JPH0713239Y2 - 半導体集積回路の入出力構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、半導体集積回路の入出力構造に関する。

〈従来の技術〉 従来、半導体集積回路の入出力構造は、半導体集積回路
上に形成された電極と外部リードとの間を金属細線など
で接続することによって入出力信号の授受を行うように
なっている。

しかし、近年の大規模集積回路（VLSI）やゲートアレー
のような多機能な集積回路では、入出力用電極や外部リ
ードの数が著しく増加し、半導体集積回路を収納するパ
ッケージが大型化するとともに、前記電極と外部リード
間との接続不良による信頼性の低下などが問題となって
いる。

しかも、半導体集積回路の高集積化はますます進む傾向
にあるから、前記問題は年々深刻なものと思われる。

〈考案が解決しようとする問題点〉 本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、小さなパッケージに多数の入出力ピンを設けること
ができるとともに、信頼性の高い半導体集積回路の入出
力構造を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

すなわち、本考案に係る半導体集積回路の入出力構造
は、前記半導体集積回路上に、該回路に電気的に接続さ
れた信号入出力用の光電変換手段、ならびに前記光ファ
イバアレーの位置決め用の基準となる基準発光手段がそ
れぞれ設けられるとともに、各々の手段の上に光ファイ
バアレーとの結合用のレンズが配置される一方、レンズ
を挟んで光電変換手段および基準発光手段にそれぞれ対
向する状態で前記光ファイバアレーが配置されているこ
とを特徴としている。

〈作用〉 本考案は半導体集積回路上に形成された光電変換手段に
対応してレンズおよび光ファイバアレーを設け、このレ
ンズと光ファイバアレーを介して入出力信号の授受を行
うようにしているので、小さなパッケージに多数の入出
力ピンを設けることができる。

しかも、本考案の入出力構造は光結合であるから、従来
構造のような金属細線接続部の劣化の問題もなく信頼性
の高い入出力構造を実現できる。

また、半導体集積回路上には、基準発光手段が設けられ
るとともに、各光電変換手段との間には結合用のレンズ
が配置されているから、これらの光電変換手段と光ファ
イバアレーとの結合性が高まり、両者間の位置ずれの影
響が緩和されることになる。

〈実施例〉 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本考案の一実施例に係る半導体集積回路の入出
力構造を示した断面図である。

図において、半導体集積回路素子１は基板２に固着され
ている。この半導体集積回路素子１には、第２図に示す
ように、その中央部に信号出力用の光電変換手段として
複数個のレーザーダイオード3aが配列されたレーザーダ
イオードアレイ３と、このレーザーダイオードアレイ３
に向かい合って信号入力用の光電変換手段として複数個
のフォトダイオード4aが配列されたフォトダイオードア
レイ４とがある。

このような入出力用のアレイ3,4の領域の外には、後述
する光ファイバアレー８を装着するときの基準となる発
光ダイオード５がある。さらに、半導体集積回路素子１
の周辺部には、電源およびグランド接続用の電極６が設
けられている。

第１図に戻って、基板２に固着された半導体集積回路素
子１の上方に、光ファイバケーブル７の一端が取り付け
られている。

光ファイバケーブル７は、多数の光ファイバ8aを一まと
めにした光ファイバアレー８を有し、各光ファイバ8a
は、前記レーザーダイオードアレイ3,フォトダイオード
アレイ４の各素子3a,4aおよび発光ダイオード５にそれ
ぞれ対応して配列されている。

光ファイバケーブル７を基板２に取り付ける場合、前記
光ファイバアレー８のうちの位置合わせ用の光ファイバ
8aを、前記発光ダイオード５に位置合わせすることによ
り、他の光ファイバ8aがそれぞれ所定のレーザーダイオ
ード3a、およびフォトダイオード4aに対向するようにし
ている。

各光ファイバ8aと、レーザーダイオード3a,フォトダイ
オード4a,発光ダイオード５との間には、光結合の効率
を上げるために、球レンズ９が個別に設けられている。

また、光ファイバケーブル７の他端には、この半導体集
積回路素子１を外部回路に接続するための光コネクタ10
が設けられている。

一方、この半導体集積回路素子１への電力供給は、半導
体集積回路素子１に形成された電極５と、外部リード11
とを金属細線12で接続することによって行われる。ただ
し、外部リード11は、半導体集積回路素子１への電力供
給以外に、一部の信号の入出力ピンとして用いることも
できる。

上述したような入出力構造は、従来構造のように入出力
ピンを回路素子の周辺に沿って設ける必要がなく、素子
表面の全域に配置できるから、数百本程度の入出力ピン
を設けることも可能である。

なお、上述の実施例では、光ファイバ8aと、レーザーダ
イオードアレイ３やフォトダイオードアレイ４の各素子
3a,4aとを、それぞれ１対１の関係で接続して信号の伝
送を行う場合を例に採って説明したが、イメージガイド
のような光ファイバアレーを用いて、信号を像として伝
送するようにしてもよい。このような信号伝送では、光
ファイバアレー８の各芯線8aと各素子3a,4aとの関係が
必ずしも１対１に対応しなくともよい。

また、半導体集積回路素子１をGaAs等で形成すると、信
号伝送を可視光で行えるので、信号を目視確認する上で
便利である。

さらに、実施例では、光電変換手段として、出力用のレ
ーザーダイオードアレイ３と入力用のフォトダイオード
アレイ４を設けているが、何れか一方だけを設けて光フ
ァイバアレー８を利用した入出力構造としてもよい。

〈考案の効果〉 以上の説明から明らかなように、本考案に係る半導体集
積回路の入出力構造は半導体集積回路に入出力用の光電
変換手段を設け、この光電変換手段に対応して設けられ
た光ファイバアレーによって信号の授受を行っているか
ら、小さなパッケージ形状であっても多くの入出力ピン
を設けることができる。

また、本考案の入出力構造は光結合であるから、従来装
置のような金属細線の接続による入出力構造に比較して
劣化が少なく、半導体集積回路の信頼性を向上させるこ
ともできる。

また、半導体集積回路上には、基準発光手段が設けられ
るとともに、各光電変換手段との間には結合用のレンズ
が配置されているから、基準発光手段を基準として、信
号入出力用の光電変換手段と光ファイバアレーとの間の
位置決めを行えば、光ファイバアレーとの結合性が高ま
り、また、結合用のレンズにより両者間の位置ずれの影
響が緩和されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る半導体集積回路の入出
力構造の断面図、第２図は前記実施例で使用される半導
体集積回路素子の表面構造の平面図である。 １…半導体集積回路素子、３…レーザーダイオードアレ
イ（光電変換手段）、3a…レーザダイオード、４…フォ
トダイオードアレイ（光電変換手段）、4a…フォトダイ
オード、８…光ファイバアレー、8a…光ファイバ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体集積回路と光ファイバアレーとを光
   学的に結合させて信号の入出力を行うための構造であっ
   て、 前記半導体集積回路上には、該回路に電気的に接続され
   た信号入出力用の光電変換手段、ならびに前記光ファイ
   バアレーの位置決め用の基準となる基準発光手段がそれ
   ぞれ設けられるとともに、各々の手段の上に光ファイバ
   アレーとの結合用のレンズが配置される一方、 前記レンズを挟んで光電変換手段および基準発光手段に
   それぞれ対向する状態で前記光ファイバアレーが配置さ
   れている、 ことを特徴とする半導体集積回路の入出力構造。