DE10011537A1

DE10011537A1 - Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10011537A1
Application number: DE10011537A
Authority: DE
Inventors: Osamu Suzuki; Takayuki Watanabe
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP4630409B2; DE10011537B4; JP2000269545A; US6396967B1

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

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

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.

2. Beschreibung der verwandten Technik

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

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.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das folgende ist eine Beschreibung von Ausführungsformen der optoelektronischen integrierten Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen.

[Optoelektronische integrierte Schaltungsvorrichtung]

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.

[Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrich tung]

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.

[Gestapelte optoelektronische integrierte Schaltungsvorrich tung, versehen mit Wärmeleitungsplatten zur Wärmedissipation]

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.

[Mehrfach gestapelte optoelektronische integrierte Schal tungsvorrichtung]

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.

[Andere Beispielstrukturen von optoelektronischen integrier ten Schaltungen]

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.