(57)【要約】回路カード間の光インターフェイス、更に詳しくは回路カードと主ボード上の光の通路間のインターフェイスを、バルクシリコンの微細加工技術を用いて製造する。インターフェイスのシリコン部材は化学的にエッチングされ、機械的に製造されたインターフェイスより高い精度及び低いコストで大量生産できる。その結果として、インターフェイスは一対の回路カードに取り付けるための一対の微細加工を施したシリコン基板を含んでなり、そのシリコン基板の各々は他の基板と位置合わせするための基準となる機構、つめ、又はキャビティを有し、それによって、２つの回路カードを位置合わせする。第１の回路カード上の光路はカード上に取り付けた光ファイバーを含むこともできる。第２の回路カードに取り付けたシリコン基板は球形レンズのための化学的にエッチングされたキャビティを含み、このキャビティが他の基準となる機構、つめ、又はエッチングされたキャビティと位置合わせされ、第１の回路カードの光路と位置合わせされる。さらに、このインターフェイスは基板に微細加工され形成されたキャビティの中に位置合わせピボットを備え、このピボットは球形レンズでもよく、基板間、即ち回路カード間な自己整合位置合わせが実行される。
2004501394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回路装置と、
前記第１の回路装置に取り付けられた第１のシリコン基板とを含み、
前記第１のシリコン基板は、少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせ機構と、
前記第１のシリコン基板に光ファイバーを位置合わせするための第２の化学的にエッチングされた位置合わせ機構とを有することを特徴とする別々の回路装置を接続するための自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項２】
前記第１の回路装置が第１の回路カードと、
前記第１の回路カードの端部に取り付けられた第１のシリコン基板とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項３】
さらに、第２の回路装置と、
前記第２の回路装置に取り付けられた第２のシリコン基板とを含み、
前記第２のシリコン基板は前記第２のシリコン基板を前記第１のシリコン基板に位置合わせするための少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせ機構を有し、
これにより前記第１及び第２のシリコン基板が自己整合的な方法で互いに噛み合うように嵌め合わされ、前記第１及び第２の回路装置が自己整合位置合わせによる噛み合わせが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項４】
前記第２のシリコン基板は、さらに前記第２のシリコン基板に光ファイバーを位置合わせするための第２の化学的にエッチングされた位置合わせ機構を有することを特徴とする、請求項３に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項５】
前記第１及び第２の回路装置はそれぞれ、１つの回路カードと、前記第１及び第２の回路装置間に自己整合位置合わせインターフェイスを形成するために前記第１及び第２の回路カードにそれぞれ取り付けられた前記第１及び第２のシリコン基板を含むことを特徴とする、請求項３に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の回路装置はさらに、前記第１のシリコン基板上で、前記第１のシリコン基板上に前記第１のシリコン基板の前記第２の化学的にエッチングされた位置合わせ機構により位置合わせされた第１の光ファイバーと、前記第２のシリコン基板上の第２の光ファイバーを含むことを特徴とする、請求項５に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項７】
前記第２のシリコン基板はさらに、前記第２のシリコン基板に前記第２の光ファイバーを位置合わせするための第２の化学的にエッチングされた位置合わせ機構を有することを特徴とする、請求項６に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項８】
前記第１及び第２のシリコン基板のそれぞれの前記第１の化学的にエッチングされた位置合わせ機構は、前記位置合わせ機構間にボールレンズを保持するように構成され、
さらに、前記第１及び第２のシリコン基板の前期第１の化学的にエッチングされた位置合わせ機構の間に少なくとも１つのボールレンズを含み、
前記少なくとも１つのボールレンズは前記第１及び第２のシリコン基板の前期第１の化学的にエッチングされた位置合わせ機構を位置合わせし、それにより、前記第１及び第２のシリコン基板が互いに位置合わせされ、前記第１及び第２の回路カードが互いに位置合わせされ、前記第１及び第２の光ファイバーが前記第１及び第２の光ファイバーを通して単一の光路を確定するように位置合わせされることを特徴とする、請求項７に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項９】
前記第１及び第２のシリコン基板のうち少なくとも１つは前記単一な光路を通る光の方向を変えるための反射面を有していることを特徴とする、請求項８に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１０】
第１及び第２の回路装置と、
前記第１及び第２の回路装置にそれぞれ取り付けられた第１及び第２のシリコン基板とを含み、
前記第１及び第２のシリコン基板はそれぞれ少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせキャビティを有し、
前記第１及び第２のシリコン基板の化学的にエッチングされた前記位置合わせキャビティは互い相対して一致し、
前記位置合わせキャビティを互いに一致させて位置合わせするために、球形レンズを保持するための大きさにした位置合わせキャビティによって結合されたキャビティが形成され、
これにより、前記第１及び第２のシリコン基板が互いに位置合わせされ、前記第１及び第２の回路カードが互いに位置合わせされることを特徴とする、別々の回路装置を接続するための自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１１】
前記第１及び第２のシリコン基板のうち少なくとも１つは、球形レンズを前期少なくとも１つのシリコン基板に位置合わせし、前記少なくとも１つのシリコン基板がとりつけられた回路装置に結合した光ファイバーを通る光を屈折させる球形レンズを位置合わせするための、位置合わせ機構を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１２】
マザーボードをドータ・ボードに接続する自己整合位置合わせインターフェイスであって、
マザーボードと、
前記マザーボードに取り付けられた光学ベンチとを含み、
前記光学ベンチは少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせキャビティをその表面に有し、
前記位置合わせキャビティは、前記光学ベンチを対応するドータ・ボードの光学ベンチに位置合わせするために、その中に位置合わせピボットを保持するための大きさとすることを特徴とする、自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１３】
前記マザーボードに取り付けられた前記光学ベンチはさらに、光ファイバーを保持する保持手段を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１４】
前記マザーボードに取り付けられた前記光学ベンチがさらに、前記光ファイバーを通る光を屈折するために取り付けられたレンズを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１５】
前記マザーボードに取り付けられた前記光学ベンチはさらに、前記レンズを中に保持するために形成された窪みを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１６】
前記マザーボードに取り付けられた前記光学ベンチがさらに、前記光ファイバーを通る光の方向を変更するために形成されたミラー表面を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１７】
前記位置合わせピボットが球面レンズからなることを特徴とする、請求項１６に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１８】
前記位置合わせピボットが球面レンズからなることを特徴とする請求項１２に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項１９】
前記マザーボードに取り付けられた前記光学ベンチはさらに、前記光ファイバーを通る光の方向を変更するために形成されたミラー表面を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の自己整合位置合わせインターフェイス。
【請求項２０】
第１の化学的にエッチングされたキャビティを有する第１のシリコン基板に取り付けられた第１の回路カードを、前記第１のキャビティに対応する位置に第２のキャビティを有する第２のシリコン基板に取り付けた第２の回路カードに位置合わせする方法であって、
前記第１及び第２のキャビティ間に配置するための位置合わせピボットを提供する段階と、
前記第１のシリコン基板の前記第１の位置合わせキャビティを、それに対応する前記第２のシリコン基板の前記第２のキャビティに隣接するように位置させ、前記位置合わせピボットをその間に位置させ保持させる段階とからなり、
これによって前記第１及び第２のシリコン基板を互いに位置合わせすることを特徴とする回路カードの位置合わせ方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２の回路カードの少なくとも１つに光ファイバーが接続されており、前記第１及び第２の回路カードのもう一方に取り付けられた第１及び第２のシリコン基板の１つは、化学的にエッチングされたキャビティを有し、前記化学的にエッチングされたキャビティで位置合わせをする位置合わせ方法であって、
前記第１及び第２の回路カードの一方に取り付けられた前記第１及び第２のシリコン基板の前記化学的にエッチングされたキャビティに球形レンズを設ける段階をさらに含み、
それにより、前記第１及び第２回路カードの少なくとも１つに接続された前記光ファイバーを、前記光ファイバーを通る光を屈折させるための球形レンズに位置合わせさせることを特徴とする、請求項２０に記載の回路カードの位置合わせ方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２の回路カードの各々は光ファイバーが接続されており、前記第１のシリコン基板の前記第１の位置合わせキャビティを対応する前記第２のシリコン基板の第２のキャビティに隣接して位置させ、前記第１及び第２の回路カードの前記光ファイバーを位置合わせする段階を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の回路カードの位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は一般的には、メインボード又はマザーボードとその上に取り付けられている回路カード（ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃａｒｄｓ）間のインターフェイスに関するものであり、具体的には、このような接続の自己整合位置合わせ光学インターフェイスに関するものである。更に詳細には、本発明は、このようなインターフェイスを作成するための微細電子機械システムによる方法で、バルクシリコンの微細機械加工技術を利用することに関するものである。
【０００２】
（背景技術）
回路カード（又はドータ・ボード）とメインボード間のインターフェイスは、公知である。このようなインターフェイスは、通常２つのボード上の回路間に電気信号の伝達を行うために摩擦接触による電子機械コンタクト（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｏｎｔａｃｔｓ）を設けている。最近の技術の進歩及び回路構成部品の小型化で、回路カード上で処理される情報量は著しく増加し、接続する２つの回路間のデータ伝送の処理能力に対する要求も増加している。
【０００３】
しかし、回路間のインターフェイスで現在使用されているタイプの電子機械相互接続では、データ伝送能力が限られている。
また、光学的相互接続は大きい伝送能力が可能となるが、このような相互接続には卓越した位置合わせ精度が必要であり、また製造に費用がかかる。
【０００４】
別の分野では、シリコン基板をエッチングして半導体チップを製造することが公知である。また、先行技術では機械装置、機械、作動装置及びセンサーを製造するために、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ　ｅｉｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ：微細電子機械システム）技術を使用することが公知である。ＭＥＭＳ技術は、公知のバルクシリコンの微細機械加工技術を利用している。この技術は、化学的にエッチングされたシリコン片、又は基板を利用しており、このシリコン片、又は基板は通常＜１００＞高品質、低欠陥シリコンウェハーから作られている。このシリコンウェハーは制御された濃度の不純物（ｄｏｐａｎｎｔｓ）を含む単結晶シリコンインゴットから製造される。不純物のレベル及び種類は、微細機械加工された構造において不純物によって誘発される欠陥を少なくするように最小にすることが好ましい。
【０００５】
このような技術は、光学ベンチ上に自己整合位置合わせされたサブアセンブリを製造することに関する米国特許第５，５５０，０８８号に記載されている。そこでは、アクティブ光電子装置がシリコンベース上に取り付けられて、溝、キャビティ及び位置合わせ戻り止め等のエッチングされた種々の機構を含むシリコンベースの構成部品を使用することによって、同シリコンベース上の通信光ファイバーに自己整合位置合わせされる。従って、この先行技術においては、光学ベンチ上で光ファイバーと自己整合位置合わせされる光電子装置が提供され、シリコンベースに形成された各種形状の基準を用いて様々な自己整合位置合わせ工程が達成される。
【０００６】
更に、米国特許第５，１７９，６０９号及び第５，２５９，０５４号では、アクティブ光学装置とそれに接続する光ファイバーの完全なパッシブ位置合わせ（ｐａｓｓｉｖｅ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）のために、エッチングされたシリコン基板を使用することが記載されている。このような構成において、別々のシリコン基板がベース及びヘッダー等のような構成部材を形成している。ここで、１つの基板がアクティブ光学装置を支持しており、１つ（以上）の基板が接続される光ファイバーを保持するための溝を有している。このような構成では、２つの基板を位置合わせし、且つ、機械的に接着するために戻り止め、キャビティ及び球体を利用している。
【０００７】
しかし、先行技術の構成では基板の位置合わせ、特に製造時に位置合わせをし組み立てられた基板を位置合わせすることにしか適用できないことは明らかである。
更に、先行技術の構成は、１つの光学装置を形成するために互いに位置合わせされ微細機械加工されたシリコン基板上に、光電子装置、即ちアクティブ回路を形成する。
従って、先行技術では光路だけでなく電気回路を含む２つの回路デバイス間のパッシブインターフェイスを設けることができず、別々の装置の２つの光路間の位置合わせを行うことができず、異なるメーカーによる市販デバイス間の光学インターフェイスを設けることができず、また、インターフェイスが２つの別々の回路ボード上に取り付けられた２つの別々のパッシブシリコン基板を含んでいる、２つの異なる回路ボード間の光学インターフェイスを設けることもできていない。　さらに、先行技術では内蔵された微細機械加工シリコンインターフェイス構成部品を有し、別の類似した回路ボードと自己整合位置合わせされる回路ボードを提供することもできていない。
【０００８】
また、先行技術では、第１の回路ボードに化学的にエッチングされた基準機構を有したシリコン基板を取り付ける工程を含む、第１の回路ボードを別の回路ボードに接続させるための方法を開示していない。先行技術では、微細機械加工シリコン基板を各回路ボードに取り付けるためにエッチングされた基準機構を有する各シリコン基板を設け、２つの基板を互いに自己整合位置合わせするように合わせることによって、回路ボードを接続させるための方法を開示していない。さらに、先行技術では、回路ボードの自己整合位置合わせによる合わせを達成するために、２つのチップの基準機構間にボールレンズを設ける工程を含む、エッチングされた基準機構を有したチップで、それぞれ内蔵されたパッシブシリコンチップを有する回路ボードを接続させるための方法を開示していない。
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、先行技術の欠点を解決することである。
さらに、本発明の目的は、回路カードと回路カードが上に取り付けられているメインボードの間に光学インターフェイスを形成するための改良された方法を提供することである。
本発明の他の目的は、回路カード及びメインボード間に自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けるための改良された方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は，２つの回路ボード間に微細電子機械技術を用いたパッシブ光学インターフェイスを形成するための方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、回路カードと回路カードが上に取り付けられたメインボード間に改良された光学インターフェイスを設けることである。
さらに、本発明の他の目的は，回路カードとメインボード間に改良された自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けることである。
さらに、本発明の他の目的は、別々の回路デバイス間にパッシブ微細機械加工自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けることである。
本発明のさらなる他の目的は，別々の回路装置間に自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けることであり、前記インターフェイスは各回路デバイス上にシリコン基板を含んでおり、各基板は少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせ機構を備えており、それぞれ光ファイバーに対する化学的にエッチングされた位置合わせ機構を備えている。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、別々の回路装置間に自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けることであり、前記インターフェイスは各回路装置上にシリコン基板を含んでおり、各基板は少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせ機構を備えており、それぞれ光ファイバーに対する化学的にエッチングされた位置合わせ機構を備えており、またそれぞれボールレンズを有している。　本発明の他の目的は、別々の回路装置間に自己整合位置合わせ光学インターフェイスを設けることであり、前記インターフェイスは各回路装置上に少なくとも１つの化学的にエッチングされた位置合わせ機構及び光ファイバーに対する化学的にエッチングされた位置合わせ機構を有するシリコン基板を含んでおり、それぞれボールレンズを含んでおり、また１つの回路装置上の少なくとも１つの基板が光ファイバーを通って移動する光の方向を変えるための反射表面を有している。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は，別々の回路デバイスを位置合わせするための自己整合位置合わせ光学インターフェイスを提供することであり、前記インターフェイスは各回路装置上にシリコン基板を含んでおり、各回路装置の基板は別の回路装置の基板の対応する化学的にエッチングされた位置合わせキャビティと一致するような少なくとも一つの化学的にエッチングされた位置合わせキャビティを有しており、キャビティは球面レンズを中に一致させた装置に位置合わせするように保持するような大きさの一致させた位置合わせキャビティによって形成されている。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、別々の合わせ回路装置を位置合わせするために自己整合位置合わせ光学インターフェイスを提供することであり、前記インターフェイスは各回路装置上にシリコン基板を含んでおり、各回路装置の基板は別の回路装置の基板の対応する化学的にエッチングされた位置合わせキャビティと一致するような少なくとも一つの化学的にエッチングされた位置合わせキャビティを有しており、キャビティは、一致させた装置に位置合わせするように、球面レンズを中に保持するために大きさの一致させた位置合わせキャビティとして形成されていて、また基板上であろうと回路デバイス上であろうと、回路装置に接続した光ファイバーを通って移動する光に球面レンズを位置合わせするための位置合わせ機構を含んでいる。
【００１３】
本発明の前記の目的、及びその他の目的、特徴及び利点は、これに限らないが本発明を実施するのに適した最良の形態（及び代わりの実施態様）のうちの１つを単に図示することにより、本発明の好ましい実施態様が図示されて説明されている以下の説明及び図面により当業界の技術者にはすぐに明らかになろう。本発明そのものは、ここに添付されている請求項中に記載されている。明細書及び図面の審査の際及び発明の実施から分かる通り、本発明は更に別の異なる実施態様が可能であり、そのいくつかの詳細は請求項中で言及されたような発明の範囲から全く逸脱することなく、明らかに種々の形態に変更が可能である。従って，ここに用意された図面及び説明は単に説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
上述の通り、本発明ではＭＥＭＳ技術が２つの回路カード間にインターフェイスを形成する際に有用であると認めている。さらに詳細には，シリコンがその異なる結晶面に沿って異なる速度でエッチングされるという事実を利用することによって、本発明は半導体チップ製造及びシリコン微細機械加工の業界での公知技術を使用して，高精度なＶ字型溝、ミラー及び４面錐体ポケット等の構造を大量生産することを可能にしている。半導体チップ製造業界では公知の通り、この技術により製造された多数の構成部品を一つのウェハー上に製造することが可能である。
従って、本発明により、大量生産されている、もしくは従来の機械加工技術で製造することが可能な部品を、より厳しい公差と比較的少ないコストで大量生産することが可能である。
【００１５】
以下の本発明の説明から分かる通り、インターフェイスサブアセンブリ構成部品は、２つの化学的にエッチングされたシリコン基板または光学ベンチを含んでおり、その上には（例えば，公知のエッチング技術によって）ポケット、キャビティ、戻り止めまたはチャネル等の構造、及びここに述べた目的のために有用なその他の構造が形成されている。本発明は１つの回路ボード上の光ファイバー（又は光導波路）から別の回路ボードに光情報を伝達するためのインターフェイスを提供するのであるから、光ファイバーが少なくとも１つの回路カードに接続されていることが認識されなくてはならない。本発明の１つの特徴に従えば，球形レンズ（又はボールレンズ）が、例えば、シリコン微細機械加工技術を使用して形成されており、一つの回路（又は回路ボード、若しくは回路カード）から別の回路へ光情報を伝達するための光路に使用されている。同じ球形レンズ、又は他のピボット要素が、シリコン基板内にエッチングされたポケットと共に使用されて、自己整合位置合わせインターフェイスを形成するために設けられている。
【００１６】
実際、Ｖ字型溝がレンズを含むキャビティとほぼ完全に位置合わせされているので、光導波路又は光ファイバーとレンズとの高精度の位置合わせが容易に実現される。利点としては，本発明により得ることのできる高精度な位置合わせにより１ｄＢ以下の損失が可能になる。
反射防止コーティングをレンズ又は導波路面に塗布することによって、更に損失を減少させることが可能になる。
【００１７】
図面に関して、図１に、本発明に係るインターフェイスにより、２つの回路カードが電気的及び光学的に接続されている構成１０が示されている。
発明の現在好ましい実施態様により、図１の構成ではドータ・ボード（又はいかなる回路カード又は回路カード類）１２及びマザーボード、バックプレーン又は他の回路カード１４間の接続が行われている。
【００１８】
２つの回路カード間の電気的相互接続は、当業界で公知の通りの摩擦接触インターフェイスの補助により実行することが可能である。これとは別に、本発明のインターフェイスの自己位置合わせ性、及びインターフェイスが位置合わせを行うので摩擦接触コンタクト、接着、ハンダ付け又は他のタイプの位置合わせ用電気コンタクトに依存する必要がないという事実に鑑みて、２つのカード間に非摩擦接触の電気的コンタクトを設けることも可能である。
【００１９】
図１に示す通り、ドータ・ボード１２はそれに接続されている光ファイバー（又は導波路）１６を含み、同様に、マザーボード１４はそれに接続されている光ファイバー１８を含んでいる。
【００２０】
光ファイバー１６は回路カード１２に取り付けられているように示されており、いかなる公知の方法で回路カードに取り付けられていてもよい。従って、回路カード１２がアクティブ光電子装置又は他の光処理構成部品をその上に搭載していても、回路カード上で発生又は処理される光はファイバー１６を介して回路カード１２に接続している回路カード１４へと伝達される。光ファイバーを回路カードに接続する一つの方法が、光ファイバー１８の図示された配置によって示されており、ファイバーはチャネル等の保持又はガイド構造内に取り付けられている。このチャネルはマザーボード（又は回路カード１２に接続している他の回路カード）上に取り付けられたインターフェイスの部分に形成されている。このように、回路カードに接続された光ファイバーは、そのカード上に直接取り付けられていてもよいし、又はインターフェイス部分に取り付けられていてもよい。
【００２１】
さらに、図面には示されていないが、異なる形式の接続も可能である。例えば、一つの光ファイバーが光ファイバー１６と同じ方法でドータ・ボード上に取り付けられており、もう一方の光ファイバー（又は他の光路）が、ドータ・ボード及びマザーボードとは別の装置と接続していてもよい。従って、外部装置からの光路は情報を２つのカードのうちの１つに伝達することも可能であるし、また、情報をカード上で処理し、その後２つのカードのうちのもう一方へと伝達することもできる。即ち、第１のカードは、外部デバイスと位置合わせされたファイバー（又は他の光路）を有しており、第２のデバイスとは電気的コンタクトのみを有していてもよい。
【００２２】
上記のように、光路の位置合わせが本発明の長所であり、さらに、本発明のインターフェイスは２つの回路カード間の電気的接続、物理的接続、光接続もしくはその他の接続のどんな組み合わせに対しても位置合わせするために使用することができ、それに回路カードは光ファイバーを含んでいても含んでいなくてもよい。
【００２３】
図１に示す通り、自己整合位置合わせインターフェイス２０は本発明の実施例である。インターフェイスにより、光ファイバー又は光導波路１４及び１６に関して記載された通り、２つの回路カード１２及び１４間の信号伝達が行われている。更に、インターフェイス２０は２つのカードを互いに位置合わせして、２つのカードの構成部品間で必要な電気的又はその他の通信のような接続の形式も可能にしている。
【００２４】
インターフェイス２０は第１の回路カード１２に取り付けられた第１の部分２２及び第２の部分２４を含んでいる。第１の部分２２は、微細機械加工されたシリコン基板又は光学ベンチとして示されている。同様に、第２の部分２４は第２の回路カード１４に取り付けられた微細機械加工された基板（例えば、光学ベンチ）である。２つの基板は、互いに位置合わせするための様々な基準機構を含んでいる。図１に示された好ましい構成では、２つの基板の内の１つが複数の錐体型のポケット２３を含んでおり、もう一方が複数のＶ字型溝２５を含んでいる。どちらの基板も、ポケット、溝、もしくはこの２つの組み合わせの何れかを有していてもよい。さらに、図１の図面には示されていないが、他の機構がインターフェイスの部分を形成する基板上に含まれていてもよい。例えば、種々の戻り止め、キャビティ、突起、チャネル又はその他の構造の機構が、シリコン基板に微細機械加工又はエッチングされていて、種々の合わせ又は位置合わせ機能をインターフェイスの他の部分に与えたり、又は図１に示す位置合わせピボット２６のような別の位置合わせ装置を保持している。
【００２５】
微細機械加工処理は安価であるという性質により、好ましい実施態様では、位置合わせピボット２６は、インターフェイス部分と共に迅速、安価、かつ効率的に製造される球面レンズである。ピボット２６は円柱レンズ、または位置合わせに際して第１及び第２の部分２２及び２４のポケット２３及び溝２５を保持するような形状のその他の構造であってもよい。
【００２６】
従って、球面レンズ２６は当業界において公知の方法で形成される。図１の好ましい実施態様に示されている通り、この球面レンズはインターフェイス２０の第１及び第２の部分２２及び２４のポケット２３及び溝２５の間に保持されている。図１において、球面レンズ２６は光学的な機能を持たず、単に自己整合位置合わせ機能を行って、２つの部分２２及び２４をポケット２３及び溝２５の位置決めによって確定した所定の位置合わせ位置に保持している。もちろん、いくつかの構造では、球面レンズ２６は実際、特定の光路内のレンズとして使用されることもありうる。
【００２７】
好ましい実施態様において、２つの球面レンズ２８がそれぞれ、１つの光路の出力端（回路カード１４の光ファイバー１８）及びもう一方の光路の入力端（回路カード１２の光ファイバー１６）に設けられている。
各光学ベンチのレンズ２８は、１つの光ファイバー又は光導波路から放射される光を捕らえて視準し、光を間隙中に集束させて、さらに光を第２のファイバー又は導波路上に集束させるように作用している。レンズ材料は、特定の波長での光の伝達を最大にして、製造が容易になるように選択される。
【００２８】
図１に示す通り、球面レンズ２８は光学ベンチの１つに形成されたポケット３０内に保持されている。ポケット３０は、レンズを定着させるための１つの大きな（上部）開口部及びレンズによって屈折した光を通過させるための１つ（以上）の小さな光開口部を有している。この光開口部は、レンズがポケット内に確実に保持されるようにレンズを定着させる開口部よりも小さい。図１において、光はポケット３０の底部の小さな開口部を通ってファイバー１６に向かって伝達され、レンズ２８で屈折された後、ファイバー１６へと通過してドータ・ボード（又は他の場所）上に配置された構成部品による処理が行われる。これとは違って、ポケット側に複数の開口部を有するよりも、マザーボード１４に接続されたレンズ２８に関して図示されているように、レンズが適当な光学ベンチ上に配置されていてもよい。図１に示すように、ファイバー１８から放射された光は、小さな窪み３２上（実質的には窪みの外部）に配置されたレンズ２８を通過する。発明の概念から逸脱することなく、光はファイバー１６からファイバー１８へと移動してもよいし、またその逆でもよい。
【００２９】
また、本発明のインターフェイスによって接続された２つの回路カード上の２つの光路は、必ずしも直線に並んではいない。従って、一方（又は両方）のインターフェイス部分がミラー部分を含んでいる。図１の好ましい実施態様において、金をコーティングされた４５°のミラー表面３４がインターフェイスの第２の部分２４上に形成されており、マザーボード及びドータ・ボード間で伝達される光を反射している。
【００３０】
マザーボードからドータ・ボードへ、又は、その逆に光を直角に曲げるミラー３４も、シリコン微細機械加工によって製造される。ミラー表面はシリコンの＜１１１＞結晶面のエッチング速度が遅いことを利用してできたものであり、その後チタン、白金及び金がコーティングされてミラー反射率は９７％以上にまで増加した。Ｖ字型溝２５、レンズポケット２３と３０及び窪み３２、さらにその他の位置合わせ機構と共に、ミラー３４は一度のエッチング操作によって同時に形成される。ミラー角度を４５度に最適化し、ミラー効率を向上させるために、特注ウェハーを使用することも可能である。
【００３１】
光学構成部品の高精度な位置合わせが低損失インターフェイスを製造するための鍵である。上述の通り、このような光学位置合わせがシリコン微細機械加工を利用することによって、容易に可能となる。しかし、２つの合わせ用のシリコン光学ベンチの高精度機械位置合わせを行うことも重要である。この機械位置合わせは、複数の方法によって行うことが可能である。しかし、優れた光学位置合わせが可能な同じタイプのエッチングされた合わせ機構を用いることが、高精度機械位置合わせのためにも有効である。
【００３２】
従って、上述の説明から分かる通り、本発明によれば、自己整合位置合わせインターフェイスは、各合わせ用シリコン片内の戻り止め、チャネル、錐体ポケット及び／又は溝を含む基準機構を別々に、高精度に位置決め及び位置合わせして、エッチングすることにより製造される。ボールレンズはその後、２つ以上の位置合わせポケット内に取り付けられる。インターフェイスは２つの光学ベンチを一緒に合わせて組立てられる。光学ベンチが一緒に合わせて組立てられると、第１の部分のポケットに設けられたレンズが第二の部分の合わせポケット（又は溝）内に安着され、従って機械的かつ光学的に２つの部分が位置合わせされる。
【００３３】
この２つの部分の両側にあるゴムバンパーは、共に合わせられているので２つの部分の衝撃を和らげ、コネクタハウジングの位置合わせ不良を補正している。１つのバンパーが、シリコン部分２２及び回路カード１２間を緩衝しているとして３２で示されている。標準取り付けねじ（又は他の公知ハードウェア）が２つの機構を一緒に完全に安着させて保持するために使用されていてもよい。
【００３４】
本発明ではＭＥＭＳ及びバルクシリコン微細機械加工技術を使用して、インターフェイス、好ましくは、例えばプリント基板／光学バックプレーン上のマザーボード及びドータ・ボード間の光学インターフェイスを作り出している。シリコン微細機械加工光学ベンチは、光学バックプレーンボード上又はボード内に配置された光導波路又は光ファイバーに接続されている。光信号が一連のボールレンズ及び微細機械加工ミラーを通って、捕集され、収束され、直角に反射され、バックプレーンボードから、光学インターフェイス部分でＭＥＭＳベースに合わせたドータ・ボード上に位置する別の光導波路ファイバー又はアクティブデバイスへと伝送される。
【００３５】
さらに、本発明の概念は標準的電気バックプレーンコネクタに一体化されることも可能であり、またはフリースペース光学結合装置（ｆｒｅｅ−ｓｐａｃｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ）として使用することも可能である。±１ミクロン以内での光学インターフェイスの機械的位置合わせは、微細機械加工されたピボット及びマザーボードとドータ・ボード内の順応性のある合わせ構造を利用することによって可能になる。
【００３６】
信号は、マザーボード及び１つ又は複数のドータ・ボード間で伝達される。
微細機械加工の公知技術を理解するために必要な範囲で、ここで参照された特許の開示は参考として取り入れられている。
【００３７】
（産業上の利用可能性）
上記の本発明の好ましい実施態様の記載は、解説及び説明の目的で行われている。多くの変更又は修正が上記教示の基いて可能であるので、本発明は開示された正確な形式に限定されるものではない。例えば、異なる光学又は機械構成を、発明概念から逸脱することなく使用することが可能である。更に、球面レンズが位置合わせピボットとして示されているが、他の機構を代わりに使用して、光学ベンチを合わせる構造的機構間の機械的合わせを行うこともできる。発明の上記説明に対する別の変形の例は、ポケット又は溝の形状に関するものである。機械的に類似するいかなる形状を使用することも可能であり、また溝及びポケットは単に発明概念の例証である。
【００３８】
上述及び他の変更及び修正は本発明の範囲内で行われているものである。ここに記載された実施態様は、本発明の原理及びその実際の応用を最も良く説明するために選択されて述べられているので、当業者が種々の実施態様及び特定の使用に適したような種々の変更を行って本発明を利用することが可能である。本発明の範囲は、法的及び公正に権利が与えられた範囲で解釈される場合、ここに添付された請求項によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
明細書に組み込まれて、明細書の一部をなしている添付の図面は、本発明の好ましい実施態様のいくつかの面を示しており、明細書と共に発明の原理を説明する役割を果たしている。図面中、図１は２つの回路カードで使用された本発明によるインターフェイスを示す図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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