(57)【要約】  【目的】  複数の電気トレーシング１１５を有する表面を持つ相互接続基板１１９が提供される。  【構成】  動作部分１１４、および複数の電気トレーシングの一つと電気的に結合される接点１１０を有するフォト・デバイス１１３が、相互接続基板の上に配置される。フォト・デバイスを封入する成形光学部分１０９が形成され、これはまた、光コネクタ１０１とフォト・デバイスとの間に光を導く複数の曲面の反射面１１２、整合装置２０７および光入出力面１３４を形成する。光コネクタ１０１は複数の光ファイバー１０２，２０４および整合装置２０６を含み、両整合装置２０６，２０７の係合によって前記複数の光ファイバーが前記反射面へと整合される。  【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を有する光電子インタフェース装置（１００）であって：
動作部分（１１４）を有するフォト・デバイス（１１３）であって、前記フォト・デバイスは、相互接続基板（１１９）の電気トレーシング（１１５）と電気的に結合される接点を含むフォト・デバイス（１１３）；
前記フォト・デバイスを封入する成形光学部分（１０９）であって、前記成形光学部分は、その内部に成形される曲面の反射面（１１２）、整合装置（２０７）および光入出力表面（１３４）を形成し、前記曲面の反射面は、前記入出力表面と前記フォト・デバイスとの間に光を導くように配置される成形光学部分（１０９）；および
複数の光ファイバー（１０２，２０４）および整合装置（２０６）を含む光コネクタ（１０１）であって、該光コネクタ（１０１）は前記複数の光ファイバー（１０２，２０４）を前記光コネクタ（１０１）の整合装置（２０６）に関して固定しかつ位置付けるものであり、前記成形光学部分（１０９）の整合装置（２０７）および前記光コネクタ（１０１）の前記整合装置（２０６）のはめ込みによって前記複数の光ファイバー（１０２）のそれぞれ個々の光ファイバーが前記成形光学部（１０９）に成形された曲面の反射面（１１２，２０８）へと整合されるところの前記光コネクタ（１０１）；
を具備することを特徴とする反射面を有する光電子インタフェース装置。
【請求項２】
前記曲面の反射面は複数の曲面の反射面からなることを特徴とする請求項１に記載の光電子インタフェース装置。
【請求項３】
光ファイバー（１０２）をフォト・デバイス（１１３）と結合する光電子パッケージ（１００）であって：
表面を有する相互接続基板（１１９）であって、前記相互接続基板の前記表面の上に複数の電気トレーシング（１１５）が配置される相互接続基板（１１９）；
複数の外部リード（２１１）であって、前記外部リードの一つは、プリント回路板の表面上の前記電気トレーシングの一つと電気的および機械的に結合される複数の外部リード（２１１）；
前記プリント回路板の上にマウントされ、複数のリードを有する集積回路（１１６）であって、前記リードの一つが、前記プリント回路板（１１９）の前記表面上の前記電気トレーシング（１１５）の一つと電気的および機械的に結合される集積回路（１１６）；
前記相互接続基板（１１９）上にマウントされ、動作部分（１１４）を有するフォト・デバイス（１１３）であって、前記動作部分が、前記相互接続基板上の電気トレーシング（１１５）と動作的に結合されるフォト・デバイス（１１３）；
前記フォト・デバイスを封入する成形光学部分（１０９）であって、前記成形光学部分は、その内部に成形される光入出力表面（１３４）、整合装置（２０７）および曲面の反射面（１１２）を含むように形成されて、前記フォト・デバイスと前記光入出力表面との間に光を導き、また内部に成形される整合装置（２０７）を有する成形光学部分（１０９）；および
複数の光ファイバー（１０２，２０４）および整合装置（２０６）を含む光コネクタ（１０１）であって、該光コネクタ（１０１）は前記複数の光ファイバー（１０２，２０４）を前記光コネクタ（１０１）の整合装置（２０６）に関して固定しかつ位置付けるものであり、前記成形光学部分（１０９）の整合装置（２０７）および前記光コネクタ（１０１）の前記整合装置（２０６）のはめ込みによって前記複数の光ファイバー（１０２）のそれぞれ個々の光ファイバーが前記成形光学部（１０９）に成形された曲面の反射面（１１２，２０８）へと整合されるところの前記光コネクタ（１０１）；
を具備することを特徴とする光電子パッケージ。
【請求項４】
光電子インタフェースを製造する方法であって：
表面を有する相互接続基板（１１９）であって、前記相互接続の前記表面の上に複数の電気トレーシング（１１５）が配置される相互接続基板を設ける段階；
動作部分（１１４）を有し、前記相互接続基板の電気トレーシングと電気的に結合される接点（１１０）を有するフォト・デバイス（１１３）をマウントする段階；
整合装置（２０７）を有し、前記フォト・デバイスを封入する成形光学部分（１０９）を成形する段階であって、前記成形光学部分は、その内部に成形された曲面の反射面（１１２）と光入出力表面（１３４）とを形成し、前記曲面の反射面は、前記フォト・デバイスと前記光入出力表面との間に光を導く、前記段階；および
複数の光ファイバー（１０２，２０４）および整合装置（２０６）を含む光コネクタ（１０１）であって、該光コネクタ（１０１）は前記複数の光ファイバー（１０２，２０４）を前記光コネクタ（１０１）の整合装置（２０６）に関して固定しかつ位置付けるものであり、前記成形光学部分（１０９）の整合装置（２０７）および前記光コネクタ（１０１）の前記整合装置（２０６）のはめ込みによって前記複数の光ファイバー（１０２）のそれぞれ個々の光ファイバーが前記成形光学部（１０９）に成形された曲面の反射面（１１２，２０８）へと整合されるところの前記光コネクタ（１０１）を提供する段階；
を具備することを特徴とする光電子インタフェースを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光学装置の製造に関し、さらに詳しくは反射光電子インタフェース装置の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、MOLDED WAVEGUIDE AND METHOD OF MAKING SAMEと題され、１９９２年５月２８日に出願された米国特許出願番号第０７／８８９，３３５号の同時係属出願に関連する。
【０００３】
現在、コア領域を有する光ファイバーをフォト・デバイスと結合させるのは難しい作業であり、通常、人手または半自動的方法のいずれかにより達成される。一般に、人手による方法も半自動的方法もともに複雑で非効率的であり、大量生産に適さない。
【０００４】
光ファイバーとフォト・デバイスとの結合に関連する主要な問題は、たとえば、フォト・デバイスの動作部分を光ファイバーのコア領域と整合させる、または光ファイバーのコア領域をフォト・デバイスの動作部分と整合させることである。また、光ファイバーの動作部分は一般に、フォト・デバイスの動作部分によって表される領域に対して垂直であるだけでなく、その領域内部になければならず、フォト・デバイスが放射したり、受け取る光を、光ファイバーのコア領域と効率的かつ効果的に結合させる必要があり、このため、フォト・デバイスの動作部分と光ファイバーのコア領域との間の整合には極めて厳しい許容誤差が要求される。フォト・デバイスの動作部分と光ファイバーのコア領域との間にきわめて厳しい整合許容誤差が要求されることによってコストがかさみ、フォト・デバイスを光ファイバーのコア領域と結合する装置の製造コストを上昇させる。
【０００５】
現在、フォト・デバイスの動作部分と光ファイバーのコア領域との結合は通常、フォト・デバイスと光ファイバーの両方を能動的に整合させることによって達成される。たとえば、フォト・デバイスがレーザーであり、光ファイバーがその一方の端部に結合された光検出器を有する場合、レーザーを起動し、光ファイバーのコア領域がレーザーの動作領域と整合するまで、光ファイバーのもう一方の端部を注意深く移動もしくは調整して、光の最大出力が光ファイバーのコア領域によって捕獲されることが光検出器で示されるようにする。しかしながら、能動整合もしくは入手によるフォト・デバイスと光ファイバーのコア領域との整合によって、それがきわめて労働集約的であること、コストがかさむこと、整合の正確度が低くなる可能性があることなど、多くの問題が生じる。また、誤整合の度合いが強い場合には、不良品が製造されるので、コストが上昇し、製造能力が低下する。上述の問題を有することは、大量生産環境では許容されないことを理解されたい。
【特許文献１】特開平６−９７５１０号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開第４５０５６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォト・デバイスを光ファイバーと整合させる現在の方法には重大な制約があることは容易に見て取れる。また、フォト・デバイスを光ファイバーと結合する相互接続方法の現在の製造方法は複雑で高コストであるだけでなく、大量生産では許容されないことも明かである。このため、フォト・デバイスを光ファイバーと相互接続もしくは結合させる装置および方法で、コスト効果が高く、シンプルで、大量生産現場でも製造可能なものがきわめて望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
要約すれば、相互接続基板の表面上に配置された複数の電気トレーシングを有する表面を持つ相互接続基板が提供される。動作部分を持ち、少なくとも一つの接点を有するフォト・デバイスは、相互接続基板上に配置される複数の電気トレーシングの一つと電気的に結合される。成形光学部分は、フォト・デバイスを封入するように形成され、また、外部の光伝達構造とフォト・デバイスとの間に光を導く反射面を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の利点は、フォト・デバイスの動作部分と、光ファイバーのコア領域との間の整合許容誤差を緩和することである。
【０００９】
本発明のもう一つの利点は、大量生産が可能な光電子インタフェースを提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１，図２を参照して、図１は、反射面を有する光電子インタフェース装置１００を高倍率で拡大し単純化した断面図を示し、図２は、相互接続基板１２２の一部の上にマウントされた反射面を有する光電子インタフェース装置１００を拡大した斜視図を示す。
【００１１】
図１に示すように、光コネクタ１０１は、コア領域１０３を持つ光ファイバー１０２を有するように示され、コア領域の周囲にはクラディング領域１０４があり、これは保護カバー１０７内に封入される。当業者は、保護カバー１０７が、光ファイバー１０２の一部を露出できるように、はがされうることを理解するだろう。また、光ファイバー１０２の表面１０５は、技術上周知の方法によって調整されて、光ファイバー１０２の表面１０５から光信号が送信できることが理解される。本体１０８は、光ファイバー１０２を本体１０８に対して一定の空間配置に固定するとともに、本体１０８を有する光コネクタ１０１が、整合装置２０３（図２参照）によって成形光学部分１０９に着脱可能な形ではめ込まれるようにする。
【００１２】
また、反射面を有する光電子インタフェース装置１００は、断面図で見ると、反射面１１２を有する成形光学部分１０９，動作部分１１４を有するフォト・デバイス１１３，複数の電気トレーシング１１５，集積回路１１６，および相互接続基板１１９，１２２が示される。
【００１３】
図１は、図２を線１−１で切り取った断面図であることを理解されたい。また、反射面を有する光電子インタフェース装置１００は、この図面の裏側方向又は表側方向に延長して設けられるだけでなく、後方向にも延長しうることを理解されたい。また、図１では、１個の光ファイバー１０３，１個の反射面１１２，１個のフォト・デバイス１１３，１個の集積回路１１６のみが示されるが、複数の光ファイバー，反射面，フォト・デバイス，および集積回路の配列を、反射面を有する光電子インタフェース装置１００内に設けることができることを理解されたい。本発明では、光ファイバー１０２を有する光コネクタ１０１とフォト・デバイス１１３とを反射面１１２によって正確かつ効率的に相互接続もしくは結合できる新規の装置、ならびに素子およびプロセスの新規の組み合わせが述べられる。
【００１４】
一般に、相互接続基板１１９，１２２は、プリント回路板，セラミック相互接続基板，プリント配線板など、任意の適切な周知の相互接続基板とすることができる。通常、相互接続基板１１９，１２２は、複数の導電経路もしくは電気トレーシングを提供し、これらは、相互接続基板１１９，１２２それぞれの上の電気トレーシング１１５，２１２（図２参照）によって表される。電気トレーシング１１５，２１２はともに、図１に示す集積回路１１６などの各種の電子部材、および相互接続基板１１９，１２２の両方に存在し得るその他の集積回路，抵抗，コンデンサなど他の各種電子部材（図示せず）を電気的に相互接続できる。
【００１５】
フォト・デバイス１１３は、光を放射するフォトトランスミッタ（矢印１２３から１２６で示す）もしくは受け取るフォトレシーバ（矢印１２７から１３０で示す）のいずれにもなり得る。フォト・デバイス１１３がフォトトランスミッタである場合には、フォトトランスミッタは、発光ダイオード（ＬＥＤ），垂直空洞面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）など任意の適切な発光装置になり得る。また、フォト・デバイス１１３がフォトレシーバである場合には、フォト・デバイス１１３は、フォトダイオード，ｐ−ｉ−ｎ形フォトダイオードなど任意の適切な受光装置になり得る。しかしながら、本発明の好適な実施例では、フォト・デバイス１１３がフォトトランスミッタである場合、およびフォト・デバイス１１３がフォトレシーバである場合、フォト・デバイス１１３は垂直空洞面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）またはｐ−ｉ−ｎ形フォトダイオードのいずれかになる。
【００１６】
一般に、フォト・デバイス１１３および集積回路１１６、ならびに他の各種電子部材は別個に作られ、その後、人手、半自動的方法もしくは全自動的方法など任意の適切な周知の方法により、電気トレーシング１１５，２１２に電気的および機械的に結合もしくは鋳造される。しかしながら、フォト・デバイス１１３，集積回路１１６および他の各種電子部材は、ロボット・アーム（図示せず）などの自動システムを用いて電気トレーシング１１５，２１２に結合もしくはマウントされ、これにより、フォト・デバイス１１３，集積回路１１６，およびトレーシング１１５上の各種電子部材を精密かつ正確に配置もしくはマウントすることが望ましい。
【００１７】
一般に、成形光学部分１０９は、MOLDED WAVEGUIDE AND METHOD OF MAKING SAMEと題され、１９９２年５月２８日に出願された米国特許出願番号第０７／８８９，３３５号の同時係属出願の開示内容を利用して作られる。
【００１８】
すなわち、成形光学部分１０９は、プラスチック，エポキシ，ポリマーなど任意の適切な光学材料から作られる。一般に、成形光学部分１０９のために選択される材料は、屈折率１．４から１．７の範囲をとる。
【００１９】
本発明では、少なくともその上にフォト・デバイス１１３がマウントされ、電気トレーシング１１５と動作可能に結合された、調整された相互接続基板１１９はモールド（図示せず）に入れられて、成形光学部分１０９がオーバーモールド（overmold）される。反射部分もしくは反射面１１２は、成形光学部分１０９と同時に成形され、これにより、フォト・デバイス１１３を基準にして反射面１１２を位置づけて、矢印１２３から１３０が示す光を、光学部分１０９を介して位置１３２に導くようにする。表面もしくは光入出力表面１３４は、成形光学部分１０９と同時に成形され、このため、位置１３２を有する光相互接続表面を提供して、光コネクタ１０１のコア領域１０３の動作可能な結合を可能にする。
【００２０】
図２に示す整合装置２０３は、フェルール／ピン配置，インタロック部分（interlocking portions）など適切な構成によって作ることができる。また、整合装置２０３は、モールディング成形，精密ミリング（milling），レーザー・アブレーション（laser ablating）など任意の適切な方法によって作られる。しかしながら、本発明の好適な実施例では、整合フェルール２０７は成形光学部分１０９と同時に成形され、これによって動作部分１１４，反射面１１２，整合フェルール２０７を互いに整合させる。このため、光コネクタ１０１のコア領域１０３と動作部分１１４との整合は、整合フェルール２０７とかみあう整合ピン２０６によって提供され、これによって、矢印１２４から１３０によって表される光が、成形光学部分１０９の反射面１１２に反射できるようにする。また、成形光学部分１０９に使用される材料は、光ファイバー１０２の屈折率と同様の屈折率を持ち光学的に透明であるため、反射面１１２が、矢印１２３から１３０によって示される光を位置１３２もしくは動作部分１１４のいずれかに対して内部的に反射できるようにし、これにより、光がコア領域１０３に入ったり、またはコア領域１０３から出るのを効果的かつ効率的に行えるようにする。
【００２１】
反射面１１２は、平面，曲面，回折格子（difraction grating），ホログラフィー面（holographic surface）など任意の適切な反射面に鋳造もしくは形成することができる。しかしながら、本発明の好適な実施例では、反射面１１２は、放物曲線または部分的に方物曲線として鋳造もしくは形成される。一般に、反射面１１２が放物面もしくは部分的に放物曲線として形成される場合には、反射面１１２は、矢印１２３から１３０によって示される光を位置１３２もしくは成形光学部分１０９の動作部分１１４に導く。
【００２２】
たとえば、フォト・デバイス１１３が動作部分１１４を有するフォトトランスミッタである場合には、矢印１２５，１２３で表され、動作部分１１４から発せられる光は、矢印１２４，１２６で表すように反射面１１２に反射して、成形光学部分１０９の位置１３２に向かう。さらに、フォト・デバイス１１３が動作部分１１４を有するフォトレシーバであって、コア領域１０３が表面または光入出力表面１３４に対して隣接する場合には、コア領域１０３から発せられて成形光学部分１０９に向かう光（矢印１２７，１２９で表す）は、反射面１１２に反射してフォト・デバイス１１３の動作部分１１４に向かう（矢印１２８，１３０で表す）。反射面１１２が放物線形状もしくは部分的放物線形状をしているため、フォト・デバイス１１３もしくはコア領域１０３が若干不整合であっても、矢印１２４から１３０で表される光を所望の位置に導き、これにより、フォト・デバイス１１３およびコア領域１０３双方の整合許容誤差を緩和する。このため、反射面１１２を放物線形状反射面もしくは部分的な放物線形状反射面にすることにより、整合許容誤差が大幅に緩和され、これにより、コア領域１０３とフォト・デバイス１１３との間のインタフェースがより製造しやすくなり、コスト効果の高いものになる。
【００２３】
さらに、層１３６は反射面１１２に隣接して形成できる。一般に、層１３６は、金，銀，アルミニウムなど任意の適切な反射材料から作られる。反射面１１２の上に層１３６を設けることによって、ライト・オフ（light off）面１１２の反射を最適化し、これによって、動作部分１１４に向かう、もしくは光ファイバー１０２のコア領域１０３に向かう光の強度を高める。
【００２４】
フォト・デバイス１１３の動作部分１１４を刺激する電気信号、またはフォト・デバイス１１３の動作部分１１４を刺激する光から導き出される電気信号は、電気トレーシング１１５を介して送られる。前述したように、電気トレーシング１１５は、技術上周知の任意の適切な方法によって作られる。ついで、電気信号は、半田バンプ，金バンプ，導電エポキシ・バンプなど任意の周知の適切な材料から作られる導電バンプ１１０を通過する。しかしながら、本発明の好適な実施例では、金バンプを使用して、電気トレーシング１１５と、フォト・デバイス１１３および集積回路１１６の双方との間にしっかりした機械的および電気的結合を設ける。
【００２５】
光コネクタ１０１は、光ファイバー１０２が、図２に示すように、整合装置２０３から一定の位置に固定されるように作られる。本発明の好適な実施例では、光コネクタ１０１は、成形光学部分１０９の表面１３４に着脱可能な形ではめこまれ、これにより、コア領域１０３と位置１３２とが一緒になり、コア領域１０３と、フォト・デバイス１１３の動作部分１１４との間に、動作可能に接合された光学インタフェースを設ける。本発明では、反射面１１２を使用して、動作部分１１４から光ファイバー１０２のコア領域１０３に光を反射させたり、または光ファイバー１０２のコア領域１０３から、フォト・デバイス１１３の動作部分１１４に光を反射させることによって、フォト・デバイス１１３、および光コネクタ１０１のコア領域１０３双方の整合許容誤差を大幅に緩和させ、これにより、能動整合を必要とせず、より製造しやすい反射面を持つ光電子インタフェース装置を提供する。
【００２６】
さらに具体的に図２を参照して、相互接続基板１２２の上にマウントされた反射面を有する光電子インタフェース装置１００を拡大し単純化した斜視図が示される。図２を見れば分かるように、光コネクタ１０１は、光ケーブル２０４内に複数の光ファイバーを有する形で作られ、これら光ファイバーは、光コネクタ１０１の本体１０８によって位置づけられ、固定される。図１に示したのと同様の部材には、同一の識別番号が付けられていることを理解されたい。また、光コネクタ１０１は、成形光学部分１０９の整合装置に着脱可能な形ではめ込まれる整合装置を持つように作られる。本発明の好適な実施例では、整合装置はピン２０６，開口部２０７であり、これによって、コア領域１０３の表面１３４に対して一定の空間配置をとる。
【００２７】
反射面を有する光電子インタフェース装置１０１は、上記と同様の方法で作られる。しかしながら、図２で分かるように、複数の反射面２０８は、成形光学部分１０９と同時に成形され、これにより、光ケーブル２０４内に存在する複数の光ファイバーが、フォト・デバイス１１３の動作部分１１４に対して整合できるようにする。
【００２８】
部材２１１は、相互接続基板１２２などの外部電子部材と、相互接続基板１１９上の電気トレーシング１１５との間で電気通信を可能にする入出力リードである。通常、部材２１１は、成形光学部分１０９と同時に成形されるリードフレーム部材であり、このため、反射面を有する光電子インタフェース装置１００との間で信号の電気的通信または伝達を可能にする。部材２１１は、タブ，ワイヤ・ボンディングなど技術上周知の任意の適切な方法によって形成され、相互接続基板１２２の電気トレーシング２１２と電気的および機械的に相互接続される。相互接続基板１２２が大幅に単純化されていること、また集積回路，抵抗，トランジスタ，コンデンサなど多くの標準電子部材がこの図には書かれていないことを理解されたい。しかしながら、当業者は、これら標準電子部材を相互接続基板１２２と統合でき、相互接続基板１２２の出力がさらに、他の相互接続基板１２２と接続できることを理解しうる。
【００２９】
よって、新規の反射面を有する光電子インタフェース装置とその製造方法が述べられたことを認識されたい。この反射面を有する光電子インタフェース装置は、フォト・デバイスを封入する光学部分に反射面を組み込んで、フォト・デバイスから発せられるもしくは受け取られる光が、光ファイバーのコア領域と動作的に結合できるようにする。また反射面の使用により、整合許容誤差を緩和し、コスト効果の高い製造を可能にする。また、この反射光電子インタフェース装置の製造方法によって、標準電子部材をフォト・デバイスとともに組み込むことが、大量生産プロセスにおいても可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は光ファイバーを使用する光通信装置その他に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】反射面を有する光電子インタフェース装置を高倍率で拡大し単純化した断面図である。
【図２】相互接続基板上にマウントされた反射光電子インタフェース装置を拡大し単純化した斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  反射面を有する光電子インタフェース装置
１０１  光コネクタ
１０２  光ファイバー
１０３  コア領域
１０４  クラディング領域
１０５  表面
１０７  保護カバー
１０８  本体
１０９  成形光学部分
１１０  導電バンプ
１１２  反射面
１１３  フォト・デバイス
１１４  動作部分
１１５  電気トレーシング
１１６  集積回路
１１９，１２２  相互接続基板
１２３から１３０  矢印（光の反射）
１３２  位置
１３４  光入出力表面
１３６  層
２０３  整合装置
２０４  光ケーブル
２０６  ピン
２０７  開口部
２０８  複数の反射面
２１１  部材
２１２  電気トレーシング
【図１】
2004177985.tif 000003
【図２】
2004177985.tif 000004