DE10011537A1 - Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung - Google Patents
Optoelektronische integrierte SchaltungsvorrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung geschaffen, die eine geringere Signaldämpfung und einen geringeren Signalübertragungsverlust aufweist. Die optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine erste optoelektronische integrierte Schaltung und eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung. Jede der ersten optoelektronischen integrierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen integrierten Schaltung enthält eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsanschlußeinheit und eine optische Eingangsanschlußeinheit. Die erste optoelektronische integrierte Schaltung und die zweite optoelektronische integrierte Schaltung sind so angeordnet, daß jede optische Ausgangsanschlußeinheit jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit gegenüberliegt. In dieser Anordnung kann eine Lichtsignalübertragung zwischen einer Mehrzahl von optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen ausgeführt werden. Folglich können eine Signaldämpfung und ein Übertragungsverlust reduziert werden, und eine Signalübertragungsverzögerungszeit kann verkürzt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf op
toelektronische integrierte Schaltungsvorrichtungen, und ins
besondere auf eine optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung, die eine Lichtsignalübertragung zwischen inte
grierten Schaltungsvorrichtungen durchführt.
In den letzten Jahren wurden mit der Verwendung hochinte
grierter großintergrierter Hochgeschwindigkeitsschaltungen
(LSI) elektronische Geräte verschiedener Arten mit höherer
Leistungsfähigkeit hergestellt. In einer großen elektrischen
Schaltung wie z. B. einem Computer sind im allgemeinen wie in
Fig. 1A und 1B gezeigt LSIs auf einem Multichipmodul (MCM)-
Substrat montiert.
Fig. 1A ist eine Draufsicht von MCM-Substraten 120, die
auf einer Systemleiterplatte 110 montiert sind, und Fig. 1B
ist eine Seitenansicht der MCM-Substrate 120.
Eine Mehrzahl von integrierten Schaltungschips 130 ist
auf jedem der MCM-Substrate 120 montiert, die die integrier
ten Schaltungschips 130 elektrisch verbinden. Die MCM-
Substrate 120 werden auf der Systemleiterplatte 110 durch
Einsetzen von I/O-(Eingabe/Ausgabe)-Stiften 160 in MCM-Sockel
150 montiert. Die MCM-Substrate 120 werden nötigenfalls mit
Wärmestrahlungsrippen 140 versehen. Die Systemleiterplatte
110 verbindet die MCM-Substrate 120 elektrisch mit Zulei
tungsdrähten. Dementsprechend sind die MCM-Substrate 120 und
die integrierten Schaltungschips 130 miteinander elektrisch
verbunden, so daß die Systemleiterplatte 110 verschiedene
Funktionen haben kann.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5-67769
offenbart solch eine optoelektronische integrierte Schaltung,
die eine Signalübertragung zwischen den integrierten Schal
tungschips 130 durchführt. Diese optoelektronische integrier
te Schaltung ist gekennzeichnet durch dreidimensional ange
ordnete Substrate, um eine Hochgeschwindigkeitsleistung und
hohe Dichte zu erzielen. In dieser Anordnung sind die
Substrate senkrecht zueinander. Die Substrate sind aus einem
Material hergestellt, durch das Lichtsignale durchgehen kön
nen, so daß eine Lichtsignalübertragung durch die Substrate
ausgeführt werden kann.
Eine noch höhere Geschwindigkeitsleistung wird in einem
elektronischen Gerät erwartet, das mit den MCM-Substraten 120
und den integrierten Schaltungschips 130 versehen ist. Die
Verbindung zwischen den MCM-Substraten und den integrierten
Schaltungschips 130 ist jedoch eine elektrische Verbindung
mittels Zuleitungsdrähte, die aus einem metallischen Metall
gemustert sind. Aufgrund dessen ist die Signalübertragungsge
schwindigkeit begrenzt.
Da die integrierten Schaltungschips 130 bei einer höheren
Geschwindigkeit arbeiten, wird eine proportional längere
Übertragungsverzögerungszeit in einer Signalübertragung zwi
schen den MCM-Substraten 120 und den integrierten Schaltungs
chips 130 hervorgerufen. Folglich wird eine synchronisierte
Signalübertragung schwierig. Zum Beispiel wird in einer elek
trischen Signalübertragung eine Übertragungsverzögerungszeit
von 70 ps/cm hervorgerufen. In Fig. 1B haben ein Signalüber
tragungsweg 170 zwischen integrierten Schaltungschips 130-1
und 130-2 und ein Signalübertragungsweg 180 zwischen inte
grierten Schaltungschips 130-1 und 130-6 verschiedene Über
tragungsverzögerungszeiten. Zwischen den Signalübertragungs
wegen 170 und 180 wird die Differenz in der Übertragungsver
zögerungszeit zu groß, um sie in einer Operation mit einer
Operationstaktgeschwindigkeit von z. B. 5 GHz zu ignorieren.
Eine Signaldämpfung und ein Übertragungsverlust werden
durch die Streukapazität und Impedanz aufgrund der aus einem
metallischen Material gemusterten Zuleitungsdrähte zwischen
den MCM-Substraten 120 und den integrierten Schaltungschips
130 ebenfalls hervorgerufen. Als Folge wird eine Signalüber
tragung schwierig.
Unterdessen kann in einer optoelektronischen integrierten
Schaltung für eine Lichtsignalübertragung ein Lichtverlust
nicht vermieden werden, wenn ein Lichtsignal durch Substrate
durchgeht, selbst wenn die Substrate aus einem Material her
gestellt sind, von dem angenommen wird, daß es einen geringen
Lichtverlust hervorruft. Das Ergebnis ist ein Übertragungs
verlust. Ein derartiger Übertragungsverlust führt zu Übertra
gungsfehlern, wodurch eine Zuverlässigkeit in der Signalüber
tragung reduziert wird.
Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung be
steht darin, optoelektronische integrierte Schaltungsvorrich
tungen zu schaffen, in denen die obigen Nachteile eliminiert
sind.
Eine konkretere Aufgabe der vorliegenden Erfindung be
steht darin, eine optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung zu schaffen, die eine geringere Signaldämpfung
und einen geringeren Übertragungsverlust aufweist.
Eine andere konkrete Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
zu schaffen, in der eine Signalübertragungsverzögerungszeit
kürzer als im Stand der Technik ist.
Die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden
durch eine optoelektronische integrierte Schaltungsvorrich
tung mit einer ersten optoelektronischen integrierten Schal
tung und einer zweiten optoelektronischen integrierten Schal
tung gelöst, von denen jede eine elektrische Schaltungsein
heit, eine optische Ausgangsanschlußeinheit mit einer Mehr
zahl von lichtemittierenden Elementen, die mit der elektri
schen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische
Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtempfan
genden Elementen enthält, die mit der elektrischen Schal
tungseinheit verbunden sind. In dieser optoelektronischen in
tegrierten Schaltungsvorrichtung sind die erste optoelektro
nische integrierte Schaltung und die zweite optoelektronische
integrierte Schaltung in solch einer Wiese angeordnet, daß
jede optische Ausgangsanschlußeinheit jeder entsprechenden
optischen Eingangsanschlußeinheit gegenüberliegt. In dieser
Anordnung kann eine Lichtsignalübertragung zwischen jeder op
tischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden op
tischen Eingangsanschlußeinheit der ersten optoelektronischen
integrierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen in
tegrierten Schaltung ausgeführt werden.
Dementsprechend kann eine Lichtsignalübertragung zwischen
der ersten optoelektronischen integrierten Schaltung und der
zweiten optoelektronischen integrierten Schaltung ausgeführt
werden. Da jede optische Ausgangsanschlußeinheit auch jeder
entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit gegenüber
liegt, kann auch eine Lichtsignalübertragung ohne falsche
Übertragung zwischen Substraten ausgeführt werden. Folglich
können eine Signaldämpfung und ein Übertragungsverlust redu
ziert werden.
Die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden
auch durch eine gestapelte optoelektronische integrierte
Schaltungsvorrichtung gelöst, die eine Mehrzahl von optoelek
tronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen aufweist, die
jeweils den obigen Aufbau haben. Die Mehrzahl von optoelek
tronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen ist aufeinan
der gestapelt und über Elektrodenanschlußstellen miteinander
verbunden.
In der gestapelten optoelektronischen integrierten Schal
tungsvorrichtung mit diesem Aufbau kann eine Signalübertra
gung zwischen den optoelektronischen integrierten Schaltungs
vorrichtungen über die Elektrodenanschlußstellen ausgeführt
werden.
Die obigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden
auch durch eine mehrfach gestapelte optoelektronische inte
grierte Schaltungsvorrichtung gelöst, die eine Mehrzahl von
gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungsvor
richtungen aufweist, die jeweils den obigen Aufbau haben. Die
Mehrzahl von gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen ist optisch verbunden.
Mit der mehrfach gestapelten optoelektronischen inte
grierten Schaltungsvorrichtung kann eine Signalübertragungs
verzögerungszeit verkürzt werden, und eine Signaldämpfung und
ein Übertragungsverlust können reduziert werden.
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorlie
genden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung er
sichtlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnun
gen vorgenommen wird.
Fig. 1A ist eine Draufsicht von MCM-Substraten, die auf
eine Systemleiterplatte montiert sind;
Fig. 1B ist eine Schnittansicht der auf die Systemleiter
platte montierten MCM-Substrate;
Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
ner Ausführungsform einer optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer ersten beispielhaften opto
elektronischen integrierten Schaltung, die ein Teil der opto
elektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung der vorlie
genden Erfindung ist;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform einer gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht der gestapelten optoelek
tronischen integrierten Schaltungsvorrichtung von Fig. 4;
Fig. 6 ist eine obere Draufsicht der gestapelten opto
elektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung von Fig. 4;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit
Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation versehen ist;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht der gestapelten optoelek
tronischen integrierten Schaltungsvorrichtung, die mit den
Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation von Fig. 7 versehen
ist;
Fig. 9 ist eine obere Draufsicht der gestapelten opto
elektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung, die mit
den Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation von Fig. 7 ver
sehen ist;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen
Ausführungsform der gestapelten optoelektronischen integrier
ten Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit
Wärmestrahlungsrippen versehen ist;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform ei
ner mehrfach gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes zweiten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes dritten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes vierten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes fünften Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes sechsten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes siebten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung.
Das folgende ist eine Beschreibung von Ausführungsformen
der optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die beiliegenden
Zeichnungen.
Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
ner Ausführungsform der optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Fig. 3
zeigt den Aufbau eines ersten Beispiels einer optoelektroni
schen integrierten Schaltung, die ein Teil der optoelektroni
schen integrierten Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Er
findung ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt eine optoelektroni
sche integrierte Schaltungsvorrichtung 2 eine erste optoelek
tronisch integrierte Schaltung 1-1 und eine zweite optoelek
tronisch integrierte Schaltung 1-2, die einander gegenüber
liegen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt jede der opto
elektronischen integrierten Schaltungen 1-1 und 1-2 eine op
tische Eingangsanschlußeinheit 10, eine optische Ausgangsan
schlußeinheit 12, eine elektrische Schaltungseinheit 11,
Elektrodenanschlußstellen 14 und ein Verdrahtungssubstrat 13.
Die optische Eingangsanschlußeinheit 10 umfaßt ein Wafer
substrat 16-1 und eine lichtempfangende Schicht 17 mit licht
empfangenden Elementen in einer Gitteranordnung. Die licht
empfangenden Elemente befinden sich auf der Seite des Wafer
substrats 16-1. Die lichtempfangende Schicht 17 ist an das
Verdrahtungssubstrat 13 gelötet. Die gelöteten Abschnitte
sind durch Bezugsziffer 15 in Fig. 3 angegeben.
Die optische Ausgangsanschlußeinheit 12 umfaßt ein Wafer
substrat 16-3 und eine lichtemittierende Schicht 20 mit
lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung. Die
lichtemittierenden Elemente befinden sich auf der Seite des
Wafersubstrats 16-3. Die lichtemittierende Schicht 20 ist an
das Verdrahtungssubstrat 13 gelötet. Die gelöteten Abschnitte
sind durch die Bezugsziffer 15 angegeben. Die elektrische
Schaltungseinheit 11 umfaßt ein Wafersubstrat 16-2, eine
durch beispielsweise einen Transistor auf der Seite des Wa
fersubstrats 16-2 gebildete elektrische Schaltungsschicht 18
und eine Verdrahtungsschicht 19. Die Verdrahtungsschicht 19
ist an das Verdrahtungssubstrat 13 gelötet, und die gelöteten
Abschnitte sind durch die Bezugsziffer 15 angegeben.
Die optische Eingangsanschlußeinheit 10 und die optische
Ausgangsanschlußeinheit 12 sind über das Verdrahtungssubstrat
13 mit der elektrischen Schaltungseinheit 11 elektrisch ver
bunden. Die optische Eingangsanschlußeinheit 10 wandelt ein
von der anderen optoelektronischen integrierten Schaltung 1-1
oder 1-2 eingegebenes Lichtsignal in ein elektrisches Signal
elektrisch um und liefert dann das elektrische Signal an die
elektrische Schaltungseinheit 11. Der optische Ausgangsan
schluß 12 empfängt ein durch die elektrische Schaltungsein
heit 11 verarbeitetes elektrisches Signal und wandelt das
elektrische Signal in ein Lichtsignal um, welches an die an
dere optoelektronische integrierte Schaltung 1-1 oder 1-2 ab
gegeben wird.
Die optische Eingangsanschlußeinheit 10, die optische
Ausgangsanschlußeinheit 12 und die elektrische Schaltungsein
heit 11 sind auf der gleichen Seite des Verdrahtungssubstrats
13 angeordnet, so daß die lichtempfangende Schicht 17 der op
tischen Eingangsanschlußeinheit 10 und die lichtemittierende
Schicht 20 der optischen Ausgangsanschlußeinheit 12 auf der
gleichen Ebene liegen.
Das Verdrahtungssubstrat 13 ist mit den Elektrodenan
schlußstellen 14 auf der Seite versehen, die der Oberfläche
gegenüberliegt, auf der die optische Eingangsanschlußeinheit
10, die optische Ausgangsanschlußeinheit 12 und die elektri
sche Schaltungseinheit 11 angeordnet sind. Die Elektrodenan
schlußstellen 14 können mit der anderen optoelektronischen
integrierten Schaltung 1-1 oder 1-2 elektrisch verbunden
sein.
Die optoelektronischen integrierten Schaltungen 1-1 und
1-2 mit jeweils dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau können Licht
signale untereinander übertragen und können über die Elektro
denanschlußstellen 14 miteinander elektrisch verbunden wer
den.
Die beiden optoelektronischen integrierten Schaltungen 1-1
und 1-2, die einander gegenüberliegen, bilden die optoelek
tronische integrierte Schaltungsvorrichtung 2. Die optische
Ausgangsanschlußeinheit 12-1 der ersten optoelektronischen
integrierten Schaltung 1-1 liegt der optischen Eingangsan
schlußeinheit 10-2 der zweiten optoelektronischen integrier
ten Schaltung 1-2 gegenüber. Desgleichen liegt die optische
Eingangsanschlußeinheit 10-1 der ersten optoelektronischen
integrierten Schaltung 1-1 der optischen Ausgangsanschlußein
heit 12-2 der zweiten optoelektronischen integrierten Schal
tung 1-2 gegenüber.
Die optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung 2
mit dem obigen Aufbau kann eine Lichtsignalübertragung zwi
schen den optoelektronischen integrierten Schaltungen 1-1 und
1-2 durchführen.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform einer gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 ist
eine Schnittansicht der gestapelten optoelektronischen inte
grierten Schaltungsvorrichtung von Fig. 4. Fig. 6 ist eine
Draufsicht der gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung von Fig. 4.
Wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt ist, umfaßt eine gesta
pelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung 3
eine Mehrzahl von aufeinandergestapelten optoelektronischen
integrierten Schaltungen 2. Die Elektrodenanschlußstellen 14
einer optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung 2
sind an die Elektrodenanschlußstellen 14 einer anderen opto
elektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung 2 gelötet,
so daß die beiden optoelektronischen integrierten Schaltungs
vorrichtungen 2 miteinander elektrisch verbunden sind. Über
der optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung 2
der höchsten Stufe ist eine optoelektronische integrierte
Schaltung 1 plaziert, und unter der optoelektronischen inte
grierten Schaltungsvorrichtung 2 der untersten Stufe ist eine
andere optoelektronische integrierte Schaltung 1 plaziert.
Diese optoelektronischen integrierten Schaltungen 1 sind über
die Elektrodenanschlußstellen 14 an die optoelektronischen
integrierten Schaltungsvorrichtungen 2 gelötet.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind an den beiden Ecken einer
Diagonallinie von jeder der optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen 2 Positionierlöcher 24 ausgebildet.
Positionierstifte 21 werden in die Positionierlöcher 24 ein
geführt, so daß die optischen Achsen der optischen Eingangs
anschlußeinheit 10 und der optischen Ausgangsanschlußeinheit
12 zueinander positioniert werden können. Die Positionierlö
cher 24 an mindestens zwei Ecken auf einer Diagonallinie auf
jeder optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung
können die Positionen optischer Achsen fixieren. Alternativ
dazu können Markierungen zum Positionieren optischer Achsen
auf den Seitenflächen jeder optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung 2 ausgebildet sein, und die optischen
Achsen können auf der Basis der Markierungen zum Positionie
ren optischer Achsen positioniert werden.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, ist jede der optoelektro
nischen integrierten Schaltungsvorrichtungen 2, die die ge
stapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
3 bilden, mit Anschlußstellen 25 zur Stromversorgung auf ih
ren Seitenflächen versehen. Die Anschlußstellen 25 zur Strom
versorgung liefern Leistung, und auf jeder der Anschlußstel
len 25 zur Stromversorgung ist ein Stromversorgungsgrat 22
gebildet. Jede optoelektronische integrierte Schaltungsvor
richtung 2 wird über die Stromversorgungsgrate 22 mit Lei
stung versorgt.
Ferner sind optische Wellenleiter 23 ausgebildet, um
Lichtsignale zwischen allen optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen 2 auf der gestapelten optoelektroni
schen integrierten Schaltungsvorrichtung 3 zu übertragen. Die
optischen Wellenleiter 23 überdecken bestimmte Teile der op
tischen Eingangsanschlußeinheiten 10 und der optischen Aus
gangsanschlußeinheiten 12, um so ein Lichtsignal von einer
optischen Ausgangsanschlußeinheit 12 zu einer gewünschten op
tischen Eingangsanschlußeinheit 10 zu übertragen.
Auf Fig. 5 zurück verweisend werden im folgenden die
Übertragungswege von Lichtsignalen erklärt. Zuerst ist der
Übertragungsweg eines Lichtsignals, das von einer elektri
schen Schaltungseinheit 11-5 zu einer elektrischen Schal
tungseinheit 11-4 übertragen wird, als ein Übertragungsweg 27
in Fig. 5 dargestellt. Ein von der elektrischen Schaltungs
einheit 11-5 abgegebenes elektrisches Signal wird über das
entsprechende Verdrahtungssubstrat 13 an die entsprechende
optische Ausgangsanschlußeinheit 12 geliefert und wird in ein
Lichtsignal umgewandelt. Die optische Ausgangsanschlußeinheit
12 gibt dann das Lichtsignal an die optische Eingangsan
schlußeinheit 10 ab, die der optischen Ausgangsanschlußein
heit 12 gegenüberliegt. Die optische Eingangsanschlußeinheit
10 wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um und
liefert das elektrische Signal an die elektrische Schaltungs
einheit 11-4. Auf diese Weise wird von der elektrischen
Schaltungseinheit 11-5 ein Lichtsignal zur elektrischen
Schaltungseinheit 11-4 übertragen.
In einem Fall, in dem ein Lichtsignal von der elektri
schen Schaltungseinheit 11-5 zu einer elektrischen Schal
tungseinheit 11-1 übertragen wird, die der elektrischen
Schaltungseinheit 11-5 nicht benachbart ist, ist der Übertra
gungsweg des Lichtsignals ein in Fig. 5 gezeigter Übertra
gungsweg 26. Ein von der elektrischen Schaltungseinheit 11-5
abgegebenes elektrisches Signal wird über das entsprechende
Verdrahtungssubstrat 13 und die Elektrodenanschlußstellen 14
in die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit der
elektrischen Schaltungseinheit 11-6 eingegeben. Die optoelek
tronische integrierte Schaltung 1 mit der elektrischen Schal
tungseinheit 11-6 liefert über das entsprechende Versorgungs
substrat 13 das elektrische Signal an die optische Ausgangs
anschlußeinheit 12, und das elektrische Signal wird in ein
Lichtsignal umgewandelt. Die optische Ausgangsanschlußeinheit
12 gibt das Lichtsignal an den benachbarten optischen Wellen
leiter 23 ab. Der optische Wellenleiter 23 liefert das Licht
signal an die optische Eingangsanschlußeinheit 10 der opto
elektronischen integrierten Schaltung 1 mit der elektrischen
Schaltungseinheit 11-1. Die optische Eingangsanschlußeinheit
10 wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um und
liefert das elektrische Signal über das entsprechende Ver
drahtungssubstrat 13 an die elektrische Schaltungseinheit 11-1.
Auf diese Weise kann ein Lichtsignal von der elektrischen
Schaltungseinheit 11-5 zur elektrischen Schaltungseinheit 11-1
übertragen werden.
Dementsprechend kann die gestapelte optoelektronische in
tegrierte Schaltungsvorrichtung 3 mit dem in den Fig. 4 bis 6
gezeigten Aufbau eine Lichtsignalübertragung ohne falsche
Übertragung zwischen Substraten der optoelektronischen inte
grierten Schaltungsvorrichtungen 2 durchführen, die die ge
stapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
3 bilden. In der Lichtsignalübertragung tritt eine Verzöge
rungszeit von 50 ps/cm auf, die kürzer als eine Verzögerungs
zeit von 70 ps/cm in einer elektrischen Signalübertragung
ist.
Mit der gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung 3 kann die Signalübertragungsverzöge
rungszeit durch eine Lichtsignalübertragung mit hoher Dichte
verkürzt werden, und eine Asymmetrie (skew) und ein Verlust
in einer Signalübertragung können effektiv reduziert werden.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausfüh
rungsform der gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit
Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation versehen ist. Fig.
8 ist eine Schnittansicht der gestapelten optoelektronischen
integrierten Schaltungsvorrichtung, die mit den Wärmelei
tungsplatten zur Wärmedissipation versehen ist. Fig. 9 ist
eine Draufsicht der gestapelten optoelektronischen integrier
ten Schaltungsvorrichtung, die mit den Wärmeleitungsplatten
zur Wärmedissipation versehen ist. Fig. 10 ist eine perspek
tivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der gestapel
ten optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung, die mit Wärmestrahlungsrippen verse
hen ist.
In den Fig. 7 bis 9 ist die gestapelte optoelektronische
integrierte Schaltungsvorrichtung 3 die gleiche wie die ge
stapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
3, die in den Fig. 4 bis 7 dargestellt ist, außer daß sie
Wärmeleitungsplatten 30-1 bis 30-3 zur Wärmedissipation ent
hält. Im einzelnen enthält die gestapelte optoelektronische
integrierte Schaltungsvorrichtung 3, die in den Fig. 7 bis 9
gezeigt ist, die Wärmeleitungsplatten 30-1, die jeweils in
Kontakt sind mit jeder entsprechenden elektrischen Schal
tungseinheit 11 der optoelektronischen integrierten Schal
tungsvorrichtungen 2, die die gestapelte optoelektronische
integrierte Schaltungsvorrichtung 3 bilden, die Wärmelei
tungsplatten 30-2, die zwischen den Verdrahtungssubstraten 13
zwischen den optoelektronischen integrierten Schaltungsvor
richtungen 2 sandwichartig angeordnet sind, und die Wärmelei
tungsplatten 30-3, die auf den vorder- und rückseitigen Ober
flächen der gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung 3 angeordnet sind.
Die durch gestrichelte Linien in Fig. 9 dargestellten
Wärmeleitungsplatten 30-2 befinden sich an solchen Positio
nen, die eine Lichtsignalübertragung nicht behindern, die in
der gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungs
vorrichtung 3 ausgeführt wird. Im einzelnen befinden sich die
Wärmeleitungsplatten 30-2 zwischen den optoelektronischen in
tegrierten Schaltungsvorrichtungen 2 und sind in Linie mit
den optischen Eingangsanschlußeinheiten 10 und den optischen
Ausgangsanschlußeinheiten 12 positioniert.
In der gestapelten optoelektronischen integrierten Schal
tungsvorrichtung 3 mit dem in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Auf
bau kann eine effiziente Wärmedissipation ausgeführt werden.
In Fig. 10 ist die gestapelte optoelektronische inte
grierte Schaltungsvorrichtung 3, die mit den in Fig. 7 bis 9
dargestellten Wärmeleitungsplatten 30-1 bis 30-3 versehen
ist, ferner mit Wärmestrahlungsrippen 31 versehen.
Die in Fig. 10 gezeigte gestapelte optoelektronische in
tegrierte Schaltungsvorrichtung 3 enthält die Wärmestrah
lungsrippen 30 auf ihren Seitenflächen. Die Wärmestrahlungs
rippen 31 haben große Oberflächenbereiche, um eine effiziente
Wärmedissipation durchzuführen. Jeder Satz der Wärmestrah
lungsrippen 31 umfaßt eine flache Platte und eine Mehrzahl
von Platten, die vertikal von der flachen Platte ausgehen.
Die flache Platte von jedem Satz der Wärmestrahlungsrippen 31
ist in Kontakt mit den Wärmeleitungsplatten 30-1 bis 30-3 zur
Wärmedissipation, die in den Fig. 7 bis 9 dargestellt sind.
In der mehrfach gestapelten optoelektronischen integrier
ten Schaltungsvorrichtung 3 mit dem in Fig. 10 gezeigten Auf
bau kann eine noch effizientere Wärmedissipation ausgeführt
werden. Da die Wärmedissipation von den gestapelten optoelek
tronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen 3 effizienter
wird, können die gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen 3 kleiner bemessen und höher inte
griert werden.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform ei
ner mehrfach gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Eine in
Fig. 11 dargestellte mehrfach geschichtete optoelektronische
integrierte Schaltungsvorrichtung 4 umfaßt eine Mehrzahl von
gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungsvor
richtungen 3 und ein Substrat 38, auf welchem die gestapelten
optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen 3
montiert sind.
In den gestapelten optoelektronischen integrierten Schal
tungsvorrichtungen 3, die die mehrfach gestapelte optoelek
tronische integrierte Schaltungsvorrichtung 4 bilden, werden
die optischen Achsen durch die Positionierstifte 21 zu der
Zeit eingestellt, zu der sie auf das Substrat 38 montiert
werden. Die gestapelten optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen 3 werden von dem Substrat 38 über die
Stromversorgungsgrate 22 mit Leistung versorgt.
Das Substrat 38 enthält optische Wellenleiter 33 für eine
Lichtsignalübertragung zwischen den gestapelten optoelektro
nischen integrierten Schaltungsvorrichtungen 3. Das Substrat
38 ist ebenfalls mit einer Buchse 34 für einen optischen Ver
binder zum Übertragen eines Lichtsignals zu einem anderen
Substrat versehen. Ein Stecker 35 für einen optischen verbin
der, der mit einer Glasfaser oder optischen Faser 36 verbun
den ist, ist ebenfalls mit der Buchse 34 für einen optischen
Verbinder verbunden, um ein Lichtsignal zu einem anderen
Substrat zu übertragen.
In der mehrfach gestapelten optoelektronischen integrier
ten Schaltungsvorrichtung 4 mit dem in Fig. 11 gezeigten Auf
bau kann eine Lichtsignalübertragung zwischen den gestapelten
optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen 3
ausgeführt werden. Zwischen den Substraten 38 der mehrfach
gestapelten optoelektronischen Schaltungsvorrichtung 4 und
dem Substrat einer anderen mehrfach gestapelten optoelektro
nischen integrierten Schaltungsvorrichtung kann eine Lichtsi
gnalübertragung ebenfalls ausgeführt werden.
Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes zweiten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Eine in Fig. 12 darge
stellte optoelektronische integrierte Schaltung 1 ist mit
Ausnahme der unten beschriebenen Merkmale im wesentlichen
dieselbe wie die in Fig. 3 gezeigte optoelektronische inte
grierte Schaltung 1.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, umfaßt die optoelektronische
integrierte Schaltung 1 eine optische Eingangsanschlußeinheit
10, eine optische Ausgangsanschlußeinheit 12, eine elektri
sche Schaltungseinheit 11, Elektrodenanschlußstellen 40 und
ein Verdrahtungssubstrat 13.
Die elektrische Schaltungseinheit 11 umfaßt ein Wafer
substrat 16-2, eine elektrische Schaltungsschicht 18, die
beispielsweise durch einen Transistor gebildet wird, und eine
Verdrahtungsschicht 19. Das Wafersubstrat 16-2 ist an das
Verdrahtungssubstrat 13 gebondet. Die elektrische Schaltungs
einheit 11 befindet sich auf der Oberfläche, die der Oberflä
che des Verdrahtungssubstrats 13 gegenüberliegt, auf der die
optische Eingangsanschlußeinheit 10 und die optische Aus
gangsanschlußeinheit 12 montiert sind. Die Verdrahtungs
schicht 19 der elektrischen Schaltungseinheit 11 ist durch
Bonddrähte 41 an das Verdrahtungssubstrat 13 gebondet, so daß
die elektrische Schaltungseinheit 11 mit dem Verdrahtungs
substrat 13 elektrisch verbunden ist, und ist mit der opti
schen Eingangsanschlußeinheit 10 und der optischen Ausgangs
anschlußeinheit 12 über das Verdrahtungssubstrat 13 auch
elektrisch verbunden. Die Verdrahtungsschicht 19 ist mit den
Elektrodenanschlußstellen 40 versehen, so daß die optoelek
tronische integrierte Schaltung 1 über die Elektrodenan
schlußstellen 40 mit einer anderen optoelektronischen inte
grierten Schaltung 1 verbunden ist.
Da die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit dem
in Fig. 12 gezeigten Aufbau mit einer anderen optoelektroni
schen integrierten Schaltung 1 elektrisch verbunden ist, kann
zwischen den beiden optoelektronischen integrierten Schaltun
gen 1 eine Lichtsignalübertragung ausgeführt werden. Da die
elektrischen Schaltungseinheiten 11 der beiden optoelektroni
schen integrierten Schaltungen 1 über die Elektrodenanschluß
stellen 40 ohne das Eingreifen der Verdrahtungssubstrate 13
verbunden sind, kann die Übertragungsdistanz elektrischer Si
gnale ebenfalls verkürzt werden.
Fig. 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes dritten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Eine optoelektronische
integrierte Schaltung 1, die in Fig. 13 gezeigt ist, ist mit
der Ausnahme der unten beschriebenen Merkmale im wesentlichen
dieselbe wie die optoelektronische integrierte Schaltung 1,
die in Fig. 3 gezeigt ist.
Wie in dieser Figur dargestellt ist, umfaßt die optische
Eingangsanschlußeinheit 10 dieses Beispiels ein Wafersubstrat
16-1 und eine lichtempfangende Schicht 17, die auf dem Wafer
substrat 16-1 plaziert ist und eine Mehrzahl von lichtempfan
genden Elementen in einer Gitteranordnung aufweist. Der Wafer
16-1 ist an das Verdrahtungssubstrat 13 gebondet.
Die optische Ausgangsanschlußeinheit 12 umfaßt ein Wafer
substrat 16-3 und eine lichtemittierende Schicht 20, die auf
dem Wafersubstrat 16-3 plaziert ist und eine Mehrzahl von
lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung auf
weist. Die lichtempfangende Schicht 17 der optischen Ein
gangsanschlußeinheit 10 und die lichtemittierende Schicht 20
der optischen Ausgangsanschlußeinheit 12 sind beide durch
Bonddrähte 41 an das Verdrahtungssubstrat 13 gebondet.
Da die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit dem
in Fig. 13 gezeigten Aufbau mit einer anderen optoelektroni
schen integrierten Schaltung 1 elektrisch verbunden ist, kann
eine Lichtsignalübertragung zwischen den beiden optoelektro
nischen integrierten Schaltungen 1 ausgeführt werden. Da die
lichtempfangende Schicht 17 und die lichtemittierende Schicht
20 Lichtsignale ohne das Eingreifen der Wafersubstrate 16-1
und 16-3 übertragen können, kann auch eine Dämpfung von
Lichtsignalen reduziert werden.
Fig. 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes vierten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Eine in Fig. 14 gezeig
te optoelektronische integrierte Schaltung 1 ist mit Ausnahme
der unten beschriebenen Merkmale im wesentlichen dieselbe wie
die in Fig. 3 gezeigte optoelektronische integrierte Schal
tung 1.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, umfaßt die elektrische Schal
tungseinheit 11 in dieser Reihenfolge das Wafersubstrat 16-2
und die elektrische Schaltungsschicht 18, die z. B. durch ei
nen Transistor gebildet wird, und die Verdrahtungsschicht 19.
Das Wafersubstrat 16-2 ist an das Verdrahtungssubstrat 13 ge
bondet. Die Verdrahtungsschicht 19 in der elektrischen Schal
tungseinheit 11 ist mit den Elektrodenanschlußstellen 40 ver
sehen und ist über die Elektrodenanschlußstellen 40 mit einer
anderen optoelektronischen integrierten Schaltung 1 verbun
den. Die elektrische Schaltungseinheit 11 ist auf der Ober
fläche angeordnet, die der Oberfläche des Verdrahtungs
substrates 13 gegenüberliegt, auf der die optische Eingangs
anschlußeinheit 10 und die optische Ausgangsanschlußeinheit
12 plaziert sind.
Die optische Eingangsanschlußeinheit 10 umfaßt das Wafer
substrat 16-1 und die lichtempfangende Schicht 17, die auf
dem Wafersubstrat 16-1 plaziert ist und eine Mehrzahl von
lichtempfangenden Elementen in einer Gitteranordnung auf
weist. Das Wafersubstrat 16-1 ist an das Verdrahtungssubstrat
13 gebondet.
Die optische Ausgangsanschlußeinheit 12 umfaßt das Wafer
substrat 16-3 und die lichtempfangende Schicht 20, die auf
dem Wafersubstrat 16-3 plaziert ist und eine Mehrzahl von
lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung auf
weist. Das Wafersubstrat 16-3 ist an das Verdrahtungssubstrat
13 gebondet.
Die Verdrahtungsschicht der elektrischen Schaltungsein
heit 11 ist durch die Bonddrähte 41 an das Verdrahtungs
substrat 13 gebondet, so daß die elektrische Schaltungsein
heit 11 mit dem Verdrahtungssubstrat 13 elektrisch verbunden
ist. Die lichtempfangende Schicht 17 der optischen Eingangs
anschlußeinheit 10 und die lichtemittierende Schicht 20 der
optischen Ausgangsanschlußeinheit 12 sind durch die Bonddräh
te 41 ebenfalls an das Verdrahtungssubstrat 13 gebondet. Dem
entsprechend ist die elektrische Schaltungseinheit 11 mit der
optischen Eingangsanschlußeinheit 10 und der optischen Aus
gangsanschlußeinheit 12 elektrisch verbunden, und die opto
elektronische integrierte Schaltung 1 dieses Beispiels kann
mit einer anderen optoelektronischen integrierten Schaltung 1
elektrisch verbunden sein.
Da die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit dem
in Fig. 14 gezeigten Aufbau mit einer anderen optoelektroni
schen integrierten Schaltung 1 elektrisch verbunden sein
kann, kann eine Lichtsignalübertragung zwischen den beiden
optoelektronischen integrierten Schaltungen 1 ausgeführt wer
den. Da die Verdrahtungsschicht 19 mit dem Verdrahtungs
substrat 13 ohne das Eingreifen des Wafersubstrats 16-2 elek
trisch verbunden ist, kann eine Dämpfung elektrischer Signale
reduziert werden. Da die lichtempfangende Schicht 17 und die
lichtemittierende Schicht 20 Lichtsignale ohne das Eingreifen
der Wafersubstrate 16-1 und 16-3 übertragen können, kann fer
ner eine Dämpfung von Lichtsignalen reduziert werden.
Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes fünften Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Eine in Fig. 15 gezeig
te optoelektronische integrierte Schaltung 1 ist mit Ausnahme
der unten beschriebenen Merkmale im wesentlichen dieselbe wie
die in Fig. 14 gezeigte optoelektronische integrierte Schal
tung 1.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, umfaßt die elektrische Schal
tungseinheit 11 das Wafersubstrat 16-2, die durch z. B. einen
Transistor gebildete elektrische Schaltungsschicht 18 und die
Verdrahtungsschicht 19. Das Wafersubstrat 16-2 ist an das
Verdrahtungssubstrat 13 gebondet. Die elektrische Schaltungs
einheit 11, die optische Eingangsanschlußeinheit 10 und die
optische Ausgangsanschlußeinheit 12 sind alle auf der glei
chen Seite des Verdrahtungssubstrates 13 angeordnet.
Die Verdrahtungsschicht 19 der elektrischen Schaltungs
einheit 11 ist durch die Bonddrähte 41 an das Verdrahtungs
substrat 13 gebondet, so daß die elektrische Schaltungsein
heit 11 mit dem Verdrahtungssubstrat 13 elektrisch verbunden
ist. Die lichtempfangende Schicht 17 der optischen Eingangs
anschlußeinheit 10 und die lichtemittierende Schicht 20 der
optischen Ausgangsanschlußeinheit 12 sind durch die Bonddräh
te 41 an das Verdrahtungssubstrat 13 gebondet. Die elektri
sche Schaltungseinheit 11 ist somit mit der optischen Ein
gangsanschlußeinheit 10 und der optischen Ausgangsanschluß
einheit 12 elektrisch verbunden.
Da die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit dem
in Fig. 15 gezeigten Aufbau mit einer anderen optoelektroni
schen integrierten Schaltung 1 elektrisch verbunden sein
kann, kann zwischen den beiden optoelektronischen integrier
ten Schaltungen 1 eine Lichtsignalübertragung ausgeführt wer
den. Da die Verdrahtungsschicht 19 mit dem Verdrahtungs
substrat 13 ohne das Eingreifen des Wafersubstrats 16-2 elek
trisch verbunden ist, kann auch eine Dämpfung elektrischer
Signale reduziert werden. Da die lichtempfangende Schicht 17
und die lichtemittierende Schicht 20 Lichtsignale ohne das
Eingreifen der Wafersubstrate 16-1 und 16-3 übertragen kön
nen, ferner eine Dämpfung von Lichtsignalen reduziert werden.
Fig. 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes sechsten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 16 gezeigte
optoelektronische integrierte Schaltung 1 umfaßt eine opti
sche Eingangsanschlußschicht 45, eine optische Ausgangsan
schlußschicht 46, ein Wafersubstrat 47, elektrische Schal
tungsschichten 48 und Verdrahtungsschichten 49.
Die in Fig. 16 gezeigte optoelektronische integrierte
Schaltung 1 ist um das Wafersubstrat 47 aufgebaut, wobei die
elektrischen Schaltungsschichten 48 das Wafersubstrat 47
sandwichartig aufnehmen. Die Verdrahtungsschichten 49 sind
jeweils an die elektrischen Schaltungsschichten 48 gebondet.
Die optische Eingangsanschlußschicht 45 und die optische Aus
gangsanschlußschicht 46 befinden sich an den äußersten Posi
tionen. Die optische Eingangsanschlußschicht 45 enthält eine
Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen, und die optische
Ausgangsanschlußschicht 47 enthält eine Mehrzahl von lichte
mittierenden Elementen. Die in Fig. 16 gezeigte optoelektro
nische integrierte Schaltung 1 ist somit um das Wafersubstrat
47 integral aufgebaut.
Die optoelektronische integrierte Schaltung 1 mit dem in
Fig. 16 gezeigten Aufbau kann zu und von einer anderen opto
elektronischen integrierten Schaltung 1 übertragen. Da die
optoelektronische integrierte Schaltung 1 integral gebildet
ist, kann ferner das Produktionsverfahren vereinfacht werden,
und die optoelektronische integrierte Schaltung 1 kann klei
ner gemacht werden.
Fig. 17 ist eine schematische perspektivische Ansicht ei
nes siebten Beispiels einer optoelektronischen integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 17 darge
stellte optoelektronische integrierte Schaltung 1 ist mit
Ausnahme der unten beschriebenen Merkmale im wesentlichen
dieselbe wie die in Fig. 16 gezeigte optoelektronische inte
grierte Schaltung 1.
Die in Fig. 17 dargestellte optoelektronische integrierte
Schaltung 1 umfaßt die optische Eingangsanschlußschicht 45,
die optische Ausgangsanschlußschicht 46, das Wafersubstrat
47, die elektrischen Schaltungsschichten 48 und die Verdrah
tungsschichten 49. Die optoelektronische integrierte Schal
tung 1 ist um das Wafersubstrat 47 aufgebaut, wobei die elek
trischen Schaltungsschichten 48 das Wafersubstrat 47 sand
wichartig aufnehmen. Die Verdrahtungsschichten 49 sind je
weils an die elektrischen Schaltungsschichten 48 gebondet.
Die eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen enthaltende
optische Eingangsanschlußschicht 45 und die eine Mehrzahl von
lichtemittierenden Elementen enthaltende optische Ausgangsan
schlußschicht 46 sind an die Verdrahtungsschichten 49 gelö
tet.
Dementsprechend können die optische Eingangsanschluß
schicht 45 und die optische Ausgangsanschlußschicht 46 ge
trennt von dem das Wafersubstrat 47, die elektrischen Schal
tungsschichten 48 und die Verdrahtungsschichten 49 umfassen
den Teil gebildet werden. Folglich kann die optoelektronische
integrierte Schaltung 1 dieses Beispiels eine erhöhte Viel
seitigkeit aufweisen. Das Projektionsverfahren kann ebenfalls
vereinfacht werden, und die optoelektronische integrierte
Schaltung 1 kann kleiner gemacht werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die konkret of
fenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern Variationen
und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der am 18. März
1999 eingereichten japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 11-
74474, deren gesamte Inhalte hierdurch durch Bezugnahme mit
einbezogen sind.
Claims (16)
1. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung,
umfassend:
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; worin
die erste optoelektronische integrierte Schaltung und die zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangsanschlußein heit jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit gegenüberliegt, so daß eine Lichtsignalübertragung zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entspre chenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten opto elektronischen integrierten Schaltung und der zweiten opto elektronischen integrierten Schaltung ausgeführt werden kann.
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; worin
die erste optoelektronische integrierte Schaltung und die zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangsanschlußein heit jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit gegenüberliegt, so daß eine Lichtsignalübertragung zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entspre chenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten opto elektronischen integrierten Schaltung und der zweiten opto elektronischen integrierten Schaltung ausgeführt werden kann.
2. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 1, worin:
jede der ersten optoelektronischen integrierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen integrierten Schaltung die optische Ausgangsanschlußeinheit, die eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält, die optische Eingangsanschlußeinheit, die eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält, die elektrische Schaltungseinheit und Elektrodenan schlußstellen zum Eingeben und Abgeben eines elektrischen Si gnals umfaßt; und
die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen und die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, während die Elektrodenan schlußstellen auf einer Oberfläche angeordnet sind, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Mehrzahl von licht emittierenden Elementen und die Mehrzahl von lichtempfangen den Elementen angeordnet sind.
jede der ersten optoelektronischen integrierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen integrierten Schaltung die optische Ausgangsanschlußeinheit, die eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält, die optische Eingangsanschlußeinheit, die eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält, die elektrische Schaltungseinheit und Elektrodenan schlußstellen zum Eingeben und Abgeben eines elektrischen Si gnals umfaßt; und
die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen und die Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, während die Elektrodenan schlußstellen auf einer Oberfläche angeordnet sind, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Mehrzahl von licht emittierenden Elementen und die Mehrzahl von lichtempfangen den Elementen angeordnet sind.
3. Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung mit einer Mehrzahl von optoelektronischen inte
grierten Schaltungsvorrichtungen, jeweils umfassend:
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält;
welche erste optoelektronische integrierte Schaltung und welche zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangs anschlußeinheit jeder entsprechenden optischen Eingangsan schlußeinheit gegenüberliegt, so daß zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten optoelektronischen inte grierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen inte grierten Schaltung eine Lichtsignalübertragung ausgeführt werden kann;
welche Mehrzahl optoelektronischer integrierter Schal tungsvorrichtungen aufeinander gestapelt und durch die Elek trodenanschlußstellen aneinander gebondet ist, worin
die Mehrzahl optoelektronischer integrierter Schaltungs vorrichtungen elektrisch aneinander gebondet ist.
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält;
welche erste optoelektronische integrierte Schaltung und welche zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangs anschlußeinheit jeder entsprechenden optischen Eingangsan schlußeinheit gegenüberliegt, so daß zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten optoelektronischen inte grierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen inte grierten Schaltung eine Lichtsignalübertragung ausgeführt werden kann;
welche Mehrzahl optoelektronischer integrierter Schal tungsvorrichtungen aufeinander gestapelt und durch die Elek trodenanschlußstellen aneinander gebondet ist, worin
die Mehrzahl optoelektronischer integrierter Schaltungs vorrichtungen elektrisch aneinander gebondet ist.
4. Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend optische Wel
lenleiter, welche ein Lichtsignal von einer optischen Aus
gangsanschlußeinheit in eine optische Eingangsanschlußeinheit
eingeben.
5. Mehrfach gestapelte optoelektronische integrierte
Schaltungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von gestapelten op
toelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen, die
jeweils eine Mehrzahl von optoelektronischen integrierten
Schaltungsvorrichtungen aufweisen, jeweils umfassend:
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält;
welche erste optoelektronische integrierte Schaltung und welche zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangs anschlußeinheit jeder entsprechenden optischen Eingangsan schlußeinheit gegenüberliegt, so daß zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten optoelektronischen inte grierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen inte grierten Schaltung eine Lichtsignalübertragung ausgeführt werden kann;
welche Mehrzahl von optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen aufeinander gestapelt und durch die Elektrodenpolster aneinander gebondet ist,
welche Mehrzahl von optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen elektrisch aneinander gebondet ist, worin
die Mehrzahl gestapelter optoelektronischer integrierter Schaltungsvorrichtungen optisch verbunden ist.
eine erste optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält; und
eine zweite optoelektronische integrierte Schaltung, die eine elektrische Schaltungseinheit, eine optische Ausgangsan schlußeinheit mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Ele menten, die mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunden sind, und eine optische Eingangsanschlußeinheit mit einer Mehrzahl von mit der elektrischen Schaltungseinheit verbunde nen lichtempfangenden Elementen enthält;
welche erste optoelektronische integrierte Schaltung und welche zweite optoelektronische integrierte Schaltung auf solch eine Weise angeordnet sind, daß jede optische Ausgangs anschlußeinheit jeder entsprechenden optischen Eingangsan schlußeinheit gegenüberliegt, so daß zwischen jeder optischen Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden optischen Eingangsanschlußeinheit der ersten optoelektronischen inte grierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen inte grierten Schaltung eine Lichtsignalübertragung ausgeführt werden kann;
welche Mehrzahl von optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen aufeinander gestapelt und durch die Elektrodenpolster aneinander gebondet ist,
welche Mehrzahl von optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen elektrisch aneinander gebondet ist, worin
die Mehrzahl gestapelter optoelektronischer integrierter Schaltungsvorrichtungen optisch verbunden ist.
6. Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung nach Anspruch 4, worin jede der optoelektroni
schen integrierten Schaltungen mit Markierungen zum Positio
nieren optischer Achsen und Löchern zum Positionieren opti
scher Achsen zumindest an zwei Ecken versehen ist, wobei Po
sitionierstifte in die Löcher zum Positionieren optischer
Achsen eingesetzt werden.
7. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 2, ferner umfassend Anschlußstellen für Strom
quellen zum Liefern von Leistung, die auf Seitenflächen von
jeder der optoelektronischen integrierten Schaltungen gebil
det sind.
8. Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend:
Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation, die zwischen den optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen angeordnet und in Kontakt mit jeder elektrischen Schaltungs einheit angeordnet sind; und
Wärmestrahlungsrippen, die in Kontakt mit den Wärmelei tungsplatten plaziert sind.
Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation, die zwischen den optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtungen angeordnet und in Kontakt mit jeder elektrischen Schaltungs einheit angeordnet sind; und
Wärmestrahlungsrippen, die in Kontakt mit den Wärmelei tungsplatten plaziert sind.
9. Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungs
vorrichtung nach Anspruch 4, worin die auf Seitenflächen von
jeder der optoelektronischen integrierten Schaltungen ange
ordneten Anschlußstellen für Stromquellen jeweils mit einem
Stromversorgungsgrat zum Liefern von Leistung an jede ent
sprechende Anschlußstelle für Stromquellen versehen sind.
10. Mehrfach gestapelte optoelektronische integrierte
Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 5, worin die mehrfach ge
stapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
auf einem Substrat angeordnet ist, welches umfaßt:
einen optischen Wellenleiter, der eine Signalübertragung zwischen den gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungen durchführt;
eine Stromquellenleitung, die Leistung an die gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungen liefert; und
eine Schnittstelleneinheit, die eine Schnittstelle mit einem anderen Substrat bildet.
einen optischen Wellenleiter, der eine Signalübertragung zwischen den gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungen durchführt;
eine Stromquellenleitung, die Leistung an die gestapelten optoelektronischen integrierten Schaltungen liefert; und
eine Schnittstelleneinheit, die eine Schnittstelle mit einem anderen Substrat bildet.
11. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 1, worin jede der ersten optoelektronischen in
tegrierten Schaltung und der zweiten optoelektronischen inte
grierten Schaltung umfaßt:
eine optische Ausgangsanschlußschicht, die eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung enthält;
eine optische Eingangsanschlußschicht, die eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält; und
eine elektrische Schaltungsschicht, die durch die opti sche Ausgangsanschlußschicht und die optische Eingangsan schlußschicht sandwichartig aufgenommen ist.
eine optische Ausgangsanschlußschicht, die eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen in einer Gitteranordnung enthält;
eine optische Eingangsanschlußschicht, die eine Mehrzahl von lichtempfangenden Elementen in einer Gitteranordnung ent hält; und
eine elektrische Schaltungsschicht, die durch die opti sche Ausgangsanschlußschicht und die optische Eingangsan schlußschicht sandwichartig aufgenommen ist.
12. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 11, worin jede optische Ausgangsanschlußschicht
und jede optische Eingangsanschlußschicht an jede entspre
chende elektrische Schaltungsschicht gelötet sind.
13. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 2, worin jede elektrische Schaltungseinheit auf
der gleichen Seite eines Substrats wie jede entsprechende op
tische Ausgangsanschlußeinheit und jede entsprechende opti
sche Eingangsanschlußeinheit angeordnet ist.
14. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 13, worin die elektrischen Schaltungseinheiten,
die optischen Ausgangsanschlußeinheiten und die optischen
Eingangsanschlußeinheiten durch Drahtbonden mit dem Substrat
jeweils elektrisch verbunden sind.
15. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 2, worin jede elektrische Schaltungseinheit auf
einer gegenüberliegenden Seite eines Substrats von jeder ent
sprechenden Ausgangsanschlußeinheit und jeder entsprechenden
optischen Eingangsanschlußeinheit angeordnet ist.
16. Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung
nach Anspruch 15, worin die elektrischen Schaltungseinheiten,
die optischen Ausgangsanschlußeinheiten und die optischen
Eingangsanschlußeinheiten jeweils durch Drahtbonden mit dem
Substrat elektrisch verbunden sind.
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