JP2006041508A - 光ベースのコード化信号を発信及び受信する電子構成部品を実装する電子パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なタイプのこれまで公知のパッケージの上記不具合を解消し、低コストで製造できる、光ベースの信号を発信及び／又は受信する電子構成部品と光学素子とを実装する電子パッケージを提供することである。
【解決手段】封止ハウジング（１）で封入され光ベースの信号を発信及び／又は受信する電子構成部品と、光学素子とを実装した電子パッケージにおいて、信号を送受信するための光学素子（２）が封止手段の部品を構成する回折／屈折光学素子（Ｄ／ＲＯＥ）又はＤ／ＲＯＥのアレイであることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は光ベース（可視又は非可視）信号のコード化信号を発信及び受信する電子構成部品と光学素子を実装する電子パッケージに関する。

ここ数年のパターンは、ＴＯヘッダーに関係なく、トランジスターパッケージの場合、光学的部分組立品（ＯＳＡ）を備えた窓キャップの使用であり、この使用は要求に合う、ガラス、サファイヤ、石英、珪素等のような種々の材料の球レンズキャップの使用により改善されている。性能改善の次の段階は、球レンズの焦点限定の線収差を無くした球面レンズにより達成されている。光学材料全てが、例えば反射防止コーティング、ビームスプリッター等の用途に使える種々のコーティングで好都合にコーティングされている。

そのようなＴＯキャップの光学素子の全てが金属キャップに従来から封止されその金属キャップが、機械加工か、深絞りか、あるいは異なった封止プロセスで同様の作製方法で作製されている。セラミックのような非金属材料も、例えばハイブリッドパッケージの用途に基づいて使用可能である。封止プロセスは、ガラスから金属封止、金属化あるいは半田付け、あるいは光学素子をキャップ又はハイブリッドハウジングに接着する他のプロセスへとユーザー毎に一様でない。このキャップは金属、セラミック、プラスチック等のような材料から製造可能である。

複数の光学素子を備えた前記キャップが、双方共、パッケージ実装を必要とする能動型あるいは受動型デバイスを有する例えばトランジスターアウトラインヘッダー、又は光学窓を備えたハイブリッドパッケージに取り付けられ、適切な方法で封止される。光学素子は正しい方法で使用中のデバイスから出力を振り向ける際に機能するので、現在のアセンブリでは重要な部品として機能する。同じことが光信号を受信するデバイスにも当てはまる。このパッケージは適用条件に従って気密、半気密あるいは非気密とされる。

レーザー装置が他の必要な電子機器と共にＴＯヘッダーに取り付けられているトランシーバー用途のレーザー装置のパッケージについて考えてみる。このレーザー装置は、最適な性能と共に永続的寿命を確保するための気密パッケージ実装を必要とするだろう。パッケージの要件は電気接続をもたらすこと及び装置からの光学出力を結合対象又は装置へ取り込むことである。

大抵の場合、該レーザー装置のＴＯヘッダーへの組立てが完了した後、レーザー装置の出力をファイバーに振り向けるために球レンズ等の光学素子付きＴＯキャップが使用される。この球レンズは、ガラス半田又はガラス琺瑯で金属容器に通常封止される。そして組立て後、このＴＯキャップが、何らかの適切な方法で、例えばシーム溶接あるいは突起溶接によりＴＯヘッダーへ封止される。ヘッダーとキャップの完全な組立てが一旦終了すると、レーザー装置が電気的に開始され、ＯＳＡと共にレーザーの出力がファイバーに伝送される。

そのような電子パッケージはＧＢ２３６０６５６Ａから公知である。この文献はビームを向けるために回折光学素子を使用するトランシーバーを開示している。このトランシーバーは電磁エネルギーの複数のビームを出力する発信装置を備えている。この発信装置は垂直キャビティ面発信レーザーである。この発信装置により出力された複数のビームが回折光学素子（ＤＯＥ）のアレイにより検出器に向けられる。好ましくは光学素子は、紫外線エポキシを使用するパターン高温膜基板を刻印で作製される。レーザーを発する垂直キャビティ面の使用は高いデータ速度のためのものであり、一方回折光学素子はコンパクト設計のためのものである。しかし、トランシーバーの設計は今なおかなり複雑であり、そのため高価である。しかし、今日の要求は、最高の品質でできるだけ経済的に電子パッケージを作製することである。

従って、本発明の目的は、この一般的なタイプのこれまで公知のパッケージの上記不具合を解消し、低コストで製造できる、光ベースの信号を発信及び／又は受信する電子構成部品と光学素子とを実装する電子パッケージを提供することである。

上記目的及び他の目的を考慮して、この発明によれば、信号を送受信するための光学素子が回折／屈折光学素子（Ｄ／ＲＯＥ）あるいは封止手段の部品となるＤ／ＲＯＥのアレイである、上記タイプの電子パッケージが提供される。このＤ／ＲＯＥは、同軸リングのように単純であるか、全てがコンピューター支援プログラムで生じる回折光学構造物あるいはホログラフパターンのアレイのように複雑でも良い。屈折レンズと回折レンズの他の組み合わせは所望の性能を発生させるために可能である。

この発明の鍵はＤ／ＲＯＥの二重機能である。Ｄ／ＲＯＥは優れた光学特性を提供するばかりでなく、封止機能にも貢献する。この封止の全体プロセスは先行技術の場合と同程度か、あるいは他の適切な方法で改善されている。この改善は効率とコスト節減に表れる。Ｄ／ＲＯＥの種々のパターンを使用して、ビームの方向付け又は平行化用の光学ガラスディスク、平凸、平凹あるいはその他全てのレンズの片側あるいは両側に複数形態を作ることができる。その他の光学的目的が可能である。ビームの方向付けの場合には、この発明は、先行技術パッケージで使用された球レンズに取り替えることができるため、有利である。Ｄ／ＲＯＥは、何らかの材料の基板に構造物を作り、非球面レンズ、球レンズあるいは他の全ての光学素子として機能させるために使用することができる。そのような構造物の実現は、あらゆる標準的な微細構造化プロセス又は微細構造物を作るために確立されたその他あらゆるプロセスにより達成することができる。ある実施例はリソグラフィー又は熱間型押し又はその他の適切なプロセスを使用したガラス又は珪素上のガラス微細構造化、珪素上の珪素微細構造物である。この構造化プロセスは個々にあるいはウエハー規模で達成することができる。そのような構造物のウエハー規模再生はコストダウンをもたらすので、好ましい。ウエハー規模でこのプロセスを使用することにより、ダイシング前に構造物の検査工程を不良構造物のマーキングと共に行うこともでき、そのため、歩留りが上がる。構造物を適切な分離方法で個々のディスク又はその他任意の形状に切ることができる。その後、これら個々の構築化基板は、更なる使用のため電子パッケージのキャップに、ガラス対金属封止、半田封止あるいはその他適切な封止技術で封止する。

この発明の好ましい実施形態によれば、Ｄ／ＲＯＥがパッケージのキャップの窓内に配置、固定される。球レンズがキャップの窓に配置され封止される必要がある先行技術ケースと比較して、パッケージのキャップに対する封止領域が極端に拡大されるように寸法が選択されることができる限り、このＤ／ＲＯＥはパッケージの封止の役割を果たす。
既に述べたように、キャップが金属から作られていると、Ｄ／ＲＯＥがガラス対金属の封止技術（ＧＴＭＳ）によりキャップ内に好適に固定される。
本発明は又、光ベース信号を発信及び／又は受信する電子構成部品を実装する電子パッケージ用キャップ内の部材を封止するものとしてＤ／ＲＯＥの用途を請求する。これまで優れた光学構成部品及び電子パッケージの封止部材としてのＤ／ＲＯＥ二重機能は公知ではない。
この発明を、公知の標準的なＴＯキャップを、球レンズを使用する光学素子と比較して説明する。

発明を実施するために最良の形態

ここで図１を参照する。従来のＴＯキャップ１’が窓３’を伴って図示されている。この窓３’内には光学素子２’、図示のケースでは球レンズ、が配置されている。キャップ１’はガラス対金属封止４’で封止されている。先行技術の封止４’の製造は、球レンズの形態の光学素子２’がかなり高価である上、かなり複雑である。
ここで、本発明に係る電子パッケージのＴＯキャップの実施例の模式断面図を示す図２に注目する。先行技術のケースの場合のように、キャップが窓３を有している。窓３はＤ／ＲＯＥ２によって封止されている。この模式図から明らかなように、封止領域４は先行技術ケースと比較してより広い。Ｄ／ＲＯＥ２はキャップ１の底部に単純に設けられ、適切な方法を使用してその底部に封止されている。

ここで図３を参照する。典型的な光学素子２の詳細図が、封止領域４内のハウジング１の窓３を封止して示されている。図３では、光学素子２が片側回折光学素子である。
図４は図３と同様の図を示している。しかし、正にこのケースにおいて、光学素子２が両側回折光学素子である。
図５は光学素子２の他の実施形態の詳細図である。この光学素子２は片側、図５では上側に回折構造物を、他方の側には屈折光学素子を有している。従って、図５に係る光学素子２は回折素子及び屈折素子の組み合わせを実装している。

最後に図６は異なったタイプの回折光学素子を示している。図６ａでは直線状の光学素子が示され、一方図６ｂでは円形素子が示されている。図６ｃでは光学素子２の上側あるいは下側に回折光学素子を形成することができるコンピュータ発生ホログラムを典型的に示している。
本発明は電子パッケージと、そのようなパッケージでＤ／ＲＯＥの使用を提供して基板と光学素子の支持体への構造物の支持体との間の気密封止、半気密封止又は準気密封止結合を作り、該パッケージは大抵の場合、トランジスタパッケージ、ハイブリッドパッケージ、セラミックパッケージ等のパッケージ実装技術あるいは出力を最適化するのに必要な光学機能と共にそのような結合を備えた光学素子を必要とする同様の技術で使用されるための金属缶である。

光学素子としての球レンズを備えた先行技術ＴＯキャップの模式断面図を示す。 本発明に係るＴＯキャップの実施例を示す。 片側に回折光学素子を備えた光学素子の詳細図を示す。 両側に回折光学素子を備えた光学素子の詳細図を示す。 回折光学素子と屈折光学素子を組み合わせで備えた光学素子の詳細図を示す。 別のタイプ（ａ，ｂ，ｃ）の回折光学素子を示す。

符号の説明

１ ・・・ ハウジング
１’・・・ ＴＯキャップ
２，２’・・・光学素子
３，３’・・・窓
４・・・封止領域

Claims (9)

1. 封止ハウジング（１）により封入され光ベースの信号を発信及び／又は受信する電子構成部品と、光学素子とを実装した電子パッケージにおいて、信号を送受信するための前記光学素子（２）が封止手段の部品を構成する回折／屈折光学素子（Ｄ／ＲＯＥ）又はＤ／ＲＯＥのアレイであることを特徴とする電子パッケージ。
2. 前記光学素子（Ｄ／ＲＯＥ）（２）が平凸、平凹あるいは平面構造体であることを特徴とする請求項１に記載の電子パッケージ。
3. 光学素子（２）がビームポインターとして機能するように設計されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子パッケージ。
4. 光学素子（２）がコリメーターとして機能するように設計されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子パッケージ。
5. 光学素子（２）が特定のコーティング、例えばビームスプリッターとして機能するように設計されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子パッケージ。
6. 光学素子（２）がハウジング（１）の窓（３）内に配置、固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電子パッケージ。
7. 光学素子（２）がハウジング（１）の窓（３）内に適切な方法で固定されることを特徴とする請求項６に記載の電子パッケージ。
8. 前記ハウジング（１）が金属から作られ、前記（Ｄ／ＲＯＥ）が前記ハウジング（１）内にガラス対金属封止技術（ＧＴＭＳ）によって固定されていることを特徴とする請求項７に記載の電子パッケージ。
9. 光ベースの信号を発信及び／又は受信する電子構成部品を実装する電子パッケージ用ハウジング内の封止部材としての回折／屈折光学素子（Ｄ／ＲＯＥ）（２）の用途。
   
   

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