JP2002214500A - 光学装置システムと光学レンズシステムとが位置合わせされて構成される光電装置 - Google Patents

光学装置システムと光学レンズシステムとが位置合わせされて構成される光電装置

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JP2002214500A JP2001314981A JP2001314981A JP2002214500A JP 2002214500 A JP2002214500 A JP 2002214500A JP 2001314981 A JP2001314981 A JP 2001314981A JP 2001314981 A JP2001314981 A JP 2001314981A JP 2002214500 A JP2002214500 A JP 2002214500A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】精密にかつ効率的に一つ以上の光学装置を対応
する数の光学レンズとを受動的に整合（位置合わせ）さ
せるための構成及びその方法を提供すること。 【解決手段】光電装置（１０）は、光学装置（４４）を
支持する光学装置基板（４２）と、光学装置（４４）か
ら離間して設けられるハンダ付け可能な金属パターン
（４６、４８）とを備えた光学装置システム（４０）、
及び光学レンズ（６０、６２）と、該一つ以上の光学レ
ンズ（６０、６２）から離間して設けられるハンダ付け
可能な金属パターン（５６、５８）が設けられる装置接
着面（５４）を含む光学レンズシステム（５０）を有す
る。金属パターン（４６、４８）と金属パターン（５
６、５８）とは、複数のハンダバンプ（６６）により、
相互に位置合わせされた状態で結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置システム
と光学レンズシステムとを位置合わせするシステム及び
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの進んだ通信システムは、複数の並
列した光通信チャンネルを介して情報を伝達している。
光通信チャンネルは、光ファイバ或いはプラスチックフ
ァイバの束により構成された光ファイバリボンインター
コネクト（或いは光ファイバケーブル）により構築され
ており、その各々は、他の光ファイバには関係無くデー
タを送ることができる。金属線によるインターコネクト
（相互接続）に比べて、光ファイバは、より広い帯域幅
を有しているので、干渉を受けることが無く、細くて軽
量である。これらの利益の多い物理的なデータ伝達特性
のために、光ファイバをコンピュータシステム設計に一
体化（集積）することが試みられてきた。例えば、ロー
カル・エリア・ネットワークにおいて、光ファイバは、
サーバやプリンタのような機器を集中管理することので
きる複数のローカル・コンピュータに接続されて使われ
る。このような構成において、ローカル・コンピュータ
のそれぞれは、光学情報を送受信するための光学的トラ
ンシーバを備えている。光学的トランシーバは、一つ以
上の集積回路を備えているプリント回路板に設けること
ができる。各々のコンピュータは、共通のバックプレー
ンのソケットに接続されるいくつかのプリント回路板を
有しているのが通常である。このバックプレーンは、ア
クティブ（即ち、演算機能を実施できる論理回路を含
む）であることもパッシブ（即ち、まったく論理回路を
含まない）であることもできる。外部のネットワーク光
ファイバケーブルは、このバックプレーンに接続される
光ファイバコネクタを介して光学的トランシーバに接続
されている。
【０００３】垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥ
Ｌ）が、最近のデータ通信において光ファイバリンクに
おける重要な構成要素になりつつある。例えば、ＶＣＳ
ＥＬは、１ギガビット／秒（Ｇｂ／ｓ）或いはそれ以上
のデータ速度を有しているのですべてのローカル・エリ
ア・ネットワーク（ＬＡＮ）アプリケーションにおいて
発光ダイオード（ＬＥＤ）に取って代っている。インタ
ーネットトラフィックの増加は、コンピュータのバック
プレーンや、コンピュータネットワークにデータフロー
を生じさせるスイッチとルータにおける通信ボトルネッ
クになりつつある。これらのアプリケーションは比較的
短い距離（例えば、約１乃至１００メートル）をカバー
するものであるので、単一のファイバでの高速度シリア
ルリンクよりも多数のファイバによるパラレルリンクを
使う方が経済的である。２．５Ｇｂ／ｓで動作する１２
チャンネルのアプリケーションには効果が大きい。１２
芯ファイバリボンインターコネクトのコストが比較的安
価となる短距離のアプリケーションに対しては、このパ
ラレルソリューションは、３０Ｇｂ／ｓの組合せられた
データ速度において動作するシリアルチャンネルよりも
低コストである。チャンネルあたり１−１０Ｇｂ／ｓの
データ速度で動作し、１００Ｇｂ／ｓを超える合計スル
ープットを備えた４芯ファイバ、８芯ファイバ及び１６
芯ファイバを有するリボンファイバケーブルインターコ
ネクトが、今後2年以内に開発されると期待される。
【０００４】設計により、ＶＣＳＥＬは、比較的小さな
光束発散度（例えば、１０度程度の）を備えたレーザ光
を発光キャビティの表面から発生させる。このような構
成は、ＶＣＳＥＬの一次元的な、或いは、二次元的なア
レイを可能にし、並列に配置することも可能であり、光
学的トランシーバモジュールに容易に組み込むこともで
きるとともに光ファイバリボンインターコネクトに接続
することもできる。光学的トランシーバモジュールの光
学的なポートと光ファイバリボンインターコネクトのフ
ァイバとの整合問題を簡単にするために努力が払われて
きた。単ファイバ整合においては、光電装置が、トラン
シーバパッケージにダイ及びワイヤ接着され、その通常
の動作状態でバイアスされている。ファイバの入力端
は、ファイバと光電装置間の光学的な接続が実現するま
で光電装置の活性領域の前方において機械的に調整操作
される。最適の接続が得られた後、光電装置は、所定の
位置に固着される。この方法は、ファイバを最適の位置
に自動的に動かすための人間の作用或いはそれを行うた
めの高価な機器のいずれかを必要とする。この従来周知
の整合の方法は、光ファイバのアレイを光電装置のアレ
イとの接続のために適用するとき、非常に複雑なものと
なる。光学レンズ系が光電装置と光ファイバ間で整合さ
せられなければならないとき、問題は更に難しくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】精密にかつ効率的に一
つ以上の光学装置を対応する数の光学レンズとを受動的
に整合（位置合わせ）させるためのシステム及び方法が
必要とされる。また、光学装置を光ファイバに整合させ
ることを試みる従来のアクティブな整合技術の必要とし
ている作業指向でコストのかかる装置が不要にすること
が有効である。以下に示すように本発明のアプローチ
は、これらの課題を解決することができるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一つの構成において、本
発明は、光学装置システム、光学レンズシステム及びそ
れらの間に配置された複数のハンダバンプを有する光電
装置を構成する。光学装置システムは、一つ以上の光学
装置を支持している光学装置基板と、一つ以上の光学装
置に関して空間的に配置されているハンダ付け可能な金
属パターンとを有している。光学レンズシステムは、一
つ以上の光学レンズと、一つ以上の光学レンズに関して
空間的に配置されているハンダ付け可能な金属パターン
を支持している装置接着面とを有している。ハンダバン
プが、光学装置システムと光学レンズシステムの間の金
属パターンに配置されている。複数のハンダバンプが、
一つ以上の光学装置と一つ以上の光学レンズとが整合す
るように光学装置基板を装置接着面に接着している。
【０００７】本発明のこの構成による実施形態は、一つ
以上の単位を含む構成とすることができる。
【０００８】一つ以上の光学レンズが、装置接着面に組
み込まれている。或いは、一つ以上の光学レンズが、装
置接着面の内側に引っ込められていてもよい。
【０００９】いくつかの実施形態において、光学レンズ
システムは、一つ以上の光学レンズを組み込んでいる光
学装置基板を有しており、装置接着面が、スペーサ基板
の一方の面に形成され得る。光学基板が、ウエハ接着処
理或いはフリップチップハンダ接着処理によってスペー
サ基板に接着される。スペーサ基板の厚さは、一つ以上
の光学装置と一つ以上の光学レンズ間の焦点距離に基づ
いて選択されることが好ましい。スペーサ基板は、透明
であるか、一つ以上の開口を備え、この開口を介して光
が、一つ以上の光学装置と一つ以上の光学レンズ間に伝
えられる。集積回路が、スペーサ基板に配置され、一つ
以上の光学装置を駆動するように構成される。或いは、
集積回路は、フリップチップハンダ接着処理によってス
ペーサ基板に接続され得る。
【００１０】いくつかの実施形態において、複数のハン
ダバンプの固有の寸法が、一つ以上の光学装置と一つ以
上の光学レンズ間の焦点距離に基づいて選択される。
【００１１】一つ以上の光学装置は、垂直キャビティ面
発光レーザ或いは検出器、或いは、その両方を有するこ
とができる。
【００１２】その他の特徴において、本発明は、光学レ
ンズシステムと光学装置システムを有する光電装置を構
成する。光学レンズシステムは、一つ以上の光学レンズ
を支持しているレンズ基板と、及び、一つ以上の貫通開
口を形成しているスペーサ基板とを有している。光学装
置システムは、一つ以上の光学装置を支持している装置
基板を有している。レンズ基板は、スペーサ基板に接着
され、スペーサ基板は、一つ以上の光学レンズを備えた
装置基板に接着され、一つ以上の開口と一つ以上の光学
装置とは、整合させられた状態で共に保持されている。
【００１３】その他の特徴において、本発明は、光学装
置システムと光学レンズシステムを整合させる方法を構
成する。本発明の方法によれば、一つ以上の光学装置と
ハンダ付け可能な金属パターンを備えた光学装置システ
ムが、一つ以上の光学レンズと複数のハンダバンプを配
置されたハンダ付け可能な金属パターンとを備えた光学
レンズシステムに隣接して位置決めされる。複数のハン
ダバンプが、ハンダバンプの溶融点或いはそれ以上の温
度に加熱される。冷却時に、複数のハンダバンプは、光
学装置システムを光学レンズシステムに接着して一つ以
上の光学装置と一つ以上の光学レンズとを整列させる。
【００１４】本発明は、以下のような利点を有してい
る。
【００１５】光学装置システムを光学レンズシステムに
受動的に整合可能にすることによって、本発明は、製造
コストを低下させるとともに製造時間を短縮する。本発
明は、また、光学装置基板の装置側を光学レンズシステ
ムの装置接着面に対して接着して光学装置性能の光学装
置基板の厚さに対する感度を下げている。更に、本発明
は、ハンダバンプ接着を介して電気的な接続が行なわれ
るので、ワイヤ接着電気接続が不要となる。この構成
は、このようなワイヤ接着接続に共通に関連するインダ
クタンスと電磁的な干渉（ＥＭＩ）を生じない。
【００１６】本発明のその他の構成及び利点は、図面と
特許請求の範囲を含む以下の説明から明らかになるであ
ろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して本発
明の好適実施形態となる光電装置及びその製造方法につ
いて詳細に説明する。以下の説明では、同じ参照数字
が、同じ部材を説明するために使われる。また、図面
は、実施形態における主要な構成の概略を描くことが意
図されている。図面は、実施形態のすべての構成、取り
上げられている部材の現実の適切な寸法を示すことを意
図してはおらず、従って、比例した尺度で描かれたもの
ではない。
【００１８】図１に関して、以下に示す実施形態の各々
は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）２０と
半導体ダイオードを含む一つ以上の光学装置を有するこ
とができる。ＶＣＳＥＬ２０は、半導体材料の交互層を
半導体基板上に形成することにより構成できる。各々の
ＶＣＳＥＬは、底部反射鏡２２、上部反射鏡２４及び利
得領域２６を有している。各々のＶＣＳＥＬは、また、
アダプタカードの電気的な駆動回路が接続できる一つ以
上の接着パッド（図示せず）を有することができる。一
つ以上の接着パッドを介しての電流の供給に応答して、
ＶＣＳＥＬ２０は、上下距離分離底部反射鏡２２と上部
反射鏡２４によって定められるほぼ円形の断面と精密に
調節された波長を備えたレーザ光束２８を発生できる。
ＶＣＳＥＬレーザキャビティの光学的なインターフェー
ス３０の表面寸法は、１０μｍの程度の大きさである。
【００１９】以下に詳細に説明されるように、光電装置
１０における光学装置（例えば、ＶＣＳＥＬ）は、ハン
ダバンプリフロー技術を用いて光学装置システムと光学
レンズシステムの金属パターンを接着することにより光
学レンズ系と受動的に位置合わせされる。この構成は、
製造コストを低減するとともに製造時間を短縮する。光
学装置基板の厚さに対する光学装置性能への影響も、光
学装置基板と光学レンズシステムの装置接着面との接着
によって小さくできる。更に、電気的な接続が、ハンダ
バンプ接着により行なわれるので、ワイヤボンディング
電気接続を必要としない。この構成は、このようなワイ
ヤ接着に共通に関連して生じるインダクタンスと電磁的
な干渉（ＥＭＩ）を生じない。
【００２０】図２に関して、一つの実施形態において、
光電装置１０は、光学装置４４（例えば、ｐ−ｉ−ｎダ
イオードのような光検出器、或いは、ＶＣＳＥＬのよう
な光エミッタ）と光学装置４４から間隔を置いて配置さ
れているハンダ付け可能な金属パターン４６、４８を支
持している光学装置基板４２を備えた光学装置システム
４０を有している。光電装置１０は、また、光学部品５
２と、光学部品５２から間隔を置いて配置されているハ
ンダ付け可能な金属パターン５６、５８を支持している
装置接着面５４を有している。金属パターン４６、４８
及び５６、５８は、同一のものでも異なるものでもよい
が、いずれの場合でも、これらの金属パターン４６、４
８及び５６、５８が光学装置４４及び光学部品５２に共
にハンダ付けされるとき整合するように配置されている
ものである。光学部品５２は、装置側の光学レンズ６０
と、光ファイバ側の光学レンズ６２とを有している。光
学レンズ６０、６２は、光学基板６４（例えば、ガラス
基板）に形成された回折光学レンズ或いは屈折光学レン
ズであることができる。光電装置１０は、また、金属パ
ターン４６、４８及び５６、５８間に配置された複数の
ハンダバンプ６６を備えている。製造の際、ハンダバン
プ６６は、当初は、光学レンズシステム５０における金
属パターン５６、５８上に配置されている。光学装置基
板４２は、光学装置システム４０の金属パターン４６、
４８に接触するためにハンダバンプ６６に要求される精
度内において光学基板６４と整合させられる。アセンブ
リは、次いで、ハンダバンプ６６の溶融点或いはそれを
超える温度に加熱される。ハンダバンプ６６は、ハンダ
付け可能な金属パターン４６、４８を湿らせ、従って、
表面張力が、非常に精密な整合（例えば、±４μｍ）を
生じさせるように光学基板６４と光学装置基板４２を引
き付ける。アセンブリは、剛体となるように接着され精
密に整合させられた構造を形成するように冷却される。
この接着された構造は、トランシーバモジュールのヘッ
ダーブロックに組み込まれて従来周知のフェルールベー
スの整合技術を用いて光ファイバにおける光ファイバリ
ボンインターコネクタ１４に整合する。
【００２１】光電装置１０の得られた構造において、金
属パターン４６、４８及び５６、５８間のハンダバンプ
リフローは、光学レンズ６０、６２と光学装置４４とを
Ｘ−Ｙ面（即ち、光学装置システム４０と光学レンズシ
ステム５０間の光伝達軸に対応するＺ軸６８に直交
し、）において精密に整合させる。更に、光学レンズ６
０、６２と光学装置４４は、Ｚ軸６８に沿って整合させ
られて光学装置４４と光学部品５２間の必要な焦点距離
を設定する。図２に示される実施形態において、Ｚ軸整
合は、Ｚ軸６８に沿ってハンダバンプ６６の寸法７０を
調節することによって行なわれる。寸法７０は、個々の
ハンダバンプ容積、湿潤可能なパッドサイズ、基板容
積、及び、ハンダ表面張力を含む多数のパラメータに基
づいた接着温度における表面張力と重力を平衡させるこ
とによって制御される。
【００２２】図３に示されるように、その他の実施形態
において、光学装置４４と光学部品５２間のＺ軸整合
は、装置接着面５４の下側に光学部品５２を引っ込めて
光学装置４４を光学部品５２から光学装置４４と光学部
品５２間に所望の焦点距離を得るのに必要な距離７２だ
け分離することにより行なわれる。光学部品５２は、従
来周知の製版印刷及び腐食技術を用いて装置接着面内側
に引っ込められる。
【００２３】図４（ａ）に示されるように、その他の実
施形態において、光学装置４４と光学部品５２間のＺ軸
整合は、光学装置４４と光学部品５２間を光が通過する
ことを可能にする開口８２を含むスペーサ基板８０を光
学装置４４と光学部品５２間に配置することによって実
現する。この実施形態において、金属パターン５６、５
８を支持している装置接着面５４は、スペーサ基板８０
の一方の面を形成している。スペーサ基板８０のＺ軸方
向における厚さは、光学装置４４と光学部品５２間の必
要な焦点距離を得るのに必要な距離８４だけ光学部品５
２から光学装置４４を分離するように選択される。スペ
ーサ基板８０は、シリコンのような半導体材料から形成
でき、開口８２は、従来周知の製版印刷及び腐食技術を
用いて形成できる。スペーサ基板８０は、従来周知のウ
エハ接着処理（例えば、接着剤接着、シリコン溶融接着
及び熱圧着接着）によって光学基板６４に接着できる。
ウエハ接着処理は、光電装置１０のバッチ処理技術によ
る製造を可能にする。
【００２４】図４（ｂ）に示されるように、光電装置の
その他の実施形態において、スペーサ基板８０と光学基
板６４は、フリップチップハンダ付け処理を用いて一体
的に接着される。この実施形態において、スペーサ基板
８０は、ファイバ側の金属パターン９０、９２を有し、
光学基板６４は、金属パターン９４、９６を有してい
る。複数のハンダバンプ９８は、金属パターン９０、９
２及び金属パターン９４、９６間に配置されて光学部品
５２を開口８２に整合するように接着する。スペーサ基
板８０のＺ軸方向の厚さと、ハンダバンプ９８のＺ軸方
向の寸法は、光学装置４４と光学部品５２の間に必要な
焦点距離を得るのに必要な距離１００だけ光学部品５２
から光学装置４４を分離するように選択される。製造
中、ハンダバンプ９８は、当初、光学基板６４の金属パ
ターン９４、９６上に配置されている。光学基板６４
は、スペーサ基板８０の金属パターン９０、９２に接触
してハンダバンプ９８に必要な精度内でスペーサ基板８
０と整合する。アセンブリは、次いで、ハンダバンプ９
８の溶融点或いはそれを超える温度に加熱される。ハン
ダバンプ９８は、ハンダ付け可能な金属パターン９０、
９２を湿らせるので、表面張力が、非常に精密な整合
（例えば、±４μｍ）を実現するように光学基板６４と
スペーサ基板８０を引き付ける。アセンブリは、冷却さ
れて剛体となるように接着されて精密に整合された構造
を形成する。
【００２５】図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるよう
に、光電装置１０は、一つ以上の光学装置４４と対応す
る数の光学部品５２とを有している。図５（ａ）に示さ
れるように、スペーサ基板８０は、光学装置４４と光学
部品５２の組の間に光を伝える単一の開口１１０を有し
ている。或いは、図５（ｂ）に示されるように、スペー
サ基板８０は、光学装置４４と光学部品５２の組の各々
に対して開口１１２、１１４、１１６を有することがで
きる。
【００２６】図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるよう
に、いくつかの実施形態において、光学装置システム４
０の光学装置を駆動するように構成されている集積回路
１２０は、従来周知の半導体処理技術（図６（ａ））に
よってスペーサ基板８０と一体的に形成できる。或い
は、集積回路１２０は、従来周知のフリップチップハン
ダ付け処理によってスペーサ基板８０に接着されてもよ
い（図６（ｂ））。
【００２７】上述した実施形態の各々において、金属パ
ターンは、種々様々なやり方で配置することができるの
で、整合の精度も所望の範囲に設定することができる。
例えば、一つの実施形態において、光学装置システム４
０における金属パターン（及び、その結果、装置接着面
５４の金属パターン）は、図７（ａ）に示されるように
光学装置４４のリニヤなアレイの両側に沿って移行する
ハンダ付け可能な接着パッド１３４の二つのジグザグな
アレイ１３０、１３２を含むことができる。その他の実
施形態において、光学基板６４とスペーサ基板８０の金
属パターンは、図７（ｂ）に示されるように、開口８２
の両側に間隔を置いて配置されたハンダ付け可能な接着
パッドの規則的な矩形のアレイを有することができる。
【００２８】その他の実施形態は、特許請求の範囲に含
まれる。例えば、平行な二つ以上の光学チャンネルを収
容している光電子工学的装置の実施形態において、光学
装置４４と光学部品５２は、一次元アレイ或いは二次元
アレイに配列することが可能である。
【００２９】上述の実施形態に即して本発明を説明する
と、本発明は、一つ以上の光学装置（４４）を支持する
光学装置基板（４２）と、前記一つ以上の光学装置（４
４）から離間して設けられるハンダ付け可能な金属パタ
ーン（４６、４８）とを備えた光学装置システム（４
０）と、一つ以上の光学レンズ（６０、６２）と、該一
つ以上の光学レンズ（６０、６２）から離間して設けら
れるハンダ付け可能な金属パターン（５６、５８）が形
成される装置接着面（５４）とを備えた光学レンズシス
テム（５０）と、前記光学装置システム（４０）及び前
記光学レンズシステム（５０）の前記金属パターン（４
６、４８、５６、５８）間に配置された複数のハンダバ
ンプ（６６）とを有し、該複数のハンダバンプ（６６）
が、前記一つ以上の光学装置（４４）を前記一つ以上の
光学レンズ（６０、６２）のそれぞれに整合させた状態
で、前記光学装置基板（４２）を前記装置接着面（５
４）に固着するようにしたことを特徴とする光電装置
（１０）を提供する。
【００３０】好ましくは、前記一つ以上の光学レンズ
（６０、６２）の少なくとも一つは、前記装置接着面
（５４）に沿って位置するようにする。
【００３１】好ましくは、前記一つ以上の光学レンズ
（６０、６２）が、前記装置接着面（５４）よりも内側
に引っ込んでいるように配置される。
【００３２】好ましくは、前記光学レンズシステム（５
０）が、前記一つ以上の光学レンズ（６０、６２）を組
み込んでいる光学基板（６４）、及びスペーサ基板（８
０）を有し、前記装置接着面（５４）が、スペーサ基板
（８０）の面の一つに形成される。
【００３３】好ましくは、前記光学基板（６４）は、ウ
エハ接着処理によって前記スペーサ基板（８０）に対し
て接着される。
【００３４】好ましくは、前記光学基板（６４）は、フ
リップチップハンダ接着処理によって前記スペーサ基板
（８０）に接着されるようにする。
【００３５】好ましくは、前記スペーサ基板（８０）の
厚さは、前記一つ以上の光学装置（４４）に対して前記
一つ以上の光学レンズ（６０、６２）によって集光する
ための焦点距離に基づいて選択される。
【００３６】好ましくは、前記スペーサ基板（８０）に
は、前記一つ以上の光学レンズ（６０、６２）と前記一
つ以上の光学装置（４４）との間を光が伝えられる（又
は伝搬される）ようにするべく一つ以上の開口（８２）
が設けられる。
【００３７】好ましくは、更に、前記スペーサ基板（８
０）上には、前記一つ以上の光学装置（４４）を駆動す
る集積回路（１２０）が、前記スペーサ基板（８０）に
一体的に形成される。
【００３８】好ましくは、更に、前記スペーサ基板（８
０）上には、前記一つ以上の光学装置（４４）を駆動す
る集積回路（１２０）が、フリップチップハンダ接着処
理によって前記スペーサ基板（８０）に接着されて成
る。
【００３９】好ましくは、前記複数のハンダバンプ（６
６）の固有の大きさは、前記一つ以上の光学装置（４
４）に対して前記一つ以上の光学レンズ（６０、６２）
によって集光するための焦点距離に基づいて選択され
る。
【００４０】好ましくは、前記一つ以上の光学装置（４
４）は、垂直キャビティ面発光レーザ（２０）又は光検
出器、或いは両方を含む。
【００４１】更に本発明は、一つ以上の光学レンズ（６
０、６２）を支持するレンズ基板（６４）と、一つ以上
の開口（８２）を貫通させているスペーサ基板（８０）
とを備えた光学レンズシステム（５０）と、一つ以上の
光学装置（４４）を支持している装置基板（４２）を備
えた光学装置システム（４０）とを有し、前記レンズ基
板（６４）は、前記スペーサ基板（８０）に固着され、
前記スペーサ基板（８０）は、前記一つ以上の光学レン
ズ（６０、６２）、前記一つ以上の開口（８２）、及び
前記一つ以上の光学装置（４４）を相互に位置合わせし
た状態で前記装置基板（４２）に固着されるようにした
ことを特徴とする光電装置（１０）を提供する。
【００４２】更に、本発明は、光学装置システム（４
０）と光学レンズシステム（５０）とを整合させる方法
において、一つ以上の光学装置（４４）とハンダ付け可
能な金属パターン（４６、４８）とを備えた光学装置シ
ステム（４０）を、前記光学装置システム上に配置され
た複数のハンダバンプ（６６）を介在させて、一つ以上
の光学レンズ（６０、６２）とハンダ付け可能な金属パ
ターン（５６、５８）とを備えた光学レンズシステム
（５０）に隣接させて位置合わせする工程と、前記複数
のハンダバンプ（６６）を前記ハンダバンプ（６６）の
溶融点或いはそれを超える温度に加熱し、冷却時に、前
記複数のハンダバンプ（６６）が、前記光学装置システ
ム（４０）を前記光学レンズシステム（５０）に固着し
て前記一つ以上の光学装置（４４）と前記一つ以上の光
学レンズ（６０、６２）とを位置合わせした状態で固定
する工程とを有することを特徴とする方法を提供する。
【００４３】好ましくは、前記光学レンズシステム（５
０）を、前記一つ以上の光学レンズ（６０、６２）と組
み合わせられた光学基板（６４）と、前記光学レンズシ
ステム（５０）の金属パターン（５６、５８）を支持し
ているスペーサ基板（８０）とを結合して製造する工程
を有する。
【００４４】好ましくは、前記光学基板（６４）を、前
記スペーサ基板（８０）に接着する工程を有する。
【００４５】好ましくは、前記一つ以上の光学装置（４
４）と、前記一つ以上の光学レンズ（６０、６２）との
間の焦点距離に基づいて、前記スペーサ基板（８０）の
厚さを選択して構成する。
【００４６】好ましくは、一つ以上の開口（８２）を前
記スペーサ基板（８０）に設け、前記開口を介して前記
一つ以上の光学装置（４４）と前記一つ以上の光学レン
ズ（６０、６２）との間を光が伝えられるようにする。
【００４７】好ましくは、前記スペーサ基板（８０）を
処理して前記一つ以上の光学装置（４４）を駆動するよ
うに構成された集積回路（１２０）を形成する工程を更
に有する。
【００４８】好ましくは、更に、前記一つ以上の光学装
置（４４）を駆動する集積回路（１２０）を、フリップ
チップハンダ接着処理によって前記スペーサ基板（８
０）に接着する工程を更に有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直キャビティ面発光レーザの概略の側面図で
ある。
【図２】光学レンズシステムに位置合わせされて結合さ
れた光学装置システムの概略の側面図である。
【図３】装置接着面の内部に引っ込んだ光学部品を備え
た光学レンズ系に整合されかつ接着された光学装置シス
テムの概略の側面図である。
【図４】（ａ）は、ウエハ接着処理によって光学基板に
接着されたスペーサ基板により形成された光学レンズ系
に整合されて接着された光学装置システムの概略の側面
図であり、（ｂ）は、ハンダバンプリフロー処理によっ
て光学基板に接着されたスペーサ基板により形成された
光学レンズ系に整合されかつ接着された光学装置システ
ムの概略の側面図である。
【図５】（ａ）は、光学基板と単一の開口を備えたスペ
ーサ基板により形成された光学レンズ系に整合されかつ
接着された光学装置のアレイを含む光学装置システムの
概略の側面図であり、光学基板と複数の開口を備えたス
ペーサ基板により形成された光学レンズ系に整合されか
つ接着された光学装置のアレイを含む光学装置システム
の概略の側面図である。
【図６】（ａ）は、集積回路を備えたスペーサ基板に接
着された光学装置システムの概略の側面図であり、
（ｂ）は、フリップチップハンダ接着処理によって接着
された集積回路を備えたスペーサ基板に接着された光学
装置システムの概略の側面図である。
【図７】（ａ）は、光学装置アレイの両側に沿って移行
する光学装置アレイとジグザグに配置されたハンダ付け
可能な一対の接着パッドアレイとの概略の側面図であ
り、（ｂ）は、開口の両側においてハンダ付け可能な接
着パッドの規則的な矩形のアレイを支持しているスペー
サ基板の概略の側面図である。
【符号の説明】
１０ 光電装置 ４０ 光学装置システム ４２ 光学装置基板 ４４ 一つ以上の光学装置 ４６ ハンダ付け可能な金属パターン ４８ ハンダ付け可能な金属パターン ５０ 光学レンズ系 ５４ 装置接着面 ５６ ハンダ付け可能な金属パターン ５８ ハンダ付け可能な金属パターン ６０ 一つ以上の光学レンズ ６２ 一つ以上の光学レンズ ６６ 複数のハンダバンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/28 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｈ (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ハイ−ワー・チャン アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ノ ゼ ドナルド・コート3553 (72)発明者 タンヤ・ジェイ・シーダー アメリカ合衆国ミネソタ州エディナ ロイ ス・レーン5705 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 DA05 DA06 DA16 2H043 AE02 AE24 2H044 AJ06 DA01 2H051 AA00 BB29

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一つ以上の光学装置を支持する光学装置基
    板と、前記一つ以上の光学装置から離間して設けられる
    ハンダ付け可能な金属パターンとを備えた光学装置シス
    テムと、 一つ以上の光学レンズと、 該一つ以上の光学レンズから離間して設けられるハンダ
    付け可能な金属パターンが形成される装置接着面とを備
    えた光学レンズシステムと、 前記光学装置システム及び前記光学レンズシステムの前
    記金属パターン間に配置された複数のハンダバンプとを
    有し、 該複数のハンダバンプが、前記一つ以上の光学装置を前
    記一つ以上の光学レンズのそれぞれに整合させた状態
    で、前記光学装置基板を前記装置接着面に固着するよう
    にしたことを特徴とする光電装置。
  2. 【請求項２】前記一つ以上の光学レンズの少なくとも一
    つは、前記装置接着面に沿って位置するようにしたこと
    を特徴とする、請求項１に記載の光電装置。
  3. 【請求項３】前記一つ以上の光学レンズが、前記装置接
    着面よりも内側に引っ込んでいるように配置されること
    を特徴とする、請求項１に記載の光電装置。
  4. 【請求項４】前記光学レンズシステムが、前記一つ以上
    の光学レンズを組み込んでいる光学基板、及びスペーサ
    基板を有し、 前記装置接着面が、スペーサ基板の面の一つに形成され
    ることを特徴とする、請求項１に記載の光電装置。
  5. 【請求項５】前記光学基板は、ウエハ接着処理によって
    前記スペーサ基板に対して接着されるようにしたことを
    特徴とする、請求項４に記載の光電装置。
  6. 【請求項６】前記光学基板は、フリップチップハンダ接
    着処理によって前記スペーサ基板に接着されるようにし
    たことを特徴とする、請求項４に記載の光電装置。
  7. 【請求項７】前記スペーサ基板の厚さは、前記一つ以上
    の光学装置に対して前記一つ以上の光学レンズによって
    集光するための焦点距離に基づいて選択されるようにし
    たことを特徴とする、請求項４に記載の光電装置。
  8. 【請求項８】前記スペーサ基板には、前記一つ以上の光
    学レンズと前記一つ以上の光学装置との間を光が伝えら
    れるようにするべく一つ以上の開口が設けられることを
    特徴とする、請求項４に記載の光電装置。
  9. 【請求項９】更に、前記スペーサ基板上には、前記一つ
    以上の光学装置を駆動する集積回路が、前記スペーサ基
    板に一体的に形成されることを特徴とする、請求項４に
    記載の光電装置。
  10. 【請求項１０】更に、前記スペーサ基板上には、前記一
    つ以上の光学装置を駆動する集積回路が、フリップチッ
    プハンダ接着処理によって前記スペーサ基板に接着され
    て成ることを特徴とする、請求項４に記載の光電装置。
  11. 【請求項１１】前記複数のハンダバンプの固有の大きさ
    は、前記一つ以上の光学装置に対して前記一つ以上の光
    学レンズによって集光するための焦点距離に基づいて選
    択されるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載
    の光電装置。
  12. 【請求項１２】前記一つ以上の光学装置は、垂直キャビ
    ティ面発光レーザ又は光検出器、或いは両方を含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の光電装置。
  13. 【請求項１３】一つ以上の光学レンズを支持するレンズ
    基板と、一つ以上の開口を貫通させているスペーサ基板
    とを備えた光学レンズシステムと、 一つ以上の光学装置を支持している装置基板を備えた光
    学装置システムとを有し、 前記レンズ基板は、前記スペーサ基板に固着され、 前記スペーサ基板は、前記一つ以上の光学レンズ、前記
    一つ以上の開口、及び前記一つ以上の光学装置を相互に
    位置合わせした状態で前記装置基板に固着されるように
    したことを特徴とする光電装置。
  14. 【請求項１４】光学装置システムと光学レンズシステム
    とを整合させる方法において、 一つ以上の光学装置とハンダ付け可能な金属パターンと
    を備えた光学装置システムを、前記光学装置システム上
    に配置された複数のハンダバンプを介在させて、一つ以
    上の光学レンズとハンダ付け可能な金属パターンとを備
    えた光学レンズシステムに隣接させて位置合わせする工
    程と、 前記複数のハンダバンプを前記ハンダバンプの溶融点或
    いはそれを超える温度に加熱し、冷却時に、前記複数の
    ハンダバンプが、前記光学装置システムを前記光学レン
    ズシステムに固着して前記一つ以上の光学装置と前記一
    つ以上の光学レンズとを位置合わせした状態で固定する
    工程とを有することを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】前記光学レンズシステムを、前記一つ以
    上の光学レンズと組み合わせられた光学基板と、前記光
    学レンズシステムの金属パターンを支持しているスペー
    サ基板とを結合して製造する工程を有することを特徴と
    する請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記光学基板を、前記スペーサ基板に接
    着する工程を有することを特徴とする、請求項１５に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】前記一つ以上の光学装置と、前記一つ以
    上の光学レンズとの間の焦点距離に基づいて、前記スペ
    ーサ基板の厚さを選択して構成することを特徴とする、
    請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】一つ以上の開口を前記スペーサ基板に設
    け、前記開口を介して前記一つ以上の光学装置と前記一
    つ以上の光学レンズとの間を光が伝えられるようにする
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記スペーサ基板を処理して前記一つ以
    上の光学装置を駆動するように構成された集積回路を形
    成する工程を更に有することを特徴とする、請求項１５
    に記載の方法。
  20. 【請求項２０】更に、前記一つ以上の光学装置を駆動す
    る集積回路を、フリップチップハンダ接着処理によって
    前記スペーサ基板に接着する工程を更に有することを特
    徴とする、請求項１４に記載の方法。
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