(57)【要約】【課題】  光学部品を具備する集積回路パッケージに関する装置及び方法を開示する。【解決手段】  該パッケージは、その第１表面上に配設されている少なくとも１個の感光性領域を具備する集積回路ダイを包含することが可能である。例として、該ダイは、該感光性領域を介して光を射出させるレーザーダイオードであるか、又は該感光性領域を介して光を受光し且つ検知する光検知器とすることが可能である。該第１ダイの第１表面に隣接して光学的集中器を位置させることが可能である。該光学的集中器は、該感光性領域に隣接して位置決めされており且つ光をフォーカスされるべく適合されているレンズ部分を包含している。【選択図】  図１
2011529205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路パッケージにおいて、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第１ダイ、
該第１ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該感光性領域に隣接して位置されていて光をフォーカスさせるレンズ部分を包含している光学的結合用集中器、
該第１ダイの少なくとも一部を封止するモールディング物質、
を有している集積回路パッケージ。
【請求項２】
請求項１において、該光学的結合用集中器が、更に、挿入されたオプチカルファイバーを該レンズ部分と整合させる構成とされているオプチカルファイバー結合用特徴部を有している集積回路パッケージ。
【請求項３】
請求項２において、該レンズ部分が該感光性領域から射出された光を該オプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせるべく適合されている集積回路パッケージ。
【請求項４】
請求項２において、該レンズ部分が該オプチカルファイバーのコアから射出された光を該感光性領域へ向けてフォーカスさせるべく適合されている集積回路パッケージ。
【請求項５】
請求項２乃至４の内のいずれか１項において、該光学的集中器が、更に、外部表面内に凹所を有しており、該凹所が該オプチカルファイバーを受納し且つ該レンズ部分と整合させるべく適合されており、該レンズ部分が該凹所の底部に位置されている集積回路パッケージ。
【請求項６】
請求項５において、該凹所が、更に、該凹所内への第１距離においてリップ部分を有しており、該オプチカルファイバーは該リップ部分を越えて該凹所内に更に進むことが阻止され且つ該オプチカルファイバーの端部表面が該レンズ部分から第２所定距離にあるように該リップ部分は該オプチカルファイバーの外径よりも小さな内径を持っている集積回路パッケージ。
【請求項７】
請求項１乃至６の内のいずれか１項において、該光学的集中器が、該第１ダイを封止するために使用したモールディング物質から形成されており、且つ該第１ダイを封止するために使用したモールディング物質と一体的に形成されている集積回路パッケージ。
【請求項８】
請求項２乃至６の内のいずれか１項において、該オプチカルファイバーがマルチモードオプチカルファイバーである集積回路パッケージ。
【請求項９】
請求項１乃至８の内のいずれか１項において、
該第１ダイが面発光レーザを有しており、
本集積回路パッケージが、更に、基板を有しており、該第１ダイの該第１表面上のボンドパッドが該基板上の関連する内部コンタクトパッドと電気的に接続されており、
該基板が、リードフレーム及び高温ＦＲ４を有するラミネートを基礎とする基板からなるグループの内の少なくとも一つである、
集積回路パッケージ。
【請求項１０】
請求項２乃至６及び８の内のいずれか１項において、更に、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第２ダイ、
該第２ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該第２ダイの該感光性領域に隣接して位置されており光をフォーカスさせるべく適合されているレンズ部分を包含している第２光学的結合用集中器、
第２の挿入したオプチカルファイバーを該第２光学的結合用集中器の該レンズ部分と整合させる構成とされている第２オプチカルファイバー結合用特徴部、
を有しており、本集積回路パッケージが双方向通信用の形態とされており、該第１ダイが該第１ダイと関連する光学的結合用集中器のレンズ部分を介して且つ該第１ダイと関連するオプチカルファイバーのコア内へ光を伝達させる形態とされており、且つ該第２ダイが該第２オプチカルファイバーのコアから該第２光学的結合用集中器のレンズ部分を介して光を受光する形態とされている集積回路パッケージ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の内のいずれか１項において、該第１ダイが該第１表面上に配設されている少なくとも２個の感光性領域を包含しており、且つ該光学的結合用集中器が少なくとも２個のレンズ部分を包含しており、該レンズ部分の内の第１のものは該感光性領域の内の第１のものに隣接して位置されており且つ該レンズ部分の内の第２のものは該感光性領域の内の第２のものに隣接して位置されており、且つ該光学的結合用集中器が、更に、
オプチカルファイバー結合用特徴部を有しており、該オプチカルファイバー結合用特徴部は第１の挿入されたオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の該第１のものと且つ第２の挿入されたオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の該第２のものと整合させるべく構成されており、本集積回路パッケージが並列通信用に構成されている集積回路パッケージ。
【請求項１２】
第１表面上に感光性領域を具備するダイを包含している集積回路パッケージに使用する光学的集中器において、
光をフォーカスする形態とされており、該ダイの該第１表面上の該感光性領域に隣接して位置されているレンズ部分、及び
オプチカルファイバーの第１端部であって第１表面を具備している該第１端部を受納すべく適合されている凹所、
を有しており、該レンズ部分は該凹所の底部に位置されており、該凹所は該オプチカルファイバーの該第１端部を該レンズ部分と整合させる形態とされている光学的集中器。
【請求項１３】
請求項１２において、該レンズ部分が、該感光性領域から射出された光を該オプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせるべく適合されている光学的集中器。
【請求項１４】
請求項１２又は１３において、該レンズ部分が、該オプチカルファイバーのコアから射出された光を該感光性領域上へフォーカスさせるべく適合されている光学的集中器。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４の内のいずれか１項において、該凹所は、更に、該凹所内への或る距離においてリップ部分を有しており、該オプチカルファイバーが該リップ部分を越えて該凹所内に更に進むことを阻止し且つ該オプチカルファイバーの該第１端部表面が該レンズ部分から第２所定距離にあるように該リップ部分が該オプチカルファイバーの外径よりも小さな内径を有している光学的集中器。
【請求項１６】
光学的パッケージを製造する方法において、
第１表面上に少なくとも１個の感光性領域を具備している集積回路ダイを設け、
光をフォーカスする形態とされているレンズ部分を包含している光学的集中器を設け、
該レンズ部分が該ダイの該第１表面上の該感光性領域に隣接して位置されるように該ダイの該第１表面に隣接して該光学的集中器の第１表面を位置決めし、
該ダイ及び光学的集中器の一部をモールディング物質で封止する、
ことを包含している方法。
【請求項１７】
請求項１６において、更に、該光学的集中器を位置決めする前に該ダイの該第１表面上に光学的に透明な接着剤を付着させ、該光学的に透明な接着剤は、封止期間中に、該光学的集中器の該第１表面と該感光性領域との間に該モールディング物質のフラッシングを実質的に防止する方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７において、該ダイが、各ダイが関連する基板の関連する装置エリア内の関連するコンタクトと電気的に接続されている１個又はそれ以上の２次元アレイ内に配設されている複数個のダイの内の一つであり、且つ該光学的集中器が、該複数のダイと実質的に同様なレイアウトで配設されている複数個の相互接続されている光学的集中器の内の一つであり、且つ該複数個の相互接続されている光学的集中器が該複数個のダイの上に実質的に同時的に位置決めされる方法。
【請求項１９】
請求項１８において、複数のダイ及び関連する複数の光学的集中器の各２次元アレイが、実質的に同時的に封止され、本方法が、更に、封止された複数のダイ及び複数の光学的集中器を単体化させて各々が少なくとも１個のダイと少なくとも１個の関連する光学的集中器とを包含する複数個の個別的な集積回路パッケージを与えることを包含している方法。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９の内のいずれか１項において、該光学的集中器が、更に、オプチカルファイバーの第１端部を受納すべく適合されている凹所を包含しており、該オプチカルファイバーの該第１端部は第１表面を具備しており、該レンズ部分は該凹所の底部に位置されており、該凹所は該オプチカルファイバーの該第１端部を該レンズ部分と整合させる形態とされており、本方法が、更に、該オプチカルファイバーの該第１端部を該凹所内に挿入することを包含している方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、集積回路装置のパッケージングに関するものである。更に詳細には、本発明は、光学部品を利用する集積回路パッケージ、及び集積回路パッケージ内に光学部品を結合させる装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの集積回路（「ＩＣ」）装置は、光学部品を包含している。これらの装置の幾つかは、動作サイクル期間中にある点において光源に露呈させることを必要とする。その他の装置は、それ自身が光源である場合がある。多くのこの様なＩＣ装置において、且つ、殆ど全てのＩＣ装置において、該装置は、通常、外部環境に露呈されることに起因する損傷から、それを及びそれと関連する電気的接続を保護するために、封止された環境内に囲まれねばならない。従って、ＩＣ装置用の多数の従来のパッケージにおいては、ＩＣ装置上の一つ又はそれ以上の部品に光が到達すること、又は、その逆に、該部品により光が射出され該装置からでることを可能とする光学的に透明な窓又はその他の透明な部品を形成することが関与する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パッケージング特徴を介してＩＣ装置に光学的に透明な窓を設けるための装置及び技術の多くは、通常、過去において良好なものであったが、光学部品を具備するＩＣ装置をパッケージングするためのより信頼性があり且つ費用効果的な方法及び高ＢＷ信号をオプチカルファイバーなどの光学的伝送媒体内に結合させる手段を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
光学部品を具備する集積回路パッケージに関する装置及び方法を開示する。一つの側面においては、第１表面上に配設されている少なくとも一つの感光性領域を具備する集積回路ダイを包含するパッケージを説明する。例として、該ダイは、該感光性領域を介して光を射出するレーザーダイオード、又は該感光性領域を介して光を受光し且つ検知する光検知器とすることが可能である。該第１ダイの第１表面に隣接して光学的集中器が位置されている。該光学的集中器（optical concentrator）は、オプチカルカップリング（光学的結合）用の集中器のレンズ部分と挿入したオプチカルファイバーとを整合させるべく配置したオプチカルファイバー結合特徴部（coupling feature）を包含している。該レンズ部分は、該感光性領域に隣接して位置されており且つ該感光性領域からの光を該オプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせ及び／又は該オプチカルファイバーのコアから受光した光を該感光性領域上へフォーカスさせるべく適合されている。
【０００５】
幾つかの実施例においては、該パッケージは、更に、第２感光性領域を具備している第２ダイを包含する場合がある。該パッケージは、又、該第２ダイの感光性領域に隣接して位置された第２レンズ部分を包含する第２光学的結合用の集中器を包含する場合がある。この様なパッケージは、双方向通信のための形態とさせることが可能であり、その場合に、該第１ダイは、該第１ダイと関連する光学的結合用集中器のレンズ部分を介して且つ該第１ダイと関連するオプチカルファイバーのコア内に、光を伝達させる形態とされており、且つ、該第２ダイは、該第２オプチカルファイバーのコアから該第２光学的結合用の集中器のレンズ部分を介して光を受光する形態とされている。
【０００６】
更に別の実施例においては、該第１ダイは、少なくとも２個の感光性領域を包含する場合がある。この様な実施例においては、光学的結合用の集中器は、少なくとも２個のレンズ部分を包含する場合があり、該レンズ部分の内の第１のものは、該感光性領域の内の第１のものに隣接して位置され、且つ該レンズ部分の内の第２のものは、該感光性領域の内の第２のものに隣接して位置される。該光学的結合用の集中器は、第１の挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の第１のものと整合させ且つ第２の挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の第２のものと整合させるべく構成されているオプチカルファイバー結合特徴部を包含する場合がある。この様なパッケージは、並列通信適用例に対する形態とすることが可能である。
【０００７】
別の側面において、上述した如き集積回路パッケージに使用すべく構成することが可能な光学的結合用の集中器について説明する。
【０００８】
更に別の側面においては、上述した如きオプチカルパッケージを製造する方法について説明する。
【０００９】
前述した実施例の内の一つ又はそれ以上の変形例及び特徴は別の実施例中に包含させることが可能であり、且つ、所望により、前述した実施例の内のいずれか一つにおいて付加的な変形例及び特徴を使用することが可能である。本発明のその他の装置、方法、特徴、及び利点は、以下の図及び詳細な説明を吟味することにより当業者に明らかなものとなる。全てのこの様な付加的なシステム、方法、特徴、及び利点は、この説明中に包含されており、本発明の範囲内のものであり、且つ特許請求の範囲によって保護されるものであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の１実施例に従う例示的な光学的ＩＣパッケージを例示した概略図。
【図２】本発明の１実施例に従って光学的ＩＣ装置をパッケージングする例示的プロセスを例示したフローチャート。
【図３】（Ａ）乃至（Ｄ）は、図２のプロセスにおける種々の段階における基板の各断面図。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は、夫々、本発明の１実施例に従う例示的インサートパネルの平面図、部分拡大平面図、及び断面側面図、である。
【図５】本発明の１実施例に従ってプレモールドオプチカルインサートを使用して光学的ＩＣパッケージを封止する例示的構成を例示した概略図。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、本発明の１実施例に従う例示的な光学的ＩＣパッケージの上部斜視図及び底部斜視図である。
【図７】本発明の別の実施例に従うモールド光学的化合物を使用して光学的ＩＣパッケージを封止する例示的構成を示した害略図。
【図８】図７の構成で製造される例示的な光学的ＩＣパッケージの断面側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に基く装置及び方法の例示的適用例をここで説明する。これらの例は、本発明の理解を助け、文脈を加えるために与えられる。従って、本発明はこれらの特定の詳細の幾つか又は全てが無しで実施することが可能であることは当業者に明らかである。その他の場合には、本発明を不必要にぼかすことを回避するために、良く知られているプロセスステップについては詳細な説明を割愛している。
【００１２】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それは本説明の一部を形成するものであり、その中においては、例示として、本発明の特定の実施例が示されている。これらの実施例は、当業者が本発明を実施することを可能とするために十分詳細に説明しているが、これらの実施例は制限的なものではなく、他の実施例を使用することが可能であり、且つ本発明の精神及び範囲を逸脱すること無しに変更を行うことが可能であることが理解される。
【００１３】
最初に図１を参照すると、特定の実施例に基く例示的な光学的パッケージ１００が側部断面図で例示されている。パッケージ１００は、集積回路（ＩＣ）ダイ１０２を包含しており、該ダイは基板１０４と物理的に且つ電気的に接続させることが可能である。一つの特定の実施例において、基板１０４は、ラミネートチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）を製造する場合に使用するのに適したラミネートに基く基板である。この様なラミネートに基く基板１０４は、通常、誘電体物質から形成される。例として、基板１０４は、高温ＦＲ４等のガラス充填エポキシから形成することが可能である。ラミネートに基く基板１０４は、通常、該基板の上部表面１０８上の内部コンタクトパッド１０６、及び該基板の底部表面１１２上の外部コンタクトパッド１１０を包含している。各内部コンタクトパッド１０６は、該誘電体物質を介してパターン形成された１個又はそれ以上の関連するビア及びトレースで、関連する外部コンタクトパッド１１０と電気的に接続させることが可能である。しかしながら、本発明の適用例は、ラミネートＣＳＰに制限されるものではなく、ダイ１０２は、例えば、プラスチックボールグリッドアレイ（ＰＢＧＡ）パッケージ、リードレスリードフレームパッケージ（ＬＬＰ）、及びカリフォルニア州サンタクララのナショナルセミコンダクターコーポレーションによって製造されているもののようなその他のリードフレームパッケージを含む当該技術において理解される多様なその他の態様でパッケージさせることが可能である。一般的に、基板１０４は、例として、１６、２０、２４、２８、４８又は９６個の外部コンタクトパッド１１０を包含することが可能であるが、その他の外部コンタクトパッドの数とすることも可能である。
【００１４】
ダイ１０２の活性表面１１４上のＩ／Ｏパッド（以下、ボンドパッドとも呼称する）は、ボンディングワイヤ１１６を介して、関連する内部コンタクトパッド１１４と電気的に接続させることが可能である。ダイ１０２の背面１１８は、適宜のダイ取り付け接着剤又はフィルムで基板１０４の上部表面１０８と物理的に接続させることが可能である。リードフレームが使用される実施例においては、ダイ１０２の背面１１８は、存在する場合に、ダイ取り付けパッド（ＤＡＰ）の上部表面へ接続させることが可能である。
【００１５】
ダイ１０２は、該ダイの活性表面１１４上の或る位置に少なくとも１個の感光性領域１２０を包含している。種々の実施例において、ダイ１０２は、半導体レーザダイオードの形態を取り、且つ、特定の実施例においては、ダイ１０２は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を有している。これらの実施例において、ダイ１０２は、該ダイの活性表面上の感光性領域１２０を介してレーザビームを射出させる形態とすることが可能である。一つの特定の実施例においては、ＶＣＳＥＬを約８５０ｎｍで光を射出する形態とさせることが可能である。その他の実施例においては、ダイ１０２は、感光性領域１２０を介して光を受光し且つ検知する光検知器の形態を取る。
【００１６】
例示した実施例においては、光学的に透明な接着剤１２２が、ダイ１０２の周囲周りに感光性領域１２０を取り囲んでいる。容易に理解されるように、この開示全体にわたり、品目、物質及び／又はその他の光特定適用例の多くに対して、「透明（transparent）」又は「クリア（clear）」等の用語の代わりに「半透明（translucent）」という用語を使用することが可能である。特定の実施例において、光学的に透明な接着剤１２２はＵＶ光への露光に応答して硬化する紫外線（ＵＶ）硬化可能接着剤である。別の実施例において、光学的に透明なダイ取り付け物質１２２を硬化させるために速硬化（snap cure）ダイ取り付けプロセスを使用することが可能である。この様な実施例においては、光学的パッケージ１００は、自己触媒型ダイ取り付け物質を硬化させるために、短い期間（例えば、１実施例においては１０秒未満）の間に約８０℃から１２０℃への迅速な熱勾配に露呈させることが可能である。ＵＶ硬化可能及び自己触媒可能なダイ取り付け物質の種々の組合せを使用することも可能である。
【００１７】
光学的パッケージ１００は、更に、感光性領域１２０上方に位置されている光学的集中器１２４（以後、光学的インサート、オプチカルカップラー、又は光学的結合用集中器とも呼称する）を包含している。種々の実施例において、光学的集中器１２４は、高温用プリマーから構成されている。特定の実施例において、該高温用ポリマーは、例として、ポリエーテルイミド（例えば、Ｕｌｔｅｍ（商標）、Ｓｉｌｔｅｍ（商標）、又はＥｘｔｅｍ（商標））又はその他のポリイミド等の熱可塑性物質である。光学的集中器１２４は、典型的な高温パッケージングプロセスに耐えることが可能であることが望ましいので、高温用ポリマーの使用は望ましいものである場合がある。当業者により理解されるように、典型的なダイ取り付け及び硬化プロセスは４時間の間１５０℃で稼動する場合があり、典型的なワイヤボンディングプロセスは５分の間２００℃で稼動する場合があり、且つ典型的な封止モールディングプロセスは５分の間１７５℃以上で稼動する場合がある。特定の実施例において、光学的集中器１２４は、射出成形プロセスによって形成される。更に、特定の光学的集中器１２４が図１に示されているが、変形例が存在しており且つ本発明の範囲内に包含されることが理解される。
【００１８】
光学的集中器１２４の底部表面１２６は、感光性領域１２０に近接しているか又は接触していることが可能である。光学的集中器１２４の底部表面１２６と感光性領域１２０の表面との間にギャップが存在する場合には、そのギャップは光学的に透明な接着剤１２２で充填することが可能である。例示した実施例においては、光学的集中器１２４は湾曲部分１２８を包含している。湾曲部分１２８は、通常、ボンディングワイヤ１１６に対するクリアランスを与える。光学的集中器１２４は、例示した実施例においては、凹所１３０を包含している。凹所１３０は、関連するオプチカルファイバー１３２の一端部を受納すべく適宜寸法及び形状が決められている。更に詳細には、凹所１３０は、オプチカルファイバー１３２のコア１３４を感光性領域１２０と整合させるべく配置させることが可能である。更に、凹所１３０の周りにどこかの途中のセクションにおいてリップ又は突起１３６を組み込むことが可能である。オプチカルファイバーの端部が感光性領域１２０から固定した所定の距離に位置決めされるように、オプチカルファイバー１３２の端部がリップ１３６に当接するように、このリップ１３６の寸法及び位置を決めることが可能である。
【００１９】
種々の好適実施例において、光学的集中器１２４は、有益的には、レンズ部分（以後、「レンズ」とも呼称する）１３８を包含している。例示した実施例において、レンズ１３８は光学的集中器１２４の一体的な部分である。多数の実施例において、レンズ１３８は、図示した如くに、凸レンズ形状を取る。当業者によって理解されるように、凸レンズ軸に平行に進行し且つ該レンズを介して通過するコリメートされた即ち平行な光ビームは、該レンズ後方の或る距離において該軸上の一つのスポットへ集束、即ちフォーカスされる（焦点距離として知られている）。注意すべきことであるが、リップ１３６はレンズ１３８の焦点距離を利用すべく位置決めさせることが可能であり、即ち、感光性領域１２０によって射出された光がオプチカルファイバー１３２のコア１３４内にフォーカスされるか、又は、逆に、オプチカルファイバーのコア１３４から受光した光が感光性領域１２０へフォーカスされるようにさせることが可能である。
【００２０】
一般的に、レンズ１３８の寸法及び形状は、オプチカルファイバー１３２（例えば、コア１３４の直径及び組成）及び感光性領域１２０の特性に基いて決定される。一つの好適実施例においては、プラスチックマルチモードオプチカルファイバーが使用される。プラスチックマルチモードファイバー１３２は、例として、６２乃至１２０μｍの範囲内のコア直径を有することが可能であるが、その他のより大きな又はより小さな直径も許容可能である。当業者が理解するように、マルチモードファイバーは、通常、一層大きなコア直径を持っており且つ、典型的に、一層短い距離の通信（例えば、２００ｍ未満）に使用される。更に、単一モードファイバーの一層小さなコア直径の結果として、光を単一モードファイバー内に結合させるために一層厳しいトリランスが通常必要とされる。プラスチックマルチモードオプチカルファイバーの使用は、マルチモードファイバで要求されるトリランスが一層緩やかであり、そのことはこれらのファイバーを関連する光学的パッケージ内に整合させることを一層容易なものとさせる結果として、特に、短い距離の実施例において有益的である場合がある。当業者が理解するように、プラスチックオプチカルファイバーは、ガラスオプチカルファイバーよりも、一層大きな光学的減衰を発生させる。本発明者等は、ファイバのコアとレーザビームとの不正確な整合から発生する場合がある時間遅延と関連する問題を緩和させるために、短い距離にわたってのマルチモードファイバーにおいてプラスチックオプチカルファイバーによって示される一層大きな減衰を利用することが可能であることを知見した。
【００２１】
種々の実施例において、ダイ１０２、ボンディングワイヤ１１６、及び基板１０４と光学的集中器１２４の一部がモールディング化合物１４０で封止される。例示した実施例において、モールディング化合物１４０は従来の光学的に不透明な熱可塑性又は熱硬化性のプラスチック物質から形成される。その他の実施例において、モールディング物質１４０は、光学的に透明な物質から形成することが可能であり、その場合には、光学的集中器１２４の底部表面１２６と感光性領域１２０との間に発生する場合のあるモールドフラッシュが透明なものであれば、光学的に透明な接着剤１２２は必要ではない場合がある。
【００２２】
図２のフローチャート及び図３（Ａ）−（Ｄ）を参照すると、本発明の例示的実施例に従う光学的適用例において使用する集積回路ダイをパッケージングするプロセス２００について説明する。幾つかの特定の実施例において、プロセス２００は、図１を参照して上述したパッケージ１００を構成するために使用することが可能である。プロセス２００は、２０２で開始し、多数の集積回路ダイ３０２が搭載された基板パネル３０４を提供する。各集積回路ダイ３０２は、ボンディングワイヤ３１６を介して、基板パネル３０４上の対応するコンタクトと電気的に接続されている。１個又はそれ以上の集積回路ダイは、各々、付加的に、感光性領域３２０を包含しており、それを介して、該ダイの形態に依存して、光を射出させるか又は受光することが可能である。図３（Ａ）に例示した例においては単に１個のダイが示されているに過ぎないが、基板パネル３０４は、関連する装置エリア内においてそれに取り付けられており且つ電気的に接続されている１０個又はそれ以上のダイを有することが可能であり、それら自身を多数の装置エリアの２次元アレイにグループ化させることが可能である。
【００２３】
ダイを後に光学的に不透明なモールディング化合物で封止するものを含めて幾つかの実施例において、各ダイ３０２の少なくとも周辺部の上及び周りに光学的に透明な接着剤３２２を２０４において付与する。図３（Ｂ）に例示した実施例において、光学的に透明な接着剤３２２が各ダイ３０２上に単一の小塊として付与される。更に、この実施例においては、接着剤３２２がボンディングワイヤ３１６を包み込むような適宜の体積で接着剤３２２が付与される。
【００２４】
２０６において、光学的インサートパネルが与えられる。適宜のインサートパネル４００の一つの実施例を図４（Ａ）−（Ｃ）に例示してある。インサートパネル４００は、通常、フレーム４０２とインサート支持部材４０４とを有している。各支持部材４０４は、１個又はそれ以上の光学的集中器３２４を支持する。特定の実施例において、インサートパネル４００は、ダイ３０２が取り付けられる関連するリードフレームパネル又はその他の基板３０４のものと同様のフットプリントを有している場合がある。より詳細には、光学的インサートパネル４００内の光学的集中器３２４の数及び配列は、関連するリードフレームパネル又はその他の基板３０４の装置エリアの関連する数及び配列と一致する場合がある。種々の実施例において、光学的集中器３２４は、射出成形プロセスにおいてインサートパネル４００と一体的に形成される。
【００２５】
特定のインサートパネル４００及び光学的集中器３２４の関連する配列が図４（Ａ）−（Ｃ）に例示した実施例において示されているが、本発明の実施例はこの特定の配列に制限されるものではなく、その他のパネル及び配列とすることも可能であることに注意すべきである。通常、上述した如く、複数の光学的集中器３２４からなる各アレイは関連する基板３０４からの複数の搭載された装置エリアからなる関連するアレイに対してレイアウト及び数において対応する場合があり、従って、全体のパネル４００の光学的集中器３２４の全ては全体の基板３０４の対応する装置エリア内のダイ３０２上に同時的に位置決めさせることが可能である。
【００２６】
２０８において、各光学的集中器３２４が関連するダイ３０２に隣接した位置決めされるように、光学的インサートパネル４００を基板パネル３０４上に位置決めさせることが可能である。図３（Ｃ）に例示した実施例において、適宜の体積の光学的に透明な接着剤３２２が各ダイ３０２上に２０４において与えられ、従って、その接着剤は、関連する光学的集中器３２４が該ダイ上に位置決めされる場合に、関連する電気的接続部３１６（例えば、ボンディングワイヤ）を包み込む。該光学的に透明な接着剤を次いで２１０において硬化させることが可能である。例として、光学的に透明な接着剤３２２がＵＶ硬化可能接着剤である場合には、接着剤３２２はＵＶ光、熱、又は両方の組合せに露呈させて硬化させることが可能である。幾つかの実施例において、光学的集中器３２４は、２１２において、インサートパネル４００から単体化させることが可能である。光学的集中器３２４は、ソーイング又はレーザーカッテイングなどの既知の方法により容易に切断することが可能である。
【００２７】
２１４において、基板３０４及び光学的集中器をモールディング化合物３４０で封止することが可能である。図５は、ダイ３０２、電気的接続部３１６（例えば、ボンディングワイヤ）及び基板パネル３０４及び光学的集中器３２４の一部をモールディング化合物で封止する場合に使用するのに適した例示的なモールド５００を例示している。幾つかの実施例において、モールド５００は、フィルム援助モールディング（ＦＡＭ）システムとして構成されている。図示したように、モールド５００は、上部モールドキャップ５０２及び下部モールドブロック５０４を包含している。基板パネル３０４は、下部モールドブロック５０４上に位置決めされ且つモールドピン５０６と整合される。液状モールディング化合物が、上部モールドキャップ５０２と下部モールドブロック５０４との間に形成されているキャビティ内に注入される。装置を封止するために使用されるモールディング化合物３４０は、例えば、ＩＣ装置を封止するために典型的に使用される任意の適宜のプラスチック又はその他のタイプのモールディング化合物とすることが可能である。例として、種々の従来のシリカを基礎とした化合物がこの様な封止目的のために良好であることが知られており、且つ結果的に得られるパッケージ化した装置に対する応力及び熱的衝撃を吸収し且つ減少させるための良好な物質であることも知られている。良く知られているように、多くのこの様なモールディング化合物は質的に不透明であり、且つ典型的に知られている色は黒である。封止において光学的に不透明な従来の又はその他の光学的に不透明なモールディング化合物が使用される実施例においては、光学的に透明な接着剤は、ダイ３０２の活性表面上で感光性領域３２０上での光学的に不透明なモールディング物質のフラッシング（flashing）を防止する。
【００２８】
幾つかの実施例において、モールディング化合物は封止の後に硬化させることが可能である。２１６において、封止したパネルは、多数の光学的パッケージ３５０を与えるために任意の適宜の手段で単体化させることが可能である。図３（Ｄ）は、パッケージ３５０の断面側面図を例示しており、一方図６（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、上部及び底部斜視図を例示している。特に、図６（Ａ）はリップ部分３３６を含む凹所３３０を具備する光学的集中器３２４を例示している。レンズ部分３３８はリップ部分３３６の下側に位置されている。容易に理解されるように、例えば例として、レーザーマーキング、テスティング、及び外部コンタクトパッド３１０の鍍金等の多様な標準的な処理ステップを、単体化の前又は後のいずれかにおいて、パッケージ３５０に対して適用することが可能である。種々の実施例において、次いで、オプチカルファイバーを凹所３３０内に挿入させることが可能である。
【００２９】
封止において光学的に透明なモールディング化合物３４０が使用される代替的実施例において、各光学的集中器３２４は、最初に何らの接着剤を適用することなしに、それと関連するダイ３０２上に位置決めさせることが可能である。これらの実施例の内の幾つかにおいて、インサートパネルが関連するダイ上に光学的集中器を支持するので、モールディング物質での封止の前に、インサートパネル４００から光学的集中器３２４を単体化させることは望ましくない場合がある。これらの実施例においては、支持部材４０４の一部が、個別的パッケージの単体化の後に、モールディング物質で封止されたままに留まる場合がある。１実施例においては、インサートパネル４００を上部モールドキャップ５０２に整合させ且つそれに固着させることが可能である。封止期間中の感光性領域３２０上のモールドフラッシング（バリ）は、モールディング物質３４０自身が光学的に透明であるので、問題ではない場合がある。実際に、幾つかの実施例において、光学的集中器３２４と感光性領域３２０と間に光学的に透明なモールディング化合物を有することが望ましい場合がある。
【００３０】
更にその他の実施例において、各光学的集中器３２４は、光学的に透明なモールディング化合物３４０自身から形成することが可能である。例として、図７を参照すると、モールド７００は突起７３０を具備するカスタム化した上部モールドキャップ７０２で設計することが可能である。封止プロセス期間中に、モールディング物質が突起７３０の周りで且つ該突起とダイ３０２との間のギャップ内に充填する。この様に、モールディング物質自身が一体的な光学的集中器とカップラー（結合器）とを形成する。図８はこの様な態様で製造されたパッケージ８５０の断面側面図を例示している。モールド７００から除去した後に、封止した基板パネル３０４は、突起７３０からモールディング化合物８４０内に残された凹所８３０を包含している。各凹所８３０は、例として、図１及び３（Ｄ）の凹所１３０又は３３０に夫々類似している。更に、各突起７３０の底部表面は、モールディング化合物８４０からレンズ部分８３８の形状とさせるために設計し且つ湾曲させることが可能である。注意すべきことであるが、代替的実施例において、基板パネル３０４を封止し且つ一体的な光学的集中器を形成するために、従来のモールドを使用することが可能である。例として、一つの代替的実施例において、突起７３０を具備するインサートパネルを、基板パネル３０４と上部モールドキャップとの間のモールド内に適宜位置決めさせることが可能である。
【００３１】
前述した方法で製造されたパッケージは、多数の利点を提供する。例として、光学的集中器内に凹所を組み込むことは、オプチカルファイバーをレンズ部分と、且つ、究極的に、ダイの表面上の感光性領域と整合させる効果的で且つ一貫性のある手段を提供する。更に、送信機の場合に、該レンズ部分は、該感光性領域によって射出された光をオプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせる。オプチカルファイバーの該感光性領域との整合は、より大きなデータレートが所望されるに従い、益々重要となる。本発明者等は、１０Ｇｂｐｓ以上のデータレートをここに開示した種々の方法及び構成を使用して達成することが可能であることを知得している。
【００３２】
ここに開示した光学的パッケージは、とりわけ、高速シリアルデータリンク、デジタルシネマ、テレビジョン、メディカル、及び通信において一般的に使用することが可能である。更に、説明したモールドした光学的パッケージは、単一方向、双方向、又はマルチポート（即ち、並列ファイバー）リンクに対して使用することが可能であり、且つ装置内データトランスポート、ディスプレイＩ／Ｏにおいて見出されるようなラック間又はボードデータトランスポート、ブレードコネクタ、テラビットルータ、テレコムスイッチ、及びスーパークラスタが関与する形態において使用することが可能である。
【００３３】
例として、各々が関連する感光性領域を具備している２個（又はそれ以上）の集積回路ダイを包含するパッケージを製造することが可能である。一つの例示的実施例において、第１ダイは光検知器として機能することが可能であり、一方第２ダイは光射出器として機能することが可能である。この様に、単一のパッケージが送信機と受信機の両方として機能することが可能である。この様な実施例は、双方向適用例において使用することが可能である。これらの実施例において、これら２個のダイの各々は、それ自身の感光性領域を包含し且つそれ自身の関連するオプチカルファイバーをそれと結合させることが可能である。幾つかの実施例において、各ダイは、該ダイを関連するオプチカルファイバーと結合させるためにそれ自身の関連する光学的集中器を具備することが可能である。代替的実施例において、少なくとも２個の凹所及び少なくとも２個のレンズを具備する単一の光学的集中器を、該ダイの各々上の感光性領域をそれらと関連するオプチカルファイバーと結合させるために構成することが可能である。
【００３４】
更に別の実施例において、単一のダイは２個又はそれ以上の感光性領域を包含することが可能である。該単一ダイ上の各感光性領域は、上述したものの内のいずれかのようなそれ自身の光学的集中器と結合させることが可能である。代替的に、単一の光学的集中器は、オプチカルファイバーを該ダイ上の感光性領域の各々と整合させるために、２個又はそれ以上のレンズ部分及び関連する凹所及びその他の結合特徴を包含することが可能である。この様な実施例において、該ダイは該感光性領域の両方を介しての並列通信のための形態とさせることが可能である。
【００３５】
前述した説明は、説明の便宜上、本発明の完全なる理解を与えるために特定の呼称を使用している。しかしながら、当業者に明らかなように、該特定の詳細は、本発明の実施上必要なものではない。従って、本発明の特定の実施例の前述した説明は、例示及び説明の目的で提示しているものである。それらは、網羅的なものであること、又は本発明を開示した精密な形態に制限することを意図したものではない。当業者に理解されるように、多くの修正例及び変形例が上の説明に鑑みて可能なものである。
【００３６】
該実施例は、本発明の原理及びその実際的適用例を最も良く説明し、それにより当業者が本発明及び意図される特定の使用に適したように種々の修正を具備する種々の実施例を最もよく利用することを可能とするために選択され且つ説明している。本発明の範囲は以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義されることが意図されている。
【図１】
2011529205.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【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】
集積回路パッケージにおいて、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第１ダイ、
該第１ダイの該第１表面上に隣接して位置されており、該感光性領域に隣接して位置されていて光をフォーカスさせるレンズ部分と挿入したオプチカルファイバーを受納し且つ該挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分に対して整合させる形態とされている凹所とを包含している光学的結合用集中器、
該第１ダイの少なくとも一部を封止するモールディング物質、
を有している集積回路パッケージ。
【請求項２】
請求項１において、該光学的集中器が該モールディング物質から形成されているものではなく且つ該光学的集中器のレンズ部分が該凹所の底部に位置されている集積回路パッケージ。
【請求項３】
集積回路パッケージにおいて、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第１ダイ、
該第１ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該感光性領域に隣接して位置されていて光をフォーカスさせるべく適合されているレンズ部分を包含している光学的結合用集中器、
該第１ダイの少なくとも一部を封止するモールディング物質、
を有しており、該光学的集中器が該第１ダイを封止するために使用されるモールディング物質から形成されており且つ該第１ダイを封止するために使用されるモールディング物質で一体的に形成されている集積回路パッケージ。
【請求項４】
集積回路パッケージにおいて、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第１ダイ、
該第１ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該感光性領域に隣接して位置されていて光をフォーカスさせるべく適合されているレンズ部分と挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分と整合させる構成とされているオプチカルファイバー結合特徴部とを包含している光学的結合用集中器、
該第１ダイの少なくも一部を封止するモールディング物質、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第２ダイ、
該第２ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該第２ダイの該感光性領域に隣接して位置されていて光をフォーカスさせるべく適合されているレンズ部分を包含している第２光学的結合用集中器、
第２の挿入したオプチカルファイバーを該第２光学的結合用集中器の該レンズ部分と整合させるべく構成されている第２オプチカルファイバー結合用特徴部、
を有しており、本集積回路パッケージが双方向通信用の形態とされており、該第１ダイが該第１ダイと関連する該光学的結合用集中器の該レンズ部分を介して且つ該第１ダイと関連する該オプチカルファイバーのコア内に光を通信する形態とされており、且つ該第２ダイが該第２オプチカルファイバーのコアから該第２光学的結合用集中器の該レンズ部分を介して光を受光する形態とされている集積回路パッケージ。
【請求項５】
集積回路パッケージにおいて、
第１表面上に配置した少なくとも１個の感光性領域を具備する第１ダイ、
該第１ダイの該第１表面に隣接して位置されており、該感光性領域に隣接して位置されており光をフォーカスさせるべく適合されているレンズ部分を包含している光学的結合用集中器、
該第１ダイの少なくとも一部を封止するモールディング物質、
を有しており、該第１ダイが該第１表面上に配置されている少なくとも２個の感光性領域を包含しており、且つ該光学的結合用集中器が少なくとも２個のレンズ部分を包含しており、該レンズ部分の内の第１のものが該感光性領域の内の第１のものに隣接して位置されており且つ該レンズ部分の内の第２のものが該感光性領域の内の第２のものに隣接して位置されており、且つ該光学的結合用集中器が、更に、
第１の挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の該第１のものと且つ第２の挿入したオプチカルファイバーを該レンズ部分の内の該第２のものと整合させる構成とされているオプチカルファイバー結合用特徴部、
を有しており、本集積回路パッケージが双方向通信用の形態とされている集積回路パッケージ。
【請求項６】
請求項１乃至５の内のいずれか１項において、該レンズ部分が該感光性領域から射出された光を該オプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせるべく適合されている集積回路パッケージ。
【請求項７】
請求項１乃至６の内のいずれか１項において、該レンズ部分が該オプチカルファイバーのコアから射出された光を該感光性領域へ向けてフォーカスさせるべく適合されている集積回路パッケージ。
【請求項８】
請求項１乃至７の内のいずれか１項において、該凹所が、更に、該凹所内への第１距離においてリップ部分を包含しており、該リップ部分は該オプチカルファイバーが該リップ部分を越えて該凹所内に更に進行することを防止するように且つ該オプチカルファイバーの端部表面が該レンズ部分から第２の所定の距離にあるように該オプチカルファイバーの外径未満である内径を有している集積回路パッケージ。
【請求項９】
請求項１乃至８の内のいずれか１項において、
該第１ダイが面発光レーザを有しており、
本集積回路パッケージが基板を有しており、該第１ダイの該第１表面上のボンドパッドは該基板上の関連する内部コンタクトパッドと電気的に接続されており、
該基板はリードフレーム及び高温ＦＲ４を有するラミネートを基礎とした基板からなるグループの内の少なくとも一つである、
集積回路パッケージ。
【請求項１０】
第１表面上に感光性領域を具備するダイを包含している集積回路パッケージに使用する光学的集中器において、
光をフォーカスさせる形態とされており、該ダイの該第１表面上の該感光性領域に隣接して位置されているレンズ部分、
オプチカルファイバーの第１表面を具備している第１端部を受納すべく適合されており、該レンズ部分が底部に位置されており、該オプチカルファイバーの該第１端部を該レンズ部分と整合させる形態とされている凹所、
を有しており、該凹所が、更に、該凹所内への或る距離にリップ部分を包含しており、該リップ部分は、該オプチカルファイバーが該リップ部分を越えて該凹所内に更に進行することを防止するように且つ該オプチカルファイバーの該第１端部表面が該レンズ部分から第２の所定の距離にあるように該オプチカルファイバーの外径未満である内径を持っている、
光学的集中器。
【請求項１１】
請求項１０において、該レンズ部分が該感光性領域から射出された光を該オプチカルファイバーのコア内にフォーカスさせるべく適合されている光学的集中器。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、該レンズ部分が該オプチカルファイバーのコアから射出された光を該感光性領域上にフォーカスさせるべく適合されている光学的集中器。
【請求項１３】
光学的パッケージを製造する方法において、
第１表面上に少なくとも１個の感光性領域を具備する集積回路ダイを設け、
光をフォーカスさせる形態とされているレンズ部分を包含する
光学的集中器を設け、
該レンズ部分が該ダイの該第１表面上の該感光性領域に隣接して位置されるように該ダイの該第１表面に隣接して該光学的集中器の第１表面を位置決めし、
該ダイ及び光学的集中器の一部をモールディング物質で封止する、
ことを包含している方法。
【請求項１４】
請求項１３において、更に、該光学的集中器を位置決めする前に該ダイの該第１表面上に光学的に透明な接着剤を付着させることを包含しており、該光学的に透明な接着剤は、封止期間中に、該光学的集中器の該第１表面と該感光性領域との間に該モールディング物質のフラッシングを実質的に防止する方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、該ダイが１個又はそれ以上の２次元アレイに配列した複数個のダイの内の一つであり、各ダイが関連する基板の関連するデバイスエリア内の関連するコンタクトと電気的に接続されており、且つ該光学的集中器が該ダイと実質的に同様のレイアウトで配列されている複数個の相互接続されている光学的集中器の内の一つであり、且つ該複数個の相互接続されている光学的集中器が該複数個のダイ上に実質的に同時的に位置決めされる方法。
【請求項１６】
請求項１５において、複数個のダイ及び関連する複数個の光学的集中器からなる各二次元アレイが実質的に同時的に封止され、本方法が、更に、各々が少なくとも１個のダイと少なくとも１個の関連する光学的集中器とを包含している複数個の個別的な集積回路パッケージを提供するために該封止したダイ及び光学的集中器を単体化させることを包含している方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６の内のいずれか１項において、該光学的集中器が、更に、オプチカルファイバーの第１端部を受納すべく適合されており凹所を包含しており、該オプチカルファイバーの該第１端部は第１表面を持っており、該レンズ部分は該凹所の底部に位置されており、該凹所は該オプチカルファイバーの該第１端部を該レンズ部分と整合させる形態とされており、本方法が、更に、該オプチカルファイバーの該第１端部を該凹所内に挿入することを包含している方法。
【国際調査報告】
2011529205.tif 000011
2011529205.tif 000012