(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパッドと複数のはんだ突起部とを含む基板であって、前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部が前記複数のパッドの対応するパッドに配置されている、基板と、
前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部の少なくとも一部を受承するようにサイズ設定された溝であって、連続したほぼ矩形の形状を有する溝を画定するレンズ部品であって、前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部の少なくとも一部が前記溝内に配置されるように、前記レンズ部品が前記基板に対して配置されているレンズ部品と、
前記溝内に配置されるエポキシと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記エポキシは、同エポキシの硬化プロセス時に収縮するように構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記レンズ部品は、エポキシウェルと、前記エポキシウェルおよび前記溝と流体連通されている１つまたは複数の排出孔と、をさらに画定する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記溝は、角度のある溝を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記角度のある溝は、直角の溝を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記直角の溝は、前記複数のパッドのうちのパッドの公称直径に等しい公称開口幅を有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記レンズ部品上に配置されるように構成されているケーブルレンズ部品と、
前記ケーブルレンズ部品に少なくとも部分的に配置される複数の光ファイバと、
をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズ部品上に取り外し可能に配置されるとともに前記ケーブルレンズ部品を前記レンズ部品に対して付勢するように構成されているレンズクリップをさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記レンズ部品は、前記ケーブルレンズ部品が配置されるべき領域を画定する突起部を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記突起部は、前記ケーブルレンズ部品が配置される領域をエポキシウェルから分離する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ケーブルレンズ部品は、２つ以上の部分に選択的に分離されるように構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記レンズ部品は、成形プラスチックを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記基板は、リソグラフィによって形成されたプリント回路基板を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記パッドは、５００ミクロン（５００μｍ）の公称直径を有する円形のパッドを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部は、３００ミクロン（３００μｍ）の公称半径を有する球形のキャップ形状を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
光電子トランシーバであって、
複数のパッドと複数のはんだ突起部とを含む基板であって、前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部が前記複数のパッドの対応するパッドに配置されている、基板と、
前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部の少なくとも一部を受承するようにサイズ設定された溝であって、連続したほぼ矩形の形状を有する溝を画定するトランシーバレンズ部品であって、前記複数のはんだ突起部の各はんだ突起部の少なくとも一部が前記溝内に配置されるように、前記レンズ部品が前記基板に対して配置されているトランシーバレンズ部品と、
前記溝内に配置されるエポキシと、
光ファイバケーブルであって、
前記トランシーバレンズ部品上に配置されるように構成されているケーブルレンズ部品と、
前記ケーブルレンズ部品に少なくとも部分的に配置される複数の光ファイバと、
前記トランシーバレンズ部品上に取り外し可能に配置されるとともに前記ケーブルレンズ部品を前記トランシーバレンズ部品に対して付勢するように構成されているレンズクリップと、
を含む、光ファイバケーブルと、を含む、光電子トランシーバ。
【請求項１７】
前記トランシーバレンズ部品は、エポキシウェルと、前記エポキシウェルおよび前記溝と流体連通されている１つまたは複数の排出孔と、をさらに画定する請求項１６に記載の光電子トランシーバ。
【請求項１８】
前記溝は、直角の溝を含む、請求項１６に記載の光電子トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品のアライメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光電子デバイスの部品を互いに対して正確に位置決めすることは困難である。特に、量産環境などの低コストかつ高速度で、１桁の低マイクロメートル（ミクロンまたはμｍ）の範囲で許容誤差を実現する場合は困難であり得る。一例として、光電子デバイスに使用される高速レーザおよび光検出器は、潜在的に数十ミクロンのオーダーの小さな光学的アパーチャを有し得る。代替的または追加的に、高帯域幅の光ファイバは、同等の光学的アパーチャを含み得る。さらに、発光アパーチャから受光アパーチャまで光を導くために使用されるレンズおよびミラーでは、正確な動作を容易にするために、規定された位置の数ミクロン以内に配置されることが推奨される。
【０００３】
しかしながら、レーザ、検出器、レンズ、光ファイバ、および／または他の光電子デバイス部品に使用される異なる材料および製造プロセスのために、部品の一部または全部は別個に製造され、後にサブシステムの組み立て時に正確にアライメントされる。部品をアライメントさせるための１つの従来の方法は、能動的なアライメントを含み得る。能動的なアライメント技術において、精密ロボットマニピュレータは、信号強度、撮像フィードバックなどを監視しながら、１つの部品を別の部品に対して位置決めし得る。許容可能な位置決め配置が得られると、部品の位置が固定され得る。能動的なアライメントおよび同様のプロセスは比較的時間がかかり、比較的高価な設備を必要とし、それらはアライメントの高コストを助長する可能性がある。
【０００４】
特許請求された主題は、任意の欠点を解決する実施形態に限定されるものではなく、或いは、上述したような環境においてのみ動作する実施形態に限定されるものではない。この背景技術は、本開示が利用され得る例を説明するためにのみ提供される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの非限定的な実施形態において、システムは、基板およびレンズ部品を含み得る。基板は、パッドおよびはんだ突起部を含み得る。各はんだ突起部はパッド上に配置されてもよい。レンズ部品は、はんだ突起部の少なくとも一部を受承するようにサイズ設定された溝を画定することができる。レンズ部品は、各はんだ突起部の少なくとも一部が溝内に配置されるように、基板に対して位置決めされてもよい。
【０００６】
この概要は、以下の「詳細な説明」でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で導入する。この概要は、特許請求された主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求された主題の範囲を決定する助けとして使用されることも意図していない。
【０００７】
さらなる特徴および利点は、以下の説明に記載され、一部はその説明から明白になるか、または実施により理解され得る。特徴および利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘された機器および組合せによって実現および取得することができる。これらの特徴および他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】例示的光電子トランシーバの様々な図を示す。
【図１Ｂ】例示的光電子トランシーバの様々な図を示す。
【図１Ｃ】例示的光電子トランシーバの様々な図を示す。
【図１Ｄ】例示的光電子トランシーバの様々な図を示す。
【図１Ｅ】例示的光電子トランシーバの様々な図を示す。
【図２】例示的なレンズ部品の底部斜視図を示す。
【図３】例示的なレンズ部品および基板の破断側面図を示す。
【図４Ａ】溝およびはんだ突起部の例示的な構成を示す。
【図４Ｂ】溝およびはんだ突起部の例示的な構成を示す。
【図４Ｃ】溝およびはんだ突起部の例示的な構成を示す。
【図５Ａ】例示的な高さプロセス感度を示す。
【図５Ｂ】例示的な高さプロセス感度を示す。
【図５Ｃ】例示的な高さプロセス感度を示す。
【図６Ａ】光ファイバケーブルの例示的な組み立てプロセスを示す。
【図６Ｂ】光ファイバケーブルの例示的な組み立てプロセスを示す。
【図６Ｃ】光ファイバケーブルの例示的な組み立てプロセスを示す。
【図６Ｄ】光ファイバケーブルの例示的な組み立てプロセスを示す。
【図６Ｅ】光ファイバケーブルの例示的な組み立てプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
光電子部品の受動的アライメントは、概念的には、非常に正確なパズルピースのように部品を互いに合わせることと同様であり、望ましいものであり得る。受動的アラインメントは、特に能動的アラインメントと比較して、比較的安価であり得る。しかしながら、プラスチックやガラスのような低コスト材料の物理的精度に対する制限は、高速光電子デバイスに対して求められる本質的な正確度を備えたレンズ、回路基板、および低コストの機械組立体の製造を妨げている。
【００１０】
本明細書に記載の実施形態は、ロボット位置決めシステムまたは閉ループフィードバックを必要とせずに、光電子要素および光学要素の高精度のアライメントを容易にすることができる。好都合なことに、実施形態は、比較的正確度の低いプロセスを伴うリソグラフィ金属パターニング、プラスチック成形などの比較的正確な低コストプロセスの使用を促進し、比較的正確度の低いプロセスを導入することによる誤差を低減するために部品のジオメトリを使用するものである。したがって、例えば、部品の最終的な位置は、最も正確なプロセスの固有正確度によって決定されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズ部品をアライメントさせることができる。代替的または追加的に、他の部品が、本明細書に記載されるようにアライメントされてもよい。
【００１１】
一例として、プリント回路基板（ＰＣＢ）のようなリソグラフ的にパターン形成された金属を有する表面は、従来のダイ取り付けプロセスを受けることができ、それは、光電子デバイスを金属パターンに比較的低コストかつ比較的高速で高い正確度でアライメントすることができる。ＰＣＢの金属パターンは、本明細書ではバンプまたははんだバンプとも記載されるはんだ突起部を形成するために使用されてもよい。例えば、はんだ突起部は、本明細書に記載のプロセスを用いて形成されてもよい。代替的または追加的に、精密成形されたプラスチック部品は、光学面および溝などの突起アライメント特徴部（ｐｒｏｔｕｂｅｒａｎｃｅ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含み得る。成形されたプラスチック部品は、ＰＣＢのはんだ突起パターンの上に大まかに位置決めされ、自重で所定の位置に定置させることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、プラスチック部品は、エポキシを導入することができるマイクロ流体ギャラリ（ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｇａｌｌｅｒｙ）を含み得る。マイクロ流体ギャラリは、エポキシを突起アライメント特徴部およびはんだ突起部に供給することができる。エポキシを硬化させることにより、プラスチック部品をＰＣＢに対して高い正確度にて位置決めすることができる。したがって、例えば、プラスチック部品の光学面は、ＰＣＢに取り付けられた光電子デバイスの光学アパーチャと精密かつ正確にアライメントされ得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、各部品のアライメントは、低コストおよび高正確度の両方であり、低コストかつ高正確度である組み立てプロセスを容易に行うことができる。例えば、金属パッドパターンに対するダイのアライメント、はんだ突起部の中心に対する金属パッドパターンのアライメント、プラスチック部品アライメント特徴部に対するはんだ突起部の中心のアライメント、およびプラスチック部品光学面に対するプラスチック部品アライメント特徴部のアライメントはすべて、低コストおよび高正確度の両方を提供する。
【００１４】
したがって、いくつかの実施形態では、形成された突起部を使用して、部品を表面上に位置決めすることができる。例えば、表面上にリソグラフィによって形成された金属パターンは、金属成長（付加プロセスの場合）または金属除去（除去プロセスの場合）があまり精密に制御されなくても、中心位置が非常に精密な金属パッドを可能にする。金属の添加または除去における誤差は、主として金属パターンの厚さおよびパッド面積に影響を及ぼし得るが、パッドの中心位置にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。液状はんだの表面張力および液相中での金属表面へのその強い付着力は、支配的な製造誤差が打ち消されるため、はんだボールの形状およびはんだボールの表面の中心を厳密に制御することを可能にする。金属パターンパッドの中心正確度と液体表面張力突起部表面の画定との組み合わせにより、非常に厳密に制御された突起表面のセンタリングが可能になる。結果として生じる突起部の反対側にある２つの接触点を有する対称的な合わせ面は、高正確度で受動的に自己中心合わせする（ｓｅｌｆ−ｃｅｎｔｅｒ）ことができる。
【００１５】
代替的または追加的に、Ｖ字型溝およびはんだ突起部が、部品を表面上に配置するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、球形のキャップ形状の突起部の上に配置された逆Ｖ字型の溝は２点で接触することができ、その中間点は、精密に加工されたＶ字型溝と、液相時に金属表面張力によってその形状が決定されるはんだ突起部と、に対して厳密に決定され得る。中間点は、Ｖ字形溝およびはんだ突起部の両方に対して厳密に制御されているので、それらを一緒に使用して、単一次元に沿って表面上に部品を精密に配置することができる。表面上のパターンに配置された複数の突起部は、２次元での部品の位置決めを制御するために使用されてもよい。
【００１６】
代替的にまたは追加的に、Ｖ字型溝および半球のサブ突起部（ｓｕｂ−ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｐｒｏｔｕｂｅｒａｎｃｅ）を用いて対象物の高さを低減することができる。いくつかの実施形態では、表面上に対象物を位置決めするためにＶ字型溝および半球のサブ突起部を使用することにより、特に主要な誤差の原因が突起部の体積の変動による場合、表面上の対象物の高さの制御を改善することができる。金属パッドを有する表面上へのはんだペーストスクリーニングによって形成された突起部は、それらのそれぞれの金属パッドの中心にうまくアライメントされてもよいが、それらの体積は、スクリーン厚さ、スクリーンアパーチャの開口、スキージ圧および角度、はんだペーストの稠度、およびその他の要因の変動に起因してあまり制御されないかもしれない。このアプローチの２つの要因は、共通の製造誤差の影響を低減することができる。
【００１７】
誤差低減の第１の要因は、ステンシルと金属パターンとの両方に対する製造誤差が、はんだペーストのステンシルアパーチャサイズとプリント回路基板のパッド直径における線形誤差である場合に起こり得る。これらの誤差が十分な大きさのアパーチャおよび十分なサイズのパッドに加えられると、はんだ体積およびパッド面積の変化率が減少し得る。
【００１８】
誤差低減の第２の要因は、はんだ体積における変動が突起部の表面とＶ字型溝との間の幾何学的相互作用によって幾分補償され得る部品成形に由来し得る。一定の角度のＶ字型溝と相互作用する半球のサブ突起部の場合、はんだ体積がわずかに増加すると、突起部の高さが増加することがある。しかしながら、突起部の表面曲率、ひいてはその半径は減少することがある。この体積の増加および関連する半径の減少は、Ｖ字型溝の接触点に対して突起部をＶ字型溝に深く移行させ、したがって突起部の高さ変化の一部を相殺し、これにより、基板、ＰＣＢ、または他の表面の平面上のＶ字型溝の高さにおける変化を比較的小さくする。
【００１９】
代替的にまたは追加的に、エポキシの適用を厳密に制御するために、エポキシウェル（ｅｐｏｘｙ  ｗｅｌｌ）および分配ギャラリを使用することができる。表面に接着される非常に小さい部品の場合、部品の基部の周りにエポキシビードを塗布することは、どれくらい小さいアプリケータの針を使用できるか、そしてどのくらい精密に位置決めすることができるかといった制限のために困難であり得る。さらに、液滴をどのくらい小さく形成することができるかといった制限は、エポキシのきれいで正確な配置を妨げる可能性がある。サイズが数ｍｍ程度の非常に小さい部品の場合、部品の頂部の単一のウェルは、部品の基部の周りの溝をウェルと連結するチャネルギャラリに連結されてもよい。エポキシの単一点塗布を比較的大きくて容易にアクセスするウェル内に配置することにより、部品の基部全体の周りにエポキシを制御し、かつ精密に塗布することができる。ギャラリを通ってエポキシを引っ張るために毛細管力が使用され得る。溝内のエポキシの表面張力は、部品に下向きの力を発生させるために使用され、部品の表面への厳密な配置を容易にする。エポキシギャラリ内の内部液圧は、ギャラリ上のウェルの高さによって決定される。この液柱高さの圧力を制御することにより、エポキシの頂部に部品が「浮く」傾向は、液状エポキシの表面接着によって生成された下向きの力と釣り合わせることができる。
【００２０】
代替的または追加的に、エポキシ液相接着力および凝集力を用いて部品を配置することができる。従来、非常に小さな部品が表面に接着されるためには、部品の下の空間を制御し、厳密な嵌合を確保するために、エポキシ硬化中に部品に下向きの力を加えることが必要であり得る。非常に小さい部品に外的負荷をかけるための工具を作製することはうまくいくこと自体が難しく、エポキシの適用と硬化プロセスにコストと複雑さを増す可能性がある。逆に、いくつかの実施形態では、システムは、外的負荷適用工具またはシステムを必要とせずにエポキシ硬化の前に部品に制御された下向きの力を発生させるために、未硬化エポキシの表面接着特性を使用することができる。
【００２１】
ここで、同様の構造に同様の参照記号を付した図面を参照する。図面は、例示的な実施形態の非限定的な、図表による、概略的な説明であり、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【００２２】
図１Ａは例示的な光電子トランシーバ１００の斜視図を示す。図１Ｂは、トランシーバ１００の分解斜視図を示す。図１Ｃは、トランシーバ１００の一部分解した状態の上部斜視図である。図１Ｄは、トランシーバ１００の一部分解した状態の底部斜視図である。
【００２３】
トランシーバ１００は、基板１０２を含み得る。基板１０２は、リソグラフィによって形成されたＰＣＢを含み得る。基板１０２は、はんだパッド１３０（図１Ｄに示す）を含み得る。いくつかの実施形態では、はんだパッド１３０は、クワッドフラットノーリード（ＱＦＮ）パッケージのものに類似していてもよい。代替的または追加的に、他の表面実装型パッケージ型のものに類似のはんだパッドを使用することができる。例えば、クワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）またはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）パッケージのはんだパッドに類似のはんだパッドを使用することができる。したがって、例えば、トランシーバ１００は、ホストボード上に配置され、ホストボードにはんだ付けされてもよい。トランシーバ１００は、高度にリフロー可能なまたは完全にリフロー可能な光学トランシーバであってもよく、リフローはんだ付けプロセスを介してＰＣＢ上に配置されてもよい。リフロー能力により、システム製造中にトランシーバ１００を他の表面実装部品と同時に配置することができる。したがって、例えば、製造コストを低減することができ、および／または組み立て作業を合理化することができる。
【００２４】
基板は、複数の突起部１０６またはバンプを含み得る。いくつかの実施形態では、突起部１０６は、基板１０２上に形成されたパッド上にシルクスクリーンされたリフローはんだであってもよい。フォトエッチングプロセスによって、パッドの位置、および延長による（ａｎｄ  ｂｙ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）、突起部１０６の位置を正確かつ精密に設定することができる。代替的または追加的に、突起部の形状は、シルクスクリーンパターンおよびシルクスクリーンプロセス制御のフォトエッチングによって制御することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、パッドは、５００マイクロメートル（また、ミクロンまたはμｍ）の直径を有する丸い銅パッドを含み得る。あるいは、パッドは、他の金属のような他の材料を含んでいてもよい。代替的または追加的に、パッドは異なるサイズを有していてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、はんだ突起部１０６を形成するために、パッドははんだペーストで被覆され得る。例えば、パッドは、厚さ１００ミクロン（１００μｍ）、直径４５２ミクロン（４５２μｍ）のはんだペーストのディスクに覆われていてもよい。はんだペーストのディスクは、シルクスクリーン塗布を介してパッドに適用することができる。はんだペーストのディスクは、３００ミクロン（３００μｍ）の公称半径を有する球形のキャップ形状を有するはんだ突起部１０６を形成するために、リフロープロセスを介してはんだ付けされてもよい。はんだ突起部１０６の形状は、はんだ付けプロセス時の液体形態中のはんだ表面張力効果によって支配されてもよい。
【００２７】
基板１０２は、基板１０２上に配置された集積回路（ＩＣ）１０４を含み得る。ＩＣ１０４は、レーザ、フォトダイオード、信号処理ＩＣなどの光電子部品を含み得る。いくつかの実施形態では、ＩＣ１０４は、ＰＩＮフォトダイオードおよび／または垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含み得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、トランシーバ１００は、４つの光ファイバ１２０を収容することができる。代替的に、トランシーバ１００は、より多くの、またはより少ない数の光ファイバ１２０を収容することができる。いくつかの実施形態では、トランシーバは、光ファイバ１２０に加えて、銅線などの導電線を収容することができる。光ファイバ１２０の一方の端部は、ケーブルレンズ部品１１８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、光ファイバ１２０の他方の端部は、ケーブルレンズ部品１１８に類似する別のケーブルレンズ部品に取り付けられてもよい。光ファイバ１２０およびケーブルレンズ部品１１８は、本明細書ではケーブル１２１として説明され得る。図１Ｃおよび１Ｄは、ケーブル１２１がトランシーバ１００の残りの部分から切り離された、トランシーバ１００を示す。
【００２９】
トランシーバ１００は、レンズクリップ１２２を含み得る。レンズクリップ１２２は、レンズ部品１０８上にレンズクリップ１２２を配置するようにサイズ設定及び形状設定されたアーム１２４を含み得る。本明細書において、レンズ部品１０８は、ケーブルレンズ部品１１８と区別するためにトランシーバレンズ部品１０８として記載されてもよい。例えば、アーム１２４は、レンズクリップ１２２がレンズ部品１０８上に位置することを可能にするべく弾性変形されてもよい。いくつかの実施形態では、レンズ部品１０８は、レンズクリップ１２２を所望の位置でレンズ部品１０８に取り付けることを容易にするように構成された凹部１２８を含み得る。いくつかの実施形態では、レンズクリップ１２２は、トランシーバ１００から選択的に取り外されてもよい。選択的に取り外し可能なレンズクリップ１２２は、トランシーバ１００の組立体に適合させることができる。例えば、選択的に取り外し可能なレンズクリップ１２２は、トランシーバ１００をデバイスに組み込む製造業者によって、手作業で、および／または特に特殊な製造設備を使用せずに、組立体に適合させることができる。代替的にまたは追加的に、選択的に取り外し可能なレンズクリップ１２２は、光学面１１６のようなレンズ部品１０８の光学面のクリーニングに対応させることができる。例として、光学面は、レンズ部品１０８のＰＣＢへの組み立てに続いて、レンズ部品１０８のデバイスへの組み立てに続いて、他の組み立て工程等の後若しくは前に、或いはそれらの任意の組み合わせに続いて、洗浄されてもよい。
【００３０】
ケーブル１２１がトランシーバ１００に接続されると、例えば、ケーブルレンズ部品１１８が光学面１１６にてレンズ部品１０８上に配置されると、レンズクリップ１２２は、ケーブルレンズ部品１１８をレンズ部品１０８に対して付勢し得る。例えば、レンズクリップ１２２は、カンチレバーばねに類似した方法でケーブルレンズ部品１１８に対して弾性的に付勢するように構成された１つ以上のフィンガ１２６を含み得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、レンズクリップ１２２およびレンズ部品１０８は、ケーブルレンズ部品１１８の選択的除去を可能にするように構成されてもよい。例えば、ケーブルレンズ部品１１８は、ケーブル１２１の交換を可能にするために、一方または両方のトランシーバ１００の残りの部分の交換を可能にするために、トランシーバ１００を含むより大きなデバイスを組み立てることを可能にするために、別個の輸送のために、試験のためになど、またはそれらの任意の組み合わせのために、取り外されてもよい。
【００３２】
突起部１１４は、ケーブルレンズ部品１１８がレンズ部品１０８に対して定位置にとどまることを更に容易にすることができる。レンズ部品１０８及びケーブルレンズ部品１１８は、比較的密な嵌合を形成することができ、光学面１１６（図１Ｂに示されている）を埃や損傷から守る。例えば、突起部１１４内の光学面１１６は、傷などの接触損傷から保護されてもよい。代替的または追加的に、突起部内の光学面１１６はきれいで光学的に透明な表面を確実にするために高度に洗浄可能であってもよい。いくつかの実施形態では、光学面１１６は比較的平坦であってもよく、綿棒、綿ボールなどの一般的な清掃器具で拭き取ることができる。
【００３３】
図に示すように、ケーブルレンズ部品１１８は、比較的小さくてもよい。いくつかの実施形態では、ケーブルレンズ部品１１８は、幅約１．９ｍｍ、長さ約２ｍｍ、および高さ約７００ミクロン（７００μｍ）であってもよい。したがって、例えば、ケーブル１２１は、ケーブル１２１をトランシーバ１００に接続する前に、比較的小さな開口および／または経路を通ることができる（ｔｈｒｅａｄ  ｔｈｒｏｕｇｈ）。一例として、ケーブルレンズ部品１１８、したがってケーブル１２１は、ヒンジ、バックプレーンシャーシ、ＰＣＢなど、またはそれらの任意の組み合わせを通ることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ケーブルレンズ部品１１８は、２つ以上の部分に分離されてもよい。例えば、ケーブルレンズ部品１１８は、ケーブルを比較的小さい開口部に通すことに適応させるために、２つ以上の部分に分離されてもよい。例えば、ケーブルレンズ部品１１８は、破線１１９（図１Ｃに示す）に沿って分離可能であってもよい。一様式において、ケーブル１２１は、比較的小さい開口を通ることができる複数のより小さなケーブルから組み立てることができる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、ケーブル１２１の１つ以上の光ファイバ１２０をレンズ部品１０８に取り付けることができる。例えば、ケーブル１２１の光ファイバ１２０は、ケーブル１２１が動かされた場合、応力緩和のために、ケーブル１２１がケーブルレンズ部品１１８をその動作位置から引っ張ることを防止するために、ケーブル１２１を位置決めするためになど、またはそれらの任意の組み合わせのために、レンズ部品１０８に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、ケーブル１２１は、組み立て用接着剤、両面フォームテープなどを介してレンズ部品１０８に接着されてもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、トランシーバ１００は、幅約８ｍｍ、長さ約６．５ｍｍ、および高さ約２ｍｍであってもよい。代替的に、トランシーバ１００は、他の寸法を有してもよい。トランシーバ１００は、比較的小さいサイズを維持することが望ましい製品など、様々な用途に使用することができる。例えば、２つの異なるホストボード上に配置されたトランシーバ１００に対応する２つのトランシーバは、トランシーバがケーブル１２１を介して接続されたときに２つのホストボード間のボード間通信接続を可能にする。比較的小さいサイズのケーブルレンズ部品１１８およびケーブル１２１は、一般に、トランシーバを比較的小型のデバイスおよび／またはケーブルが通過することができる比較的小さな開口および／またはクリアランスを有するデバイスにおいて使用されることを可能にする。例えば、トランシーバ１００は、超軽量ラップトップなどに使用されてもよく、ラップトップのベース内のホストボードと、１つまたは複数の小さなヒンジまたはラップトップの部分が互いに対して移動することを可能にする他の接続を介してラップトップのベースに取り付けられたスクリーン内のディスプレイボードとの間の通信接続を提供する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、トランシーバ１００は、システムの脱凝集（ｄｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）のための解決策を提供することができる。例えば、従来、高速インターフェースを使用するデバイスでは、様々な構成要素（例えば、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、メモリラジオ、ディスプレイ、入力／出力（ＩＯ）インターフェースなど）を近接して配置して、ホスト基板内のノイズ、クロストーク、電力損失、および／または信号損失を低減することが望ましい。これは、デバイスの設計を複雑にする可能性があり、デバイスを用いるユーザの使用経験を制限する可能性がある。トランシーバは、互いから比較的離れた様々な部品を配置することに対応することができ、これにより、デバイスを用いるユーザの使用経験を向上させるようにデバイスを設計することができる。例えば、トランシーバ１００は、複数のプロセッサの拡張および／または共用を容易にするために、プロセッサから遠隔にあるメモリを位置決めするように対応することができる。
【００３８】
代替的または追加的に、トランシーバ１００は、サーバ、タブレットコンピュータ、携帯電話、カメラなどのような他のコンピュータに使用されてもよい。代替的または追加的に、トランシーバ１００は、モデム、ルータなどのコンピュータ周辺機器に使用されてもよい。代替的または追加的に、トランシーバ１００は、フラットパネルテレビ等のようなテレビに使用されてもよい。代替的または追加的に、トランシーバ１００は、いわゆるバックアップカメラを含む自動車カメラなどの電磁干渉（ＥＭＩ）を低減するための用途に使用されてもよい。代替的または追加的に、トランシーバ１００は、データセンターＡＯＣおよび／または消費者ＡＯＣなどのアクティブ光ケーブル（ＡＯＣ）に使用されてもよい。データセンターＡＯＣには、サーバーシャーシ内に使用されるＡＯＣなどが含まれる。消費者ＡＯＣには、オプティカルユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル（任意選択でタイプＣコネクタを備えるもの）、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）ケーブル（任意選択でＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）３コネクタを備えるもの）および／またはその他の通信ケーブルなどの通信ケーブルが含まれる。
【００３９】
図１Ｅは、図１Ａ乃至１Ｄのトランシーバ１００の切り欠き斜視図を示す。特に、レンズ部品１０８およびケーブルレンズ部品１１８は、光ファイバ１２０の最初のものまで切り欠かれている。さらに、レンズクリップ１２２は、明瞭化のために省略されている。図１Ｅに最もよく見られるように、ケーブルレンズ部品１１８は、全反射（ｔｉｒ）ミラー１３２を含み得る。ｔｉｒミラー１３２は、光ファイバ１２０から約９０度の光を、ＰＩＮフォトダイオードのようなフォトダイオードに、および／またはＶＣＳＥＬなどの光源からの光を光ファイバ１２０に、反射するように構成され得る。フォトダイオードおよび／または光源は、一般に光電子部品１４４で表すことができる。
【００４０】
ケーブルレンズ部品１１８は、ｔｉｒミラー１３２に隣接するシェルフ構造を含み得る。シェルフ構造は、シェルフ１３４およびシェルフ１３６を含み得る。シェルフ構造は、ｔｉｒミラー１３２を保護することができ、ケーブルレンズ部品１１８のレンズ部品１０８への組み立て前に、および／または組み立て後に、ｔｉｒミラー１３２を洗浄することを可能にする。ｔｉｒミラー１３２は、綿棒、綿ボールなどの一般的な清掃具によって拭き取られてもよい。いくつかの実施形態では、レンズ部品１０８およびケーブルレンズ部品１１８が適所にあるときに、ｔｉｒミラー１３２は、露出された光学面のみであってもよい。いくつかの実施形態では、レンズクリップ１２２は、ｔｉｒミラー１３２を接触、埃、および／または破片から保護することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ケーブルレンズ部品１１８は、コリメートレンズ１３８を含み得る。代替的にまたは追加的に、レンズ部品１０８は、コリメートレンズ１４０を含み得る。したがって、例えば、レンズ部品１０８とケーブルレンズ部品１１８との接触面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は、コリメートされたビーム１４２を含み得る。
【００４２】
代替的に、ケーブルレンズ部品１１８およびレンズ部品１０８は、ケーブルレンズ部品１１８のレンズ部品１０８への接触面に、コリメートレンズ１３８およびコリメートレンズ１４０の代わりに非コリメートレンズを含み得る。このような非コリメートレンズは、レーザからの距離が増加するにつれ非コリメートビームが発散し、目の安全性を潜在的に改善する可能性があるので、裸のトランシーバからのビームの目の安全性が懸念される場合に使用することができる。
【００４３】
矢印１６０は、エポキシ流路の一例を示す。いくつかの実施形態では、液体エポキシをエポキシウェル１１０内に配置することができる。例えば、液体エポキシを、ニードルアプリケータを使用してエポキシウェル１１０内に配置することができる。排出孔１１２は、エポキシが溝１４６に流れる経路を提供し、排除された空気を残すことができる。エポキシは、溝１４６を充填し、はんだ突起部１０６を覆うことができる。いくつかの実施形態では、エポキシは、重力と毛細管力との組み合わせによって排出孔１１２および溝１４６を通って引っ張られる。いくつかの実施形態では、エポキシの液体接着力は、エポキシがレンズ部品１０８と基板１０２との間のギャップ１４８（図３に示す）から漏れ出ないようにすることができる。代替的または追加的に、エポキシの表面張力はレンズ部品１０８を基板１０２のはんだ突起部１０６に対して押し付ける。代替的または追加的に、硬化中のエポキシ収縮は、レンズ部品１０８および基板１０２のコヒーレンスを助長し得る。
【００４４】
図１Ｅに示すように、排出孔１１２は、エポキシが排出孔１１２に流入するのを容易にすることができる少なくとも１つの丸みを帯びた（ｒｏｕｎｄｅｄ）縁部１６２を含み得る。代替的にまたは追加的に、排出孔１１２の上昇（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）は、エポキシの圧力の制御を容易にし得る。
【００４５】
いくつかの実施形態では、光電子部品１４４に対するレンズ１４０のレンズ部品１０８のアライメントは、１０ミクロン（１０μｍ）以下の許容誤差を受ける可能性がある。代替的または追加的に、ファイバへのレンズ１３８のケーブルレンズ部品１１８のアライメントは、１０ミクロン（１０μｍ）以下の許容誤差を受ける可能性がある。レンズ部品１０８のケーブルレンズ部品１１８に対する接触面は、約２００ミクロン（２００μｍ）の直径を有するコリメートされたビームを含み得る。レンズ部品１０８のケーブルレンズ部品１１８に対する接触面は、５０ミクロン（５０μｍ）以上の許容誤差を受ける可能性がある。いくつかの実施形態では、コリメートされた接触面は、レンズ部品１０８のケーブルレンズ部品１１８に対する機械的接触面について許容誤差を低減させることができる。代替的または追加的に、コリメートされた接触面は、トランシーバ１００が汚染、レンズ欠陥、および／またはレンズのアライメント不良に対してより耐性を有することを促進することができる。
【００４６】
図２は、図１Ａ乃至図１Ｅのレンズ部品１０８の底部斜視図を示す。レンズ部品１０８は成形プラスチックを含むことができ、その製造は比較的低コストかつ比較的高正確度である。レンズ部品１０８は溝１４６を含み得る。溝１４６は、角度のある溝を含み得る。例えば、溝１４６は、Ｖ字型の断面を形成することができる。溝１４６は、レンズ部品１０８の高精度の成形された特徴部であってもよい。いくつかの実施形態では、溝１４６は、ほぼ９０度の形状を有してもよい。いくつかの実施形態では、溝１４６の約９０度の形状は、レンズ部品１０８の製造を単純化することができる。溝１４６は、レンズ部品１０８のトランシーバ１００の基板１０２とのアライメントを容易にし得る。
【００４７】
図３は、図１Ａ乃至１Ｅのレンズ部品１０８および基板１０２の破断側面図を示す。レンズ部品１０８の溝１４６は、基板１０２のはんだ突起部１０６に密にかつ精密に嵌合することができる。さらに、溝１４６およびはんだ突起部１０６の構成は、密接な嵌合を作製し得る。いくつかの実施形態では、溝１４６およびはんだ突起部１０６の構成は、レンズ部品１０８と基板１０２との間に小さな間隙１４８を作製し得る。間隙１４８は、密で強力な気密シールのためにエポキシで満たされてもよい。いくつかの実施形態では、エポキシは、汚染から保護することができる１０８の基部の周囲にシールを形成することができる。例えば、エポキシシールは、リフローはんだ付けプロセス後の洗浄時、使用時、組立体の洗浄時、修理のための洗浄時などにおいて、汚染に対して保護することができる。いくつかの実施形態では、基板１０２およびレンズ部品１０８は、パネル組み立てを介して組み立てられてもよい。例えば、レンズ部品１０８に対応する複数のレンズ部品のアレイを、１つの工程で基板１０２に対応する複数の基板のアレイ上に配置することができる。いくつかの実施形態では、パネルレベルでの製造は、試験時の利点などのような製造における効率上の利点を与えることができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されているアライメント特徴部は、一般的な工具を用いて迅速な組み立てを容易にし得る。例えば、レンズ部品１０８は、ピック・アンド・プレース機械を用いて、または手作業で配置することができる。代替的または追加的に、エポキシは、パネル上のレンズ部品１０８の全てのエポキシウェル１１０に一回のパス（ｐａｓｓ）で適用されてもよい。代替的または追加的に、パネル上のトランシーバ１００のすべてに対するエポキシは、同時に紫外線（ＵＶ）硬化および／または熱硬化されてもよい。トランシーバ１００は、高精度の配置操作なしに組み立てられ、小型のバッチは、任意選択で、自動化を使用せずに手動で構築されてもよい。
【００４８】
図４Ａは、溝１４６および目標サイズの、または公称サイズのはんだ突起部４０２ａの例示的な構成を示す。図４Ｂは、溝１４６および図４Ａの目標サイズのはんだ突起部４０２ａよりも小さくサイズ設定されたはんだ突起部４０２ｂの例示的な構成を示す。図４Ｃは、溝１４６および図４Ａの目標サイズのはんだ突起部４０２ａよりも大きくサイズ設定されたはんだ突起部４０２ｃを示す。はんだ突起部４０２ａ、はんだ突起部４０２ｂ、及びはんだ突起部４０２ｃ（まとめて「はんだ突起部４０２」）は、概して、図１Ａ乃至図１Ｅ及び図３のはんだ突起部１０６に対応していてもよい。いくつかの実施形態では、はんだ突起部１０６の大きさおよび体積は、はんだの体積およびパッド４０４の直径に対する許容誤差を増加させるように設計されてもよい。パッド４０４、ひいてははんだ突起部１０６の位置精度のｘ寸法および／またはｙ寸法（例えば、基板１０２の平面にほぼ平行な方向）は、エッチマスクの許容誤差と関連している。エッチマスクの許容誤差は、約１ミクロン（１μｍ）程度であり得る。代替的または追加的に、ｚ寸法（例えば、基板１０２の平面にほぼ垂直な方向）の許容誤差は、はんだおよび／またはパッド制御の許容誤差に関連し得る。はんだおよび／またはパッド制御の許容誤差は、約５ミクロン（５μｍ）程度であってもよい。
【００４９】
図４Ａは、はんだ突起部４０２ａの目標突起部半径４０８ａと、はんだ突起部４０２ａとレンズ部品１０８の溝１４６との間の目標接触高さ４０６ａと、を示す。
図４Ｂに示すように、（例えば、図４Ａの目標はんだ突起部４０２ａのはんだ体積に対する）はんだ突起部４０２ｂのはんだ体積の減少は、はんだ突起部４０２ｂの高さを低下させるが、突起部半径４０８ｂを増加させる可能性がある。突起部半径４０８ｂが増加すると、はんだ突起部４０２ｂとレンズ部品１０８の溝１４６との間の接触高さ４０６ｂが減少する。したがって、例えば、２つの効果は幾分打ち消し合い、はんだ体積が目標はんだ体積よりも小さいときに、レンズ部品１０８のｚ次元における位置の変化が比較的小さくなることがある。
【００５０】
図４Ｃに示すように、（例えば、図４Ａの目標はんだ突起部４０２ａのはんだ体積に対する）はんだ突起部４０２ｃのはんだ体積の増加は、はんだ突起部４０２ｃの高さを上昇させるが、突起部半径４０８ｃを減少させることがある。突起部半径４０８ｂが減少すると、はんだ突起部４０２ｂとレンズ部品１０８の溝１４６との間の接触高さ４０６ｂが増加する。したがって、例えば、２つの効果は幾分打ち消し合い、はんだ体積が目標はんだ体積を上回るときに、レンズ部品１０８のｚ次元における位置の変化が比較的小さくなることがある。
【００５１】
次式は、はんだ突起部１０６の半径を決定するための計算式を記載しており、同半径はｒで表すことができる。
【００５２】
【数１】
0006393011.tif 000002
【００５３】
ここで、ｐは、図４Ａ乃至図４Ｃのパッド４０４のようなはんだ突起部１０６が形成されるパッドの半径を表し、ｖは、はんだ突起部１０６を形成するために使用されるはんだの体積を表し得る。
【００５４】
さらに、次式は、レンズ部品１０８の基準高さを記載しており、同基準高さはｚで表すことができる。
【００５５】
【数２】
0006393011.tif 000003
【００５６】
ｒは、はんだ突起部１０６の半径を表し、ｐは、はんだ突起部１０６が形成されるパッドの半径を表すことができる。基準高さｚは、基板の公称表面に対する溝１４６の公称頂点の高さに対応し、これは、参照番号４１０によって図４Ａに示され得る。
【００５７】
図５Ａ乃至図５Ｃは、５００ミクロン（５００μｍ）の公称直径を有するパッド及び３００ミクロン（３００μｍ）の公称半径を有するはんだ突起部に対する、例示的な高さプロセス感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を示す。いくつかの実施形態では、レンズの高さにおける光学的に許容可能な変動は、±１０ミクロン（１０μｍ）であってもよい。
【００５８】
特に、図５Ａは、はんだ突起部１０６の形状に対する高さ感度を示す。ｘ軸は、ステンシルマスク開口部の変動をミクロン（μｍ）で表している。ｙ軸は、レンズ部品の位置誤差をミクロン（μｍ）で表している。例えば、ｙ軸は、ｘ軸上に示された様々なステンシルマスク開口部の変動から生じるはんだ突起部１０６から生じる基準高さｚを表すことができる。レーザ切断されたステンシル開口部の許容誤差は±６ミクロンであってもよい。したがって、例えば、ステンシル開口部の変動に起因するレンズ高さの変動は、±２．５ミクロン（２．５μｍ）であり得る。
【００５９】
図５Ｂは、はんだ突起部のはんだ体積に対する高さ感度を示す。ｘ軸は、公称値に対するはんだ体積のパーセント差を表す。ｙ軸は、レンズ部品の位置誤差をミクロン（μｍ）で表している。ステンシルプロセスの変動によるはんだ体積の変動は、マイナス１０％以上プラス１０％未満であり得る。したがって、例えば、はんだ体積の変動によるレンズの高さの変動は、±４ミクロン（４μｍ）であり得る。
【００６０】
図５Ｃは、パッド半径に対する高さ感度を示す。ｘ軸は、パッドの半径の変動をミクロン（μｍ）で表している。ｙ軸は、レンズ部品の位置誤差をミクロン（μｍ）で表している。ＩＣ基板プロセスにおけるパッド直径の変動は、±５ミクロン（５μｍ）であり得る。したがって、例えば、パッドの半径の変動によるレンズの高さの変動は、±２．５ミクロン（２．５μｍ）であってもよい。比較のために、従来の高周波ＰＣＢエッチングプロセスは、±１２ミクロン（１２μｍ）の変動を示すことがある。
【００６１】
図６Ａ乃至図６Ｆは、図１Ａ乃至図１Ｄのケーブル１２１の例示的な光ファイバ１２０アライメントおよび組み立てプロセスを示す。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、プロセスは、ケーブルレンズ部品１１８の本体６０２を保持固定具６０４内に配置することによって開始することができる。本体６０２は、アライメント用溝６０６およびファイバ面停止部６０８を含み得る。本体６０２は、同本体６０２の面からオフセットされてもよいレンズ１３８を含み、それによりレンズ１３８は、組み立てプロセス中に接触から保護されてもよい。レンズ１３８にアクセスして清掃することもできる。
【００６２】
図６Ｃに示すように、エポキシ６１０を本体６０２に形成されたキャビティに導入することができる。図６Ｄに示すように、光ファイバ１２０は、アライメント用溝６０６内に配置され、光ファイバ１２０の面はファイバ面停止部６０８に対して配置される。図６Ｅに示すように、キャップ６１２を本体６０２上に配置することができる。エポキシ６１０は、光硬化および／または熱硬化させることができる。エポキシ６１０内の気泡は、エポキシ６１０が硬化する前に消散するように促されてもよい。代替的または追加的に、エポキシ６１０は、ファイバおよび／またはケーブルレンズ部品１１８を屈折率整合するように選択されてもよい。
【００６３】
本開示の態様は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の形態で具体化されてもよい。記載された態様は、すべての点において例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。特許請求された主題は、上記の説明によるものではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。請求項と均等の意味および範囲内に入るすべての変更は、その範囲内に含まれるべきである。
【図１Ａ】
0006393011.tif 000004
【図１Ｂ】
0006393011.tif 000005
【図１Ｃ】
0006393011.tif 000006
【図１Ｄ】
0006393011.tif 000007
【図１Ｅ】
0006393011.tif 000008
【図２】
0006393011.tif 000009
【図３】
0006393011.tif 000010
【図４Ａ】
0006393011.tif 000011
【図４Ｂ】
0006393011.tif 000012
【図４Ｃ】
0006393011.tif 000013
【図５Ａ】
0006393011.tif 000014
【図５Ｂ】
0006393011.tif 000015
【図５Ｃ】
0006393011.tif 000016
【図６Ａ】
0006393011.tif 000017
【図６Ｂ】
0006393011.tif 000018
【図６Ｃ】
0006393011.tif 000019
【図６Ｄ】
0006393011.tif 000020
【図６Ｅ】
0006393011.tif 000021