JP2018067006A - チップオンフレックス光学サブアセンブリ - Google Patents

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ハロルド ヤング ウォーカー、ジュニア
ランドリー、ゲイリー
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Abstract

【課題】部品点数が少なく、少ない工程で製造可能な光学サブアセンブリを提供する。
【解決手段】光学サブアセンブリは、フレックス回路212とヒートシンク補強材216と光ポート500とフレックス接続部と能動型光学素子サブアセンブリ220とを備える。能動型光学素子サブアセンブリは、光送信機238とモニタフォトダイオード232とスペーサ/熱放散器234とを備える。モニタフォトダイオードはスペーサ/熱放散器の上面に取り付けられている。スペーサ/熱放散器はヒートシンク補強材に機械的に取り付けられている。ヒートシンク補強材は、能動型光学素子サブアセンブリの動作中に生じる熱のための熱シンクとして働くように構成されている。
【選択図】図2D

Description

(発明の分野)
本願に記載の実施形態は概して光学サブアセンブリに関する。特に、例示の実施形態はチップオンフレックス光学サブアセンブリに関する。
(関連技術)
電子式または光電式の送受信機あるいは中継器モジュールなどの通信モジュールが次第に電子通信および光電通信で使われるようになってきている。通信モジュールは、ホスト装置のプリント回路板(PCB)との間で電気データ信号を送信および/または受信することによってホスト装置のPCBと通信する。電気データ信号は、光および/または電気データ信号としてホスト装置の外部の通信モジュールによって送信することもできる。多くの通信モジュールは、電気領域と光領域の間の変換のために、送信機光学サブアセンブリ(TOSA)および/または受信機光学サブアセンブリ(ROSA)などの光学サブアセンブリ(OSA)を備える。
一般的に、ROSAは光ファイバまたは別のソースから受信した光信号を、ホスト装置に供給される電気信号に変換する。ROSAに含まれるフォトダイオードまたは類似の光受信機が光信号を電気信号に変換する。TOSAはホスト装置から受信した電気信号を、光ファイバまたはその他の送信媒体に送信される光信号に変換する。TOSAに含まれるレーザダイオードまたは類似の光送信機が駆動されて、ホスト装置から受信した電気信号を表す光信号を発信する。
OSAの一般的な構成としては、TO缶などのトランジスタアウトライン(“TO”)パッケージがある。例示のTO缶は通常、内蔵型であり、1つまたはそれ以上の光学素子が内部に配置された密封缶であることが多い。具体的には、TO缶には光送信機または光受信機などの1つまたはそれ以上の光学素子を組み込むことができる。TO缶は、光ファイバを収容するように構成される第2の空隙に対向して光ポート内に画定される空隙内に嵌合するように構成される。光ポートにより、TO缶内に配置された光学素子は光ファイバを介して通信することができる。TO缶は、光学素子をOSAに電気的に接続されたホスト装置と通信させる電気接点をさらに含むことができる。しかしながら、TO缶はOSAの製造に必要な部品の数を増やし、製造コストを増大させ電気的断絶を引き起こす可能性がある。
本願で請求される主題は、上述したような環境でのみ欠点を解決する、あるいは動作する実施形態に限定されない。この背景は、本願に記載されるいくつかの実施形態を実施可能な例示の技術範囲を示すために提示しているにすぎない。
(例示の実施形態の概要)
本概要は、後述する思想の抜粋を簡易な形式で紹介するために提供する。本概要は、請求される主題の主要な特徴または必須の特性を特定することを目的としておらず、請求される主題の範囲を決定する助けとして使用することも目的としていない。
例示の一実施形態は光学サブアセンブリ(OSA)を含む。OSAはフレックス回路、光ポート、能動型光学素子サブアセンブリを備える。フレックス回路は少なくとも1つの導電層および少なくとも1つの電気絶縁層から構成される。光ポートは樽形の空隙を画定し、光ポートはフレックス接続部においてフレックス回路に機械的に接続される。能動型光学素子サブアセンブリは樽形の空隙内に配置され、フレックス回路に電気的に接続される。
別の例示の実施形態は別のOSAを含む。OSAは光ポート、フレックス回路、第1の能動型光学素子サブアセンブリ光学サブアセンブリ、第2の能動型光学素子サブアセンブリを備える。光ポートは、光ポートの直交面上に位置する2つの樽形開口部を有する樽形の空隙を画定する。フレックス回路は、2つの直交面のうち第1の面に沿って延びて2つの樽形開口部のうち第1の開口部を略覆う第1の部分を有する。フレックス回路は、2つの直交面のうち第2の面に沿って延びて2つの樽形開口部のうち第2の開口部を略覆う第2の部分も有する。第1の能動型光学素子サブアセンブリは、第1の能動型光学素子アセンブリが樽形の空隙内に配置されるようにしてフレックス回路の第1の部分に電気的に接続される。第2の能動型光学素子サブアセンブリは、第2の能動型光学素子サブアセンブリが樽形の空隙内に配置されるようにしてフレックス回路の第2の部分に電気的に接続される。
別の実施形態は、COF OSAのアレイの製造方法を含む。該方法は、上側カバー、上側金属、コア、下側金属、下側カバーをエポキシ樹脂で接着してフレックス回路アレイを作製することを含む。該方法は、フレックス回路アレイの各フレックス回路にヒートシンク補強材を装着することを含む。該方法は、フレックス回路アレイの各フレックス回路に能動型光学素子サブアセンブリを電気的に接続することを含む。該方法は、各能動型光学素子サブアセンブリが光ポートによって画定される樽形の空隙内に配置されるように、フレックス回路アレイの各フレックス回路に光ポートを取り付けることを含む。
本発明の追加の特徴および利点は以下の説明に記載され、その説明から部分的に自明となるであろう、あるいは本発明の実施によって学ぶことができる。本発明の特徴および利点は、添付の請求項で具体的に指摘される手段および組み合わせによって理解し学ぶことができる。本発明のこれらの特徴およびその他の特徴は、以下の説明および添付の請求項から完全に自明になるであろう、あるいは以下記載されるように本発明の実施によって学ぶことができる。
本発明の上記およびその他の利点と特徴をさらに明瞭化するため、添付図面に示される具体的な実施形態を参照して本発明をより具体的に説明する。これらの図面は本発明の代表的な実施形態のみを示しているため、発明の範囲を制限するものと考えてはならない。添付図面を使用して本発明をさらに具体的かつ詳細に説明する。
本願に開示される実施形態を実施することができる例示の送受信機の斜視図である。 図1Aの送受信機の展開斜視図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な例示のチップオンフレックス光学サブアセンブリ(COF OSA)を示す図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な例示のCOF OSAを示す図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な例示のCOF OSAを示す図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な例示のCOF OSAを示す図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な別の例示のCOF OSAを示す図である。 図1Aおよび図1Bの送受信機に実装可能な別の例示のCOF OSAを示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能な例示の光ポートを示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能な例示の光ポートを示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能な例示のプレートを示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能な例示の能動型光学素子サブアセンブリを示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能な例示の上側導電素子および下側導電素子を示す図である。 図2A〜図2DのCOF OSAに実装可能なヒートシンク補強材を示す図である。 COF OSAのアレイの例示の製造工程を示す図である。 COF OSAのアレイの例示の製造工程を示す図である。 COF OSAのアレイの例示の製造工程を示す図である。 COF OSAのアレイの例示の製造工程を示す図である。 本願に記載の少なくともいくつかの実施形態により配列されるチップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイの例示の製造方法を示すフローチャートである。
本願に記載の実施形態は概して光学サブアセンブリ(OSA)に関する。特に、いくつかの例示の実施形態は、能動型光学素子および/または能動型光学素子を含むハウジングがフレックス回路に取り付けられるチップオンフレックス光学サブアセンブリ(COF OSA)に関する。いくつかの実施形態では、COF OSAは光送信機、モニタフォトダイオード(“モニタPD”)、スペーサ/熱放散器、プレートを含む能動型光学素子サブアセンブリを備える。本実施形態では、光送信機、モニタPD、スペーサ/熱放散器をフレックス回路に取り付けて、光ポートの樽形の空隙内に配置することができる。プレートは樽形の空隙に固定することができる。
代替的にあるいは付加的に、COF OSAはフォトダイオードと増幅器とを有するROSA能動型光学素子サブアセンブリを備えることができる。これらの実施形態および他の実施形態では、増幅器および/またはフォトダイオードをフレックス回路に取り付けて、光ポートの樽形の空隙内に配置することができる。
本願に記載のCOF OSAの実施形態の中には、TO缶を含むOSAよりも部品点数が少なくてもよいものがある。よって、COF OSAの製造は、TO缶を含むOSAの製造よりも工程が少なくてもよい。付加的にあるいは代替的に、TO缶OSAの場合、ポートの密度がTO缶の径によって制限されることがある。COF OSAは比較的小さなフォームファクタを可能にすることで(たとえば、金型が小さくなるほど、ピッチを増大させることができる)、TO缶を含むOSAよりも高いポート密度を可能にすることができる。
本願に記載の実施形態は光電装置において実現することができる。本願で使用される“光電装置”という用語は、光学素子と電気素子の両方を有する装置を含む。光電装置の例は、中継器、送受信機、送信機、および/または受信機を含むがそれらに限定されない。本願に記載のいくつかの実施形態は送受信機モジュールの文脈で説明するが、当業者であれば、本発明の原理は後述の機能の一部または全部を有するほぼすべての装置で実現しうることを認識するであろう。
図1Aは、COF OSAを実現することができる送受信機100として通常指定される例示の送受信機モジュールの斜視図である。送受信機100はいくつかの実施形態ではSFP+光トランシーバとすることができる。本願では詳細を説明したが、送受信機100は発明の範囲を制限するためでなく例示のために説明している。たとえば、いくつかの実施形態では送受信機100はSFP+光トランシーバとすることができるが、本発明の原理は制限なく、XFP、SFP、SFP+、SFF、XENPAK、XPAKなどの任意のフォームファクタの光電モジュールにおいて実現することができる。代替的にあるいは付加的に、送受信機100は、1秒当たり1ギガビッド(Gbit)、2Gbit、4Gbit、8Gbit、10Gbit、14Gbit、20Gbit、またはその他の帯域幅の光ファイバリンクを含むがそれらに限定されない様々な秒当たりのデータ転送速度での光信号の送信および受信に適する。さらに、他の種類および構造を有する、あるいは本願に示され説明されるものとは何らかの点で異なる構成要素を有する光電モジュールも、本願に開示される原理から恩恵を受けることができる。
図1Aに示すように、送受信機100は、上側シェル102と下側シェル104とからなる本体を備える。下側シェル104は送受信機100の先端106および後端108を画定する。送受信機100の先端106には、光ファイバ(図示せず)のコネクタを収容するように構成される2つのファイバ開口部110および112が含まれる。2つのファイバ開口部110および112は出力ファイバ開口部110と入力ファイバ開口部112を含む。ファイバ開口部110および112は、送受信機100の先端106に通常含まれるインタフェース部114の一部を画定する。インタフェース部114は、送受信機100と光ファイバまたはLCコネクタなどを含むがそれに限定されない光ファイバコネクタを動作可能に接続する構造を含むことができる。
送受信機100の先端106には、送受信機100をホスト装置(図示せず)に取り外し可能に固定させることができるベイル・ラッチ・アセンブリ(bail latch assembly)116も配置される。上側シェル102および下側シェル104を有する送受信機100の本体は金属製とすることができる。代替的にあるいは付加的に、ホスト装置は送受信機100を挿入するケージを備えることができる。
図1Bは、図1Aの送受信機100の部分展開斜視図である。図1Bでは、下側シェル104は、TOSA120、ROSA122、プリント回路板(PCB)124、PCBコネクタ130が送受信機100の内部部品として含まれる空隙118を画定する。
TOSA120およびROSA122はそれぞれ、ファイバ開口部110、112内に収容されるときに光ファイバ(図示せず)または光ファイバのコネクタ部分(図示せず)と係合すべく配置されるようにファイバ開口部110、112の対応するいずれかまで延びるファイバ受信機126、128を備える。TOSA120およびROSA122はPCB電気コネクタ130を介してPCB124に電気的に接続することができる。PCB電気コネクタ130は、PCB124とTOSA120またはROSA122との間の電気信号の送信を可能にするリード・フレーム・コネクタまたは等価の電気接点を備えることができる。
動作中、送受信機100は、光ファイバ(図示せず)へのデータ搬送光信号としての送信のため、送受信機100と通信可能な任意の計算システムであるホスト装置からのデータ搬送電気信号を受信することができる。電気信号はTOSA120内に配置されるレーザなどの光送信機に供給され、光ファイバへの発信および、たとえば光通信ネットワークを介しての送信のために電気信号をデータ搬送光信号に変換することができる。光送信機は端面発光レーザダイオード、ファブリペロー(“FP”)レーザ、垂直キャビティ面発光レーザ(“VCSEL”)、分布帰還型(“DFB”)レーザ、またはその他の適切な光源を含むことができる。したがって、TOSA120は、光電トランスデューサとして供する部品の機能を果たすか、あるいは光電トランスデューサとして供する部品を含むことができる。
また、送受信機100は、ROSA122を介して光ファイバからのデータ搬送光信号を受信することができる。ROSA122は、PINフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード(“APD”)、または受信した光信号をデータ搬送電気信号に変換するその他の適切な受信機などの光受信機を備えることができる。したがって、ROSA122は光電トランスデューサとして供する部品の機能を果たすか、あるいは光電トランスデューサとして供する部品を含むことができる。そして、結果として生じる電気信号は、送受信機100が配置されるホスト装置に供給することができる。
チップオンフレックス光学サブアセンブリ
図2A〜図2Dは例示のCOF OSA200を示す。具体的には、図2AはCOF OSA200の組立斜視図である。図2BはCOF OSA200の外側面図である。図2CはCOF OSA200の切断側面図である。図2DはCOF OSA200の詳細な切断斜視図である。COF OSA200は通常、たとえば図1Bを参照して説明したTOSA120またはROSA122に対応する。
図2A〜図2Dを併せて参照すると、COF OSA200は光ポート500、フレックス回路212、ヒートシンク補強材216、PCBフレックス接続部218、能動型光学素子サブアセンブリ220(図2Cおよび図2D)、フレックス接続部214(図2A)を含むことができる。
COF OSA200は通常、電気信号を光信号に変換する、および/または光信号を電気信号に変換し、図1A〜図1Bの送受信機100などの光電システム内で少なくとも部分的に信号(すなわち、電気または光信号)を伝達するように構成される。より具体的には、能動型光学素子サブアセンブリ220は、上述したような変換を実行するように構成される1つまたはそれ以上の部品(たとえば、図2Dの238または図3の324)を含むことができる。また、能動型光学素子サブアセンブリ220は、信号を修正、監視、増幅、および/または減衰する1つまたはそれ以上の部品(たとえば、図5A〜図6の600、図2Dの232および/または234、または図3の322)を含むことができる。たとえば、それらの部品は、COF OSA200を実現するシステムの動作性能に合致するように信号を修正、監視、増幅、および/または減衰することができる。
具体的には、COF OSA200の2つの例示の機能は、光信号の送信および光信号の受信を含むことができる。能動型光学素子サブアセンブリ220が光送信機を含む場合、光信号の送信を達成することができる。本実施形態および他の実施形態では、電気信号は、図1BのPCB124などのPCBからのPCBフレックス接続部218においてフレックス回路212上で受信される。電気信号はフレックス回路212に沿って能動型光学素子サブアセンブリ220に伝達され、そこで電気信号が光信号に変換されて光ポート500を介してCOF OSA200から送信される。
能動型光学素子サブアセンブリ220が光検出器などの光受信機を備える場合、光信号の受信を果たすことができる。本実施形態および他の実施形態では、光信号は光ポート500を通じて受信され、能動型光学素子サブアセンブリ220によって電気信号に変換され、フレックス回路212に沿ってPCBフレックスコネクタ218に伝達される。光信号が受信される実施形態のいくつかの追加の詳細について、図3を参照して説明する。
特に図2Aおよび図2Bを参照すると、COF OSA200は組み立てられて示されている。組み立てられると、光ポート500はフレックス接続部214においてフレックス回路212に装着される。フレックス回路212は、通常、導電素子とフレキシブル基板とを含むフレキシブルプリント回路とすることができる。フレキシブル基板は、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、および/またはポリエチレンテレフタレート(PET)を含むがそれらに限定されない材料で形成することができる。いくつかの実施形態では、導電素子はフレキシブル基板上、および/またはフレキシブル基板間に形成される。たとえば、フレックス回路212は、PET層を積層した銅ストリップを含むことができる。もしくは、フレックス回路212はポリエステル基板にスクリーン印刷される銀回路を含むことができる、あるいはフレックス回路212はPCBと同様に製造することができる。これらの製造方法は、絶縁層をエポキシ樹脂と共に積層すること、銅箔を含むがそれに限定されない導電層で絶縁層を被覆すること、その後、導電層の不要部分を絶縁層から除去するか、あるいは化学的にエッチングすることによって回路を作製することを含むことができる。例示のフレックス回路212について図10A〜図10Dを参照してより詳細に説明する。
フレックス接続部214は、光ポート500とフレックス回路212の間の接続部を指す。フレックス接続部214は光ポート500とフレックス回路212の間の機械的接続を含むことができる。例示のフレックス接続部214は、ポリイミド、ポリエステル、またはポリエチレンナフタレートなどの接合材料を含むことができ、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、アルミニウム、および/またはスチールなどの材料で補強することもできる。
いくつかの実施形態では、フレックス接続部214は電気的絶縁接続を含むことができる。具体的には、いくつかの実施形態では、フレックス接続部214は光ポート500をフレックス回路212から電気的に絶縁することができる。すなわち、フレックス接続部214は光ポート500とフレックス回路212の間の電気信号の送信を禁止することができ、したがって、光ポート500とCOF OSA200を実装するシステム(図示せず)との間の電気信号の送信も禁止することができる。
フレックス接続部214は、たとえば光ポート500を接地させる、および/またはフレックス回路212と光ポート500の間の電気信号の伝導を可能にする電気的接続を含むことができる。フレックス接続部214は、COF OSA200の動作から生じる電磁放射(“EMR”)の抑制をさらに助けることができる。たとえば、EMRの抑制は、光ポート500とフレックス接続部214の両方が導電性材料からなる実施形態で実行することができる。
また、フレックス接続部214とフレックス回路212とを構成する1つまたはそれ以上の材料に応じて、フレックス接続部214は、光ポート500からの熱エネルギーをフレックス回路212を通じてフレックス接続部214を介して放散することもできる。光ポート500および/または能動型光学素子サブアセンブリ220からの熱伝達を助けるため、COF OSA200はヒートシンク補強材216を含むことができる。ヒートシンク補強材216は、フレックス回路212に装着されるように構成することができる。ヒートシンク補強材216は、COF OSA200の動作から生じ得る熱エネルギーを吸収する熱シンクとして動くことができる。また、ヒートシンク補強材216はCOF OSA200を物理的に補強することができる。ヒートシンク補強材216のいくつかの追加の側面について図8を参照して説明する。
PCBフレックス接続部218(図2Aのみ)は、図1BのPCB124などのPCBに電気的に接続されるように構成される電気接点を含むことができる。図1B〜図2Bを参照すると、PCB124はPCBコネクタ130でPCBフレックス接続部218を介してフレックス回路212に電気的に接続することができる。PCBフレックス接続部218におけるフレックス回路212とPCB124の間の接続は、たとえば機械化半田付け工程、手動半田付け工程、またはホットバー工程によって実現することができる。
次に図2Cおよび図2Dを参照すると、COF OSA200の切断図が示されている。図2Cおよび図2Dに示すように、COF OSA200は、光ポート500内に配置される能動型光学素子サブアセンブリ220を備えることができる。上述したように、能動型光学素子サブアセンブリ220は、COF OSA200の動作を可能にする1つまたはそれ以上の光学素子または電気素子を含むことができる。たとえば、能動型光学素子サブアセンブリ220は、図1BのTOSA120などのTOSAに含めることができる1つまたはそれ以上の光電素子を含むことができる。図2Cおよび図2Dに示す実施形態は、TOSAに含めることができる光電素子を含む。具体的には、本実施形態および他の実施形態では、能動型光学素子サブアセンブリ220は後述するように、図2Dで透明に示されるプレート600、モニタPD232、スペーサ/熱拡散器234、ワイヤボンド236、光送信機238を含むことができる。
特に図2Dを参照すると、能動型光学素子サブアセンブリ220は、COF OSA200が組み立てられたときに樽形の空隙224内に嵌合するように構成することができる。また、能動型光学素子サブアセンブリ220に含まれる1つまたはそれ以上の光学素子または電気素子は、光学素子サブアセンブリ接続領域(“接続領域”)222においてフレックス回路212に取り付けることができる。フレックス接続部214と同様に、接続領域222は電気接続および機械的接続を含むことができる。電気接続の例は、能動型光学素子サブアセンブリ220の1つまたはそれ以上の電気接点とフレックス回路212の導電素子の間のワイヤボンディングを含むことができる。電気接続は1つまたはそれ以上のワイヤボンド236を含むことができる。ワイヤボンディングは、微細溶接、熱圧縮ワイヤボンディング、または類似のワイヤボンディング工程によって実行することができる。例示のワイヤボンドは、アルミニウム、銅、金、それらの任意の組み合わせ、または他の材料との任意の組み合わせから少なくとも部分的に形成することができる。
能動型光学素子サブアセンブリ220は、樽形の空隙224内に配置および/または固定されるように構成することができる。いくつかの実施形態では、能動型光学素子サブアセンブリ220に含まれるいくつかの部品はフレックス回路212に取り付けられ、能動型光学素子サブアセンブリ220に含まれるその他の部品は樽形の空隙224内に固定される。
たとえば、能動型光学素子サブアセンブリ220は、プレート600と、モニタPD232と、スペーサ/熱拡散器234と、1つまたはそれ以上のワイヤボンド236と、発光ダイオード、VCSELなどを含む光送信機238とを含むことができる。プレート600は樽形の空隙224内に固定し、モニタPD232、スペーサ/熱拡散器234、光送信機238などの能動型光学素子サブアセンブリ220に含まれるその他の部品は接続領域222においてフレックス回路212に取り付けることができる。より具体的には、本実施形態および他の実施形態では、スペーサ/熱拡散器234は接続領域222においてフレックス回路212に取り付けられる。光送信機238およびモニタPD232はスペーサ/熱拡散器234に動作可能に接続することができる。接続領域222はスペーサ/熱拡散器234を機械的に収容し、光送信機238とモニタPD232とを光ポート500内で位置合わせできる特定の位置において、光送信機238を物理的に固定するように構成することができる。さらに、接続領域222は、光送信機238およびモニタPD232を、図1A〜図1Bの送受信機100などのCOF OSA200を実装するシステムに電気的に接続するように構成することができる。
図3は、図1の送受信機100に含めることができる別の例示のCOF OSA300を示す。COF OSA300はROSA能動型光学素子サブアセンブリ320を備える。ROSA能動型光学素子サブアセンブリ320は、図1BのROSA122などのROSAに概して含まれる1つまたはそれ以上の光電素子を備えることができる。具体的には、本実施形態および他の実施形態では、ROSA能動型光学素子サブアセンブリ320はフォトダイオード324と増幅器322を備える。
図2Cおよび図2Dの能動型光学素子サブアセンブリ220と図3のROSA能動型光学素子サブアセンブリ320との間の差異を除けば、COF OSA300は図2A〜図2DのCOF OSA200とほぼ類似させることができる。たとえば、図2A〜図2Dを参照して説明した構成要素(たとえば、500、214、216、212、218、224、222)は図3のCOF OSA300とほぼ同一な機能を果たすことができる。したがって、COF OSA200に関する本願に記載の原理は図3のCOF OSA300を概して説明するものだと認識すべきである。
ROSA能動型光学素子サブアセンブリ320に含まれる構成要素(すなわち322および324)はフレックス回路212に取り付けることができる。具体的には、ROSA能動型光学素子サブアセンブリ320では、増幅器322を接続領域222においてフレックス回路212に取り付けて、フォトダイオード324を増幅器322に物理的に固定するか、電気的に接続するなど、動作可能に接続することができる。
図4は、2つの能動型光学素子サブアセンブリ402および404を含む別の例示のCOF OSA400を示す。図4は、光ポート406が部分的に透明なフレックス回路408から変位して示されるCOF OSA400の部分展開斜視図である。概して、COF OSA400は複数の能動型光学素子サブアセンブリを含むことができるため、単独のCOF OSAで光信号を送信および受信できるように構成することができる。図示される実施形態では、COF OSA400は送信能動型光学素子サブアセンブリ402と受信能動型光学素子サブアセンブリ404を含む。
フレックス回路408は送信接続領域410、受信接続領域412、屈曲部414を含むことができる。送信接続領域410は、送信能動型光学素子サブアセンブリ402の使用のために電気接続を含むフレックス回路408の部分を提供することができる。同様に、受信接続領域410は、受信能動型光学素子サブアセンブリ404の使用のために電気接続を含むフレックス回路408の部分を提供することができる。屈曲部414は、送信接続領域410と受信接続領域412が互いに略垂直となるように略ヘアピン状の屈曲部とすることができる。
図2A〜図2Dおよび図3Bを併せて参照すると、フレックス回路408は図2A〜図2Dのフレックス回路212よりも長くすることができる。これにより、フレックス回路408は光ポート406の下面424と側面422に沿って延びることができる。本実施形態および他の実施形態では、受信接続領域412が、光ポート406の側面422に沿って延びるフレックス回路408の部分に配置される。しかしながら、別の例では、送信接続領域410を、光ポート406の側面422に沿って延びるフレックス回路408の部分に配置することができる。
光ポート406は、2つの樽形開口部418および420を含むことができる樽形の空隙416を画定する。樽形開口部418および420により、送信能動型光学素子サブアセンブリ402と受信能動型光学素子サブアセンブリ404は樽形の空隙416に進入することができる。樽形開口部418および420は、送信能動型光学素子サブアセンブリ402および受信能動型光学素子サブアセンブリ404が樽形の空隙416内の異なる面に配置されるように光ポート406の側面422と下面424に配置することができる。
光ポート406は、光ネットワーク(図示せず)を通じた1つまたはそれ以上の送信機ならびに1つまたはそれ以上の受信機との通信を可能にする一体型の部品または複数部品のアセンブリとすることができる。送信能動型光学素子サブアセンブリ402と受信能動型光学素子サブアセンブリ404に加えて、COF OSA400は、送信能動型光学素子サブアセンブリ402の光送信機によって発信される送信光信号を通過させ、受信能動型光学素子サブアセンブリ404の光受信機に向かって受信光信号を反射させる双方向(BiDi)光フィルタなどの光フィルタ、電気フィルタ、および/またはスプリッタを含むことができる。
あるいは、いくつかのCOF OSAは、1つまたはそれ以上の所定の波長分割多重方式(WDM)チャネル上で1つまたはそれ以上の光信号を送信および/または受信するように構成される1つまたはそれ以上の部品を含むことができる。たとえば、所定のWDMチャネル上で光信号を発信するように構成されるレーザまたはその他の光送信機を設けること、および/または様々な所定のWDMチャネル上で光信号を発信するように構成されるレーザまたはその他の光送信機のアレイを設けることができる。代替的にあるいは付加的に、1つまたはそれ以上の異なる所定のWDMチャネル上で1つまたはそれ以上の光信号を受信するように構成される光受信機または光受信機のアレイを設けることができる。所定のWDMチャネルは、1つまたはそれ以上の粗波長分割多重方式(CWDM)チャネル(たとえば、約100GHz間隔)、1つまたはそれ以上の密波長分割多重方式(DWDM)チャネル(たとえば、約50GHzまたは25GHz間隔)など、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
能動型光学素子サブアセンブリ220(図2Cおよび図2D)、ROSA能動型光学素子サブアセンブリ320(図3)、および/または送信能動型光学素子サブアセンブリ402および受信能動型光学素子サブアセンブリ404(図4)はそれぞれ単独のサブアセンブリとして図示して説明する。しかしながら、これらのサブアセンブリ220、320、402、404の構成要素のグループ化は限定的であることを意図しない。すなわち、これらのサブアセンブリ220、320、402、404に含まれる部品は、COF OSA200または300と同時にあるいは同一の製造工程で実装される必要はない。たとえば、図2Dに示す実施形態では、能動型光学素子サブアセンブリ220は、製造上および/または機能上の考慮すべき事項によって決定される順番で樽形の空隙224内に固定するか、あるいはフレックス回路212に取り付けることができる。たとえば、プレート600は光ポート500の製造中に光ポート500の樽形の空隙224に実装することができ、スペーサ/熱拡散器234はフレックス回路212の製造中にフレックス回路212に取り付けることができる。そして、光ポート500を次工程でフレックス回路212に固定することができる。
図5A〜図9を参照して、COF OSA200、300、または400などのCOF
OSAに含めることができる構成要素のいくつかの追加の詳細を説明する。なお、COF OSA200、300、または400のいくつかにおいて、それら構成要素のいくつかの特徴および特性は図5A〜図9を参照して説明したものから変更させることができる。特徴やその変形は、COF OSAの特定の機能または動作に関連させることができる。
図5A〜図5Bは光ポート500のいくつかの追加の詳細を示す。上述したように、光ポート500図2A〜図2Dに示すCOF OSA200に実装することができる。図5Aおよび図5Bは光ポート500の切断図である。図5Aが作製される断面は、図5Bが作製される断面に略垂直である。一般的に、光ポート500はプラスチックまたはガラスを含むがそれらに限定されない材料からなる単独の成形素子とすることができる。
光ポート500は、光ファイバ(図示せず)を収容するように構成されるファイバ受け口506を画定することができる。具体的には、ファイバ受け口506によって、光信号がシステム(図示せず)との間で送受信できるように光ファイバを光ポート500に挿入することができる。図5A〜図5Bに示すファイバ受け口506は、1本の光ファイバを収容するように構成される。しかしながら、別の実施形態では、ファイバ受け口506は、1本の光ファイバ、複数の光ファイバ、および/または光ファイバリード線を収容するように構成することができる。例示の光ファイバリード線はIEC、TIA/EIA、NTT、および/またはJIS仕様に準拠させることができる。複数の光ファイバおよび/または光ファイバリード線を収容するように構成されるファイバ受け口506は物理的寸法を変更させること、および/または光ポート500に装着されるまたは組み込まれる追加のまたは別の特徴を有することができる。また、このような実施形態では、光ポート500は永久リード線アセンブリとして構成することができる。
光ポート500は上述したような樽形の空隙224をさらに画定することができる。樽形の空隙224は、プレート600を内部に嵌合するように構成することができる。したがって、樽形の空隙224は、傾斜成形凹部502を画定する内壁504を含むことができる。図5Aに最も良く示されるように、傾斜成形凹部502は、各内壁504の階段状の断面形状を形成している内壁504から除去された材料によって画定することができる。
傾斜成形凹部502は、プレート600が固定される1つの傾斜縁部を含む略台形状の断面形状を有することができる。傾斜縁部によって、プレート600を角度をもって固定することができる。プレート600は、材料除去工程後に残った内壁504の部分によって支持することができる。プレート600はプレート600の1つまたはそれ以上の縁部に沿ってほぼ支持されており、プレート600の中間領域などのプレート600の明確な部分は支持されないままである。
あるいは、傾斜成形凹部502は内壁504の一部として光ポート500と共に成形することができる。傾斜成形凹部502が光ポート500と共に成形される場合、傾斜成形凹部502は光ポート500と一体化させることができる。もしくは、傾斜成形凹部502を画定するプレート支持挿入部を別の工程で作製または製造し、その後、光ポート500の内壁504に装着することができる。プレート支持挿入部は、エポキシ、固定具、圧入嵌合、またはその他の適切な装着手段/方法によって装着することができる。
プレート600は構造エポキシによって傾斜成形凹部502に装着されるか、あるいは1つまたはそれ以上の固定具、圧入嵌合などを介して装着することができる。また、いくつかの実施形態では、プレート600は、1つまたはそれ以上の突出部、1つまたはそれ以上の切り欠き、1つまたはそれ以上の固定具、接着剤、および/または1つまたはそれ以上の保持具を含むがそれらに限定されない固定装置によって装着することができる。
本実施形態および他の実施形態では、光ポート500は、ファイバ受け口506に対する特定の位置でプレート600を固定して、光ファイバを固定することができる。プレート600を光ポート500に固定することで、TO缶にプレートを含める必要がなくなる。付加的にあるいは代替的に、光ファイバとプレート600の両方が光ポート500によって固定されるため、光ファイバおよびプレート600をほぼ整合させたままにすることができる。
別の実施形態では、光ポート500はプレート600を省略することができる。たとえば、図3に示すCOF OSA300はプレート600を省略することができる。光ポート500にプレート600を含めるかどうかは、特定のCOF OSAの機能によって決定することができる。
図6はプレート600のいくつかの追加の詳細を示す。上述したように、プレート600は図5Aおよび図5Bに示す光ポート500に実装することができる。プレート600はプラスチックまたはガラスを含むがそれらに限定されない様々な材料で形成することができる。本実施形態および他の実施形態では、プレート600は略矩形状の断面を有する。しかしながら、プレート600は、光ポートの構造またはその他の経済上または機能上の考慮すべき事項によって決定し得る幾何学形状をとることができる。
プレート600は処方を含むことができる。プレート600を参照して使用されるように、処方という用語は特定の集束、反射、および/または減衰特性を指すことができる。プレート600の特定の処方は、プレート600が置き換わるTO缶プレートと同一の処方とすることができる。たとえば、COF OSAがVCSELを実装する14GのTOSAとして機能するように構成されている場合、プレート600の処方はTO−46プレートの処方と同一にすることができる。もしくは、プレート600の処方は対応するTO缶プレートから変更することができる。たとえば、処方は光ポート500の構造および/または光送信機などの別の構成要素の構造によって決定することができる。いくつかの実施形態では、プレート600は、光信号の集束を助けるレンズと同様の特定の焦点距離に対応する屈折力を有することができる。
プレート600は、プレート600を通じて送信される光信号を減衰するように構成することもできる。具体的には、プレート600は、対応する光送信機によって対応するモニタPDに発信される光信号の一部を反射させることができる。図2Dおよび図6を併せて参照すると、光送信機238によって発信される光信号の一部がモニタPD232により反射されるように、図示される実施形態ではプレート600が傾斜している。反射部分は光送信機238の動作状態に関連する情報を提供することができる。本実施形態および他の実施形態では、モニタPD232は、光信号の反射部分に基づく情報を別のシステムに伝達し、次いで光送信機の1つまたはそれ以上の動作状態を変更させることができる。反射はプレート600の1つまたはそれ以上の表面602の被覆によって達成することができる。
上述したように、プレート600を図5Aおよび図5Bの光ポート500などの光ポートに固定することによって、プレートにTO缶を含めなくても済みうる。TO缶の省略によってCOF OSAの全体的な複雑度を低減することができる。また、プレート600を光ポートに固定することで、プレート600および/または光ポートの変更および/または置換を通じて反射および/または減衰の変動を許容することができる。
図7は、図2A〜図2DのCOF OSA200に実装可能な例示の能動型光学素子サブアセンブリ700を示す。図2Cおよび図2Dに示す能動型光学素子サブアセンブリ220と同様、能動型光学素子サブアセンブリ700は、光送信機702、スペーサ/熱拡散器704、ワイヤボンド706、モニタPD708(図7を参照し、光送信機702、スペーサ/熱拡散器704、モニタPD708はまとめて“素子702/704/708”)を含むことができる。素子702/704/708は発明の範囲を限定するものではない。たとえば、追加のまたは別の構成要素を、能動型光学素子サブアセンブリ700および/または能動型光学素子サブアセンブリ700を含むCOF OSAにおけるどこか別の場所に含めることができる。追加のまたは別の構成要素は、光フィルタ、レジスタ、コンデンサ、レーザドライバICおよび/またはポスト増幅器ICなどの集積回路(IC)など、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない。
図7に示す実施形態では、光ポートが明瞭化のために省略されており、素子702/704/708は接続領域710に接着されている。能動型光学素子サブアセンブリ700は、省略された光ポートの樽形の空隙内に嵌合するように配置されるよう構成される。樽形の空隙は、たとえば図2D、図5A、図5Bに示される樽形の空隙224と類似させることができる。
スペーサ/熱拡散器704は接続領域710でフレックス回路716に固定される。上述したように、接続領域710は電気的接続および/または機械的接続を含むことができる。例示の機械的接続は、エポキシ、グルー、固定具、または半田を使用して行うことができる。一般的に、機械的接続では、送信される光信号がCOF OSAの機能に整合されるように、COF OSA内でスペーサ/熱拡散器704を適切に位置合わせすることができる。また、機械的接続によって、スペーサ/熱拡散器704をフレックス回路716に固定することができる。いくつかの例示の電気接続の側面を以下に述べる。
別のいくつかの実施形態では、スペーサ/熱拡散器704はヒートシンク補強材718に固定することができる。これらの実施形態および他の実施形態では、接続領域710は、スペーサ/熱拡散器704をヒートシンク補強材718に接触させる開口部を画定することができる。
スペーサ/熱拡散器704は窒化アルミニウムまたはその他の材料で形成することができる。機能上、スペーサ/熱拡散器704は、光送信機702をスペーサ上面714に固定できるように構成することができる。スペーサ上面714と光送信機702の間の物理的接触により、光送信機702の動作中に生じる熱エネルギーをスペーサ/熱拡散器704に、次いでヒートシンク補強材718に放散または伝達させることができる。熱エネルギーの伝達を通じて、COF OSAの温度を制御し、光送信機702の性能を向上させることができる。
付加的にあるいは代替的に、スペーサ/熱拡散器704はヒータとして作用できる膜抵抗素子を含むことができる。膜抵抗素子は、たとえば特定温度を確保または維持するためにPDモニタ708および/または光送信機702を加熱することができる。膜抵抗素子はスペーサ上面714に配置するか、あるいはスペーサ/熱拡散器704に組み込むことができる。また、膜抵抗素子は、たとえば、特定の熱量を特定領域および/または特定の光学素子702/704に提供するために厚さおよび/または寸法を変えることができる。
光送信機702は、VCSEL、レーザダイオード、端面発光レーザ、FPレーザ、DFBレーザ、またはその他の適切な光送信機を含むことができるが、それらに限定されない。光送信機702はスペーサ上面714に機械的に接続することができる。光送信機702は、電気信号を表す光信号を発信するように光送信機702を駆動する1つまたはそれ以上のワイヤボンド706を介して電気信号を受信する。光送信機702の動作中、熱エネルギーが生じる可能性があり、そのエネルギーは上述したようスペーサ/熱拡散器704とヒートシンク補強材718を通じて放散させることができる。
モニタPD708はスペーサ上面714に接着することができ、1つまたはそれ以上のワイヤボンド706を介して接続領域710に電気的に接続することができる。機能上、モニタPD708は、プレートから反射される光信号の一部を受け取るように構成することができる。さらに、モニタPD708は、電気信号の反射部分を変換し、別のシステムに伝達するように構成することができる。したがって、図7に示すように、モニタPD708は1つまたはそれ以上のワイヤボンド706を介して接続領域710に電気的に接続することができる。ワイヤボンド706はモニタPD708から、他のシステムに電気的に接続される接続領域710の対応する接点まで電気信号を運ぶことができる。
図8は、図7の能動型光学素子サブアセンブリ700に組み込まれる導電素子800および824を示す。より具体的には、図8は下側導電素子824から変位する上側導電素子800を含む。概して、上側導電素子800および下側導電素子824は金属などの導電性材料で形成される。また、図8では、上側導電素子800と下側導電素子824の間の電気絶縁層は省略されている。
上側導電素子800は上側素子接点804、上側導電長812、上側PCBフレックス接続部806を含むことができる。同様に、下側導電素子824は下側素子接点802、下側導電長810、下側PCBフレックス接続部808を含むことができる。組み立てられると、図10A〜図10Dを参照して説明したように、フレックス回路は、下側導電素子824の上側に積層される上側導電素子800間に1つまたはそれ以上の絶縁層を含むことができる。絶縁層は、上側導電素子800と下側素子824の間に別個の接点を提供することができる。
図7および図8を併せて参照すると、上側素子接点804と下側素子接点802を組み合わせて接続部710を形成することができる。上側素子接点804および下側素子接点802により素子702/704/708とフレックス回路716の接続領域710との電気接続が可能になるため、素子702/704/708とフレックス回路716の接続領域710との間で電気信号を伝達することができる。たとえば、図7の能動型光学素子サブアセンブリ700の実施形態では、光送信機702、スペーサ/熱拡散器704、モニタPD708は上側素子接点804および/または下側素子接点802に電気的に接続することができる。光送信機702、スペーサ/熱拡散器704、モニタPD708は、フレックス回路716の接続領域710を通じて対応するPCBへも電気信号を伝達することができ、その逆もまた可能である。
図2Dと図8を併せて参照すると、PCBフレックス接続部218は上側PCBフレックス接続部806と下側フレックス接続部808とを含むことができる。上側PCBフレックス接続部806および下側PCBフレックス接続部808は、PCBからフレックス回路への電気信号の伝達、またはその逆を可能とする。
COF OSAの全般的な電気的構造と全般的な電気的機能/インタフェースは、フレックス回路の導電素子の構造によって決定することができる。例示のため、図8に例示の電気路を示す。第1の電気路は第1のコネクタ814から開始可能である。第1のコネクタ814は下側PCB接続部808の1つの電気接点である。なお、下側導電素子824の上側に積層される上側導電素子800と組み立てられると、第1のコネクタ814は上側PCB接続部806の接点822と合致する。ただし、合致する接点822はどこにも電気的に接続されていない。よって、第1のコネクタ814または合致する接点822に投入される電気信号は、本願に記載されるような第1の電気路をたどることができる。
第1のコネクタ814は、電気信号とPCBとの通信を可能にするようにPCBに電気的に接続することができる。本例では、第1の接続部814はPCBから電気信号を受信することができる。PCBから受信した電気信号は下側導電長810を通じて伝達することができる。本例では、電気信号は、第1のコネクタ814を第2のコネクタ816に接続する下側導電長810の部分を通じて伝達することができる。組み立てられると、下側導電長810と上側導電長812の間に絶縁層部分を配置して、上側導電長812への電気信号の伝達を防止することができる。
電気信号は第2のコネクタ816に到達後、上側導電素子800の一部である第3のコネクタ818に伝達することができる。上側導電長812と下側導電長810の間の領域に対向して、絶縁層は第2のコネクタ816を第3のコネクタ818と分離することはできない。もしくは、ロッドなどの物理的コネクタが第2のコネクタ816を第3のコネクタ818に接続することができる。第3のコネクタ818から、電気信号は素子接点820に伝達することができる。素子接点820は、図7の光送信機702またはモニタPD708などの光学素子上の電気接点まで電気信号を運ぶワイヤボンド706のうちの一つなどのワイヤボンドに接続することができる。
図8に示す構造は例示の構造を表す。上側素子接点804、上側導電長812、上側PCBフレックス接続部806、下側素子接点802、下側導電長810、下側PCBフレックス接続部808を含むことができ、上側導電素子800および下側導電素子824は、特定の用途および能動型光学素子サブアセンブリに含まれる素子の要求に応じて様々な構造をとることができる。
付加的にあるいは代替的に、フレックス回路は単独の導電素子または複数の導電素子を含むことができる、および/またはフレックス回路は導波路として構成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、上側導電素子800および/または下側導電素子824は無線周波数(“RF”)導波路として構成することができる。この構造では、フレックス回路は、COF OSAとの間で上側導電素子800および/または下側導電素子824を介してRF信号を搬送することができる。これらの実施形態および他の実施形態では、フレックス回路はTO缶を通じて1つまたはそれ以上のRFピンを供給する必要がなく、RFピン付きのTO缶と比べて電気的断絶を排除および/または軽減することができるため、TO缶を使用するOSAよりもRFの性能を高めることができる。
図9は例示のヒートシンク補強材900を示す。ヒートシンク補強材900は図7のヒートシンク補強材718、および/または図2A〜図3のヒートシンク補強材216に対応させることができる。一般的にヒートシンク補強材900は、銅および/またはアルミニウムなどの伝熱材料から少なくとも部分的になる。いくつかの実施形態では、銅および/またはアルミニウムをその他の材料と混合することができる。
ヒートシンク補強材900は、図9に示されるような、丸められた角部902を有する略矩形状の底面を有することができる。別の実施形態では、ヒートシンク補強材は別の形状の底面を有することができる。代替的にあるいは付加的に、ヒートシンク補強材900は接触面904上で略平坦にすることができる。
機能上、ヒートシンク補強材900は、図2A〜図2DのCOF OSA200などのCOF OSAのためのヒートシンクとして働くことができる。COF OSAの動作中に生じる熱エネルギーはヒートシンク補強材900に伝達することができる。本願に記載されるようなCOF OSAの実施形態におけるヒートシンク補強材900への熱エネルギーの伝達は、従来のTO缶付きOSAに比べてCOF OSAの性能を向上させること、および/またはCOF OSAの寿命を高めることができる。
ヒートシンク補強材900の追加のまたは別の機能は、COF OSAの組立中にフレックス回路を補強することであってもよい。具体的には、ヒートシンク補強材は、その他の構成要素の取り付け中または装着中に、上述したように柔軟でありうる対応するフレックス回路を支持することができる。
代替的にあるいは付加的に、ヒートシンク補強材900は、ロッドや1セットのロッドなどの物理的接続部を含むことができる。各ロッドまたは1セットのロッドは、能動型光学素子サブアセンブリに含まれる1つまたはそれ以上の構成要素をヒートシンク補強材900に接続することができる。たとえば、図7および図9を参照すると、スペーサ/熱拡散器704は、ヒートシンク補強材718の物理的接続部に一致する熱接触部を含むことができる。本例では、物理的接続部は接触面904に配置することができる。物理的接続部は、ヒートシンク補強材718への熱エネルギーの伝達を確保または補強するためにフレックス回路716を通じて延びてもよい。
上述してきたように、COF OSAは一般的に、フレックス回路と、能動型光学素子サブアセンブリに含まれる各種の構成要素と、光ポートとを備える。フレックス回路は導電層および絶縁層を含む層で構成することができる。これらの構成要素はフレックス回路に電気的および機械的に取り付けられ、光ポート内に配置することができる。
図10A〜図10DはCOF OSAのアレイの例示の製造工程を示す。製造工程は中間構造1000A〜1000Dを含む。具体的には、図10Aは、フレックス回路アレイに含むことのできる複数の層(1002、1004、1006、1018、1008)を有する第1の中間構造1000Aを示す。図10Bは、完成されたフレックス回路アレイを有する第2の中間構造1000Bを示す。図10Cは、完成されたフレックス回路に能動型光学素子サブアセンブリ1012を取り付けた完成フレックス回路アレイを有する第3の中間構造1000Cを示す。図10Dは、完成されたフレックス回路にさらに光ポート1016を取り付けた完成フレックス回路アレイを有する、光ポート内に能動型光学素子サブアセンブリを配置した第4の中間構造1000Dを示す。図10Dに示す第4の中間構造1000Dから個々のOSAを切り取ることができる。図10A〜図10Dに示す第4の中間構造1000Dは10個のCOF OSAを作製することができる。しかしながら、これは発明の範囲を制限することを意図していない。第4の中間構造1000Dで作製可能なCOF OSAの数は10より多くても少なくてもよい。
図10A〜図10Dに示す製造工程は、図2A〜図2Dおよび図5A〜図9に示すCOF OSAの実施形態に関する。しかしながら、これは制限することを意図していない。図10A〜図10Dの製造工程はその他の種類のCOF OSAの実施形態にも適用可能である。具体的には、図10A〜図10Dの製造工程は、図3および図4に示すCOF OSA300および400や、WDM素子を含む実施形態で実行することができる。
図10Aを参照すると、第1の中間構造1000Aは、相互に展開される複数の素子層1002、1004、1006、1018、1008、1010を有するように図示されている。素子層は上側カバー1002、上側金属1004、コア1006、下側金属1018、下側カバー1008、縁取付構造1010を含むことができる。上側カバー1002、コア1006、下側カバー1008は絶縁層(まとめて、絶縁層1002/1006/1008)とすることができる。上側金属1004と下側金属1018は導電層(まとめて、導電層1004/1018)とすることができる。絶縁層1002/1006/1008は、導電性を有さず、少なくとも部分的に柔軟である材料で形成することができる。絶縁層1002/1006/1008に含めることのできる例示の材料を、図2A〜図2Dを参照して列挙する。絶縁層1002/1006/1008は導電層1004/1018を絶縁して、電気信号が導電層1004/1018間で、または導電層1004/1018の外部で不都合に導通されるのを防止または制限することができる。また、絶縁層1002/1006/1008は、フレックス回路の柔軟性と全体的な支持に寄与することができる。
絶縁層1002/1006/1008は通常、COF OSAよりも大きい。たとえば上側カバー1002を参照すると、上側カバー縁部1022はCOF OSAに含まれる上側カバー1002の部分を囲んでいる。絶縁層1002/1006/1008は同様に、COF OSAに含まれる部分を囲む材料(まとめて“縁部”)を含む。いくつかの実施形態では、縁部は縁取付構造1010(後述する)に接着される。
導電層1004/1018は、図8に示す上側導電素子800や下側導電素子824などのフレックス回路の上側導電素子および下側導電素子を略画定することができる。上側金属1004および下側金属1018は図10Aでは単独の導電素子1024Aまたは1024Bとして示される。単独の導電素子1024A、1024Bはそれぞれ、各COF
OSAで繰り返される電気的構造を表す。
縁取付構造1010は、完成されたCOF OSAに含まれる層ではない。その代わりに、縁取付構造1010は、絶縁層1002/1006/1008と導電層1004/1018を支持するために例示の製造工程中に含めることができる。COF OSAがアレイ1000Aから切り取られると、縁取付構造1010は次の製造工程で再利用することができる。
上側カバー1002、上側金属1004、コア1006、下側金属1018、下側カバー1008、縁取付構造1010をエポキシ樹脂で接着するか、あるいはその他の方法で接続して、完成されたフレックス回路アレイである第2の中間構造1000Bを作製することができる。
第2の中間構造1000Bを図10Bに示す。第2の中間構造1000Bは複数のヒートシンク補強材1020をさらに備える。図10Bではヒートシンク補強材1020のうちの1つのみに符号が付けられている。ヒートシンク補強材1020は、たとえば図8のヒートシンク補強材800と略類似させることができる。ヒートシンク補強材1020はそれぞれ支持機構として装着することができる。たとえば、導電層1004/1018および絶縁層1002/1006/1008は実質上柔軟にすることができるため、ヒートシンク補強材1020は図10Cの能動型光学素子サブアセンブリ1012の取り付け中に導電層および絶縁層を支持することができる。
第3の中間構造1000Cは、能動型光学素子サブアセンブリ1012の各COF OSAへの取り付けを示す。能動型光学素子サブアセンブリ1012の取り付けには少なくとも2つの例示の副工程が可能である。具体的には、フレックス回路は、上側カバー1002、上側金属1004、コア1006、下側金属1018、下側カバー1008によって画定される接続領域開口部を含むことができる。これらの実施形態では、能動型光学素子サブアセンブリ1012はヒートシンク補強材1020に直接に取り付けることができる。能動型光学素子サブアセンブリ1012がヒートシンク補強材1020に取り付けられると、熱エネルギーを第1のフレックス回路1024Aに通過させずにヒートシンク補強材1020にまで伝達することができる。
あるいは、フレックス回路は固い接続領域を有することができる。これらの実施形態では、フレックス回路はヒートシンク補強材1020に接着またはその他の方法で装着することができる。その後、能動型光学素子サブアセンブリ1012が固い接続領域に取り付けられる。
製造工程は、図10Dの第4の中間構造1000Dに示されるように光ポート1016の取り付けをさらに含むことができる。図10Dでは、光ポート1016のうち1つのみに符号が付けられている。光ポート1016は、図2Aを参照して説明したように、フレックス接続部において取り付けることができる。
本願に記載の製造工程の実施形態の利点は、COF OSAのアレイを同時に製造/組立できること、COF OSAを並行しておよび/または同時にバーンインおよび/またはその他の方法で試験できることなど、またはこれらの任意の組み合せを含むがそれらに限定されない。代替的にあるいは付加的に、本願に記載のいくつかの実施形態は、別々の構成要素を一緒に固定する単独のステップにおいて迅速な硬化接着および/または構造上の接着剤を提供することができる。
図11は、本願に記載の少なくともいくつかの実施形態により配列されるチップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイの例示の製造方法1100のフローチャートである。方法1100は、1102で上側カバー、上側金属、コア、下側金属、下側カバーをエポキシ樹脂で接着してフレックス回路アレイを作製することによって始めることができる。
1104において、ヒートシンク補強材は、フレックス回路アレイの各フレックス回路に装着することができる。1106において、能動型光学素子サブアセンブリはフレックス回路アレイの各フレックス回路に電気的に接続することができる。
1108において、光ポートは、能動型光学素子サブアセンブリが光ポートによって画定される樽形の空隙内に配置されるようにフレックス回路アレイの各フレックス回路に取り付けることができる。
当業者であれば、本願に記載のこの手順および方法並びにその他の手順および方法に関して、工程および方法で実行される機能は順番を変えて実行できることを認識するであろう。さらに、概説したステップおよび動作は例として提示しただけであり、ステップおよび動作のいくつかは任意であり、さらに少ないステップおよび動作に組み合わせるか、あるいは開示される実施形態から逸脱せずに追加のステップおよび動作に拡張させることができる。たとえば、方法1100は、チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイでバーンイン手順を同時に実行することをさらに含むことができる。
付加的にあるいは代替的に、方法1100は、チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイの製造中に上側カバー、上側金属、コア、下側金属、下側カバーの縁部を支持するように構成される縁取付構造をエポキシ樹脂で接着することを含むことができる。付加的にあるいは代替的に、方法1100は、能動型光学素子サブアセンブリをフレックス回路アレイの各フレックス回路または各ヒートシンク補強材に機械的に接続することを含むことができる。付加的にあるいは代替的に、方法1100は、チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイから個々のチップオンフレックス光学サブアセンブリを切り取ることを含むことができる。
本発明は、発明の趣旨または必須の特徴から逸脱せずにその他の特定の形式で具体化することができる。記載の実施形態はあらゆる点において、限定的ではなく例示的であるとみなすべきである。したがって、発明の範囲は上記の説明ではなく添付の請求項によって示される。請求項の等価の意味および範囲に含まれるすべての変更は発明の範囲に含まれるものとする。
[付記1]
少なくとも1つの導電層および少なくとも1つの電気絶縁層から構成されるフレックス回路と、
樽形の空隙を画定し、フレックス接続部において前記フレックス回路に機械的に接続される光ポートと、
前記樽形の空隙内に配置され、前記フレックス回路に電気的に接続される能動型光学素子サブアセンブリとを備える光学サブアセンブリ。
[付記2]
前記能動型光学素子サブアセンブリは光送信機を備える、付記1に記載の光学サブアセンブリ。
[付記3]
前記光送信機は垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備える、付記2に記載の光学サブアセンブリ。
[付記4]
前記能動型光学素子サブアセンブリはモニタフォトダイオードおよびスペーサ/熱放散器を備え、前記スペーサ/熱放散器は接続領域において前記フレックス回路に直接に取り付けられ、前記モニタフォトダイオードと前記VCSELは前記スペーサ/熱放散器のスペーサ上面に取り付けられる、付記3に記載の光学サブアセンブリ。
[付記5]
光学サブアセンブリは、前記光ポートに固定されるプレートをさらに備え、前記プレートは前記樽形の空隙内に配置される、付記4に記載の光学サブアセンブリ。
[付記6]
光学サブアセンブリは、前記フレックス回路に取り付けられるヒートシンク補強材をさらに備え、前記ヒートシンク補強材は、前記フレックス回路の少なくとも一部を補強するように、かつ、光学サブアセンブリの動作中に生じる熱のための熱シンクとして働くように構成されている、付記1に記載の光学サブアセンブリ。
[付記7]
前記能動型光学素子サブアセンブリは前記ヒートシンク補強材の接触面に機械的に取り付けられる、付記6に記載の光学サブアセンブリ。
[付記8]
前記フレックス回路は、
前記能動型光学素子サブアセンブリが電気的に接続される光学素子サブアセンブリ接続領域と、
ホストシステムと前記光学素子サブアセンブリ接続領域との間で電気信号を伝達するように構成されるPCBフレックス接続部とを備える、付記1に記載の光学サブアセンブリ。
[付記9]
前記能動型光学素子サブアセンブリはPINフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード(“APD”)を備える、付記1に記載の光学サブアセンブリ。
[付記10]
樽形の空隙を画定する光ポートであって、前記空隙は、前記光ポートの2つの直交面上に位置する2つの樽形開口部を有する、光ポートと、
第1の部分および第2の部分を有するフレックス回路であって、前記第1の部分は、前記2つの直交面のうち第1の面に沿って延びて前記2つの樽形開口部のうち第1の開口部を覆い、前記第2の部分は、前記2つの直交面のうち第2の側面に沿って延びて前記2つの樽形開口部のうち第2の開口部を覆う、フレックス回路と、
前記樽形の空隙内に配置されるようにして、前記フレックス回路の前記第1の部分に電気的に接続される第1の能動型光学素子サブアセンブリと、
前記樽形の空隙内に配置されるようにして、前記フレックス回路の前記第2の部分に電気的に接続される第2の能動型光学素子サブアセンブリとを備える光学サブアセンブリ。
[付記11]
前記第1の能動型光学素子サブアセンブリは、前記樽形の空隙を通じて外向きの(outbound)光信号を発信するように構成され、前記第2の能動型光学素子サブアセンブリは、前記樽形の空隙を通じて内向きの(inbound)光信号を受信するように構成される、付記10に記載の光学サブアセンブリ。
[付記12]
光学サブアセンブリは、前記光ポートに配置される双方向フィルタをさらに備え、前記双方向フィルタは、前記第1の能動型光学素子サブアセンブリによって発信される外向きの(outbound)光信号を通過させるとともに、内向きの(inbound)光信号を前記第2の能動型光学素子サブアセンブリに向かって反射させる、付記10に記載の光学サブアセンブリ。
[付記13]
前記フレックス回路は少なくとも1つの導電層および少なくとも1つの電気絶縁層から構成される、付記10に記載の光学サブアセンブリ。
[付記14]
付記10に記載の光学サブアセンブリを備える送受信機モジュール。
[付記15]
チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイを製造する方法であって、
上側カバー、上側金属、コア、下側金属、下側カバーをエポキシ樹脂で接着してフレックス回路アレイを作製することと、
前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に複数のヒートシンク補強材のうちの1つを装着することと、
前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に複数の能動型光学素子サブアセンブリのうちの1つを電気的に接続することと、
前記複数の能動型光学素子サブアセンブリのそれぞれが複数の光ポートのうちの1つによって画定される樽形の空隙内に配置されるように、前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に前記複数の光ポートのうちの1つを取り付けることとを含む方法。
[付記16]
前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイ上でバーンイン手順を同時に実行することをさらに含む、付記15に記載の方法。
[付記17]
前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイの製造中、前記上側カバー、前記上側金属、前記コア、前記下側金属、前記下側カバーの縁部を支持するように構成された縁取付構造をエポキシ樹脂で接着することをさらに含む、付記16に記載の方法。
[付記18]
複数の能動型光学素子サブアセンブリのうちの1つを前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に機械的に接続することをさらに含む、付記15に記載の方法。
[付記19]
前記ヒートシンク補強材のそれぞれに複数の能動型光学素子サブアセンブリのうちの1つを機械的に接続することをさらに含む、付記15に記載の方法。
[付記20]
前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイから個々のチップオンフレックス光学サブアセンブリを切り取ることをさらに備える付記15に記載の方法。

Claims (15)

  1. 光学サブアセンブリであって、光学サブアセンブリは、
    少なくとも1つの導電層および少なくとも1つの電気絶縁層から構成されるフレックス回路と、
    前記フレックス回路に取り付けられて前記フレックス回路の少なくとも一部を補強するように構成されているヒートシンク補強材と、
    樽形の空隙及びファイバ受け口を画定する光ポートと、
    前記フレックス回路に対して直接に前記光ポートを機械的に接続する接合材料を含んだフレックス接続部と、
    前記樽形の空隙内に配置され、前記フレックス回路に電気的に接続される能動型光学素子サブアセンブリと
    を備え、前記能動型光学素子サブアセンブリは、光送信機と、モニタフォトダイオードと、スペーサ/熱放散器とを備え、前記モニタフォトダイオードは前記スペーサ/熱放散器の上面に取り付けられており、前記スペーサ/熱放散器は前記ヒートシンク補強材に機械的に取り付けられており、前記ヒートシンク補強材は、能動型光学素子サブアセンブリの動作中に生じる熱のための熱シンクとして働くように構成されている、光学サブアセンブリ。
  2. 前記光送信機は垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)を備える、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  3. 前記VCSELは前記スペーサ/熱放散器の前記上面に取り付けられる、請求項2に記載の光学サブアセンブリ。
  4. 光学サブアセンブリは、前記光ポートに固定されるプレートをさらに備え、前記プレートは前記樽形の空隙内に配置される、請求項3に記載の光学サブアセンブリ。
  5. 前記フレックス回路は、ホストシステムと前記能動型光学素子サブアセンブリとの間で電気信号を伝達するように構成されるPCBフレックス接続部を備える、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  6. 前記能動型光学素子サブアセンブリはPINフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオード(“APD”)を備える、請求項1に記載の光学サブアセンブリ。
  7. 樽形の空隙及びファイバ受け口を画定する光ポートであって、前記空隙は、前記光ポートの2つの直交面上に位置する2つの樽形開口部を有する、光ポートと、
    第1の部分および第2の部分を有するフレックス回路であって、前記第1の部分は、前記2つの直交面のうち第1の側面に沿って延びて前記2つの樽形開口部のうち第1の開口部を覆い、前記第2の部分は、前記2つの直交面のうち第2の側面に沿って延びて前記2つの樽形開口部のうち第2の開口部を覆う、フレックス回路と、
    前記フレックス回路に対して直接に前記光ポートを機械的に接続する接合材料を含んだフレックス接続部と、
    前記フレックス回路の前記第1の部分に取り付けられて前記フレックス回路の前記第1の部分の少なくとも一部を補強するように構成されている第1のヒートシンク補強材と、
    前記フレックス回路の前記第2の部分に取り付けられて前記フレックス回路の前記第2の部分の少なくとも一部を補強するように構成されている第2のヒートシンク補強材と、
    前記フレックス回路の前記第1の部分に電気的に接続される第1の能動型光学素子サブアセンブリであって、第1の能動型光学素子サブアセンブリは、第1の光送信機と、第1のモニタフォトダイオードと、第1のスペーサ/熱放散器とを備え、前記第1のモニタフォトダイオードは前記第1のスペーサ/熱放散器の上面に取り付けられており、前記第1のスペーサ/熱放散器は前記第1のヒートシンク補強材に機械的に取り付けられており、第1の能動型光学素子サブアセンブリは、前記2つの樽形開口部のうち第1の樽形開口部を通じて前記樽形の空隙内に配置される、第1の能動型光学素子サブアセンブリと、
    前記フレックス回路の前記第2の部分に電気的に接続される第2の能動型光学素子サブアセンブリであって、第2の能動型光学素子サブアセンブリは、第2の光送信機と、第2のモニタフォトダイオードと、第2のスペーサ/熱放散器とを備え、前記第2のモニタフォトダイオードは前記第2のスペーサ/熱放散器の上面に取り付けられており、前記第2のスペーサ/熱放散器は前記第2のヒートシンク補強材に機械的に取り付けられており、第2の能動型光学素子サブアセンブリは、前記2つの樽形開口部のうち第2の樽形開口部を通じて前記樽形の空隙内に配置される、第2の能動型光学素子サブアセンブリと
    を備える光学サブアセンブリ。
  8. 前記第1の能動型光学素子サブアセンブリは、前記樽形の空隙を通じて外向きの(outbound)光信号を発信するように構成され、前記第2の能動型光学素子サブアセンブリは、前記樽形の空隙を通じて内向きの(inbound)光信号を受信するように構成される、請求項7に記載の光学サブアセンブリ。
  9. 光学サブアセンブリは、前記光ポートに配置される双方向フィルタをさらに備え、前記双方向フィルタは、前記第1の能動型光学素子サブアセンブリによって発信される外向きの(outbound)光信号を通過させるとともに、内向きの(inbound)光信号を前記第2の能動型光学素子サブアセンブリに向かって反射させる、請求項7に記載の光学サブアセンブリ。
  10. 前記フレックス回路は少なくとも1つの導電層および少なくとも1つの電気絶縁層から構成される、請求項7に記載の光学サブアセンブリ。
  11. 請求項7に記載の光学サブアセンブリを備える送受信機モジュール。
  12. チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイを製造する方法であって、
    上側カバー、上側金属、コア、下側金属、下側カバーをエポキシ樹脂で接着してフレックス回路アレイを作製する工程と、
    前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に複数のヒートシンク補強材のうちの1つを装着する工程と、
    前記複数のヒートシンク補強材のそれぞれに複数の能動型光学素子サブアセンブリのうちの1つが備えるスペーサ/熱放散器を機械的に取り付ける工程であって、各能動型光学素子サブアセンブリは、前記スペーサ/熱放散器に加えて光送信機及びモニタフォトダイオードを備え、前記モニタフォトダイオードは前記スペーサ/熱放散器の上面に取り付けられている、工程と、
    前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に前記複数の能動型光学素子サブアセンブリのうちの1つを電気的に接続する工程と、
    フレックス接続部において接合材料により前記各フレックス回路に複数の光ポートのうちの1つが直接に接続されるように、かつ、前記複数の能動型光学素子サブアセンブリのそれぞれが複数の光ポートのうちの1つによって画定される樽形の空隙内に配置されるように、前記フレックス回路アレイの各フレックス回路に前記複数の光ポートのうちの1つを取り付ける工程であって、前記複数の光ポートのそれぞれはファイバ受け口を画定している、工程と
    を含む方法。
  13. 前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイ上でバーンイン手順を同時に実行する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイの製造中、前記上側カバー、前記上側金属、前記コア、前記下側金属、前記下側カバーの縁部を支持するように構成された縁取付構造をエポキシ樹脂で接着する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記チップオンフレックス光学サブアセンブリのアレイから個々のチップオンフレックス光学サブアセンブリを切り取る工程をさらに備える請求項12に記載の方法。
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