JPH11305864A - 光情報処理装置 - Google Patents
光情報処理装置Info
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- JPH11305864A JPH11305864A JP10113148A JP11314898A JPH11305864A JP H11305864 A JPH11305864 A JP H11305864A JP 10113148 A JP10113148 A JP 10113148A JP 11314898 A JP11314898 A JP 11314898A JP H11305864 A JPH11305864 A JP H11305864A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、アレイ状に集積化された光情報処
理装置において、発光部の発熱による素子温度上昇を抑
圧し、多画素数の光情報処理装置を実現することを目的
とする。 【解決手段】 光受光部３と、光受光部３で受信した情
報を処理する演算処理部２と、演算処理部２の演算結果
を出力する光発光部５を、アレイ状に配置した光情報処
理装置において、良好な熱伝導性を有するシート状放熱
材７を、光発光部５に接触して配置する。良好な熱伝導
性を有するシート状放熱材７としては、高分子フィルム
を出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温
度範囲で昇温温度を制御しながら焼成する熱工程によっ
て作製したグラファイトフィルムを用いる。
理装置において、発光部の発熱による素子温度上昇を抑
圧し、多画素数の光情報処理装置を実現することを目的
とする。 【解決手段】 光受光部３と、光受光部３で受信した情
報を処理する演算処理部２と、演算処理部２の演算結果
を出力する光発光部５を、アレイ状に配置した光情報処
理装置において、良好な熱伝導性を有するシート状放熱
材７を、光発光部５に接触して配置する。良好な熱伝導
性を有するシート状放熱材７としては、高分子フィルム
を出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温
度範囲で昇温温度を制御しながら焼成する熱工程によっ
て作製したグラファイトフィルムを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報を乗せた光情
報を高速、並列に演算処理する光情報処理装置に関す
る。
報を高速、並列に演算処理する光情報処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】画像を中心とした２次元データを光信号
を受光して演算処理する光情報装置として、光受光部
と、光受光部で受信した情報を処理する演算処理部と、
演算処理部の演算結果を出力する光発光部がアレイ状に
配置した構成が知られている。この光情報装置は、意味
のある処理を実現するには、最低でも１６×１６の画素
数が必要であり、理想的には１２８×１２８以上の画素
数が望ましいとされている。現実的な素子サイズは最大
で５０ｍｍ×５０ｍｍと考えられるから、この面積に１
６×１６＝２５６から１２８×１２８＝１６３８４以上
の発光部を詰め込むことになる。
を受光して演算処理する光情報装置として、光受光部
と、光受光部で受信した情報を処理する演算処理部と、
演算処理部の演算結果を出力する光発光部がアレイ状に
配置した構成が知られている。この光情報装置は、意味
のある処理を実現するには、最低でも１６×１６の画素
数が必要であり、理想的には１２８×１２８以上の画素
数が望ましいとされている。現実的な素子サイズは最大
で５０ｍｍ×５０ｍｍと考えられるから、この面積に１
６×１６＝２５６から１２８×１２８＝１６３８４以上
の発光部を詰め込むことになる。
【０００３】発光部としては通常発光ダイオードや半導
体レーザが使用されるが、この発光部の発光強度を大き
くするために供給する電流を大きくすると発光部が発熱
する問題がある。このため、発光部の効率を向上させ
て、発熱を極力小さくしようとの試みが盛んになされて
いるが通常数１０％を越えることはない。したがって発
光部個々の消費電力が小さくとも、上記のように多数の
発光部を小さな面積に集中させた場合の発熱量が極めて
深刻な影響を及ぼすことは想像に難くない。特に、発光
部と演算処理部を一体化した素子を実現しようとすると
きには、発光部の発熱が演算処理部に直接悪影響を与え
るので、素子特性に与える影響は深刻である。
体レーザが使用されるが、この発光部の発光強度を大き
くするために供給する電流を大きくすると発光部が発熱
する問題がある。このため、発光部の効率を向上させ
て、発熱を極力小さくしようとの試みが盛んになされて
いるが通常数１０％を越えることはない。したがって発
光部個々の消費電力が小さくとも、上記のように多数の
発光部を小さな面積に集中させた場合の発熱量が極めて
深刻な影響を及ぼすことは想像に難くない。特に、発光
部と演算処理部を一体化した素子を実現しようとすると
きには、発光部の発熱が演算処理部に直接悪影響を与え
るので、素子特性に与える影響は深刻である。
【０００４】また、複数の光情報処理装置を３次元光イ
ンターコネクションによって光学的に結合してなる光情
報システムにおいて、光インターコネクションによるデ
ータ通信品質を実用的なレベルに保持するためには、発
光部の発光強度が受光部の最小感度に対して十分に大き
いことが望まれる。このため、発熱を回避するために発
光強度を制限することには限界があり、十分な発光強度
を得るために必要な電流を供給すれば、大部分は熱とな
って素子内に放出されてしまう。
ンターコネクションによって光学的に結合してなる光情
報システムにおいて、光インターコネクションによるデ
ータ通信品質を実用的なレベルに保持するためには、発
光部の発光強度が受光部の最小感度に対して十分に大き
いことが望まれる。このため、発熱を回避するために発
光強度を制限することには限界があり、十分な発光強度
を得るために必要な電流を供給すれば、大部分は熱とな
って素子内に放出されてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、光受光部
と、光受光部で受信した情報を処理する演算処理部と、
演算処理部の演算結果を出力する光発光部をアレイ状に
配置した光情報処理装置を実現するための最大の課題
は、発光部の発熱による素子温度の上昇である。高密度
に集積されたアレイ状の発光素子の発熱量は、極めて大
きく素子特性に与える影響は大きい。すなわち、発光部
の発熱は隣接する演算処理部の温度上昇をまねき、素子
特性の劣化や素子寿命の短縮もたらすばかりでなく、さ
らには素子の正常な動作そのものを不可能にすることも
ある。
と、光受光部で受信した情報を処理する演算処理部と、
演算処理部の演算結果を出力する光発光部をアレイ状に
配置した光情報処理装置を実現するための最大の課題
は、発光部の発熱による素子温度の上昇である。高密度
に集積されたアレイ状の発光素子の発熱量は、極めて大
きく素子特性に与える影響は大きい。すなわち、発光部
の発熱は隣接する演算処理部の温度上昇をまねき、素子
特性の劣化や素子寿命の短縮もたらすばかりでなく、さ
らには素子の正常な動作そのものを不可能にすることも
ある。
【０００６】本発明は、このような課題を解決するもの
で、光情報処理装置の正常動作そのものをも不可能とす
る発光部の発熱による素子温度上昇を抑圧した多画素数
の光情報処理装置を実現することを目的とする。
で、光情報処理装置の正常動作そのものをも不可能とす
る発光部の発熱による素子温度上昇を抑圧した多画素数
の光情報処理装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、光受光部と、光受光部で受信した情報を処
理する演算処理部と、演算処理部の演算結果を出力する
光発光部を、アレイ状に配置した光情報処理装置におい
て、良好な熱伝導性を有するシート状放熱材を、光発光
部に接触して配置する。この良好な熱伝導性を有するシ
ート状放熱材は、高分子フィルムを出発原料とし、不活
性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制
御しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイ
トフィルムを用いる。
に本発明は、光受光部と、光受光部で受信した情報を処
理する演算処理部と、演算処理部の演算結果を出力する
光発光部を、アレイ状に配置した光情報処理装置におい
て、良好な熱伝導性を有するシート状放熱材を、光発光
部に接触して配置する。この良好な熱伝導性を有するシ
ート状放熱材は、高分子フィルムを出発原料とし、不活
性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制
御しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイ
トフィルムを用いる。
【０００８】これにより、発光部の発熱による素子温度
上昇がを抑圧され、多画素数の光情報処理装置を実現す
ることができる。
上昇がを抑圧され、多画素数の光情報処理装置を実現す
ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、光受光部と、光受光部で受信した情報を処理する演
算処理部と、演算処理部の演算結果を出力する光発光部
をアレイ状に配置し、良好な熱伝導性を有するシート状
放熱材を前記光発光部に接触して配したことを特徴とす
るもので、発光部からの発熱を発光部に接触して配置し
た良好な熱伝導性を有するシートによって素子外へ導
き、放熱するという作用を有する。
は、光受光部と、光受光部で受信した情報を処理する演
算処理部と、演算処理部の演算結果を出力する光発光部
をアレイ状に配置し、良好な熱伝導性を有するシート状
放熱材を前記光発光部に接触して配したことを特徴とす
るもので、発光部からの発熱を発光部に接触して配置し
た良好な熱伝導性を有するシートによって素子外へ導
き、放熱するという作用を有する。
【００１０】請求項２に記載の発明は、動作波長で透明
な基板上に、良好な熱伝導性を有するシート状放熱材を
形成し、これに光発光部を接着して構成した発光素子ア
レイ上に、シリコン基板または化合物半導体基板上に受
光部および演算処理部を形成したＬＳＩをフリップチッ
プボンドしたもので、素子温度上昇による素子劣化がな
く、多画素化が容易な光情報処理装置を実現する。
な基板上に、良好な熱伝導性を有するシート状放熱材を
形成し、これに光発光部を接着して構成した発光素子ア
レイ上に、シリコン基板または化合物半導体基板上に受
光部および演算処理部を形成したＬＳＩをフリップチッ
プボンドしたもので、素子温度上昇による素子劣化がな
く、多画素化が容易な光情報処理装置を実現する。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載の光情報処理装置において、良好な熱伝導
性を有するシート状放熱材が、高分子フィルムを出発原
料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で
昇温温度を制御しながら焼成する熱工程によって作製し
たグラファイトフィルムであることを特徴とするもの
で、グラファイトフィルムの極めて良好な面内方向の熱
伝導特性により、発光部からの発熱を効率的に素子外へ
導き、放熱するという作用を有する。
請求項２記載の光情報処理装置において、良好な熱伝導
性を有するシート状放熱材が、高分子フィルムを出発原
料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で
昇温温度を制御しながら焼成する熱工程によって作製し
たグラファイトフィルムであることを特徴とするもの
で、グラファイトフィルムの極めて良好な面内方向の熱
伝導特性により、発光部からの発熱を効率的に素子外へ
導き、放熱するという作用を有する。
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の光情報処理装置において、良好な熱伝導性を有するシ
ート状放熱材が高分子フィルムを出発原料とし、不活性
ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制御
しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイト
フィルムであり、このグラファイトフィルムの一方の面
に金属を蒸着したことを特徴とするもので、石英、ガラ
スまたはその他の動作波長で透明な基板上との接着また
は、発光ダイオード、面発光レーザ、または電界発光素
子との接着を容易となる。
の光情報処理装置において、良好な熱伝導性を有するシ
ート状放熱材が高分子フィルムを出発原料とし、不活性
ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制御
しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイト
フィルムであり、このグラファイトフィルムの一方の面
に金属を蒸着したことを特徴とするもので、石英、ガラ
スまたはその他の動作波長で透明な基板上との接着また
は、発光ダイオード、面発光レーザ、または電界発光素
子との接着を容易となる。
【００１３】請求項５に記載した発明は、請求項２に記
載した光情報処理装置において、動作波長で透明な基板
上に、受光部もしく発光部または双方に対応したレンズ
状構造、回折素子構造または屈折率変調構造を有するこ
とを特徴もので、光の入出力効率が向上するという作用
を有する。
載した光情報処理装置において、動作波長で透明な基板
上に、受光部もしく発光部または双方に対応したレンズ
状構造、回折素子構造または屈折率変調構造を有するこ
とを特徴もので、光の入出力効率が向上するという作用
を有する。
【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項２に記載
の光情報処理装置において、発光素子アレイとＬＳＩを
フリップチップボンドしたときに生ずる間隙に、外部か
ら基板を透過して受光部に到達する光の伝搬経路を形成
したことを特徴とするもので、発光素子アレイとＬＳＩ
の電気的かつ機械的結合を確実にすることができる。
の光情報処理装置において、発光素子アレイとＬＳＩを
フリップチップボンドしたときに生ずる間隙に、外部か
ら基板を透過して受光部に到達する光の伝搬経路を形成
したことを特徴とするもので、発光素子アレイとＬＳＩ
の電気的かつ機械的結合を確実にすることができる。
【００１５】請求項７に記載の発明は、請求項６記載の
光情報処理装置において、外部から基板を透過して受光
部に到達する光の伝搬経路をロッドレンズ、ボールレン
ズ、光ファイバ集積体で形成したもので、光入射経路へ
の封止材の進入を防ぎ、光の結合効率を向上させること
ができる。
光情報処理装置において、外部から基板を透過して受光
部に到達する光の伝搬経路をロッドレンズ、ボールレン
ズ、光ファイバ集積体で形成したもので、光入射経路へ
の封止材の進入を防ぎ、光の結合効率を向上させること
ができる。
【００１６】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の光情報処理装置において、外部から基板を透過して受
光部に到達する光の伝搬経路を紫外線硬化透明樹脂また
は熱硬化透明樹脂で形成したもので、光入射経路への封
止材の進入を防ぐことができる。
の光情報処理装置において、外部から基板を透過して受
光部に到達する光の伝搬経路を紫外線硬化透明樹脂また
は熱硬化透明樹脂で形成したもので、光入射経路への封
止材の進入を防ぐことができる。
【００１７】請求項９に記載の発明は、請求項２に記載
の光情報処理装置において、ＬＳＩを発光素子アレイ上
にフリップチップボンドした後に、シリコン基板または
化合物半導体基板を機械研磨または化学研磨することを
特徴とするもので、裏面から受光部への光入射を可能に
し、本発明にかかる複数の光情報処理装置を組み合わせ
たシステムにおいて、システム構築が容易な積層配置を
可能にするという作用を有する。
の光情報処理装置において、ＬＳＩを発光素子アレイ上
にフリップチップボンドした後に、シリコン基板または
化合物半導体基板を機械研磨または化学研磨することを
特徴とするもので、裏面から受光部への光入射を可能に
し、本発明にかかる複数の光情報処理装置を組み合わせ
たシステムにおいて、システム構築が容易な積層配置を
可能にするという作用を有する。
【００１８】請求項１０に記載の発明は、請求項２記載
の光情報処理装置において、受光部および演算処理部を
形成したシリコン基板または化合物半導体基板の裏面に
受光部に達する入射穴を形成したことを特徴とするもの
で、裏面から受光部への光入射を可能にし、本発明にか
かる複数の光情報処理装置を組み合わせたシステムにお
いて、システム構築が容易な積層配置を可能にするとい
う作用を有する。
の光情報処理装置において、受光部および演算処理部を
形成したシリコン基板または化合物半導体基板の裏面に
受光部に達する入射穴を形成したことを特徴とするもの
で、裏面から受光部への光入射を可能にし、本発明にか
かる複数の光情報処理装置を組み合わせたシステムにお
いて、システム構築が容易な積層配置を可能にするとい
う作用を有する。
【００１９】請求項１１に記載の発明は、請求項１ない
し請求項１０に記載した光情報処理装置の複数個を光接
続素子もしくは光接続光学系を介するか、または直接積
層して接続したことを特徴とする光情報処理装置で、本
発明にかかる光情報処理装置を単独で並列情報処理に適
用する場合に比し、その処理能力を格段に向上させるこ
とができるという作用を有する。
し請求項１０に記載した光情報処理装置の複数個を光接
続素子もしくは光接続光学系を介するか、または直接積
層して接続したことを特徴とする光情報処理装置で、本
発明にかかる光情報処理装置を単独で並列情報処理に適
用する場合に比し、その処理能力を格段に向上させるこ
とができるという作用を有する。
【００２０】以下、本発明の実施の形態について、図面
とともに説明する。 （実施の形態１）図１は本発明にかかる光情報処理装置
の断面概略図を示している。図１において、１は演算処
理部２と受光部３と発光ダイオード駆動回路４を有する
ＬＳＩである。５は発光ダイオードであり金バンプ６に
よってＬＳＩ１と電気的に接続している。発光ダイオー
ド５の代わりに、面発光レーザや電界発光素子を用いて
もかまわない。
とともに説明する。 （実施の形態１）図１は本発明にかかる光情報処理装置
の断面概略図を示している。図１において、１は演算処
理部２と受光部３と発光ダイオード駆動回路４を有する
ＬＳＩである。５は発光ダイオードであり金バンプ６に
よってＬＳＩ１と電気的に接続している。発光ダイオー
ド５の代わりに、面発光レーザや電界発光素子を用いて
もかまわない。
【００２１】７は高分子フィルムを出発原料とし、不活
性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制
御しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイ
トフィルムで、以下の説明ではスーパーグラファイトシ
ートと呼ぶことにする。スーパーグラファイトシート７
は、面内方向への熱伝導率が銅の２倍程度あるのに対し
て、垂直方向への熱伝導率は小さい。したがって、熱を
面内方向へ効率よく拡散するという作用を有する。この
放熱作用は、スーパーグラファイトシート７の厚さには
ほとんど影響されることがなく、１５０μｍから１００
μｍ以下の厚さのシートを用いても、十分な放熱特性を
得ることができる。
性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制
御しながら焼成する熱工程によって作製したグラファイ
トフィルムで、以下の説明ではスーパーグラファイトシ
ートと呼ぶことにする。スーパーグラファイトシート７
は、面内方向への熱伝導率が銅の２倍程度あるのに対し
て、垂直方向への熱伝導率は小さい。したがって、熱を
面内方向へ効率よく拡散するという作用を有する。この
放熱作用は、スーパーグラファイトシート７の厚さには
ほとんど影響されることがなく、１５０μｍから１００
μｍ以下の厚さのシートを用いても、十分な放熱特性を
得ることができる。
【００２２】図１に示すような構成の光情報処理装置に
おいては、放熱シートの厚さが数１００μｍを越えるよ
うになると光の入射経路が長くなったり、入射経路確保
のための微細な穴開け加工が困難になるなどの様々な問
題が生じる。これに対して、本発明にかかるスーパーグ
ラファイトシート７によれば、１５０μｍから１００μ
ｍ以下の厚さでよく、薄くかつ良好な放熱作用を有する
ので、図１に示すような多数の発光部を集積した光情報
処理装置においても十分な放熱作用を有し、かつ光の入
射経路が長くなったり、入射経路確保のための微細な穴
開け加工も不要であり、従来極めて困難であった多数の
発光素子を集積した光情報処理装置を実現することがで
きる。
おいては、放熱シートの厚さが数１００μｍを越えるよ
うになると光の入射経路が長くなったり、入射経路確保
のための微細な穴開け加工が困難になるなどの様々な問
題が生じる。これに対して、本発明にかかるスーパーグ
ラファイトシート７によれば、１５０μｍから１００μ
ｍ以下の厚さでよく、薄くかつ良好な放熱作用を有する
ので、図１に示すような多数の発光部を集積した光情報
処理装置においても十分な放熱作用を有し、かつ光の入
射経路が長くなったり、入射経路確保のための微細な穴
開け加工も不要であり、従来極めて困難であった多数の
発光素子を集積した光情報処理装置を実現することがで
きる。
【００２３】８はスーパーグラファイトシート７に蒸着
された金属膜で、Ｎｉ／Ａｕ等が好適であるが、その他
の金属を用いてもかまわない。この金属膜８を蒸着する
ことによって、金属膜９の蒸着でメタライズされた透明
基板１０や発光ダイオード５との接続を容易にすること
ができる。この金属膜８は、発光ダイオード５の共通電
極としての機能も同時に有する。
された金属膜で、Ｎｉ／Ａｕ等が好適であるが、その他
の金属を用いてもかまわない。この金属膜８を蒸着する
ことによって、金属膜９の蒸着でメタライズされた透明
基板１０や発光ダイオード５との接続を容易にすること
ができる。この金属膜８は、発光ダイオード５の共通電
極としての機能も同時に有する。
【００２４】スーパーグラファイトシート７には、光入
射穴１１と光出射穴１２が形成されている。これら光入
射穴１１および光出射穴１２などの微細穴は、水素ガス
等を用いたドライエッチング、放電加工、レーザー加工
などによって容易に形成することができる。また、予め
微細穴を形成した高分子フィルムを出発材料として用
い、微細穴を有するスーパーグラファイトシート７を形
成することもできる。
射穴１１と光出射穴１２が形成されている。これら光入
射穴１１および光出射穴１２などの微細穴は、水素ガス
等を用いたドライエッチング、放電加工、レーザー加工
などによって容易に形成することができる。また、予め
微細穴を形成した高分子フィルムを出発材料として用
い、微細穴を有するスーパーグラファイトシート７を形
成することもできる。
【００２５】透明基板１０は石英、ガラスその他の動作
波長で透明な基板で、受光部３に対応した位置に入射レ
ンズ１３、発光ダイオード５に対応した部分に出射レン
ズ１４が形成されている。これらの入射レンズ１３、出
射レンズ１４は、受光部３への光入射効率、および発光
ダイオード５からの光出射効率を向上させるという作用
を有する。屈折率等を変調させて通過する光に位相差を
生じさせレンズ作用を持つよう設計された微細構造をド
ライエッチングによってガラス基板表面に形成したホロ
グラム光学エレメントは、薄く設計の自由度も高いの
で、本発明にかかる光情報処理装置に好適である。な
お、ガラス基板へのイオン注入やイオン交換によって形
成されるグレーテッド・インデックス・レンズも、本発
明の光情報処理装置に適用できるが、設計の自由度は、
ホログラム光学エレメントの方がよい。もちろん、ガラ
ス表面に凸面を形成して、レンズとしてもかまわない。
波長で透明な基板で、受光部３に対応した位置に入射レ
ンズ１３、発光ダイオード５に対応した部分に出射レン
ズ１４が形成されている。これらの入射レンズ１３、出
射レンズ１４は、受光部３への光入射効率、および発光
ダイオード５からの光出射効率を向上させるという作用
を有する。屈折率等を変調させて通過する光に位相差を
生じさせレンズ作用を持つよう設計された微細構造をド
ライエッチングによってガラス基板表面に形成したホロ
グラム光学エレメントは、薄く設計の自由度も高いの
で、本発明にかかる光情報処理装置に好適である。な
お、ガラス基板へのイオン注入やイオン交換によって形
成されるグレーテッド・インデックス・レンズも、本発
明の光情報処理装置に適用できるが、設計の自由度は、
ホログラム光学エレメントの方がよい。もちろん、ガラ
ス表面に凸面を形成して、レンズとしてもかまわない。
【００２６】ＬＳＩ１と発光ダイオード５の電気的接続
は、まず、ＬＳＩ１の電極上に金バンプ６を形成し、こ
の金バンプ６に導電性接着剤を塗布後、発光ダイオード
５にフリップチップボンディングする。ＬＳＩ１の電極
がハンダの浸食を防ぐ材料を用いている場合には、金バ
ンプに変えてハンダバンプを用いてもかまわない。ま
た、圧着によって導電性が現れるテープを用いたフリッ
プチップボンディング等、その他フリップチップボンデ
ィング技術を用いてＬＳＩ１と発光ダイオード５の電気
的接続を形成しても、本発明にかかる機能に変化はな
い。
は、まず、ＬＳＩ１の電極上に金バンプ６を形成し、こ
の金バンプ６に導電性接着剤を塗布後、発光ダイオード
５にフリップチップボンディングする。ＬＳＩ１の電極
がハンダの浸食を防ぐ材料を用いている場合には、金バ
ンプに変えてハンダバンプを用いてもかまわない。ま
た、圧着によって導電性が現れるテープを用いたフリッ
プチップボンディング等、その他フリップチップボンデ
ィング技術を用いてＬＳＩ１と発光ダイオード５の電気
的接続を形成しても、本発明にかかる機能に変化はな
い。
【００２７】ＬＳＩ１のフリップチップボンディングを
確実とし、安定な素子の動作を実現するためには、ＬＳ
Ｉ１とスーパーグラファイトシート７の間隙に、封止樹
脂１５を充填することが望ましい。このとき、光入射穴
１１と受光部３の間の光の入射経路に封止樹脂１５が充
填されることは避けねばならない。そのため、微小なガ
ラスロッド１６などのロッドレンズを予め光入射経路に
設置してある。
確実とし、安定な素子の動作を実現するためには、ＬＳ
Ｉ１とスーパーグラファイトシート７の間隙に、封止樹
脂１５を充填することが望ましい。このとき、光入射穴
１１と受光部３の間の光の入射経路に封止樹脂１５が充
填されることは避けねばならない。そのため、微小なガ
ラスロッド１６などのロッドレンズを予め光入射経路に
設置してある。
【００２８】ガラスロッド１６は、極めて微小なので扱
いが難しいが、占有する体積を必要最小限にする事がで
きるので、発光ダイオード５の実装密度を大きくすると
きにも容易に対応できる。ガラスロッド１６に代えて、
球状のガラスボールレンズを用いることもできる。この
場合、ガラスロッド１６に比べて扱い易さは向上するも
のの、占有体積は大きくなってしまう。また、紫外線硬
化透明樹脂や熱硬化透明樹脂を光入射穴１１と受光部３
に充填して固めるという方法を取ることもできる。この
場合は、ガラスロッド１６やガラスボールを利用する場
合に比べて工程が簡単になるが、光入射経路の形状を制
御することが比較的難しい。その他光ファイバや光ファ
イバ集積体等も利用可能である。これらのうちいずれの
方法をとっても、本発明にかかる光情報処理装置の基本
機能は実現できる。
いが難しいが、占有する体積を必要最小限にする事がで
きるので、発光ダイオード５の実装密度を大きくすると
きにも容易に対応できる。ガラスロッド１６に代えて、
球状のガラスボールレンズを用いることもできる。この
場合、ガラスロッド１６に比べて扱い易さは向上するも
のの、占有体積は大きくなってしまう。また、紫外線硬
化透明樹脂や熱硬化透明樹脂を光入射穴１１と受光部３
に充填して固めるという方法を取ることもできる。この
場合は、ガラスロッド１６やガラスボールを利用する場
合に比べて工程が簡単になるが、光入射経路の形状を制
御することが比較的難しい。その他光ファイバや光ファ
イバ集積体等も利用可能である。これらのうちいずれの
方法をとっても、本発明にかかる光情報処理装置の基本
機能は実現できる。
【００２９】次に本発明にかかる光情報処理装置の動作
について説明する。情報を乗せた光は入射レンズ１３で
集光されるとともに、光入射穴１１を通って受光部３へ
入射する。受光部３で電気信号に変えられた情報は、演
算処理部２で隣接する画素の演算処理部２と通信しなが
ら、予め入力されている命令に従って情報の処理を実行
する。演算結果は、発光ダイオード駆動回路４を介し
て、発光ダイオード５から出力される。出力された光
は、光出射穴１２を通過し、出射レンズ１４でコリメー
ト光に変換されて出射する。このように、本発明にかか
る光情報処理装置は、データの並列入力と並列出力を実
現できるという、超高速並列処理に適合した機能を有す
る。
について説明する。情報を乗せた光は入射レンズ１３で
集光されるとともに、光入射穴１１を通って受光部３へ
入射する。受光部３で電気信号に変えられた情報は、演
算処理部２で隣接する画素の演算処理部２と通信しなが
ら、予め入力されている命令に従って情報の処理を実行
する。演算結果は、発光ダイオード駆動回路４を介し
て、発光ダイオード５から出力される。出力された光
は、光出射穴１２を通過し、出射レンズ１４でコリメー
ト光に変換されて出射する。このように、本発明にかか
る光情報処理装置は、データの並列入力と並列出力を実
現できるという、超高速並列処理に適合した機能を有す
る。
【００３０】発光ダイオード５を発光させたときに発生
した熱は熱伝導率が高いスーパーグラファイトシート７
を伝達して素子外へ放出される。したがって、演算処理
部２や発光ダイオード駆動回路４、発光ダイオード５は
発光ダイオード５の発生した熱の影響を受けること無
く、常に安定した動作が可能になる。
した熱は熱伝導率が高いスーパーグラファイトシート７
を伝達して素子外へ放出される。したがって、演算処理
部２や発光ダイオード駆動回路４、発光ダイオード５は
発光ダイオード５の発生した熱の影響を受けること無
く、常に安定した動作が可能になる。
【００３１】（実施の形態２）図２は本発明にかかる光
情報処理装置他の実施例の断面概略図を示している。図
２において、１７は演算処理部１８と受光部１９と発光
ダイオード駆動回路２０を有するＬＳＩである。ＬＳＩ
１７はシリコン基板や化合物半導体基板上に形成され
る。５は発光ダイオードであり金バンプ６によってＬＳ
Ｉ１７と電気的に接続している。発光ダイオード５の代
わりに面発光レーザや電界発光素子を用いてもかまわな
い。
情報処理装置他の実施例の断面概略図を示している。図
２において、１７は演算処理部１８と受光部１９と発光
ダイオード駆動回路２０を有するＬＳＩである。ＬＳＩ
１７はシリコン基板や化合物半導体基板上に形成され
る。５は発光ダイオードであり金バンプ６によってＬＳ
Ｉ１７と電気的に接続している。発光ダイオード５の代
わりに面発光レーザや電界発光素子を用いてもかまわな
い。
【００３２】７はスーパーグラファイトシートで、図１
のものと同一である。８はスーパーグラファイトシート
７に蒸着された金属膜で、Ｎｉ／Ａｕ等が好適である
が、その他の金属を用いてもかまわない。この金属膜８
を蒸着することによって、金属膜９の蒸着でメタライズ
されたガラス基板１０や発光ダイオード５との接続を容
易にすることができる。この金属膜８は、発光ダイオー
ド５の共通電極としての機能も同時に有する。
のものと同一である。８はスーパーグラファイトシート
７に蒸着された金属膜で、Ｎｉ／Ａｕ等が好適である
が、その他の金属を用いてもかまわない。この金属膜８
を蒸着することによって、金属膜９の蒸着でメタライズ
されたガラス基板１０や発光ダイオード５との接続を容
易にすることができる。この金属膜８は、発光ダイオー
ド５の共通電極としての機能も同時に有する。
【００３３】スーパーグラファイトシート７には、光出
射穴１２が形成されている。この光出射穴は図１の場合
と同様に、水素ガス等を用いたドライエッチング、放電
加工、レーザー加工によって容易に形成することができ
る。また、予め微細穴を形成した高分子フィルムを出発
材料として用い、微細穴を有するスーパーグラファイト
シートを形成することもできる。
射穴１２が形成されている。この光出射穴は図１の場合
と同様に、水素ガス等を用いたドライエッチング、放電
加工、レーザー加工によって容易に形成することができ
る。また、予め微細穴を形成した高分子フィルムを出発
材料として用い、微細穴を有するスーパーグラファイト
シートを形成することもできる。
【００３４】ガラス基板１０には、出射レンズ１４が形
成されている。出射レンズ１４は、発光ダイオード５か
らの光出射効率を向上させるという作用を有し、通過す
る光に位相差を生じさせレンズ作用を持たせたり、ガラ
ス基板１０へイオン注入やイオン交換によってグレーテ
ッド・インデックス・レンズを形成させたり、ガラス表
面に凸面を形成してレンズとしてもかまわない。
成されている。出射レンズ１４は、発光ダイオード５か
らの光出射効率を向上させるという作用を有し、通過す
る光に位相差を生じさせレンズ作用を持たせたり、ガラ
ス基板１０へイオン注入やイオン交換によってグレーテ
ッド・インデックス・レンズを形成させたり、ガラス表
面に凸面を形成してレンズとしてもかまわない。
【００３５】ＬＳＩ１７と発光ダイオード５の電気的接
続は、まず、ＬＳＩ１７の電極上に金バンプ６を形成
し、この金バンプ６に導電性接着剤を塗布後、発光ダイ
オード５にフリップチップボンディングする。ＬＳＩ１
７の電極が、ハンダの浸食を防ぐ材料を用いている場合
には、金バンプに変えてハンダバンプを用いてもかまわ
ない。また、圧着によって導電性が現れるテープを用い
たフリップチップボンディング等のフリップチップボン
ディング技術を用いてＬＳＩ１７と発光ダイオード５の
電気的接続を形成してもよい。
続は、まず、ＬＳＩ１７の電極上に金バンプ６を形成
し、この金バンプ６に導電性接着剤を塗布後、発光ダイ
オード５にフリップチップボンディングする。ＬＳＩ１
７の電極が、ハンダの浸食を防ぐ材料を用いている場合
には、金バンプに変えてハンダバンプを用いてもかまわ
ない。また、圧着によって導電性が現れるテープを用い
たフリップチップボンディング等のフリップチップボン
ディング技術を用いてＬＳＩ１７と発光ダイオード５の
電気的接続を形成してもよい。
【００３６】ＬＳＩ１７のフリップチップボンディング
を確実とし、安定な素子の動作を実現するためには、Ｌ
ＳＩ１７とスーパーグラファイトシート７の間隙に、封
止樹脂１５を充填することが望ましい。
を確実とし、安定な素子の動作を実現するためには、Ｌ
ＳＩ１７とスーパーグラファイトシート７の間隙に、封
止樹脂１５を充填することが望ましい。
【００３７】以上の構成は本質的に図１の実施例と同一
である。ＬＳＩ１７の電子回路はシリコン基板上に形成
されるが、このシリコン基板は、電子回路形成面に対向
する裏面からの研磨によって、数μmから２０数μmを残
して除去されている。シリコンの光伝導性を利用する受
光部１９で検知できる光に対して、シリコン基板は原理
的に吸収が大きく、不透明である。しかし、シリコン基
板を除去することで、裏面から入射した光を、電子回路
形成面に形成されている受光部１９で検知できるように
なる。シリコン基板がほとんど除去され電子回路形成部
だけとなったチップを、大量生産工程で取り扱うことは
困難であるが、本発明のように、ガラス基板１０と一体
になった後に研磨するのであれば、そのパッケージング
等の後工程においても何ら問題は生じない。研磨の方法
は、機械研磨でも化学研磨でもかまわない。研磨効率を
重視すれば機械研磨、精度を考えれば化学研磨が有利で
ある。研磨の初期を機械研磨で、仕上げを化学研磨で行
うのが現実的である。
である。ＬＳＩ１７の電子回路はシリコン基板上に形成
されるが、このシリコン基板は、電子回路形成面に対向
する裏面からの研磨によって、数μmから２０数μmを残
して除去されている。シリコンの光伝導性を利用する受
光部１９で検知できる光に対して、シリコン基板は原理
的に吸収が大きく、不透明である。しかし、シリコン基
板を除去することで、裏面から入射した光を、電子回路
形成面に形成されている受光部１９で検知できるように
なる。シリコン基板がほとんど除去され電子回路形成部
だけとなったチップを、大量生産工程で取り扱うことは
困難であるが、本発明のように、ガラス基板１０と一体
になった後に研磨するのであれば、そのパッケージング
等の後工程においても何ら問題は生じない。研磨の方法
は、機械研磨でも化学研磨でもかまわない。研磨効率を
重視すれば機械研磨、精度を考えれば化学研磨が有利で
ある。研磨の初期を機械研磨で、仕上げを化学研磨で行
うのが現実的である。
【００３８】研磨によって、シリコン基板による入射光
の減衰を避ける構成に代えて、受光部１９に対応する部
分のシリコン基板に、シリコン基板を貫通し、受光部１
９に達するような入射穴を設けてもかまわない。この場
合は、ドライエッチングまたはウエットエッチングによ
って入射穴を形成する。
の減衰を避ける構成に代えて、受光部１９に対応する部
分のシリコン基板に、シリコン基板を貫通し、受光部１
９に達するような入射穴を設けてもかまわない。この場
合は、ドライエッチングまたはウエットエッチングによ
って入射穴を形成する。
【００３９】なお、ＬＳＩ１７はシリコン基板以外に化
合物半導体基板上に形成することもできる。
合物半導体基板上に形成することもできる。
【００４０】次に本実施形態にかかる光情報処理装置の
動作について説明する。情報を乗せた光はＬＳＩ１７の
裏面から受光部１９へ入射する。受光部１９で電気信号
に変えられて情報は、演算処理部１８で隣接する画素の
演算処理部と通信しながら、予め入力されている命令に
従って情報の処理を実行する。演算結果は、発光ダイオ
ード駆動回路２０を介して、発光ダイオードか５ら出力
される。出力された光は、光出射穴１２を通過し、出射
レンズ１４でコリメート光に変換されて出射する。この
ように、本発明にかかる光情報処理装置は、データの並
列入力と並列出力を実現できるという、超高速並列処理
に適合した機能を有する。しかも、入出力面が異なるの
で、これを、光接続素子もしくは光接続光学系を介する
か、または直接積層して構成する光情報処理装置におい
て、構成が極めて簡単になるという効果を有する。
動作について説明する。情報を乗せた光はＬＳＩ１７の
裏面から受光部１９へ入射する。受光部１９で電気信号
に変えられて情報は、演算処理部１８で隣接する画素の
演算処理部と通信しながら、予め入力されている命令に
従って情報の処理を実行する。演算結果は、発光ダイオ
ード駆動回路２０を介して、発光ダイオードか５ら出力
される。出力された光は、光出射穴１２を通過し、出射
レンズ１４でコリメート光に変換されて出射する。この
ように、本発明にかかる光情報処理装置は、データの並
列入力と並列出力を実現できるという、超高速並列処理
に適合した機能を有する。しかも、入出力面が異なるの
で、これを、光接続素子もしくは光接続光学系を介する
か、または直接積層して構成する光情報処理装置におい
て、構成が極めて簡単になるという効果を有する。
【００４１】発光ダイオード５を発光させたときに発生
した熱は熱伝導率が高いスーパーグラファイトシート７
を伝達して素子外へ放出される。したがって、演算処理
部２や発光ダイオード駆動回路４、発光ダイオード５は
発光ダイオード５の発生した熱の影響を受けること無
く、常に安定した動作が可能になる。
した熱は熱伝導率が高いスーパーグラファイトシート７
を伝達して素子外へ放出される。したがって、演算処理
部２や発光ダイオード駆動回路４、発光ダイオード５は
発光ダイオード５の発生した熱の影響を受けること無
く、常に安定した動作が可能になる。
【００４２】以上の説明では、光受光部、演算処理部、
および光発光部をアレイ状に配列した光情報処理装置を
例に説明したが、この光情報処理装置を複数個用意し、
それらを光接続素子や光接続光学系を介して相互に接続
したり、直接積層接続して複合化、多重化することもで
きる。
および光発光部をアレイ状に配列した光情報処理装置を
例に説明したが、この光情報処理装置を複数個用意し、
それらを光接続素子や光接続光学系を介して相互に接続
したり、直接積層接続して複合化、多重化することもで
きる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光情報処
理装置の正常動作そのものをも不可能とするような発光
部の発熱による素子温度上昇を抑圧し、多画素数の光情
報処理装置を実現することができる。また、光入出力部
をともに有することによって、本発明にかかる複数の光
情報処理装置を組み合わせたシステムの構築を容易に
し、単独で並列情報処理に適用される本発明類似の光情
報処理装置に比べ、その処理能力を格段に向上させるこ
とができるという有利な効果が得られる。
理装置の正常動作そのものをも不可能とするような発光
部の発熱による素子温度上昇を抑圧し、多画素数の光情
報処理装置を実現することができる。また、光入出力部
をともに有することによって、本発明にかかる複数の光
情報処理装置を組み合わせたシステムの構築を容易に
し、単独で並列情報処理に適用される本発明類似の光情
報処理装置に比べ、その処理能力を格段に向上させるこ
とができるという有利な効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態１による光情報処理装置を
示す断面図
示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２による光情報処理装置を
示す断面図
示す断面図
１、１７ ＬＳＩ ２、１８ 演算処理部 ３、１９ 受光部 ４、２０ 発光ダイオード駆動回路 ５ 発光ダイオード ７ スーパーグラファイトシート １０ ガラス基板
Claims (11)
- 【請求項１】 光受光部と、光受光部で受信した情報を
処理する演算処理部と、演算処理部の演算結果を出力す
る光発光部をアレイ状に配置し、良好な熱伝導性を有す
るシート状放熱材を前記光発光部に接触して配したこと
を特徴とする光情報処理装置。 - 【請求項２】 動作波長で透明な基板上に、良好な熱伝
導性を有するシート状放熱材を形成し、これに光発光部
を接着して構成した発光素子アレイ上に、シリコン基板
または化合物半導体基板上に受光部および演算処理部を
形成したＬＳＩをフリップチップボンドした光情報処理
装置。 - 【請求項３】 良好な熱伝導性を有するシート状放熱材
が、高分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気
中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制御しながら焼
成する熱工程によって作製したグラファイトフィルムで
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光
情報処理装置。 - 【請求項４】 良好な熱伝導性を有するシート状放熱材
が高分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気中
で黒鉛化に至る温度範囲で昇温温度を制御しながら焼成
する熱工程によって作製したグラファイトフィルムであ
り、このグラファイトフィルムの一方の面に金属を蒸着
したことを特徴とする請求項２記載の光情報処理装置。 - 【請求項５】 動作波長で透明な基板上に、受光部もし
く発光部または双方に対応したレンズ状構造、回折素子
構造または屈折率変調構造を有することを特徴とする請
求項２記載の光情報処理装置。 - 【請求項６】 発光素子アレイとＬＳＩをフリップチッ
プボンドしたときに生ずる間隙に、外部から基板を透過
して受光部に到達する光の伝搬経路を形成したことを特
徴とする請求項２記載の光情報処理装置。 - 【請求項７】 外部から基板を透過して受光部に到達す
る光の伝搬経路をロッドレンズ、ボールレンズ、光ファ
イバまたは光ファイバ集積体で形成した請求項６記載の
光情報処理装置。 - 【請求項８】 外部から基板を透過して受光部に到達す
る光の伝搬経路を紫外線硬化透明樹脂または熱硬化透明
樹脂で形成した請求項６記載の光情報処理装置。 - 【請求項９】 ＬＳＩを発光素子アレイ上にフリップチ
ップボンドした後に、シリコン基板または化合物半導体
基板を機械研磨または化学研磨することを特徴とする請
求項２記載の光情報処理装置。 - 【請求項１０】 受光部および演算処理部を形成したシ
リコン基板または化合物半導体基板の裏面に受光部に達
する入射穴を形成したことを特徴とする請求項２記載の
光情報処理装置。 - 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０に記載した
光情報処理装置の複数個を光接続素子もしくは光接続光
学系を介するか、または直接積層して接続したことを特
徴とする光情報処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11314898A JP3473396B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 光情報処理装置 |
| US09/267,602 US6118685A (en) | 1998-04-23 | 1999-03-15 | Optical data processing apparatus and a method of providing an optical data processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11314898A JP3473396B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 光情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11305864A true JPH11305864A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3473396B2 JP3473396B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=14604794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11314898A Expired - Fee Related JP3473396B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 光情報処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6118685A (ja) |
| JP (1) | JP3473396B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1115155A3 (en) * | 1999-12-28 | 2007-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical information processing apparatus |
| US7693360B2 (en) | 2002-06-24 | 2010-04-06 | Nec Corporation | Optoelectronic hybrid integrated module and light input/output apparatus having the same as component |
| JP2012533895A (ja) * | 2009-07-20 | 2012-12-27 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光源の製造方法及び光源 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6998281B2 (en) * | 2000-10-12 | 2006-02-14 | General Electric Company | Solid state lighting device with reduced form factor including LED with directional emission and package with microoptics |
| US10012375B1 (en) | 2008-05-20 | 2018-07-03 | Nader Salessi | Modular LED lamp |
| US8230690B1 (en) | 2008-05-20 | 2012-07-31 | Nader Salessi | Modular LED lamp |
| JP5421751B2 (ja) * | 2009-12-03 | 2014-02-19 | スタンレー電気株式会社 | 半導体発光装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2880180B2 (ja) * | 1989-03-28 | 1999-04-05 | キヤノン株式会社 | 記憶媒体 |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP11314898A patent/JP3473396B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-15 US US09/267,602 patent/US6118685A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1115155A3 (en) * | 1999-12-28 | 2007-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical information processing apparatus |
| US7693360B2 (en) | 2002-06-24 | 2010-04-06 | Nec Corporation | Optoelectronic hybrid integrated module and light input/output apparatus having the same as component |
| JP2012533895A (ja) * | 2009-07-20 | 2012-12-27 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光源の製造方法及び光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6118685A (en) | 2000-09-12 |
| JP3473396B2 (ja) | 2003-12-02 |
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