JP2642063B2 - 基板埋設型レセプタクルを含む光通信用コネクタ・システム - Google Patents
基板埋設型レセプタクルを含む光通信用コネクタ・システムInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
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- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光送受信装置を含む多
層単一チップ・モジュール、複数チップ・モジュール
(MCM)、または熱伝導性モジュール(TCM)に埋
め込まれたレセプタクルとこれに差し込み可能なプラグ
・コネクタとより成る光通信用ファイバ・コネクタ・シ
ステムに関する。
層単一チップ・モジュール、複数チップ・モジュール
(MCM)、または熱伝導性モジュール(TCM)に埋
め込まれたレセプタクルとこれに差し込み可能なプラグ
・コネクタとより成る光通信用ファイバ・コネクタ・シ
ステムに関する。
【0002】近年、光ファイバのデータリンクが電気通
信やコンピュータ技術の帯域幅を満たすものとして利用
されている。入出力(I/O)端子を各カードエッジ
(すなわちカードの側端面)にも設置することによっ
て、電子パッケージの総I/Oの数が増大する傾向があ
り、高周波で使用する基板は電子モジュールへの密なフ
ァイバ接続を必要とする。こうした要求を満たすため複
数チップ・モジュールへ充分なファイバ・コネクタI/
Oを提供する際に大きな困難が発生した。すなわち、本
発明は、各複数チップ・モジュールへの、より多くのI
/Oコネクタの必要性に対処するものである。
信やコンピュータ技術の帯域幅を満たすものとして利用
されている。入出力(I/O)端子を各カードエッジ
(すなわちカードの側端面)にも設置することによっ
て、電子パッケージの総I/Oの数が増大する傾向があ
り、高周波で使用する基板は電子モジュールへの密なフ
ァイバ接続を必要とする。こうした要求を満たすため複
数チップ・モジュールへ充分なファイバ・コネクタI/
Oを提供する際に大きな困難が発生した。すなわち、本
発明は、各複数チップ・モジュールへの、より多くのI
/Oコネクタの必要性に対処するものである。
【0003】本明細書では、「モジュール」という用語
は以下に示すように数レベルに亙る階層のパッケージを
含む。「基板」はモジュールの最も内部部材である。望
ましい実施例では、基板はシリコンまたはガラスセラミ
ックである。チップキャリヤは単一モジュール内で半導
体チップを載置した基板の一種であり、このチップキャ
リヤは前記基板よりパッケージ階層レベルでは上位にあ
る。「ハウジング」はチップキャリヤを囲むフレームで
あり、チップキャリヤを密閉または保護する。また、ハ
ウジングはモジュールの最も外側の部材である。本明細
書の望ましい実施例では、「モジュール」は基板、チッ
プキャリヤ、ハウジングを含むが、しばしばモジュール
という用語はこれらの1部材を示すことに使われる。ま
た、モジュールは内包するチップキャリヤが単一か複数
チップ(すなわち、モジュールが1以上のチップを有す
る)かによって単一チップ・モジュールまたは複数チッ
プ・モジュール(MCM)のどちらかを示す。例えば、
MCMの1形態であるアルミナ基板の熱伝導性モジュー
ル(TCM)が商業的に利用されている。TCMの上部
面は放熱構造でおおわれ、他の主要面はこのモジュール
をコンピュータの枠組に差し込むためのI/O(入力/
出力)ピンが突出している。TCMの基板は、上部基板
面の複数チップ間の相互接続用配線の多くの内部層を有
する構造となっている。TCMはその内部の冷却を支援
するために、薄く扁平な形状を有し、直接接触ヒートシ
ンク作用を利用する。モジュールの扁平チップ・キャリ
ヤは、その上面や底面に比べて小さなエッヂ面、すなわ
ち側端面、を有する。このモジュールは、従来のピン対
穴タイプのコネクタの所望数を充足できるだけの面積を
持たず、またTCMの狭いエッジはいかなる導電性I/
Oピンを有していない。
は以下に示すように数レベルに亙る階層のパッケージを
含む。「基板」はモジュールの最も内部部材である。望
ましい実施例では、基板はシリコンまたはガラスセラミ
ックである。チップキャリヤは単一モジュール内で半導
体チップを載置した基板の一種であり、このチップキャ
リヤは前記基板よりパッケージ階層レベルでは上位にあ
る。「ハウジング」はチップキャリヤを囲むフレームで
あり、チップキャリヤを密閉または保護する。また、ハ
ウジングはモジュールの最も外側の部材である。本明細
書の望ましい実施例では、「モジュール」は基板、チッ
プキャリヤ、ハウジングを含むが、しばしばモジュール
という用語はこれらの1部材を示すことに使われる。ま
た、モジュールは内包するチップキャリヤが単一か複数
チップ(すなわち、モジュールが1以上のチップを有す
る)かによって単一チップ・モジュールまたは複数チッ
プ・モジュール(MCM)のどちらかを示す。例えば、
MCMの1形態であるアルミナ基板の熱伝導性モジュー
ル(TCM)が商業的に利用されている。TCMの上部
面は放熱構造でおおわれ、他の主要面はこのモジュール
をコンピュータの枠組に差し込むためのI/O(入力/
出力)ピンが突出している。TCMの基板は、上部基板
面の複数チップ間の相互接続用配線の多くの内部層を有
する構造となっている。TCMはその内部の冷却を支援
するために、薄く扁平な形状を有し、直接接触ヒートシ
ンク作用を利用する。モジュールの扁平チップ・キャリ
ヤは、その上面や底面に比べて小さなエッヂ面、すなわ
ち側端面、を有する。このモジュールは、従来のピン対
穴タイプのコネクタの所望数を充足できるだけの面積を
持たず、またTCMの狭いエッジはいかなる導電性I/
Oピンを有していない。
【0004】各MCMのI/Oの数は、MCMの狭いエ
ッジに設けられるコネクタがないので極めて限定されて
しまう。現在のMCMは熱伝導モジュール(TCM)の
形で使用するように設計されており、MCM表面上に設
けた半導体チップから放熱させるための高伝導冷却フィ
ンまたはピストン用に使用するためにTCMもその上面
をI/Oコネクタに用いるスペースはない。ピン配列コ
ネクタ、たとえばハルコンは、MCMの底面を使用する
ので、光ファイバI/O用にその底面スペースを使うこ
とはできない。
ッジに設けられるコネクタがないので極めて限定されて
しまう。現在のMCMは熱伝導モジュール(TCM)の
形で使用するように設計されており、MCM表面上に設
けた半導体チップから放熱させるための高伝導冷却フィ
ンまたはピストン用に使用するためにTCMもその上面
をI/Oコネクタに用いるスペースはない。ピン配列コ
ネクタ、たとえばハルコンは、MCMの底面を使用する
ので、光ファイバI/O用にその底面スペースを使うこ
とはできない。
【0005】コンピュータ・モジュールに対する光ファ
イバの相互接続は、コンピュータ・システムの構造、パ
ッケージデザイン、機能性、能力等において固有の有利
性を要求している。本発明は、既存の複数チップモジュ
ールの設計で使用可能な光ファイバ配列の同時かつ正確
なアライメントを実現し、これらの有利性を実現する際
の種々の問題を解決する。
イバの相互接続は、コンピュータ・システムの構造、パ
ッケージデザイン、機能性、能力等において固有の有利
性を要求している。本発明は、既存の複数チップモジュ
ールの設計で使用可能な光ファイバ配列の同時かつ正確
なアライメントを実現し、これらの有利性を実現する際
の種々の問題を解決する。
【0006】望ましい実施例は、光リソグラフ的正確さ
でシリコンにV形の溝を形成するために優先結晶エッチ
ングを使用する。これは既に公知となっており、たとえ
ばOPTICS LETTERS, vol.1, n
o.1, p40−42(1977年7月)のCrow
等による「GaAs Laser Array Sor
ce Package」に記述がある。また、この作業
は必要なファイバ芯のアライメントの許容度を達成する
可能性を確立した。
でシリコンにV形の溝を形成するために優先結晶エッチ
ングを使用する。これは既に公知となっており、たとえ
ばOPTICS LETTERS, vol.1, n
o.1, p40−42(1977年7月)のCrow
等による「GaAs Laser Array Sor
ce Package」に記述がある。また、この作業
は必要なファイバ芯のアライメントの許容度を達成する
可能性を確立した。
【0007】米国特許4、730、198(発明者Br
own等)はV溝ファイバ取り付け技術におよび、光フ
ァイバシリコンV溝に対する光源(LEDまたはレー
ザ)のアライメントを最適化させるのは、Ballie
t等、IBM Technical Disclosu
re Bulletin vol.24,no.2,
p.1158−1160(1981年7月)により扱わ
れた。
own等)はV溝ファイバ取り付け技術におよび、光フ
ァイバシリコンV溝に対する光源(LEDまたはレー
ザ)のアライメントを最適化させるのは、Ballie
t等、IBM Technical Disclosu
re Bulletin vol.24,no.2,
p.1158−1160(1981年7月)により扱わ
れた。
【0008】GaAsの望ましい化学エッチングの原理
体系は、CommerfordおよびZoryによる、
APPLIED PHYSICS LETTERS v
ol.25、no.4,p.208−210(1974
年8月15日)およびTsangとWangによる、A
PPLIED PHYSICS LETTERS vo
l.28、no.1,P.44−46(1976年1
月)に示されている。自己位置調整モノリシック統合レ
ーザでGaAs基板へのファイバV溝構造の増設は、B
rady等による、IBM Technical Di
sclosureBulletin vol.26,n
o.11,p.5993−5995(1994年4月)
に示された。このように、シリコンあるいはGaAsの
V溝形成技術が経済的に使用されることが明らかであ
る。
体系は、CommerfordおよびZoryによる、
APPLIED PHYSICS LETTERS v
ol.25、no.4,p.208−210(1974
年8月15日)およびTsangとWangによる、A
PPLIED PHYSICS LETTERS vo
l.28、no.1,P.44−46(1976年1
月)に示されている。自己位置調整モノリシック統合レ
ーザでGaAs基板へのファイバV溝構造の増設は、B
rady等による、IBM Technical Di
sclosureBulletin vol.26,n
o.11,p.5993−5995(1994年4月)
に示された。このように、シリコンあるいはGaAsの
V溝形成技術が経済的に使用されることが明らかであ
る。
【0009】米国特許番号4、732、446(Gip
son等)では、光ファイバがプリント回路基板の本体
に埋め込まれ、分離したチップキャリヤと境面接合して
同時に光学的および電気的データバス・ネットワークを
作った。アルミニウムのヒートシンク板によって分けら
れた複数のプリント回路基板層は積み重ねられ、カード
エッジ・コネクタが入力データ・ケーブルにたいする境
面を形成することができた。多数のチップキャリヤ境面
のために、この構造の形態ノイズや光学的なパワーロス
が見込まれ、本発明のものにくらべ過大になる。
son等)では、光ファイバがプリント回路基板の本体
に埋め込まれ、分離したチップキャリヤと境面接合して
同時に光学的および電気的データバス・ネットワークを
作った。アルミニウムのヒートシンク板によって分けら
れた複数のプリント回路基板層は積み重ねられ、カード
エッジ・コネクタが入力データ・ケーブルにたいする境
面を形成することができた。多数のチップキャリヤ境面
のために、この構造の形態ノイズや光学的なパワーロス
が見込まれ、本発明のものにくらべ過大になる。
【0010】米国特許番号5、155、786(Jac
obowitz等)は、外部光ファイバを流体密閉した
複数チップのモジュール・パッケージに境面接合する装
置および方法を開示しており、モジュール内で光源ある
いはディテクタにファイバを直接取り付ける装置も提示
している。アクティブな光学部品は、光学サブアセンブ
リとして知られている光学サブマウントに取り付けられ
る。光学サブマウントは、C−4と称される(Cont
rolled Collapsed ChipConn
ectionを意味する)プロセスである破壊制御型チ
ップ接続プロセスを使用して基板に電気的に取り付けら
れている。このC−4プロセスはVan Mostra
nd Reinhold社による1989年出版の、
R.R.TummalaとE.J.Rymaszews
ki著による「Microelectronics P
ackaging Handbook」と題された書物
の30、366、1032、1080、1084、11
35ページに関連の記載がある。
obowitz等)は、外部光ファイバを流体密閉した
複数チップのモジュール・パッケージに境面接合する装
置および方法を開示しており、モジュール内で光源ある
いはディテクタにファイバを直接取り付ける装置も提示
している。アクティブな光学部品は、光学サブアセンブ
リとして知られている光学サブマウントに取り付けられ
る。光学サブマウントは、C−4と称される(Cont
rolled Collapsed ChipConn
ectionを意味する)プロセスである破壊制御型チ
ップ接続プロセスを使用して基板に電気的に取り付けら
れている。このC−4プロセスはVan Mostra
nd Reinhold社による1989年出版の、
R.R.TummalaとE.J.Rymaszews
ki著による「Microelectronics P
ackaging Handbook」と題された書物
の30、366、1032、1080、1084、11
35ページに関連の記載がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱伝
導性モジュール(TCM)、単一チップモジュール(S
CM)、複数チップモジュール(MCM)のようなモジ
ュール用の差し込み式光ファイバコネクタを提供するこ
とである。
導性モジュール(TCM)、単一チップモジュール(S
CM)、複数チップモジュール(MCM)のようなモジ
ュール用の差し込み式光ファイバコネクタを提供するこ
とである。
【0012】本発明の別の目的は、ビット・シリアルあ
るいはビット・パラレルの光ファイバ信号のどちらかを
伝送するために使用するファイバ・ケーブルを接続ある
いは分離することである。複数の平行ファイバでのビッ
ト・パラレル信号の場合には、ビデオデータ率でのシフ
トレジスタ出力を有するCCD(電荷結合装置)あるい
は直線ダイオード配列の光受信装置を使用可能となる。
るいはビット・パラレルの光ファイバ信号のどちらかを
伝送するために使用するファイバ・ケーブルを接続ある
いは分離することである。複数の平行ファイバでのビッ
ト・パラレル信号の場合には、ビデオデータ率でのシフ
トレジスタ出力を有するCCD(電荷結合装置)あるい
は直線ダイオード配列の光受信装置を使用可能となる。
【0013】本発明の別の目的は、半導体チップが設け
られたモジュールの主表面上の冷却構造、あるいは同モ
ジュールの他の主表面上に設けたピンと干渉しないよう
に多層ガラスセラミック(MLGC)基板の端部に沿っ
て差し込み式コネクタのレセプタクル部材を支持するこ
とである。
られたモジュールの主表面上の冷却構造、あるいは同モ
ジュールの他の主表面上に設けたピンと干渉しないよう
に多層ガラスセラミック(MLGC)基板の端部に沿っ
て差し込み式コネクタのレセプタクル部材を支持するこ
とである。
【0014】本発明の他の目的は、容易に分離可能な小
型のコネクタ内の密集配置した光ファイバを正確にアラ
イメントし、結合し、保持するため、エッチングしたシ
リコン材料によって容易に製造できる正確な捕獲角を得
ることである。
型のコネクタ内の密集配置した光ファイバを正確にアラ
イメントし、結合し、保持するため、エッチングしたシ
リコン材料によって容易に製造できる正確な捕獲角を得
ることである。
【0015】また、本発明の他の目的は、I/Oとして
TCMあるいはMCMの端部に沿った複数の差し込み式
コネクタ部材、あるいはモジュールの金属ピンI/Oを
補足する特別の入口を提供することである。
TCMあるいはMCMの端部に沿った複数の差し込み式
コネクタ部材、あるいはモジュールの金属ピンI/Oを
補足する特別の入口を提供することである。
【0016】さらに、本発明の他の目的は複数列の差し
込み式コネクタを提供することである。
込み式コネクタを提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、多数のファイ
バからなる1本のケーブルを、各ファイバを担持し連結
するキー付きのV溝で各ファイバを保持することにより
支持するコネクタを提供する。また、本発明はMCMの
熱伝導性モジュール(TCM)に取り付けられる光ファ
イバを有するレセプタクル・アセンブリを提供する。
バからなる1本のケーブルを、各ファイバを担持し連結
するキー付きのV溝で各ファイバを保持することにより
支持するコネクタを提供する。また、本発明はMCMの
熱伝導性モジュール(TCM)に取り付けられる光ファ
イバを有するレセプタクル・アセンブリを提供する。
【0018】本発明は、TCM側壁を介して光ファイバ
配列の同時アライメントをおこなう差し込み式コネクタ
システムを提供し、TCMの分解を行わずにこの接続を
分離したり、再構築可能とする。TCM内のファイバ・
レセプタクルは、C−4グリッドおよびプロセスを使用
してガラスセラミック基板から作られるモジュール内に
位置させ、その基板上のあらかじめ選択した半導体チッ
プ位置との光学・機械的アライメントを提供し、信号や
電源との電気的接続を得るために必要であった従来のリ
ードや配線を不要とすることが重要である。
配列の同時アライメントをおこなう差し込み式コネクタ
システムを提供し、TCMの分解を行わずにこの接続を
分離したり、再構築可能とする。TCM内のファイバ・
レセプタクルは、C−4グリッドおよびプロセスを使用
してガラスセラミック基板から作られるモジュール内に
位置させ、その基板上のあらかじめ選択した半導体チッ
プ位置との光学・機械的アライメントを提供し、信号や
電源との電気的接続を得るために必要であった従来のリ
ードや配線を不要とすることが重要である。
【0019】TCMを分解することなくファイバ・境面
を分離したり差し込み直したりできる利点は、I/O帯
域幅の増大、規準化、信頼性の増加、有用性およびサー
ビス性であり、また、TCMにたいして異なったチップ
位置や内部機能を有した外部光学チャネルの単純な再構
築を可能とする。本発明はC−4技術を使用してあらか
じめ選択したチップ位置を有するレセプタクルに光ファ
イバを配置するものであり、チップの上面に物理的に設
けた冷却構造と干渉するおそれのあるチップ上の位置に
ファイバを設ける必要がなく、チップ位置に光ファイバ
を接続可能である。シリコン・レセプタクルとガラスセ
ラミック基板の熱膨張率は釣り合うので、C−4プロセ
スで得られた光学・機械的アライメントが変動すること
なく維持される。
を分離したり差し込み直したりできる利点は、I/O帯
域幅の増大、規準化、信頼性の増加、有用性およびサー
ビス性であり、また、TCMにたいして異なったチップ
位置や内部機能を有した外部光学チャネルの単純な再構
築を可能とする。本発明はC−4技術を使用してあらか
じめ選択したチップ位置を有するレセプタクルに光ファ
イバを配置するものであり、チップの上面に物理的に設
けた冷却構造と干渉するおそれのあるチップ上の位置に
ファイバを設ける必要がなく、チップ位置に光ファイバ
を接続可能である。シリコン・レセプタクルとガラスセ
ラミック基板の熱膨張率は釣り合うので、C−4プロセ
スで得られた光学・機械的アライメントが変動すること
なく維持される。
【0020】差し込み可能であることは、同一のMCM
上で差し込み式の光ファイバと差し込み式の銅製の同軸
ケーブル(あるいは他の伝達ライン媒体)との混合使用
が可能となる。互換性のある銅製コネクタの構造につい
ては、引例として列記した特許出願に記載がある。
上で差し込み式の光ファイバと差し込み式の銅製の同軸
ケーブル(あるいは他の伝達ライン媒体)との混合使用
が可能となる。互換性のある銅製コネクタの構造につい
ては、引例として列記した特許出願に記載がある。
【0021】本発明の望ましい実施例のうち、若干の例
について説明する。本発明は結合した平行処理システム
の利点をより拡大させる技術を提供する。たとえば、平
行に配置された8および32減縮インストラクション・
セット演算(RISC)プロセッサ間で使用するIBM
の最新スーパコンピュータ、あるいは空冷または水冷プ
ロセッサによる高性能の結合設備である。本発明を使用
することはネットワーク・プロトコルに依存しないの
で、単一インストラクションおよび複数データ(SIM
D)あるいは複数インストラクションおよび複数データ
(MIMD)構造のどれかが適応可能である。
について説明する。本発明は結合した平行処理システム
の利点をより拡大させる技術を提供する。たとえば、平
行に配置された8および32減縮インストラクション・
セット演算(RISC)プロセッサ間で使用するIBM
の最新スーパコンピュータ、あるいは空冷または水冷プ
ロセッサによる高性能の結合設備である。本発明を使用
することはネットワーク・プロトコルに依存しないの
で、単一インストラクションおよび複数データ(SIM
D)あるいは複数インストラクションおよび複数データ
(MIMD)構造のどれかが適応可能である。
【0022】電気通信システムは、効率のよい方法で多
数のチャネルを切り換える必要性があるので限界があ
り、切り換えハブは電気通信ネットワークにたいして障
害となっている。切り換え機能を実行するための電子工
学的手法は公知であるが、電気通信ネットワークは、相
互接続用のハードウェアが比較的大きく、チップやモジ
ュールに必要なI/Oの数が多く、I/O接続用の有効
帯域幅等の理由により制約を受けている。
数のチャネルを切り換える必要性があるので限界があ
り、切り換えハブは電気通信ネットワークにたいして障
害となっている。切り換え機能を実行するための電子工
学的手法は公知であるが、電気通信ネットワークは、相
互接続用のハードウェアが比較的大きく、チップやモジ
ュールに必要なI/Oの数が多く、I/O接続用の有効
帯域幅等の理由により制約を受けている。
【0023】本発明は、光ファイバの束(多数)をモジ
ュールの1以上のエッジに設けた差し込み式コネクタの
各々に接続可能とすることにより、モジュールに接続可
能な光ファイバの入力/出力(I/O)ラインの数をか
なり増加させることが可能である。各コネクタにたいす
る光ファイバラインの数とモジュールの入力/出力(I
/O)の数が増大することにより、現在のVLSI(巨
大集積)技術を使用するコンピュータ・モジュールや電
気通信におけるネットワークの多数の切り換えを処理す
ることが可能となり、また現在有効な技術を用いて極め
て小型で低価格のモジュールを作ることが可能になる。
例として、IBM ESCONディレクタのサイズの大
幅な縮小、非同期転送モード(ATM)のような同時性
ネットワーク用の小型スイッチ、および広帯域の統合サ
ービスデジタル・ネットワーク(ISDN)のようなス
イッチ構造やネットワーク用の知能ハブがある。非ブロ
ック化したクロスバー切り換えモジュールは側面取り付
けファイバを有するパッケージの例である。
ュールの1以上のエッジに設けた差し込み式コネクタの
各々に接続可能とすることにより、モジュールに接続可
能な光ファイバの入力/出力(I/O)ラインの数をか
なり増加させることが可能である。各コネクタにたいす
る光ファイバラインの数とモジュールの入力/出力(I
/O)の数が増大することにより、現在のVLSI(巨
大集積)技術を使用するコンピュータ・モジュールや電
気通信におけるネットワークの多数の切り換えを処理す
ることが可能となり、また現在有効な技術を用いて極め
て小型で低価格のモジュールを作ることが可能になる。
例として、IBM ESCONディレクタのサイズの大
幅な縮小、非同期転送モード(ATM)のような同時性
ネットワーク用の小型スイッチ、および広帯域の統合サ
ービスデジタル・ネットワーク(ISDN)のようなス
イッチ構造やネットワーク用の知能ハブがある。非ブロ
ック化したクロスバー切り換えモジュールは側面取り付
けファイバを有するパッケージの例である。
【0024】本発明による差し込み式光学コネクタは、
モジュールのI/Oに対してコンピュータや電気通信チ
ャネルを手動で再構成することが可能となり、これは従
来の固定(非差し込み式)コネクタではできないことで
あった。本発明は光学チャネルをモジュールのI/Oか
ら容易に取り外すことが可能であり、また、同一のモジ
ュールの他のI/Oレセプタクルに容易に再挿入可能
で、同一のモジュールの異なったチップへ、あるいは異
なった機能を有する異なったモジュールへ光ファイバラ
インを再接続可能である。これは、あらかじめ供給電力
を低下させたり、分解したり、非差し込み型I/O接続
を有するモジュールへラインを再接続したりするとい
う、モジュールの他の関係ないI/Oにたいするサービ
スを中断させることなくネットワークの迅速で容易な再
構成を可能とする。
モジュールのI/Oに対してコンピュータや電気通信チ
ャネルを手動で再構成することが可能となり、これは従
来の固定(非差し込み式)コネクタではできないことで
あった。本発明は光学チャネルをモジュールのI/Oか
ら容易に取り外すことが可能であり、また、同一のモジ
ュールの他のI/Oレセプタクルに容易に再挿入可能
で、同一のモジュールの異なったチップへ、あるいは異
なった機能を有する異なったモジュールへ光ファイバラ
インを再接続可能である。これは、あらかじめ供給電力
を低下させたり、分解したり、非差し込み型I/O接続
を有するモジュールへラインを再接続したりするとい
う、モジュールの他の関係ないI/Oにたいするサービ
スを中断させることなくネットワークの迅速で容易な再
構成を可能とする。
【0025】たとえば、本発明はコンピュータシステム
の背面に設けたマイクロプロセッサ対メモリのデータバ
スで使用される可能性がある。従来のコンピュータ・バ
ス構造は、光ファイバ・ビット−シリアル伝送(数百M
Hzの比較的低帯域幅)あるいは銅製の同軸ケーブル・
ビット−パラレル伝送(バイト−パラレル伝送を使用す
る数百MHzより大きい帯域幅)のどちらかを使用する
モジュールに接続する。また、パラレル伝送を得るため
に数本のビット−シリアル光ファイバラインを操作する
ことができ、それらは共により高い効果的な帯域幅を有
するチャネルを扱うことができる。本発明は多くの異な
ったモードのデータ伝送に適合可能であり、あるアプリ
ケーションに要する帯域幅と同程度のみ使用すること、
またシステムが拡大するにつれ帯域幅を加えること等
を、プロセッサが可能となるという利点を提供する。
の背面に設けたマイクロプロセッサ対メモリのデータバ
スで使用される可能性がある。従来のコンピュータ・バ
ス構造は、光ファイバ・ビット−シリアル伝送(数百M
Hzの比較的低帯域幅)あるいは銅製の同軸ケーブル・
ビット−パラレル伝送(バイト−パラレル伝送を使用す
る数百MHzより大きい帯域幅)のどちらかを使用する
モジュールに接続する。また、パラレル伝送を得るため
に数本のビット−シリアル光ファイバラインを操作する
ことができ、それらは共により高い効果的な帯域幅を有
するチャネルを扱うことができる。本発明は多くの異な
ったモードのデータ伝送に適合可能であり、あるアプリ
ケーションに要する帯域幅と同程度のみ使用すること、
またシステムが拡大するにつれ帯域幅を加えること等
を、プロセッサが可能となるという利点を提供する。
【0026】1モジュールの有効なI/O数の増大は、
各光ファイバについての時間、頻度、あるいは空間的な
多重送信を使用して得ることができ、光ファイバ毎の多
数のチャネルを提供し、さらに1モジュールのI/Oに
たいし光ファイバで有効な大きな帯域幅を利用する。さ
らに、コンピュータおよび電気通信システムは、光ファ
イバにたいする波長分割多重送信機構のような多重送信
の使用を求めることができる。
各光ファイバについての時間、頻度、あるいは空間的な
多重送信を使用して得ることができ、光ファイバ毎の多
数のチャネルを提供し、さらに1モジュールのI/Oに
たいし光ファイバで有効な大きな帯域幅を利用する。さ
らに、コンピュータおよび電気通信システムは、光ファ
イバにたいする波長分割多重送信機構のような多重送信
の使用を求めることができる。
【0027】従来のモジュール・ピンにくらべ容易に分
離および再接続可能なコネクタの有用性は、モジュール
・チップおよび基板の交流(AC)機能試験についてさ
らに可能性を与える。つまり、MCMにたいする従来の
試験方法は、基板内の回路が操作状態となるように継続
性直流DC試験とモジュールとチップ操作のAC機能試
験の組み合わせである。既存の試験システムは、モジュ
ールの操作に影響を与えないプローブの必要性、あるい
は高出力レーザの使用や、電子顕微鏡の走査による非接
触試験などのために高価で複雑である。本発明はピンや
外部プルーブを使用せずモジュールと試験信号を送受す
る方法を提供し、モジュール機能を迅速に試験すること
ができ、またモジュールが組み込まれた後でも繰り返し
試験が可能である。
離および再接続可能なコネクタの有用性は、モジュール
・チップおよび基板の交流(AC)機能試験についてさ
らに可能性を与える。つまり、MCMにたいする従来の
試験方法は、基板内の回路が操作状態となるように継続
性直流DC試験とモジュールとチップ操作のAC機能試
験の組み合わせである。既存の試験システムは、モジュ
ールの操作に影響を与えないプローブの必要性、あるい
は高出力レーザの使用や、電子顕微鏡の走査による非接
触試験などのために高価で複雑である。本発明はピンや
外部プルーブを使用せずモジュールと試験信号を送受す
る方法を提供し、モジュール機能を迅速に試験すること
ができ、またモジュールが組み込まれた後でも繰り返し
試験が可能である。
【0028】さらに、本発明は電気通信システム用の構
成ブロック(モジュール)を改良する。たとえば、マイ
クロプロセッサと現在使用されている安価なディスクの
冗長アレイ(RAID)のような直接アクセス記憶装置
(DASD)間で使用される、そのシステムの高帯域幅
データチャネルを増加させる。I/Oバスの帯域幅が充
分高いものなら、極めて低コストでDASDアレイを形
成することが可能となり、コンピュータ業務の機能を高
めることになる。
成ブロック(モジュール)を改良する。たとえば、マイ
クロプロセッサと現在使用されている安価なディスクの
冗長アレイ(RAID)のような直接アクセス記憶装置
(DASD)間で使用される、そのシステムの高帯域幅
データチャネルを増加させる。I/Oバスの帯域幅が充
分高いものなら、極めて低コストでDASDアレイを形
成することが可能となり、コンピュータ業務の機能を高
めることになる。
【0029】本発明は以下に示す独特の特徴を有する。
【0030】1.本発明による差し込み式コネクタ・レ
セプタクルは従来の製造プロセスおよび材料で製造可能
なシリコンのような半導体材料で作られ、その材料はそ
のレセプタクルを受けるモジュール内の材料に適合した
熱膨張率を有する。
セプタクルは従来の製造プロセスおよび材料で製造可能
なシリコンのような半導体材料で作られ、その材料はそ
のレセプタクルを受けるモジュール内の材料に適合した
熱膨張率を有する。
【0031】2.本発明による差し込み式コネクタ・レ
セプタクルは、例えば32本の光ファイバのように多数
のファイバからなる光ファイバ群(束)用のものであ
る。
セプタクルは、例えば32本の光ファイバのように多数
のファイバからなる光ファイバ群(束)用のものであ
る。
【0032】3.本発明による差し込み式コネクタ・レ
セプタクルは、多層ガラスセラミック(MLGC)モジ
ュールのようなモジュールのエッジに埋め込まれる。こ
のレセプタクルによって正確な機械的手段が実現し、光
学アライメント、微調整、例えば63本のファイバとい
う多数を有する光ファイバ束のコネクタの保持が行え
る。
セプタクルは、多層ガラスセラミック(MLGC)モジ
ュールのようなモジュールのエッジに埋め込まれる。こ
のレセプタクルによって正確な機械的手段が実現し、光
学アライメント、微調整、例えば63本のファイバとい
う多数を有する光ファイバ束のコネクタの保持が行え
る。
【0033】4.1エッジに対して多数の光ファイバ・
コネクタを埋め込む能力がある。(たとえば、63本の
ファイバのコネクタを有する6コネクタをTCMの各1
2.7cmのエッジに埋め込み、TCMの各エッジに対
し192光学伝送ファイバを加え、その全ての側面を使
用するときには各TCMにつき総数は768光ファイバ
になる。)
コネクタを埋め込む能力がある。(たとえば、63本の
ファイバのコネクタを有する6コネクタをTCMの各1
2.7cmのエッジに埋め込み、TCMの各エッジに対
し192光学伝送ファイバを加え、その全ての側面を使
用するときには各TCMにつき総数は768光ファイバ
になる。)
【0034】5.バーレーザ送受信装置、支持回路、銅
製電力ラインおよび制御ライン等を差し込み式コネクタ
内に自己内蔵できる。
製電力ラインおよび制御ライン等を差し込み式コネクタ
内に自己内蔵できる。
【0035】6.ダストプラグおよびラッププラグが光
学電気試験を可能とする。ラッププラグは従来、電気的
機能用の閉じたループの自己試験を提供する。
学電気試験を可能とする。ラッププラグは従来、電気的
機能用の閉じたループの自己試験を提供する。
【0036】7.モジュールの側面差し込みコネクタは
シリコン・レセプタクルに埋め込まれたセルフアライメ
ント機構にプラグの差し込みを可能とする。
シリコン・レセプタクルに埋め込まれたセルフアライメ
ント機構にプラグの差し込みを可能とする。
【0037】8.本発明の差し込み式コネクタは光ファ
イバの積層からなる複数の列を有する。
イバの積層からなる複数の列を有する。
【0038】9.V溝は傾斜をつけた奥行きのあるシリ
コン材料に形成され、光ファイバを上方に傾けファイバ
端をフォトニック装置と近接結合させる。これによりコ
ネクタ境面におけるラッパ状に広がった芯の光ファイバ
との組み合わせで光伝達効率がかなり改良される。
コン材料に形成され、光ファイバを上方に傾けファイバ
端をフォトニック装置と近接結合させる。これによりコ
ネクタ境面におけるラッパ状に広がった芯の光ファイバ
との組み合わせで光伝達効率がかなり改良される。
【0039】10.コネクタ内で接合した複数の差し込
みファイバ端とレセプタクルファイバ端を横切る位置に
設けた連続したガラス棒状のレンズが、コネクタのレセ
プタクルと分離可能型プラグ内で単純で安価なコリメー
ト光転送を行う。
みファイバ端とレセプタクルファイバ端を横切る位置に
設けた連続したガラス棒状のレンズが、コネクタのレセ
プタクルと分離可能型プラグ内で単純で安価なコリメー
ト光転送を行う。
【0040】11.本発明によるコネクタ内のレセプタ
クル対プラグの境面で別のタイプのコリメート光転送制
御がGRIN(傾斜屈折率)レンズによってもたらされ
る。
クル対プラグの境面で別のタイプのコリメート光転送制
御がGRIN(傾斜屈折率)レンズによってもたらされ
る。
【0041】12.本発明のコネクタによって接続した
リボンケーブルの光ファイバの各層にたいしてプラグと
レセプタクルの間の接触点に捕獲角が形成され、コネク
タ内の各ファイバ層の全ての光ファイバ端の正確な垂直
アライメントが得られる。
リボンケーブルの光ファイバの各層にたいしてプラグと
レセプタクルの間の接触点に捕獲角が形成され、コネク
タ内の各ファイバ層の全ての光ファイバ端の正確な垂直
アライメントが得られる。
【0042】
【実施例】図1はTCMファイバ・コネクタの部分断面
を示す等距離図であり、TCM1は下部フレーム2と冷
却板と一体となった上部フレーム3を有する。この上部
フレーム3は圧縮シール5とともにボルト10によって
下部フレーム2に固定される。上部フレーム3の冷却板
は半導体チップ6や基板4からの熱の交換を行ない、チ
ップ6と基板4のための保護囲みを提供する。差し込み
式コネクタ・アセンブリ8(単にプラグとも呼ぶ)を受
け入れるスロット7は、下部フレーム2の窪みとキャッ
プ型ネジ11によって上部フレーム3に螺着している直
角辺ブラケット9の水平辺面(以下、基準案内面と呼
ぶ)とによって形成される。光ファイバ・リボンケーブ
ル15は、埋め込みレセプタクル部材19(図2)内に
設けたシリンダ状の結合レンズを横切って対応するファ
イバ・セグメント(ファイバ・スタッド)と境面接合す
る。
を示す等距離図であり、TCM1は下部フレーム2と冷
却板と一体となった上部フレーム3を有する。この上部
フレーム3は圧縮シール5とともにボルト10によって
下部フレーム2に固定される。上部フレーム3の冷却板
は半導体チップ6や基板4からの熱の交換を行ない、チ
ップ6と基板4のための保護囲みを提供する。差し込み
式コネクタ・アセンブリ8(単にプラグとも呼ぶ)を受
け入れるスロット7は、下部フレーム2の窪みとキャッ
プ型ネジ11によって上部フレーム3に螺着している直
角辺ブラケット9の水平辺面(以下、基準案内面と呼
ぶ)とによって形成される。光ファイバ・リボンケーブ
ル15は、埋め込みレセプタクル部材19(図2)内に
設けたシリンダ状の結合レンズを横切って対応するファ
イバ・セグメント(ファイバ・スタッド)と境面接合す
る。
【0043】ブラケット9の基準案内面は、差し込み式
コネクタ・アセンブリ8の案内溝12と係合するための
突起を有する。この突起に案内されて、コネクタ・アセ
ンブリ8は、レセプタクル部材19内に差し込まれる。
レセプタクル部材19に対向するコネクタ・アセンブリ
8の横方向(差し込み方向に直交する方向)の整合は、
上記ブラケット9を横方向に変位させることにより、コ
ネクタ・アセンブリ8の各ファイバ先端をレセプタクル
部材19(図2)内の対応する各ファイバ・スタッドに
正確に整合させて両ファイバ間の光伝送効率を最大にす
ることができる。この横方向整合性の調整は、キャップ
型ネジ11をゆるめ、偏心カム13を回転させてブラケ
ット9を横方向に変位させ、そしてキャップ型ネジ11
を再度締めることで行われる。
コネクタ・アセンブリ8の案内溝12と係合するための
突起を有する。この突起に案内されて、コネクタ・アセ
ンブリ8は、レセプタクル部材19内に差し込まれる。
レセプタクル部材19に対向するコネクタ・アセンブリ
8の横方向(差し込み方向に直交する方向)の整合は、
上記ブラケット9を横方向に変位させることにより、コ
ネクタ・アセンブリ8の各ファイバ先端をレセプタクル
部材19(図2)内の対応する各ファイバ・スタッドに
正確に整合させて両ファイバ間の光伝送効率を最大にす
ることができる。この横方向整合性の調整は、キャップ
型ネジ11をゆるめ、偏心カム13を回転させてブラケ
ット9を横方向に変位させ、そしてキャップ型ネジ11
を再度締めることで行われる。
【0044】図2は結合状態にあるコネクタ・システム
の断面図である。コネクタ・アセンブリ8の光ケーブル
15をスロット7に挿入し、バネで付勢した球16の上
を通す。この球16は圧縮されると、コネクタ・アセン
ブリ8をブラケット9の基準案内面に向けて押し付け、
基準面の突起と案内溝12の係合を維持する。このよう
にして、光ケーブルの各ファイバ先端、結合用シリンダ
・レンズ17、および埋め込みレセプタクル19内の各
光ファイバ21の間での位置整合(以下、アライメント
とも呼ぶ)が維持される。光学信号経路は、光ファイバ
21中を透過した光信号を光ファイバ21のモジュール
側の斜端面26(以下、切り子面26と呼ぶ)から、半
導体チップ6に搭載の光受信装置へ向けて全反射させる
反射路によって完成する。機械的な自動アライメント
は、差し込み部材が、横型の二等辺三角形のように対称
的な傾斜面18に沿ってレセプタクル19の端部の開口
に挿入されてファイバ15のシリンダ・レンズ17への
突き当たり位置で自動停止する埋め込みレセプタクル1
9の受け入れ開口構造によって効果を生じ、確実とな
る。
の断面図である。コネクタ・アセンブリ8の光ケーブル
15をスロット7に挿入し、バネで付勢した球16の上
を通す。この球16は圧縮されると、コネクタ・アセン
ブリ8をブラケット9の基準案内面に向けて押し付け、
基準面の突起と案内溝12の係合を維持する。このよう
にして、光ケーブルの各ファイバ先端、結合用シリンダ
・レンズ17、および埋め込みレセプタクル19内の各
光ファイバ21の間での位置整合(以下、アライメント
とも呼ぶ)が維持される。光学信号経路は、光ファイバ
21中を透過した光信号を光ファイバ21のモジュール
側の斜端面26(以下、切り子面26と呼ぶ)から、半
導体チップ6に搭載の光受信装置へ向けて全反射させる
反射路によって完成する。機械的な自動アライメント
は、差し込み部材が、横型の二等辺三角形のように対称
的な傾斜面18に沿ってレセプタクル19の端部の開口
に挿入されてファイバ15のシリンダ・レンズ17への
突き当たり位置で自動停止する埋め込みレセプタクル1
9の受け入れ開口構造によって効果を生じ、確実とな
る。
【0045】図3は埋め込みレセプタクル19の分解図
である。このサブアセンブリは、リソグラフィックのマ
スキングと優先エッチング工程(たとえば、KOHの化
学エッチング)の順序だった手順によって、シリコンウ
ェファからバッチ生産されたものである。ミラーインデ
ックス(100)によって特定された結晶面に沿って切
られたシリコンウェファは、上部シリコンチップ24と
下部シリコンチップ22上に114度の内包角度(57
度の側壁角度)を有する切り子面23を作り出す。ミラ
ーインデックス(100)によって特定された結晶面を
介して賽の目に切って、チップ対22と24を積み重ね
た後、レセプタクル内包角度は72度である。前記57
度の角度の頂点はファイバ配列21を横切るシリンダ・
レンズ17用の光学マウントを形成する。ミラーインデ
ックス(111)に沿って優先エッチングを行うことに
より、90度のV溝マウント25が光ファイバマウント
用に形成される。プラットフォーム22、24用のウェ
ファは、アライメント溝31、32をそれぞれ反対面に
作るため、また基板内に埋める際にシリコンアセンブリ
を設置するためのパッド配列をプラットフォーム22の
下に作るために処理を施さなくてはならない。母材ウェ
ファから溝付きのプラットフォーム22、24を賽の目
切りにしたのち、適切な長さのファイバ21を下部プラ
ットフォーム22に設置し、その被覆径(1・6μm)
の半分の深さを接着する。上部プラットフォーム24は
下部プラットフォーム22に近接させ、対応のV溝は光
ファイバの径の上半分を捕獲し、それを押さえつけ、接
着して光ファイバのレセプタクル・アセンブリを完成さ
せる。全ての光ファイバ21は、シリコンのプラットフ
ォームによるサンドイッチより所定長さ突き出した磨か
れた端部切り子26によって向きを定められ、複数チッ
プの基板の表面上の半導体チップ6(図2)に一体で設
けた光受信装置への光波信号経路を作り出す。
である。このサブアセンブリは、リソグラフィックのマ
スキングと優先エッチング工程(たとえば、KOHの化
学エッチング)の順序だった手順によって、シリコンウ
ェファからバッチ生産されたものである。ミラーインデ
ックス(100)によって特定された結晶面に沿って切
られたシリコンウェファは、上部シリコンチップ24と
下部シリコンチップ22上に114度の内包角度(57
度の側壁角度)を有する切り子面23を作り出す。ミラ
ーインデックス(100)によって特定された結晶面を
介して賽の目に切って、チップ対22と24を積み重ね
た後、レセプタクル内包角度は72度である。前記57
度の角度の頂点はファイバ配列21を横切るシリンダ・
レンズ17用の光学マウントを形成する。ミラーインデ
ックス(111)に沿って優先エッチングを行うことに
より、90度のV溝マウント25が光ファイバマウント
用に形成される。プラットフォーム22、24用のウェ
ファは、アライメント溝31、32をそれぞれ反対面に
作るため、また基板内に埋める際にシリコンアセンブリ
を設置するためのパッド配列をプラットフォーム22の
下に作るために処理を施さなくてはならない。母材ウェ
ファから溝付きのプラットフォーム22、24を賽の目
切りにしたのち、適切な長さのファイバ21を下部プラ
ットフォーム22に設置し、その被覆径(1・6μm)
の半分の深さを接着する。上部プラットフォーム24は
下部プラットフォーム22に近接させ、対応のV溝は光
ファイバの径の上半分を捕獲し、それを押さえつけ、接
着して光ファイバのレセプタクル・アセンブリを完成さ
せる。全ての光ファイバ21は、シリコンのプラットフ
ォームによるサンドイッチより所定長さ突き出した磨か
れた端部切り子26によって向きを定められ、複数チッ
プの基板の表面上の半導体チップ6(図2)に一体で設
けた光受信装置への光波信号経路を作り出す。
【0046】別の簡略化した実施例は、シリンダレンズ
17を取り除き、ファイバ・スタッドを光受信装置への
光データ信号を反射する端面切り子を有するGRINレ
ンズ媒体の等しい長さのスタッドと交換する。
17を取り除き、ファイバ・スタッドを光受信装置への
光データ信号を反射する端面切り子を有するGRINレ
ンズ媒体の等しい長さのスタッドと交換する。
【0047】著しい光学的デザインの利点は、両光ファ
イバ境面でのアライメント公差を緩和すること、また口
径値(つまり、光コーン角度)の増大したGRINレン
ズによる集光効率の増大によって得られる。
イバ境面でのアライメント公差を緩和すること、また口
径値(つまり、光コーン角度)の増大したGRINレン
ズによる集光効率の増大によって得られる。
【0048】コネクタ・ギャップを横切る光ファイバの
光軸のアライメント調整上の問題は、コネクタ・ギャッ
プの各面にGRINレンズ20を導入し、共役発散する
光コーンを集めるのに充分狭いファイバ端面を得るため
の従来の方法に代わり平行化した光伝送を得ることによ
り最小化できる。したがって図2および図3に示すよう
に、平行化が得られる適切な相互分離位置で、このコネ
クタシステムのレセプタクルおよび差し込み部材のV溝
にGRINスタッドを配置する。レーザ発信器の場合に
は、レーザ接合点から1焦点距離離れた位置のGRIN
レンズは、発散を減少させる効果があり、受光用光ファ
イバに発信した光の集光効率を飛躍的に向上することが
できる。
光軸のアライメント調整上の問題は、コネクタ・ギャッ
プの各面にGRINレンズ20を導入し、共役発散する
光コーンを集めるのに充分狭いファイバ端面を得るため
の従来の方法に代わり平行化した光伝送を得ることによ
り最小化できる。したがって図2および図3に示すよう
に、平行化が得られる適切な相互分離位置で、このコネ
クタシステムのレセプタクルおよび差し込み部材のV溝
にGRINスタッドを配置する。レーザ発信器の場合に
は、レーザ接合点から1焦点距離離れた位置のGRIN
レンズは、発散を減少させる効果があり、受光用光ファ
イバに発信した光の集光効率を飛躍的に向上することが
できる。
【0049】レンズとファイバの境面はこの場合は物理
的接触であり、これは反射損失を最小にし、差し込み反
復性を改良する。
的接触であり、これは反射損失を最小にし、差し込み反
復性を改良する。
【0050】GRINレンズを使用した別の実施例は、
誤アライメントに対し大きな許容度を有し、ガラスと空
気の境面における反射光対入射光の損失を補う。また別
の例では、このコネクタの利点としてインデックス照合
ゲルの必要性がなく、反復可能で低接合損失が得られ
る。
誤アライメントに対し大きな許容度を有し、ガラスと空
気の境面における反射光対入射光の損失を補う。また別
の例では、このコネクタの利点としてインデックス照合
ゲルの必要性がなく、反復可能で低接合損失が得られ
る。
【0051】図4は、差し込み式コネクタシステムのシ
リコン製の光学サブアセンブリのレセプタクルを埋め込
むための窪み33を有する基板端部の部分分解図を示
す。窪み33の露出面には、シリコン・レセプタクル1
9の下側に形成したパッド・パターンに対向するパター
ン位置にリフロー・ボンデング用の金属パッド34が形
成されている。使用するボンデング合金は、液相/固相
境界温度451℃の金73%、インジュウム27%の共
融金属である。
リコン製の光学サブアセンブリのレセプタクルを埋め込
むための窪み33を有する基板端部の部分分解図を示
す。窪み33の露出面には、シリコン・レセプタクル1
9の下側に形成したパッド・パターンに対向するパター
ン位置にリフロー・ボンデング用の金属パッド34が形
成されている。使用するボンデング合金は、液相/固相
境界温度451℃の金73%、インジュウム27%の共
融金属である。
【0052】その窪みは未焼成のシートに適当な開口部
を開け、基板組成より高い焼成温度の物質を有する互換
性のあるスラリでその開口部を満たすことによってセラ
ミック基板に作られる。平面化検査の後、非焼成開口部
を有する多数の層を所望の窪み深さを得るために使用さ
れる。非焼成開口部の積み重ねの下の、第一番目の焼成
可能な層は金属パッド34の配列への打ち抜いて満たし
た経路を有する。基板の焼成、寸法だし、平面化の後、
非焼成材料をその窪みから除去する。
を開け、基板組成より高い焼成温度の物質を有する互換
性のあるスラリでその開口部を満たすことによってセラ
ミック基板に作られる。平面化検査の後、非焼成開口部
を有する多数の層を所望の窪み深さを得るために使用さ
れる。非焼成開口部の積み重ねの下の、第一番目の焼成
可能な層は金属パッド34の配列への打ち抜いて満たし
た経路を有する。基板の焼成、寸法だし、平面化の後、
非焼成材料をその窪みから除去する。
【0053】シリコン・レセプタクル19を窪み33の
露出面のパッド配列34に合わせたのち、リフロー・ボ
ンデングする。このボンデング工程の間、シリコン・レ
セプタクル19の上面のアライメント溝31と32は真
空援助アライメント工具によって係合され、チップ端に
沿ったチップ側面のC−4配列に適切に合うように調整
される。これにより、シリコン・レセプタクル表面と基
板4の平面化した面との位置が合い、下部シリコン・プ
ラットフォーム22(図3)の後部のファイバ端26
(図3)と2つの調整チップ位置29の延長したC−4
パッドグリッドとが直線となる。
露出面のパッド配列34に合わせたのち、リフロー・ボ
ンデングする。このボンデング工程の間、シリコン・レ
セプタクル19の上面のアライメント溝31と32は真
空援助アライメント工具によって係合され、チップ端に
沿ったチップ側面のC−4配列に適切に合うように調整
される。これにより、シリコン・レセプタクル表面と基
板4の平面化した面との位置が合い、下部シリコン・プ
ラットフォーム22(図3)の後部のファイバ端26
(図3)と2つの調整チップ位置29の延長したC−4
パッドグリッドとが直線となる。
【0054】金・インジュウム合金のパッド34への結
合の固化の後、シリコン・レセプタクル19の角度をつ
けた端部18によって形成された三角の開口部に密閉プ
ラグが導入されるように周辺バンドを基板に設ける。そ
の位置に固定したプラグとともに、ポリアミド樹脂を使
用してそのシリコン・レセプタクル19をカプセル化し
て、硬化させる。次にその上部面を表皮研磨工程にか
け、上面とカプセル化した樹脂との最終的な平面化をお
こなう。
合の固化の後、シリコン・レセプタクル19の角度をつ
けた端部18によって形成された三角の開口部に密閉プ
ラグが導入されるように周辺バンドを基板に設ける。そ
の位置に固定したプラグとともに、ポリアミド樹脂を使
用してそのシリコン・レセプタクル19をカプセル化し
て、硬化させる。次にその上部面を表皮研磨工程にか
け、上面とカプセル化した樹脂との最終的な平面化をお
こなう。
【0055】シリコン・レセプタクルの窪みを作る上記
方法で形成したアクセス溝30は、シリコン・レセプタ
クル19のV溝内に収納したファイバ・エレメント21
(図3)とのアライメントが取られている。図3に示す
ように、ファイバ・エレメント21は斜めになった端面
の切り子26で、半導体チップ6の光受信装置36(図
5)の直ぐ下のアクセス溝30に挿入するように配列さ
れている。
方法で形成したアクセス溝30は、シリコン・レセプタ
クル19のV溝内に収納したファイバ・エレメント21
(図3)とのアライメントが取られている。図3に示す
ように、ファイバ・エレメント21は斜めになった端面
の切り子26で、半導体チップ6の光受信装置36(図
5)の直ぐ下のアクセス溝30に挿入するように配列さ
れている。
【0056】図5は、埋め込み光学サブアセンブリの部
分断面を示す。この光学サブアセンブリは、差し込み式
コネクタ・アセンブリ8および埋め込み式レセプタクル
19の境面17、18、ならびに、そこから、半導体チ
ップ6に搭載の光受信装置36への投射光の開口経路3
5までの光ファイバ21、26から成る。光受信装置3
6への電気信号および電力は、TCMおよびMCM多層
基板4内で使用された従来の電気相互接続であるスルー
ホール接続路37および層面配線38によって供給され
る。破線は、ファイバ斜端面26から出て、光受信機3
6に投射する円錐状の光路を示している。光ー電子の集
積回路(OEIC)チップに対しては、垂直放射あるい
はエッチング鏡面によるレーザ送信装置を36の位置に
設けて光受信装置の場合とは逆方向に送信を行なう。
分断面を示す。この光学サブアセンブリは、差し込み式
コネクタ・アセンブリ8および埋め込み式レセプタクル
19の境面17、18、ならびに、そこから、半導体チ
ップ6に搭載の光受信装置36への投射光の開口経路3
5までの光ファイバ21、26から成る。光受信装置3
6への電気信号および電力は、TCMおよびMCM多層
基板4内で使用された従来の電気相互接続であるスルー
ホール接続路37および層面配線38によって供給され
る。破線は、ファイバ斜端面26から出て、光受信機3
6に投射する円錐状の光路を示している。光ー電子の集
積回路(OEIC)チップに対しては、垂直放射あるい
はエッチング鏡面によるレーザ送信装置を36の位置に
設けて光受信装置の場合とは逆方向に送信を行なう。
【0057】図6は2重通信、あるいはTCMまたはM
CMのI/0数を増加するための別の実施例を示す。図
6に示されているのは、差し込み式接続システムのコネ
クタアセンブリとレセプタクル部材の2重列の積み重ね
型である。上部列の光ファイバ15は、上方への傾斜を
有するV溝に設けた芯がラッパ状に広がった伝達光ファ
イバ21、26(図5)が続いたシリンダレンズ17と
境面接触し、複数チップ基板の表面にフリップ設置(下
方への接合)したレーザチップからの高発散光コーンに
そのファイバが光学的に密接して接合させる。このV溝
は、優先エッチングの間、および前述の下部シリコン・
プラットフォーム22(図3)を形成するプロセスに続
き、(100)切断の結晶の台形を光学リソグラフ・マ
スキングすることにより作られる。受信装置への接合に
たいする厳格な要求が少なければ、自然により深い基板
の下部列に位置する。レーザ配列棒は、半導体チップ6
(図4)の間の複数チップ基板の表面上、あるいはアク
セス溝33(図4)の周辺の基板に沿って設けることが
できる。直列化および符号化回路は半導体チップ内に一
体化でき、複数チップ基板の表面上の薄膜配線を介して
レーザ発信装置につなぐことができる。
CMのI/0数を増加するための別の実施例を示す。図
6に示されているのは、差し込み式接続システムのコネ
クタアセンブリとレセプタクル部材の2重列の積み重ね
型である。上部列の光ファイバ15は、上方への傾斜を
有するV溝に設けた芯がラッパ状に広がった伝達光ファ
イバ21、26(図5)が続いたシリンダレンズ17と
境面接触し、複数チップ基板の表面にフリップ設置(下
方への接合)したレーザチップからの高発散光コーンに
そのファイバが光学的に密接して接合させる。このV溝
は、優先エッチングの間、および前述の下部シリコン・
プラットフォーム22(図3)を形成するプロセスに続
き、(100)切断の結晶の台形を光学リソグラフ・マ
スキングすることにより作られる。受信装置への接合に
たいする厳格な要求が少なければ、自然により深い基板
の下部列に位置する。レーザ配列棒は、半導体チップ6
(図4)の間の複数チップ基板の表面上、あるいはアク
セス溝33(図4)の周辺の基板に沿って設けることが
できる。直列化および符号化回路は半導体チップ内に一
体化でき、複数チップ基板の表面上の薄膜配線を介して
レーザ発信装置につなぐことができる。
【0058】図7は2重の差し込み式埋め込み型光ファ
イバを示しており、ファイバの端部にGRINレンズ1
4を有して境面接合をする構造である。3層のシリコン
支持部材は適切にこの係合がおこなわれるように改良さ
れている。
イバを示しており、ファイバの端部にGRINレンズ1
4を有して境面接合をする構造である。3層のシリコン
支持部材は適切にこの係合がおこなわれるように改良さ
れている。
【0059】図8は、差し込み式コネクタシステムが接
合位置にあるときの部分断面正面図を示している。差し
込み式コネクタ・アセンブリ8は、ブラケット9、カム
13、キャップ型ネジ11、案内溝12内で直線合わせ
をする突起等を有するスロット7の内にある。バネによ
る付勢部材16は、ブラケット9の上部基準面に対し、
かつ沿ってアセンブリ8を押しつける移動止め状態にあ
る。
合位置にあるときの部分断面正面図を示している。差し
込み式コネクタ・アセンブリ8は、ブラケット9、カム
13、キャップ型ネジ11、案内溝12内で直線合わせ
をする突起等を有するスロット7の内にある。バネによ
る付勢部材16は、ブラケット9の上部基準面に対し、
かつ沿ってアセンブリ8を押しつける移動止め状態にあ
る。
【0060】図9は差し込み式コネクタ・アセンブリ8
の分解斜視図である。下部シリコン案内ブロック41は
上部面に優先エッチングして得たV溝マウント内に光フ
ァイバ15を有しており、またキー溝45をその下部面
に有している。上部案内ブロック40は下部案内ブロッ
ク41の鏡像共役である。下部案内ブロック41は、リ
ブ44がキー溝45と係合するように下部プラスチック
・ハウジング48内に納められる。保持片42は、下部
ハウジング48の保持窪み46内にファイバ・リボンケ
ーブル43を固定する役目をする。同様の形状が上部案
内ブロック40にも形成されており、上部案内ブロック
40は半埋設状態の光ファイバ15と係合して光ファイ
バ支持アセンブリ8を完成する。上部プラスチック・ハ
ウジング47と下部プラスチック・ハウジング48は組
み合わされて互いに接合される。その表面を波状面49
として、取り扱いの際の滑り止めとする。
の分解斜視図である。下部シリコン案内ブロック41は
上部面に優先エッチングして得たV溝マウント内に光フ
ァイバ15を有しており、またキー溝45をその下部面
に有している。上部案内ブロック40は下部案内ブロッ
ク41の鏡像共役である。下部案内ブロック41は、リ
ブ44がキー溝45と係合するように下部プラスチック
・ハウジング48内に納められる。保持片42は、下部
ハウジング48の保持窪み46内にファイバ・リボンケ
ーブル43を固定する役目をする。同様の形状が上部案
内ブロック40にも形成されており、上部案内ブロック
40は半埋設状態の光ファイバ15と係合して光ファイ
バ支持アセンブリ8を完成する。上部プラスチック・ハ
ウジング47と下部プラスチック・ハウジング48は組
み合わされて互いに接合される。その表面を波状面49
として、取り扱いの際の滑り止めとする。
【0061】光ファイバを接続してない時は、レンズ1
7(図6)はダストカバーあるいは保護プラグによって
保護することができる。このプラグは光ファイバを組み
込んでないという以外は、図9に示した差し込み式コネ
クタ・アセンブリと同じ構成を有する。それは単に、埋
め込みレセプタクルと接合してシリンダ状レンズを覆う
エッチング処理したシリコン部材を有するコネクタ・ア
センブリから成る。同様なカバーは、使用していない時
のコネクタの差し込み側に対しても使用することが考え
られる。
7(図6)はダストカバーあるいは保護プラグによって
保護することができる。このプラグは光ファイバを組み
込んでないという以外は、図9に示した差し込み式コネ
クタ・アセンブリと同じ構成を有する。それは単に、埋
め込みレセプタクルと接合してシリンダ状レンズを覆う
エッチング処理したシリコン部材を有するコネクタ・ア
センブリから成る。同様なカバーは、使用していない時
のコネクタの差し込み側に対しても使用することが考え
られる。
【0062】さらに利用価値を高めた例としては、図9
に示したコネクタ・アセンブリを光電子試験用のラップ
プラグとして使用できるように改良することが可能であ
る。隣接する光ファイバ15を溶融接合して、モジュー
ルからの光出力信号を隣接する入力信号と重ねるように
する。ラッププラグと保護プラグの使用は、いくつかに
分けられたエッジ・コネクタを有する複数チップ・モジ
ュールを製造することを可能とし、ほんの2、3の接続
の使用を可能とする。残りの接続部は使用しない場合、
ラッププラグあるいは保護プラグで覆うことができる。
そのラッププラグあるいは保護プラグを取り除き、差し
込み式コネクタ・アセンブリを差し込むことにより、い
つでも追加能力を使用することが可能である。これが実
用に際しての拡張性を提供する。
に示したコネクタ・アセンブリを光電子試験用のラップ
プラグとして使用できるように改良することが可能であ
る。隣接する光ファイバ15を溶融接合して、モジュー
ルからの光出力信号を隣接する入力信号と重ねるように
する。ラッププラグと保護プラグの使用は、いくつかに
分けられたエッジ・コネクタを有する複数チップ・モジ
ュールを製造することを可能とし、ほんの2、3の接続
の使用を可能とする。残りの接続部は使用しない場合、
ラッププラグあるいは保護プラグで覆うことができる。
そのラッププラグあるいは保護プラグを取り除き、差し
込み式コネクタ・アセンブリを差し込むことにより、い
つでも追加能力を使用することが可能である。これが実
用に際しての拡張性を提供する。
【0063】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0064】(1)光ケーブルを電子モジュールに結合
させるためのコネクタにおいて、 a)光信号を通信するため上記ケーブル内に収納された
複数の光ファイバと、 b)上記モジュール上の1個以上の電子チップを接続す
る、上記モジュール内の電子接続と、 c)上記モジュールの1エッジ内に支持され、上記光ケ
ーブルの一端を支持するプラグ手段を受けるプラグ境面
角を形成された光レセプタクルと、上記光レセプタクル
は、さらに複数のレセプタクル光ファイバを有し、各レ
セプタクル光ファイバのモジュール端は光受信装置およ
び、上記モジュールに固定した送信機あるいは送受信機
および、上記レセプタクル内に形成したプラグ境面角の
頂点で支持された各レセプタクル光ファイバのプラグ端
との光学アライメントを取って支持されており、上記プ
ラグ手段は、上記レセプタクル光ファイバのプラグ端部
間の固定相互関係に等しい固定相互関係にある上記ケー
ブル内の光ファイバの端部をつかむプラグガイドと、上
記レセプタクル内に形成されたプラグ境面角と係合する
上記プラグガイドの一端に形成した共役角をさらに有
し、 d)上記ケーブルの光ファイバ端と接合するレセプタク
ル光ファイバのプラグ端の間の光通信を行うために、上
記レセプタクル光ファイバのプラグ端と係合するため
の、レセプタクルに形成したプラグ境面角の頂点に支持
されたレンズ手段とを有する光通信用コネクタ。 (2)上記プラグとレセプタクル内の接合している光フ
ァイバ間で光信号を通信するための、上記レセプタクル
内の各プラグ境面角の頂点に固定した光伝達ロッドをさ
らに有することを特徴とする上記(1)に記載の光通信
用コネクタ。 (3)上記プラグ内の接合している光ファイバで光信号
を通信するための、各レセプタクル光ファイバのプラグ
端に固定したGRINレンズをさらに有することを特徴
とする上記(1)に記載の光通信用コネクタ。 (4)リボンジャケット状の1層以上の光ファイバの配
列を有するケーブルで、各光ファイバは独立した光信号
を通信することが可能で、上記プラグガイドはケーブル
内の各光ファイバ層をつかみ、各層の端部には共役角が
形成され、プラグによって支持される光ファイバの各層
に対するプラグ境面角を形成したレセプタクルをさらに
有することを特徴とする上記(1)に記載の光通信用コ
ネクタ。 (5)単一層の光ファイバを有するケーブルと、平面で
上記ケーブル内の光ファイバの端部を支持するプラグガ
イドと、対応する面で上記レセプタクル光ファイバのプ
ラグ端部を支持するレセプタクルとを、さらに有するこ
とを特徴とする上記(4)に記載の光通信用コネクタ。 (6)多層の光ファイバを有するケーブルと、平面で上
記ケーブル内の各層の光ファイバの端部を支持するプラ
グガイドと、プラグ内の層の端部に接合する多層のレセ
プタクル光ファイバのプラグ端部を支持するレセプタク
ルと、光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機と光
信号アライメント状態にあるモジュール端部のある平面
に扇形に広げるために形成した、上記レセプタクル内の
多層の光ファイバのモジュール端部とを、さらに有する
ことを特徴とする上記(4)に記載の光通信用コネク
タ。 (7)プラグがレセプタクルと係合している時に上記プ
ラグ手段のアライメントを取るための上記レセプタクル
に向けて作られ、上記レセプタクル内に形成した各プラ
グ境面角の頂点に沿って横方向にプラグ内の1層以上を
移動させ、上記レセプタクルとプラグの接合しているフ
ァイバ間の光伝達を最大とするプラグアライメント機構
を、さらに有することを特徴とする上記(3)に記載の
光通信用コネクタ。 (8)埋設配線を有し、上記モジュールによって支持さ
れる光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機によっ
て送受信された光信号と通信する電気信号を配布するた
めの、上記埋設配線の一部に電気的に接続した1個以上
の電子チップを、1表面に有するモジュールからなる埋
設配線を有したセラミック、シリコン、および/あるい
はガラスをさらに有することを特徴とする上記(7)に
記載の光通信用コネクタ。 (9)上記モジュールの片面あるいは両面と係合する放
熱手段をさらに有することを特徴とする上記(8)に記
載の光通信用コネクタ。 (10)上記モジュールの各主表面は、上記プラグおよ
びレセプタクルの接続、分離機能と干渉することなくチ
ップ、放熱手段、および光受信装置、光発信装置あるい
は光送受信機を設置可能であることを特徴とする上記
(9)に記載の光通信用コネクタ。 (11)上記モジュールの各エッジは、電子チップ、放
熱手段、光受信装置、光発信装置および光送受信機を設
置するモジュールの主表面の利用と干渉する各レセプタ
クルに対するプラグ接続や分離なしで、1以上のレセプ
タクルが上記エッジ内で支持されるのを可能とし、多数
の光ファイバが単一のモジュールに接続されるのを可能
とすることを特徴とする上記(10)に記載の光通信用
コネクタ。 (12)レセプタクル光ファイバを保持するレセプタク
ル支持手段をさらに有し、上記支持手段は電子チップ、
光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機をモジュー
ルに接合するため使用された固着プロセスによってモジ
ュールのエッジの窪みに上記支持手段を固定できる、埋
設配線を有するセラミック、シリコンおよび、またはガ
ラスから作られたことを特徴とする上記(11)に記載
の光通信用コネクタ。 (13)破壊制御型チップ接続(C4)プロセスをさら
に有することを特徴とする上記(12)記載の光通信用
コネクタ。 (14)上記レセプタクル内の1以上の光ファイバはプ
ラグ内の接合している光ファイバを有さず、レセプタク
ルを上記レセプタクル内の光ファイバより少ない光ファ
イバを有するプラグと共に使用可能として、いかなるプ
ラグとも使用できるケーブルサイズの拡張性を得ること
を特徴とする上記(12)記載の光通信用コネクタ。 (15)光通信用の光ファイバ伝達ラインの配列を各々
有する複数の光ケーブル係合用の複数のコネクタにおい
て、1個以上の電子チップを有する1表面を持つモジュ
ールと、上記モジュールの1以上のエッジ内に支持した
複数の光レセプタクルと、各光ケーブルの一端に各々形
成した複数のプラグとを有し、各レセプタクルには、係
合したプラグ内の光ファイバの端部と接合するプラグ端
部をそれぞれ有する複数のレセプタクル・ファイバを支
持するための溝を形成し、ケーブルの光ファイバと接合
したレセプタクル・ファイバ間で光信号の連続送信を可
能とするための係合した各レセプタクルとプラグの接合
面に1以上の境面角が形成され、一方、各コネクタ内の
各レセプタクル・ファイバの別の端部は上記モジュール
上に設けた光受信機、光送信機あるいは送受信機と光ア
ライメントを形成していることを特徴とする光通信用の
複数のコネクタ。 (16)接合プラグによって支持されたケーブルの対応
するファイバと接合するための、境面角の頂点で各コネ
クタのレセプタクル・ファイバの端部に対して支持され
たレンズを有する上記(15)記載の複数の光ケーブル
を1個の電子モジュールに係合するための複数のコネク
タ。
させるためのコネクタにおいて、 a)光信号を通信するため上記ケーブル内に収納された
複数の光ファイバと、 b)上記モジュール上の1個以上の電子チップを接続す
る、上記モジュール内の電子接続と、 c)上記モジュールの1エッジ内に支持され、上記光ケ
ーブルの一端を支持するプラグ手段を受けるプラグ境面
角を形成された光レセプタクルと、上記光レセプタクル
は、さらに複数のレセプタクル光ファイバを有し、各レ
セプタクル光ファイバのモジュール端は光受信装置およ
び、上記モジュールに固定した送信機あるいは送受信機
および、上記レセプタクル内に形成したプラグ境面角の
頂点で支持された各レセプタクル光ファイバのプラグ端
との光学アライメントを取って支持されており、上記プ
ラグ手段は、上記レセプタクル光ファイバのプラグ端部
間の固定相互関係に等しい固定相互関係にある上記ケー
ブル内の光ファイバの端部をつかむプラグガイドと、上
記レセプタクル内に形成されたプラグ境面角と係合する
上記プラグガイドの一端に形成した共役角をさらに有
し、 d)上記ケーブルの光ファイバ端と接合するレセプタク
ル光ファイバのプラグ端の間の光通信を行うために、上
記レセプタクル光ファイバのプラグ端と係合するため
の、レセプタクルに形成したプラグ境面角の頂点に支持
されたレンズ手段とを有する光通信用コネクタ。 (2)上記プラグとレセプタクル内の接合している光フ
ァイバ間で光信号を通信するための、上記レセプタクル
内の各プラグ境面角の頂点に固定した光伝達ロッドをさ
らに有することを特徴とする上記(1)に記載の光通信
用コネクタ。 (3)上記プラグ内の接合している光ファイバで光信号
を通信するための、各レセプタクル光ファイバのプラグ
端に固定したGRINレンズをさらに有することを特徴
とする上記(1)に記載の光通信用コネクタ。 (4)リボンジャケット状の1層以上の光ファイバの配
列を有するケーブルで、各光ファイバは独立した光信号
を通信することが可能で、上記プラグガイドはケーブル
内の各光ファイバ層をつかみ、各層の端部には共役角が
形成され、プラグによって支持される光ファイバの各層
に対するプラグ境面角を形成したレセプタクルをさらに
有することを特徴とする上記(1)に記載の光通信用コ
ネクタ。 (5)単一層の光ファイバを有するケーブルと、平面で
上記ケーブル内の光ファイバの端部を支持するプラグガ
イドと、対応する面で上記レセプタクル光ファイバのプ
ラグ端部を支持するレセプタクルとを、さらに有するこ
とを特徴とする上記(4)に記載の光通信用コネクタ。 (6)多層の光ファイバを有するケーブルと、平面で上
記ケーブル内の各層の光ファイバの端部を支持するプラ
グガイドと、プラグ内の層の端部に接合する多層のレセ
プタクル光ファイバのプラグ端部を支持するレセプタク
ルと、光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機と光
信号アライメント状態にあるモジュール端部のある平面
に扇形に広げるために形成した、上記レセプタクル内の
多層の光ファイバのモジュール端部とを、さらに有する
ことを特徴とする上記(4)に記載の光通信用コネク
タ。 (7)プラグがレセプタクルと係合している時に上記プ
ラグ手段のアライメントを取るための上記レセプタクル
に向けて作られ、上記レセプタクル内に形成した各プラ
グ境面角の頂点に沿って横方向にプラグ内の1層以上を
移動させ、上記レセプタクルとプラグの接合しているフ
ァイバ間の光伝達を最大とするプラグアライメント機構
を、さらに有することを特徴とする上記(3)に記載の
光通信用コネクタ。 (8)埋設配線を有し、上記モジュールによって支持さ
れる光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機によっ
て送受信された光信号と通信する電気信号を配布するた
めの、上記埋設配線の一部に電気的に接続した1個以上
の電子チップを、1表面に有するモジュールからなる埋
設配線を有したセラミック、シリコン、および/あるい
はガラスをさらに有することを特徴とする上記(7)に
記載の光通信用コネクタ。 (9)上記モジュールの片面あるいは両面と係合する放
熱手段をさらに有することを特徴とする上記(8)に記
載の光通信用コネクタ。 (10)上記モジュールの各主表面は、上記プラグおよ
びレセプタクルの接続、分離機能と干渉することなくチ
ップ、放熱手段、および光受信装置、光発信装置あるい
は光送受信機を設置可能であることを特徴とする上記
(9)に記載の光通信用コネクタ。 (11)上記モジュールの各エッジは、電子チップ、放
熱手段、光受信装置、光発信装置および光送受信機を設
置するモジュールの主表面の利用と干渉する各レセプタ
クルに対するプラグ接続や分離なしで、1以上のレセプ
タクルが上記エッジ内で支持されるのを可能とし、多数
の光ファイバが単一のモジュールに接続されるのを可能
とすることを特徴とする上記(10)に記載の光通信用
コネクタ。 (12)レセプタクル光ファイバを保持するレセプタク
ル支持手段をさらに有し、上記支持手段は電子チップ、
光受信装置、光発信装置あるいは光送受信機をモジュー
ルに接合するため使用された固着プロセスによってモジ
ュールのエッジの窪みに上記支持手段を固定できる、埋
設配線を有するセラミック、シリコンおよび、またはガ
ラスから作られたことを特徴とする上記(11)に記載
の光通信用コネクタ。 (13)破壊制御型チップ接続(C4)プロセスをさら
に有することを特徴とする上記(12)記載の光通信用
コネクタ。 (14)上記レセプタクル内の1以上の光ファイバはプ
ラグ内の接合している光ファイバを有さず、レセプタク
ルを上記レセプタクル内の光ファイバより少ない光ファ
イバを有するプラグと共に使用可能として、いかなるプ
ラグとも使用できるケーブルサイズの拡張性を得ること
を特徴とする上記(12)記載の光通信用コネクタ。 (15)光通信用の光ファイバ伝達ラインの配列を各々
有する複数の光ケーブル係合用の複数のコネクタにおい
て、1個以上の電子チップを有する1表面を持つモジュ
ールと、上記モジュールの1以上のエッジ内に支持した
複数の光レセプタクルと、各光ケーブルの一端に各々形
成した複数のプラグとを有し、各レセプタクルには、係
合したプラグ内の光ファイバの端部と接合するプラグ端
部をそれぞれ有する複数のレセプタクル・ファイバを支
持するための溝を形成し、ケーブルの光ファイバと接合
したレセプタクル・ファイバ間で光信号の連続送信を可
能とするための係合した各レセプタクルとプラグの接合
面に1以上の境面角が形成され、一方、各コネクタ内の
各レセプタクル・ファイバの別の端部は上記モジュール
上に設けた光受信機、光送信機あるいは送受信機と光ア
ライメントを形成していることを特徴とする光通信用の
複数のコネクタ。 (16)接合プラグによって支持されたケーブルの対応
するファイバと接合するための、境面角の頂点で各コネ
クタのレセプタクル・ファイバの端部に対して支持され
たレンズを有する上記(15)記載の複数の光ケーブル
を1個の電子モジュールに係合するための複数のコネク
タ。
【0065】
【発明の効果】既存の複数チップモジュールの設計で使
用可能な光ファイバ配列の同時かつ正確なアライメント
を実現し、これらの有利性を実現する際の種々の問題を
解決する。また、各コネクタにたいする光ファイバライ
ンの数とモジュールの入力/出力(I/O)の数が増大
することにより、現在のVLSI(巨大集積)技術を使
用するコンピュータ・モジュールや電気通信におけるネ
ットワークの多数の切り換えを処理することが可能とな
り、また現在有効な技術を用いて極めて小型で低価格の
モジュールを作ることが可能になる。
用可能な光ファイバ配列の同時かつ正確なアライメント
を実現し、これらの有利性を実現する際の種々の問題を
解決する。また、各コネクタにたいする光ファイバライ
ンの数とモジュールの入力/出力(I/O)の数が増大
することにより、現在のVLSI(巨大集積)技術を使
用するコンピュータ・モジュールや電気通信におけるネ
ットワークの多数の切り換えを処理することが可能とな
り、また現在有効な技術を用いて極めて小型で低価格の
モジュールを作ることが可能になる。
【図1】接合位置および分離位置にある本発明によるコ
ネクタシステムの差し込み式コネクタ・アセンブリを示
す熱伝導モジュールの部分切り欠き斜視図である。
ネクタシステムの差し込み式コネクタ・アセンブリを示
す熱伝導モジュールの部分切り欠き斜視図である。
【図2】機械的および光学的アライメント手段、および
光受信装置に一体して設けられた半導体チップの下部に
向けたファイバ端部切り子の反射結合を示す、結合状態
にあるコネクタシステムの拡大断面図である。
光受信装置に一体して設けられた半導体チップの下部に
向けたファイバ端部切り子の反射結合を示す、結合状態
にあるコネクタシステムの拡大断面図である。
【図3】横方向シリンダ結合レンズV溝ファイバキャリ
ヤと、TCMボルト穴に対するチップの広いピッチを示
す、差し込み式コネクタシステムの埋設シリコン・レセ
プタクルの分解図である。
ヤと、TCMボルト穴に対するチップの広いピッチを示
す、差し込み式コネクタシステムの埋設シリコン・レセ
プタクルの分解図である。
【図4】基板に対する結合方法を示す、半導体エッジの
下側にたいするアクセス溝を有する埋設シリコン・レセ
プタクルの分解図である。
下側にたいするアクセス溝を有する埋設シリコン・レセ
プタクルの分解図である。
【図5】C−4結合した半導体チップの下側の光受信装
置への開口経路に向けた光学結合を示す、埋設シリコン
案内作動構造の拡大部分断面図である。
置への開口経路に向けた光学結合を示す、埋設シリコン
案内作動構造の拡大部分断面図である。
【図6】本発明の他の実施例である2列構造の埋設シリ
コン・レセプタクルを示す概略図である。
コン・レセプタクルを示す概略図である。
【図7】ファイバ端にGRINレンズを有する構成にお
いて、図6同様に2列構造のレセプタクルを示す概略図
である。
いて、図6同様に2列構造のレセプタクルを示す概略図
である。
【図8】横方向位置調整カムと、バネ付勢の保持装置お
よび移動止めを有する本発明のコネクタシステムの差し
込み式コネクタ・アセンブリ部材の部分断面正面図であ
る。
よび移動止めを有する本発明のコネクタシステムの差し
込み式コネクタ・アセンブリ部材の部分断面正面図であ
る。
【図9】平たい形状のコネクタ・ハウジングを有するコ
ネクタシステムの差し込みコネクタ・アセンブリの分解
図である。
ネクタシステムの差し込みコネクタ・アセンブリの分解
図である。
1 TCM 2 下部フレーム 3 冷却板と一体となった上部フレーム 4 基板 5 圧縮シール 6 半導体チップ 7 スロット 8 差し込み式コネクタ・アセンブリ 9 側面調整ブラケット 10 ボルト 11 キャップ型ネジ 12 案内溝 13 偏心カム 17 横方向結合シリンダレンズ 19 埋め込みシリコン・レセプタクル
フロントページの続き (72)発明者 カシミア・モーリス・デキュサティス アメリカ合衆国12449 ニューヨーク州、 レーク・カトリーヌ、メアリー・アベニ ュー 5 (56)参考文献 特開 平4−330788(JP,A) 特開 昭58−211116(JP,A) 実開 昭59−170812(JP,U)
Claims (10)
- 【請求項1】光ケーブル内に収納されている複数の光フ
ァイバを、それらの先端において、並列に整列して固定
し、かつ、全体として鋭角の差し込み面および実質的に
平行な対向面を有するプラグ手段と、 電子モジュール基板上に搭載されているチップの相互間
を電気的に接続するように電子モジュール基板内に形成
されている電気接続線と、 電子モジュールの一側端面から基板上に向けて開口さ
れ、上記プラグ手段を案内し把持するためのスロット手
段と、 上記プラグ手段の上記差し込み面と係合する共役角関係
のプラグ境面を上記スロット手段の奥行位置に有する基
板上配置の埋設型光レセプタクルと、 上記光レセプタクル内部において、一端が上記プラグ界
面の頂点で上記プラグ手段内の上記各光ファイバ先端に
整列して固定され、かつ、他端が電子モジュール内の光
送信用または受信用デバイスに光学的に整列して配置さ
れている複数の光ファイバ・セグメントと、 上記各光ファイバ・セグメントの上記一端および上記各
光ファイバ先端の間に実質的に光学的整合関係を確立す
るように上記レセプタクルの上記プラグ境面の頂点に支
持されているレンズ手段と、 より成る光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項2】上記プラグ手段内における各光ファイバの
先端の上記整列固定は、上記光レセプタクル内部におけ
る上記各光ファイバ・セグメントの上記一端の上記整列
固定と実質的に同じ手段を使用していることを特徴とす
る請求項1に記載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項3】上記プラグ手段および光レセプタクルにお
ける各光ファイバの上記整列固定手段は、各々、実質的
に半導体材料の部材から形成されていることを特徴とす
る請求項2に記載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項4】上記レンズ手段は、上記レセプタクル内の
プラグ境面角の頂点に沿って上記複数の光ファイバ・セ
グメントに亙って延びている実質的にシリンダ状の光伝
達ロッドから成ることを特徴とする請求項1または2に
記載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項5】上記レンズ手段は、上記各光ファイバ・セ
グメントの上記一端に固定したGRIN(傾斜屈折率)
レンズから成ることを特徴とする請求項1または2に記
載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項6】上記プラグ手段および上記光レセプタクル
は、各々、複数の光ケーブル・ファイバ層および光ファ
イバ・セグメント層から成ることを特徴とする請求項
1、2、4または5に記載の光通信用コネクタ・システ
ム。 - 【請求項7】上記光レセプタクル内への上記プラグ手段
の差し込み時に上記光ファイバ・セグメントの上記一端
および上記プラグ手段内のケーブル・ファイバ先端が横
方向に光学的に整合するように、上記プラグ手段を上記
レセプタクルのプラグ境面角の頂点に沿って横方向に移
動可能な横方向変位調整機構を、電子モジュールの上記
一側端面に設けていることを特徴とする請求項1または
6に記載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項8】上記電子モジュール基板は、埋設配線を有
するセラミック材、シリコン材、ガラス材、またはそれ
らの混合物から成ることを特徴とする請求項1又は6に
記載の光通信用コネクタ・システム。 - 【請求項9】上記光レセプタクルは、対向する上側およ
び下側のシリコン部材から成り、両シリコン部材の対向
面に形成されている実質的にV字状の溝の内側壁により
上記各光ファイバ・セグメントを挟持していることを特
徴とする請求項8に記載の光通信用コネクタ・システ
ム。 - 【請求項10】上記光レセプタクルは、チップ、光送信
用または受信用テバイスなどをモジュール上に固定する
ため使用された固着手段と実質的に同じ固着手段を使用
して、セラミック材、シリコン材、またはガラス材のモ
ジュール基板の上記一側端面に臨んでいる窪み位置に固
定されていることを特徴とする請求項9に記載の光通信
用コネクタ・システム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US101119 | 1993-08-03 | ||
US08/101,119 US5333225A (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Substrate-embedded pluggable receptacles for connecting clustered optical cables to a module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0763958A JPH0763958A (ja) | 1995-03-10 |
JP2642063B2 true JP2642063B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=22283128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6142883A Expired - Lifetime JP2642063B2 (ja) | 1993-08-03 | 1994-06-24 | 基板埋設型レセプタクルを含む光通信用コネクタ・システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5333225A (ja) |
EP (1) | EP0637765B1 (ja) |
JP (1) | JP2642063B2 (ja) |
DE (1) | DE69415604T2 (ja) |
Families Citing this family (71)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1263785B (it) * | 1993-01-21 | 1996-08-29 | Sirti Spa | Connettore multiplo per nastri multi-fibre ottiche |
GB2280544B (en) * | 1993-07-30 | 1997-01-08 | Northern Telecom Ltd | Providing optical coupling with single crystal substrate mounted electro-optic transducers |
US5842881A (en) * | 1993-08-03 | 1998-12-01 | International Business Machines Corporation | Substrate-embedded pluggable receptacles for connecting clustered electrical cables to a module |
US5450508A (en) * | 1994-12-08 | 1995-09-12 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for optical fiber alignment using adaptive feedback control loop |
US5499311A (en) * | 1994-12-16 | 1996-03-12 | International Business Machines Corporation | Receptacle for connecting parallel fiber optic cables to a multichip module |
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US5717533A (en) | 1995-01-13 | 1998-02-10 | Methode Electronics Inc. | Removable optoelectronic module |
US5546281A (en) | 1995-01-13 | 1996-08-13 | Methode Electronics, Inc. | Removable optoelectronic transceiver module with potting box |
US5745631A (en) * | 1996-01-26 | 1998-04-28 | Irvine Sensors Corporation | Self-aligning optical beam system |
JP3355270B2 (ja) * | 1996-02-05 | 2002-12-09 | アルプス電気株式会社 | 発光モジュール |
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