポーザ基板上に形成されたパッドに対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記インターポーザ基板と接続され、
前記光デバイスは、前記第１のレンズ基板に対してハンダ接続により自己整合的に位置合わせされて、前記第１のレンズ基板と接続される、
請求項７又は８に記載の光通信デバイス。
【請求項１０】
第１の面側に発光素子が配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記発光素子の配設位置に対応する領域に設けられ、前記発光素子を駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記発光素子とは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板の前記第２の面側には、少なくとも前記発光素子の配設位置に対応する領域を覆うように、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が積層され、
前記光通信デバイスを介して、任意の装置に対して所定の情報が重畳された光を送信する、
送信装置。
【請求項１１】
第１の面側に受光素子が配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記受光素子の配設位置に対応する領域に設けられ、前記受光素子を駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記受光素子とは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板の前記第２の面側には、少なくとも前記受光素子の配設位置に対応する領域を覆うように、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が積層され、
前記光通信デバイスを介して、任意の装置から送信される所定の情報が重畳された光を受信する、
受信装置。
【請求項１２】
第１の面側に受光素子及び発光素子の少なくともいずれかを含む光デバイスが配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記光デバイスの配設位置に対応する領域に設けられ、前記光デバイスを駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、当該光通信デバイスを介して、任意の装置に対して所定の情報が重畳された光を送信する、送信装置と、
前記光通信デバイスを備え、当該光通信デバイスを介して、前記送信装置から送信される前記光を受信する、受信装置と、
を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記光デバイスとは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記送信装置及び前記受信装置において、前記第１の基板の前記第２の面側には、少なくとも前記光デバイスの配設位置に対応する領域を覆うように、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が積層される、
送受信システム。
【請求項１３】
第１の面側に受光素子及び発光素子の少なくともいずれかを含む光デバイスが配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記光デバイスの配設位置に対応する領域に設けられ、前記光デバイスを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路と前記光デバイスとは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板内又は前記第１の基板に積層される他の基板の内部に形成される薄膜キャパシタが、前記駆動回路の電源線とグランド線との間、及び、前記光デバイスの電源線とグランド線との間に電気的に接続される、
光通信デバイス。
【請求項１４】
前記第１の基板の上に、前記駆動回路と対向するようにインターポーザ基板が積層され、
前記インターポーザ基板の上に、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が、当該信号処理回路が当該インターポーザ基板と対向するように積層され、
前記信号処理回路と前記駆動回路とが、前記インターポーザ基板を貫通して設けられる貫通ビアによって電気的に接続され、
前記駆動回路の電源線及びグランド線が、前記インターポーザ基板の電源線及びグランド線とそれぞれ電気的に接続され、
前記光デバイスの電源線及びグランド線が、前記インターポーザ基板の電源線及びグランド線とそれぞれ電気的に接続される、
請求項１３に記載の光通信デバイス。
【請求項１５】
前記第１の基板はインターポーザ基板であり、
前記インターポーザ基板の前記第２の面上に、前記駆動回路との間でやり取りされる電気信号に対して所定の処理を施す信号処理回路が形成された信号処理基板が、当該信号処理回路が当該インターポーザ基板と対向するように積層され、
前記駆動回路は、前記信号処理回路とともに前記信号処理基板上に形成され、
前記駆動回路の電源線及びグランド線が、前記インターポーザ基板の電源線及びグランド線とそれぞれ電気的に接続され、
前記光デバイスの電源線及びグランド線が、前記インターポーザ基板の電源線及びグランド線とそれぞれ電気的に接続される、
請求項１３に記載の光通信デバイス。
【請求項１６】
前記薄膜キャパシタが、前記信号処理回路の電源線とグランド線との間に電気的に接続され、
前記信号処理回路の電源線及びグランド線が、前記インターポーザ基板の電源線及びグランド線とそれぞれ電気的に接続される、
請求項１４又は１５に記載の光通信デバイス。
【請求項１７】
前記光デバイスの電源線及びグランド線と前記薄膜キャパシタとの間には、所定の値を有する抵抗が更に接続される、
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の光通信デバイス。
【請求項１８】
第１の面側に発光素子が配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記発光素子の配設位置に対応する領域に設けられ、前記発光素子を駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記発光素子とは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板内又は前記第１の基板に積層される他の基板の内部に形成される薄膜キャパシタが、前記駆動回路の電源線とグランド線との間、及び、前記発光素子の電源線とグランド線との間に電気的に接続され、
前記光通信デバイスを介して、任意の装置に対して所定の情報が重畳された光を送信する、
送信装置。
【請求項１９】
第１の面側に受光素子が配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記受光素子の配設位置に対応する領域に設けられ、前記受光素子を駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記受光素子とは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記第１の基板内又は前記第１の基板に積層される他の基板の内部に形成される薄膜キャパシタが、前記駆動回路の電源線とグランド線との間、及び、前記受光素子の電源線とグランド線との間に電気的に接続され、
前記光通信デバイスを介して、任意の装置から送信される所定の情報が重畳された光を受信する、
受信装置。
【請求項２０】
第１の面側に受光素子及び発光素子の少なくともいずれかを含む光デバイスが配設される第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の面とは逆側の第２の面側において、前記光デバイスの配設位置に対応する領域に設けられ、前記光デバイスを駆動する駆動回路と、
を有する、光通信デバイス、を備え、当該光通信デバイスを介して、任意の装置に対して所定の情報が重畳された光を送信する、送信装置と、
前記光通信デバイスを備え、当該光通信デバイスを介して、前記送信装置から送信される前記光を受信する、受信装置と、
を備え、
前記光通信デバイスにおいて、前記駆動回路と前記光デバイスとは、前記第１の基板を貫通して設けられる貫通ビアを介して電気的に接続され、
前記送信装置及び前記受信装置において、前記第１の基板内又は前記第１の基板に積層される他の基板の内部に形成される薄膜キャパシタが、前記駆動回路の電源線とグランド線との間、及び、前記光デバイスの電源線とグランド線との間に電気的に接続される、
送受信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．第１の実施の形態
１−１．光通信デバイスの構成
１−２．一般的な光通信デバイスとの比較
１−３．変形例
１−３−１．送信機能及び受信機能をともに有する変形例
１−３−２．プロセッサと駆動回路とが同一基板上に形成される変形例
２．第２の実施の形態
２−１．光通信デバイスの構成
２−２．一般的な光通信デバイスとの比較
２−３．変形例
２−３−１．第１の実施形態に対して薄膜キャパシタを追加した変形例
２−４．基板表面へのバイパスコンデンサの実装について
３．適用例
３−１．プリント基板上のプロセッサ間の光インターコネクト
３−２．装置間の光通信
４．補足
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
具体的には、光入出力部１６０は、レンズ基板１６１（以下、第２のレンズ基板とも呼称する。）と、レンズ基板１６１上に設けられる複数のレンズ１６２（以下、第２のレンズとも呼称する。）を有する。複数のレンズ１６２は、レンズ基板１５０上のレンズ１５１とそれぞれ対向する位置に設けられる。導光部材３２０を伝搬してきた光は、レンズ１６２によって拡散された後、レンズ１５１によって集光されて受光素子１１０に入射することとなる。送信側の光通信デバイス２０においては、発光素子から出力された光はレンズ１５１によって拡散された後、レンズ１６２によって集光されて導光部材３２０に出射されることとなる。このように、レンズ１５１、１６２を介して光の入出力が行われることにより、導光部材３２０からの光の入射時及び導光部材３２０への光の出射時における光の損失（ロス）が低減される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図４を参照すると、プリント基板３３０、インターポーザ基板８４０ａ及び受光素子８１０を駆動する駆動回路８２０が形成された駆動回路基板８３０が、この順に積層される。プリント基板３３０とインターポーザ基板８４０ａとは、例えばハンダバンプ３４０によって、プリント基板３３０上のパッド及びインターポーザ基板８４０ａ上のパッドを介して電気的に接続されている。また、インターポーザ基板８４０ａと駆動回路基板８３０とは、例えばハンダバンプ８７２によってインターポーザ基板８４０ａ上のパッド及び駆動回路基板８３０上のパッドを介して電気的に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
インターポーザ基板８４０ａの第１の面には、複数の受光素子８１０を覆うように、複数のレンズ８５１が２次元状に形成されたレンズ基板８５０が設けられる。複数のレンズ８５１は、複数の受光素子８１０の配設位置に対応する位置にそれぞれ設けられており、レンズ８５１によって集光された光が受光素子８１０に入射することとなる。図４に示すように、受光素子８１０は、レンズ基板８５０上に、例えばハンダバンプによって、当該レンズ基板８５０と電気的に接続されるように配設される。また、レンズ基板８５０が、ハンダバンプ８７１によって貫通ビア８４１を介して駆動回路８２０と電気的に接続される。このように、受光素子８１０は、レンズ基板８５０、ハンダバンプ８７１及び貫通ビア８４１を介して駆動回路８２０と電気的に接続される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
また、図４に示すように、一般的な構成では、プリント基板３３０、インターポーザ基板８４０ａとは異なるインターポーザ基板８４０ｂ及びプロセッサ３１０が形成される信号処理基板３１１が、この順に積層される。プリント基板３３０とインターポーザ基板８４０ｂとは、例えばハンダバンプ３４０によって、プリント基板３３０上のパッド及びインターポーザ基板８４０ｂ上のパッドを介して電気的に接続されている。また、インターポーザ基板８４０ｂと信号処理基板３１１とは、例えばハンダバンプ８７３によってインターポーザ基板８４０ｂ上のパッド及び信号処理基板３１１上のパッドを介して電気的に接続されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
具体的には、信号処理基板３１１は、プロセッサ３１０をインターポーザ基板８４０ｂに対向させた状態でインターポーザ基板８４０ｂの上に積層される。そして、プロセッサ３１０の例えばＩ／Ｏ部とインターポーザ基板８４０ｂとが、ハンダバンプ８７３によって電気的に接続される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
ここで、上述したように、駆動回路基板８３０が積層されるインターポーザ基板８４０ａと、信号処理基板３１１が積層されるインターポーザ基板８４０ｂとは、ハンダバンプ３４０によってプリント基板３３０とそれぞれ電気的に接続されている。このように、一般的な構成においては、プロセッサ３１０と駆動回路８２０とは別個の部材として、それぞれが別々のインターポーザ基板８４０ｂ、８４０ａに積層され、プリント基板３３０を介して電気的に接続される。従って、一般的な構成においては、プロセッサ３１０と駆動回路８２０との間でやり取りされる電気信号は、インターポーザ基板８４０ｂ、プリント基板３３０及びインターポーザ基板８４０ａを通過して送受信されるため、その配線長は比較的長いものとなる。プロセッサ３１０間のデータ伝送を光によって行う場合であって、データ伝送速度が更に高速化した場合においては、このようにプロセッサ３１０と駆動回路８２０との間の配線長が比較的長いと、ＲＣ信号遅延、インピーダンスミスマッチ、ＥＭＣ／ＥＭＩ、クロストーク等の問題が顕在化し、電気信号の品質が劣化してしまう可能性がある。電気信号の品質の劣化は、結果的に光通信の信頼性の低下につながる恐れがある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
以上、図６を参照して、プロセッサと駆動回路とが同一基板上に形成される変形例について説明した。以上説明したように、本変形例に係る光通信デバイス５０、６０では、インターポーザ基板１４０の一面側に受光素子１１０が設けられ、他面側に受光素子１１０を駆動する駆動回路５２０が設けられる。ここで、駆動回路５２０は、受光素子１１０が配設される位置に対応する領域に設けられる。そして、受光素子１１０と駆動回路５２０とが、インターポーザ基板１４０に設けられる貫通ビア１４１によって電気的に接続される。従って、本変形例では、駆動回路５２０と受光素子１１０との間の接続に要する配線長が、インターポーザ基板１４０の厚さ（貫通ビア１４１の長さ）とほぼ同等となり得るため、その配線長をより短くすることができる。また、本変形例では、駆動回路５２０とプロセッサ３１０とが信号処理基板３１１上にともに形成され、同一基板上で電気的に接続され得るため、その配線長をより短くすることが可能となる。従って、本変形例に係る光通信デバイス５０、６０においても、光通信デバイス１０と同様に、図４に例示する一般的な構成と比べて、データ伝送時にプロセッサ３１０と駆動回路５２０との間及び駆動回路５２０と受光素子１１０との間で電気信号が送受信される配線長をより短くすることができ、電気信号の劣化を抑制することができる。よって、光通信における高い信頼性が実現される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
また、例えば、第２の実施形態では、受光素子１１０のアノード及びカソードが、薄膜キャパシタ１４２の対応する電極にそれぞれ接続される。更に、カソードは、薄膜キャパシタ１４２を介してインターポーザ基板１４０のＧＮＤに接続される。当該接続は、図７においては、受光素子１１０のカソードと接続されていることを表すハンダバンプ１７１ａ、受光素子１１０のアノードと接続されていることを表すハンダバンプ１７１ｂ及びインターポーザ基板１４０のＧＮＤ電位であることを表すハンダバンプ３４１と、薄膜キャパシタ１４２との間の接続として、模式的に図示されている。なお、第２の実施形態に係る送信側の光通信デバイスにおいては、発光素子のアノード及びカソードが、同様に、薄膜キャパシタ１４２の対応する電極にそれぞれ接続され得る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
＜３．適用例＞
次に、以上説明した第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスの適用例について説明する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
［３−１．プリント基板上のプロセッサ間の光インターコネクト］
第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスは、プリント基板上に実装されたプロセッサ間の光インターコネクトに好適に適用可能である。図１５を参照して、第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスが、プリント基板上に実装されたプロセッサ間の光インターコネクトに適用された場合の一構成例について説明する。図１５は、第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスが、プリント基板上に実装されたプロセッサ間の光インターコネクトに適用された場合の一構成例を示す概略図である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
［３−２．装置間の光通信］
第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスは、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やワークステーション（ＷＳ：Ｗｏｒｋ  Ｓｔａｔｉｏｎ）、サーバ等の情報処理装置間の光通信に好適に適用可能である。図１６を参照して、第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスが、情報処理装置間の光通信に適用された場合の一構成例について説明する。図１６は、第１及び第２の実施形態に係る光通信デバイスが、情報処理装置間の光通信に適用された場合の一構成例を示す概略図である。