(57)【要約】熱光学効果型スイッチが２つのプレーナー型導波路、および少なくとも１つのプレーナー型導波路に接続される発熱体を備える。発熱体は、ソルダーバンプを使用してパッケージ基板に接続される。
2006500600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の表面を有する第１基板を作り上げる光電回路と、
導電性の表面においてソルダーバンプによって前記光電回路に接続されるパッケージ基板と
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記光電回路が、
少なくとも２つのプレーナー型導波路と
前記２つのプレーナー型導波路の少なくとも１つに接続される発熱体と
を更に備え、
前記発熱体が、ソルダーバンプによって前記パッケージ基板に接続される、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記パッケージ基板上において、前記パッケージ基板と発熱体とを接続する導電性帯状体を更に備える、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記導電性帯状体と相対する前記パッケージ基板の側面に導電性パッドを更に備え、
前記導電性パッドはバイアを経由して前記導電性帯状体に接続され、
前記導電性パッドは前記パッケージ基板を表面実装するために用いられる、
請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記パッケージ基板がセラミックを備える、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記発熱体が、前記パッケージ基板の第１ノードおよび第２ノードによって前記パッケージ基板に接続される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記パッケージ基板の前記第１ノードおよび前記第２のノードに取り付けられる導電性帯状体を更に備える、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
光電素子を製造する方法であって、
複数の第１電気コンタクトを含む光電回路と、対応する複数の第２電気コンタクトを有するパッケージ基板とのアライメントを調整するステップと、
ソルダーバンプを使用して、パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップと
を備える、方法。
【請求項９】
光電回路のアライメントを調整するステップが、熱光学効果型スイッチの発熱体をとパッケージ基板の導電性帯状体とのアライメントを調整するステップを更に備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップが、ソルダーバンプを使用して、熱光学効果型スイッチの発熱体とパッケージ基板の導電性帯状体とをボンディングするステップを更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
発熱体を有する熱光学効果型スイッチを操作する方法であって、
パッケージ基板と発熱体とを接続する第１および第２ソルダーバンプノードによって発熱体に電流を供給するステップと、
電流によって発熱体を加熱する事によって光信号の方向を変化させるステップと
を備える、方法。
【請求項１２】
電流が表面にマウントされた電線によってパッケージ基板に供給される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パッケージ基板と共通に回路ボードの表面にマウントされた電気コントローラによって電流を制御するステップを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
パッケージ基板にマウントされる電気的なコントローラによって電流を制御するステップを更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
回路ボードの表面にマウントされる熱光学効果型スイッチと
前記回路ボードの表面にマウントされる電気コントローラと
を備え、
前記電気コントローラが、前記回路ボードを経由して前記熱光学効果型スイッチに電気信号を供給する、
システム。
【請求項１６】
前記熱光学効果型スイッチが、
発熱体を有する第１基板と
第２基板と
を更に備え、
前記発熱体がソルダーバンプによって前記第２基板に接続される、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記熱光学効果型スイッチが、前記発熱体の直近にある導波管を更に備え、
前記導波管が熱感応性を有する材料を備える、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記導波管が、シリコン上にシリカを含む、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電回路の分野に関する。より詳細には、本発明は、ソルダーバンプ技術によってパッケージ基板に接続される光電回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光回路は、以下に限定されるものではないが、多重化、多重分離および（または）スイッチングのような機能を提供する光源、検出器および（または）導波管を備える。プレーナー型光導波路（ＰＬＣ）は、回路平面中において製造されて作動する光回路である。アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）フィルタ、アド／ドロップ（デ）マルチプレクサ、光スイッチ、モノシリックおよびハイブリッドの光電集積デバイスのような小規模コンポーネントを形成するために用いる事が出来るという点において、ＰＬＣ技術は有利である。光ファイバによって製作されたこのようなデバイスは、通常非常に大型である。更に、ＰＬＣ構造はシリコン・ウェーハ上でバッチ製造され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光電素子回路は電気的機能および光学的機能の双方を組み合わせる。光電回路の一種として、マッハ・ツェンダー干渉計で製作された熱光学効果型スイッチ（ＴＯＳ）が挙げられる。ＴＯＳにおいて、光信号は、シリコン上のシリカ（熱感応性を有する）のような材料で製作された光導波路に隣接している発熱体を熱するために電気的入力（つまり電流）を供給する事によって切り替えられる。熱感応性を有する光導波路を熱することによって屈折率が変化し、光導波路の経路長が制御され、それによって、公知であるように、光信号がＴＯＳ中の光路を切り替わる。１×１、１×２、２×２、４×４、８×５および８個配列の２×２のような様々な種類の熱光学効果型スイッチが市販されている。
【０００４】
通常、熱光学効果型スイッチのような光電素子は、電源から熱光学効果型スイッチの発熱体までのワイヤボンディングによって外部電源に接続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
光電回路はソルダーバンプによってパッケージ基板に接続される。ソルダーバンプは光電回路に電気的な接続を提供する。一実施形態において、ソルダーバンプは、熱光学効果型スイッチ（ＴＯＳ）の発熱体に接続される。
【０００６】
図１は、光電回路の一実施形態を示す概略図である。本実施形態において、ＴＯＳ１０５は第１基板１００上で製作される。第１発熱体１１０は、ＴＯＳ１０５の或る一部分に接続される。また、第２発熱体１１２はＴＯＳ１０５の他の一部分に接続される。一実施形態において、発熱体１１０、１１２は、発熱体１１０、１１２を第１基板１００の上側の表面上において部分的に露出されたままにする工程段階が実施される。その後、基板１００はパッケージ基板１５０に接続するために上下逆にされる。
【０００７】
パッケージ基板１５０は、導電性帯状体１５１、１５２および１５３のような複数の導電性帯状体を備える。導電性帯状体１５１、１５２および１５３は、発熱体１１０、１１２のようなＴＯＳ１０５の露出した導電性を有する表面との電気的な接触を行なうために設計されている。一実施形態において、ＴＯＳ１０５は、ソルダーバンプ技術によって、導電性帯状体１５１、１５２および１５３を用いてパッケージ基板１５０に接続される。
【０００８】
フリップチップまたはＣ４技術とも称されるソルダーバンプ技術は、パッケージ基板１５０への取り付けおよび電気接続の確立の双方のために、ソルダーバンプを使用する。この技術において、ソルダーバンプはパッケージ基板１５０上の端子パッドへの接続を行なうために再度流される。
【０００９】
図１の例において、発熱体１１０および１１２の一端が導電性帯状体１５１および１５２とそれぞれ接続され、発熱体１１０、１１２の他端が導電性帯状体１５３と「共通」に接続され、一実施形態において、これは接地されても良い。
【００１０】
一実施形態において、導電性帯状体１５１、１５２、１５３は、バイア１７１、１７２、１７３によって、パッケージ基板の相対する側面上の導電性パッド１６１、１６２、１６３にそれぞれ接続される。導電性パッド１６１、１６２、１６３は、回路ボードにパッケージ基板を取り付けるための電線あるいはソルダーバンプに接続される。更に、導電性パッド１６１、１６２、１６３はＴＯＳ１０５からの熱放出を促進しても良い。
【００１１】
図２は、回路ボード２２０に取り付けられた光電素子２００の断面の例を示す概略図である。光電基板上の導電性パッド２３０、ソルダーバンプ２３２およびパッケージ基板２１０上の導電性帯状体２３４を含むソルダーバンプ技術によって、光電基板２０５はパッケージ基板２１０接続される。
【００１２】
一実施形態において、パッケージ基板２１０の導電性帯状体２３４は、パッケージ基板２１０の反対の表面上で導電性パッド２４０に接続され、また、導電性パッド２４０はソルダーバンプ２４２によって回路ボード２２０に取り付けられる。また、パッケージ基板の導電性帯状体２３４は、回路ボード２２０にパッケージ基板２１０を取り付けるために電線に接続されて良い。一例において、電線は、表面にマウンタブルな物、ピン・グリッド・アレイあるいは様々な他の種類のいずれかであって良い。
【００１３】
複数の層を備えるパッケージ基板２１０によって、パッケージ基板２１０内における相互接続２５０が得られる。これによって、光電基板２０５の導電性パッド２３０およびパッケージ基板２１０の導電性帯状体２３４のレイアウトがよりフレキシブルに設計出来る。更に、複数の層によって、熱放出が促進される。
【００１４】
光電素子２００に入力される電気的入力を制御するために、電気コントローラ２６０が光電素子２００に接続されて良い。一実施形態において、電気コントローラ２６０および光電素子２００は両方とも回路ボード２２０の表面にマウントされ、また、電気コントローラ２６０と光電素子２００との間の電気的な接続は、回路ボード２２０内の相互接続２６２によって行なわれる。
【００１５】
図１に戻り、他の実施形態において、電気コントローラ３００はパッケージ基板１５０上に統合されても良い。電気コントローラ・ダイは、パッケージ基板１５０上のトレースまたはパッケージ基板１５０内の多層の相互接続のいずれかによって導電性帯状体に接続されて良い。
【００１６】
従って、ソルダーバンプによってパッケージ基板に接続された光電素子が開示された。
しかしながら、本願明細書に記述された特定の実施形態および方法は単なる実例に過ぎない。例えば、２つの発熱体を備えたＴＯＳが記述されたが、任意の数の発熱体が開示されたアーキテクチャと共に使用され得る。形状および細部の多数の修正が、特許請求の範囲において所有権を主張する発明の範囲から逸脱する事無く為され得る。本発明は、添付の特許請求の範囲のみによって制限される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】光電回路の一実施形態を示す概略図である。
【図２】回路ボードに取り付けられた光電素子の横断面の例を示す概略図である。
【図１】
2006500600.tif 000003
【図２】
2006500600.tif 000004
【誤訳訂正書】
【提出日】平成17年1月27日(2005.1.27)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】請求項１７
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【請求項１７】
前記熱光学効果型スイッチが、前記発熱体に隣接した導波管を更に備え、
前記導波管が熱感応性を有する材料を備える、請求項１６に記載のシステム。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００２
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００２】
光回路は、以下に限定されるものではないが、多重化、多重分離および（または）スイッチングのような機能を提供する光源、検出器および（または）導波管を備える。プレーナー型光導波路（ＰＬＣ）は、回路平面中において製造されて作動する光回路である。アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）フィルタ、アド／ドロップ（デ）マルチプレクサ、光スイッチ、モノリシックおよびハイブリッドの光電集積デバイスのような小規模コンポーネントを形成するために用いる事が出来るという点において、ＰＬＣ技術は有利である。光ファイバによって製作されたこのようなデバイスは、通常非常に大型である。更に、ＰＬＣ構造はシリコン・ウェーハ上でバッチ製造され得る。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】０００８
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【０００８】
フリップチップまたはＣ４技術とも称されるソルダーバンプ技術は、パッケージ基板１５０への取り付けおよび電気接続の確立の双方のために、ソルダーバンプを使用する。この技術において、ソルダーバンプがリフローされ、パッケージ基板１５０上の端子パッドへの接続が行なわれる。
【誤訳訂正４】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１３
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１３】
複数の層を備えるパッケージ基板２１０によって、パッケージ基板２１０内における内部接続回路２５０が得られる。これによって、光電基板２０５の導電性パッド２３０およびパッケージ基板２１０の導電性帯状体２３４のレイアウトがよりフレキシブルに設計出来る。更に、複数の層によって、熱放出が促進される。
【誤訳訂正５】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１４
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１４】
光電素子２００に入力される電気的入力を制御するために、電気コントローラ２６０が光電素子２００に接続されて良い。一実施形態において、電気コントローラ２６０および光電素子２００は両方とも回路ボード２２０の表面にマウントされ、また、電気コントローラ２６０と光電素子２００との間の電気的な接続は、回路ボード２２０内の内部接続回路２６２によって行なわれる。
【誤訳訂正６】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】００１５
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【００１５】
図１に戻り、他の実施形態において、電気コントローラ３００はパッケージ基板１５０上に統合されても良い。電気コントローラ・ダイは、パッケージ基板１５０上のトレースまたはパッケージ基板１５０内の多層の内部接続回路のいずれかによって導電性帯状体に接続されて良い。
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月28日(2005.1.28)
【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】
導電性の表面を有する第１基板を作り上げる光電回路と、
導電性の表面においてソルダーバンプによって前記光電回路に接続されるパッケージ基板と
を備える、デバイス。
【請求項２】
前記光電回路が、
少なくとも２つのプレーナー型導波路と、
前記２つのプレーナー型導波路の少なくとも１つに接続される発熱体と
を更に備え、
前記発熱体が、ソルダーバンプによって前記パッケージ基板に接続される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記パッケージ基板上において、前記パッケージ基板と発熱体とを接続する導電性帯状体を更に備える、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記導電性帯状体と相対する前記パッケージ基板の側面に導電性パッドを更に備え、
前記導電性パッドはバイアを経由して前記導電性帯状体に接続され、
前記導電性パッドは前記パッケージ基板を表面実装するために用いられる、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記パッケージ基板がセラミックを備える、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記発熱体が、前記パッケージ基板の第１導電性パッドおよび第２導電性パッドによって前記パッケージ基板に接続される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項７】
前記パッケージ基板の前記第１導電性パッドおよび前記第２導電性パッドに取り付けられる導電性帯状体を更に備える、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
光電素子を製造する方法であって、
複数の第１電気コンタクトを含む光電回路と、対応する複数の第２電気コンタクトを有するパッケージ基板とのアライメントを調整するステップと、
ソルダーバンプを使用して、パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップと
を備える、方法。
【請求項９】
光電回路のアライメントを調整するステップが、熱光学効果型スイッチの発熱体をとパッケージ基板の導電性帯状体とのアライメントを調整するステップを更に備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップが、ソルダーバンプを使用して、熱光学効果型スイッチの発熱体とパッケージ基板の導電性帯状体とをボンディングするステップを更に備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
発熱体を有する熱光学効果型スイッチを操作する方法であって、
パッケージ基板と発熱体とを接続する第１および第２ソルダーバンプノードによって発熱体に電流を供給するステップと、
電流によって発熱体を加熱する事によって光信号の方向を変化させるステップと
を備える、方法。
【請求項１２】
電流が表面にマウントされた電線によってパッケージ基板に供給される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パッケージ基板と共通に回路ボードの表面にマウントされた電気コントローラによって電流を制御するステップを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
パッケージ基板にマウントされる電気的なコントローラによって電流を制御するステップを更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
回路ボードの表面にマウントされる熱光学効果型スイッチと、
前記回路ボードの表面にマウントされる電気コントローラと
を備え、
前記電気コントローラが、前記回路ボードを経由して前記熱光学効果型スイッチに電気信号を供給する、システム。
【請求項１６】
前記熱光学効果型スイッチが、
発熱体を有する第１基板と、
第２基板と
を更に備え、
前記発熱体がソルダーバンプによって前記第２基板に接続される、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記熱光学効果型スイッチが、前記発熱体に隣接した導波管を更に備え、
前記導波管が熱感応性を有する材料を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記導波管が、シリコン上にシリカを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
第１導波管、及び前記第１導波管に隣接した第１発熱体有する第１基板と、
前記第１発熱体を介して前記第１基板に半田付けされたパッケージ基板と
を備える、熱光学効果型スイッチ。
【請求項２０】
前記第１発熱体は、前記第１基板の表面上に露出した導電性を有する表面から前記パッケージ基板に電気的に接続される、請求項１９に記載の熱光学効果型スイッチ。
【請求項２１】
前記パッケージ基板は、多層の電気的な内部接続回路を有し、
前記多層の電気的な内部接続回路のいずれかによって前記第１発熱体を電気コントローラに接続する、請求項２０に記載の熱光学効果型スイッチ。
【請求項２２】
前記第１基板は、第２導波管、及び前記第２導波管に隣接した第２発熱体をさらに有し、
前記パッケージ基板は、前記第１発熱体に半田付けされた第１導電性帯状体、及び前記第２発熱体に半田付けされた第２導電性帯状体を有する、請求項１９に記載の熱光学効果型スイッチ。
【請求項２３】
前記第１導電性帯状体及び前記第２導電性帯状体に供給する電流を制御する電気コントローラをさらに備える、請求項２２に記載の熱光学効果型スイッチ。
【請求項２４】
前記パッケージ基板は、前記第１発熱体及び前記第２発熱体の双方に半田付けされた第３導電性帯状体をさらに有する、請求項２２に記載の熱光学効果型スイッチ。
【請求項２５】
前記第１導電性帯状体、前記第２導電性帯状体、及び前記第３導電性帯状体に供給する電流を制御する電気コントローラをさらに備える、請求項２４に記載の熱光学効果型スイッチ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
光回路は、以下に限定されるものではないが、多重化、多重分離および（または）スイッチングのような機能を提供する光源、検出器および（または）導波管を備える。プレーナー型光導波路（ＰＬＣ）は、回路平面中において製造されて作動する光回路である。アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）フィルタ、アド／ドロップ（デ）マルチプレクサ、光スイッチ、モノリシックおよびハイブリッドの光電集積デバイスのような小規模コンポーネントを形成するために用いる事が出来るという点において、ＰＬＣ技術は有利である。光ファイバによって製作されたこのようなデバイスは、通常非常に大型である。更に、ＰＬＣ構造はシリコン・ウェーハ上でバッチ製造され得る。なお、本出願の国際調査、又は対応米国出願の米国での審査において、下記の特許文献が発見されている。
【特許文献１】欧州特許第１０９４３５５号明細書
【特許文献２】特許第５２６４８３１号公報
【特許文献３】独国特許発明第１９６４３９１１号明細書
【特許文献４】米国特許第５４１６８７２号明細書
【特許文献５】米国特許第５９４０５４８号明細書
【特許文献６】米国特許第６０８４０５０号明細書
【特許文献７】米国特許第６２３６７７４号明細書
【特許文献８】米国特許第６３８４４７３号明細書
【特許文献９】米国特許第６４６３１８６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６５４６１７３号明細書
【特許文献１１】米国特許第６６５６５２８号明細書
【特許文献１２】米国特許第６６５８１７４号明細書
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
従って、ソルダーバンプによってパッケージ基板に接続された光電素子が開示された。
しかしながら、本願明細書に記述された特定の実施形態および方法は単なる実例に過ぎない。例えば、２つの発熱体を備えたＴＯＳが記述されたが、任意の数の発熱体が開示されたアーキテクチャと共に使用され得る。形状および細部の多数の修正が、特許請求の範囲において所有権を主張する発明の範囲から逸脱する事無く為され得る。本発明は、添付の特許請求の範囲のみによって制限される。なお、光電回路が、少なくとも２つのプレナー型導波路と、２つのプレナー型導波路の少なくとも１つに接続される発熱体とを備える。また、パッケージ基板がセラミックを備える。また、光電素子を製造する方法は、複数の第１電気コンタクトを含む光電回路と、対応する複数の第２電気コンタクトを有するパッケージ基板とのアライメントを調整するステップと、ソルダーバンプを使用して、パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップとを備える。また、光電回路のアライメントを調整するステップが、熱光学効果型スイッチの発熱体をとパッケージ基板の導電性帯状体とのアライメントを調整するステップを更に備える。また、パッケージ基板へ光電回路をボンディングするステップが、ソルダーバンプを使用して、熱光学効果型スイッチの発熱体とパッケージ基板の導電性帯状体とをボンディングするステップを更に備える。また、また、発熱体を有する熱光学効果型スイッチを操作する方法は、パッケージ基板と発熱体とを接続する第１および第２ソルダーバンプノードによって発熱体に電流を供給するステップと、電流によって発熱体を加熱する事によって光信号の方向を変化させるステップとを備える。また、電流が表面にマウントされた電線によってパッケージ基板に供給される。また、パッケージ基板と共通に回路ボードの表面にマウントされた電気コントローラによって電流を制御するステップを備える。また、パッケージ基板にマウントされる電気的なコントローラによって電流を制御するステップを更に備える。また、システムは、回路ボードの表面にマウントされる熱光学効果型スイッチと、回路ボードの表面にマウントされる電気コントローラとを備え、電気コントローラが、回路ボードを経由して熱光学効果型スイッチに電気信号を供給する。また、熱光学効果型スイッチが、発熱体に隣接した導波管を更に備え、導波管が熱感応性を有する材料を備える。また、導波管が、シリコン上にシリカを含む。
【国際調査報告】
2006500600.tif 000005
2006500600.tif 000006
2006500600.tif 000007