(57)【要約】      （修正有）【課題】光電子パッケージと光レセプタクルとの間の光学的および機械的接続を可能にする光学アセンブリを提供する。【解決手段】光学アセンブリ１は、光電子部品９を含む光電子パッケージ３、光電子パッケージハウジング、光レセプタクル３３からなり、光レセプタクルが光電子パッケージハウジングに溶接固定されている。位置合わせスリーブは、光レセプタクルおよび光電子パッケージハウジングに溶接され、溶接の前に光ファイバの長手方向および／または横方向に沿って光ファイバを光電子部品に整列させられるようにした。【選択図】図２
2008304903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンを含む基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと；
前記光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングと；
レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルと；
を含み、
前記光レセプタクルが溶接によって前記光電子パッケージハウジングに対して固定されている、光学アセンブリ。
【請求項２】
基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと；
前記パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングであって、前記光電子パッケージがその上に取り付けられた基台を含み、かつ前記基台が亜鉛またはその合金から構成された、パッケージハウジングと；
レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルと；
を含み、
前記光レセプタクルが前記光電子パッケージハウジングに対して固定されている、光学アセンブリ。
【請求項３】
前記光レセプタクルハウジングが亜鉛またはその合金から構成される、請求項１または２記載の光学アセンブリ。
【請求項４】
前記光レセプタクルの周囲の配置された位置合せスリーブをさらに含み、前記位置合せスリーブが前記光レセプタクルおよび前記光電子パッケージハウジングにレーザ溶接され、溶接の前に前記位置合せスリーブが光ファイバの長手方向および／または横方向に沿って光ファイバを前記光電子部品に整列させることを可能にする、請求項１から３のいずれか１項記載の光学アセンブリ。
【請求項５】
前記光レセプタクルが前記光電子パッケージハウジングにレーザ溶接される、請求項１から４のいずれか１項記載の光学アセンブリ。
【請求項６】
前記光電子パッケージハウジングがそれに圧入された金属リングをさらに含み、前記光レセプタクルが前記金属リング部でレーザ溶接される、請求項１から５のいずれか１項記載の光学アセンブリ。
【請求項７】
前記光電子パッケージハウジングまたは前記光レセプタクルに取り付けられた光アイソレータをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項記載の光学アセンブリ。
【請求項８】
前記光電子パッケージハウジングがパッケージ基台上のパッケージ蓋を含み、前記光電子パッケージが前記ハウジング基台に取り付けられる、請求項１から７のいずれか１項記載の光学アセンブリ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の光学アセンブリを含む送受信機。
【請求項１０】
基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと；
前記光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングと；
レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルと；
を含む送信光サブアセンブリであって、
次の特徴の２つ以上を有する送信光サブアセンブリ：
（ａ）１０Ｇｂ／ｓ以上のデータレートで動作するのに適する；
（ｂ）４ｍｍ未満の直径および１４ｍｍ未満の長さを有する；または
（ｃ）５本以上のリードをサポートすることのできる電気配線密度を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に光電子工学の分野に関する。特に、本発明は、光電子パッケージと光ファイバコネクタとの間の光学的および機械的接続を可能にする光学アセンブリに関する。本発明はまたそのような光学アセンブリを形成する方法に関する。本発明は、送信器（ＴＯＳＡ）、受信器（ＲＯＳＡ）、または送受信機光学サブアセンブリのような光電子サブアセンブリ（ＯＳＡ）のためのハウジングを含み、かつ光ファイバコネクタと接続することのできる、微小光学部品アセンブリの製造に特定の適用可能性を見出す。
【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードのような光電子デバイスは、例えば電気通信産業で多種多様な用途に使用される。既存の商業用ＴＯＳＡ光学サブアセンブリは、レーザダイオードおよびモニタダイオードを含むＴＯ−ｃａｎヘッダアセンブリに基づくプロセスを使用して製造される。典型的なＴＯ−ｃａｎ型パッケージは、例えば米国特許出願公開第２００４／０２４０４９７Ａ１号に記載されている。ヘッダアセンブリはまた、光学的に透明な窓またはレンズをも有し、光電子デバイスに出入する光信号を通過させる。レーザ光を光レセプタクルに集束させるために、従来のＴＯ−ｃａｎＴＯＳＡパッケージは、相互に位置合せして所定の位置に溶接または結合された筒状の機械加工された副部品を組み込む。
【０００３】
寿命信頼性および信頼でき、エラーの無いデータを送信する能力に関するレーザの性能は、レーザの動作温度に依存する。レーザを含む光電子パッケージに加えられるかなりの熱負荷およびかかるパッケージが取り付けられた光学アセンブリを考慮すると、かかるパッケージおよびアセンブリにおける熱管理は、深刻な難問をもたらし得る。従来のＴＯ−ｃａｎ気密パッケージはしばしば、構成材料としてＫＯＶＡＲ（商標）合金、鉄−ニッケル合金を使用する。この材料はその熱膨張係数（ＣＴＥ）が、気密封止する必要のあるパッケージ内に入る電気接続用の典型的な材料であるガラスおよびセラミックのＣＴＥと適切に整合することから使用される。ＫＯＶＡＲ合金は典型的に、光学的位置合せ後にＴＯＳＡ基台に光レセプタクルを固定する際にＹＡＧレーザ溶接するその能力のためにも使用される。しかし、この材料は比較的低い熱伝導率を有する。それゆえに、熱管理の観点からは、ＫＯＶＡＲの有用性は限定的である。熱管理の問題は例えば、高温での高周波性能が特に難しい課題である非冷却レーザダイの場合、ならびに消費電力が増大し続けているシステムラック、ルータ、およびスイッチ内で、特に重要になる。加えて、ＴＯＳＡパッケージの形成におけるＫＯＶＡＲ合金の使用は、該材料の比較的高いコストの結果として、パッケージのコストを著しく増大させ得る。したがって、レセプタクルを溶接することを可能にし、かつ有益な熱管理特性をもたらす、低コストの材料を光学アセンブリに使用することが求められる。
【０００４】
現在、ＴＯ−ｃａｎ光学アセンブリを製造するための重要な基本設備（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が存在する。かかる製造基本設備としては、例えば、光電子部品に対するレセプタクル内のファイバの能動的な光学的位置合せ後に、ＴＯ−ｃａｎパッケージをファイバレセプタクルに溶接するために典型的に使用される、ＹＡＧレーザ溶接ラインが挙げられる。レーザ溶接はサブミクロンの位置合せ公差を可能にし、特に単一モードＴＯＳＡの業界標準になりつつある。かかる既存のＴＯ−ｃａｎ製造基本設備を利用する光学アセンブリおよびその作成方法を提供することが望ましい。さらに、既存の基本設備が従来のＴＯ−ｃａｎアセンブリを基礎として設計されているため、適用の観点から、かかる光学サブアセンブリをＴＯ−ｃａｎのドロップイン交換品として使用することができることが有用である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２４０４９７Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、現状技術に関係する１以上の問題を解決する改善された光学アセンブリ、およびその形成方法が当該技術分野において求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様に従って、光学アセンブリが提供される。該光学アセンブリは、単結晶シリコンを含む基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと、該光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングと、レセプタクルハウジングを備えた光レセプタクルとを含み、光レセプタクルは溶接によって光電子パッケージハウジングに対して固定されている。
【０００８】
本発明のさらなる態様に従って、光学アセンブリが提供される。該光学アセンブリは：基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと；該光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングであって、光電子パッケージがその上に取り付けられた基台を含み、かつ該基台が亜鉛またはその合金から構成された、パッケージハウジングと；レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルと；を含む。光レセプタクルは光電子パッケージハウジングに対して固定されている。
【０００９】
本発明の例示的態様では、光レセプタクルハウジングは亜鉛またはその合金から構成することができる。光レセプタクルはレーザ溶接によって、光電子パッケージハウジングに対して固定され得る。光学アセンブリはさらに、光レセプタクルの周囲に配置された位置合せスリーブを含んでもよく、その場合、位置合せスリーブは光レセプタクルおよび光電子パッケージハウジングにレーザ溶接され、溶接前に、位置合せスリーブは、光ファイバの長手方向および／または横方向に沿って、光ファイバを光電子部品に整列させることができる。光レセプタクルは光電子パッケージハウジングにレーザ溶接されることが有利であり得る。他の態様では、光電子パッケージハウジングは、そこに圧入された金属リングをさらに含んでもよく、その場合、光レセプタクルは金属リング部でレーザ溶接される。光電子パッケージはそれ自体気密封止され得る。光電子パッケージハウジングは、パッケージ基台上のパッケージ蓋を含み得、その場合、光電子パッケージはハウジング基台上に取り付けられる。光電子パッケージは、光電子部品が配置される容積を密閉する、基体に取り付けられた単結晶シリコンを含む蓋を含み得る。光電子パッケージの基体は、第１表面および第１表面の反対側の第２表面であってその中に局所的薄化領域を有する第２表面；ならびに局所的薄化領域で基体を貫通して第１表面まで延びる複数の導電性マイクロビア；を含むことができ、光電子デバイスは導電性マイクロビアに接続される。さらになお、光学アセンブリは光電子パッケージに取り付けられたフレックス回路を含んでもよい。光学アセンブリはＴＯ−ｃａｎ光学アセンブリのドロップイン交換品を形成することが有利であり得る。光学アセンブリは、４ミリ以下の直径を有するような寸法であり得る。さらなる態様では、光レセプタクルはＭＵまたはＬＣ光ファイバコネクタに対して接続可能かつ適合可能である。さらなる態様では、光アイソレータが光電子パッケージハウジングまたは光レセプタクルに取り付けられ得る。さらなる態様では、光ファイバがレセプタクルハウジング内に配置され得る。
【００１０】
本発明のさらなる態様に従って、例えば上述したような光学アセンブリを形成する方法が提供される。該方法は：（ａ）単結晶シリコンを含む基体と基体上の光電子部品とを含む光電子パッケージを提供することと；（ｂ）光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングを提供することと；（ｃ）レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルを提供することと；（ｄ）光レセプタクルを光電子部品に能動的に位置合せさせるステップと；（ｅ）（ｄ）の後に光レセプタクルを光電子パッケージハウジングに対して溶接により固定すること；を含む。
【００１１】
本発明のさらなる態様に従って、例えば上述したような光学アセンブリを形成する方法が提供される。かかるさらなる態様の一つでは、該方法は：（ａ）単結晶シリコンを含む基体と基体上の光電子部品とを含む光電子パッケージを提供することと、（ｂ）光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングであって、光電子パッケージがその上に取り付けられる基台を含み、該基台が亜鉛またはその合金から構成されたパッケージハウジングを提供することと；（ｃ）レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルを提供することと；（ｄ）光レセプタクルを光電子部品に能動的に位置合せさせるステップと；（ｅ）（ｄ）の後に光レセプタクルを光電子パッケージハウジングに対して固定するステップと；を含む。
【００１２】
本発明のさらなる態様に従って、送信光学サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）が提供される。該サブアセンブリは：基体および該基体上の光電子部品を含む光電子パッケージと；該光電子パッケージが中に配置された光電子パッケージハウジングと；レセプタクルハウジングを含む光レセプタクルと；を含み、該サブアセンブリは次の特徴の２つ以上を有する：（ａ）１０Ｇｂ／ｓ以上のデータレート（ｄａｔａ  ｒａｔｅ）で動作するのに適する；（ｂ）４ｍｍ未満の直径および１４ｍｍ未満の長さを有する；または、（ｃ）８以上のリードをサポートすることのできる電気配線密度を有する。
【００１３】
本発明のさらなる態様に従って、上述したような光学アセンブリまたはＴＯＳＡを含む送受信機が提供される。
【００１４】
本明細書で使用する場合、「上」は、介在する層または構造の存在または不在を包含する。「微細構造」は、必ずしもウェハレベルではないが、典型的にはウェハレベルにおける微細加工またはナノ加工プロセスによって形成された構造を指す。「ウェハレベル」とは、複数のダイが同一基体または基体部分から形成される場合に、例えば完全なウェハまたはその一部分を含め、複数のダイがそこから形成される任意の基体で行なわれるプロセスを指す。「金属」は、元素金属、例えば亜鉛金属と指定しない限り、金属合金を包含する。
【００１５】
本発明について、添付の図面を参照しながら説明する。図面において、同様の参照番号は同様の特徴を表わす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明について、ここで、本発明に関する例示的ＴＯＳＡ光学アセンブリ１を等角図、断面図、および分解組立図でそれぞれ示す、図１〜３を参照しながら説明する。図示する光学アセンブリはＴＯＳＡであるが、光学アセンブリがＲＯＳＡのみならず、送受信機光学アセンブリにも適用することができることは明らかである。光学アセンブリ１は光電子パッケージ３を含む。光電子パッケージは、様々な表面特徴がその中および／または上に形成される上面７を有する基体５を含む。基体５は典型的に、例えばシリコン、例えば＜１００＞単結晶シリコン、シリコン−オン-インシュレータ（ＳＯＩ）、ガリウムヒ素、リン化インジウム、もしくはニオブ酸リチウムのような、ウェハまたはチップの形態を取ることのできる半導体材料から、またはセラミック、ポリマ、もしくは金属から形成される。典型的に基体は、単結晶シリコンまたは単結晶シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）、例えば＜１００＞単結晶シリコンから形成される。１以上の光電子部品２、９および任意選択的に１以上の光学部品、例えばボールレンズ１１は、基体上面７に結合される。光電子パッケージに用途を見出す典型的な光電子デバイスは例えば、端面発光型レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）、およびポンプレーザのようなレーザダイ、センサ、ならびに光検出器を含む。図示するアセンブリは、レーザダイ９およびモニタフォトダイオード２を含む。光電子パッケージ３で有用な典型的な光学部品は例えば、光ファイバ、例えばボールレンズのようなレンズ、成形ガラスレンズ、光学フィルタ、および光アイソレータを含む。光電子パッケージに用途を見出す典型的な電気デバイスは例えば抵抗器、インダクタ、コンデンサ、トランスインピーダンス増幅器、ならびに制御インピーダンス伝送線およびトレースを含む。
【００１７】
基体上面７は、様々な部品を保持するためにその中またはその上に形成された１以上の表面特徴を含む。表面特徴は例えば、光ファイバを保持するためのＶ字形またはＵ字形溝のような溝、ボールレンズのようなレンズを保持するための孔８、および光電子部品９の電気的接続のための金属特徴を含み得る。典型的な金属特徴は例えば、光電子部品９がはんだ付けされるコンタクトパッド、金属線、メタライズビア１５、および電源に接続するためのボンディングパッドを含む。溝および孔は、公知のマスキングならびにウェットおよび／またはドライエッチング技術を使用して形成することができる一方、メタライズ構造は、スパッタリング、蒸着、メッキ、および／またはエッチング技術によって形成することができる。
【００１８】
図４〜５に示す通り、例示的光電子パッケージ３では、基体５はその表面に局所的薄化領域１３、金属線１８、および局所的薄化領域で光電子部品９（図示しないモニタフォトダイオード）への電気的接続性をもたらすために基体を貫通する複数の導電性マイクロビア１５を有する。図示するとおり、光電子部品９は、局所的薄化領域および導電性ビア１５が形成された表面とは反対側の基体表面上に配置され得る。代替的に、電子デバイスは、ビアを含む基体５に封止される蓋１７を形成する別個の基体上に配置され得る。パッケージ蓋１７は、光電子部品９が配置される容積２０を密閉する。該容積は典型的に気密封止される。蓋は上述した材料から形成され得る。パッケージの蓋または他の部分は、光がパッケージに入出することを可能にする光貫通接続、例えば窓または蓋の材料自体の一部分のような光貫通接続を含む。蓋および基体の両方が単結晶シリコン材から形成され得るように、典型的に蓋１７は、＜１００＞単結晶シリコンのような単結晶シリコンまたは単結晶シリコン−オン−インシュレータ（ＳＯＩ）から形成される。
【００１９】
光電子パッケージ３への電気的接続は、任意の公知の手段によって達成することができる。例示的実施形態では、フレックス回路１９がこの目的のために設けられるが、セラミックまたは繊維ガラス配線板のような別の好適なキャリアを使用してもよい。フレックス回路のボンディングパッド２１は、光電子パッケージ３の下面の対応するボールグリッドアレイソルダ部位にはんだ付けされ、それらは導電性マイクロビア１５および光電子デバイス９に電気的に接続される。マイクロビアおよびソルダボールの組合せは高密度の電気配線構造をもたらし、１２本またはそれ以上の電気配線を有する小型ＯＳＡを可能にする。
【００２０】
再び図１〜３を参照すると、光電子パッケージ基台２３が設けられ、その上に光電子パッケージ３が配置される。パッケージ基台は、例えば、機械加工、射出成形のような成形、ダイカスト、金属射出成形、または打抜き成形された金属および合金または熱伝導性プラスチックをはじめとするプラスチックから構成され得る。パッケージ基台は、亜鉛またはその合金、例えばＺＡ−８合金（８重量％がアルミニウム）のような亜鉛アルミニウム合金から有利に構成することができる。はんだ付け性を向上する目的で、パッケージ基台２３および／またはパッケージハウジングの他の部分を、例えば金でオーバコートされたニッケル、または金でオーバコートされたニッケルでオーバコートされた銅、または他の好適なコーティングもしくはメッキのように、１層またはそれ以上の金属層でコーティングすることが望ましい場合もあり得る。上述の通り亜鉛または亜鉛合金を本発明の光学アセンブリのパッケージ基台２３および様々な他の部品に使用することにより、優れた伝熱性および機械的（例えば強度および剛性）特性を有する低コスト材料がもたらされるので、好都合である。例えばＺＡ−８亜鉛合金の熱伝導率は約１１５Ｗ／ｍＫであるのに対して、ＫＯＶＡＲ合金の場合はわずか１７Ｗ／ｍＫである。さらに、典型的な亜鉛合金はダイカストすることができ、成形されるパーツの低コスト化を助長し、かつレーザ溶接可能である。
【００２１】
光電子パッケージカバー２５は光電子パッケージ３を密閉するために設けられ、取扱いおよび／または環境要因からの保護を提供する。カバー２５はパッケージ基台に関連して上述した材料から形成することができ、典型的に、パッケージ基台２３に取り付けられる打抜き成形された金属から形成される。パッケージ基台２３およびカバー２５は同一または異なる材料から形成することができる。カバー２５は典型的にステンレス鋼、亜鉛、またはその合金から形成される。取付けは、カバー２５を基台２３にスナップ嵌合することによって、またははんだ付けもしくは結合技術のような他の技術によって行うことができる。
【００２２】
パッケージ基台２３およびパッケージカバー２５は光電子パッケージ３用のハウジングを形成する。本質的に、パッケージ内の光電子パッケージが提供される。パッケージハウジングは、例えば光学アセンブリを組み立てるときの位置合せ、光電子デバイスによって発生する望ましくない熱を除去する放熱、フレックス回路１９からの応力を解放する歪み除去、光電子パッケージ３の機械的保護、プリント配線板または他の電子基体への取付け能力、および後で行なわれるはんだ付けプロセス中の先に形成されたはんだ接合のはんだリフローを防止する熱分離を含め、１以上の機能を提供する。光電子パッケージハウジングはモノリシック構造の形態、または例示的構造に示すようにパッケージ基台２３およびカバー２５のような複数の部材の形を取ることができる。
【００２３】
光学パッケージハウジングは任意に、１以上の上記光学部品（例えば光ファイバ、ボールレンズのようなレンズ、フィルタ、および光アイソレータ４９）のような、１以上の部品を保持するための装備を含むことができる。かかる構造は、より小さい設置面積を有し、かつ／または改善された製造能力を達成するパッケージを可能にし得る。図２および３は例えば、パッケージハウジングに組み込まれたガーネット２８、磁石３０、およびアイソレータ基体４を含む光アイソレータ４９を示す。上述の光アイソレータ４９または他の光学部品は、任意選択的に光学アセンブリの別の部分に、例えばフェルールレセプタクルのような光レセプタクル３３に取り付けられてもよい。
【００２４】
光電子パッケージハウジングは、フレックス回路１９がそこを通して気密包封体内に入る開口、例えばスロット２９を含み得る。例示的構造におけるスロット２９は、パッケージ基台２３とカバー２５との間の開口によって形成される。フレックス回路１９の周囲のスロット２９の空き領域は、例えばエポキシすなわち接着剤３１で封止され得る。かかる封止は気密包封体の提供を可能にし、かつさらに、可撓性回路の歪み除去をもたらし、デリケートなはんだ接続を保護することができる。
【００２５】
本発明の光学アセンブリはさらに、光レセプタクル３３を含む。光レセプタクルは、光コネクタ（図示せず）に、例えば光ファイバフェルールを含む光ファイバコネクタに光学的かつ機械的に嵌合するために提供される。光コネクタは、例えば光ファイバピグテールに取り付けられ得る。図示するように、光レセプタクル３３は光フェノールレセプタクルであってもよいが、それに限らない。図示するように、光レセプタクル３３はレセプタクルハウジング３５を含み、それは外側を金属から構成され、かつ典型的に光コネクタとの位置合せのためにセラミック割スリーブ３６を含む。レセプタクルハウジング３５は例えばステンレス鋼から、または好ましくは亜鉛もしくはその合金、亜鉛アルミニウム合金（例えばＺＡ−８合金のような亜鉛アルミニウム合金）から構成され得る。ハウジングまたはその一部分を、金でオーバコートされたニッケル、ニッケルでオーバコートされた銅、または他の適切なコーティングもしくはメッキのように、１層またはそれ以上の金属層でコーティングすることが望ましい場合もある。光レセプタクル３３は、例えば京セラ株式会社から商業的に入手可能なもののような、中の光ファイバスタブ３９の長さを持つ両面研磨フェルールスタブ３７を含み得る。さらに、光レセプタクルはフェルールまたはファイバを含まないものであることが想定される。光学ハウジングは例えばファイバ以外の光学要素、例えば光レセプタクル内に光を集束またはコリメートさせるためのレンズを含み得る。
【００２６】
光レセプタクル３３は直接または間接的にパッケージハウジングに接続され得る。図示した光学アセンブリ１では、レセプタクル３３とパッケージハウジングとの間の間接接続がＺスリーブ４１によってもたらされる。Ｚスリーブは、光レセプタクル３３の長手軸に沿った光レセプタクルと光電子部品９との間の能動的な光学的位置合せを可能にするために設けられる。光レセプタクルおよびＺスリーブは、例えばレーザ溶接によって相互に固定されるまで、この長手軸に沿って相互に摺動係合状態にある。光レセプタクルとは反対側のＺスリーブの表面４３は、パッケージハウジングの表面４５に接合するように設けられる。例示的構造では、接合面４５はパッケージハウジングの基体基部側にあり、光信号を通過させるためにアパーチャ４７が設けられたリング形状を有する。Ｚスリーブの表面４３は、例えばレーザ溶接によって相互に固定されるまで、パッケージハウジングの接合面４５と摺動接触状態にあり、それに対して横方向（ｘｙ方向）に可動である。光学アセンブリはさらに、パッケージハウジングと光レセプタクルとの間の光路に、窓（典型的にガラス）を含み得る。例示的アセンブリは筒状の形で図示されているが、矩形のような他の形状およびそれらの組合せを使用してもよいことは明らかである。
【００２７】
光学アセンブリ１はさらに、様々な部品間の受動的位置合せを可能にする表面特徴を含み得る。例えば、フレックス回路１９を受動的に位置決めするための位置合せピン、および光学パッケージ３を受動的に位置決めするためのパッケージ基台２３中にトレンチおよび／または隆起領域を設けてもよい。
【００２８】
上述の通り、光電子パッケージ基台２３、カバー２５、レセプタクル３３を含む光学ハウジング、および光学アセンブリの他のパーツを作製するために亜鉛または亜鉛合金、例えばＺＡ−８合金のような亜鉛アルミニウム合金を使用することにより様々な利点、例えばその低コストおよびＫＯＶＡＲ合金と比較して優れた熱伝導率のような様々な利点がもたらされる。亜鉛および亜鉛合金から製造することのできる記載した光学アセンブリの例示的な他の部品として、セラミックスリーブ３６とファイバスタブ３９を含むファイバフェルール３７とを一体に保持し、光フェルールレセプタクル、Ｚスリーブ４１等のような位置合せスリーブなどを備えた、レセプタクルハウジング３５およびレセプタクル保持器３８のようなレセプタクルパーツが挙げられる。亜鉛または亜鉛合金からかかるパーツを形成する能力は結果的に、材料費および例えば亜鉛ダイカスト鋳造に関連する製造コストの両方の観点から、著しいコスト削減を達成し得る。
【００２９】
図６Ａ〜Ｂは、本発明のさらなる態様に関する例示的光学アセンブリの断面図および端面図を示す。このアセンブリでは、光電子パッケージ基体２３は、優れた熱伝導特性を示す、金属射出成形（ＭＩＭ）またはダイカスト鋳造に適合する亜鉛、銅、それらの合金、または他の材料から形成することができる。かかる材料は低コストであることも望ましい。上述の通り、はんだ付け性の目的のために、１以上の金属コーティングまたはメッキを設けることができる。レーザ溶接のためにより高コストの材料を使用することが望ましい場合、レーザ溶接可能な材料、例えばＫＯＶＡＲ合金またはステンレス鋼のリング４７を、光レセプタクルが溶接される光電子パッケージ基台２３の表面に固着させることができる。リング４７は、例えばパッケージ基台２３に圧入することができる。このようにして、より高価な溶接可能な材料の量を最小化し、したがって低コストの溶接可能なパッケージハウジングをもたらしながら、材料費を低減することができる。かかるリング構造は、溶接される光学アセンブリの他の部品にも同様に使用することができる。
【００３０】
本発明の光学アセンブリは、例えば既存のＴＯ−ｃａｎ基本設備を使用するＹＡＧレーザ溶接によって、光学的に位置合せして溶接されることが有利であり得る。例えば図１〜３の上述した光学アセンブリの場合、光レセプタクル３３はその長手軸（ｚ方向）に沿って光電子部品９に対して移動可能である一方、レセプタクルはＺスリーブ４１と一緒に、ｘｙ方向に光電子パッケージハウジングの正面４５に沿って横方向に摺動することができる。光レセプタクルをｚ方向に能動的に位置合せした後、レセプタクルをＺスリーブ４１にレーザ溶接することができる。次にレセプタクルおよびＺスリーブ４１をｘｙ方向に能動的に位置合せすることができ、ひとたび位置合せされると、Ｚスリーブ４１をパッケージハウジング表面４５にレーザ溶接することができる。
【００３１】
例示的光学アセンブリの動作について、ここで、図１および４を参照しながら説明する。ＴＯＳＡデバイス１を実施例として使用すると、送信データ信号は、フレックス回路１９の伝送線に沿って、フレックス回路を光電子パッケージ基台５の下面に接続するはんだ接続を介し、マイクロビア１５を介し、パッケージ基台の上面７に配置された伝送線１８に沿って、レーザダイオードのような光電子デバイス９まで伝搬する。変調レーザ光信号はレンズ１１によって集められ、フェルール３７と接合するようにレセプタクル３３内に挿入される接合フェルール（図示せず）と接続するために、光レセプタクル３３のセラミックフェルール３７内のファイバスタブ３９内に集束され結合される。
【００３２】
さらなる態様では、本発明は、高いデータレートで、例えば１０Ｇｂ／ｓまたはそれ以上、例えば２５から４０Ｇｂ／ｓで動作するのに適しており、かつ例えば４ｍｍ未満の直径および例えば１４ｍｍ未満の長さを有する小型縮小サイズのＴＯＳＡの製造を可能にする。さらに、光学アセンブリは、１２本までまたはそれ以上のリードをサポートすることのできる電気配線密度を有することができる。ＴＯＳＡは、新興のＳＦＰ＋フォームファクタのような、高データレート小フォームファクタの送受信機内で使用することができる。小型ＴＯＳＡは任意選択的に、より低いデータレートのＳＦＰ型送受信機内で現在使用されている単一モードＴＯＳＡのための、より高いデータレートのドロップイン交換品として使用することができる。
【００３３】
本発明の光学アセンブリは、光ポート密度の増加を可能にする。例えば図７は、本発明に関する例示的送受信機５０の背面等角図を示す。該送受信機は、細いＭＵ光ファイバコネクタを利用した小型ＴＯＳＡを組み込んでいる。該送受信機は典型的なベイルラッチ機構５１およびホットプラグ可能コネクタ５２を含む。該送受信機は、例えば４．５ｍｍ間隔および１１．２ｍｍ幅の送信器対受信器光ポート５３を有することができる（米国電気通信工業会文書（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｄｏｃｕｍｅｎｔ）ＴＩＡ−６０４−１７、「Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ  Ｉｎｔｅｒｍａｔｅａｂｉｌｉｔｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ，Ｔｙｐｅ  ＭＵ」を参照されたい）。図８は、図７に示したのと同じ送受信機５０の正面等角図を示す。ＳＦＰ送受信機の幅は典型的に１３．５ｍｍであるので、ＭＵデバイスはリニアポート密度が約１７％増加する。面密度のさらなる改善は、送受信機の高さの低減によって実現することができる。
【００３４】
図９は、ＭＵベースの送受信機５０に取り付けられた上記光学アセンブリ１の等角図を示す。該送受信機は、ＴＯＳＡ１およびＲＯＳＡ５６を横方向におよび光軸に沿って位置決めするクレードル５４を組み込んでいる。
【００３５】
図１０は、例えば送受信機プリント配線板（ＰＣＢ）縁部からＴＯＳＡ１の後部までの距離を最小化することによって、使用可能なＰＣＢ領域を最大化することのできる構成で、ＭＵ送受信機５０中の上述の光学アセンブリ１を、可撓性回路１９を介して送受信機プリント配線板（ＰＣＢ）５８に接続する状態を示す。このデバイスでは、電気信号はＰＣＢ上のレーザドライバ集積回路により発生し、可撓性回路１９、シリコンパッケージ５、およびマイクロビア１５を介して、伝送線１８を伝搬し、レーザ９を駆動する。
【００３６】
本発明をその特定の実施形態に関連して詳述したが、特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変化および修正を施すことができ、かつ均等物を使用することができることは、当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に関する例示的光学アセンブリの等角図を示す。
【図２】図１に示した例示的光学アセンブリの断面図を示す。
【図３】図１に示した例示的光学アセンブリの組立分解図を示す。
【図４】図１に示した光学アセンブリに含まれる例示的光電子パッケージを示す。
【図５】図４の光電子パッケージの例示的光電子パッケージ基体の等角図を示す。
【図６Ａ】本発明に関する例示的光学アセンブリの断面図を示す。
【図６Ｂ】本発明に関する例示的光学アセンブリの端面図を示す。
【図７】本発明に関する例示的送受信機の背面等角図を示す。
【図８】本発明に関する図７に示す例示的送受信機の前面等角図を示す。
【図９】図７に示した例示的送受信機の例示的ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡの等角図を示す。
【図１０】本発明に関する、フレックス回路を備えたプリント配線板に接続された例示的ＴＯＳＡの等角図を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１        光学アセンブリ
２        モニタフォトダイオード
３        光電子パッケージ
４        アイソレータ基体
５        基体
７        基体上面
８        レンズを保持するための孔
９        光電子部品
１１      ボールレンズ
１３      局所的薄化領域
１５      メタライズビア
１７      蓋
１８      金属線
１９      フレックス回路
２０      容積
２１      ボンディングパッド
２３      光電子パッケージ基台
２５      光電子パッケージカバー
２８      ガーネット
２９      スロット
３０      磁石
３１      接着剤
３３      光レセプタクル
３５      レセプタクルハウジング
３６      セラミック割スリーブ
３７      両面研磨フェルールスタブ
３８      レセプタクル保持器
３９      光ファイバスタブ
４１      Ｚスリーブ
４３      Ｚスリーブの表面
４５      パッケージ筐体の表面
４７      アパーチャ
４９      光アイソレータ
５０      送受信機
５１      ベイルラッチ機構
５２      ホットプラグ可能コネクタ
５３      送信器対受信器光ポート
５４      クレードル
５６      ＲＯＳＡ
５８      送受信機プリント配線板
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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2008304903000002.pdf
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