JP2788049B2 - マルチゲート電気光学変調器 - Google Patents

マルチゲート電気光学変調器

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JP2788049B2 JP3596389A JP3596389A JP2788049B2 JP 2788049 B2 JP2788049 B2 JP 2788049B2 JP 3596389 A JP3596389 A JP 3596389A JP 3596389 A JP3596389 A JP 3596389A JP 2788049 B2 JP2788049 B2 JP 2788049B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電気光学ラインプリンタの多重ゲート光バ
ルブのような、電気光学変調器に関するものである。こ
の発明では、特に電気光学変調器を集積回路パツケージ
内に作動可能に構成するためにVLSI技術が適用される。
（発明の背景） ライン印刷するためのマルチゲート光バルプとして、
個々にアドレスすることが可能な多数の電極を備えた電
気光学素子を利用することは既に知られている。たとえ
ば、米国特許第4,396,252号「密接して結合された電気
光学装置」、米国特許第4,367,925号「密接して結合さ
れた電気光学装置のための集積化電子装置」または米国
特許第4,380,373号「密接に結合された整合性を有する
電気光学装置」等を参照せよ。さらに、プロシーデイン
グズ・オブ・ザ・SPIE（Proceedings of Society of ph
oto−Optical Instrumentation Engineers）1983年４月
19日、396、第44−49ページに記載のスプラーグ（Sprag
ue,R.A.）、ターナー（Turner,W.D.）およびジヨンソン
（Johnson,R.V）による論文「直線性TIR空間光変調器に
よるレーザ印刷」も参照せよ。なおこれらの参照文献も
また他の関係する先行技術を引用している。
これらのすべての文献には、他の種々の改良を含め
て、たとえばゼログラフ光受容体のような感光性記録媒
体上にライン印刷を行うのに利用できるマルチゲートの
光バルブを形成することへの試行が開示されている。な
おこのゼログラフ光受容体は、これが光バルブに対して
直交する方向に進行する間に、イメージの形状に露光さ
れる。さらには詳しく言うと、露光プロセスを実行する
ために、シート状の平行光線が光バルブの電気光学素子
から、直進して透過するようにその光学軸に沿つて、ま
たは全体が内部反射を起こすように軸に対して僅かに角
度を付けて、送出される。連続するラインイメージの画
素またピクセルの各集合を示す、デイジタルビツトある
いはアナログ信号サンプル（データサンプル）の連続す
るセツトは、順次に電極に印加される。その結果、局所
的な電子バルクまたはフリンジ電界が、電気光学素子中
の、非基準レベルのデータサンプルが印加されている電
極のすぐそばで発生する。この電界は次に、相互作用領
域内（すなわち電界が貫通する光ビームによつて照射さ
れた電気光学素子の領域）で、電気光学素子の屈折率に
局所的な変化を生じる。従つて、光ビームの位相前面
（phase front）すなわち偏光は、光ビームが相互作用
領域を通過する間に電極に印加されたデータサンプルに
よつて、変調される。シユリーレンの読みだし用光学装
置は、位相前面変調光ビームを変換してその対応の強度
変調プロフイルを有する光ビームとするのに用いられ
る。即ち、変調光ビームは、記録媒体上に光ビームを結
像しまたは投射するために、対応する強度プロフイルを
有するように強度変調される。
この技術を実行するための上記試行の結果が米国特許
第4,380,373号に図示して説明されている。この参考特
許において、光バルブは電気光学素子と個々にアドレス
が可能な多数の電極を含んでいる。内部全反射（TIR）
モードの動作に対して、電気光学素子は例えば、適当に
カツトされたリチウムニオベイト、LiNbO3、の結晶であ
り、光学研磨された各入出力面間に配置されかつこれら
と共に必須である光学研磨された反射面を備えている。
多数の電極は、反射面に隣接し最終的には電気光学素子
に結合され、実質的にその幅全体にわたつて分散されて
いる。もし各電極が電気光学素子の光軸に平行に配列さ
れていれば、光バルブはＯ次の回折成分にそつて対称な
回折パターンを形成する。一方、もし各電極が電気光学
素子の光軸に対してブラツグ角を成していると、光バル
ブは非対称な回折パターンを形成する。
上述の参考特許に記載されたものは、電気光学素子の
反射面に対して弾性的にバイアスされた集積回路を利用
しており、それによつて多数の電極は全体的に反射面の
輪郭（contour）に一致するようになる。他の密接に結
合された電気光学装置では、集積回路の電極支持面を反
射面に加圧接触させるために、２つの矢印で示されるク
ランプかまたは同じような結合材を備えている。さら
に、多数の電極を反射面の輪郭に密接に一致させるため
に必要な屈曲性を集積回路が備えるように、集積回路の
電極支持部分にほぼ均一なバイアスを加えるための多数
の弾性圧力パツド等が設けられている。多数の電極の電
気光学素子の反射面への一致性を向上させることによつ
て、フリンジ電界が電気光学素子に結合されるための均
一性が増加し、それによつて光バルブの電気光学的な応
答性の空間的な均一性も増加する。
（発明の要約） この発明によれば、先行技術に示されている異なる素
子は単独でVLSI原理を利用したパツケージ中に結合され
ている。特別に設計された集積回路パツケージが１また
は２個の電気光学装置を単一のユニツトとして結合する
ために用いられている。各電気光学装置は装置の一端で
チツプパツドを有しているので、パツドを外部の接続体
に取り付けるために特別な変更が必要となる。ガラス板
に取り付けられた電気光学結晶は、集積回路チツプにボ
ンデイングされる。音響ボンデイングまたは２層金属技
術が結晶をチップへボンデイングするために用いられ
る。
（実施例） 第1A図、第1B図および第1C図はそれぞれ、頂面図、正
面図および側面図であつて、VLSI技術の適用に最適な、
本発明に従う電気光学的変調器の一実施例について、そ
の実際の構成を示すものである。これらの図は、標準的
な入力／出力ピン150を備えるセラミツクパツケージ140
を示している。チツプ110および112はセラミックパツケ
ージ中に取り付けられたものとして示されているが、第
1A図ではチツプ110と112はずらせて重ねられていること
を示している。これは出力媒体上で継ぎ目のない連続的
な走査を実施するためである。そうでない場合には、出
力コピーはページ上に縦に空白帯を持つようになる。チ
ツプをずらせて設置することは、集積回路チツプの製造
が十分な出力レベルを形成することが出来ないと言う事
実になるものである。そのため、１個の出力集積回路を
用いる代わりに、２個のチツプが用いられる。チツプ11
0と112は、集積回路110と112の電源を集積回路パツケー
ジ140の入力／出力ピン150に結合するための、適宜設置
されたワイヤボンド175あるいはTAB177とともに示され
ている。集積回路パツケージ140の各リードは入力／出
力ピン150の１個に接続されている。集積回路チツプ110
と112はパツケージ中に取り付けられ、パツド上のリー
ドは上述したように集積回路パツケージ140の個々のパ
ツドに接続されている。結晶100、ガラス板180および整
合された集積回路110と112は、直接セラミツク集積回路
パツケージ140上に取り付けられたものとして示されて
いる。接着剤領域は182は結晶を集積回路パツケージ140
の頂上に取り付けるためのものである。結晶100、ガラ
ス板180および整合された集積回路110と112は普通、第6
A図および第6B図に示すように副構体として提供され
る。セラミツク集積回路パツケージ140内には弾性重合
体材料190が設けられている。この弾性重合体は、集積
回路チツプ110と112の電極と結晶100間が確実にしかも
均一に接触するように、直接加圧するための手段として
用いられている。この弾性重合体がないと、集積回路11
0と112の底面に合致するように、パツケージの溝を非常
に精密に形成しなければならない。このように、弾性重
合体190はチツプが結晶に均一に接触するのを確実にす
るが、その一方でパツケージの誤差許容度を上げる。ワ
イヤボンド175あるいはTAB177を保護するために、カプ
セル（保護膜）130が相互接続領域および結晶100の端部
付近上に設けられている。このカプセルは、市販されて
いる、低移動性イオン集積回路保護体であればどれでも
よい。
第２図は、セラミツクパツケージ140内に取り付けら
れた１個の電極集積回路のみを含むVLSIパツケージの上
面を示す図である。第２図の拡大図には、入力および出
力接続体を含む電極集積回路110の一端が詳細に示され
ている。他端も同様に入力および出力接続体を有してい
てもよいが、これら必ずしも必要ではない。全ての接続
点を一方の端に備えることは、電極集積回路10の一端に
リードを設けるため、チツプ上に電極に対するより多く
のスペースが残される、と言う利点を備えている。第２
図にはまた、集積回路接続用ソケツトの空間的な大きさ
が示されている。リードパツドは大きさが25ミクロン×
25ミクロンでその中心間の間隔が50ミクロンである。な
お、第２図においては、チツプの大きさは43.6ミリメー
トル×2.6ミリメートルであり、そのチツプ上のパツド
の大きさは100ミクロン×100ミクロン、それらの中心間
の間隔は200ミクロンである。
第３図は２個の電極集積回路110と112を含むVLSIパツ
ケージの頂面図である。しかしながらここで、集積回路
はわずかにずらせて重ね合わされており、そのために集
積回路110の最後の電極と集積回路112の第１の電極が10
ミクロンのみ離れることになり、これにより感光面にお
ける連続走査光ビームによつて出力ページ上に縦方向の
すじが形成されるのを防止する。電極接続点に対するパ
ツドは集積回路110の左あるいはその外端、および集積
回路112の右あるいはその外端にある。なお、第３図に
おいて、チツプの大きさは29.531ミリメートル×1.804
ミリメートルであり、52個の相互接続を必要と、チツプ
上のパツドの大きさは100ミクロン×100ミクロン、それ
らの中心間の間隔は200ミクロンである。
この発明の第４図は、第３図に示されているVLSI電気
光学変調器パツケージの等大図を示している。セラミツ
クパツケージ140中には、集積回路のパツドに個々に接
続された電極接続パツドが取り付けられている。電極接
続パツド160上の接続点は集積回路112のパツド上の接続
点に相補的に接続されている。同様に、パツド162上の
接続点は集積回路110のパツド上の接続点に相補的に接
続されている。集積回路パツケージ140上のパツドを集
積回路上の相補的な点に接続するための方法は、周知の
集積回路製造技術によつて実行される。
第５図は自動テープボンデイング（TAB）相互接続ケ
ーブルの拡大図を示している。緩衝テープの使用は、全
部のチツプパツドがケーブル177に相互に接続されるよ
うに、最初にTABケーブルをチツプに相互接続すること
によつて達成される。このチツプは、次に、整合され、
ガラス／結晶構体に接着され、上述したように接着剤に
よつて適当な位置に接着される。この副構体は、次にVL
SIパツケージ180中に設置され（第1B図を参照せよ）、
適当な圧力に達するまで、弾性重合体190に対して加圧
される。この結晶／ガラス構体は、次に、接着剤182に
よつてVLSIパツケージの頂上に取り付けられる。TBAケ
ーブル177の外側接続体は次に、VLSIパツケージ140上の
相互接続パツドに取り付けられる。次に、このVLSI素子
を密封するために、カプセル130によってTABケーブルの
周囲のパツド領域が密封される。
第6A図および第6B図は、この発明の実施例において、
電気光学結晶100が、電気光学結晶100を保護しかつ平坦
さを保つためのガラス板180に接着された様子を示して
いる半組立体である。集積回路110と112は、結晶表面に
位置する対応する電極セツトに整合し、さらに電極によ
つて形成されるフリンジ電界がリチウムニオベイトまた
は他の結晶に可能なかぎり大きく影響するように、可能
なかぎり密着される必要がある。一旦整合した集積回路
は、集積回路電極が結晶電極に対する整合性を確実に保
持するように、適当な場所に接着185される。これに用
いられる接着剤185は、市販されていて簡単に手に入
る、移動性イオンの含有量が低い速乾性の接着剤であれ
ばどれでもよい。ワイヤボンドまたはTABケーブル（テ
ープ自動ボンデイング）177は、集積回路上の電気パツ
ドを集積回路パツケージ140の電気パツドに接続するも
のとして示されている。
この発明のさらに他の利点は、パツケージの底板を持
たないVLSIパツケージを使用できる点にある。従つて、
LSIチツプまたはチツプ110,112は、第7A図および第7B図
に示すように、適当な平坦基板200上に取り付けられて
いる。次に、結晶100は、他の実施例に関してすでに述
べたように、チツプ上に整列され、さらに加圧されて、
第7C図に示すような、上記の実施例では、結晶／集積回
路は既に整列されており、その後全電極の接続を確実に
するために集積回路パツケージ中の弾性重合体上に挿入
される。しかしながらここでは、集積回路／基板は、そ
の端部のみがVLSIパツケージの開底面の端部に接触する
ように、中空のパツケージ内に挿入されている（第7B
図）。結晶100は次に集積回路に整合され、全ての結晶
と集積回路電極が接触するまで集積回路に対して加圧さ
れる。カプセル130は、集積回路と結晶とが組み立ての
後でも、半永久的に良好な接触を保つように、パツケー
ジ内に挿入される。
この発明を特定の実施例に関して説明したが、当業者
はこの発明の基本精神および発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに変更し、または置き換えることが可能であ
る。さらに、この発明の要点から逸脱することなしに、
多くの修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図、第1B図および第1C図はこの発明に従う一実施例
の構成を示す２チツプ電気光学変調器の頂面図、正面図
および側面図、第２図は１チツプ電気光学変調器のパツ
ケージデザインの頂面図、第３図は２チツプ電気光学変
調器のパツケージデザインの頂面図、第４図は２チツプ
電気光学変調器のパツケージデザインの等大図、第５図
は第１図に示した変調器中で使用されるTABケーブルの
拡大図、第6A図および第6B図はそれぞれ、第１図に示さ
れる変調器に使用された結晶、チツプおよびガラス板か
らなる半組立体の頂面図および側面図、および第7A図、
第7B図および第7C図は基板の設置および使用状態を示す
この発明の他の実施例の頂面および側面図である。 100:結晶、110,112:集積回路チツプ、140:集積回路パツ
ケージ、150:入力／出力ピン、190:ガラス板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−45039（ＪＰ，Ａ) 米国特許4380373（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/055 505 B41J 2/44 - 2/445 H01L 21/60 - 21/60 311

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】集積回路パッケージであって、平坦な上面
    と当該上面に形成された空洞部と、上記集積回路パッケ
    ージ本体の上記空洞部から連続する電気信号リード線を
    有する集積回路パッケージと、 上記空洞部に装着された少なくとも一つの第１集積回路
    手段であって、当該集積回路手段は所定のパターンで離
    間する複数の電気導電性電極と、上記パッケージのリー
    ド線に接続された複数のリード線とを有し、上記集積回
    路手段は上記集積回路パッケージに所定の向きで位置決
    めされ、 電気光学素子手段であって、上記上面に装着され、上記
    パッケージの上記空洞部を部分的に覆い、上記集積回路
    に接触して上記電気光学手段に電界を形成する電気導電
    電極を含み、上記電気光学素子手段は光学的に透明な電
    気光学感応結晶の層で構成され、 上記パッケージの空洞領域の底と上記集積回路手段の底
    との間に配置されて、上記集積回路手段の電極と上記電
    気光学素子手段に均等な圧力をかけて接触させる弾性圧
    縮部材と、 上記電気光学素子手段の上面に装着されて、当該電気光
    学素子手段を保護するガラス層または同様な保護手段
    と、及び 上記結晶の端部を上記パッケージの平坦な上面に接合す
    る接着材とからなる集積回路パッケージに形成されたマ
    ルチゲート電気光学変換装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のマルチゲート電気光学変
    換器であって、さらに上記リード線と上記集積回路手段
    の端部とを覆って設けられたカプセル化手段を含むこと
    を特徴とするマルチゲート電気光学変換器。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のマルチゲート電気光学変
    換器において、上記結晶層は上上記電気導電電極を含む
    上記集積回路手段の表面に密に接着され、上記ガラスま
    たは同等の保護手段は上記結晶層に密に接着されている
    ことを特徴とするマルチゲート電気光学変換器。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のマルチゲート電気光学変
    換器において、上記集積回路手段は上記集積回路パッケ
    ージの中心と長手方向ににほぼ位置合わせされているこ
    とを特徴とするマルチゲート電気光学変換器。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のマルチゲート電気光学変
    換器において、前記全てのリード線は上記集積回路手段
    の一端に接続されていることを特徴とするマルチゲート
    電気光学変換器。
  6. 【請求項６】集積回路パッケージであって、平坦な上面
    と当該平坦な上面内に位置する空洞部と、上記集積回路
    パッケージ本体の当該空洞部から導出されるリード線と
    を有する集積回路パッケージと、 上記空洞部に装着された少なくとも一つの第１集積回路
    手段であって、当該集積回路手段は上面と、所定の形状
    で離間して設けられた複数の電気導電電極と、上記パッ
    ケージの上記リード線に接続される複数のリード線とを
    有し、当該集積回路手段は上記集積回路パッケージに所
    定の向きで位置決めされ、 電気光学素子であって、上記平面に装着されて平坦な上
    面を有し、上記パッケージの上記空洞部の一部を覆い、
    上記集積回路手段の電極に接触して上記電気光学素子に
    電界を発生させる電気導電電極を含み、上記電気光学素
    子手段は光学的に透明で電気光学感応性の結晶からなる
    層からなり、 上記パッケージの空洞部の底部と上記集積回路手段との
    間に設けられて、上記集積回路手段の電極と上記電気光
    学素子をバイアスして導通させる弾性圧縮部材と、 上記電気光学素子手段の上面に設けられて当該電気光学
    素子手段を保護するガラス層または同様な保護手段と、
    及び 上記結晶を上記パッケージの上記平坦な上面に固着する
    接着材とからなり、さらに、上記リード線の周囲と、上
    記リード線と上記電気光学素子手段との間に配置された
    カプセル化手段を備え、 上記結晶層は上記電気導電電極を有する上記集積回路手
    段の上面に密に接着され、上記ガラス層または同様な保
    護手段は上記結晶層に密に接着され、 さらに、上記集積回路パッケージ空洞部に装着された第
    ２の集積回路手段とを含み、上記第１及び第２の集積回
    路手段は上記集積回路パッケージに実質的に長手方向に
    装着されて当該第１の集積回路手段及び第２の集積回路
    手段が互いに上記集積回路パッケージの端から端にまで
    延在し、かつ当該集積回路パッケージの中心から僅かに
    ずらせて配置してあることを特徴とするマルチゲート電
    気光学変換器。
  7. 【請求項７】請求項６に記載のマルチゲート電気光学変
    換器において、上記第１及び第２の集積回路手段の端部
    は上記集積回路パッケージのずらせた配置において僅か
    に重なっていることを特徴とするマルチゲート電気光学
    変換器。
  8. 【請求項８】請求項７に記載のマルチゲート電気光学変
    換器において、上記第１及び第２の集積回路手段の電気
    導電電極の電気パッドは上記集積回路パッケージの両端
    に位置することを特徴とするマルチゲート電気光学変換
    器。
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