JP2005181610A - 光電複合装置、この装置に用いられるソケット、並びに光電複合装置の実装構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ソケット1と、このソケット1に設置された光導波路9とを有し、光導波路9に光入射を行うための発光素子と、光導波路9からの出射光を受けるための受光素子との少なくとも一方が、光導波路9に対向して配置されている、光電複合装置6。光導波路9を設置するための設置部2を有し、発光素子と、受光素子との少なくとも一方が光導波路9に対応して配置される、光電複合装置用のソケット。上記した本発明の光電複合装置がプリント配線板14に電気的に接続された状態で固定されている、光電複合装置の実装構造。
【選択図】 図2
Description
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード(多層プリント基板)上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これにより、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。但しその一方、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
これは、プリント配線板(ボード)上に光導波路を実装し、光導波路の反光入出射側には光ファイバーコネクタが取りつけられ、その間の伝送はファイバーにてなされる。光素子はトランシーバーモジュールの裏面に実装され、光導波路の45°全反射ミラーに対し、精密に位置決められている。利点としては、既存のプリント配線板の実装構造上に展開できること、またファイバーを用いるため、プリント配線板の内外を問わず幅広い適用が可能であることが挙げられる。また、懸案点としては、構造が大掛かりなため、コストが高いこと、光軸合わせが困難であること、また電気伝送経路の短縮が困難であり、高周波伝送に不向きであることが挙げられる。
これは、プリント配線基板の裏面に光配線基板(石英)を実装し、伝送基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる。光素子アレイ+自由空間伝送により、原理的には数千レベルの多チャンネル化が可能である。また、光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成している。利点としては、原理的には数千chの多重伝送が可能であること、またハイブリッド光学系を構成しているため、光軸合わせが容易であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線基板が高価であること、反射による信号伝播のため、波形が乱れ易く、伝播損失が大きいこと、また新規開発技術が数多く盛り込まれているため、信頼性に関する実績がほとんど無いことが挙げられる。
これは、LSIチップの周囲に小型光コネクタを配置し、LSIチップを実装した後、自由に光路を設定できる光伝送モジュールシステムである。利点としては、コネクタにより精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光ファイバーを用いているため、プリント配線基板間などの中距離伝送が可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、コネクタモジュールの小型化に限界があり、半導体チップとコネクタ間における電気配線の短縮化が困難であること、高周波伝送用としては不向きであること、伝送媒体として光ファイバーを採用しているため、多バス化に限界が有ること、また構成部品数が多く、バス当たりのコストダウンが困難であることが挙げられる。
これは、光導波路をプリント配線基板に埋め込み、既存のプリント配線基板の実装構造の形態を維持しながら光配線を設ける方法である。光路結合にマイクロレンズを採用し、光軸ズレ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。利点としては、発光素子をLSIチップの裏面に直接実装しているため、LSIチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、またコリメート光結合により、一般実装精度での光軸合わせが可能であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線をプリント配線基板内に設けるため、プリント配線基板の製造やコストダウンが困難であること、光素子の放熱対策が不明であること、またプリント配線基板が脆弱であるため、レンズと光導波路間の光結合損失が変動する可能性が有ることが挙げられる。
これは、光素子を、LSIチップの裏面に直接貼り付けて機能させ、また、光導波路をプリント配線板上に直接実装する方式である。既存のプリント配線板の構造をそのまま維持し、光配線の併設が可能である。利点としては、発光素子をLSIチップの裏面に直接実装しているため、LSIチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、構造がシンプルであり、コストダウンが可能であること、また既存のプリント配線板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、光素子をLSIチップに直接貼りつけるため、専用のLSIチップの開発が必要であること、また光素子が高温のLSIチップに直接貼り付けられているため、光素子の高温劣化が懸念されることが挙げられる。
図1は、本発明に基づくソケットの概略斜視図である。図1(a)は、ソケットの前記光導波路が設置される面側から見た概略斜視図であり、図1(b)は、図1(a)の反対の面側から見た概略斜視図である。
図2は、上記の第1の実施の形態による本発明に基づくソケット1を用いた光電複合装置の概略斜視図である。図2(a)は、本発明に基づく光電複合装置の概略斜視図であり、図2(b)は、図2(a)の分解図である。
上記した各実施の形態において、前記光導波路アレイは従来公知のものが使用可能であるが、特に図10に示すような構造を有する光導波路アレイ9を用いるのが好ましい。
前記光導波路アレイとして、図10に示すような構造を有する光導波路アレイを用いる例を説明したが、この他に、図15に示すような構造を有する光導波路アレイを用いることも好適である。
前記光導波路アレイとして、図16に示すような構造を有する光導波路アレイを用いることも好適である。
6…光電複合装置、7…発光素子アレイ、8…受光素子アレイ、9…光導波路アレイ、
14…プリント配線板、15…フィン、16…溝、17、90…光導波路、
18…ディスペンサー、19…インターポーザーの位置決め機構、
20…インターポーザー、21…半導体集積回路チップ、22…再配線電極、25…空間
Claims (20)
- ソケットと、このソケットに設置された光導波路とを有し、前記光導波路に光入射を行うための発光素子と、前記光導波路からの出射光を受けるための受光素子との少なくとも一方が、前記光導波路に対向して配置されている、光電複合装置。
- 前記ソケットに前記光導波路を位置決めして固定するための位置決め手段が設けられている、請求項1に記載した光電複合装置。
- 前記位置決め手段が凹凸構造からなり、この凹凸構造の凸面上に、前記発光素子及び/又は前記受光素子を実装したインターポーザーが固定されている、請求項2に記載した光電複合装置。
- 前記インターポーザーに、前記発光素子及び/又は前記受光素子に接続された半導体集積回路チップが実装されている、請求項3に記載した光電複合装置。
- 前記凹凸構造が、前記光導波路を嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部と、前記光導波路の長さ方向を位置決めするための突起部とを有している、請求項3に記載した光電複合装置。
- 前記凹凸構造の前記凹部の深さが、前記光導波路の厚さよりも大きい、請求項3に記載した光電複合装置。
- 前記凸面に、前記インターポーザーの位置決め機構を有する、請求項3に記載した光電複合装置。
- 一対の前記ソケット間に前記光導波路が架け渡されている、請求項1に記載した光電複合装置。
- 前記光導波路が光配線として用いられる光配線システムを構成する、請求項1に記載した光電複合装置。
- 光導波路を設置するための設置部を有し、前記光導波路に光入射を行うための発光素子と、前記光導波路からの出射光を受けるための受光素子との少なくとも一方が前記光導波路に対応して配置される、光電複合装置用のソケット。
- 前記光導波路を位置決めして固定するための位置決め手段が設けられている、請求項10に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記位置決め手段が凹凸構造からなり、この凹凸構造の凸面上に、前記発光素子及び/又は前記受光素子を実装したインターポーザーが固定される、請求項11に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記インターポーザーに、前記発光素子及び/又は前記受光素子に接続された半導体集積回路チップが実装されている、請求項12に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記凹凸構造が、前記光導波路を嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部と、前記光導波路の長さ方向を位置決めするための突起部とを有している、請求項12に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記凹凸構造の前記凹部の深さが、前記光導波路の厚さよりも大きい、請求項12に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記凸面に、前記インターポーザーの位置決め機構を有する、請求項12に記載した光電複合装置用のソケット。
- 前記光導波路が光配線として用いられる光配線システムを構成する、請求項10に記載した光電複合装置用のソケット。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載した光電複合装置がプリント配線板に電気的に接続された状態で固定されている、光電複合装置の実装構造。
- 前記光導波路が前記プリント配線板とは非接触となっている、請求項19に記載した光電複合装置の実装構造。
- 前記光導波路の光伝搬方向において、前記ソケットに固定される前記クラッド層の長さが、前記プリント配線板に固定された前記一対のソケット間距離より大きい、請求項18に記載した光電複合装置の実装構造。
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