JP6243923B2 - 電気光学的配置を提供する装置 - Google Patents

Description

本発明の少なくともいくつかの実施形態は、光電子デバイスの作成全般に、特に、電気光学的配置の提供に係る。

垂直共振器面発光レーザー（Vertical Cavity Surface Emitting Lasers: VCSELs）等の面発光源は、一般的に、端面発光レーザーダイオードの発光領域に比して大きな発光領域を有する。VCSEL は通常、光学テレコミュニケーション産業にコスト効率の高いソリューションを提供するものである。

しかしながら家庭用電化製品産業において、コスト面での要求を満たすために省かれるべきものは多い。例えばスマートモバイルデバイス等、家庭用電子（Consumer Electronics: CE）デバイスに組み込まれる VCSEL に対するパッケージングの要求は、テレコミュニケーション産業で使用される VCSEL に対するパッケージングの要求とは異なる。CE デバイスの全体パッケージサイズは、一般的に、小さいフォームファクタに適合するようにさらなる最適化が要求される。

図１は、一般的な面発光（Surface Emitting: SE）レーザーデバイスのパッケージング１００を示す。図１に示すとおり、基板１０２上の SE レーザーデバイス１０３は、実装基板１０１上に配置される。SE デバイス１０３は、実装基板１０３から離間する方向１０４に発光する。SE レーザー１０３をパッケージ内に組み込むため、プリズム及びレンズを備えた光線光学レンズシステム１０６が使用される。図１に示すとおり、光学システム１０６は、光に約 90 度の屈曲１０５を形成してファイバ１０７と連結するように、レーザーデバイス１０３の上にマウントされる。

つまり、現在のパッケージングソリューションでは、面発光（SE）レーザーデバイスを薄型のモバイルデバイスのパッケージに組み込むため、光線光学レンズシステムを備えた 90 度屈曲の光パイプを用いる。このソリューションでは、高価な光線光学レンズシステムの設計及び製造が必要となる。さらに現在のパッケージングソリューションは、製造後、高コストの精密配置アセンブリが必要となる。

電気光学的配置を提供する方法及び装置の一例としての実施形態を開示する。少なくともいくつかの実施形態において、方向転換部を形成するために、プリント回路基板上に、基板の側面上に延伸する電気コネクタを形成する。光電子ダイをプリント回路基板上に配置する。実装基板と略平行な光結合を提供するため、プリント回路基板上の光電子ダイを実装基板上方に直立させる。光電子ダイの連結のための光経路の方向転換部を電気コネクタの方向転換部と置き換えるべく、プリント回路基板の第２面に延伸する電気コネクタを実装基板上に配置する。

本発明のその他の特徴は、添付の図面と、以下の詳細な説明とにより明らかとなるであろう。

本開示の実施形態は、一例として挙げられるものであって限定を意図するものではなく、添付の図面中において、同一の参照符号は同様の要素を示す。
一般的な面発光（SE）レーザーデバイスのパッケージングを示す。 本発明の一実施形態に係る電気光学的配置を提供する光電子デバイスアセンブリの図である。 本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリ基板の斜視図を示す。 図３Ｂ１は、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリを形成するためのマイクロサブアセンブリ基板の完成品の側面図である。図３Ｂ２は、本発明の一実施形態に係る基板上の規定位置に光電子デバイスを配置した後の、図３Ｂ１に類似の図である。図３Ｂ３は、本発明の一実施形態に係る光電子デバイスの上方に保護カバーを形成した後の、図３Ｂ２に類似の図である。図３Ｃは、本発明の一実施形態に係る実装基板の上にサブアセンブリ基板の表面上に設けられた光電子デバイスを直立させた後の、図３Ｂ３に類似の図である。 本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリの上面斜視図である。 図３Ｅは、本発明の一実施形態に係るマイクロ光学サブアセンブリ（Micro Optical Sub-Assembly: MOSA）の断面図である。図３Ｆは、本発明の一実施形態に係る実装基板の上方に基板上に設けられた光電子デバイスを直立させた後の、図３Ｅに類似の側面図である。 本発明の一実施形態に係る実装基板の上方に直立させたマイクロ光学サブアセンブリ（MOSA）を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る MOSA の上面斜視図である。 図５Ａは、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリ基板の上面図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係るビアを通じてドリルカットした後の、図５Ａに類似の図である。 本発明の一実施形態に係るサブアセンブリの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るサブアセンブリの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアセンブリの底面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る実装基板上に設けられた図８Ａのアセンブリの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る実装基板上に設けられたアセンブリの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るマイクロ光学サブアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態に係るデータ処理システムを示す。

電気光学的配置を提供する方法及び装置の一例としての実施形態を開示する。本明細書に記載の一例としての実施形態は、家庭用電化製品（CE）に適用するための低コストかつフォームファクタが小さい光電子デバイスのパッケージングに取り組むものである。本明細書に記載の一例としての実施形態は、例えば、高ビットレート光接続リンク、薄型光ケーブル、軽量光ケーブル、家庭用光学製品、家庭用電気製品、家庭用電気光学製品、及び非密封パッケージング等のための標準構成要素を用いて低コストかつ簡易の光学配置を提供するものである。

少なくともいくつかの実施形態において、電気コネクタは、所定の角度の方向転換部を形成するため、プリント回路基板上に、その基板の側面上に延伸するように形成される。光電子ダイは、プリント回路基板上に配置される。プリント回路基板上の光電子ダイは、実装基板と略平行な光結合を提供するため、実装基板上方に直立させられる。プリント回路基板の側面に延伸する電気コネクタは、光電子ダイの連結のための光経路の方向転換部を電気コネクタの方向転換部に置き換えるべく、実装基板上に配置される。

少なくともいくつかの実施形態において、面発光レーザー（例えば、VCSEL）及び光検出器の少なくとも１つを備えたマイクロ光学サブアセンブリ（MOSA）が垂直基板上に配置される。これにより、任意の光コリメータを内蔵し、光学スペーサと、ファイバホルダを備えたレンズホルダとを個々の部品として備えた 90 度（「直角」）光パイプ屈曲部を用いることなく、ファイバの組み付けが容易になる。一実施形態において、本明細書に記載の MOSA は、家庭用電子光学部品及びアプリケーションのために、低コストで設置面積の小さい（例えば、約 3x5mm 未満）、アクティブ光ケーブル（Active Optical Cable）構成要素の提供を可能にする。光軸の直角方向転換部を取り除くことにより、光配置の精度公差を少なくとも１０倍（例えば、10μm 〜100μm まで）増し、送受信機のための光学サブアセンブリに掛かるコストの大部分を節約することができるという利点を提供する。

少なくともいくつかの実施形態において、光電子デバイス（例えば、VCSEL、その他の SE デバイス、光検出器）は、プリント回路基板（Printed Circuit Board: ＰＣＢ）の一般的基板材料上に搭載される面である。電極は、光電子デバイスを作動するため、基板の縁部上に形成される。少なくともいくつかの実施形態において、マザーボード、又は、例えば、Mobile High Definition Link（MHL）、High-definition Multimedia Link（HDMI（登録商標））、Peripheral Component Interconnection Express(PCIE)、Universal Serial Bus（USB)、Thunderbolt、SATA、及びその他の機能のための高速 SERDES（シリアライザ／デシリアライザ）等のより高いレベルの機能のための二次モジュール上に直立した形状で基板を維持するため、プラスチックカバーを光電子デバイスの上方に形成する。

通常、SerDes は、入力／出力の制限を補償するため高速コミュニケーションで一般的に使用される一対の機能ブロックをいう。これらのブロックは、シリアルデータとパラレルインタフェースとの間で、各方向にデータを変換する。Thunderbolt は、拡張バスを介して周辺機器をコンピュータに接続するインタフェース全般をいい、SATA は、ホストバスのアダプタをハードディスクドライブ及び光学ドライブ等の大容量記憶デバイスに接続するためのコンピュータバスインタフェースをいう。

以下の説明では、本明細書に記載の実施形態のうちの１つ以上を完全に理解することを目的とし、特定の材料や要素の寸法等、数多くの特定の詳細を 示す。しかしながら当業者にとって、本明細書に記載の１つ以上の実施形態がこれらの特定の詳細を伴うことなく実践されてもよいことは明らかであろう。他の例において、本説明を不要に分かりにくくすることを避けるため、半導体製造プロセス、技術、材料、設備等は詳細に記していない。

或る一例としての実施形態を説明し、添付の図面で示すが、このような実施形態は単なる例示に過ぎず、限定を意図するものでないこと、また当業者が修正に思い至ってもよいため、これらの実施形態は図示や説明の特定の構成及び配置に限定されるものでないことを理解しなければならない。

本明細書全体を通じて「一実施形態」、「一実施形態」、又は「ある実施形態」と言及した場合、その実施形態と関連して記載した特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って本明細書全体を通じて種々の箇所で「一実施形態」「実施形態」等のフレーズが出現しても、必ずしもすべてが同一の実施形態について言及しているものとは限らない。さらに１つ以上の実施形態において、特定の特徴、構造、又は特性が任意の好適な方法で組み合わせられてもよい。

さらに、進歩的な側面は、開示される１つの実施形態のすべての特徴でなく、それより少ない特徴の中に見出される。従って詳細な説明に続く請求項がこの詳細な説明に明確に組み込まれ、各請求項は個別の実施形態として成り立つ。本明細書には一例としての実施形態を記載したが、当業者は本明細書に記載の修正及び変更を伴ってこれらの一例としての実施形態が実践できることを認識するであろう。従って本説明は、制限でなく、例示と見做されなければならない。

図２は、一実施形態に係る電気光学的配置を提供する光電子デバイスアセンブリの図である。光電子アセンブリ２００は、マイクロサブアセンブリ基板２０２上に電気コネクタ２０７を備える。基板２０２は、面２０６と、面２１２と、側面２０５とを有する。側面２０５は、面２０６及び面２１２と隣接する。一実施形態において、面２１２及び面２０６は、対向する面であり、互いに略平行である。一実施形態において、側面２０５のサイズは、基板の面２０６のサイズに比して実質的に小さい。一実施形態において、基板の側面２０５は、約 1mm から 3mm の厚さである。

電気コネクタ２０７は、所定角度の方向転換部（図示せず）を形成するため、基板２０２に沿って側面上に延伸する。マイクロサブアセンブリ基板２０２の面２０６上の光電子ダイ２０３は、電気コネクタ２０７に接続される。光電子ダイ２０３は、基板２０２の面２０６と略平行な光学面２０８を有する。図２に示すとおり、マイクロサブアセンブリ基板２０２の面２０６上の光電子ダイ２０３は、実装基板２０１上方に直立させられる。一実施形態において、マイクロアセンブリ基板２０２は、プリント回路基板である。本明細書に記載のとおり、電気光学的配置を提供するためにプリント回路基板を使用することにより、プロセスを低コストにし、容易に形状を規定し、納期を短くするという利点を提供する。一実施形態において、実装基板２０１は、マザーボード、次レベル集積基板、又はその他のアセンブリ実装基板である。図２に示すとおり、直立した基板２０２の側面２０５は、実装基板２０１の上面に配置される。面２０６及び面２１２は、実装基板２０１に略直交する軸Ｙ２１０に沿って直立する。一実施形態において、電気コネクタ２０７の一部は、側面２０５と実装基板２０１との間に位置づけられる。図２に示す通り、光学面２０８は、実装基板２１１に略平行な軸Ｘ２１１に沿うファイバ２０４と光結合される。少なくともいくつかの実施形態において、軸（例えば、軸Ｘ２１１）に沿うファイバが実装基板（例えば、実装基板２０１）と略平行であることは、軸が実装基板と同一の方向に延伸することを意味する。少なくともいくつかの実施形態において、軸（例えば、軸Ｘ２１１）に沿うファイバが実装基板（例えば、実装基板２０１）と略平行であることは、軸が実装基板と交わらないことを意味する。少なくともいくつかの実施形態において、軸（例えば、軸Ｘ２１１）が実装基板（例えば、実装基板２０１）と略平行であることは、この軸上の少なくとも２つの点が実装基板から同様の距離だけ離間していることを意味する。少なくともいくつかの実施形態において、「略平行」という用語は、ファイバの位置の、例えばファイバ屈曲によって発生する実装基板の面に平行な軸からの僅かな角度のずれが、例えばシステム設計が許容する動力喪失の制約、製品寿命の信頼性仕様、及び与えられたコスト制約での製造の容易さの範囲内で許容可能であることを意味する。少なくともいくつかの実施形態において、軸（例えば、軸Ｘ２１１）が実装基板（例えば、実装基板２０１）と略平行であることは、参照軸と実装基板の軸との間の角度が±４５度未満であることを意味する。

一実施形態において、マイクロサブアセンブリ基板２０２の側面２０５に延伸する、所定角度の方向転換部を有する電気コネクタ２０７は、以下に詳細に述べるとおり、光電子ダイの連結のための光経路の方向転換部に取って代わる。少なくともいくつかの実施形態において、光電子ダイは、面発光デバイス（例えば、VCSEL、その他の SE デバイス）、光検出器（フォトダイオード、その他の光検出器）、又はその双方を備える。一般的に、面発光デバイスは、上面に略直角な光出力を有する種別のデバイスをいう。ファイバ２０４は、例えば、マルチモードファイバ、プラスチック光ファイバ（POF: Plastic Optical Fiber）、ガラス光ファイバ、単一モードファイバ、又はその他の光ファイバであり得る。光ファイバは、任意のコア径を有することができる。少なくともいくつかの実施形態において、光ファイバのコア径は、約 500 ミクロン（μm）から約 1 ミリメートル（mm）である。少なくともいくつかの実施形態において、光ファイバのコア径は、約 10μm 未満である。少なくともいくつかの実施形態において、光ファイバのコア径は、約 10μm から約 1 mm である。

少なくともいくつかの実施形態において、光電子ダイを駆動するため、プリント回路基板上にドライバ（図示せず）が搭載される。少なくともいくつかの実施形態において、プリント回路基板の側面に延伸する、方向転換部を有する電気コネクタは、電気インピーダンスを制御するために構成される。少なくともいくつかの実施形態において、プリント回路基板（PCB）は、FR-4、FR-2、ポリイミド、及びテフロン（登録商標）のうちの少なくとも１つを含む。少なくともいくつかの実施形態において、プリント回路基板は、多層セラミック基板を含む。

PCB 基板を使用し、非導電基板上に積層された導電層より形成された導電配線を用いて、電子部品を機械的に支持し、かつ電気的に接続する。導電層は、一般的に、薄い銅箔で作られる。絶縁層誘電体は、一般的に、エポキシ樹脂プリプレグとともに積層する。一実施形態において、PCB 基板は、ソルダーレジストで被覆される。少なくともいくつかの実施形態において、PCB 基板は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、FR-4、FR-1、CEM-1、又は CEM-3 等の誘電体を含む。PCB において使用可能なプリプレグ材料の例として、FR-2（フェノールコットン紙）、FR-3（コットン紙及びエポキシ）、FR-4（織物ガラス及びエポキシ）、FR-5（織物ガラス及びエポキシ）、FR-6（マットガラス及びポリエステル）、G-10（織物ガラス及びエポキシ）、CEM-1（コットン紙及びエポキシ）、CEM-2（コットン紙及びエポキシ）、CEM-3（非織物ガラス及びエポキシ）、CEM-4（織物ガラス及びエポキシ）、CEM-5（織物ガラス及びポリエステル）が挙げられる。

本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態では、マルチモードファイバ又はプラスチック光ファイバ（POF）のシンプルな配置によって、リンクを形成する受信機に対して高ビットレートの光学データを連結できるように、量産部品を備えた低コストのキャリア上に設けられた一般的な VCSEL ベアダイ（チップ）を使用する。一般的に、光は、VCSEL 面から上方に発光される。VCSEL が最終的に PCB 内に組み付けられる際、シームレスに相互接続された VCSEL の電気経路を、保証される高速電気シグナルインテグリティの要求の範囲内に収めるため、従来のアプローチでは VCSEL から発光された光の経路を屈曲する必要があった。光の経路を屈曲するには、一般的に、ファイバの開口数の制限、レーザー光の発散角、及びその他の制約等、数多くの制約があるため、高度な光学機械設計を通じて光の経路を 90 度屈曲する追加のプラスチック片又はガラス片を加える必要があった。光学機械部品を綿密に設計したとしても、光経路の配置プロセスの要件が厳しくなるため、例えば、高精度のための料金など、さらなる製造プロセスコストが発生してしまう。

本明細書に記載の実施形態は、リンク信号品質を要求の範囲内に収めつつ、光の大部分をファイバ（例えば、ファイバ２０４）に収集するファイバ突合せ結合法を用いることにより（例えば、ファイバ端部を光学面（例えば、光学面２０８）に十分接近させることにより）、光学アセンブリ精度のための追加料金を避ける。突合せ結合では、レンズが取り除かれ、ファイバは光源の光学面から直接光を収集する。一実施形態において、光電子チップのサイズは、約 500 ミクロン（μm）〜約 1 ミリメートル（mm）又はその他のサイズである。一実施形態において、光電子チップのサイズは、500 ミクロン（μm）未満である。一実施形態において、光電子チップの光学面領域（例えば、面発光デバイスの発光領域）のサイズは、直径が、約 10μm〜約 20μm 又はその他のサイズである。一実施形態において、光電子チップの光学面領域のサイズは、10μm 未満である。一実施形態において、光電子チップの光学面領域（例えば、光検出器の感光性受光領域）のサイズは、直径が、約 60μm 〜約 100μm 又はその他のサイズである。少なくともいくつかの実施形態において、光電子チップの光学面領域のサイズは、突合せ光ファイバのコア部のサイズより小さくはない。

従来のアプローチでは、光パイプの機械設計を通じて、プラスチック要素又はガラス要素により、光の経路を 90 度屈曲するものであった。これにより、余剰の精度設計や構成要素が生じ、コスト競争の面で市場障壁を生じてしまう。

ファイバ突合せ結合法は、光パイプの長さが追加される従来のアプローチでは不可能であった。通常の PCB 組付けプロセスで「突合せ結合」を可能にするため、本明細書に記載の実施形態では、保証された電気 SI の性能を要求レベルの範囲に収めつつ、光パイプの長さの追加（直角方向転換部）を取り除くべく、光電子チップのキャリア（例えば、基板２０２）を実装基板（例えば、実装基板２０１）に対して約 90 度跳ね上げる。

本明細書に記載の実施形態では、高コストの光パイプを用いることなく光軸を取扱うために機械構造を再構成することにより、90 度光パイプ等のプリズムといったコストを増すものの主要部分を取り除いている。一実施形態において、基板（例えば、基板２０２）を直立させることにより、送信光電子デバイス（例えば、VCSEL）面（例えば、面２０８）（送信端）からファイバ（例えば、ファイバ２０４）まで、且つ、ファイバ（例えば、ファイバ２０４）から遠端（受信端）における受信光電子デバイス（例えば、フォトダイオード）面（例えば、面２０８）まで、光軸（例えば、軸Ｘ２１１に沿う）が直線を形成する。少なくともいくつかの実施形態において、実装基板（例えば、実装基板２０１）に略直角に直立する基板上に搭載した光電子デバイスに電気的接続を付与するため、基板縁部（例えば、縁部周辺のデバイス搭載側、縁部周辺の側面）に複数の電極を形成する。例えば、C カット、電気めっき、パッケージピン技術等、電子デバイスの製造分野の当業者にとって既知である任意の技術を用いて、基板縁部に複数の電極を形成することができる。

少なくともいくつかの実施形態において、キャリア（例えば、基板２０２）上に光電子デバイス（例えば、ダイ２０３）を搭載し、そのキャリアはキャリアの縁部（例えば、側面２０５）上に延伸する電気的接続（例えば、銅配線）を有する。少なくともいくつかの実施形態において、電気的接続は、C カットビア、屈曲ピン、及び導電線のうちの少なくとも１つを含む。少なくともいくつかの実施形態において、キャリアの縁部上に延伸する電気的接続は、キャリアの縁部に設けられた面搭載ピンパッドを用いて形成される。少なくともいくつかの実施形態において、キャリアの縁部上に延伸する電気的接続は、例えば、C カット、電気めっき、無電解めっき、及びセラミック多層 SMD 技術等、電子デバイスの製造分野の当業者にとって既知の技術を用いて形成される。

本明細書に記載の少なくともいくつかの実施形態において、信号チャンネルのための「光学的直角方向転換部」を「電気的直角方向転換部」に置き換える。これにより、実装がより困難であり、高価でかさばる光学的製造プロセルの代わりに、より精度の高い設計及び実装の電気的製造プロセスを可能にする。

図３Ａは、一例としての実施形態に係るマイクロサブアセンブリ基板３０１の斜視図３００を示す。マイクロサブアセンブリ基板３０１は、上面３０２と、底面３０３と、側面３０４とを有する。少なくともいくつかの実施形態において、マイクロサブアセンブリ基板は、プリント回路基板である。電気コネクタ３０５等の電気コネクタを、基板３０１上に形成する。電気コネクタ３０５は、面３０１から側面３０４上に延伸する。電気コネクタ３０５は、側面３０４と面３０１との間の角部において方向転換部３０７を形成する。図３Ａに示すとおり、基板３０１は、マイクロサブアセンブリを、例えば、レンズホルダ、ファイバホルダ、又はその他のサブアセンブリ等、次レベルの集積モジュールに取り付けるための係合機能部３０６を有する。一実施形態において、他の係合機能部の実装も可能であるが、係合機能部３０６は基板の傾斜角部である。一実施形態において、側面３０４のサイズは、基板の上面３０２のサイズに比して実質的に小さい。一実施形態において、基板の側面３０４は、厚さが、約 1mm 〜約 3mm である。

図３Ｂ１は、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリを形成するためのマイクロサブアセンブリ基板の完成品の側面図３１０を示す。サブアセンブリ基板３１１は、対向面であり、互いに略平行である面３２１及び面３２２を有する。側面３２３は、面３２１と面３２２との間にある。一実施形態において、サブアセンブリ基板３１１は、電気コネクタ３１２等の電気コネクタを有する PCB 基板の完成品である。電気コネクタ３１２は、本明細書に記載のとおり、光電子ダイの連結のための光経路の方向転換部と置き換える方向転換部（図示せず）を形成するため、デバイス搭載面から側面上に延伸する。少なくともいくつかの実施形態において、電気コネクタ３１２等の電気コネクタの形成には、以下に詳細に説明するとおり、C カット、ピン屈曲、電気めっき、及び塗布のうちの少なくとも１つが含まれる。少なくともいくつかの実施形態において、マイクロサブアセンブリ基板は、本明細書に記載のとおり、プリント回路基板である。一実施形態において、基板３１１の厚さによって決まる側面３２３のサイズは、基板３１１の幅によって決まる面３２１のサイズに比して実質的に小さい。例えば、基板３１１の厚さは、約1mm 〜約 2mm 又はその他の厚さとすることができる。例えば、基板３１１の幅は、約 4mm 〜約 6mm 又はその他の幅とすることができる。

図３Ｂ２は、本発明の一実施形態に係る基板上の規定位置に光電子デバイス３１３を配置した後の、図３Ｂ１に類似の図３４０である。一実施形態において、光電子デバイス３１３は、本明細書に記載のとおり、基板のデバイス搭載面に略平行な光学面を有する光電子半導体ダイである。一実施形態において、光電子デバイス３１３は、本明細書に記載のとおり、面発光デバイス及び光検出器のうちの少なくとも１つを含む。電子デバイス３１４は、基板３１１上の規定位置に配置される。一実施形態において、電子デバイス３１２は、光電子デバイス３１３のドライバ、トランスインピーダンス増幅器（TIA: transimpedance amplifier）、集積回路、又はその他のパッシブ又はアクティブな電子デバイスである。一実施形態において、光電子デバイス３１３に取り付けるため、基板の所定位置上に表面パッドを形成する。一実施形態において、光電子デバイスは、糊付け、はんだ付け、又はその組み合わせ等、当業者にとって既知の任意の技術を用いて基板に取り付けることができる。

図３Ｂ３は、本発明の一実施形態に係る光電子デバイス上方に保護カバー３１５を形成した後の、図３Ｂ２に類似の図３４１である。一実施形態において、保護カバー３１５は、光透過性のパッシベーション層である。例えば、保護カバーの厚さは、約 5mm 〜約 6mm 又はその他の厚さとすることができる。一実施形態において、パッシベーション層には、光透過性の紫外線硬化性エポキシ樹脂が含まれる。一実施形態において、パッシベーション層は、例えば、ULTEM（ポリエーテルイミド）、ポリイミド、エポキシ等の FH/LH 材料を含む。

光電子デバイス３１３は、コネクタ３１２等の電気コネクタに接続される。一実施形態において、光電子ダイは、ワイヤーボンディング技術を用いて、コネクタ３１２等の電気コネクタに接続される。一実施形態において、光電子ダイは、フリップチップボンディング技術を用いて、コネクタ３１２等の電気コネクタに接続される。ワイヤーボンディング技術及びフリップチップボンディング技術は、電子デバイスの製造分野の当業者にとって既知の技術である。

図３Ｃは、本発明の一実施形態に係る、実装基板３２４上方にサブアセンブリ基板３１１の面３２１上の光電子デバイス３１３を直立させた後の、図３Ｂ３に類似の図３２０である。図３Ｃに示すとおり、基板３１１の側面３２３は、実装基板３２４上に配置される。面３２１及び面３２２は、実装基板３２４から離間する方向３９０に延伸する。一実施形態において、方向３９０は、実装基板３２４の面と略直角である。電気コネクタ３１２の一部は、側面３２３と基板３２４との間に位置する。電気コネクタ３１２の一部３１６は、面３２１上に位置する。電気コネクタ３１２は、これらの部分の間に所定角度の方向転換部３９１を有する。一実施形態において、導電体の方向転換角度は直角（約 90 度）である。一実施形態において、光経路の直角方向転換部は、本明細書に記載のとおり、信号品質を維持しつつ、電気コネクタの方向転換部３９１と置き換えられる。光電子デバイス３１３は、図３Ｃに示すとおり、ワイヤー３２５によって電気コネクタの一部３１６に接続される。

図３Ｄは、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリの上面斜視図３３０である。プリント回路基板３３４上に、電気コネクタ３３２等の電気コネクタを形成する。電気コネクタは、本明細書に記載のとおり、方向転換部３４２等の方向転換部を形成するため、基板３３１の面３３５から側面３３３上に延伸する。プリント回路基板３３１の面３３５に配置された光電子ダイ３３６は、電気的接続３３８（例えば、導電性ワイヤー）を介して、コネクタ３３２等の電気コネクタに直接接続される。光電子ダイ３３７は、面３３５に対して略直角の光軸３３７を有する。電子デバイス３４０（例えば、ドライバ、ＴＩＡ、集積回路、若しくはその他のアクティブ又はパッシブ電子デバイス）は、基板３１１上に配置される。電子デバイス３４０は、面３３５に沿う電気的接続３３９を介して、コネクタ３４３等の縁部電気コネクタに接続される。一実施形態において、電気コネクタ３３２及び３４３等、基板のデバイス搭載面から側面まで延伸する電気コネクタは、側面３３３に沿って屈曲されたデバイス搭載面３３５上に形成されたピンである。一実施形態において、電気コネクタ３３２及び３４３等、基板のデバイス搭載面から側面まで延伸する電気コネクタは、基板の側面上の電気めっき導電線に直接接続される、基板のデバイス搭載面上に、導電性パッドを有する。一実施形態において、電気コネクタ３３２及び３４３等、基板のデバイス搭載面から側面まで延伸する電気コネクタは、C カットビアである。一実施形態において、電気コネクタ３３２等の電気コネクタは、サブアセンブリに直接接続されたインピーダンス制御電気配線である。すなわち、本明細書に記載のとおり、サブアセンブリに直接接続された直角方向転換部を有する電気コネクタは、例えば、50 オーム、100 オーム、又はその他のインピーダンス値等、所定の値のインピーダンスを維持する。

図５Ａは、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリ基板の上面図５００である。パッド５０４及びパッド５０５等の導電性パッドを、サブアセンブリ基板５０１上に形成する。一実施形態において、係合機能部を形成するため、基板５０５の角部を破線部５０２で切断する。一実施形態において、係合機能部は、本明細書に記載のとおり、次レベルのパッケージングのために、他のサブアセンブリモジュールと係合する所定の形状を有する。ビア５０３等の貫通孔ビアが基板５０１に穿孔される。一実施形態において、ビアには、電子デバイス製造分野の当業者にとって既知の技術を用いて、銅等の導電材料が充填される。充填されたビア及びパッドに接続するため、基板５０１上に配線５０７及び５０８等の導電配線を形成する。一実施形態において、基板５０１は、電子デバイスの製造分野の当業者にとって既知の C カット技術を用いて、破線５０３に沿って、充填したビアを通じてドリルカットされる。

図５Ｂは、本発明の実施形態に係る、ビアを通じてドリルカットをした後の、図５Ａに類似の図５２０である。図５Ｂに示すとおり、デバイス搭載面から、C カットビア５１３等、半分（C カット）充填された導電ビアを備えた基板５０１の側面まで延伸する電気的接続を形成する。ビア５１３等の C カットビアを、マザーボード、次レベル集積基板、又はその他のアセンブリ実装基板へ接触する電気コネクタとして使用する。C カットビア５１３等の C ットビアは、デバイス搭載面と基板の側面との間に方向転換部を有する。この方向転換部は、次レベルの集積の光軸を光電子デバイスの光軸に略平行にするために、光電子デバイスのための光経路の方向転換部に取って代わる。

図３Ｅは、本発明の一実施形態に係るマイクロ光学サブアセンブリ（MOSA）の断面図３５０である。サブアセンブリ基板３５１は、本明細書において記載されるとおり、互いに略平行な上面３５１と底面３５２とを有する。図３Ｅに示すとおり、貫通開口３５５は、基板３５１を通り抜けるように形成される。本明細書に記載の光電子デバイス３５４及び電子デバイス３５６は、基板３５１上に配置される。光電子デバイス３５４は、開口３５５と対向するようにデバイス搭載面３５３上で裏返しにされている。図３Ｅに示すとおり、光電子デバイスの光学面３９５は、基板の開口に対向する。一実施形態において、光電子デバイス３５４は、当業者にとって既知のフリップチップボンディング技術を用いて、基板３５１上にフリップチップ接合されている。

図３Ｆは、本発明の一実施形態に係る、実装基板３６１上方に基板３５１上の光電子デバイス３５４を直立させた後の、図３Ｅに類似の側面図３６０である。図３Ｆに示すとおり、基板３５１の側面３５９は、実装基板３６１上に配置される。光電子デバイス３５４は、例えば、はんだボール３６２等のはんだボールを介して面３５３に接合される。図３Ｅに示すとおり、面３５３及び面３５２は、本明細書に記載のように、実装基板３６１から離間する方向に延伸している。一実施形態において、この方向は、本明細書に記載のとおり、実装基板３６１の面に対して略直角である。光電子デバイス３５４への電気コネクタは、側面３５９と実装基板３６１との間の部分３６２及び面３５３上の部分とを有する。光電子デバイスへの電気コネクタは、上述の通り、これらの部分によって形成される所定角度の方向転換部を有する。図３Ｆに示すとおり、光は、光電子デバイスの光学面の光軸３５７に沿って、開口３５５を通じて伝播する。光電子デバイス３５４は、本明細書に記載のいずれかの光電子デバイスであり得る。

図３Ｇは、本発明の一実施形態に係る実装基板３７１上方に直立させた MOSA ３７６を示す側面図３７０である。図３Ｇに示すとおり、サブアセンブリ基板３７２の側面３７７は、実装基板３６１上に配置される。光電子デバイス３７８及び電子デバイス３７９は、上述のとおり、基板３７２の面３７５上に搭載される。図３Ｇに示すとおり、基板３７２の面３７５と対向面３９６とは、上述のように、実装基板３７１から離間する方向に延伸している。一実施形態において、この方向は、上述のとおり、実装基板３７１の面に対して略直角である。上述のとおり、デバイス３７８及び３７９の上方には保護カバー３８０が形成される。MOSA ３７６は、デバイス３７９への電気コネクタ３７３と、面３９６上の電気コネクタ３７４とを有する。電気コネクタ３７３は、上述のとおり、電気光学的配置を提供するため、側面３７７から面３７５まで方向転換する。電気コネクタ３７４は、対向面３７６に電気的接続を与えるため、側面３７７から面３７６まで方向転換する。デバイス３７８及び３７８は、本明細書に記載のいずれかの光電子デバイスであり得る。

図４は、本発明の一実施形態に係るマイクロサブアセンブリ（MOSA）の上面斜視図である。MOSA ４００は、本明細書に記載のとおり、基板４０２上に設けられた光電子デバイス（図示せず）と、保護カバー４０３とを備える。本明細書に記載のとおり、光電子デバイスのための光経路の直角方向転換を無くすため、基板上に、電気コネクタ４０４等、デバイス搭載面から基板４０２の側面まで直角方向転換部を有するインピーダンス制御電気コネクタを形成する。以下、詳細に説明するとおり、電気コネクタ４０４等の電気コネクタを、次レベルの集積アセンブリのため、実装基板にはんだ付けする。

図６は、本発明の一実施形態に係るサブアセンブリの斜視図６００である。図６に示すとおり、マイクロサブアセンブリ（MOSA）６０１は、上述のとおり、実装基板６１０上に直立され、基板６０１上の光電子デバイス上方に保護カバー６０６を備える。上述のとおり、MOSA ６０１は光電子デバイスに接続される電極を有し、その電極は実装基板にはんだ付けするための方向転換部を有する。MOSA ６０１は、本明細書に記載のいずれかの MOSA であり得る。MOSA ６０１は、例えば、サブアセンブリ６０２の係合機能部等、他のサブアセンブリの係合機能部と係合する係合機能部６０４を有する。一実施形態において、サブアセンブリ６０２の係合機能部は、機能部６０４を受容する開口６０５を有する。図６に示すとおり、保護カバー６０６は、サブアセンブリ６０２の壁部６０８に取り付けられように構成される。一実施形態において、MOSA ６０１をサブアセンブリ６０３（例えば、ファイバホルダ）に光学的に連結する開口６０９を有するサブアセンブリ６０２は、直立した基板６０７に対する支持部材として機能する。一実施形態において、サブアセンブリ６０２は、レンズホルダである。サブアセンブリ６０３は、光ファイバ６１１を保持するための開口６１２、及びサブアセンブリ６０２等の他のサブアセンブリに係合するための係合機能部６０６を有する。ファイバ６１１は、例えば、マルチモードファイバ、プラスチック光ファイバ（POF: Plastic Optical Fiber）、ガラス光ファイバ、単一モードファイバ、又はその他の光ファイバであり得る。光ファイバのコア径は、例えば、約 500 ミクロン〜約 1 ミリメートル又はその他のコア径であり得る。

図７は、本発明の一実施形態に係るサブアセンブリの斜視図７００である。図７に示すとおり、マイクロサブアセンブリ（MOSA）７０１は、上述のとおり、実装基板７１０上に直立する基板上の光電子デバイス上方に保護カバーを備える。MOSA ７０１は、上述のとおり、光電子デバイスに接続される電極７１１等の電極を有し、その電極は実装基板にはんだ付けするための方向転換部を有する。MOSA ７０１は、本明細書に記載のいずれかの MOSA であり得る。MOSA ７０１は、上述のとおり、例えば、サブアセンブリ７０２の係合機能部７０８等、他のサブアセンブリの係合機能部と係合する切断角７０４を有する。一実施形態において、MOSA ７０１をサブアセンブリ７０３（例えば、ファイバホルダ）に光結合する開口７０７を備えたサブアセンブリ７０２は、MOSA ７０１の直立した基板に対する支持部材として機能する。一実施形態において、サブアセンブリ７０２は、レンズホルダである。ファイバホルダ７０３は、光ファイバ７０５を保持する開口７０６と、例えば、サブアセンブリ７０２の係合機能部７０９等、他のサブアセンブリと係合する係合機能部７１２とを有する。一実施形態において、直立した基板７０１上の光電子デバイスの光学面の中央、開口７０７の中央、及び開口７０６の中央は、実装基板７１０から所定の高さ（ファイバ７０５を基板７０１上に直立した光電子デバイスと突合せ結合するための高さ７１３等）に維持される。ファイバ７０５は、例えば、マルチモードファイバ、プラスチック光ファイバ（POF）、ガラス光ファイバ、単一モードファイバ、又はその他の光ファイバであり得る。光ファイバのコア径は、例えば、約５００ミクロン〜約１ミリメートル又はその他のコア径であり得る。

図８Ａは、本発明の一実施形態に係るアセンブリの底面斜視図８００である。アセンブリ８０５は、サブアセンブリ８０２に取り付けられた MOSA ８０１を備える。サブアセンブリ８０２は、上述のとおり、MOSA ８０１の直立した基板に対する支持部材として機能する。MOSA ８０１は、サブアセンブリ８０２の係合機能部８２６の開口に挿入される係合機能部８０７により、サブアセンブリ８０２に取り付けられる。MOSA ８０１は、上述のとおり、次レベルのアセンブリの実装基板に直接接続する電気コネクタ８０６等、プリント回路基板上に電気コネクタを有する。MOSA ８０１は、上述のとおり、サブアセンブリ８０２に取り付けるべく、プリント回路基板上の光電子デバイス上方にカバー８０５を有する。サブアセンブリ８０２（例えば、レンズホルダ）は、上述のとおり、搭載機能部を介して、サブアセンブリ８０３に取り付けられる。一実施形態において、サブアセンブリ８０３はファイバ８０４を保持する。ファイバ８０４は、例えば、マルチモードファイバ、プラスチック光ファイバ（POF）、ガラス光ファイバ、シングルモードファイバ、又はその他の光ファイバであり得る。光ファイバのコア径は、例えば、約 500 ミクロン〜約 1 ミリメートル又はその他のコア径であり得る。

図８Ｂは、本発明の一実施形態に係る、実装基板上における、図８Ａのアセンブリ８０５の上面斜視図８２０である。図８Ｂに示すとおり、サブアセンブリ８０２（例えば、レンズホルダ）により支持される MOSA ８０１は、上述のとおり、サブアセンブリ８０３（例えば、ファイバホルダ）に取り付けられる。アセンブリ８０５は、搭載面８１０上に搭載される。アセンブリ８０５は、本明細書に記載の実施形態に係る電気光学的配置を提供する。一実施形態において、搭載面８１０に取り付けられたアセンブリ８０５は、アクティブ光ケーブル、テレビモニター、又はその他の光電子デバイスアセンブリの一部である。

図９は、本発明の一実施形態に係る実装基板９２０上のアセンブリ９０５の上面斜視図９００である。図９に示すとおり、アセンブリ９０５は、図７のサブアセンブリ７０１、７０２、及び７０３の対応する係合機能部と類似の係合機能部を有するサブアセンブリ９０１、９０２、及び９０３を備える。サブアセンブリ９０２（例えば、レンズホルダ）によって支持される MOSA ９０１は、上述のとおり、対応する係合機能部を介して、サブアセンブリ９０３に取り付けられる。一実施形態において、サブアセンブリ９０３は、ファイバ９０４を保持する。ファイバ９０４は、上述のいずれかのファイバであり得る。アセンブリ９０５は、搭載面９１０上に搭載される。一実施形態において、搭載面９１０上のアセンブリ９０５は、アクティブ光ケーブル、テレビモニター、又はその他の光電子デバイスアセンブリの一部である。

図１０は、本発明の一実施形態に係るマイクロ光サブアセンブリの断面図１０００である。光電子デバイス１００４（例えば、面発光装置、光検出器）は、プリント回路基板１００２の側面に取り付けられる。図１０に示すとおり、プリント回路基板１００２は実装基板１００１上に配置される。プリント回路基板１００２は、本明細書に記載のいずれかの基板であり得る。実装基板１００１は、本明細書に記載のいずれかの実装基板であり得る。本明細書に記載の保護カバー１００３は、デバイス１００４を被覆する。電気的接続１００８は、レンズを用いることなく、光軸１００７に沿ったファイバ１００６の突合せ結合を提供するため、基板１００２の側面から基板の上面１００９まで、所定角度（例えば、約 90 度）の方向転換部を形成して延伸する。一実施形態において、側面は、基板の上面に比して実質的に小さい。一実施形態において、基板の側面は、厚さが、約 1mm 〜約 3mm である。

図１１は、本発明の一実施形態に係るデータ処理システム１１００を示す。データ処理システム１１００は、基板１１０２を収容する。基板１１０２は、本明細書に記載の実施形態に係る電気光学的配置を提供する光電子アセンブリを備えた複数の構成要素を備えてもよい。プロセッサ１１０４は、基板１１０２に対して物理的且つ電気的に連結される。いくつかの実装において、少なくとも１つの通信チップも基板１１０２に物理的且つ電気的に連結される。さらに他の実装において、少なくとも１つの通信チップ１１０６がプロセッサ１１０４の一部である。

データ処理システム１１００は、適用に応じて、基板１１０２に物理的又は電気的に連結されてもされなくてもよいその他の構成要素を備えてもよい。これらのその他の要素には、揮発性メモリ１１０８（例えば、DRAM）、不揮発性メモリ１１１０（例えば、ROM）、フラッシュメモリなどのメモリ、グラフィックプロセッサ１１１２、デジタル信号プロセッサ（図示せず）、暗号プロセッサ（図示せず）、チップセット１１１４、アンテナ１１１６、例えばタッチスクリーンディスプレイ等のディスプレ１１１８、例えばタッチスクリーンコントローラ等のディスプレイコントローラ１１２０、バッテリー１１２２、音声コーデック（図示せず）、ビデオコーデック（図示せず）、電力増幅器１１２４等の増幅器、グローバルポジショニングシステム（GPS: Global Positioning System）装置１１２６、コンパス１１２８、加速度計（図示せず）、ジャイロスコープ（図示せず）、スピーカー１１３０、カメラ１１３２、及び大容量記憶装置（ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（CD: Compact Disk）、デジタル多用途ディスク（DVD: Digital Versatile Disk）等）（図示せず）が含まれるが、これに限定されるものでない。

例えば、通信チップ１１０６等の通信チップは、演算デバイス１１００との間のデータ転送用の無線通信を可能にする。「無線」という用語及びその派生語は、回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャンネル等を説明する際に使用してもよく、それらは非固体媒体を通じて変調電磁放射を用いることによりデータを通信してもよい。データ処理システム１１００は、例えば、通信チップ１１０６及び通信チップ１１３６等、複数の通信チップを備えてもよい。

少なくともいくつかの実施形態において、データ処理システム１１００のプロセッサ１１０４は、本明細書に記載の実施形態に係る電気光学的配置を提供するアセンブリを備える。プロセッサの集積回路ダイは、本明細書に記載のとおり、トランジスタ又は金属相互接続等、１つ以上のデバイスを備える。「プロセッサ」という用語は、電子データをレジスタ及び／又はメモリに記憶されてもよい他の電子データに変換するよう、レジスタ及び／又はメモリから送られる電子データを処理する任意のデバイス又はデバイスの一部を指してもよい。

ディスプレイ１１１８は、本明細書に記載の実施形態に係る電気光学的配置を提供するアセンブリを備えることができる。さらに他の実装において、システム１１００内に収容された他の構成要素が、本明細書に記載の実施形態に係る電気光学的配置を提供するアセンブリを含んでもよい。

一実装例において、通信チップの集積回路ダイは、本明細書に記載のとおり、トランジスタ及び金属相互接続等、１つ以上のデバイスを備える。種々の実装において、データ処理システム１１００は、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、ウルトラブック、スマートフォン、タブレット、パーソナルデジタルアシスタント（PDA: Personal Digital Assistant）、ウルトラモバイルＰＣ、モバイルフォン、デスクトップコンピュータ、サーバー、プリンタ、スキャナ、モニター、セットトップボックス、エンターテインメント制御ユニット、デジタルカメラ、ポータブルミュージックプレーヤー、又はデジタルビデオレコーダーであってもよい。さらに他の実装において、データ処理システム１１００は、データを処理する他の電子デバイスであってもよい。

以上の明細書は、本発明の実施形態を特定の一例としての実施形態を参照して説明したものである。本発明の実施形態のより広範な精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正が加えられてよいことは明らかであろう。従って本明細書及び図面は、限定を目的とするものでなく、例示を目的とするものであると見做されなければならない。

Claims (6)

1. 前面、後面、底面、第１電気コネクタ、及び第２電気コネクタを有するプリント回路基板を有し、
   前記後面は、前記プリント回路基板の前記前面の反対側の面であり、なおかつ前記前面と平行であり、
   前記底面は、前記前面から前記後面へ向けて延伸し、前記前面及び前記後面と共に前記プリント回路基板の周辺出力を形成し、前記前面及び前記後面に対して略垂直であり、
   前記第１電気コネクタは、実装基板上の第１導線に接続しており、少なくともその一部が前記前面と前記底面に沿って延伸するように前記プリント回路基板上に形成されており、
   前記第２電気コネクタは、前記実装基板上の第２導線に接続しており、少なくともその一部が前記後面と前記底面に沿って延伸するように前記プリント回路基板上に形成されており、
   前記プリント回路基板は、前記底面上にある前記第１電気コネクタの一部と前記第２電気コネクタの一部が前記実装基板の実装面に対して平行になるように、前記実装基板に対して固定されており、
   前記プリント回路基板の前記前面上に、前記第１電気コネクタと電気的に連結された光電子ダイを有し、
   前記光電子ダイは、前記前面に対して略平行な光学面を有し、
   前記プリント回路基板は第１係合機能部を有し、
   前記第１係合機能部は前記プリント回路基板の上面にパターンされており、
   前記上面は、前記底面と略平行であり、前記前面に対して略垂直であり、
   第２係合機能部と第３係合機能部とを有する支持部材が、前記第１係合機能部を前記第２係合機能部と係合することにより、前記プリント回路基板に連結されており、
   前記支持部材は、前記第３係合機能部を第４係合機能部と係合することによりファイバホルダに連結されており、
   前記第４係合機能部は、前記ファイバホルダの後面にパターンされており、
   前記ファイバホルダは、前記実装基板の前記実装面に対して略平行にファイバを保持する、電気光学的配置を提供する光電子アセンブリ。
2. 前記プリント回路基板は、前記底面が前記実装基板の前記実装面と対向するように、前記実装基板に固定されている、請求項１に記載の光電子アセンブリ。
3. 前記第２係合機能部は、前記支持部材の上面にパターンされており、
   前記第３係合機能部は、前記支持部材の前面にパターンされており、
   前記支持部材の前記上面は、前記支持部材の前記前面と略垂直である、請求項１に記載の光電子アセンブリ。
4. 前記ファイバホルダの前面は、前記ファイバホルダの前記後面と略平行である、請求項３に記載の光電子アセンブリ。
5. 前記プリント回路基板に対して光入力を提供するファイバをさらに有し、
   前記ファイバは、前記ファイバホルダにある第１開口と、前記支持部材にある第２開口とを通る、請求項４に記載の光電子アセンブリ。
6. 前記第１開口と前記第２開口はそれぞれ、前記実装基板の前記実装面と略平行な方向へ形成されており、
   前記第１開口は、前記ファイバホルダの前記前面から前記ファイバホルダの前記後面へ延伸しており、
   前記第２開口は、前記支持部材の前記前面から前記支持部材の後面へ延伸している、請求項５に記載の光電子アセンブリ。

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