JP2014522000A - 透明光インタポーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光インタポーザは、第１面及び第２面を有する透明基板と、第１面に実装された少なくとも１個のＯＥＤと、第２面に画定された少なくとも１個の反射面及び少なくとも１個の溝と、反射面によりＯＥＤに光結合された溝に配置された光コンジットとを具備する。
Description
本発明は総括的には光ファイバ基板に関し、特に、一面に実装された電気部品及び反対側の面に実装された光部品を有する平坦なインタポーザに関する。
光ファイバ部品は幅広い用途で使用される。（音声、インタネット、ＩＰ映像データを含む）デジタルデータ伝送用の媒体として光ファイバを使用することは、高信頼性及び光伝送システムで利用可能な大きなバンド幅のため、ますます一般的になってきた。これらのシステムにとって重要なのは、光信号を送受信するための光サブ組立体である。
光サブ組立体は典型的にはインタポーザを具備する。本明細書で用いられているように、インタポーザは、光部品、光電部品及び電気部品用の基板として機能すると共に、光部品、光電部品及び電気部品を光学的や電気的に相互接続する相互接続部を提供する。一般的に、必ずしも必須ではないが、光電デバイス（ＯＥＤ）の軸及びファイバの軸は、インタポーザに実装される際に直交する傾向がある。従って、インタポーザは、ＯＥＤ及びファイバを光結合するのみならず、結合を達成するよう光を曲げるよう機能する。
インタポーザの設計及び製造の両方を簡単にしたいという一般的なニーズがある。この目的のために、ＯＥＤを含む電気部品がインタポーザの一面に配置される一方、光コンジットが他面に実装された新しいタイプのインタポーザが発表されてきた。全てのＯＥＤ、関連する回路及び電気相互接続部はインタポーザの同一面に位置するので、この構造はインタポーザの一面から他面への電気経路を与えるためのバイアの必要性をなくす。
光コンジットを一面に、電子回路を他面に有するよう構成されたインタポーザは製造を簡単にするが、固有の難題をもたらす。例えば、上述したように、インタポーザは一般的に、ＯＥＤ及びファイバ間で光を直角に曲げる必要がある。この目的のために、独立した成形光曲げエレメントが、ＯＥＤ及びファイバ間で光を曲げるのに使用されるのが典型的である。残念ながら、これらの光曲げエレメントは、製造コストが高くなる傾向があり、基板に整列し接合しなければならないので、インタポーザに一体化することは比較的時間を浪費する。さらに、これらの光曲げエレメントは、独立して成形され取り扱われる個別部品であるので、成形及び取扱いを容易にするよう必要な強度及び寸法を与える所定の質量を要する。この結果、これらのエレメントは、比較的嵩張る傾向があり、インタポーザをかなり高くしてしまう。インタポーザは高さが最小でなければならないという空間制限がある解決手段で用いられることが多いので、インタポーザが高いことは特に問題である。このため、光曲げエレメントが製作コストが高く取付けが複雑であるばかりでなく、インタポーザに対して望ましくない高さを与えてしまう。
従って、基板に整列し接合しなければならない個別光曲げエレメントの必要性を無くすインタポーザ構造に対するニーズがある。本発明は、とりわけこのニーズを満たすものである。
以下は、本発明のいくつかの態様の基本的理解を提供するために、本発明の簡単な要約を提供するものである。この要約は、本発明の広範囲な概要ではない。また、本発明のキー要素や重要な要素を特定したり、本発明の範囲を記述したりすることを意図したものでもない。その唯一の目的は、後の詳細な説明に対する序章として簡単な形態で本発明のいくつかの概念を示すことである。
本発明の一実施形態において、光インタポーザは、第１面及び第２面を有する透明基板と、第１面に実装された少なくとも１個のＯＥＤと、第２面に画定された少なくとも１個の反射面及び少なくとも１個の溝と、反射面によりＯＥＤに光結合された溝に配置された光コンジットとを具備する。
以下、添付図面を参照して、本発明を例示により説明する。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るインタポーザ１００が示される。インタポーザ１００は、第１面１０２及び第２面１０３を有する透明基板１０１を具備する。第１面は電気コンタクトパッド１０６を具備し、第２面は少なくとも１個の反射面１０４及び少なくとも１個の溝１０５を画定する。少なくとも１個のＯＥＤ１０７は、第１面上の電気コンタクトパッド１０６に実装される。溝１０５は、前記反射面１０４により前記ＯＥＤ１０７に光結合された光コンジット１０８を保持する。これらのエレメントの各々は、以下に詳細に説明される。
基板１０１は多数の目的を果たす。その主目的は、光コンジット、ＯＥＤ及び支持電気回路を支持し固定するためにインタポーザの基幹として機能することである。従って、熱安定性があり、半田リフロー用途における典型的な温度までの加熱に適する比較的硬い材料であるべきである。また、本実施形態における基板は、ＯＥＤ１０７及び光コンジット１０８間で基板を通って光を通過させる光用のコンジットとして機能する。従って、基板１０１は、ＯＥＤ及び光コンジット間に伝送される光の波長において透明でなければならない。この点において、透明性は波長の関数であることを理解すべきである。言い換えると、材料は、１波長の光に対して透明でないが、異なる波長の光に対して透明である。従って、基板の透明性は、伝送される光の予定波長に基いて決定される必要がある。例えば、一実施形態において、基板は、850nm、980nm、1060nm、1310nm及び1550nmの波長に対して光学的に透明である。硬く且つ１以上の所望の波長で透明である適当な材料には、例えば様々なタイプのガラス、水晶、ポリシリコン、非晶質シリコン及びシリコンが含まれる。一特定実施形態において、基板１０１は、特に硬く、現在使用される実質的に全ての波長で透明で安価な利点を有するガラスである。
基板１０１は、光構造及び電気構造を画定し、且つＯＥＤ及び光コンジットを整列させる。光構造には、反射面１０４と、光コンジット１０８を受容し保持するための１個以上の溝１０５が含まれる。これらの光構造を画定するのに用いられる方法及び技術については後述する。溝１０５は従来のＶ溝であってもよいし、反射面１０４に対して光コンジットを精確に保持し位置決めするよう構成されたＵ溝又は同様の堀により類似するように、溝の面は平坦な上面に対して直交してもよい。単一ファイバの用途が図示され本明細書に記載されるが、本発明は単一ファイバ用途に限定されず、ファイバアレー、リボンファイバ、平坦な導波路アレー及び導波路リボンにも適用可能であることを理解されたい。反射面１０４は、溝１０５に対してほぼ直交して延びる連続溝１１４により区画されてもよいし、或いは各溝１０５用の分離した反射面１０４であってもよい。これらの光構造を作製するための技術及びやり方については後述する。
反射面１０４は、光を曲げる基板材料及び空気の屈折率の差に依存する。このため、「屈折率」の用語が用いられているが、このような文脈において、「反射」の用語もまた全反射を考慮することを理解されたい。一実施形態において、反射面１０４には反射コーティング１１０が付けられ、反射面の反射を確保すると共に塵埃、湿気及び結露から反射面を保護する。適当な反射材料には、例えば金、銀、アルミニウム及び様々な誘電体が含まれる。これらの材料は、蒸発、スパッタリング及び蒸着を含む公知技術を用いて反射面１０４上に付着される。
反射面１０４は、ＯＥＤ１０７及び光コンジット１０８間の光結合を最適化するよう構成される。例えば、図１に示される直線的反射面１０４であってもよく、或いは図２に示される湾曲反射面２０４であってもよい。反射面２０４の曲率は、反射レンズ効果用の鏡像を形成するために、２軸以上にすることができる。反射面の構成は、ＯＥＤ又は光コンジットにより受容されるビームの直径に相当依存するであろう。具体的には、反射面１０４におけるレンズ効果の程度は、典型的にはビーム１２０の直径ｄ1が図１に示される光コンジットのコア寸法ｄcより大きいか、又はビーム２２０の直径ｄ2が図２に示されるＯＥＤ２０７の受容開口より大きいかが必要である。（図１の実施形態におけるＯＥＤ１０７は送信器であるが、図２の実施形態におけるＯＥＤ２０７は送信器であることに注意されたい。）直径ｄ1、ｄ2は、基板の厚さ及びビーム１２０，２２０の発散角の関数である。ビームは多くの広がる機会があるので、発散ビームは厚い基板でより発散する。前構成や後構成を有するインタポーザの場合、基板は、十分な硬度を与えるよう比較的厚いのが典型的である。従って、光コンジットのコア又はＯＥＤの開口と結合するのに適する比較的狭い直径ビームを維持するために、ビームは低発散を有するか、反射面は或る程度のレンズ効果を有しなければならない。
例えば、図１を参照すると、本実施形態におけるＯＥＤ１０７は送信器、特にＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）１０７Ａである。ＶＣＳＥＬ１０７Ａから送信されるビーム１２０は、基板１０１を通って伝搬し、反射面１０４で約90°曲げられ、次に図示の光コンジット１０８のコアに照射される。本実施形態では、光コンジット１０８の入力でのビーム１２０の直径は、コア寸法ｄcより狭く図示された直径ｄ1である。従って、反射面１０４のレンズ効果は必要でない。しかし、本実施形態において、低発散ビーム１２０は、ＯＥＤ１０７上の一体基板レンズ１０９の結果であることを指摘する。
図２を参照すると、ＯＥＤ２０７が受信器、本特定実施形態では光検出器２０７Ａである実施形態が図示される。本実施形態において、光コンジット２０８から放出される光は、反射面２０４で反射されて光検出器２０７Ａに入る。ビーム２２０の直径ｄ2は、光検出器の受容開口より小さくすべきである。一般的に言えば、光コンジット２０８を離れる光ビーム２２０の幅広い発散角及び光検出器に典型的な比較的小さい受容開口を前提として、反射面２０４上に或る種のレンズ効果が典型的には必要である。同様に、図１に示されるＯＥＤ１０７が一体基板レンズ１０９を有していない場合、ビーム１２０は、レンズ２０４と同様の反射面１０４のレンズ効果を必要とする大きな発散角を有するであろう。
反射面２０４の湾曲した面すなわちレンズ面は、異なる様々な方法でインタポーザ２００に与えられる。例えば、このレンズ面は、液体として付加され、次にＵＶエンボス加工で固化されるか、又は反射面に結合される別体の成形部品であってもよい。或いは、以下に記載するように、基板にエッチング又はホットエンボス加工してもよい。
一実施形態で用いられる形成技術にかかわらず、反射面１０４を区画する溝１１４は、図１に示されるように反射面１０４へのアクセスを提供するよう特に広く形成される。上述したように、反射を確実にするために、反射面に反射材料１１０，２１０を付けることが好ましい。
一実施形態において、反射面及び溝を含む光構造を収容するために、２個基板が使用される。具体的には、図３を参照すると、基板３０１が第１層３３０及びエンボス材料層３３１を具備するインタポーザが図示される。エンボス材料層３３１は、反射面３０４及び溝３０８の形状及び位置を画定するために正確にエンボス加工される。エンボス加工層３３１については、インタポーザの作製方法に関して以下に詳細に説明される。
溝１０５は、光コンジット１０８を受容するよう構成される。本明細書で用いられているように、「光コンジット」の用語は、所定の方向への光信号の伝搬を容易にする任意の公知の媒体を指す。一般的な光コンジットには、例えば光ファイバ及び平坦な光導波路が含まれる。このような光コンジットは、必ずしも必要ではないが、コアと、光コンジット内の光の伝搬を容易にするためにコアの周囲のクラッドとを具備するのが典型的である。
基板１０１の第１面上の電気コンタクトパッド１０６は、図１に示されたＯＥＤ１０７を受容するよう構成される。この文脈において、ＯＥＤは、レーザ、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、２溝平坦埋め込みヘテロ構造（ＤＣ−ＰＢＨ）、埋め込み三日月型（ＢＣ）、分布帰還型（ＤＦＢ）、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば、表面発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、縁発光ダイオード（ＥＬＥＤ）、超発光ダイオード（ＳＬＤ）等）、フォトダイオード（例えば、Ｐ真正Ｎ（ＰＩＮ）フォトダイオード及びアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等）等の光エネルギー及び電気エネルギー間で変換する任意のデバイス、或いは、スイッチ、変調器、減衰器及び同調フィルタ等の光エネルギーを別の形態に変換しないが制御信号に応答して状態を変化させるハイブリッドデバイスであってもよい。また、ＯＥＤは単一の個別デバイスであってもよいし、デバイスのアレーとして組み立てられ又は一体化されてもよいことを理解されたい。ＯＥＤが縁発光デバイスである場合、追加の直角曲げ鏡が必要である。
ＯＥＤは少なくとも１本の光軸を有し、この光軸に沿って、光がＯＥＤへ又はＯＥＤから伝搬する。ＯＥＤは光コンジット上に配置され且つインタポーザに画定された反射面により光コンジットに光結合されるので、一般的には必ずしも必要ではないが、光軸は平坦面にほぼ直交する。ＯＥＤは単一の光軸に限定されないことを理解されたい。
上述したように、一実施形態において、ＯＥＤは、ビーム１２０を形成し発散を最小にするためにレンズ１０９を具備する。このようなＯＥＤ上のレンズの作製は公知であり、米国特許第５８５３９６０号明細書及び同５０１８１６４号明細書に記載されている。
また、第１面１０２に実装されているのは、ＯＥＤ１０７を作動させる、関連する回路及びドライバ１１１である。関連する回路１１１は、インタポーザを高レベルフレックス回路又は印刷回路基板２３０に接続するためのトレース（図示せず）に接続される。これは公知技術である。或いは、図２に示されるように、フレックス回路は、関連する回路２１１の周囲に嵌るよう構成され、関連する回路との必要なインタフェースを与えると共に追加のトレース及び相互接続部の必要性を無くす。
本発明の別の態様は、インタポーザの製造方法である。一実施形態において、この製造方法は、（ａ）透明基板の第１面上の電気コンタクトを透明基板の第２面上の光構造と整列させるように透明基板を通して見る工程と、（ｂ）第１面上の電気コンタクトを画定する工程と、（ｃ）少なくとも１個の反射面及び少なくとも１個の溝を具備する光構造を第２面上に画定する工程（及び任意であるが反射面を処理して反射を確保する工程）と、（ｄ）電気コンタクト上にＯＥＤを配置する工程と、（ｅ）溝内に光コンジットを配置し、光コンジット及びＯＥＤを反射面を通して光結合させる工程とを具備する。これらの工程は、図１ないし図４を参照して以下に詳細に説明される。これらの工程の順序は、異なる実施形態では変更されることを理解されたい。例えば、一実施形態において、（ｂ）工程は、（ａ）工程及び（ｃ）工程の前に実行される。このように、電気コンタクト又はその配置は、光構造の適正な位置を決定するために透明基板を通して見られる。或いは、（ｂ）工程が実行され、次に（ｃ）工程の前に（ｄ）工程が実行される。このように、ＯＥＤは、光構造の適正位置を決定するために透明基板を通して見られる。さらに別の実施形態において、（ａ）工程は、電気コンタクト及び光構造の双方を画定するために透明基板を通していずれかの面から見ることができる基準を最初に確立する工程を含む。本開示に照らし、さらに他の実施形態及び順序は当業者に明白であろう。
基板１０１のいずれかの面上の光部品及び電気部品間の整列は、ＯＥＤ１０７及び光コンジット１０８が反射面１０４により光結合されることを確保するためには重要である。基板１０１の透明性は、一方の面上の構造が他方の面から見ることができることにより、この整列を容易にする。このようなウエハの表面から裏面への整列技術は公知であり、市販されている装置を用いて商業規模で実施することができる。
電気部品を基板上のＯＥＤに整列させて電気的に相互接続させるための技術は変更可能である。例えば、一実施形態において、基準は基板の一面のみにマーキングされ、第１面上の電子回路及びＯＥＤ並びに第２面上の光構造は、共通の基準に基づいて位置決めされる。基準は、ＯＥＤの受動整列用に提供される任意の構造やマーキングであってもよい。様々な基準を使用してもよい。基板を通して見ることにより光部品及び電子部品を整列させる他のやり方は、本開示に照らし、当業者には明白であろう。
反射面１０４及び溝１０５は、異なる様々な方法で作製可能である。例えば、ファイバを受容するＶ溝を形成するのにウエットエッチング技術を用いることができる。このようなＶ溝は、ファイバ等の筒状物体を精確に配置することで公知である。ウエットエッチングは反射面１０４を画定するために基板１０１の第２面に溝１１４をエッチングするのに用いることができるが、反射面１０４を最適化するために追加の工程を要するかもしれない。具体的には、ウエットエッチングにより形成されたＶ溝の壁のピッチは、基板の結晶構造に依存する。反射面に必要な45°のピッチが得られる結晶構造を有する材料は少ない。従って、反射エレメントを追加するか、表面１０４を変更する追加の工程が必要かもしれない。
或いは、ウエットエッチングではなく、ドライエッチングを用いることができる。ドライエッチングは、露出した表面から材料の一部を除去するイオン（通常、フッ化炭素、酸素、塩素、三塩化ホウ素等の反応ガスのプラズマであるが、時には窒素、アルゴン、ヘリウム及び他のガスを追加）照射に材料をさらすことにより、典型的にはマスクされたパターンを用いて材料を除去することを指す。典型的なウエットエッチングとは異なり、ドライエッチングは、典型的には指向的すなわち異方的にエッチングするので、基板の結晶構造には依存しない。
ドライエッチングは、下の基板の結晶構造により制限されたり制御されたりしないので、幅広い基板材料で所望の角度の壁傾斜を作製するのに用いることができる。従って、一実施形態において、反射面１０４は最適な角度や傾斜で構成され、ＯＥＤ及び光コンジットのコアを効率的に光結合するという結果となる。一般的には、必ずしも必要ではないが、光コンジットの光軸がＯＥＤの光軸に対して直角である場合、この角度は約45°である。
さらに別の実施形態において、反射面に溝を形成するのに機械加工技術が用いられる。特に、共通のウエハ上の多数の異なるインタポーザにわたって１本の連続した反射面を有すると利点がある。本実施形態では、例えば米国特許出願第１３／１７２５６８号に記載されているように、反射面１０４を機械加工すると有利である。
さらに別の実施形態において、反射面及び溝の光構造は、エンボス加工により形成される。具体的には、図３を参照すると、本実施形態では、インタポーザ３００は基板３０１を具備し、基板３０１は第１層３３０及びエンボス加工層３３１を具備する。エンボス加工層３３１は、上述した反射面３０４及び溝３０５を画定する。一実施形態において、独特の湾曲面形状を有する溝３１４は、図示の湾曲反射面３０４を提供するようエンボス加工層３３１にエンボス加工される。さらに、光コンジット３０８用のＵ溝又は同様の受容キャビティを、同じ工程でエンボス加工することができる。
エンボス加工は公知の技術であり、例えばＥＶグループの紫外線及び加熱エンボス加工ナノインプリントリソグラフィ装置を含む市販の装置で施すことができる。利用可能な様々なエンボス加工技術がある。例えば、紫外線エンボス加工では、モールドスタンプで液体層をエンボス加工し、次にその液体層を紫外線にさらして固化させる。或いは、熱エンボス加工では、加熱モールドで固化層をエンボス加工し、軟化するとその層を整形する。
エンボス加工は多くの利点を有する。第一に、単一工程で溝及び反射面を画定することができる。さらに、エンボス加工は、曲率を特定用途用に最適化可能な、反射面に対する独特の形状を提供できる利点を有する。逆に、ウエットエッチング及びドライエッチングでさえも、作製できる表面形状が限定される。
上述したように、反射面１０４の反射を確保するために、図１、図２及び図３に示されるように、金属化面１１０，２１０，３１０を付けるのが好ましい。
基板が一旦構成されると、基板に光コンジット、ＯＥＤ及び関連する電子回路が装着される。光コンジットは、様々な公知の方法で溝に固定される。例えば、ファイバは、金属化されて所定位置に半田付けされるか、所定位置に接着される。一実施形態において、溝に光コンジットを固定するために、紫外線硬化型で光学的に透明な接着剤が用いられる。ＯＥＤ、溝の端子端部及び光コンジットの端面間の間隙が光学的に透明な接着剤で充填されるので、このようなやり方はフレネル損失を低減させるのに好ましい。必ずしも必要ではないが、反射ジェル又は他の屈折率整合部品が光コンジット１０８及び基板１０１間に用いられる。
インタポーザへのＯＥＤ及び回路の組込みでは、最初に半田パッドが画定され付着される。半田パッドを付けることは、ＯＥＤの整列を容易にする公知技術である。また、本発明のインタポーザは、ファイバや平坦導波路及びＯＥＤを受動整列させる構造を具備する。光組立体、特に高いレベルの完全性を提供するシステムの製造に関する主な技術的難題の一つは、部品の光整列である。これは、個別のＯＥＤが典型的にはサブテンマイクロメートルからサブマイクロメートルに至るまでの範囲の厳しい許容差で共通の実装システム上に一体化される自由空間の相互接続光システムにおいて特に応用できる。
一般的に、ＯＥＤを整列させる整列方法には、２方法すなわち能動整列及び受動整列がある。受動整列において、位置決め構造すなわち整列構造は、部品上、及び部品が実装されるプラットフォーム上に直接作製されるのが典型的である。次に、部品は、整列構造を用いてプラットフォーム上に配置され、所定位置に取り付けられる。能動整列において、ＯＥＤは、プラットフォーム上に配置されるが、プラットフォームに取り付ける前に、部品に光信号を伝送させながら、最適な光性能が得られるよう操作される。最適な性能が一旦得られると、部品はプラットフォームに取り付けられる。能動整列は受動整列より精確である傾向はあるが、受動整列は、高速で大量の自動製造を容易にするので、好適である。しかし、特に例外的に良好な整列が必要な場合、受動整列を用いて３軸すべてを光学的に整列することは、甚だしく困難である傾向がある。にもかかわらず、能動整列が２軸又は１軸に沿った容認可能な整列を達成するのに用いられる結果、能動整列が他の軸又は微調整にのみ必要な場合、製造時間及び製造コストの著しい低減が実現できる。
本発明のインタポーザは、ＯＥＤの受動整列を容易にする多くの構造を有する。一実施形態において、インタポーザは、各光軸は各反射面及び溝と整列するようにＯＥＤの受動整列を容易にする上述した基準を有する。
一実施形態において、リフロー作業の間、ＯＥＤを受動整列するコンタクトパッドのパターンが用いられる。具体的には、ＯＥＤは、その実装面上に所定パターンのコンタクトパッドを具備する。インタポーザは、その第１平坦面上に同じパターンのパッドを有する。次に、ＯＥＤは、公知の吸着技術を用いて粗い整列でインタポーザパッド上に配置される。次に、インタポーザパッド及びＯＥＤパッド間の整列は、コンタクトパッドの表面張力がＯＥＤのパターンにインタポーザのパターン上に整列し、これによりインタポーザの反射面及び溝に対してＯＥＤが精確に配置されるように組立体がリフローされる際に、達成される。このような機構は周知であり、例えば米国特許第７５１１２５８号明細書に開示されている。
別の実施形態において、受動整列を容易にするために、コンタクトパッドを追加するのではなく、インタポーザ上の他の基準が用いられる。例えば、これらの基準は、インタポーザ上に正しく配置されるようにＯＥＤの縁が接触する位置決め面を提供する平坦面から突出する物理的構造である。或いは、これらの基準は、例えばサスマイクロテックの装置（例えば米国特許第７５１１２５８号明細書参照）等の市販された超高精度ダイボンディング装置を用いてインタポーザ上のＯＥＤの可視整列を可能にするマーキングであってもよい。
さらに、基準及びコンタクトパッドを組み合わせて使用することもできる。例えば、パッドは、インタポーザの隆起した基準と接触した状態でＯＥＤを引っ張るのに用いられてもよい。本開示に照らし、さらに他の整列技術も当業者には明からであろう。
従って、本発明のインタポーザは、光コンジットにＯＥＤを光結合するための１個以上の構造、光コンジットやＯＥＤの受動整列を提供するための構造、及び必要な回路にＯＥＤを相互接続しより高レベルのフレックス回路又は印刷回路基板にインタポーザを接続するための電気相互接続部や光相互接続部を有する。
一実施形態において、第１面１０２を図１に示される非反射コーティング１１３でコーティングすることが好ましい。
また、本発明のインタポーザは、経済的に反復性の高い製造に役立つ。一実施形態において、インタポーザの作製の重要部分は、ウエア又はパネルの段階で行われる。すなわち、各インタポーザを個別部品として作製するのではなく、ウエハ又はパネル上に複数のインタポーザを同時に作製することができる。これは、大規模製造を容易にする公知の技術である。ウエハ又はパネルの製造の利点は、複数のインタポーザ上に複数の構造及び部品を一工程で画定できることである。例えば、全てではないとしても殆どの場合、重要な整列関係は、多くの場合は２，３の、又は１の場合もあるフォトリソグラフィ工程でウエハ又はパネル規模で画定される。具体的には、ＯＥＤの受動整列を提供する反射面及び光コンジットを保持する溝の位置は、単一のマスキング工程やエンボス加工工程で画定される。さらに、一実施形態において、様々なＯＥＤ及び電気部品の中で光相互接続部や電気相互接続部は、単一のマスキング工程で画定される。例えば、ＯＥＤ用のパッド及び電気ドライバ回路用のパッドを相互接続する様々なトレース、並びにＯＥＤ及びドライバ回路間のトレースは、単一のマスキング工程で画定される。一実施形態において、インタポーザの縁でさえも同一のマスキング工程で画定される。言い換えると、図４に示されるインタポーザの各縁４７０は、ウエハ又はパネルにエッチングされた溝の半分である。ウエハ又はパネルは各溝の底で単に分割され、精確に制御された縁を有するインタポーザが形成される。このように、インタポーザの縁４７０から溝４０８等のインタポーザの重要構造までの距離は、多くは単一工程で精確に制御され、これにより、許容差の積み重ねを無くすと共にこれらの精確に制御された縁を用いることでインタポーザの組立製造を簡単にする。これらの利点は、ウエハ又はパネルの寸法及びその取扱い能力が増大すると、増大することが期待される。
また、エッチングは、ウエハ又はパネル規模で行ってもよい。一実施形態において、溝、端子端部小平面、及びインタポーザの縁はすべて、ウエハ又はパネル規模で画定されエッチングされる。同一のフォトリソグラフィ工程でこれらの構造をエッチングすることにより、さらなる経済性が実現する。単一のエッチング工程が用いられるが、或る状況では、２以上のエッチング工程が便利である。すなわち、インタポーザの小平面は所望の傾斜を得るためにドライエッチングを必要とするが、インタポーザの側壁及び溝の縁はウエットエッチング技術又はドライエッチング技術を用いてエッチングされる。従って、ドライエッチングがウエットエッチングほど経済的でない場合（例えば、時間がかかったり安価でできなかったりした場合）、ドライエッチングを用いて端子端部小平面をエッチングし、ウエットエッチングを用いてインタポーザ及び溝の側壁や縁をエッチングすることが好ましい。
図４を参照すると、１対のインタポーザ３００，４５０が同時に作製されるウエハ組立体４００が示される。図３に示されるインタポーザ３００は受信ＯＥＤ３０２を有するのに対し、インタポーザ４５０は送信ＯＥＤ４０７を具備する。これらのインタポーザは、ウエハ又はパネル４０１上に対として作製することにより光結合され、それにより一緒に試験される。例えば、本特定実施形態において、インタポーザ３００，４５０の光構造は、エンボス加工層内に画定される。本特定ケースの場合、光コンジット４６０をインタポーザ３００の検出ＯＥＤ３０２に光結合するのに湾曲反射面３０４が使用される。同様に、インタポーザ４５０は、送信ＯＥＤ４０７を光コンジット４６０に光結合するのに用いられる、類似するが異なる反射面４０４を有する。
依然としてウエハ又はパネルの形態で、ＯＥＤ，関連する回路及びドライバ回路３１１，４１１、並びに試験プローブ４６１が基板の第１面上のパッドに電気接続される。一実施形態において、一時的な導波路がウエハ又はパネルに光コンジット４６０として組み込まれ、図示されるようにＯＥＤ４０７及びＯＥＤ３０２を光結合する。次に、試験プローブ４６１は、ドライバ回路４１１に対してＯＥＤ４０７に電力を供給させ、基板内、すなわち第１層４３０を通ってエンボス加工層４３１内にビーム４２０を放出する。次に、ビーム４２０は反射面４３０に当たり、光コンジット４０８内に発射されるように約90°曲げられる。この時点では、光は、一時的導波路を通ってインタポーザ３００内に進む。次に、この光は光コンジット３０８を出て、ビーム２２０はエンボス加工層３３１の反射面３０４により曲げられ、第１層３３０を通って検出器３０７ａ内に入る。次に、フォトダイオード３０７ａは光信号を電気信号に変換し、電気信号は関連する回路３１１に伝送される。関連する回路３１１は、公知の方法で信号を操作し、試験プローブ４６１に戻るよう信号を送信する。このため、試験プローブ４６１からインタポーザ４５０へ、インタポーザ３００を通って試験プローブに戻るループが完成する。試験プローブに戻る受信信号の品質によって、インタポーザ３００，４５０の完全性が評価できる。
試験が一旦完了すると、一時的導波路は、公知の技法を用いて分解することにより取り除かれ、個別のインタポーザ３００，４５０はダイスカット線４７０に沿って分離する。
本発明のインタポーザ組立体が、低コスト、製造の簡単さ、光結合をもたらす相手部品のタイプに関する向上した汎用性等の従来技術の電光モジュール構成を凌駕する著しい利点を提供することは、上述の記載から明白であろう。インタポーザ組立体の他の利点も予測される。
１００ インタポーザ
１０１ 透明基板
１０２ 第１面
１０３ 第２面
１０４ 反射面
１０５ 溝
１０７ ＯＥＤ
１０８ 光コンジット
２００ インタポーザ
２０４ 反射面
２０７ ＯＥＤ
２０８ 光コンジット
３００ インタポーザ
３０１ 基板
３０４ 反射面
３０５ 溝
３０７ａ 検出器（ＯＥＤ）
３０８ 光コンジット
３３０ 第１層
３３１ エンボス材料層
４５０ インタポーザ
４０４ 反射面
４０７ ＯＥＤ
４０８ 光コンジット
１０１ 透明基板
１０２ 第１面
１０３ 第２面
１０４ 反射面
１０５ 溝
１０７ ＯＥＤ
１０８ 光コンジット
２００ インタポーザ
２０４ 反射面
２０７ ＯＥＤ
２０８ 光コンジット
３００ インタポーザ
３０１ 基板
３０４ 反射面
３０５ 溝
３０７ａ 検出器（ＯＥＤ）
３０８ 光コンジット
３３０ 第１層
３３１ エンボス材料層
４５０ インタポーザ
４０４ 反射面
４０７ ＯＥＤ
４０８ 光コンジット
Claims (9)
- 第１面及び第２面を有する透明基板と、
前記第１面に実装された少なくとも１個のＯＥＤと、
前記第２面に画定された少なくとも１個の反射面及び少なくとも１個の溝と、
前記反射面により前記ＯＥＤに光結合された前記溝に配置された光コンジットと
を具備することを特徴とする光インタポーザ。 - 前記透明基板は、前記第１面を有する第１層と、前記第２面を有するエンボス加工層とを有することを特徴とする請求項１記載の光インタポーザ。
- 前記反射面が湾曲していることを特徴とする請求項２記載の光インタポーザ。
- 前記ＯＥＤはレンズを具備し、
前記反射面は平坦であることを特徴とする請求項１記載の光インタポーザ。 - 前記ＯＥＤは送信器であることを特徴とする請求項４記載の光インタポーザ。
- 前記ＯＥＤはレンズを具備し、
前記反射面は湾曲していることを特徴とする請求項１記載の光インタポーザ。 - 前記ＯＥＤは受信器であることを特徴とする請求項６記載の光インタポーザ。
- 前記光コンジットはファイバであることを特徴とする請求項１記載の光インタポーザ。
- 前記光コンジットは導波路であることを特徴とする請求項１記載の光インタポーザ。
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