(57)【要約】【課題】超小体積・低コストで量産しやすく、且つ使用が簡便な高速光信号ケーブルを提供する。【解決手段】高速ミニタイプ光信号ケーブルICであって、主としてファイバー・ホールを有する面発光型半導体レーザアレイと、ファイバー・ホールを有するピンアレイと、及び大直径オプチカル・コアのマルチモード・ファイバーからなり、ファイバー・ホールを有する面発光型半導体レーザアレイ及びファイバー・ホールを有するピンアレイは、VCSEL発光区及びPIN集光区において、すべてそれぞれマイクロエレクトロメカニカルシステムの技術によって直径100μｍ高さ30μｍ及び直径130μｍ高さ(80〜100μｍ)の同心円柱のファイバー・ホールを製作し、ただ機器量産で固定式ファイバー挿入のフォーカシング・パッケージを行うだけで、グルーによって固定接続し、一体成型パッケージングを行うことが出来る。【選択図】図１
2008262057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバー・ホール・アレイによって陣列式ウエハーのファイバー・パッケージングに対する技術ネックを解決し、量産合格率を高め、コストダウンすることによって、光信号コネクティブ・ケーブルICを簡易方式によって大量生産できるようにする、高速ミニタイプ光信号ケーブルICであって、
両端がそれぞれファイバー・ホールの中に入れられたマルチモード・ファイバーと、
ファイバー・ホールと結合し、且つその電気接続ピンが直接レーザー・ドライバーに接続され、その光源もLED或いはその他の面発光型レーザーであってよいことを特徴とする面発光型半導体レーザーアレイと、
別のファイバー・ホールと結合し、且つその電気接続ピンが直接ポスト・アンプリファイヤーに接続することが出来ることを特徴とするピンアレイと、
大直径オプチカル・コアを有するマルチモード・ファイバーと、
を含むことを特徴とする、高速ミニタイプ光信号ケーブルIC。
【請求項２】
前記ファイバー・ホールは、マイクロエレクトロメカニカルシステムの技術によって同心円柱のファイバー・ホールを製作し、且つ機械量産によって固定式ファーバー挿入のフォーカシング・パッケージを行うだけで、グルーで固定接続して一体成型パッケージングを行うことが出来ることを特徴とする、請求項１に記載の高速ミニタイプ光信号ケーブルIC。
【請求項３】
前記電気接続ピンは、異なる周波数に従って異なる形式の電気接続ピンインターフェースに交換できることを特徴とする、請求項１に記載の高速ミニタイプ光信号ケーブルIC。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高速電子回路板及び関連インターフェースの接続に応用し、異なるエレクトリック・ターミナルと組み合わせたり、既存高速ルーター及び交換機のインターフェース集積回路の光信号コネクションに適用して、高速IC母線信号の接続を便利にすることの出来る高速ミニタイプ光信号ケーブルICに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速ブロードバンド需要の急劇な成長に伴って、ブロードバンド信号の高密度銅導線間伝送における干渉問題を避けるに当たって、その設計作業は日増しに困難になりつつある。しかも既存の光信号コネクション装置は複雑度が高く、製造コストは現存の電子製品よりかなり高い。そのためこれまで有効に応用することが出来なかった、一般の短距離高速信号接続は点対点の光インターフェース接続方式が多く、超小体積のケーブル接続を実現することは実に難しく、特にLD Array及びPIN Array（ピンアレイ）の光ファイバー・パッケージングは一層困難である。
【０００３】
以上に鑑み、本発明が提出する超小体積・低コストで量産しやすく、且つ使用が簡便な高速光信号ケーブルの新型製品は、主としてFiber Holeと面発光型半導体レーザアレイ（Vertical cavity surface emitting Laser Array，VCSEL-Array）及びピンアレイ（PIN Array）を結合してなるFiber Hole Arrayによって、陣列式ウエハーに対する光ファイバー・パッケージングの技術的ボトルネックを解決すると共に、量産の合格率を大幅に高め、且つ製造コストを下げ、高速光信号ケーブルが簡便な方式で大量生産され、ファイバーコア(Fiber Core)が極めて小さいシングルモード・ファイバーに対しても自由に応用出来る。この高速信号ケーブルは、超高速電子回路板及び関連インターフェースが平行伝送するときの相互干渉及び寸法が小さすぎる場合の高周波信号が回路板上で伝送されるときのインピーダンス(Impedance)がマッチしないためのノイズ輻射干渉などの問題を避け、且つ高速信号伝送に際してその他の高周波回路板素子の干渉を受けないようにすることが出来る。
【０００４】
光通信は最初長距離伝送のみに使われたが、しかし現在は光ファイバーでサーバーを数メートルしか離れていないルーターや交換機に接続することに使われている。室内のホスト・コネクティヴィティの次には、チップ間のコネクティヴィティを実現し、光電素子の応用がICチップを回路板上で使用するのと同じように簡単になることが期待されている。しかし、光学部品を装着することはICチップよりずっと難度が大きい。それは、光電素子を装着するに際して、材料媒質の差異が大きいほか、整合しにくく、オプチカル・ウェーブガイドとその他の光学伝送経路の位置決めを１μm以内に校正しなければならず、現在では、まだ人手操作で量産しにくく、コストも大幅に高くなるためである。
【０００５】
関連製品の原型を提出したことのある会社は、
1)Fuji Xeroxの製作による850nm周波バンドVCSEL原型
2)NECの製作による1300nm周波バンドVCSEL原型
3)OKIが提出した光学インターコネクティング・シリコン基板原型
4)NTTが提出した光学入力・出力インターフェースICは、装置電子部品に使われる表面装置と同じような製品を備えている
5)アメリカPeregrine Semiconductor社の10Gbps光学トランシーバにおいて、サファイヤ基板の上に立ち上げられたモジュール
等があるが、上述のメーカーが提出した製品原型は、製作手順が極めて困難でしかもコストが高すぎ、同時に弾力性に乏しいので、いまだに有効に応用されるに至っていない。
此れによって分かるように、上述従来の方式には尚幾多の欠点があり、よい設計とは言い難く、改良が待たれていた。
【０００６】
本願発明者は、上述従来方式に派生する各項の欠点に鑑み、極力新規改善を試み、且つ長年苦心研鑽の末、ついに本件の高速ミニタイプ光信号ケーブルICの研究開発に成功し、低コストで使い方の簡便な高速超ミニ体積のIC光接続ケーブルを実現し、装置の複雑で製作手順が極めて困難な問題を解決し、光電素子の応用をICチップの回路板におけると同様に簡易なものとした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、低コストで使用が簡便な高速ミニタイプ光信号ケーブルICを提供することにある。
本発明の次の目的は、装置の複雑度と難度の高い問題及び製作手順が極めて困難でコストが高い問題を解決し、光電素子の応用をICチップの回路板におけると同様に簡易なものとすることにある。
本発明の又もう一つの目的は、超高速電子回路板及び関連インターフェース接続に使用し、且つ高密度配線回路板上に超高速伝送線を配置しにくい制限を解決することにある。
本発明の更にもう一つの目的は、携帯電話のめくり式蓋の回転に使用できるもの（現存電子回路用フレキシブル・プレートに替わる）及びノートブックパソコンなど小サイズ高速光信号ケーブルとして使用できるものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述目的を達成するため、本発明の提供する高速ミニタイプ光信号ケーブルICは、ファイバー・ホール・アレイ（Fiber Hole Array）を利用して、陣列式ウエハーの光ファイバー・パッケージングに対する技術ネックを解決し、量産の合格率を向上させ、製造コストを引き下げ、この光信号コネクションケーブルICを簡便な方式で大量生産できるようにする、高速ミニタイプ光信号ケーブルICであって、
ファイバー・ホール(Fiber Hole)を備えた面発光型半導体レーザアレイ（VCSEL Array）と、
ファイバー・ホール(Fiber Hole)を備えたピンアレイ(PIN Array)と、
大直径オプチカル・コアのマルチモード・ファイバーと、を含む。
【０００９】
即ち、本願の第１発明は、ファイバー・ホール・アレイによって陣列式ウエハーのファイバー・パッケージングに対する技術ネックを解決し、量産合格率を高め、コストダウンすることによって、光信号コネクティブ・ケーブルICを簡易方式によって大量生産できるようにする、高速ミニタイプ光信号ケーブルICであって、両端がそれぞれファイバー・ホールの中に入れられたマルチモード・ファイバーと、ファイバー・ホールと結合し、且つその電気接続ピンが直接レーザー・ドライバーに接続される面発光型半導体レーザーアレイと、別のファイバー・ホールと結合し、且つその電気接続ピンが直接ポスト・アンプリファイヤーに接続するピンアレイと、を含み、前記面発光型半導体レーザーアレイの光源もＬＥＤ或いは面発光型レーザーであり、前記マルチモード・ファイバーは、大直径オプチカル・コアを有することを特徴とする、高速ミニタイプ光信号ケーブルICを提供する。
本願の第２発明は、前記ファイバー・ホールは、マイクロエレクトロメカニカルシステムの技術によって同心円柱のファイバー・ホールを製作し、且つ機械量産によって固定式ファーバー挿入のフォーカシング・パッケージを行うだけで、グルーで固定接続して一体成型パッケージングを行うことが出来ることを特徴とする、第１発明の高速ミニタイプ光信号ケーブルICを提供する。
本願の第３発明は、前記電気接続ピンは、異なる周波数に従って、異なる形式の電気接続ピンインターフェースに交換できることを特徴とする、第1発明の高速ミニタイプ光信号ケーブルICを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の提供する高速ミニタイプ光信号ケーブルICは、その他従来の技術に比べ、更に下記のような長所がある、
1、本発明における光電素子の応用はICチップの回路板における使用と同じように簡便である。
2、本発明の制作コストはきわめて低く、体積が小さく、光接続ケーブルICを作るのに便利である。
3、本発明にて使用される異なる電気接続ピンは、現存の高速ルーター及び交換機のインターフェース集積回路の光信号のコネクションに適用することが出来る。
4、本発明の制作合格率はきわめて高く、装置は簡便で、弾力性に富み(マルチモード・ファイバーは任意に巻き線することが出来、ほとんどパワーロスの恐れがない)、任意に方向転換することが出来、高速信号が曲がる際に起こるフェース・ディフレンシャル(Phase Differential)及び輻射減衰などの問題が全くない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照して、陣列中のウエハー一個を例にとって説明すると、本発明の提供する高速ミニタイプは光信号ケーブルICは、
両端をそれぞれファイバー・ホール１に入れたマルチモード・ファイバーと、
ファイバー・ホール１を備え、その光源はLED又はその他面射型レーザーであってよい面発光型半導体レーザアレイ（VCSEL Array）２と、
ファイバー・ホール１を備え、その材質はシリコン( Si )ウエハーであってよいピンアレイ(PIN Array)３と、
大直径オプチカル・コア(Core)のマルチモード・ファイバー４と、を含む。
【００１２】
前記ファイバー・ホール１を備えた面発光型半導体レーザーアレイ（VCSEL Array）２及びファイバー・ホール１を備えたピンアレイ(PIN Array)３は、VCSEL発光区・PIN集光区５において，いずれもそれぞれマイクロエレクトロメカニカルシステム (microelectromechanical systems， MEMS)の技術によって直径100μｍ高さ30μｍ 及び直径130μｍ高さ(80〜100μｍ)の同心円柱ファイバー・ホール１を製作し、機械で固定式光挿入のフォーカシング・パッケージを行うだけで、グルーで固定接続して一体成型パッケージングを行うことが出来、主要コストを占めるパッケージング費用を大幅に低減できる。
【００１３】
図２を参照して、大直径コア(Core)のマルチモード・ファイバー４は、主として面発光型半導体レーザーアレイ２及びピンアレイ３に接続するためで、接続の距離が極めて短い(＜1m)ので、光伝送ロス及びディスパーション(dispersion)の問題がなく、光パワーの強度に対する要求が低く、光位置決めフォーカシング・パッケージのコストを下げるため、マルチモード・ファイバー４のオプチカル・コア直径を増大させることによって、オプチカル・カプリング・トロレンス(Tolerance)を増大させ、発散角度のきわめて小さいVCSEL光源及びPINのパッケージングに合わせて、機械で量産固定式のフォーカシング・パッケージを行うだけでよい。
【００１４】
図３を参照して、面発光型半導体レーザアレイ２の電気接続ピンを直接レーザー・ドライバーに接続し、ピンアレイ３の電気接続ピンも又直接ポスト・アンプリファイヤーに接続することが出来る。
この電気接続ピンは異なる周波数に従って異なる形式の電気接続ピンインターフェースを交換することが出来、本発明の提供する高速ミニタイプ光信号ケーブルICは、外部に対する接続はすべて電気接続ピンによるため、電気回路板のメーカーにとっては非常に便利である。
光ファイバーの長さの調整も非常に便利で、その上コストは電気的高周波伝送ジャンパーより安い。
また、本発明の提供する高速ミニタイプ光信号ケーブルICは、マルチチャネル(Channel)によってケーブルを作成する方式で、電気的ケーブルの応用と似ており、体積が小さく、且つ相互干渉しにくく、弾力性が大きい。
【００１５】
本発明の提供する高速ミニタイプ光信号ケーブルICは、図４に示すように、又直接IC外郭７のpin足、或いはRF電気回路板６と結合して光信号コネクションケーブルIC製品を作ることも出来る。
また、マルチモード・ファイバー４は、任意に巻き線することが出来、ほとんどパワーロスの恐れがない。
従って、確かに極小体積・低コストで、組み立て易く、電磁干渉を受けず、且つ余分の接地配線やインピーダンス・マッチング及びクロストーク等を避ける措置を必要とせず、小サイズ超高速光信号コネクティブ製品を作ることが出来る。
【００１６】
上述詳細な説明は本発明の実行可能な実施例に対する具体的説明であり、但しこの実施例は本発明の特許請求範囲を制限するものではなく、凡そ本発明の技芸精神を逸脱せずなされる等価実施或いは変更は、すべて本案の特許請求範囲に含まれるものとする。
【００１７】
以上を総合すると、本案は技術思想の上で確かに創造的であるのみならず、且つ従来の方法では及ばない上述の多項目にわたる効能を備えており、既に十分新規性及び進歩性の法定発明特許要件を満たしておるものとして、茲に法によって請求する次第である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の高速ミニタイプ光信号ケーブルICの分解図である。
【図２】前記高速ミニタイプ光信号ケーブルICの一体成型パッケージング図である。
【図３】前記高速ミニタイプ光信号ケーブルICを回路無用超高速光信号コネクティブ・ケーブルに応用した図である。
【図４】前記高速ミニタイプ光信号ケーブルICをRF回路板のICパッケージングに応用した図である。
【符号の説明】
【００１９】
１      ファイバー・ホール
２      面発光型半導体レーザーアレイ
３      ピンアレイ
４      マルチモード・ファイバー
５      VCSEL発光区・PIN集光区
６      RF 電気回路板
７      IC外郭
【図１】
2008262057.tif 000003
【図２】
2008262057.tif 000004
【図３】
2008262057.tif 000005
【図４】
2008262057.tif 000006