JPH0756061A

JPH0756061A - 反射面を有する光電子インターフェース装置およびその製造法

Info

Publication number: JPH0756061A
Application number: JP6183007A
Authority: JP
Inventors: Shun-Meen Kuo; シュン・ミーン・クオ; Christopher K Y Chun; クリストファー・ケイ・ワイ・チュン; Michael S Lebby; マイケル・エス・レビー
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1995-03-03
Also published as: US5369529A; JP2004177985A

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の電気トレーシング１１５を有する表面
を持つ相互接続基板１１９が提供される。【構成】動作部分１１４、および複数の電気トレーシ
ングの一つと電気的に結合される接点１１０を有するフ
ォト・デバイス１１３が、相互接続基板の上に配置され
る。フォト・デバイスを封入する成形光学部分１０９が
形成され、これはまた、外部光通信構造１０１とフォト
・デバイスとの間に光を導く反射面１１２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に光学装置の製造に
関し、さらに詳しくは反射光電子インタフェース装置の
製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願は、MOLDED WAVEGUIDE AND METHO
D OF MAKING SAMEと題され、１９９２年５月２８日に出
願された米国特許出願番号第０７／８８９，３３５号の
同時係属出願に関連する。

【０００３】現在、コア領域を有する光ファイバーをフ
ォト・デバイスと結合させるのは難しい作業であり、通
常、人手または半自動的方法のいずれかにより達成され
る。一般に、人手による方法も半自動的方法もともに複
雑で非効率的であり、大量生産に適さない。

【０００４】光ファイバーとフォト・デバイスとの結合
に関連する主要な問題は、たとえば、フォト・デバイス
の動作部分を光ファイバーのコア領域と整合させる、ま
たは光ファイバーのコア領域をフォト・デバイスの動作
部分と整合させることである。また、光ファイバーの動
作部分は一般に、フォト・デバイスの動作部分によって
表される領域に対して垂直であるだけでなく、その領域
内部になければならず、フォト・デバイスが放射した
り、受け取る光を、光ファイバーのコア領域と効率的か
つ効果的に結合させる必要があり、このため、フォト・
デバイスの動作部分と光ファイバーのコア領域との間の
整合には極めて厳しい許容誤差が要求される。フォト・
デバイスの動作部分と光ファイバーのコア領域との間に
きわめて厳しい整合許容誤差が要求されることによって
コストがかさみ、フォト・デバイスを光ファイバーのコ
ア領域と結合する装置の製造コストを上昇させる。

【０００５】現在、フォト・デバイスの動作部分と光フ
ァイバーのコア領域との結合は通常、フォト・デバイス
と光ファイバーの両方を能動的に整合させることによっ
て達成される。たとえば、フォト・デバイスがレーザー
であり、光ファイバーがその一方の端部に結合された光
検出器を有する場合、レーザーを起動し、光ファイバー
のコア領域がレーザーの動作領域と整合するまで、光フ
ァイバーのもう一方の端部を注意深く移動もしくは調整
して、光の最大出力が光ファイバーのコア領域によって
捕獲されることが光検出器で示されるようにする。しか
しながら、能動整合もしくは人手によるフォト・デバイ
スと光ファイバーのコア領域との整合によって、それが
きわめて労働集約的であること、コストがかさむこと、
整合の正確度が低くなる可能性があることなど、多くの
問題が生じる。また、誤整合の度合いが強い場合には、
不良品が製造されるので、コストが上昇し、製造能力が
低下する。上述の問題を有することは、大量生産環境で
は許容されないことを理解されたい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】フォト・デバイスを光
ファイバーと整合させる現在の方法には重大な制約があ
ることは容易に見て取れる。また、フォト・デバイスを
光ファイバーと結合する相互接続方法の現在の製造方法
は複雑で高コストであるだけでなく、大量生産では許容
されないことも明かである。このため、フォト・デバイ
スを光ファイバーと相互接続もしくは結合させる装置お
よび方法で、コスト効果が高く、シンプルで、大量生産
現場でも製造可能なものがきわめて望まれる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】要約すれば、相互接続基
板の表面上に配置された複数の電気トレーシングを有す
る表面を持つ相互接続基板が提供される。動作部分を持
ち、少なくとも一つの接点を有するフォト・デバイス
は、相互接続基板上に配置される複数の電気トレーシン
グの一つと電気的に結合される。成形光学部分は、フォ
ト・デバイスを封入するように形成され、また、外部の
光伝達構造とフォト・デバイスとの間に光を導く反射面
を形成する。

【０００８】本発明の利点は、フォト・デバイスの動作
部分と、光ファイバーのコア領域との間の整合許容誤差
を緩和することである。

【０００９】本発明のもう一つの利点は、大量生産が可
能な光電子インタフェースを提供することである。

【００１０】

【実施例】図１，図２を参照して、図１は、反射面を有
する光電子インタフェース装置１００を高倍率で拡大し
単純化した断面図を示し、図２は、相互接続基板１２２
の一部の上にマウントされた反射面を有する光電子イン
タフェース装置１００を拡大した斜視図を示す。図１
に示すように、光コネクタ１０１は、コア領域１０３を
持つ光ファイバー１０２を有するように示され、コア領
域の周囲にはクラディング領域１０４があり、これは保
護カバー１０７内に封入される。当業者は、保護カバー
１０７が、光ファイバー１０２の一部を露出できるよう
に、はがされうることを理解するだろう。また、光ファ
イバー１０２の表面１０５は、技術上周知の方法によっ
て調整されて、光ファイバー１０２の表面１０５から光
信号が送信できることが理解される。本体１０８は、光
ファイバー１０２を本体１０８に対して一定の空間配置
に固定するとともに、本体１０８を有する光コネクタ１
０１が、整合装置２０３（図２参照）によって成形光学
部分１０９に着脱可能な形ではめ込まれるようにする。

【００１１】また、反射面を有する光電子インタフェー
ス装置１００は、断面図で見ると、反射面１１２を有す
る成形光学部分１０９，動作部分１１４を有するフォト
・デバイス１１３，複数の電気トレーシング１１５，集
積回路１１６，および相互接続基板１１９，１２２が示
される。

【００１２】図１は、図２を線１ー１で切り取った断面
図であることを理解されたい。また、反射面を有する光
電子インタフェース装置１００は、この図面の裏側方向
又は表側方向に延長して設けられるだけでなく、後方向
にも延長しうることを理解されたい。また、図１では、
１個の光ファイバー１０３，１個の反射面１１２，１個
のフォト・デバイス１１３，１個の集積回路１１６のみ
が示されるが、複数の光ファイバー，反射面，フォト・
デバイス，および集積回路の配列を、反射面を有する光
電子インタフェース装置１００内に設けることができる
ことを理解されたい。本発明では、光ファイバー１０２
を有する光コネクタ１０１とフォト・デバイス１１３と
を反射面１１２によって正確かつ効率的に相互接続もし
くは結合できる新規の装置、ならびに素子およびプロセ
スの新規の組み合わせが述べられる。

【００１３】一般に、相互接続基板１１９，１２２は、
プリント回路板，セラミック相互接続基板，プリント配
線板など、任意の適切な周知の相互接続基板とすること
ができる。通常、相互接続基板１１９，１２２は、複数
の導電経路もしくは電気トレーシングを提供し、これら
は、相互接続基板１１９，１２２それぞれの上の電気ト
レーシング１１５，２１２（図２参照）によって表され
る。電気トレーシング１１５，２１２はともに、図１に
示す集積回路１１６などの各種の電子部材、および相互
接続基板１１９，１２２の両方に存在し得るその他の集
積回路，抵抗，コンデンサなど他の各種電子部材（図示
せず）を電気的に相互接続できる。

【００１４】フォト・デバイス１１３は、光を放射する
フォトトランスミッタ（矢印１２３から１２６で示す）
もしくは受け取るフォトレシーバ（矢印１２７から１３
０で示す）のいずれにもなり得る。フォト・デバイス１
１３がフォトトランスミッタである場合には、フォトト
ランスミッタは、発光ダイオード（ＬＥＤ），垂直空洞
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）など任意の適切な発光装置
になり得る。また、フォト・デバイス１１３がフォトレ
シーバである場合には、フォト・デバイス１１３は、フ
ォトダイオード，ｐ−ｉ−ｎ形フォトダイオードなど任
意の適切な受光装置になり得る。しかしながら、本発明
の好適な実施例では、フォト・デバイス１１３がフォト
トランスミッタである場合、およびフォト・デバイス１
１３がフォトレシーバである場合、フォト・デバイス１
１３は垂直空洞面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）またはｐ−
ｉ−ｎ形フォトダイオードのいずれかになる。

【００１５】一般に、フォト・デバイス１１３および集
積回路１１６、ならびに他の各種電子部材は別個に作ら
れ、その後、人手、半自動的方法もしくは全自動的方法
など任意の適切な周知の方法により、電気トレーシング
１１５，２１２に電気的および機械的に結合もしくは鋳
造される。しかしながら、フォト・デバイス１１３，集
積回路１１６および他の各種電子部材は、ロボット・ア
ーム（図示せず）などの自動システムを用いて電気トレ
ーシング１１５，２１２に結合もしくはマウントされ、
これにより、フォト・デバイス１１３，集積回路１１
６，およびトレーシング１１５上の各種電子部材を精密
かつ正確に配置もしくはマウントすることが望ましい。

【００１６】一般に、成形光学部分１０９は、MOLDED W
AVEGUIDE AND METHOD OF MAKING SAMEと題され、１９９
２年５月２８日に出願された米国特許出願番号第０７／
８８９，３３５号の同時係属出願の開示内容を利用して
作られる。

【００１７】すなわち、成形光学部分１０９は、プラス
チック，エポキシ，ポリマーなど任意の適切な光学材料
から作られる。一般に、成形光学部分１０９のために選
択される材料は、屈折率１．４から１．７の範囲をと
る。

【００１８】本発明では、少なくともその上にフォト・
デバイス１１３がマウントされ、電気トレーシング１１
５と動作可能に結合された、調整された相互接続基板１
１９はモールド（図示せず）に入れられて、成形光学部
分１０９がオーバーモールド（overmold）される。反射
部分もしくは反射面１１２は、成形光学部分１０９と同
時に成形され、これにより、フォト・デバイス１１３を
基準にして反射面１１２を位置づけて、矢印１２３から
１３０が示す光を、光学部分１０９を介して位置１３２
に導くようにする。表面もしくは光入出力表面１３４
は、成形光学部分１０９と同時に成形され、このため、
位置１３２を有する光相互接続表面を提供して、光コネ
クタ１０１のコア領域１０３の動作可能な結合を可能に
する。

【００１９】図２に示す整合装置２０３は、フェルール
／ピン配置，インタロック部分（interlocking portion
s ）など適切な構成によって作ることができる。また、
整合装置２０３は、モールディング成形，精密ミリング
（milling ），レーザー・アブレーション（laser abla
ting）など任意の適切な方法によって作られる。しかし
ながら、本発明の好適な実施例では、整合フェルール２
０７は成形光学部分１０９と同時に成形され、これによ
って動作部分１１４，反射面１１２，整合フェルール２
０７を互いに整合させる。そのため、光コネクタ１０１
のコア領域１０３と動作部分１１４との整合は、整合フ
ェルール２０７とかみあう整合ピン２０６によって提供
され、これによって、矢印１２４から１３０によって表
される光が、成形光学部分１０９の反射面１１２に反射
できるようにする。また、成形光学部分１０９に使用さ
れる材料は、光ファイバー１０２の屈折率と同様の屈折
率を持ち光学的に透明であるため、反射面１１２が、矢
印１２３から１３０によって示される光を位置１３２も
しくは動作部分１１４のいずれかに対して内部的に反射
できるようにし、これにより、光がコア領域１０３に入
ったり、またはコア領域１０３から出るのを効果的かつ
効率的に行えるようにする。

【００２０】反射面１１２は、平面，曲面，回折格子
（difraction grating），ホログラフィー面（holograp
hic surface ）など任意の適切な反射面に鋳造もしくは
形成することができる。しかしながら、本発明の好適な
実施例では、反射面１１２は、放物曲線または部分的に
放物曲線として鋳造もしくは形成される。一般に、反射
面１１２が放物面もしくは部分的に放物曲線として形成
される場合には、反射面１１２は、矢印１２３から１３
０によって示される光を位置１３２もしくは成形光学部
分１０９の動作部分１１４に導く。

【００２１】たとえば、フォト・デバイス１１３が動作
部分１１４を有するフォトトランスミッタである場合に
は、矢印１２５，１２３で表され、動作部分１１４から
発せられる光は、矢印１２４，１２６で表すように反射
面１１２に反射して、成形光学部分１０９の位置１３２
に向かう。さらに、フォト・デバイス１１３が動作部分
１１４を有するフォトレシーバであって、コア領域１０
３が表面または光入出力表面１３４に対して隣接する場
合には、コア領域１０３から発せられて成形光学部分１
０９に向かう光（矢印１２７，１２９で表す）は、反射
面１１２に反射してフォト・デバイス１１３の動作部分
１１４に向かう（矢印１２８，１３０で表す）。反射面
１１２が放物線形状もしくは部分的放物線形状をしてい
るため、フォト・デバイス１１３もしくはコア領域１０
３が若干不整合であっても、矢印１２４から１３０で表
される光を所望の位置に導き、これにより、フォト・デ
バイス１１３およびコア領域１０３双方の整合許容誤差
を緩和する。このため、反射面１１２を放物線形状反射
面もしくは部分的な放物線形状反射面にすることによ
り、整合許容誤差が大幅に緩和され、これにより、コア
領域１０３とフォト・デバイス１１３との間のインタフ
ェースがより製造しやすくなり、コスト効果の高いもの
になる。

【００２２】さらに、層１３６は反射面１１２に隣接し
て形成できる。一般に、層１３６は、金，銀，アルミニ
ウムなど任意の適切な反射材料から作られる。反射面１
１２の上に層１３６を設けることによって、ライト・オ
フ（light off ）面１１２の反射を最適化し、これによ
って、動作部分１１４に向かう、もしくは光ファイバー
１０２のコア領域１０３に向かう光の強度を高める。

【００２３】フォト・デバイス１１３の動作部分１１４
を刺激する電気信号、またはフォト・デバイス１１３の
動作部分１１４を刺激する光から導き出される電気信号
は、電気トレーシング１１５を介して送られる。前述し
たように、電気トレーシング１１５は、技術上周知の任
意の適切な方法によって作られる。ついで、電気信号
は、半田バンプ，金バンプ，導電エポキシ・バンプなど
任意の周知の適切な材料から作られる導電バンプ１１０
を通過する。しかしながら、本発明の好適な実施例で
は、金バンプを使用して、電気トレーシング１１５と、
フォト・デバイス１１３および集積回路１１６の双方と
の間にしっかりした機械的および電気的結合を設ける。

【００２４】光コネクタ１０１は、光ファイバー１０２
が、図２に示すように、整合装置２０３から一定の位置
に固定されるように作られる。本発明の好適な実施例で
は、光コネクタ１０１は、成形光学部分１０９の表面１
３４に着脱可能な形ではめこまれ、これにより、コア領
域１０３と位置１３２とが一緒になり、コア領域１０３
と、フォト・デバイス１１３の動作部分１１４との間
に、動作可能に接合された光学インタフェースを設け
る。本発明では、反射面１１２を使用して、動作部分１
１４から光ファイバー１０２のコア領域１０３に光を反
射させたり、または光ファイバー１０２のコア領域１０
３から、フォト・デバイス１１３の動作部分１１４に光
を反射させることによって、フォト・デバイス１１３、
および光コネクタ１０１のコア領域１０３双方の整合許
容誤差を大幅に緩和させ、これにより、能動整合を必要
とせず、より製造しやすい反射面を持つ光電子インタフ
ェース装置を提供する。

【００２５】さらに具体的に図２を参照して、相互接続
基板１２２の上にマウントされた反射面を有する光電子
インタフェース装置１００を拡大し単純化した斜視図が
示される。図２を見れば分かるように、光コネクタ１０
１は、光ケーブル２０４内に複数の光ファイバーを有す
る形で作られ、これら光ファイバーは、光コネクタ１０
１の本体１０８によって位置づけられ、固定される。図
１に示したのと同様の部材には、同一の識別番号が付け
られていることを理解されたい。また、光コネクタ１０
１は、成形光学部分１０９の整合装置に着脱可能な形で
はめ込まれる整合装置を持つように作られる。本発明の
好適な実施例では、整合装置はピン２０６，開口部２０
７であり、これによって、コア領域１０３の表面１３４
に対して一定の空間配置をとる。

【００２６】反射面を有する光電子インタフェース装置
１０１は、上記と同様の方法で作られる。しかしなが
ら、図２で分かるように、複数の反射面２０８は、成形
光学部分１０９と同時に成形され、これにより、光ケー
ブル２０４内に存在する複数の光ファイバーが、フォト
・デバイス１１３の動作部分１１４に対して整合できる
ようにする。

【００２７】部材２１１は、相互接続基板１２２などの
外部電子部材と、相互接続基板１１９上の電気トレーシ
ング１１５との間で電気通信を可能にする入出力リード
である。通常、部材２１１は、成形光学部分１０９と同
時に成形されるリードフレーム部材であり、このため、
反射面を有する光電子インタフェース装置１００との間
で信号の電気的通信または伝達を可能にする。部材２１
１は、タブ，ワイヤ・ボンディングなど技術上周知の任
意の適切な方法によって形成され、相互接続基板１２２
の電気トレーシング２１２と電気的および機械的に相互
接続される。相互接続基板１２２が大幅に単純化されて
いること、また集積回路，抵抗，トランジスタ，コンデ
ンサなど多くの標準電子部材がこの図には書かれていな
いことを理解されたい。しかしながら、当業者は、これ
ら標準電子部材を相互接続基板１２２と統合でき、相互
接続基板１２２の出力がさらに、他の相互接続基板１２
２と接続できることを理解しうる。

【００２８】よって、新規の反射面を有する光電子イン
タフェース装置とその製造方法が述べられたことを認識
されたい。この反射面を有する光電子インタフェース装
置は、フォト・デバイスを封入する光学部分に反射面を
組み込んで、フォト・デバイスから発せられるもしくは
受け取られる光が、光ファイバーのコア領域と動作的に
結合できるようにする。また反射面の使用により、整合
許容誤差を緩和し、コスト効果の高い製造を可能にす
る。また、この反射光電子インタフェース装置の製造方
法によって、標準電子部材をフォト・デバイスとともに
組み込むことが、大量生産プロセスにおいても可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射面を有する光電子インタフェース装置を高
倍率で拡大し単純化した断面図である。

【図２】相互接続基板上にマウントされた反射光電子イ
ンタフェース装置を拡大し単純化した斜視図である。

【符号の説明】

１００反射面を有する光電子インタフェース装置１０１光コネクタ１０２光ファイバー１０３コア領域１０４クラディング領域１０５表面１０７保護カバー１０８本体１０９成形光学部分１１０導電バンプ１１２反射面１１３フォト・デバイス１１４動作部分１１５電気トレーシング１１６集積回路１１９，１２２相互接続基板１２３から１３０矢印（光の反射）１３２位置１３４光入出力表面１３６層２０３整合装置２０４光ケーブル２０６ピン２０７開口部２０８複数の反射面２１１部材２１２電気トレーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マイケル・エス・レビーアメリカ合衆国アリゾナ州アパッチ・ジャンクション、エヌ・ラバージ・ロード30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射面を有する光電子インタフェース装
置（１００）であって：動作部分（１１４）を有するフ
ォト・デバイス（１１３）であって、前記フォト・デバ
イスは、相互接続基板（１１９）の電気トレーシング
（１１５）と電気的に結合される接点を含むフォト・デ
バイス（１１３）；および、前記フォト・デバイスを封入する成形光学部分（１０
９）であって、前記成形光学部分は、その内部に成形さ
れる反射面（１１２）および光入出力表面（１３４）を
形成し、前記反射面は、前記入出力表面と前記フォト・
デバイスとの間に光を導くように配置される成形光学部
分（１０９）；によって構成されることを特徴とする反
射面を有する光電子インタフェース装置。
【請求項２】光ファイバー（１０２）をフォト・デバ
イス（１１３）と結合する光電子パッケージ（１００）
であって：表面を有する相互接続基板（１１９）であっ
て、前記相互接続基板の前記表面の上に複数の電気トレ
ーシング（１１５）が配置される相互接続基板（１１
９）；複数の外部リード（２１１）であって、前記外部
リードの一つは、プリント回路板の表面上の前記電気ト
レーシングの一つと電気的および機械的に結合される複
数の外部リード（２１１）；前記プリント回路板の上に
マウントされ、複数のリードを有する集積回路（１１
６）であって、前記リードの一つが、前記プリント回路
板（１１９）の前記表面上の前記電気トレーシング（１
１５）の一つと電気的および機械的に結合される集積回
路（１１６）；前記相互接続基板（１１９）上にマウン
トされ、動作部分（１１４）を有するフォト・デバイス
（１１３）であって、前記動作部分が、前記相互接続基
板上の電気トレーシング（１１５）と動作的に結合され
るフォト・デバイス（１１３）；および、前記フォト・デバイスを封入する成形光学部分（１０
９）であって、前記成形光学部分は、その内部に成形さ
れる光入出力表面（１３４）と反射面（１１２）を含む
ように形成されて、前記フォト・デバイスと前記光入出
力表面との間に光を導き、また内部に成形される整合装
置（２０７）を有する成形光学部分（１０９）；によっ
て構成されることを特徴とする光電子パッケージ。
【請求項３】光電子インタフェースを製造する方法で
あって：表面を有する相互接続基板（１１９）であっ
て、前記相互接続の前記表面の上に複数の電気トレーシ
ング（１１５）が配置される相互接続基板を設ける段
階；動作部分（１１４）を有し、前記相互接続基板の電
気トレーシングと電気的に結合される接点（１１０）を
有するフォト・デバイス（１１３）をマウントする段
階；および、整合装置（２０７）を有する光学部分（１０９）であっ
て、前記光学部分が前記フォト・デバイスを封入する光
学部分を成形する段階であって、前記形成光学部分は、
その内部に成形される反射面（１１２）と光入出力表面
（１３４）とを形成し、前記反射面は、前記フォト・デ
バイスと前記光入出力表面との間に光を導く段階；によ
って構成されることを特徴とする製造方法。