(57)【要約】  光学パッケージ（１００）は、光電気素子（１０４）と、内部にトレンチ（２１４）を有する基板（１０２）と、トレンチ内に位置付けられる導波管配列（１１４）と、基板の縁部又はその付近に取り付けられ、且つ、導波管配列の幅に亘る蓋（２１６）とを含み、トレンチ（２１４）は、基板（１０２）の縁部まで延び、導波管配列（１１４）は、基板（１０２）の縁部まで延び、蓋（２１６）は、底部（４０６）を有する凹部（４０４）を含み、底部（４０６）は、導波管配列（１１４）の表面（７０４）と直接的に接触する。蓋（１１６）及び基板（１０２）は、光学パッケージ（１００）を他の構成素子に光学的に接続するためのコネクタ（１１８）を形成する。
2008515027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にトレンチを有する基板と、
前記トレンチ内に位置付けられる導波管配列と、
前記基板の縁部又はその付近に取り付けられ、且つ、前記導波管配列の幅に亘るフェルールとを含み、
前記トレンチは、前記基板の前記縁部まで延び、
前記導波管配列は、前記基板の前記縁部まで延び、
前記フェルールは、前記導波管配列の表面と直接的に接触する、
装置。
【請求項２】
前記導波管及び前記フェルールは、前記フェルール及び前記導波管の整列のために、それらの上に基準マークを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記導波管配列は可撓である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記導波管は、前記基板と一体的である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フェルールは、底部を有する凹部を含み、前記底部は、前記導波管配列と直接的に接触する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの基準マークが、前記凹部の前記底部上に配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記トレンチに隣接し、且つ、前記基板の前記縁部又はその付近に位置付けられる一対のフェルールトレンチをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部を含み、該凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールトレンチ内に位置付けられる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記フェルールトレンチ内に前記支持部を固定する接着剤をさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記トレンチに隣接し、且つ、前記基板の前記縁部又はその付近に位置付けられる一対のフェルールスロットをさらに含み、該フェルールスロットは、前記基板の厚さを通じて延在する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部をさらに含み、前記凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールスロット内に位置付けられる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持部を前記フェルールスロット内に固定する接着剤をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
外部コネクタを前記フェルールに保持する保持機構をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記保持機構は、バネクランプを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
導波管を基板の上のトレンチの内側に位置付けるステップと、
前記基板の縁部又はその付近にフェルールをエッチング処理するステップとを含み、
前記導波管は、前記基板の前記縁部まで延び、
前記フェルールは、底部を有する凹部を含み、前記底部は、前記導波管の表面と直接的に接触する、
プロセス。
【請求項１６】
前記導波管配列をトレンチの内側に位置付けるステップは、
前記トレンチの底部に接着剤を計量分配するステップと、
前記接着剤の頂部上で前記トレンチ内に前記導波管配列を挿入するステップとを含む、
請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記導波管配列をトレンチの内側に位置付けるステップは、前記基板を含む１つ又はそれよりも多くの層の積み上げの間、前記導波管を前記基板内に一体化するステップを含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記フェルール及び前記導波管を整列するステップをさらに含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記フェルール及び導波管を整列するステップは、
前記フェルールを前記導波管配列付近に位置付けるステップと、
前記フェルール上の基準マークを前記導波管上の基準マークと整列するステップと、
前記フェルールを前記導波管上に降下するステップとを含む、
請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記フェルールを基板に取り付けるステップは、
接着剤のビードを前記トレンチ付近に計量分配するステップと、
前記フェルールを前記接着剤上に配置するステップとを含む、
請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記トレンチに隣接して一対のフェルールトレンチを形成するステップをさらに含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部を含み、該凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールトレンチ内に位置付けられる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記トレンチ付近に一対のフェルールスロットを形成するステップをさらに含み、前記スロットは、前記基板の厚さ全体を通じて延在する、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部を含み、該凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールスロット内に位置付けられる、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
第一光学パッケージと、
第二光学パッケージと、
外部コネクタに結合される外部導波管とを含み、
前記第一光学パッケージは、
その内部にトレンチを有し、且つ、その上に光学ダイを有する第一基板と、
前記トレンチ内に位置付けられる導波管配列と、
前記基板の縁部又はその付近に取り付けられ且つ前記導波管配列の幅に亘るフェルールとを含み、
前記トレンチは、前記光学ダイから前記基板の前記縁部に延び、
前記導波管配列は、前記光学ダイから前記基板の前記縁部に延び、
前記フェルールは、前記導波管配列の表面と直接的に接触し、
前記第二光学パッケージは、
その上に光学ダイを有する第二基板と、
前記光学ダイに結合される同期型ダイナミックランダムアクセスメモリとを含み、
前記第一光学パッケージの前記光学ダイは、前記外部コネクタを前記フェルールに結合することによって、前記第二光学パッケージの前記光学ダイに結合される、
システム。
【請求項２６】
前記フェルールは、底部を有する凹部を含み、該凹部は、前記導波管と直接的に接触する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記トレンチに隣接し、且つ、前記第一基板の前記縁部又はその付近に位置付けられる一対のフェルールトレンチをさらに含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部を含み、該凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールトレンチ内に位置付けられる、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記トレンチに隣接し、且つ、前記第一基板の前記縁部又はその付近に位置付けられる一対のフェルールスロットをさらに含み、該フェルールスロットは、前記第一基板の厚さを通じて延在する、請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記フェルールは、一対の支持部の間に凹部を含み、該凹部は、前記導波管配列と直接的に接触する底部を有し、前記支持部は、前記フェルールスロット内に位置付けられる、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記外部コネクタを前記フェルールに保持する保持機構をさらに含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項３２】
前記保持機構は、バネクランプを含む、請求項３１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施態様は、概ね、光学パッケージに関し、具体的には、他の光学装置に直ちに接続可能であるようコネクタ化される光学パッケージに関するが、それらに限定的されない。
【背景技術】
【０００２】
電子装置はしばしば多くのモジュールで構成され、それらは電子装置全体が設計されるタスクを達成するよう組み立てられる。装置の正しい機能は、装置を作り上げるモジュール間の広範な通信をしばしば要求する。多くの装置において、モジュール間の通信は、電気信号を使用して行われる。しかしながら、電気通信は、通信速度が増大すると、帯域幅限界に達する。光通信が電気通信の魅力的な代替手段として出現している。何故ならば、それは電気通信と同一の帯域幅問題を被らないからである。
【０００３】
しかしながら、その利点にも拘わらず、装置内の素子間の光通信には、その独自の一連の挑戦がある。モジュラー装置設計の利点の一部は、個々のモジュールが、容易に装着され、且つ、取替又はアップグレードのために容易に取り外され得ることである。光学的に通信するモジュールが含まれる場合、モジュラー設計によって持ち込まれる１つの挑戦は、個々のモジュールをどのように「コネクタ化」し、必要なときに、それらが装置に容易に挿入され接続され且つ装置から取り外されるよう、各モジュールに１つ又はそれよりも多くの分離可能なインターフェースをどうのようにもたらすかである。
【０００４】
現在の１つのアプローチは、既にコネクタ化された導波管を事前製造し、それをパッケージ基板の頂面上に実装することである。事前製造されたコネクタ化された導波管は、可撓な導波管の端部に取り付けられる剛的なコネクタを有する。既にコネクタ化された導波管をモジュールに取り付けることは、剛的なコネクタ及び可撓な導波管の両方を含む構成素子のモジュール上（普通はモジュールの一部である基板上）での正確な位置決めを必要とする。これは著しい製造上の困難を示す。何故ならば、主として、モジュールを製造するために使用される機械が、普通、剛的な構成素子又は可撓な構成素子だけを処理し得るが、剛的な部分及び可撓な部分の両方を含む構成素子は処理し得ないからである。一部の場合には、機械は剛的な部分及び可撓な部分の両方を含む構成素子を処理するよう製造され得るが、これはモジュールを製造するコストを著しく増大し、コネクタがモジュールに取り付けられ得る正確性（即ち、寸法的な許容差）に著しい影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の非限定的且つ非網羅的な実施態様が、以下の図面を参照して記載される。図面において、同等の参照番号は、特段の定めのない限り、多様な図面を通じて同等の部分を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
パッケージレベル光学的相互連結のための装置及び方法の実施態様がここに記載される。以下の記載において、本発明の実施態様の完全な理解をもたらすために、多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者は、１つ又はそれよりも多くの具体的な詳細なしに、或いは、他の方法、構成素子、材料等を備えて、本発明の他の実施態様を実施し得ることを認識しよう。他の例では、周知の構造、材料、又は、動作は詳細に示されないが、それにも拘わらず、この記載の範囲内に含まれる。
【０００８】
この明細書を通じた「１つの実施態様」又は「ある実施態様」への言及は、実施態様に関連して記載される具体的な機能、構造、又は、特徴が、本発明の少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。よって、この明細書中の「１つの実施態様において」或いは「ある実施態様において」という句の出現は、必ずしも全て同一の実施態様を言及しない。さらに、具体的な機能、構造、又は、特徴を、１つ又はそれよりも多くの実施態様中に如何なる適切な方法でも組み合わせ得る。
【０００９】
図１は、本発明のコネクタの実施態様を含む光学パッケージ１００の、ある実施態様を例証している。光学パッケージ１００は、基板１０２を含み、基板上には、光学ダイ１０４と、コンデンサ１１０及び無線周波数（ＦＲ）コネクタ１１２のような、様々な支持構成素子とが実装されている。コンデンサ１１０は、ダイ１０４に接続され、同様に、ＲＦコネクタ１１２は、光学ダイ１０４に接続されている。他の実施態様において、光学パッケージ１００は、より多くの、より少ない、或いは、異なる構成素子を含み得る。
【００１０】
光学ダイ１０４は、一般的に、基板１０２に実装されるフリップチップであり、光学ダイ１０４の下から基板の縁部１１６に延在する光学導波管配列１１４を通じて光信号を送受信する。光学パッケージ１００がより大きなシステムの一部を形成し、そのようなシステムに容易に挿入され且つ容易に取り外されることを可能にするために、導波管配列１１４が他の装置の対応する導波管配列に容易に接続され或いは分離されることを許容する分離可能なインターフェースがなければならない。他の構成素子へのこの分離可能な接続は、基板１０２の縁部１１６又はその付近に位置付けられ且つ実装される１つ又はそれよりも多くのコネクタ１１８を通じて達成される。図示の実施態様において、コネクタ１１８は、一対の整列孔１２６をその中に有する雌コネクタである。光学パッケージ１００を他の光学構成素子に接続するために、雄コネクタ１２０上の整列ピン１２４が雌コネクタ１１８内の整列孔１２６と結合するよう、対応する外部の雄コネクタ１２０が雌コネクタ１１８と結合される。他の実施態様において、コネクタ１１８は雄コネクタであり得るのに対し、コネクタ１２０は雌コネクタであり得る。コネクタ１１８及び１２０が結合されるや否や、光信号は、導波管配列１１４によって光学ダイ１０４からコネクタ１１８に伝えられ得る。光学パッケージ１００が使用されるシステムの他の部分への伝送のために、光信号は、そこで外部導波管配列１２２内に移動される。代替的に、外部信号は、コネクタ１２０で外部導波管配列１２２から受信され得る。外部信号は、そこでコネクタ１１８を通じて導波管配列１１４に、さらに、光学ダイ１０４に移動される。
【００１１】
図２Ａは、図１中の断面線Ａ−Ａに実質的に沿って取られた断面図であり、コネクタ１１８の実施態様の詳細を例証している。コネクタ１１８は、基板１０２の縁部１１６又はその付近に位置付けられている。図示の実施態様において、基板１０２は、複数の材料層、例えば、コア２０２、コア上に配置された中間層誘電体２０４、中間層誘電体２０４上に配置された伝導層２０６、及び、伝導層２０６上に配置されたソルダレジスト層２０８を含む。基板の１つの実施態様において、コア２０２は、半導体（例えば、シリコン）、有機材料（例えば、ビスマレイミドトリアジン）、セラミック材料（例えば、高温又は低温共焼成セラミック）、又は、金属のような、単一材料を含み得るし、或いは、異なる材料の複数の異なる層を含み得る。１つの実施態様では、例えば、コア２０２は、コアの両側上に層状にされた誘電体及び伝導体の交互層を備えるコア層を含み得る。伝導層２０６はベース基板上に堆積される。１つの実施態様において、伝導層は銅（Ｃｕ）から成るが、代替的な実施態様において、それは金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、又は、アルミニウム（Ａｌ）のような他の伝導材料、並びに、他の金属、又は、金属の組み合わせ若しくは合金を含み得る。伝導層２０６のために、伝導性非金属も使用し得る。基板へのフリップチップ結合又は他の接続からのソルダの影響に抗するために、ソルダレジスト層２０８は伝導性層２０６上に堆積される。換言すれば、ソルダレジスト層２０８は、ソルダと伝導層２０６との間の望ましくない接触を防止する。他の実施態様において、基板１０２は、より多くの或いはより少ない数の層を含み得るし、前記されたものと異なる順序で層状にされた異なる材料を含み得る。
【００１２】
基板１０２は、基板の１つ又はそれより多くの層、この場合には、ソルダレジスト層２０８及び伝導層２０６内に形成されたトレンチ２１４を含む。図示の実施態様において、トレンチ２１４は、ソルダレジスト層２０８及び伝導層２０６内にパターン化されてエッチング処理されている。しかしながら、エッチング処理は、トレンチを形成する１つの方法であるに過ぎない。他の実施態様において、ソルダマスクは、トレンチ地域を回避して選択的に印刷され得るし、或いは、材料は、ミクロ機械加工又はレーザ切除によって除去され得る。トレンチ２１４の幅は、導波管配列１１４がトレンチ内に位置付けられるのを許容するよう選択され、トレンチの高さは、導波管配列１１４の長さの少なくとも一部を収容するよう計算される。１つの実施態様において、導波管配列１１４は、トレンチ内に位置付けられ、接着剤２１２の層を使用して所定位置に固定されるが、他の実施態様において、導波管配列は、他の手段によって、トレンチの底部に固定され得るし、或いは、トレンチの他の部分に固定され得る。コネクタ１１８を完成するために、フェルール２１６が、導波管配列１１４上に直接的に位置付けられ、接着剤２１０を介して基板１０２に固定される。整列孔１２６を備えるフェルール２１６は、導波管配列１１４を、それが結合される外部導波管配列１２２（図１を参照）と整列する働きをする。導波管配列１１４及びフェルール２１６のさらなる詳細は、図３及び４と関連して以下に記載される。
【００１３】
図２Ｂは、コネクタ１１８の代替的な実施態様を例証しており、そこでは、導波管配列１１４は基板１０２と一体化される、即ち、別個に製造され、次に、接着剤２１２の層を介して基板１０２に取り付けられるというよりもむしろ、導波管配列１１４は、コア２０２上に層２０４，２０６，２０８を積み上げるプロセスの一部として基板内に製造される。そのような導波管統合は、コネクタ１１８の製造可能性を向上し得る。
【００１４】
図３は、導波管配列１１４の実施態様の構造の２つの図面を例証している。導波管配列１１４は幅γを有し、被覆層３０４内に埋め込まれた１つ又はそれよりも多くの個々の導波管３０２を含む。導波管配列１１４の両端部で、各導波管３０２は開口を形成し、光信号はそこを通じて導波管に進入し且つ出ることができる。図示された実施態様において、個々の導波管３０２は、導波管の実質的に中間にある直線に沿って規則的に離間し、導波管の中心線３０８について実質的に対照的でもある。しかしながら、導波管配列１１４の他の実施態様において、光学導波管は異なって配置され得る。例えば、光学導波管は、それらが直線に沿わないよう位置付けられ得るし、不規則的に離間し得るし、或いは、それらの双方であり得る。他の実施態様において、導波管は、光信号を経路指定するために、１つ又はそれよりも多くの屈曲部を含み得る。導波管配列１１４は、配列の一方又は両方の側に配置された１つ又はそれよりも多くの基準マーク３０６も含む。図示された実施態様において、基準マークは被覆３０４上にあり、導波管の中心線３０８に沿って位置付けられているが、他の実施態様において、基準マークは導波管上のどこにでも配置され得る。基準マークは、スクリーン印刷、エッチング処理、成形、若しくは、他の技法、又は、当該技術分野において既知の技法の組み合わせを用いて、導波管上に配置され得る。
【００１５】
図４は、フェルール２１６の実施態様の構造を示す２つの図面を例証している。フェルール２１６は全長Ｌを有し、一方の側に凹部４０４を備えた実質的に矩形の断面を有する。凹部４０４は幅Ｗを有し、フェルール２１６の全長Ｌに沿って走っている。幅Ｗは、少なくとも導波管配列１１４の幅γほどであるよう選択される。凹部４０４は、一対の支持部４０２によって２つの側部で境界付けられ、１つ又はそれよりも多くの基準マークが配置される底部４０６を有する。図示された実施態様において、基準マーク４０８は、フェルール２１６の中心線４１０に沿って、凹部４０４の底部４０６上に位置付けられているが、他の実施態様において、基準マークは、フェルール上のどこにでも配置され得る。基準マーク４０８は、レーザ機械加工、エッチング処理、成形、若しくは、他の技法、又は、当該技術分野において既知の技法の組み合わせを用いて、コネクタ上に配置され得る。図示の実施態様において、フェルールは雌であり、結合する雄コネクタから整列ピン１２４を受容する一対の整列孔１２６を含む（図１を参照）。しかしながら、他の実施態様において、フェルール２１６は雄であり、コネクタ１２０は雌であり得る。１つの実施態様において、フェルール２１６は、精密成形された、例えば、射出成形されたポリマーを使用して形成される。トランスファー成形技法は、低成形収縮を伴うより新しい熱硬化性ポリマーと組み合わされて、僅かミクロンのオーダの寸法許容差を備えるフェルールをもたらし得る。しかしながら、異なる実施態様において、異なる材料及び製造技法を使用し得る。
【００１６】
図５乃至８は、コネクタ１１８の実施態様を構成するためのプロセスの実施態様を例証している。図５は、開始点を例証しており、それは、図１と関連して上記されたように、トレンチ２１４を内部に備える基板１０２を有することである。図示された実施態様において、トレンチ２１４は、ソルダレジスト層２０８及び伝導層２０６内にパターン化されてエッチング処理されている。しかしながら、エッチング処理は、トレンチを形成する１つの方法であるに過ぎない。他の実施態様において、ソルダマスクは、トレンチ地域を回避して選択的に印刷され得るし、或いは、材料はミクロ機械加工又はレーザ切除によって除去され得る。
【００１７】
図６は、トレンチ２１４内の導波管配列１１４の配置を例証している。接着剤２１２の層が、トレンチ内に導波管配列１１４を固定し、組立中及びその後の両方で、その位置を維持する。１つの実施態様において、接着剤２１２は、先ず、トレンチ内に配置され、導波管配列１１４は、例えば、導波管配列１１４のような可撓素子と適合する既知のピックアンドプレース技法を使用して、トレンチ内に並びに接着剤上に配置されて位置付けられる。他の実施態様において、導波管配列１１４は、解放層上に紫外線（ＵＶ）又は熱硬化性粘着膜を備え得るし、ラベルが現在ピックアンドプレースされるのと同一の方法でピックアンドプレースされ得る。導波管配列１１４は、導波管及びフェルール２１６を適切に整列するのを助ける１つ又はそれよりも多くの基準マーク３０６も含む。基準マーク３０６は、図１に示されるような導波管とダイ１０４との光学的結合を容易化するために、１つ又はそれよりも多くの基準マークを含み得る導波管及び基板１０２を整列するのを助けるためにも使用され得る。
【００１８】
図７は、基板１０２上へのフェルール２１６の配置を例証している。フェルール２１６は、一対の支持部４０２を含み、それらの間には凹部４０４がある。次いで、凹部４０４は、その上に位置付けられた基準マーク４０８を備える底部４０６を有する。導波管配列１１４がトレンチ２１４内に固定された後、ＵＶ又は熱硬化性接着剤のような接着剤７０２のビードが、トレンチの両側上に計量分配される。フェルール２１６は、導波管配列１１４の上に位置付けられ、フェルールを導波管と実質的に整列するために、フェルール上の基準マーク４０８が導波管上の基準マーク３０６と共に使用されるよう整列される。１つの実施態様において、基準マークは、ニューハンプシャー州ＬｏｄｏｎｄｅｒｒｙのＢｅｓｉ  Ｄｉｅ  ＨａｎｄｌｉｎｇからのＭ９シリーズボンダーのようなスプリット光学素子システムを使用して整列される。図示された実施態様において、基準マーク３０６は、導波管配列１１４の中心線に沿ってあり、基準マーク４０８は、フェルール２１６の中心線に沿ってあるので、フェルール及び導波管の整列は、基準マークを正確に整列することによって達成される。しかしながら、他の実施態様において、フェルール２１６上の基準マーク４０８は、導波管配列１１４上の基準マーク３０６から位置ずれされ得る。その場合には、基準マーク間の正しい位置ずれが既知である限り、フェルール及び導波管上に位置付けられる基準マーク３０６及び４０８は無関係である。さらに他の実施態様では、基板上に基準マークがあり得る。この場合には、フェルール２１６及び導波管配列１１４の両方の上にある基準マークは、基板上の基準マークに対して整列され、その結果、フェルールと導波管配列との間の適切な整列が得られる。
【００１９】
フェルール２１６及び導波管配列１１４が実質的に整列されるや否や、フェルール２１６は接着剤ビード７０２上に降下され、凹部４０４の底部４０６を導波管配列１１４の表面７０４と直接的に接触するよう押し込むよう、力がコネクタに加えられる。接着剤又は他の材料が、底部４０６と表面７０４との間に挿入されないので、導波管は、整列孔１２６とのフェルール２１６の配置のための精密な機械的ストップとして機能する。ＵＶ硬化性接着剤の場合には、力がコネクタを保持している間、接着剤を本質的に瞬間的に部分的に硬化するために、ＵＶ光が接着剤上に照射され得る。部分的に硬化された接着剤は、コネクタを所定位置に保持する。熱硬化後ステップが、接着材料７０２を完全に硬化するために概ね必要とされる。硬化後ステップは、バッチプロセスであり、多くのユニットがバッチ炉内で一度に処理され得る。もし、結合が完了した後、導波管配列１１４及びフェルール２１６の端部が基板１０２の縁部と面一でないならば、結合するコネクタとのより良好な接続が達成され得るよう、組立体全体の縁部は、それらを面一にするために研磨され得る。図８は、図２に関連した上記されたような、その完成形態にあるコネクタを例証している。
【００２０】
図９は、フェルール２１６と導波管配列１１４との間の整列を例証している。コネクタ１２０がコネクタ１１８にプラグインされるときに（図１を参照）、導波管配列１１４が外部導波管配列１２２と適切に結合するのを保証するために、フェルール２１６は、導波管配列１１４と適切に整列されなければならず、整列孔１２６の中心と個々の導波管３０２が分配される線との間の距離Δは、結合するコネクタ１２０上の均等な寸法と適合しなければならないことを意味する。同様に、整列孔１２６の中心と導波管配列１１４の中心線との間の距離βは、コネクタ１２０上の対応する寸法と適合しなければならない。
【００２１】
適合距離Δは、導波管配列１１４の表面７０４と直接的に接触するコネクタの凹部４０４の底部４０６を有することによって達成される。フェルール２１６は、±２ミクロンの許容差に概ね構築され得ると同時に、被膜３０４の厚さも±２ミクロンの許容差に構築され得る。２つの表面を互いに直接的に接触するよう配置することによって、許容差増大は最小限化され、距離Δは極めて正確に制御され得る。フェルール２１６及び導波管配列１１４の横方向整列、即ち、適合距離βは、上記のように、両方の構成素子上に見られる基準マークを使用して達成される。基準マークを、それらを整列する精密光学素子と共に使用することによって、距離は極めて正確に制御され得る。距離Δ及びβは、それらが結合するコネクタ上の対応する寸法と適合する限り、如何なる具体的な値でもある必要はない。図示される実施態様において、Δは正の値を有するが、他の実施態様において、それは異なる値を取り得る。例えば、周知の多端子（ＭＴ）型コネクタにおいて、導波管は案内孔と正確に整列されるので、Δはゼロと実質的に等しい値を有する。
【００２２】
不整列が等しいサイズの開口を横断して対角線に起こる最悪の不整列シナリオの場合には、外部導波管配列１２２内の導波管と導波管配列１１４内の導波管との間の全体的な不整列は、約５ミクロンである。両方の配列内の個々の導波管が多モードであり、且つ、約５０ミクロンの開口サイズを有する導波管配列１１４及び１２２の実施態様において、不整列は、パッケージ１００のような光学パッケージのための光学リンクバジェットの十分内側にある受容可能な損失をもたらす。これらの許容差を備えることで、１つの配列内の導波管がより大きな開口を有する導波管に結合され、且つ、配列によって伝達される光信号がより小さな開口からより大きな開口に進行する実施態様において、不整列に起因する損失を完全に解消し得る。例えば、５０ミクロン開口から５５ミクロン開口又は４５ミクロン開口から５０ミクロン開口の５ミクロンの不整列は、不整列に起因する信号損失を全くもたらさない。
【００２３】
図１０は、コネクタ組立体の代替的な実施態様１０００の構造を例証している。コネクタ組立体１０００は、コネクタ組立体１１８（図２を参照）と設計が類似しているが、より低いプロファイルを有するよう設計されている。換言すれば、基板の表面より上のフェルール２１６の高さｈはより小さいので、全体的厚さＨは減少されている。コネクタ組立体１１８と同様に、コネクタ組立体１０００は、多層基板１０２の少なくとも１つの層内に形成されたトレンチ内に位置付けられた導波管配列を有する。しかしながら、コネクタ組立体１１８と異なり、コネクタ組立体１０００は、導波管配列１１４が配置されるトレンチ２１４に隣接して、一対のフェルールトレンチ１００２を含む。フェルールトレンチは、トレンチ２１４に隣接した基板の縁部に形成され、フェルール２１６（図４を参照）の長さＬに対応する長さを有し、且つ、フェルールの支持部４０２を収容するよう設計された幅を有する。フェルールトレンチ１００２の深さは、フェルール２１６の寸法によって、並びに、コネクタ１０００のプロファイル要件によって決定される。コネクタ１０００は、フェルールの支持部４０２が、基板表面上に配置される代わりにフェルールトレンチ１００２内に挿入される点を除き、コネクタ１１８（図５乃至８を参照）と殆ど同じように製造される。フェルール支持部４０２は、１つの実施態様では支持部４０２の挿入前にトレンチ内に計量分配される接着剤１００４を使用して、フェルールトレンチ１００２内に固定される。コネクタ組立体１１８と同様に、導波管配列は、接着剤層２１２を介して基板に取り付けられるよりもむしろ、基板１０２と一体化され得る。
【００２４】
図１１は、コネクタ１１００の代替的な実施態様の構造を例証している。コネクタ１１００は、コネクタ１０００と構造が実質的に類似している。コネクタ１１００とコネクタ１０００との間の主要な相違は、コネクタ１１００は、基板１０２がフェルール２１６内の凹部４０４の深さよりも薄い場合のために設計されていることである。そのような場合には、コネクタ１０００のフェルールトレンチ１００２は、基板１０２の厚さ全体を通じて延びる一対のフェルールスロット１１０２によって置換されている。他の特徴において、フェルールスロット１１０２は、フェルールトレンチ１００２と類似している。即ち、フェルールスロットは、基板の縁部でトレンチ２１４に隣接して位置付けられ、フェルール２１６（図４を参照）の長さＬに対応する長さを有し、且つ、フェルールの支持部４０２を収容するよう設計された幅を有する。フェルール支持部４０２がスロット１１０２内に挿入されると、それらは、接着剤１１０４をスロット内並びに基板の片面又は両面に塗布することによって、所定位置に固定される。
【００２５】
図１２及び１３は共に、図１に示されるコネクタ１１８及び１２０のような結合コネクタを結合するために使用可能な保持機構１２００の実施態様を例証している。図１２は、コネクタ組立体１１８への外部コネクタ１２０の結合を例証している。２つを接続するために、外部コネクタ１２０上の整列ピン１２４は、コネクタ１１８のフェルール２１６上の対応する整列孔１２６内に挿入される。外部コネクタ１２０は、導波管配列１１４内の個々の導波管が外部導波管配列１２２内のそれらの対応する導波管と結合するまで、コネクタ組立体に向かって押し付けられる。２つのコネクタがそららの最終位置にあるや否や、光学接続が維持されるようコネクタを一体に保持するために、クランプ１２００が使用される。クランプ１２００は、一方の端部に一対のフック１２０２を含み、他方の端部に、１つ又はそれよりも多くのバネ１２０４を含む。１つの実施態様において、クランプ１２００は金属から成るが、他の実施態様において、それは他の材料からも成り得る。２つのコネクタ１１８及び１２０が結合されるや否や、クランプの一端上のフック１２０２が、フェルール２１６の後方にある孔又はスロット１２０６内に挿入される。
【００２６】
図１３は、クランプ１２００によって結合された、組み立てられた接続を示している。クランプ１２００は、バネ１２０４がコネクタの前方端部と係合し、フック１２０２がコネクタの後方端部と係合するまで、結合されたコネクタ上に降下される。その場合には、バネの力は、クランプ１２００がコネクタを一体に保持することを許容する。
【００２７】
図１４は、本発明を含む光学システム１４００の実施態様を例証している。システム１４００は、基板１４０２にフリップチップ実装されたフリップチッププロセッサ１４０４を含む。１つの実施態様において、基板１４０４は、装置１００に関連して記載された基板１０２と類似する構造を有し得る。プロセッサ１４０４は、一対の光学地域を含むフリップチップダイを含み、光学地域は、光源、光学検出器、結合素子、及び、類似物を含み得る。
【００２８】
プロセッサ１４０４は、記憶装置１４０６に結合され、記憶装置は、様々な実施態様において、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、フラッシュランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び、類似物のようなメモリであり得る。プロセッサ１４０４は、入力／出力装置１４０８にも結合され、入力／出力装置は、プロセッサがシステム外部の装置と指令及びデータを送受信するのを許容する。この実施態様ではプロセッサ１４０４に電気的に結合されるように示されているが、代替的な実施態様において、記憶装置１４０６及び入力／出力装置１４０８は、プロセッサに光学的に結合され得る。また、記憶装置１４０６及び入力／出力装置１４０８をプロセッサ１４０４と同一の基板１４０２上に実装する必要はない。
【００２９】
プロセッサ１４０４は、導波管１４１２によって、他のフリップチップダイ１４１０に結合されている。フリップチップダイ１４１０は、プロセッサ１４０４と同一の基板１４０２上にある。プロセッサ１４０４は、導波管１４１６及びコネクタ１４２０を介して外部光学パッケージ１４１８にも結合されている。外部光学パッケージ１４１８は、基板１４２８上に実装されたフリップチップダイ１４２６を含む。導波管配列１４２４が、ダイ１４２６を基板の縁部上のコネクタ１４２２に接続している。光学パッケージ１４１８の構造は、光学パッケージ１００の構造と類似しており、具体的には、コネクタ１４２２は、前記コネクタ実施態様のいずれとも類似する構造を有し得る。ダイ１４２６は、コネクタ１４２０をコネクタ１４２２に接合することによって、プロセッサ１４０４に結合されるので、信号は導波管配列１４１６から導波管配列１４２４内に、或いは、導波管配列１４２４から導波管配列１４１６内に、或いは、両方向に進行し得る。
【００３０】
装置１４００の１つの動作モードにおいて、プロセッサは、記憶装置１４０６から指令又はデータを読み取り、或いは、入力／出力装置１４０８から指令又はデータを受信する。プロセッサは、データ又は指令に関するある動作を遂行し、データ又は指令を導波管１４１２，１４１６，１４２４を介してダイ１４１０及び１４２６の一方又は両方に光学的に伝達する。次に、光学ダイ１４１０及び１４１４は、データ又は指令に関するさらなる動作を遂行し得る。ダイ１４２６の場合には、データ又は指令を導波管１４３０及びコネクタ１４３２を介して他のダイに伝送することを含む。第二の動作モードにおいて、プロセッサ１４０４は、それぞれ導波管１４１２及び１４１６を介してダイ１４１０及び１４２６の１つ又はそれよりも多くからデータを光学的に受信する。次に、プロセッサは、この情報を記憶装置１４０６内に記憶するか、或いは、それを入力／出力装置１４０８に送信する。
【００３１】
本発明の例証された実施態様の上記の記載は、要約に記載されるものも含めて、網羅的であったり或いは開示された精密な形態に限定することが意図されない。本発明の具体的な実施態様及び実施例が例証的な目的のためにここに記載されているが、当業者が認識するであろうように、本発明の範囲内で多様な均等な変更が可能である。これらの変更は、上記の詳細な記載の観点においてなされ得る。
【００３２】
以下の請求項において使用される用語は、本発明を本明細書及び請求項中に開示された具体的な実施態様に限定するよう解釈されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の請求項によって専ら決定されるべきであり、それらは請求項解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施態様を含む光学パッケージの実施態様を示す上面図である。
【図２Ａ】図１中の断面線Ａ−Ａに実質的に沿って取られた、本発明の組み立てられたコネクタの実施態様を示す側断面図である。
【図２Ｂ】図１中の断面線Ａ−Ａに実質的に沿って取られた、本発明の組み立てられたコネクタの代替的な実施態様を示す側断面図である。
【図３】本発明と共に使用可能な導波管配列の実施態様を示す側面図及び平面図である。
【図４】本発明と共に使用可能なフェルールの実施態様を示す側面図及び平面図である。
【図５】本発明のコネクタの実施態様を組み立てるプロセスの実施態様を示す側面図である。
【図６】本発明のコネクタの実施態様を組み立てるプロセスの実施態様を示す側面図である。
【図７】本発明のコネクタの実施態様を組み立てるプロセスの実施態様を示す側面図である。
【図８】本発明のコネクタの実施態様を組み立てるプロセスの実施態様を示す側面図である。
【図９】本発明のコネクタ及び導波管の実施態様を示す正面図であり、コネクタ及び導波管の横方向及び垂直整列を例証している。
【図１０】本発明のコネクタの代替的な実施態様を示す側面図である。
【図１１】本発明のコネクタの他の代替的な実施態様を示す側面図である。
【図１２】本発明のコネクタの実施態様と外部光学装置との間の接続を維持するための保持機構の実施態様を示す側面図である。
【図１３】本発明のコネクタの実施態様と外部光学装置との間の接続を維持するための保持機構の実施態様を示す側面図である。
【図１４】本発明に従ったコネクタの実施態様を含むシステムの実施態様を示す平面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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