(57)【要約】【課題】  信号を光形態と電気形態との間およびその逆に変換するためのプラットホームを提供する。【解決手段】  このプラットホームは、誘電マウントと、半導体光源と、光ファイバーとを有している。これらの部品のうちの幾つかは、別々に作成され、次いで収束レンズと共に一体化組立体に構成される。このプラットホームによれば、フリップチップ垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）列モジュールパッケージにおける光ファイバーの自己整合を許容する。光ファイバーの自己整合は、プラットホームの幾何寸法を設計することによって達成される。これらの技術は、大型の一体化光電子回路および切換え回路網を構成するのに使用され得る。
2006506657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを伝送するか或いは受光する光学装置を取付けるようになっている装置取付け面と、
反射面と、
レーザービームを収束するための収束レンズと、
レーザービームを伝送する光ファイバーを位置付けるための少なくとも１つのファイバー床と、を具備しており、
前記反射面は、レーザービームを前記レンズと装置との間に再び差し向ける、光学プラットホーム。
【請求項２】
前記レンズは、１未満の倍率を有している、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項３】
前記レンズは、凹形表面を有している、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項４】
前記レンズは、一体の光学プラットホームと一体に形成されている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項５】
前記レンズは、一体のプラットホームに取付けられている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項６】
前記レンズは、球レンズよりなる、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項７】
前記装置取付け面は、フリップチップボンデング技術を使用して取付けられる装置を受けるようになっている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項８】
前記装置取付け面は、装置に対する電気接続部および接地部として役立つように金属層で被覆されている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項９】
前記ファイバー床は、ファイバー取付け面に形成されたＶ字形溝である、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項１０】
射出成形により作成されたポリマー材料で製造されている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項１１】
前記ポリマー材料は、ＰＭＭＡである、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項１２】
トランスファー成形により作成されたガラス材料で製造されている、請求項１に記載の光学プラットホーム。
【請求項１３】
レーザービームを伝送するか或いは受光する光学装置を取付けるようになっている装置取付け面と、
反射面と、
レーザービームを収束するための収束レンズのアレイと、
レーザービームを伝送する光ファイバーを位置付けるためのファイバー床のアレイと、を具備しており、
前記反射面は、レーザービームを前記レンズのアレイと装置との間に再び差し向ける、光学プラットホーム。
【請求項１４】
前記反射面は、複数のレーザービームを、夫々の光ファイバーに収束させる収束レンズのアレイに再び差し向ける、請求項１３に記載の光学プラットホーム。
【請求項１５】
レーザービームを伝送するか或いは受光する光学装置を取付けるようになっている装置取付け面と、
凹形の反射面と、
レーザービームを伝送する光ファイバーを位置付けるためのファイバー床のアレイと、を具備しており、
前記凹形の反射面は、レーザービームを光ファイバーと装置との間に再び差し向け、収束する、光学プラットホーム。
【請求項１６】
ＶＣＳＥＬを有する半導体装置を含む電子部品を有する電子盤と、
ＶＣＳＥＬからの射出光を、中のファイバー床の位置付けされた光ファイバーに偏向させて収束するのに使用される湾曲反射面を有する基板と、
前記半導体装置のＶＣＳＥＬがレーザービームを、湾曲反射面から光ファイバーに差し向けるように、基板に設けられて基板を印刷回路盤に取付けるためのガイドピンと、を具備している、光学組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子部品のパッケージングに関し、より詳細には、光ファイバーへの光伝送／受光装置の物理的および光学的接続を容易にするための一体化プラットホームに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー技術は、光ファイバーが広い伝送バンド幅および比較的低い減衰を有するので、通信用途によく適している。しかしながら、電子／光学回路網に対する光ファイバーのインターフェースは、レーザー発信／受信装置を基板に設け、これらの装置を別々に取付けられた光ファイバーと整合させることと関連された難点により、製造するのに高価である。この理由で、光ファイバー技術は、インターフェースが比較的少ない長距離輸送通信装置に広く実施されてきた。長距離輸送通信装置もまた、比較的価格が敏感でない。しかしながら、ファイバー光学インターフェースの高い製造コストが、地方大都市領域通信装置および他の市場への光ファイバー技術の進出を遅くした障害であった。
【０００３】
光ファイバーへのレーザーの出力と関連された出力および整合の難点をよく理解するために、光ファイバー、光学パッケージおよびレーザー伝送／受光装置の幾何形状および寸法を考慮しなければならない。光ファイバーは、代表的には、光を伝送するための中央コアと、コアへの光の内部反射を容易にする周囲のクラッドとを有する押出し成形されたガラス、ストランドである。使用中、光は、許容可能な角度で光ファイバーの一端の中へ透過される。次いで、入射光は、ファイバーコアを下ってファイバーの他端部まで移動する。
【０００４】
代表的な単一モードの光ファイバーは、ほぼ９ミクロンのコア直径を有しており、多モードのファイバーは、ほぼ５０または６２．５ミクロンのコア直径を有している。光ファイバーコアの小さい直径のため、ほぼ２ミクロンから１０ミクロンまで変化する口径を有するレーザー発光／受光装置との光ファイバーの整合が困難である。この問題は、装置が単一モードの光ファイバーと整合される場合、これらのファイバーの小さいコア直径のため、特に厳しい。
【０００５】
パッケージまたはプラットホームの受動的整合および能動的整合において光ファイバーと装置とを整合させるための２つの技術がある。能動的整合は、発光装置を作動して光ファイバーをパッケージに取付けるための位置にし、そして光ファイバー（または装置の光検出器）に出力される光の量が所定の閾値を越えるときの取付け位置を選択することによって行なわれる。対照的に、受動的整合は、整合方法においてレーザーの能動的使用なしに組立て用の部品の幾何形状に基づいて行なわれる。従って、受動的整合は、信頼でき且つ繰り返し可能な組立て方法を行なうために設置精度および許容可能な製造許容度に依存している。
【０００６】
単一の一体化光学プラットホームに基づいた受動的整合は、多モードのファイバーの接続のためにはいくらか好首尾であった。これは、多モードのファイバーのコア直径が比較的大きいからである。しかしながら、改良された整合技術が必要とされる。対照的に、単一モードのファイバーの受動的整合は、分かり難かった。これは、レーザー伝送または受光装置の孔と単一モードのファイバーの小さいコアとの間にレーザービームを光学的に出力するのに厳しい許容度および制約が必要とされるからである。この問題は、制御し難い製造許容度を本来有しているかも知れない、プラットホーム用の安価で望ましい材料の使用によって激化される。
【０００７】
半導体装置を光学プラットホームに取付けるための代表的な方法は、電子機器京業界からの良く確立された技術から適合されるフリップチップボンデング技術を使用している。変更なしでは、フリップチップボンデングによりもたらされるほぼ１ミクロンの許容度は、光ビームを取付け装置から単一モードのファイバーに出力するのに必要とされる０．５ミクロンの必要とされる許容度を満たさない。
【０００８】
従来、レーザー伝送または受光装置および光ファイバーを取付けるのに、シリコンプラットホーム（またはパッケージ）が使用されていた。このプラットホームは、レーザービームを装置およびファイバーに差し向けるシリコン製の平らな傾斜された反射面を有していた。ファイバーは、パッケージ全体がコンパクトであるように、銅シリコン基板にエッチングされたＶ字形溝に固定されていた。この設計は、シリコン光ベンチとして知られている。最近、垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）装置が別体の石英プレートに取付けられた状態でファイバー列を取付けるのに、Ｖ溝が使用されてきた。
【０００９】
これらの設計の平らな傾斜された反射面は、（i）装置と光ファイバーとの間の距離として定められる作用距離が制限されること、（ii）ダイオードレーザー出力の場合、ビーム輪郭を補償できないこと、および（iii）光電子装置とファイバーとの間の総設置許容度は高いことを含めて、幾つかの基礎的な欠点を有している。
【００１０】
高い出力効率を達成するために、光電子装置と光ファイバーとの間の作用距離は、幾何形状および他の実際の構成の考慮事情との最小の相応値に保たれるべきである。例えば、最適な距離は、特定のプラットホームに位置する半導体装置の活性領域とのファイバーの直接の突合せ接続によって達成されることができる。しかしながら、この接続案は、しばしば物理的制約により制限されるので、常に可能であるとは限らない。これらの問題は、半導体ファイオードレーザーを使用した単一モードまたは多モードのレーザーパッケージングのためのこのプラットホームの使用を大きく減じるか、或いは禁じる。レーザーおよびファイバーを別体のプラットホームに取付ける場合、能動的整合が必要とされる。
【００１１】
光ファイバーを受入れるためのシリコンＶ溝は、従来、シリコンの結晶質構造に正確な形状を化学的にエッチングすることにより形成されていた。しかしながら、単結晶シリコンは、ガラスおよびプラスチックと比較して非常に高価である。レンズ系統、４５°反射プリズムおよびフェルール孔を有する導波管を設計するのに、ポリマー成形技術が使用されてきた。他の導波管は、ファイバーブロック、４５°反射プリズム、レンズ系統およびファイバーフェルールコアと一体化された複雑な光マルチプレクサーを製造するのに、プラスチック射出成形を使用していた。しかしながら、これらの導波管は、従来、レーザー伝送または受光装置のための着座プラットホームを設けていなかった。かくして、別々にパッケージされた装置を設置し、これを導波管と整合させるのに、労働集約的であって、安価である能動的整合が必要とされていた。能動的整合を必要とする幾つかの部品を有する更に他のモジュールプラットホームが配備されていた。
【００１２】
幾つかの電子チップ用に効率的に使用されるバッチ式パッケージング方法と違って、能動的整合技術を使用する光電子部品のパッケージングは、１つずつ、行なわれなければならない。これは、組立てコストを増大する。サイズが数百ミクロンないし数ミリの多くの小型機械部品の取り扱いおよび気密環境におけるシールもまた、パッケージングコストを少ない程度、増大する。
【００１３】
これらの部品は、多くのユーザーにより使用され、共用されるので、高いコストは、長距離郵送通信においては主な問題ではなかった。しかしながら、ホトニクスにおける次の成長領域である短距離メトロ／アクセス市場の出現により、低コストのパッケージングの必要性を高めている。何故なら、これらの市場は、価格が極めて敏感であるからである。大量低コストの要求は、製造経済性の顕著な改良で満たされなければならない。低パッケージングコストのための方法は、単一プラットホームの受動的整合技術、バッチ式製造および製造の自動化の導入において光学部品の一体化を使用することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、低コストの受動的整合技術を使用し得る、光伝送および受光装置を取付け、これを光ファイバーと整合させるための新規な技術の必要性がある。更に、レーザー伝送および受光装置および光ファイバーを取付けるのに使用されるべき単一の一体化プラットホームの必要性がある。更に、製造許容度を緩和し、プラスチックまたはガラスのようなプラットホームを取付けるための安価な材料の使用を許容するプラットホームおよび取付け方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１つの実施の形態によれば、一体化特徴により整合許容度を減少させる単一プラットホームが、提供される。これらの特徴は、光ビームを取付け源トランスミッタから光ファイバーに向けて偏向させるミラーと、このミラーとファイバーとの間に設けられたファイバーのところに効果的な縮小像を形成する一体化収束レンズと、同プラットホームにおいて光ファイバーを受入れるためのＶ字形溝構造とを含む。プラットホームは、特定の用途に応じて、例えば、ガラスおよびプラスチック材料のトランスファー／射出成形、研削または研磨により安価に製造され得る。これらの原理は、光ビームを伝送する代わりに、光ビームを受光するのに光検出器が使用される場合に、適用されてもよい。
【００１６】
一般に、光ビームは、垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）または他のレーザーのようなレーザーにより生じられてもよい。また、光ビームは、半導体光学増幅器（ＳＯＡ）のような非レーザーまたは任意の他のビームであってもよい。ミラーは、ビームを４５度の角度または任意の他の適当な角度で光ファイバーコアに向けて偏向するように設定されてもよい。
【００１７】
本発明の他の実施の形態によれば、平らなミラーおよびレンズは、同様な収束／縮小効果を有する一体化凹形ミラーと取り替えられてもよい。ビームの収束および縮小から得られる緩和許容度のため、フリップチップボンデングのような受動的整合技術の使用が適用されてもよい。プラットホームおよび取付け方法は、多モードおよび単一モードのファイバーの両方に適している。
【００１８】
本発明によれば、１）プラットホームと光ファイバーとの間の作用距離は延長され、２）ビームの輪郭は、収束レンズにより対象形に調整され、３）受動的整合のための許容度は、従来技術と比較して、ｘおよびｙ次元において緩和される。これらの特徴により、光学パッケージを製造するコストを低減する。
【００１９】
本発明の他の字形によれば、プラットホームは、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート（ＰＣ）のようなプラスチックまたは他の適当な材料で製造された誘電基板である。垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）ユニットが、フリップチップボンデングを使用して基板に取付けられている。レーザーの全反射が、基板の傾斜側壁部の表面に実現される。側壁部の角度は、ビームを９０度の角度または０度と１８０度との間の任意の他の有利な角度で偏向させるように選択される。光は、プラットホームの一体化レンズを通して、光ファイバーが例えばＶ溝またはフェルールに設置されて距離を隔てられている像面に収束される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１つの実施の形態によれば、一体化特徴により整合許容度を減少させる単一のプラットホームが設けられている。これらの特徴は、垂直空洞面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）トランスミッタからのレーザービームを光ファイバーに向けて反射する４５度ミラーと、このミラーとファイバーとの間に設けられ、ファイバーのところに効果的な縮小像を形成する収束レンズと、同プラットホームにおいて光ファイバーを受けるためのＶ字形溝構造体とを含んでいる。プラットホームは、特定の用途に応じて、例えば、トランスファー／射出成形、ガラスおよびプラスチック材料の研削または研磨により安価に製造され得る。レーザーを伝送する代わりに、レーザーを受信するために光検出器を使用する場合に、同じ原理を適用し得る。
【００２１】
図１Ａは、ＶＣＳＥＬ装置のような光伝送または受光装置１００をプラットホームを介して光ファイバー１０９に電気的および光学的に接続するためのパッドおよび相互接続部を示す本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図を示している。図１Ａを参照すると、レーザー伝送／受光装置１００および光ファイバーを設けるのに、誘電基板１０３が使用されている。この基板１０３は、ガラスまたはポリマーのような他の適当な材料で製造されてもよい。基板１０３は、トランスファー成形、射出成形または高精度研削により形成されてもよい。ガラス成形を使用する場合、予備造形されたガラスを予熱されたモールドに押し入れてもよい。数分後、圧力を放出し、基板を取出す。使用材料のガラス転移温度に応じて、成形工程中に使用し得る温度の広い範囲がある。例えば、使用ガラス材料に応じて６５０度ないし１３００度の温度範囲が一般的である。しかしながら、この範囲外の温度もまたは可能である。ポリマーを使用する場合、基板を形成するのに射出成形方法が使用されてもよい。
【００２２】
基板１０３は、光電子装置を取付けるための電気相互接続部が形成される装置取付け面を有している。例えば、ボンデングパッド１０４が、基板１０３に設けられてもよく、このボンデングパッド１０４は、装置１００上の合わせボンデングパッドと整合される。同様に、ボンデング接触パッドを基板１０３の外側のレーザードライバ１０５または他の装置に例えばワイらボンデングにより接続するように、配線が、装置取付け面の上または中に形成されてもよい。
【００２３】
ボンデングパッド１０４を製造するために、金属を基板１０３に所定の位置で付着させてもよい。この付着は、金属を基板に付着させるための幾つかの周知の技術のうちのいずれかを使用して行なわれてもよい。１つの実施の形態によれば、ボンデング接触パッド１０４を生じるのに、純金の層が基板１０３に付着される。装置１００は、ＶＣＳＥＬ装置またはＶＣＳＥＬ列のような半導体レーザー源よりなってもよい。装置１００および１０５は、はんだボール１０６を使用して取付けられてもよい。本発明の１つの実施の形態によれば、はんだボール１０６は、サイズが例えば５ミクロンから５０ミクロンに及ぶ金／錫はんだボールの共融混合物よりなってもよい。装置１００および１０５は、相互接続されてもよいし、および／または例えば、純金を使用してワイヤボンデングにより基板から離れた装置に接続されてもよい。はんだボールおよびワイヤボンデング部を形成するのに他の材料を使用してもよいことはわかるであろう。
【００２４】
基板１０３は、装置取付け面から離れる方向に延びているファイバー取付け面を有するファイバー取付け部分を有してもよい。このファイバー取付け面は、光ファイバーを受入れるＶ字形の溝１０７を有してもよい。これらのＶ字形の溝１０７は、成形方法の一部として正確に形成されてもよい。変更例として、これらの溝は、ファイバー取付け面に切削されてもよい。これらのＶ字形の溝１０７は、基板上の装置１００に接続されるべきである各光ファイバー用の取付け箇所を正確に規定するための機構をなしている。
【００２５】
また、基板１０３は、装置１００および装置取付け面の下に反射性の傾斜側壁部を有している。基板１０３は、装置１００から発光された（或いは装置１００に出力された）レーザーが基板を通るように半透明である。装置１００がＶＣＳＥＬを有する場合、レーザービームは、装置上のレーザーから基板を通って下方に伝送される。反射性傾斜側壁部は、ビームを装置１００から活性ＶＣＳＥＬと関連されたＶ字形溝に向けて反射させるように傾斜されている。反射性側壁部は、例えば、これと取付け面との間に４５度の角度を呈してもよい。基板の幾何形状、基板に設けられる任意のレンズの特性および装置１００の特性に応じて、０度と９０度との間の他の角度も可能である。一般に、反射性側壁部の角度は、光ファイバーと装置１００との間にレーザーの最大出力をもたらすように選択されるべきである。
【００２６】
また、基板１０３は、装置１００または光ファイバーからのレーザービームが通る透過面を有している。この透過面には、凹部が形成されてもよい。１つまたはそれ以上の収束レンズが設けられるレンズ取付け段部１０８が、形成されてもよい。このレンズ取付け段部１０８は、例えば、これを基板に付着させることによって基板の凹部内に組み入れられてもよい。レンズのアレイ１０１を透過面に付着させるために、指数整合エポキシを使用してもよい。変更例として、レンズは、基板の透過面に一体に形成されてもよい。
【００２７】
Ｖ字形溝１０７において、光ファイバー１０９は、各収束レンズの像平面で整合される。これは、案内ストッパを使用して行なわれてもよい。図１Ａに示される基板は、反射平面と光ファイバーとの間の作用距離を延長する可能性を有しており、大きい整合許容度で高い出力効率を達成する。これは、一部、レンズのアレイ１０１によりもたらされる縮小に起因している。
【００２８】
ＶＣＳＥＬ装置１００からプラットホーム１０３を通ってレンズのアレイ１０１の多数の収束レンズのうちの１つを通して光ファイバーへのレーザービームの伝播を示す、図１Ａの横断面を示している。図１Ｂを参照して説明すると、レーザービームが、ＶＣＳＥＬから射出され、基板１０３を通って反射面に向けて移動する。反射面は、ビームを基板１０３の透過面におけるレンズに向けて反射する。このビームは、反射面からレンズへ移動するにつれて幅広くなる。レンズはこのビームを、光ファイバーの端面のコアに心出しされるべきである幅狭い輪郭に収束して集中する。この収束は作用距離を伸ばし、ビームを光ファイバーに出力する出力効率を高める。
【００２９】
図１Ｃは、図１Ａの実施の形態の頂面図を示している。装置１００が反射性傾斜面にわたって位置付けされており、レンズのアレイ１０１が光ファイバーの端部と反射性傾斜面との間に位置付けされていることは、図１Ｃから明らかである。また、ファイバーの端部とレンズとの間に隙間があってもよいことも明らかである。
【００３０】
図１Ｄは、パッドおよび相互接続部を示している本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。図１Ｄを参照して説明すると、基板１０３の反射性傾斜面は、装置取付け面の反対側の表面の一部として形成されている。この設計は、反射性傾斜面が装置取付け面まで延びている切欠きにより基板内に形成されている図１Ａに示される設計ほど剛性でなくてもよい。また、図１Ｄは、レンズのアレイが基板１０３の透過面の中に一体に形成されている実施の形態を示している。また、図１Ｄに示される基板のための装置取付け面の面金属被覆は、図１Ａにおけるものとわずかに異なっており、外部装置へのワイヤのボンデングに影響する。
【００３１】
図１Ｅは、一体のレンズを有する一体化基板を使用している実施の形態による一体化プラットホームの３次元図を示している。図１Ｅを参照して説明すると、１つの基板が、４５°ミラーと、基板の透過面に形成されたマイクロレンズと、トランスファー成形により形成されたファイバー取付け面に形成されたＶ字形溝とを一体化している。ミラーの４５°は、装置取付け面に対するミラーの角度を言っている。４５°の角度は、９０°のビームの反射を生じる。ファイバー光学コアと発光または受光装置との間にビームを再び差し向けるために、実施に応じて０度と１８０度との間の任意の適当なビーム反射角度を使用してもよい。
【００３２】
成形材料はガラスまたは他の高温ポリマーであってもよい。この基板はレーザードライバおよび他の電子機器用のキャリアとしても機能することができる。この場合、金／錫はんだボール（直径２０μｍ）１０６の共融混合物を使用して、半導体レーザー源１００（ＶＣＳＥＬ列）およびレーザードライバ装置１０５が取付けられるボンデング接触パッド１０４を生じるように、純金層が付着される。次いで、これらの構成部品は、純金を使用したワイヤボンデングにより相互接続される。図１Ａの実施の形態と同様に、ＶＣＳＥＬから発光されたレーザービームは、４５°ミラーにより反射され、次いでマイクロレンズによりＶ字形溝に着座している光ファイバーに収束される。
【００３３】
図１Ｆは、一体化基板を使用した実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。図１Ｆを参照して説明すると、基板１０３は、それに埋設された４５°反射面を有している。この基板は、強い機械的構造を有しており、かくして、４５°ミラーの位置に対する設計の束縛を緩和することができる。ＶＣＳＥＬからレンズまでの光路が短ければ短いほど、レーザービームがレンズにより収集される前に発散するのが少なくなるまた、この基板は、ＶＣＳＥＬからレーザードライバ装置までの光路を与えることができ、ワイヤボンデングの使用を取除くことでき、それによりパッケージ全体をより強固にする。
【００３４】
図１Ｇは、２つのプラットホームが系統内で互いに接着されている本発明の実施の形態によるフェルールを介して一体化プラットホームにファイバーを設置した場合を示している。図１Ｇを参照して説明すると、光ファイバーの整合のためにフェルール１０９が使用されている。これらのフェルールは、基板１０３の湾曲面に固定すべき取付け端部を有するように設計されている。次いで、ファイバーは、フェルールを通して像面のところに設置される。これは、案内ストッパ１１０を使用することにより制御され得る。また、図１Ｇにおいて、基板１０３が集積回路盤を含んでもよい他のパッケージング部品に接続されてもよいことはあきらかである。装置１００は、これにワイヤボンデングされている印刷回路盤上の他の装置から駆動されてもよい。
【００３５】
図１Ｈは、レンズ／Ｖ溝／ファイバー組合せの代わりに、配列された導波管が使用されている本発明の実施の形態による一体化プラットホームを示している。図１Ｈを参照して説明すると、図１Ａの実施の形態におけるレンズ／Ｖ溝／ファイバー組合せの代わりに、配列された導波管が使用されている。この実施の形態によれば、レーザービームが、ＶＣＳＥＬ装置から発散し、傾斜面から反射し、そして導波管に入射する。各導波管は、ビームを夫々の光ファイバーに伝送する。これらの導波管は、プラットホームと一体化されてもよいし、或いは別々に製造され、そしてハイブリッド構造を形成するようにプラットホームと組合されてもよい。
【００３６】
図１Ｉは、本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。プラットホームの材料は、光ビームの透過を許容するために透明でなければならない。この材料は、透明であるガラスでもプラスチックでもよい。必要なら、プラットホームの材料は、望ましくは、高温で行なわれるべき次の製造工程を許容するために耐高温性である。
【００３７】
図１Ｉを参照して説明すると、プラットホーム１０３は、Ｖ溝を持つ上面と、発光または受光部品を受けるための下面とを有している。また、下面は、はんだボール１０６を含めて、発光または受光部品１００をこれに接続して設けるための金属被覆部を有してもよい。プラットホームのＶ溝内にファイバー１１２が設けられてもよく、このようにして、これらのファイバーは、基板に対して整合される。ファイバーの一端は、ファイバーおよび基板に対する或る角度に研磨され、そして被覆されてファイバー/表面の界面のところに反射面を設けている。ファイバー１１２は、ファイバー１１２は、その反射面から反射された光ビームがＶＣＳＥＬのような部品１００内のビーム発光または受光装置とファイバーコアとの間で移動するように、Ｖ溝に沿った箇所に位置付けされている。換言すると、部品１００およびファイバー１１２は、ファイバーおよび／またはプラットホームに対する反射面の角度と、プラットホームの幾何形状と、各ＶＣＳＥＬ装置の関連ウィンドを有するＶＣＳＥＬの列幾何形状とに基づいて整合されている。ファイバー１１２の反射面の角度は、任意の有利な値であってもよいし、望むなら、Ｖ溝内の異なるファイバー１１２間で変化してもよい。
【００３８】
図１Ｌは、部品１００からファイバーへ伝送されるビームの光路が示されている図１Ｉの実施の形態の横断面図を示している。図１Ｌを参照して説明すると、ビームは、半透明なプラットホーム１０３とＶ溝とを横切り、ファイバー１１２の外面を通る。この理由で、ビームの経路にあるファイバーの部分は、ファイバー１１２への光の入射を許容する半透明な表面を有していなければならない。ファイバーにおいては、ビームは、ファイバーを横切り、反射面から反射し、そしてファイバーコアを下っていく。ガラス基板およびファイバークラッドを通過した後、ＶＣＳＥＬ列からの光ビームは、傾斜ファイバーコアにより反射され、次いでファイバー列に沿って伝播する。
【００３９】
図２Ａは、レーザーの反射および収束のための湾曲反射面を有している本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図を示している。図２Ａを参照して説明すると、基板は、各々が凹形ミラーとして機能する多数の湾曲面を備えている。ＶＣＳＥＬからの入射光は、湾曲面４０１から反射され、多数の光ファイバーがＶ字形の溝に設置されている像面に収束される。凹形ミラーが、図１の実施の形態に使用されている反射面および収束レンズに取って代わっている。これにより、設計をよりコンパクトな設計に簡単化している。湾曲面からの最大の反射能を確保するために、金属層皮膜をこの面に形成することができる。この実施の形態は、大きな整合許容度で高い出力効率を達成することが可能であり、またミラーとファイバーとの間の作用距離を延長することを考慮に入れている。
【００４０】
図２Ｂは、図２Ａの実施の形態の横断面図を示している。図２Ｂを参照すると、湾曲反射面４０１を向かうにつれて発散するＶＣＳＥＬからのビームが示されている。次いで、このビームは、光ファイバーに向けて反射され、そして、光ファイバーに当ると、集中されてコアの中心のところでファイバーに入射するように収束される。
【００４１】
図２Ｃは、本発明の実施の形態の２方向伝送特徴を示している図２Ａの実施の形態の頂面図を示している。また、図２Ｃは、多数のトランスミッタの使用を示している。
【００４２】
図３は、印刷回路盤に一体化された本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図を示している。図２Ａを参照して説明すると、光学プラットホームは、ＶＣＳＥＬ装置から発光されたレーザービームを収束するための湾曲面を有するポリマー基板を備えている。この実施の形態では、半導体装置は、フリップチップボンデングにより印刷電子回路盤または他の電子部品を有するプラットホームに直接取付けられるか、或いは変更例として、はんだボンデング工程に必要とされる高温の因りリードフレームチップパッケージに取付けられている。ポリマー基板は、対応する金属被覆湾曲面およびファイバー溝と共に電子プラットホームに取付けためのガイドピンを有するように設計されている。この設計は、広く組立て容易のために発展されたＰＣＢ工業界における用途を有している。
【００４３】
半導体レーザー装置の取付けに関しては、機械的強度を加え、且つ半導体、ボンデングパッドおよびはんだポンプの酸化を最小にするために、レーザー装置とサブマウントとの間の隙間を埋めるのに余盛不足充填（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｉｎｇ）が適用される。
【００４４】
図４Ａは、ファイバー列が、例えばＶＣＳＥＬ装置１００の発光面により発生されるビームと直角である一体化プラットホームの３次元図を示している。ＶＣＳＥＬ列１００は、はんだボール１０６を使用してガラス基板１１３にフリップチップによりボンデングされてもよい。一体化プラットホーム１０３は、これに対して部品が整合されると、ビームと平行に位置付けされるＶ溝列を有している。また、プラットホーム１０３は、ガラス基板１１３を受けて取付けるための矩形のフレームを有している。一体化プラットホームおよびガラス基板１１３の寸法許容度を制御することによって、ＶＣＳＥＬ列は、ファイバー列１１２と受動的に整合されることができる。これは、プラットホーム１０３の矩形の切欠き部分内に正確に嵌るようにガラス基板を寸法決めすることによって達成され得る。他の技術は、整合マークがそれぞれガラス基板１１３およびプラットホーム１０３にパターン化されているなら、パターンの見分けを含む。図４Ｂは、部品１００およびファイバー１１２が共に設けられている構成における図４Ａの横断面図を示している。部品１００のＶＣＳＥＬ列からの光ビームは、ガラス基板１１３を通り、次いでファイバー列の中に直接入る。ファイバーは、レンズ化ファイバーであってもよいが、これに限定されるものではない。ガラス基板１１３は、部品用の電気的および物理的取付け面として作用するだけではなく、ファイバーストッパとしても作用する。このファイバーストッパは、ファイバーの一端をガラス基板１１３の表面に突き当てることによってＶ溝に沿ってファイバーを整合し易くする。このようにして、部品とファイバーの端部との間の距離を十分に制御することができる。部品１００から発光された光のビームはガラス基板を通ってファイバー１１２の一端に入る。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態によるプラットホームを製造する方法を示している。図５を参照して説明すると、工程４００において、成形型を形成する。この成形型は、工程４１０において例えばトランスファー成形または射出成形により基板を製造するのに使用される。工程４２０において、マスキング手順に従って基板を金属で選択的に被覆してボンデングパッドを形成する。工程４３０において、はんだまたはフリップチップ取付け技術を使用して、レーザーを発光および受光するための装置をボンデングパッドに取付ける。工程４４０において、他の装置および部品を基板１０３の取付け面に形成されたパッドにワイヤボンデングをする。次いで、工程４５０において、余盛不足充填を適用してチップを酸化から保護し、機械的支持体を設ける。工程４６０において、光ファイバーをファイバー取付け面のＶ字形溝の中に整合させる。次いで、ファイバーを、例えば、付着によりＶ字形溝内に取付ける。工程４７０において、基板を、例えば、これを集積回路盤に取付けることによって他の電子機器とパッケージングする。
【００４６】
本発明の特定の実施の形態を説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなしにこれらの実施の形態の変更例を行うことができることは、当業者には理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】ＶＣＳＥＬ装置を光ファイバーに電気的および光学的に接続するためのパッドおよび相互接続部を示している、本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図１Ｂ】ＶＣＳＥＬ装置からプラットホームを介して収束レンズを通って光ファイバーへのレーザービームの伝播を示している、図１Ａの横断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの実施の形態の頂面図である。
【図１Ｄ】パッドおよび相互接続部を示している、本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図１Ｅ】一体のレンズを有する一体化基板を使用している実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図１Ｆ】一体化基板を使用している実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図１Ｇ】２つのプラットホームが装置内で互いに接着されている、本発明の実施の形態によるフェルールを介して一体化プラットホームへのファイバーの設置を示す図である。
【図１Ｈ】列状導波管がレンズ／Ｖ溝／ファイバーの組合せの代わりに使用されている本発明の実施の形態による一体化プラットホームを示す図である。
【図１Ｉ】ファイバーが傾斜反射面を組み入れている本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図１Ｌ】ファイバーに沿ってファイバーおよびプラットホームを通る図１Ｉの横断面図である。
【図２Ａ】レーザーの反射および収束のために湾曲反射面を使用している本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図２Ｂ】図２Ａの実施の形態の横断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの実施の形態の頂面図である。
【図３】印刷回路盤に一体化された本発明の実施の形態による一体化プラットホームの３次元図である。
【図４Ａ】ファイバー列が例えばＶＣＳＥＬ装置の発光面により発生されたビームと直角である一体化プラットホームの３次元図である。
【図４Ｂ】部品およびファイバーが基板に取付けられている構成における図４Ａの横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態による一体化プラットホームを形成する方法を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｌ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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