JP2000277794A - 光信号伝送基板および装置 - Google Patents
光信号伝送基板および装置Info
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Abstract
を無くすことが可能な光信号伝送基板および装置を提供
する。 【解決手段】 個々の光信号伝送基板1は、光信号を他
の光信号伝送基板に送信する発光素子Eと他の光信号伝
送基板からの光信号を受信する受光素子Dとの少なくと
も一方が、基板面に略垂直な方向における光信号を送受
信可能に配置された光信号伝送領域100を備えてい
る。この基板を複数積層する際に、いずれかの光信号伝
送基板に設けられた発光素子に対して対向するように、
他のいずれかの光信号伝送基板に受光素子を配置して光
信号伝送装置を構成する。
Description
とした光信号伝送基板に係る。特に、電子計算機など高
密度実装に適した基板およびそれを利用した光信号伝送
装置に関する。
を構成するために必要な複数の基板をケーブルやワイヤ
といった導電線による電気配線で相互に接続していた。
基板の間で送受信される信号はインターフェース素子が
生成する電気信号であった。
を設け他方の基板上に受光素子を設けて相互の素子を光
ファイバで連結した光信号伝送も実現されている。
は、配線容量と配線抵抗が存在し信号遅延が生ずるた
め、高速度高密度実装の装置における基板間配線には向
かなかった。配線抵抗により発熱を生ずるという不都合
もあった。
うな多数配線ではファイバ本数が多くなり、配線工数が
膨大なものとなり、かつ、配線に要するコストも上昇せ
ざる得ない。
配線作業に要する工数や配線にかかるコストを無くし、
高密度実装であって高速度通信を可能とする光信号伝送
基板およびその装置を提供することを目的とする。
を伝送するための光信号伝送基板であって、光信号を他
の光信号伝送基板に送信する発光素子と他の光信号伝送
基板からの光信号を受信する受光素子との少なくとも一
方が、当該基板面に略垂直な方向における光信号を送受
信可能に配置された光信号伝送領域を備えていることを
特徴とする光信号伝送基板である。
れる場合には、光信号伝送基板の光信号伝送領域は、他
の光信号伝送基板の間で伝送される光信号が通過する位
置に光透過性のある透過窓を備えるように構成する。
対の端部に電極を備えていることが好ましい。
を各基板の光信号伝送領域が重なるように複数積層して
構成される光信号伝送装置であって、いずれかの光信号
伝送基板に設けられた発光素子に対して対向するよう
に、他のいずれかの光信号伝送基板に受光素子が配置さ
れていることを特徴とする光信号伝送装置である。
設けられた光信号伝送基板と受光素子が配置された光信
号伝送基板との間に挟まれる光信号伝送基板において、
当該発光素子と当該受光素子との間で伝送される光信号
が通過する位置に光透過性のある透過窓を備えているこ
とが好ましい。
の光軸上に当該光信号を伝送する発光素子と受光素子と
からなる組を複数配置することが好ましい。
は、光信号伝送基板の間に両基板の電極を電気的に接続
する電極と接着剤とで構成される接着層を備えているこ
とが好ましい。
を参照して説明する。 (実施形態1)図1に本実施形態1における光信号伝送
装置の構成を説明する斜視図を示す。図2に当該光信号
伝送基板の平面図を示す。
すように、光信号伝送基板1を各基板の光信号伝送領域
100が平面図上で重なるように複数積層して構成され
ている。図1では説明を簡単にするまでに5層の積層構
造を示してあるが、層の数に限定はない。図1では第1
層から第5層迄の各光信号伝送基板1を11〜15と符
号付けしてある。光信号伝送基板間の距離は、発光素子
と受光素子間で光信号の伝送が可能な距離以内であれば
よい。複数の基板を直接接触させて重ねても間にスペー
サを介して重ねても接着層を介して重ねてもよい。
ずれかの光信号伝送基板1に設けられた発光素子EXY
に対向して、他のいずれかの光信号伝送基板1の受光素
子DXYが配置されている。ここで「EXY」は第X層
の基板から第Y層への光信号伝送をするための発光素子
であることを意味する。「DXY」は第X層の基板から
第Y層へ伝送される光信号を受信するための受光素子で
あることを意味する。発光素子EXYと受光素子DXY
との組み合わせで一の光信号の送受信を行う経路を「チ
ャネル」と称する。同一チャネルに属する発光素子と受
光素子は、いずれかの基板の光信号伝送領域100にお
いて同一の行と列に配置されることになる。以下、行と
列で特定される光信号伝送領域の位置を「アドレス」と
称する。
光信号伝送基板1と受光素子DXYが配置された光信号
伝送基板1との間において、当該発光素子EXYと受光
素子DXYとが対向して光信号を送受信可能に配置され
る。発光素子が設けられる基板と受光素子が設けられる
基板との間に光信号伝送基板1が挟まれている場合に
は、挟まれている光信号伝送基板1は他基板の発光素子
EXYと受光素子DXYとの間で伝送される光信号が通
過する位置に光透過性のある透過窓Tを備えるように構
成されている。透過窓Tは、光信号伝送領域100にお
いて当該発光素子EXYや受光素子DXYと同一アドレ
スに配置されることになる。
光素子E14(第1層から第4層への光信号伝送)と光
信号伝送基板14上の受光素子D14(第1層からの光
信号を第4層で受信)とが対向している。両素子の間に
挟まれる光信号伝送基板12と13には、光軸の通過位
置に透過窓Tが設けられている。同様に光信号伝送基板
15上の発光素子E51と光信号伝送基板11上の受光
素子D51とが対向している。両基板間に挟まれる光信
号伝送基板12〜14には、光軸と基板面との交差位置
に透過窓Tが設けられている。
信号を伝送する発光素子と受光素子とからなる組を複数
配置することが好ましい。高密度通信を可能にするから
である。光信号伝送領域100の同一の行と列において
複数チャネルが存在する場合である。図1では、光信号
伝送基板12上の発光素子E21と光信号伝送基板11
上の受光素子D21とからなる組と、光信号伝送基板1
3上の発光素子E35と光信号伝送基板15上の受光素
子D35とからなる組とが同一光軸上、つまり光信号伝
送領域100において同一アドレスに配置されている。
送基板1は、図2に示すように、回路領域110の一部
に光信号伝送領域100を備えて構成されている。光信
号伝送領域100には、光信号を他の光信号伝送基板に
送信する発光素子EXYと、他の光信号伝送基板からの
光信号を受信する受光素子DXYと、の少なくとも一方
が、当該基板面に略垂直な方向における光信号を送受信
可能に配置ている。さらに光信号伝送基板が他の基板の
間に挟まれて使用される場合には、光信号伝送領域10
0には、他の光信号伝送基板の間で伝送される光信号が
通過する位置に光透過性のある透過窓Tが存在するよう
に構成されている。
い。ただし基板が積層された場合に基板上に設けられて
いる電子素子が他基板に接触しないように、例えば周囲
にバンクやスペーサを設けるなどすることは好ましい。
回路領域110に設ける回路の形態や形成方法について
も限定はない。ただしバンクやスペーサなどで規定され
る部品の最大高さを超えないように回路の部品が配置さ
れる必要がある。具体的には、電子計算機のプロセッサ
回路やメモリ回路、TFT素子の集積回路など任意の回
路を適用可能である。発光素子EXYは、電流または電
圧などの電気信号を光信号に変換可能な素子であり、半
導体レーザ(レーザダイオード)、発光ダイオード、有
機EL素子などの任意の発光素子を適用可能である。受
光素子DXYは、受光した光信号を電圧または電流など
の電気信号に変換可能な素子であり、フォトトランジス
タやフォトダイオードなどの光電変換素子を使用可能で
ある。
や受光素子DXY、透過窓Tが規則的に配置可能な領域
である。例えば光信号伝送領域100は格子状に区分け
され、発光素子EXYや受光素子DXY、透過窓Tがそ
の区分けに合わせて配置される。光信号伝送領域100
は、任意の位置に発光素子EXYや受光素子DXYを配
置可能な程度の強度を備える材料で構成すればよい。
からなる層で形成することが可能である。透明樹脂を基
本的な材料として使用し発光素子や受光素子を配置した
場合には、素子以外の部分は光透過性を備えることにな
るので、積極的に透過窓Tを設ける必要が無くなる。
料、例えば回路領域110と同一材料で形成した場合に
は、透過窓Tに相当する位置を開口させるか、樹脂やガ
ラスで光が透過可能な窓を形成する。
ネル数)は、基板間で必要な信号のチャネル数に対応し
て定める。光信号伝送領域100の位置は、基板上の任
意の領域でよく、方形である他、直線状、円状等任意の
形状で配置されるものでもよい。また、回路領域110
内に互いに離間させて点状に分散させ、他の回路と混在
して配置されていてもよい。回路領域110の面積を必
要以上に減少させることの無いように光信号伝送領域を
妥当な面積に設定する。
4の格子による合計20チャネルで構成される場合の、
発光素子EXYや受光素子DXY、透過窓Tの配置例を
示す。発光素子EXY、受光素子DXYまたは透過窓T
のいずれにも該当しない領域は、光透過性があっても無
くてもよい領域である。第1層から第5層までの光信号伝
送基板11〜15に対応する光信号伝送領域をそれぞれ
101〜105と符号付けしてある。矢印は、図左側一
列における光信号の伝送経路を示している。図面では、
発光素子EXYからの射出光が理想的な直進性を備える
ものとし、受光素子DXYを隣接して配置してあるが、
射出光の直進性があまり良くない発光素子を用いる場合
には、発光素子や受光素子が隣接しないように配置した
り、各光信号伝送領域の境界部分にクラッドとして機能
する層を設けたりすることで、クロストークの発生を防
止する必要がある。
ものが適用可能である。
などによりアブレーションを生ずる剥離層を設け、その
剥離層上に本発明の光信号伝送基板を所定のパターンで
形成する。次いでこの光信号伝送基板を接着剤で他の光
信号伝送基板と接着した後、剥離層に透明基板側から光
を照射して剥離を生じさせ、透明基板を剥離する。この
工程を光信号伝送基板の積層数だけ繰り返していく。
この光信号伝送基板を形成した後、二つの光信号基板を
貼り合せる。次いで少なくとも一方の透明基板側からレ
ーザ光を照射して剥離層から透明基板を剥離する。透明
基板を剥離した面に他の透明基板上に形成されていた光
信号伝送基板を貼り合せ、その透明基板側からレーザ光
を照射して透明基板を剥離する。このような工程を光信
号伝送基板の積層数だけ繰り返していく。
光信号伝送基板であっても確実に多数積層していくこと
が可能である。ただしこの製造方法に限定されるもので
はない。
板面に略垂直方向に光信号を送受信するための光信号伝
送領域を設けたので、発光素子や受光素子の配置を適正
にして基板を積層するだけの簡単な基板間の信号送受信
方法を提供可能である。
ことが無いので、配線容量や配線抵抗による信号遅延や
配線抵抗による発熱を生じることがない。
板間を接続する必要が無いので、接続に要する労力と光
ファイバにかかるコストを削減可能である。
板間の信号伝送を容易に多チャンネルで実現できるの
で、高密度、高速度の電子計算機やTFTを用いた装置
の信号伝送方法として最適である。
受信を用いるので、ノイズに強く、不要輻射を発生しな
い伝送装置を提供できる。 (実施形態2)本発明の実施形態2は、実施形態1にお
いて電源電極や接地電極をさらに設けた光信号伝送基板
および装置に関する。
置の構成を説明する斜視図を示す。図5に当該光信号伝
送基板の平面図を示す。
示すように、光信号伝送基板2を各基板の光信号伝送領
域100が平面図上で重なるように複数積層して構成さ
れる。本光信号伝送装置は、基板間に接着層3を備えて
いる点で上記実施形態1と異なる。図4では説明を簡単
にするために3層の積層構造を示してあるが、積層の数
に限定はない。図4において、第1層から第3層迄の各
光信号伝送基板2を21〜23と符号付けする。
極31と第2電極32と基板2とを接着固化させて構成
される。接着剤30としては、任意の樹脂、例えば反応
性硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤
等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型
接着剤が挙げられ得る。このような接着剤の組成として
は、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン
系等いかなる接着剤でも適用することが可能である。第
1電極31と第2電極32としては、アルミや銅、金な
ど任意の金属を使用可能である。接着層3は、第1電極
31や第2電極32に相当する形状の金属棒を接着剤で
固めることで形成される。
基板2は、図5に示すように、上記実施形態1と同様の
回路領域110と光信号伝送領域100とを備えてい
る。ただし、少なくとも基板の一対の端部に第1電極1
21と第2電極122とを備えている点で実施形態1と
異なる。第1電極121と第2電極122とについて
は、回路領域110に使用する配線材料と同一材料でパ
ターン形成するのが便利である。ただし接着層3の間に
挟まれる光信号伝送基板である場合には、基板の表裏面
間で導電性を有するように電極が成形されていることを
要する。
号伝送領域100内における発光素子EXY、受光素子
DXYおよび透過窓Tの配置や構成については前記実施
形態1と同様である。
図を示す。各光信号伝送基板21〜23の第1電極12
1と接着層3の第1電極31とが電気的に接触し、各光
信号伝送基板21〜23の第2電極122と接着層3の
第2電極32とが電気的に接触して構成されている。光
信号伝送基板2と接着層3とを交互に積層することで、
当該光信号伝送装置は電源電極や接地電極が共通に配線
されるようになっている。
種々に考えられる。
る場合には、 1)光信号伝送基板2上に第1電極31および第2電極
32を接続し、上記の樹脂を塗布して接着層3を形成 2)この接着層の上に再び光信号伝送基板2を貼り合
せ、その上に再び接着層3を形成 3)これらの工程を必要回数繰り返して光信号伝送装置
を構成 という過程で光信号伝送基板を製造可能である。
搬性がない場合には、 1)ガラス等の基台上に剥離層を形成 2)剥離層の上に光信号伝送基板2に相当する回路形成 3)光信号伝送基板2ができたら接着層3をその上に形
成 4)基台の裏からレーザ光などを照射して剥離層から剥
離を生じさせ、光信号伝送基板2と接着層3とからなる
組み合わせを分離 5)この組み合わせを必要総数重ねて光信号伝送装置を
構成 という過程で光信号伝送基板を製造可能である。接着層
3を形成する前にレーザ光を照射し、接着層3形成後に
力を加えて剥離層から分離させてもよい。
同様の効果を奏する他、基板に電極を共通に設けたの
で、電源や接地端との接続が容易である。
貼り合せるようにしたので、多層積層構造の形成が容易
であり、強固な光信号伝送装置を提供可能である。 (実施形態3)本発明の実施形態3は、実施形態2にお
ける光信号伝送基板の変形例に関する。
板の平面図を示す。本実施形態3の光信号伝送基板4
は、図7に示すように、第1電極421および第2電極
422が光信号伝送領域400および回路領域410に
入り込んだ複雑なパターンをしている。この電極パター
ンの形成は、光信号伝送基板4における電極パターンを
光信号伝送領域400や回路領域410で必要とされる
形状にパターニングして通常用いられる配線パターンの
形成方法を適用して実施される。
装置の構成については、上記実施形態1や2と同様に発
光素子EXYやDXYを配置すればよい。基板の接着に
実施形態2の接着層3を用いることも可能である。
同様の効果を奏する他、基板の電極をパターニングした
ので、回路素子の電源電極や接地電極との接続が容易と
なり不要輻射対策としても有効である。 (実施例)上記実施形態2における実施例として図8の
平面図に示すような光信号伝送基板をシミュレーション
した。第1電極121を電源(Vdd)電極とし第2電
極122を接地(GND)電極にした。光信号伝送領域
100の行方向(X軸方向)に電源を供給するXドライ
バ回路111、光信号伝送領域100の列方向(Y軸方
向)を選択するYドライバ回路112を設けた。回路領
域には、メモリ回路114を備えたロジック回路113
を設けた。ロジック回路113としてはTFTを集積し
た。実施例の仕様は以下の通りである。 基板の積層数 1000枚 基板と接着層の厚み 約10μm/組 アドレス数(窓数) 1000枚×約106(基板当たりの集積個数) アドレスの面積 50×50μm2=2.5×103μm2 光信号伝送領域面積 アドレス面積×集積個数=25cm2 光信号伝送基板外形 7cm(縦)×14cm(横)=98cm2 面積当たりの製造原価 ¥20/cm2 基板当たりの製造原価 ¥2000 装置の製造原価 ¥2000000 TFT1個の面積 4μm2 基板当たりのTFT数 約9×108個=1G個 (その他の変形例)本発明は、上記実施形態に限定され
ることなく種々に変形して適用が可能である。例えば光
信号伝送基板や光信号伝送領域、電極の外形や光信号伝
送領域の配置は一例に過ぎない。
面に平行に重ねた場合に光信号伝送領域が各アドレスを
一致させて重なれば十分であり、基板自体が重なってい
ることを要しない。例えば図9に示すように、各基板で
光信号伝送領域の配置が異なっていても、当該領域さえ
正しく重なっていれば信号伝送が可能である。
号伝送領域を設け、基板間に光信号の伝送を可能とする
発光素子と受光素子との組を設けたので、配線作業に要
する工数や配線にかかるコストを無くすことが可能であ
る。このような構成により、高密度実装であって高速度
通信を可能とすることができる。
明する斜視図である。
ある。
合わせ説明図である。
明する斜視図である。
ある。
ある。
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 光信号を伝送するための光信号伝送基板
であって、 光信号を他の光信号伝送基板に送信する発光素子と他の
光信号伝送基板からの光信号を受信する受光素子との少
なくとも一方が、当該基板面に略垂直な方向における光
信号を送受信可能に配置された光信号伝送領域を備えて
いることを特徴とする光信号伝送基板。 - 【請求項2】 他の前記光信号伝送基板の間に挟まれて
使用される請求項1に記載の光信号伝送基板において、 前記光信号伝送領域は、他の前記光信号伝送基板の間で
伝送される光信号が通過する位置に光透過性のある透過
窓を備えている光信号伝送基板。 - 【請求項3】 少なくとも基板の一対の端部に電極を備
えている請求項1に記載の光信号伝送基板。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の光信号伝送基板を各基板の光信号伝送領域が重なるよ
うに複数積層して構成される光信号伝送装置において、 いずれかの光信号伝送基板に設けられた前記発光素子に
対して対向するように、他のいずれかの光信号伝送基板
に前記受光素子が配置されていることを特徴とする光信
号伝送装置。 - 【請求項5】 前記発光素子が設けられた光信号伝送基
板と前記受光素子が配置された光信号伝送基板との間に
挟まれる光信号伝送基板において、当該発光素子と当該
受光素子との間で伝送される光信号が通過する位置に光
透過性のある透過窓を備えている請求項4に記載の光信
号伝送装置。 - 【請求項6】 一の光信号の光軸上に当該光信号を伝送
する前記発光素子と前記受光素子とからなる組が複数配
置されている請求項4に記載の光信号伝送装置。 - 【請求項7】 前記光信号伝送基板の間に両基板の電極
を電気的に接続する電極と接着剤とで構成される接着層
を備えている請求項4に記載の光信号伝送装置。
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