JP3605568B2 - 光ファイバ接続 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ接続に関し、より詳細には、多チャネル垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)送信器および多チャネル・パーペンディキュラリ・アラインド・インテグレーテッド・ダイ(PAID:Perpendicularly Aligned Integrated Die)受信器に多チャネル光ファイバ・ケーブルを結合するための構造体および方法に関する。
【0002】
本発明は、多チャネル垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)送信器および多チャネル・パーペンディキュラリ・アラインド・インテグレーテッド・ダイ(PAID)受信器に多チャネル光ファイバ・ケーブルを結合するためのパッケージの構築を追求する。受信ダイおよび送信ダイ(以下「オプトエレクトロニク・ダイ」)のアクティブ面はともに、ラミネート・パッケージの平面に垂直な方向に向けられる。このパッケージは、エンド・ユーザ・カードに直接にはんだ付けすることができ、そのケーブルは、テール・ストック(tail stock)を介して直接に差し込まれる。言い換えると、カードの平面に平行な方向にケーブルをカードから延出させることができる。
【0003】
この設計のその他の利点は以下の通りである。
1)ひずみ逃がし機構、ラッチ式の移動止め機構および安全機構が組み込まれている。
2)使用可能なプロセスおよび材料を使用する。
3)高速動作および低コストのプラスチック・ボール・グリッド・アレイ(PBGA)ラミネートを含む。
4)それぞれの部分を独立に試験する2部構造設計を有し、全体的な歩留まりが向上する。
5)パッケージからの除熱に対して2つの戦略が可能である。
6)電気的な漏話、RF放出および外部RFに対する感受性を最小限に抑えるためのさまざまな機構が組み込まれている。
7)光学面および電子構成部品を損傷から保護する働きをするいくつかの機構が組み込まれている。
【0004】
一方の面にだけアクティブ構成部品を有する(しばしばダイ、あるいはチップと呼ばれる)固体デバイスは通常、カードに対して平行に装着され、それらの光学的にアクティブな機構は受光または発光のために垂直に向けられるるため、このタイプの設計の開発は難しい。したがって、オプトエレクトロニク・チップをカードに対して垂直に向ける手段を用いて、放出または受信された光がカードに対して平行にパッケージに入射するようにし、一方で、プロファイル(カードから突き出た高さ)をエンド・ユーザによって課される指定の制限を満たすのに十分な低さに維持することが必要になる。
【0005】
この設計に組み込まれた機構には以下のようなものがある。
1)比較的に弱いボール・グリッド・アレイ(BGA)ラミネートの強度および剛性を高めるオーバモールドされたBGA。(これが必要なのは、定位置に保持しなければならない慎重に位置合せされた光学部品がパッケージ中に組み込まれるためである。)
2)光学部分を混乱させることがないようにカードに直接に機械的に結合されたケーブル/コネクタに対するひずみ逃がしが組み込まれたパッケージ。
3)比較的に低コストの材料、組立て手順および標準プロセスの使用。
4)BGAの内部の個別接地、2部おおい、シュラウドおよびキャリア上のピン。これらは
a)受信器から送信器への漏話、
b)RF電力の放射
c)RFピックアップに対する感受性
を最小限に抑えるためである。
5)コストおよび損傷に対する感受性を最小限に抑えるためのオーバモールドされたパッケージの多くの標準機構の組込み。
6)(歩留りを高くコストを低く維持するための)組立て/試験戦略の改良。
7)高速動作に対してオプトエレクトロニク部品を十分に冷却された状態に維持するためのパッケージ除熱の2重経路戦略。
【0006】
【従来の技術】
並列光ファイバ・リンクの一般要件を満足するパッケージおよび/または製品を開発するいくつかの試みがなされてきた。ジットニー(JITNEY)プロジェクトのために米国政府から資金提供を受けてIBM社のコーエン(M.S. Cohen)他「Packaging Aspects of the Jitney parallel Optical Interconnect」, 1998 ECTC, 1206〜1215頁、およびクロー(J. Crow)他「The Jitney Parallel Optical Interconnect」,1996 ECTC, 292〜300頁によって開発されたパッケージは、双方向光リンクを完成させるため、別個の送信器および受信器モジュールならびに2本の別個のケーブルから成る。このケーブルは20本のファイバを含み、20チャネルの情報をフル・データ転送速度で同時送信する。この設計では、各ビット時間の間に2バイトの情報と4ビットのオーバヘッドを一緒に送信することができる。送信器モジュールは、ドライバ・チップ(差動入力)およびVCSEL送信器を含む。これらのチップはともにヒートシンクに装着される。ヒートシンクおよびチップは送信器モジュールおよびカードに対して平行に置かれる。
【0007】
特別に設計されたアレイ・レンズが、VCSELから放出された(カードに対して垂直な)光をカードに対して平行に配置されたファイバの入力面にリダイレクトする働きをする。同様に受信器モジュールは、モジュールに対してやはり平行な向きの(差動出力を生成する)受信器チップを含む。この同じアレイ・レンズを使用して、光ファイバから出射した光をカードに垂直な方向へリダイレクトし、検出すべき光が、受信器の感光面に対して実質的に垂直に受信器の表面に入射するようにする。このジットニー・パッケージにはいくつかの類似点が見られるが、(送信器から受信器への)漏話の問題を解決する試みは実施されていない。ジットニー・パッケージは2つの別個のモジュールを使用している。ジットニー・パッケージは、別個のひずみ逃がしを有し、(BGAの代わりに)リードフレームを使用しており、一般に、1チャネル1秒あたり1ギガビット以上のデータ伝送速度をサポートすることが予想されるパッケージング技法を使用していない。
【0008】
モトローラ・オプトバス(Motorola Optobus)プロジェクトのために開発された2バージョンのリンク・トランシーバ・モジュールが、2つの論文「Characteristics of VCSEL Arrays for Parallel Optical Interconnects」, 1996 Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 279〜291頁、および「Optobus I:A Production Parallel Fiber Optical Interconnect」, 1997 ECTC, 204〜209頁に記載されている。これらの2つのモジュールはいくつかの共通したパッケージング特徴を有する。すなわち、1)面発光するVCSELアレイを使用し、光経路がホスト・カードの平面に対して平行であり、このオプトエレクトロニク構成部品がモジュールのBGAラミネートに対して垂直に装着され、2)成形プラスチック・ウェーブガイド構造体がオプトエレクトロニク・ダイへ/からリボン形光ケーブル中のMTコネクタで終端されたファイバの端面に光を導き、3)オプトエレクトロニク・サブアセンブリがその上に装着されたグラブ・カプセル化された(glob encapsulated)マルチチップ・ピン・グリッド・アレイ・ラミネート・ボードが提供され、4)結果として生じるパッケージが非密封型である。
【0009】
この低損失ウェーブガイドの組立て後の損失は10分の数dB/cmである。安全目標を達成し、検出器に到達する光パワーの量を増大させるため、このトランシーバの送信器部分のウェーブガイドと受信器部分のウェーブガイドは同一には構築されていない。送信器側のウェーブガイドは、VCSELから光ファイバに光が入射するときに入射ビームの開口数が増大するように設計される。受信器側のウェーブガイドは、光ファイバから光検出器への結合効率が向上するように設計される。オプトエレクトロニク・ダイ上の光学的アクティブ部品のアレイとウェーブガイド・アレイを含む成形構造との位置合せには、受動的な位置合せ手順(すなわち手順中に光学部品が電気的に活動化されない)が使用される。
【0010】
オプトバス・トランシーバ(1996年論文)では、電気信号をオプトエレクトロニク・ダイに送達するリードフレームがオーバモールドされ、ウェーブガイド・アレイの支持構造として機能する。非標準パッケージング方法であるリードフレーム導体の終端からオプトエレクトロニク・ダイの上面の接点パッドへ電気的な接続が実施される。それぞれのリードフレーム導体の他端は、成形ウェーブガイド構造の側面に沿って出口点にルーティングされ、次いで接続点へ向かって下方に曲げられ、ラミネート・ボードの上面のパッドに電気的に接続される。
【0011】
オプトバスIトランシーバ(1997年論文)では、前記旧バージョンにおける標準リードフレームの電気的機能を、テープ・オートメーティッド・ボンディング(TAB)リードフレームを使用して置き換える。このTABリードフレームの一端の導体はオプトエレクトロニク・ダイに電気的に接触し、他端の導体は、ラミネート・ボードの上面の接点に接触する。TABリードフレームは、これらの2端間で90度に曲げられる。成形ウェーブガイド構造とオプトエレクトロニク・ダイの間の位置合せはやはり、受動的位置合せ技法を使用して実施される。
【0012】
パロリ(PAROLI)プロジェクト(シーメンス(Siemens)社)の「Parallel Optical Link for Multichannel Gigabit Rate Interconnections」, H. Karstensen他, 1988 ECTC, 747〜754頁は、光を90度リダイレクトする光結合器を含む。マルチモード・ファイバのアレイがトランスファ成形されたホルダの中に取り込まれる。ファイバ・アレイの端面はある角度に研磨され、この研磨されたファセットの下方の位置に光学的アクティブ・チップがダイ・ボンディングされ、これによって光は所望の経路をたどる。ファセットの中にチップを配置するのには能動的な位置合せが使用される。光結合器はMT型の光コネクタと対合する。非密封型パッケージングが使用される。
【0013】
このリンクを達成するため、送信器に1つ、受信器に1つの合わせて2つの別個の12チャネル・モジュールが使用される。各チャネルのデータ転送速度が1Gbit/sであるAC結合リンクが構築され、各チャネルのデータ転送速度が500Mbit/sのDC結合リンクが構築される。
【0014】
25GBit/sを超えるスループットを示すパラビット(PARABIT)40チャネル並列光相互接続モジュール(NTT)「Packaging for a 40 channel Parallel Optical Interconnection Module with an Over 25−Gbit/s Throughput」, K. Katsura他, 1998 ECTC, 755〜761頁は、送信チャネル20および受信チャネル20から成るトランシーバを1モジュール中に含み、マルチモード・ファイバを利用する。850μmVCSELおよびGaAsピン・ホトダイオードを用いて250mmピッチを使用する。光は、光子経路をリダイレクトするため45度にカットされたポリマー・ウェーブガイドによって光学的アクティブ・チップへ/から伝達される。屈折率位置合せの原理を使用したウェーブガイドへのチップの受動位置合せが使用される。ウェーブガイドをファイバに結合するのには独自の「ベア・ファイバ」コネクタが使用される。ベア・ファイバはコネクタの端から突出する。このファイバは、ポリマー・ウェーブガイドに対合された微細毛管に挿入される。ファイバは、良好な物理接触を維持するためウェーブガイドの端に一定の力が生じるようバックルでとめられる。
【0015】
POLO980nmデュポン(DuPont)プロジェクト「Gigabyte/sec Data Communications with the POLO parallel Optical Link」,K. Hahn他, 1996 ECTC, 301〜307頁では、底面発光型のVCSELアレイ・チップをPINホトダイオードとともに使用する。これらのチップは、広い間隔を置いて配置された2つのサブ・モジュールに組み込まれ、それぞれ10チャネルを有する。それぞれのチャネルは、1GBit/sで動作するように計画されている。MTコネクタへ/から光を伝達する光結合器は、ポリマー・ウェーブガイドに基づき、市販の「ポリガイド(Polyguide)」ウェーブガイド(デュポン社(DuPont))から成る。ポリガイドの端部に45゜のベベルを与えこれによってミラーを形成することによって光経路を90゜リダイレクトさせる。まず光学的アクティブ・チップをダイ・ボンディングしてから、ポリガイドを位置合せする。
【0016】
ミウラ(A. Miura)他「Reliable, Compact, CMOS Interface, 200 Mbit/s X 12−channel Optical Interconnects Using Single−Mode Fiber Arrays」, 1997 ECTC, 225〜230頁、およびタカイ(A. Takai)他「200Mb/s/ch 100−m Optical Subsystem Interconnections Using 8−Channel 1.3−mm Laser Diode Arrays and Single−Mode Fiber Arrays」, J. Lightwave Tech., vol.12, 260〜270頁, 1994による日立製作所のパッケージは、シングルモード・ファイバ・アレイを使用した200Mb/s×12チャネルの光相互接続を含む。別個の送信および受信モジュールである日立製作所のこのモジュールは、長波長シングルモード動作用に設計された。この目的のため、完全密封の1.3μm端面発光型レーザが使用される。光結合には平面マイクロレンズ・アレイを使用する。送信器モジュールおよび受信器モジュールにはともに12チャネルのアレイが使用される。チャネルの速度はそれぞれ200Mbit/sである。正確に配置するためファイバはシリコンVグルーブ(silicon V groove)の中に配置される。位置合せは、まずステレオ・マイクロスコープ・イメージ処理を使用して大まかな位置合せが実施され、次いでコンピュータ制御の2次元走査を使用して正確な調整が実施される。
【0017】
タナカ(N. Tanaka)他「3.5Gb/s x 4ch Optical Interconnection Module for ATM Switching System」, 1997 ECTC, 210〜216頁による3.5Gbit/s×4ch相互接続(NTT)は、ファイバが微細毛管の中に格納された4チャネル・ファイバ・アレイを提供する、シリコンVグルーブ技術を使用したマルチチャネル光ファイバ・パッケージ用の構造体を提供した。ファイバ端は半球レンズ状とする。ファイバが保持されたシリコン基板に端面発光型レーザを接着することによる受動的位置合せを使用する。ホトダイオード・アレイに対しても同じ原理を使用するが、この場合にはファイバ・レンズを斜めに研磨する。どちらの場合も使用するファイバ・ピッチは250mmである。それぞれのチャネルは3.5Gbit/sで動作する。
【0018】
ナガホリ(T. Nagahori)「1−Gbyte/sec Array Transmitter and Receiver Modules for Low Cost Optical Fiber Interconnection」, 1996 ECTC, 255〜258頁による1Gbyte/sアレイ(NEC)では、端面発光型レーザに関して使用されるシリコンVグルーブを備える。このレーザは、はんだバンプ技術によってシリコン基板に受動的に位置合せされる。モニタ・ホトダイオードも同様である。レンズは使用されない。シリコン・サブマウント上にスロープをエッチングし金属被覆を施すことによって、光を、ホトダイオードへ向けて90度リダイレクトする。使用される波長は1.3μmである。それぞれ200Mbで動作する8つのチャネルによって1Gb/sのスループットが得られる。
【0019】
POINTプロジェクト(GE社、Amp社、ハネウェル社(Honeywell)、アライド・シグナル社(allied Signal))「Plastic VCSEL Array Packaging and High Density Polymer Waveguides for Board and Backplane Optical Interconnect」, Y.S. Liu他, 1998 ECTC, 999〜1005頁では、ボード/バックプレーン光相互接続用の高密度ポリマー・ウェーブガイドを備えたプラスチックVCSELアレイ・パッケージが提供された。POINTプロジェクトは、低コストのVCSEL/受信器アレイ・パッケージングの実現可能性を示すためのデモンストレーション・プロジェクトである。そこではGE社のプロセスを使用して、予め画定された導線を有するポリマー・フィルムに光学的アクティブ・チップを取り付ける。次にエポキシ封止材を導入して構造に良好な機械的安定性を付与する。このチップをおおってポリマー・フィルムを構築する。このポリマー・フィルムを高精度レーザ・マイクロマシニング・システムによってパターニングして、フィルム中に受動的位置合せフィーチャを構築する。これらの位置合せフィーチャをチップ上の基準マークに合わせる。この位置合せフィーチャは、ポリマー・ウェーブガイドの光アクティブ・チップへの受動的位置合せに使用される。このシステムでは、パッケージの送信器および受信器側に対してそれぞれ10チャネルが可能である。これらのモジュールは完全な機能試験を明らかに受けていない。
【0020】
別のパッケージが、OETC(ルーセント社(Lucent)、IBM社、ハネウェル社、ミネソタ大学、イリノイ大学)によって開発された(ウォン(Y.M. Wong)他「Optoelectronic Technology Consortium Parallel Optical Data Link: Conponents, System Applications,and Simulation Tools」,1996 ECTC, 269〜278頁)。
【0021】
これとは別のパッケージ(ヒューレット・パッカード・ラボラトリーズ社(Hewlett Packard Laboratories)およびノースカロライナ大学)が、ローゼンバーグ他(P. Rosenberg)によって「The PONI−1 Parallel−Optical Link」, 1999 Electronic Components and Technology Conference, IEEE, 763〜769頁に記載されている。このPONI装置は受信器機能と送信器機能を分離し、トランシーバ装置ならびに送信機能と受信機能の近接を可能にするファラデー・バリアを開示していない。最終的な正確な係合の前にピンを予め位置合せする手段は開示されていない。PONI装置では、MTコネクタの金属ヒートシンク/ベースへの直接のピン係合が可能である。PONI装置の位置合せ方式は、電気的にアクティブなオプトエレクトロニク構成部品に通電して位置合せプロセスを補助することをしない「受動」方式である。電子チップが、オプトエレクトロニク装置の近くに装着され、両方のチップが、PONIパッケージが装着されたボードに対して垂直に装着され、これによってパッケージ全体の高さがかなり大きくなる。これらのチップは互いに近接して配置され、感受性の高いオプトエレクトロニク部品からの除熱に問題がある。これは、より耐熱性の電子装置にも除熱が必要なためである。すなわち、より感受性の高いオプトエレクトロニク部品に損傷を与えることなしに相対的に耐熱性の高い装置から除熱を実施しなければならない。
【0022】
以上に述べた技術よりも優れた本発明の相違点は以下の通りである。
【0023】
本発明のパッケージは、ウェーブガイドとして機能するポリマー・フィルムをその構造のどこにも使用しない。オプトエレクトロニク・チップから光結合器までの距離を結ぶ光学的に透明な媒体の使用が見込まれるが、これは光ガイディング構造ではない。
【0024】
本発明は、ファイバ・スタブのアレイを使用して光結合器を形成する。
【0025】
本発明は、シリコン・ベンチ(シリコンVグルーブ)技術をモジュール中に使用しない。ただし、モジュールの光結合器部分の構造中で使用することもあり得る。シリコン・ベンチ技術は、ケーブル中のファイバ・アレイを終端するのに使用するコネクタのフェルール部分の構造に使用することができる。
【0026】
本発明は、モジュール内に自己整合はんだバンプ接続技法を使用しない。
【0027】
本発明は、端面発光型レーザではなく面発光型レーザを使用したトランシーバ・モジュールであり、マイクロレンズを使用しない。
【0028】
本発明はリードフレームを使用しない。
【0029】
この好ましい製作方法では能動的な位置合せが使用される。
【0030】
PARALLEL OPTICAL INTERCONNECTという名称の発明に対して1995年5月30日にスワーン(Swirhun)他に発行された米国特許第5420954号には、複数の光ファイバをオプトエレクトロニク装置のアレイに結合する光相互接続が示されている。この特許には、チップとファイバ・ケーブルの間の並列接続が記載されている。これらの部品の接続は非常に近いが、取外し可能な部品を感受性の高い電子部品のあまり近くに有することは望ましくない。
【0031】
DEVICE FOR THE UNADJUSTED COUPLING OF A NUMBER OF OPTICAL WAVEGUIDES TO A LASER ARRAYという名称の発明に対して1998年10月6日にヒーマン(Hehmann)に発行された米国特許第5818994号には、光ファイバのレーザ・アレイへの結合が示されている。この特許は、オプトエレクトロニク部品と光ファイバ・アレイの間の取外し不能接続を教示している。
【0032】
SIDE INJECTION FIBER OPTIC COUPLERという名称の発明に対して1998年11月3日にフリント(Flint)に発行された米国特許第5832150号には、レーザ・ダイオードの非対称ビームを光ファイバ・ケーブルに結合する結合器が示されている。この装置は、レーザ放射を反射する反射端面を示している。この入力ファセットはアレイの中心軸にほぼ平行である。
【0033】
PARALLEL OPTICAL INTERCONNECTとという名称の発明に対して1997年5月20日にスワーン(Swirhun)他に発行された米国特許第5631988号には、複数の光ファイバをオプトエレクトロニク装置のアレイに平行な向きに結合する光相互接続が示されている。
【0034】
METHOD FOR COUPLING LASER ARRAY TO OPTICAL FIBER ARRAYという名称の発明に対して1992年6月9日にフォーリー(Foley)他に発行された米国特許第5121457号には、Vグルーブを使用して個々のファイバをそれらの発光装置と正確に位置合わせする方法が開示されている。これらのファイバは、45度に研磨された端面ファセットを有し、これらのファセットは対合構成面に直角に接続される。
【0035】
PARALLEL OPTICAL TRANSCEIVER LINKという名称の発明に対して1996年11月12日にノディングス(Noddings)他に発行された米国特許第5454814号には、平行な向きの光ファイバ・コネクタと対合する光相互接続モジュールが示されている。このリンクは、電子信号をVCSELへ導くための金属被覆フィーチャを有するサファイア窓を備える。
【0036】
LOW COST PACKAGING FOR PARALLEL OPTICAL COMPUTER LINKという名称の発明に対して1998年7月14日にコーエン(Cohen)他に発行された米国特許第5781682号には、並列光ケーブルのコネクタを受信器または送信器アレイに結合する結合装置が示されている。
【0037】
OPTOELECTRONIC COUPLING AND METHOD OF MAKING SAMEという名称の発明に対して1998年6月30日にギリランド(Gilliland)他に発行された米国特許第5774614号には、光ウェーブガイドにその端面が装着されたフレキシブルな基板にオプトエレクトロニク装置を取り付け、これと位置合せする本発明と同様の結合が示されている。このフレキシブルなウェーブガイドによって接続の向きを定めることができる。本発明はこの特許から出発し、ひずみ逃がしラッチング、RF分離、電気的漏話の低減、ヒートシンク、および保護オーバモールディングを用いた製作を組み込む。
【0038】
OPTICAL BUS WITH OPTICAL TRANSCEIVER MODULES AND METHOD OF MANUFACTUREという名称の発明に対して1995年7月11日にレビー(Lebby)他に発行された米国特許第5432630号には、半導体装置とオプトエレクトロニク装置の両方を含み、並列ケーブルを接続するための結合フィーチャを含むトランシーバ・モジュールが示されている。この光結合器は、ファイバ・アレイから作られた光結合器ではなく、成形ウェーブガイドのアレイである。オーバモールドは使用せず、ひずみ逃がしまたは事前位置合せ機能を実施する方法に関する詳細も提供されていない。発光または受光装置への背面電気接点も開示されていない。さまざまな発熱部品から除熱する手段も提供されていない。この手段は、特に高動作速度で重要であろう。ラミネートの上面からオプトエレクトロニク・チップに電流を導くフレキシブル回路も開示されていない。
【0039】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、水平な向きの光ファイバ・ケーブルと垂直な向きのオプトエレクトロニク・ダイの間の改良型の結合アセンブリを提供することにある。
【0040】
本発明の他の目的は、ホスト・カードから信号を受け取り、対応する高電流信号を生成してオプトエレクトロニク・ダイに送る方法、およびオプトエレクトロニク・ダイが生成した低電流信号を受け取り、受け取った信号を適当なレベルの信号に増幅しディジタル化して、ホスト・カードへ送る方法を提供することにある。
【0041】
本発明の他の目的は、垂直な向きのダイを有し、水平な向きの並列光ファイバ・ケーブルを受け入れるトランシーバであって、このパッケージ製造品の外部アクセス可能部品に光コネクタによって加えられた力がオプトエレクトロニク・ダイから実質的に機械的に分離されるトランシーバを提供することにある。
【0042】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、多チャネル光ファイバ・ケーブルを多チャネル垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)送信器に結合し、第2の多チャネル光ファイバ・ケーブルを多チャネル・パーペンディキュラリ・アラインド・インテグレーテッド・ダイ(PAID)に結合する単一のパッケージが提供される。受信および送信(オプトエレクトロニク)ダイのアクティブ面はともに、ラミネート・パッケージの平面に対して垂直方向に向けられる。このパッケージは、エンド・ユーザ・カードに直接にはんだ付けすることができ、テール・ストックを介して直接に差し込まれたケーブルを有する。言い換えると、カードの平面に平行な方向にケーブルをカードから延出させることができる。
【0043】
このパッケージ製造品は、ラミネート・テーブルまたはボード(以下単にラミネートと呼ぶ)を備え、ラミネート上には増幅器ダイが支持される。増幅器ダイは、ワイヤボンドまたは当技術分野で周知のその他の取付け手段によって取り付けられることが好ましい。ラミネートはオーバモールド・フレームを担持し、オーバモールド・フレームは任意選択でRF分離目的のファラデー・バリア・シールドを収容する。オーバモールド・フレームは、並列光ファイバ・ケーブルの端部に接続された光コネクタを受け入れる光学サブアセンブリを支持する。リテーナが光結合器を実質的に格納する。光結合器にはヒートシンク・キャリアが取り付けられ、ヒートシンク・キャリアはオプトエレクトロニク・ダイを支持する。ヒートシンク・キャリアの1つの機能は、オプトエレクトロニク・ダイからの除熱である。ヒートシンク・キャリアに引き込まれた熱は、近くの空気中に放散させることができる。任意選択で、熱伝導性コンパウンドを介して熱をパッケージ・カバーへ導き、そこで空気中で放散させることができる。
【0044】
オプトエレクトロニク・ダイにはフレキシブル回路が電気的に接続される。フレキシブル回路自体をヒートシンク・キャリアに電気的に接続することができる。フレキシブル回路は、接着剤を使用してヒートシンク・キャリアによって機械的に支持される。フレキシブル回路の1つの目的は、ラミネートの表面のパッドからの電気信号をラミネートの平面に対して実質的に垂直なオプトエレクトロニク・ダイ上のパッドに再度方向づけることにある。
【0045】
光信号がオプトエレクトロニク部品から光ファイバに伝わるように、オプトエレクトロニク・ダイ上のオプトエレクトロニク部品は、光結合器およびコネクタ中の光ファイバの端面と位置合せされる。任意選択で、オプトエレクトロニク・ダイと光結合器の近くの端面の間の空間に実質的に透明な材料が充填される。この透明な材料は、これらの2つの部品間の弱い機械リンクの働きもする。したがって光結合器に加えられた衝撃によってオプトエレクトロニク・ダイが不利な影響を受けることが防止される。この透明材料は、周囲の汚染源からオプトエレクトロニク・ダイを保護するのにも役立つ。
【0046】
光結合器サブアセンブリは、光結合器、ヒートシンク・キャリア、オプトエレクトロニク・ダイおよびフレキシブル回路から成る。光結合器は、その末端のところでヒートシンク・キャリアに固定される。並列光ファイバ・ケーブルの一端に固定された光コネクタは、その一部分がリテーナのレセプタクルの中に含まれ、ラッチ機構によって光結合器の他端に対して保持される。光結合器は、保護ハウジングの内部に実質的に装着された光ファイバ・アレイを含む。保護ハウジングおよび光ファイバの端面は、光ファイバの端面がオプティカル・フィニッシュ(optical finish)を有するように準備される。
【0047】
この光学サブアセンブリは、リテーナに接続された光結合器サブアセンブリから成る。具体的には光結合器サブアセンブリの光結合器部分がリテーナの受容ボアにはめ込まれる。リテーナは、オーバモールド・フレームの相似形の相補的フィーチャにリテーナを位置合せする働きをする機械的フィーチャを有する。好ましい実施形態では、リテーナと光結合器サブアセンブリが互いに接着される。
【0048】
このパッケージ製造品を、単一のラミネート上の送受信用トランシーバとすることができる。
【0049】
明瞭かつ簡潔にするため、本発明の光学アセンブリの同種の部品および構成部品には全図面を通して同じ名称および符号を与える。
【0050】
【発明の実施の形態】
一般に本発明は、取外し可能な多チャネル並列光ファイバ・ケーブルを対応する多チャネル垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)送信器に結合し、取外し可能な多チャネル並列光ファイバ・ケーブルを多チャネル・パーペンディキュラリ・アラインド・インテグレーテッド・ダイ(PAID)受信器に結合するパッケージを特徴とする。
【0051】
並列光ファイバ・ケーブルのファイバの方向は、パッケージ製造品が取り付けられたホスト・カードに平行である。オプトエレクトロニク装置は、アレイまたはその他の所定のパターンとして構成することもできることを理解されたい。
【0052】
このトランシーバでは、オプトエレクトロニク・ダイの平面の向きをラミネートの平面に対して垂直とすることによってパッケージ製造品の高さを低くすることができる。垂直な向きの送信および受信オプトエレクトロニク・ダイは、フレキシブル回路を介して水平な向きのラミネートに取り付けられる。
【0053】
次に図1を参照する。ラミネート10は、ワイヤボンド・ダイ12を水平に支持する。これらのワイヤボンド・ダイ12はラミネート表面の平面に対して平行に置かれる。図3に示す2つのオプトエレクトロニク・ダイ18のうちの一方がヒートシンク・キャリア26に固定され、ワイヤボンド・ダイ12に関して垂直な方向に向けられる。ラミネート10の平面は、垂直な向きのオプトエレクトロニク・ダイ18に関して実質的に垂直(すなわち水平)である。
【0054】
この全体構造は、トランシーバ50(図8)のプロファイルが低くなるという利点を有する。ホスト・カードからの電子信号をトランシーバ内の電子構成部品に取り継ぐ目的で、電気接点パッドまたはボール(図示せず)がラミネート10の下面に配置され、ホスト・カード(図示せず)に直接にはんだ付けすることができ、一方で光ファイバ・ケーブル20は、テール・ストックを介して直接に差し込むことができる。言い換えるとケーブル20(図5)は、ラミネート10の水平面に平行にトランシーバ・アセンブリ50から延出する。
【0055】
図2の透視図に示すオーバモールド・フレーム22がラミネート10の上面が載置され、これに接着される。オーバモールド・フレーム22は、ファラデー・バリア・シールド24を収容することができる。ファラデー・バリア・シールド24は、その半分がトランシーバ50の送信セクションを電気的に分離し、残りの半分が受信セクションを電気的に分離する。この電気的な分離は、容量的および誘導的に結合される高周波電気信号を低減させ、トランシーバ・アセンブリ50から放射される電磁力の量を低減させる働きをする。
【0056】
オーバモールド・フレーム22は、接続オプトエレクトロニク・ダイ18を有する図3および4に示すヒートシンク・キャリア26を支持し、これを格納する。並列光ファイバ・ケーブル20(図5)は2つの部分20aおよび20bに分割され、並列光ファイバ・コネクタ36の中で終端する。コネクタ36は、リテーナ38の中に挿入され、これによって、並列光ファイバ・コネクタ36の送信および受信側がそれぞれのリテーナ・レセプタクルと大まかに整列する。並列光ファイバ・コネクタ36の2つの部分36aおよび36bがリテーナ38のそれぞれのボア38aおよび38bの中に途中まで挿入されると、精密位置合せピン(図示せず)と係合する。完全に挿入されると、並列光ファイバ・コネクタ36の2つの部分36aおよび36bのそれぞれの端面は定位置に保持され、個々のオプトエレクトロニク装置のそれぞれの素子と並列光ファイバ・ケーブル20の内部の対応する光ファイバの端面との間で光が伝わるようになる。フレキシブル回路28が、オプトエレクトロニク・ダイ18および任意選択でヒートシンク・キャリア26に固定される。
【0057】
フレキシブル回路28の1つの機能は、ラミネート10上のパッドからフレキシブル回路28上の配線への接続を都合よく実施する向きに配置された第1の接続端を提供することにある。このためには、フレキシブル回路28の第1の端部がラミネート10に対して実質的に平行でなければならない。フレキシブル回路28上の個々の配線チャネルまたはリードは、ラミネート10の表面の端子パッド・アレイ14に沿って間隔を置いて配置された対応する近くの端子パッドに実質的に位置合せされる。
【0058】
フレキシブル回路28の第2の機能は、オプトエレクトロニク・ダイ18上のパッドからの接続を都合よく実施する向きに配置された第2の接続を提供することにある。このためには、フレキシブル回路28の第2の端部がオプトエレクトロニク・ダイ18に対して実質的に平行でなければならない。フレキシブル回路28上の個々の配線チャネル(リード)も、オプトエレクトロニク・ダイ18上の対応する近くのパッド(図示せず)に実質的に位置合せれる。オプトエレクトロニク・ダイ18上のパッドは、ヒートシンク・キャリア26に機械的にまたは他の方法で固定されたフレキシブル回路28上の配線チャネルに電気的に接続される。任意選択で、ヒートシンク・キャリア26からフレキシブル回路28上の配線チャネルへ電気的な接続を実施してもよい。
【0059】
オプトエレクトロニク・ダイ18の向きはラミネート10に対して垂直であるため、フレキシブル回路28はその2つの端部間で約90度に曲げられる。したがって接続の間および後に、並列光ファイバ・コネクタ36(図8)は、光ファイバ結合アセンブリ30のラミネート10が取り付けられたホスト・カード(図示せず)に平行な図6および8に示す光ファイバ結合アセンブリ30に接近する。
【0060】
次に図8を参照する。光ファイバ結合アセンブリ30は、光結合器32、ヒートシンク・キャリア26、フレキシブル回路28およびオプトエレクトロニク・ダイ18から成る。ケーブルの終端34は光ファイバ結合アセンブリに差し込まれる。光結合器32は、ヒートシンク・キャリア26に取り付けられる。ヒートシンク・キャリア26には、オプトエレクトロニク・ダイ18が取り付けられている。この取付けは、熱伝導性かつ導電性の接着剤(図示せず)によって実施される。リテーナ38は光結合器32を保持する。それぞれの光結合器32の一方の末端は対応するオプトエレクトロニク・ダイ18に面し、もう一方の末端は、それぞれのコネクタ36aおよび36bの光学的終端面に面する。光結合器32はリテーナ38(図5)の中に実質的に格納され、光結合器32の一端はリテーナ38の一端から突き出し、光結合器32の他端はリテーナ38によって囲まれた領域の中に含まれる。さらにリテーナ38の2つの部分はそれぞれ、1つの光ファイバ・コネクタ36を受け入れる。それぞれの並列光ファイバ・コネクタ36のこの端面は、対応するリテーナ38の内部で、リテーナ38の内部にやはり固定された光結合器32の端面に対して正確に配置される。
【0061】
並列光ファイバ・コネクタ36のそれぞれの部分は、光結合器と正確に位置合せするための位置合せフィーチャを有する光フェルールから成る。保護ハウジング36’は、コネクタ36をそのリテーナ38の内部に部分的にしっかりと保持するリテーナ38のそれぞれのレセプタクル38aおよび38bに大まかに位置合わせされたコネクタ36aおよび36bを含む。リテーナ38の中にコネクタ36を保持する手段は、保護ハウジング36’およびリテーナの中に成形されたスナップ式のフィーチャから成るラッチ機構(例えばRJ)である。
【0062】
リテーナおよびこれに接続された結合器サブアセンブリ30は、図6および8に示すようにオーバモールド・フレーム22内に支持される。
【0063】
再び図1を参照する。ラミネート10は、接地パッド16および端子パッド14を備える。接地パッドは、ヒートシンク・キャリアに電気的に結合する目的に使用することができる。接地パッドは、ファラデー・バリア・シールドに電気的に結合する目的に使用することもできる。端子パッド14は、フレキシブル回路28(図4)上のリードに電気的に結合する目的に使用される。
【0064】
次に図3を参照する。オプトエレクトロニク・ダイ18(例えばGaAs)がヒートシンク・キャリア26上に配置される。光結合器32は、ヒートシンク・キャリア26上の位置決めフィーチャに接続され、これによって光結合器32の光学的アクティブ領域、すなわち個々のファイバ端面が、オプトエレクトロニク・ダイ18の光学的アクティブ領域に正確に位置合せされる。説明の目的上、アクティブ領域のパターンは線状に示されているが、他のアレイ構成または他の所定のパターンを組み込むこともできることを理解されたい。これらのアクティブ領域は、送信器側の個々のVCSELおよび受信器側の個々のPAID光検出器である。
【0065】
キャリア32とヒートシンク・キャリア26の組立ておよび位置合せを助けるため、図3には図示されていない結合器32のピン40を受け入れるためのキャリア・ホール41が設けられている。
【0066】
オプトエレクトロニク・ダイ18からの除熱はヒートシンク・キャリア26によって促進される。ヒートシンク・キャリア26は、オプトエレクトロニク・ダイ18からパッケージ・カバー25(図8)への熱の流れに対して低熱抵抗の経路を提供し、パッケージ・カバー25はパッケージ製造品からの除熱を助ける。ヒートシンク・キャリア26は、ダイカスト亜鉛あるいは鋳造アルミニウム、マグネシウムまたは銅から製作することができる。ヒートシンク・キャリア26のベース金属には、亜鉛、ニッケルなどのさまざまな金属を用いてめっきまたは処理することができ、最終的に金をめっきすることができる。金は、フレキシブル回路18のチャネル配線の接続を強化する目的で選択的にコーティングすることができる。接続の1つの方法は、シングル・ポイント・テープ・オートメーティッド・ボンディングである。ヒートシンク・キャリア26は、フォーミング、スタンピング、コイニング、モールディングなど、周知のさまざまな技法を使用して構築することができる。
【0067】
この光学サブアセンブリは、リテーナ38とオーバモールド・フレーム22の両方に成形された位置合せフィーチャを使用してオーバモールド・フレーム22上に配置される。光学サブアセンブリから延びるフレキシブル回路28は、ヒートシンク・キャリア26の下部の湾曲した形状に沿って曲げられ、これによってフレキシブル回路28の経路はリダイレクトされ、その端部が、ラミネート10の表面に対して実質的に平行となり、かつこの面と接触するようになる。
【0068】
フレキシブル回路28のこの露出した末端の近くで、ラミネート10の表面の端子パッド14への電気的な接続が実施される。この電気接続は、ワイヤボンディング、テープ・オートメーティッド・ボンディング、または当業界で一般に実施されているその他の手段によって接着することができる。導電性接着剤を使用してヒートシンク・キャリア26を、ラミネート10の表面に配置された接地パッド16に接着することもできる。
【0069】
代わりに、あるいは追加的に、ファラデー・バリア・シールド24(図2)を接地パッド16に接続してもよい。ファラデー・バリア・シールド24は、パッケージ・カバー25(図6)に物理的かつ電気的に接触させて配置してもよい。カバー25を、ヒートシンク・キャリア26を介してオプトエレクトロニク・ダイ18から運ばれた熱のヒートシンクとして使用することもできる。接地パッド16へのこれらのさまざまな接続は、さまざまな表面の導電性および非導電性部分の形状に従う材料である導電性エポキシを使用して実施することができ、これによって、これらの構成部品を高い寸法および位置公差に構築する必要が低減する。
【0070】
先に説明したオプトエレクトロニク・ダイに対する熱経路とは別に、ボール・グリッド・アレイ・ラミネート10およびその下面のはんだボールを介したワイヤボンド・ダイ12からパッケージ・アセンブリが装着されたホスト・カードへの熱経路が提供される。代替として、はんだボールではなく、受容ソケット(図示せず)へ接続するためのパッド・アレイを有するラミネート10を構築してもよい。
【0071】
フレキシブル回路28の1層が、ポリイミド・キャリア上に電気トレース(例えば0.002インチ・ライン/0.002インチ・スペース)を有する銅層を含み、はんだマスク材料がこの銅層の一部を選択的に覆う。この銅配線を、化学反応性に劣る金、錫などの金属でコーティングすることができる。多層フレキシブル回路を、スルービア層間接続およびグリッド・プレーンとともに使用して、密度および性能を高めることもできる。
【0072】
ポリイミド・キャリアを貫通する窓を設けて、銅配線中の数本のリードへの電気接続を容易にすることができる。フレキシブル回路28は開いた窓を有し、この窓領域をまたいでリードが懸架される。懸架された何本かのリードを金属ヒートシンク・キャリア26に電気的に結合することができる。フレキシブル回路のリードを窓領域の中に片持梁り式に延ばし、かつ/またはフレキシブル回路の端から延出させることもできる。片持梁り式に延ばしたリードを、ヒートシンク・キャリア26に電気的に結合することができる。懸架リードと片持梁りリードを窓領域に交互に形成し、ヒートシンク・キャリア26上に用意された場所に選択的に電気結合してもよい。フレキシブル回路のリードのヒートシンク・キャリア26への電気結合は、電子回路パッケージング産業で周知のシングル・ポイント・テープ・オートメーティッド・ボンディング・プロセスによる加熱および超音波条件下での接着によって実施することができる。
【0073】
光結合器32のヒートシンク・キャリア26への位置合せは、光結合器32の一部である小ピン40(図8)をヒートシンク・キャリア26の中に形成された大径の穴(図示せず)に挿入することによって実施される。この配置によって、2つの部品26、32が大まかに位置合せされる。ピン40と対応する穴の間の環状のすき間にはUV硬化性接着剤(エポキシ)が充填される。紫外線下で硬化させるとエポキシは光結合器32を、位置合せされた状態にしっかりと保持する。
【0074】
UV硬化が始まる直前に、オプトエレクトロニク・ダイ18のアクティブ部分の位置を光結合器32の対応する光学的アクティブ部分に正確に合わせる。この位置合せプロセスは、フレキシブル回路28(図7)の一端の大きな2次元パッド・アレイ29に電子信号を加えることによって送信または受信オプトエレクトロニク・ダイ18に対して適当な電力を供給する能動的位置合せとして知られるプロセスを使用して実施する。光結合器32のコネクタ端に一時的に接続した光ケーブル(図示せず)、およびこの一時的に接続した光ケーブルの他端に接続したモニタ・オプトエレクトロニク装置(図示せず)に光信号を通す。
【0075】
このモニタリング・オプトエレクトロニク装置へ/からの電子信号を位置合せプロセス中に使用する。例えば、送信側オプトエレクトロニク・ダイ18の位置を合わせるには、フレキシブル回路28の大きなパッドに電子信号を加え、一方で、位置決め装置によって光結合器32をヒートシンク・キャリア26に対して保持する。図8に示すピン40の反対側に配置された光結合器ピン40をヒートシンク・キャリア26の大径のキャリア・ホール41に挿入し、ピンとホール41の間のすき間にUV硬化性接着剤を注入する。キャリア・ホール41の直径は対応するピンの直径よりも大きい。これによって、ヒートシンク・キャリア26に予め装着され、フレキシブル回路28上の配線と電気的に接触した送信側オプトエレクトロニク・ダイ18の1つまたは複数の光学的アクティブ部品が活動化される。送信側オプトエレクトロニク・ダイ18の光学的アクティブ部品から光が出射する。個々の光学的アクティブ部品の光は、光結合器32の対応する光学的アクティブ部分に入射する。光は、光結合器32を通過し、その末端の対応する光学的アクティブ部分から出射する。次いで光は一時的に接続された並列光ファイバ・ケーブルの対応する光学的アクティブ部分に入り、ケーブルの中を通って、対応する光検出器(図示せず)上に現れる。したがって、送信側オプトエレクトロニク装置18のそれぞれの光学的アクティブ部品から出射した光は対応する光検出器へ実質的に運ばれる。この位置合せ作業は、オプトエレクトロニク・ダイ18に対する光結合器32の相対位置を位置決め装置を使用して移動させ、最適な量の光が結合されるようにすることによって実施される。光の量は、関連光検出器内に生成された電流を測定することによって決定する。
【0076】
シリコーンまたは光学的に透明なUV硬化性エポキシを、オプトエレクトロニク・ダイ18と光結合器32の間に塗布し、オプトエレクトロニク・ダイ18の表面を不動態化することができる。この材料はさらに、空気中を通らない光経路を提供する。こうすると有利なのは、それぞれの入口または出口のところではフレネル反射のために比較的に大きな光パワーの損失が生じるためである。
【0077】
ラミネート10内に配置された電力面と接地面(図示せず)の分割が雑音を制御し、オプトエレクトロニク・ダイ18の送信器部分と受信器部分の間の漏話を低減させる。
【0078】
分割されたヒートシンク・カバー(図示せず)を使用して、電磁干渉(EMI)を制御することができる。ヒートシンク・カバーは、経済的にスタンピングによって製作することができる。その機能は放熱にある。このヒートシンク・カバーで放散される熱は、オプトエレクトロニク・ダイ18で実質的に生成され、熱伝導によってヒートシンク・キャリア26およびパッケージ・カバー25に運ばれる。ヒートシンク・キャリア26とパッケージ・カバー25の間のすき間には任意選択で、当技術分野で周知の熱伝導性化合物が充填される。
【0079】
送信操作に関して本発明を全般的に説明してきたが、本発明の装置は受信操作の処理にも同じように適していることを理解されたい。言い換えると、このパッケージ製造品は送信時には、ホスト・カードから信号を受け取り、対応する高電流信号を生成してオプトエレクトロニク・ダイに送信し、受信側では、オプトエレクトロニク・ダイによって生成された低電流信号を受け取り、受け取った信号を、ホスト・カードへの送信に適したレベルに増幅しディジタル化する。
【0080】
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。
【0081】
(1)ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れるパッケージ製造品であって、
オプトエレクトロニク構成部品を支持するラミネートと、
前記ラミネートに有効に接続され、前記ラミネートによって支持された電気信号を増幅する増幅器ダイと、
前記ラミネートに接続され、前記ラミネートによって支持された、前記増幅された電気信号を前記増幅器ダイから受け取るフレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路に電気的に接続され、前記増幅器ダイによって生成された前記増幅された電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成するオプトエレクトロニク・ダイ
を備えるパッケージ製造品。
(2)ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れる上記(1)に記載のパッケージ製造品であって、
前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリア
をさらに備える、パッケージ製造品。
(3)ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れる上記(1)に記載のパッケージ製造品であって、
前記オプトエレクトロニク・ダイと光学的に連絡し、光結合器および光ケーブルを有する取外し可能光コネクタを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイから前記光信号を受け取りこれを処理する光学サブアセンブリ
をさらに備える、パッケージ製造品。
(4)ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルからの光信号を受け入れるオプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、
電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成するオプトエレクトロニク・ダイと、
前記オプトエレクトロニク・ダイに電気的に接続されたフレキシブル回路と、
前記オプトエレクトロニク・ダイに光学的に接続され、これから光信号を受け取る光結合器と、
前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリア
を備えるオプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
(5)光ファイバ・ケーブルからの光信号を受け入れる上記(4)に記載のオプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、
前記光結合器に取外し可能に接続され、前記光結合器と光学的に連絡した光コネクタと、
前記光結合器に有効に接続され、前記光コネクタに取外し可能に接続され、前記光結合器と光コネクタの位置合せをするリテーナ
をさらに備える、オプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
(6)光ファイバ・ケーブルからの光信号を受け入れる上記(5)に記載のオプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、光ケーブルをさらに備える、オプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
(7)ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れるパッケージ製造品であって、
電気信号を受け取るフレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成するオプトエレクトロニク・ダイと、
前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリア
を備えるパッケージ製造品。
(8)オプトエレクトロニク構成部品を支持するラミネートと、
前記ラミネートに有効に接続され、これによって支持された電気信号を増幅する増幅器ダイと、
前記オプトエレクトロニク・ダイと光学的に連絡し、光結合器および光ケーブルを有する取外し可能光コネクタを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイからの前記光信号を受け取りこれを処理する光学サブアセンブリと、
前記光結合器に有効に接続され、前記光コネクタに取外し可能に接続され、前記光結合器と光コネクタの位置合せをするリテーナ
をさらに備える、上記(7)に記載のパッケージ製造品。
(9)ホスト・カードに有効に接続され、水平な向きの光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れるパッケージ製造品であって、ラミネートに有効に接続された少なくとも1つの変換ダイとオプトエレクトロニク・ダイの間に配置されたフレキシブル回路と、少なくとも1つのヒートシンク・キャリアと、前記ラミネートの方向を規定する水平面に実質的に平行な方向に前記ラミネートから延出するよう前記少なくとも1つの変換ダイに接続された光ファイバ・ケーブルと、前記ラミネートによって支持され、前記フレキシブル回路、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリアを受け取る空洞を有するオーバモールド・フレームを備え、前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリアが前記オプトエレクトロニク・ダイに有効に接続され、前記オーバモールド・フレームの前記空洞が前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリア、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記フレキシブル回路を格納し固定するパッケージ製造品。
(10)前記フレキシブル回路を前記少なくとも1つのヒート・シンクキャリアに、前記ラミネートを前記フレキシブル回路に、前記オプトエレクトロニク・ダイを前記少なくとも1つのヒート・シンクキャリアに取り付ける接着剤をさらに含む、上記(9)に記載のパッケージ製造品。
(11)少なくとも1つのファラデー・バリア・シールドをさらに備え、前記オーバモールド・フレームが、前記少なくとも1つのファラデー・バリア・シールドを収容し、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイのRF分離を提供する、上記(9)に記載のパッケージ製造品。
(12)前記オプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルとの間に配置された光ファイバ結合をさらに含む、上記(9)に記載のパッケージ製造品。
(13)リテーナをさらに備え、前記オプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された前記光ファイバ結合が前記リテーナにスナップ接続され、前記リテーナが前記ヒートシンク・キャリアに取り付けられた、上記(12)に記載のパッケージ製造品。
(14)前記光ファイバ結合がオーバモールディングを含む、上記(12)に記載のパッケージ製造品。
(15)前記光ファイバ結合が、一端が前記オプトエレクトロニク・ダイに接続され、反対側の端部が光コネクタに接続された光結合器を含み、前記光コネクタが前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルに接続された、上記(12)に記載のパッケージ製造品。
(16)水平な向きの1組の光ファイバ・ケーブルを垂直な向きの変換ダイに結合するパッケージ製造品であって、実質的に水平な向きのラミネートを規定する平面に対して実質的に平行な向きの少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルと、前記ラミネートの方向を規定する水平面に実質的に平行な方向に前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルが前記ラミネートから延出するよう、前記ラミネートと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に有効に配置されたフレキシブル回路と、前記ラミネートによって支持されたオーバモールド・フレームと、オプトエレクトロニク・ダイを有するヒートシンク・キャリアを備え、前記オーバモールド・フレームが、前記フレキシブル回路、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記ヒートシンク・キャリアを受け取る空洞を有するパッケージ製造品。
(17)ホスト・カードと通信するパッケージ製造品であって、上記(16)に記載の構造を有し、これらの間で電子信号を送信するために前記ホスト・カードの近くに配置されたパッケージ製造品。
(18)少なくとも1つのRFバリア・シールドをさらに備え、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイのRF分離のため、前記オーバモールド・フレームが前記少なくとも1つのRFバリア・シールドを収容する、上記(16)に記載のパッケージ製造品。
(19)前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された光ファイバ結合をさらに含む、上記(16)に記載のパッケージ製造品。
(20)リテーナをさらに備え、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された前記光ファイバ結合が前記リテーナに取外し可能に固定され、前記リテーナが前記ヒートシンク・キャリアに取り付けられた、上記(19)に記載のパッケージ製造品。
(21)前記光ファイバ結合がオーバモールディングを含む、上記(19)に記載のパッケージ製造品。
(22)前記光ファイバ結合が、一端が前記オプトエレクトロニク・ダイに接続され、反対側の端部が光コネクタに接続された光結合器を含み、前記光コネクタが前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルに接続された、上記(19)に記載のパッケージ製造品。
(23)並列光ファイバ・ケーブルの一端に固定された並列光ファイバ・コネクタを受け入れる送信オプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、
キャリアに固定された送信オプトエレクトロニク装置、電気信号転送装置、ならびにリテーナおよび前記キャリアに固定された光結合器信号転送装置を備えたオプトエレクトロニク・サブアセンブリと、
ラミネートおよび前記リテーナに固定されたオーバモールド・フレームを備えた電子サブアセンブリ
を備える送信オプトレクトロニク・サブアセンブリ。
(24)前記電気信号転送装置が、前記ラミネートからの電子信号を前記送信オプトエレクトロニク装置に電子的に結合し、前記送信オプトエレクトロニク装置が前記電子信号を光信号に変換し、前記光信号転送装置が前記光信号を前記並列光ファイバ・コネクタに光学的に結合し、前記リテーナが前記並列光ファイバ・コネクタを取外し可能に保持する、上記(23)に記載のパッケージ。
(25)ホスト電子ベース上に配置された外部接点パッド・アレイに電気的に結合する電子パッケージ・サブアセンブリにおいて、外部電子構成部品を機械的かつ電気的に受け入れるように配置された電子パッケージ・サブアセンブリであって、
前記外部接点パッド・アレイに電気的に結合する第1の接点パッド・アレイ、前記外部電子構成部品に電気的に結合する第2の接点パッド・アレイ、ならびに前記第1の接点パッド・アレイを前記第2の接点パッド・アレイおよび電子装置に電気的に結合するラミネート配線を有するラミネートに固定された電子装置と、
前記電子装置を実質的にカプセル化するケース部分および位置合せ手段を有し、前記外部電子構成部品を受け入れるオーバモールド・フレーム
を備える電子パッケージ・サブアセンブリ。
(26)電子信号によってホスト電子ベースに電気的に結合された電子パッケージ・サブアセンブリにおいて、外部電子構成部品を機械的かつ電気的に受け入れるように適合された電子パッケージ・サブアセンブリであって、
a)電子装置と、
b)ラミネート配線を備えたラミネートと、
c)前記電子信号を前記ラミネート配線に電気的に結合する、第1のラミネート面上の第1の接点パッドアレイと、
d)第2のラミネート面上に配置された第2の接点パッド・アレイ
を備え、
前記ラミネート配線が前記第1の接点パッド・アレイを電気的にルーティングし、前記電子装置および前記第2の接点パッド・アレイに電気的に結合し、
さらに、
e)ケース部分および位置合せ手段を備え、前記外部電子構成部品を受け入れるたオーバモールド・フレーム
を備え、
前記電子装置が、前記第2のラミネート面に固定され、前記ケース部分の内部に実質的に格納される
電子パッケージ・サブアセンブリ。
(27)少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルを少なくとも1つの変換ダイに結合する方法であって、
ホスト・カードが電気的に接続されたラミネート上に配置されたフレキシブル回路に増幅器ダイからの電気信号を加える段階と、
前記電気信号を光信号に変換する段階と、
前記光信号を光結合器に加え、前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルに取り付けられた光コネクタに前記光信号を送信する段階
を含む方法。
(28)少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルを少なくとも1つの変換ダイに結合する上記(27)に記載の方法であって、
前記電気信号変換段階で使用されるオプトエレクトロニク・ダイから除熱する段階
をさらに含む、方法。
(29)少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルを少なくとも1つの変換ダイに結合する上記(28)に記載の方法であって、
前記少なくとも1つの変換ダイに有効に接続され、前記除熱段階を実行するヒートシンク・キャリアを提供する段階
をさらに含む、方法。
(30)少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルを少なくとも1つの変換ダイに結合する上記(27)に記載の方法であって、
前記光結合器に有効に接続され、前記光コネクタに取外し可能に接続され、前記光結合器と前記光コネクタの前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルとを位置合せするリテーナを提供する段階
をさらに含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパッケージ製造品の一部を形成するダイを支持するラミネートの透視図である。
【図2】図1に示したラミネートの上に配置されたオーバモールド・フレームの透視図である。
【図3】オプトエレクトロニク・ダイ(例えば送信器、好ましくはVCSEL送信器または光受信器)およびフレキシブル回路を支持し、図2に示したオーバモールド・フレームの中に格納される2つのヒートシンク・キャリアの透視図である。
【図4】互いに対して相対配置されたトランシーバのいくつかの構成部品の透視図である。このトランシーバの一方にはヒートシンク・キャリアが示されており、その下方にフレキシブル回路が延出している。分かりやすくするため光結合器は図示されていない。他方には、光結合器に固定されたヒートシンク・キャリアが示されている。トランシーバのもう一方には、ヒートシンク・キャリアが示されており、その下方にフレキシブル回路が延出し、フレキシブル回路の一端がオプトエレクトロニク・ダイの一端に近接している。オプトエレクトロニク・ダイとフレキシブル回路の間の接着は図示されていない。
【図5】光コネクタが取り付けられた並列光ファイバ・ケーブルの透視図である。
リテーナの受容ボアに接近したときのようすが示されている。トランシーバのこれらの2つの部品の一方の末端には2つの光結合器のうちの一方が接続される。
【図6】適正な位置に配置されたパッケージ製造品の一部の部品の透視図を図5の光コネクタおよび並列光ファイバ・ケーブルとともに示す図である。図示されているトランシーバの部品は、2つのヒートシンク・キャリア、1つのオプトエレクトロニク・ダイ、1つのフレキシブル回路、ラミネート、オーバモールド・フレーム、1つのリテーナおよびファラデー・バリア・シールドである。オーバモールド・フレームの中には、適正な位置合せでリテーナを受け入れるためのフィーチャが示されている。
【図7】図3、4および6に示したフレキシブル回路の平面図である。図示のフレキシブル回路には補強部材が取り付けられ、接点パッドの配線グリッドをフレキシブル回路の一部分として含む。このグリッドは、トランシーバに組み立てる前に取り除かれる。
【図8】本発明のパッケージ製造品の構造全体の断面図である。
【符号の説明】
10 ラミネート
12 ワイヤボンド・ダイ
14 端子パッド
16 接地パッド
18 オプトエレクトロニク・ダイ
20 並列光ファイバ・ケーブル
22 オーバモールド・フレーム
24 ファラデー・バリア・シールド
25 パッケージ・カバー
26 ヒートシンク・キャリア
28 フレキシブル回路
29 2次元パッド・アレイ
30 光ファイバ結合アセンブリ
32 光結合器
34 ケーブルの終端
36 並列光ファイバ・コネクタ
36’ 保護ハウジング
38 リテーナ
38a リテーナのボア
38b リテーナのボア
40 ピン
41 キャリア・ホール
50 トランシーバ・アセンブリ

Claims (21)

  1. ホスト・カードに有効に接続され、下記ラミネートの平面に対して平行な向きに光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れる面発光レーザ送信器及びPAID受信器を有するパッケージ製造品であって、
    オプトエレクトロニク構成部品を支持するラミネートと、
    前記ラミネートに有効に接続され、前記ラミネートによって支持された電気信号を増幅する増幅器ダイと、
    前記ラミネートに接続され、前記ラミネートによって支持された、前記増幅された電気信号を前記増幅器ダイから受け取るフレキシブル回路と、
    前記フレキシブル回路に電気的に接続され、前記増幅器ダイによって生成された前記増幅された電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成する面発光レーザ送信器、及び、電気信号を生成するPAID受信器を有する、オプトエレクトロニク・ダイと、
    前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリアとを備え
    前記オプトエレクトロニク・ダイは、前記面発光レーザ送信器及びPAID受信器のアクティブ面が前記ラミネートの平面に対して垂直になるように配置されることを特徴とするパッケージ製造品。
  2. 前記オプトエレクトロニク・ダイと光学的に連絡し、光結合器および光ケーブルを有する取外し可能光コネクタを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイから前記光信号を受け取りこれを処理する光学サブアセンブリをさらに備える請求項1に記載のパッケージ製造品。
  3. ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルからの光信号を受け入れる面発光レーザ送信器及びPAID受信器を有するオプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、
    電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成する面発光レーザ送信器、及び、電気信号を生成するPAID受信器を有する、オプトエレクトロニク・ダイと、
    前記オプトエレクトロニク・ダイに電気的に接続されたフレキシブル回路と、
    前記オプトエレクトロニク・ダイに光学的に接続され、これから光信号を受け取る光結合器と、
    前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリアとを備え、
    前記オプトエレクトロニク・ダイは、前記面発光レーザ送信器及びPAID受信器のアクティブ面が前記光ファイバ・ケーブルからの光信号の向きに対して垂直になるように配置されることを特徴とするオプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
  4. 前記光結合器に取外し可能に接続され、前記光結合器と光学的に連絡した光コネクタと、
    前記光結合器に有効に接続され、前記光コネクタに取外し可能に接続され、前記光結合器と光コネクタの位置合せをするリテーナ
    とをさらに備える、請求項3に記載のオプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
  5. 光ファイバ・ケーブルからの光信号を受け入れる請求項に記載のオプトエレクトロニク・サブアセンブリであって、光ケーブルをさらに備える、オプトエレクトロニク・サブアセンブリ。
  6. ホスト・カードに有効に接続され、光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れる面発光レーザ送信器及びPAID受信器を有するパッケージ製造品であって、
    電気信号を受け取るフレキシブル回路と、
    前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記電気信号を受け取り、これに応答して光信号を生成する面発光レーザ送信器、及び、電気信号を生成するPAID受信器を有する、オプトエレクトロニク・ダイと、
    前記フレキシブル回路に有効に接続され、前記オプトエレクトロニク・ダイに取り付けられ、前記オプトエレクトロニク・ダイから除熱するヒートシンク・キャリアとを備え、
    前記オプトエレクトロニク・ダイは、前記面発光レーザ送信器及びPAID受信器のアクティブ面が前記光ファイバ・ケーブルからの光信号の向きに対して垂直になるよう配置されることを特徴とするパッケージ製造品。
  7. オプトエレクトロニク構成部品を支持するラミネートと、
    前記ラミネートに有効に接続され、これによって支持された電気信号を増幅する増幅器ダイと、
    前記オプトエレクトロニク・ダイと光学的に連絡し、光結合器および光ケーブルを有する取外し可能光コネクタを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイからの前記光信号を受け取りこれを処理する光学サブアセンブリと、
    前記光結合器に有効に接続され、前記光コネクタに取外し可能に接続され、前記光結合器と光コネクタの位置合せをするリテーナ
    をさらに備える、請求項に記載のパッケージ製造品。
  8. ホスト・カードに有効に接続され、水平な向きの光ファイバ・ケーブルを取外し可能に受け入れる面発光レーザ送信器及びPAID受信器を有するパッケージ製造品であって、ラミネートに有効に接続された少なくとも1つの変換ダイと、光信号を生成する面発光レーザ送信器、及び、電気信号を生成するPAID受信器を有するオプトエレクトロニク・ダイの間に配置されたフレキシブル回路と、少なくとも1つのヒートシンク・キャリアと、前記ラミネートの方向を規定する水平面に実質的に平行な方向に前記ラミネートから延出するよう前記少なくとも1つの変換ダイに接続された光ファイバ・ケーブルと、前記ラミネートによって支持され、前記フレキシブル回路、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリアを受け取る空洞を有するオーバモールド・フレームとを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイは、前記面発光レーザ送信器及びPAID受信器のアクティブ面が前記ラミネートの水平面に対して垂直になるように配置され、前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリアが前記オプトエレクトロニク・ダイに有効に接続され、前記オーバモールド・フレームの前記空洞が前記少なくとも1つのヒートシンク・キャリア、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記フレキシブル回路を格納し固定するパッケージ製造品。
  9. 前記フレキシブル回路を前記少なくとも1つのヒート・シンクキャリアに、前記ラミネートを前記フレキシブル回路に、前記オプトエレクトロニク・ダイを前記少なくとも1つのヒート・シンクキャリアに取り付ける接着剤をさらに含む、請求項に記載のパッケージ製造品。
  10. 少なくとも1つのファラデー・バリア・シールドをさらに備え、前記オーバモールド・フレームが、前記少なくとも1つのファラデー・バリア・シールドを収容し、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイのRF分離を提供する、請求項に記載のパッケージ製造品。
  11. 前記オプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルとの間に配置された光ファイバ結合をさらに含む、請求項に記載のパッケージ製造品。
  12. リテーナをさらに備え、前記オプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された前記光ファイバ結合が前記リテーナにスナップ接続され、前記リテーナが前記ヒートシンク・キャリアに取り付けられた、請求項11に記載のパッケージ製造品。
  13. 前記光ファイバ結合がオーバモールディングを含む、請求項11に記載のパッケージ製造品。
  14. 前記光ファイバ結合が、一端が前記オプトエレクトロニク・ダイに接続され、反対側の端部が光コネクタに接続された光結合器を含み、前記光コネクタが前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルに接続された、請求項11に記載のパッケージ製造品。
  15. 水平な向きの1組の光ファイバ・ケーブルを垂直な向きの変換ダイに結合する面発光レーザ送信器及びPAID受信器を有するパッケージ製造品であって、実質的に水平な向きのラミネートを規定する平面に対して実質的に平行な向きの少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルと、前記ラミネートの方向を規定する水平面に実質的に平行な方向に前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルが前記ラミネートから延出するよう、前記ラミネートと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に有効に配置されたフレキシブル回路と、前記ラミネートによって支持されたオーバモールド・フレームと、光信号を生成する面発光レーザ送信器、及び、電気信号を生成するPAID受信器を有するオプトエレクトロニク・ダイを有するヒートシンク・キャリアとを備え、前記オプトエレクトロニク・ダイは、前記面発光レーザ送信器及びPAID受信器のアクティブ面が前記ラミネートの水面に対して垂直になるように配置され、前記オーバモールド・フレームが、前記フレキシブル回路、前記オプトエレクトロニク・ダイおよび前記ヒートシンク・キャリアを受け取る空洞を有するパッケージ製造品。
  16. ホスト・カードと通信するパッケージ製造品であって、請求項15に記載の構造を有し、これらの間で電子信号を送信するために前記ホスト・カードの近くに配置されたパッケージ製造品。
  17. 少なくとも1つのRFバリア・シールドをさらに備え、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイのRF分離のため、前記オーバモールド・フレームが前記少なくとも1つのRFバリア・シールドを収容する、請求項15に記載のパッケージ製造品。
  18. 前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された光ファイバ結合をさらに含む、請求項15に記載のパッケージ製造品。
  19. リテーナをさらに備え、前記少なくとも1つのオプトエレクトロニク・ダイと前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルの間に配置された前記光ファイバ結合が前記リテーナに取外し可能に固定され、前記リテーナが前記ヒートシンク・キャリアに取り付けられた、請求項18に記載のパッケージ製造品。
  20. 前記光ファイバ結合がオーバモールディングを含む、請求項18に記載のパッケージ製造品。
  21. 前記光ファイバ結合が、一端が前記オプトエレクトロニク・ダイに接続され、反対側の端部が光コネクタに接続された光結合器を含み、前記光コネクタが前記少なくとも1本の光ファイバ・ケーブルに接続された、請求項18に記載のパッケージ製造品。
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