JPH05100133A - 光フアイバ・インターフエース用の装置と方法 - Google Patents
光フアイバ・インターフエース用の装置と方法Info
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- JPH05100133A JPH05100133A JP4052145A JP5214592A JPH05100133A JP H05100133 A JPH05100133 A JP H05100133A JP 4052145 A JP4052145 A JP 4052145A JP 5214592 A JP5214592 A JP 5214592A JP H05100133 A JPH05100133 A JP H05100133A
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- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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- G02B6/4268—Cooling
- G02B6/4271—Cooling with thermo electric cooling
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】熱伝導モジュール(TCM)への1つまたは複
数の光ファイバ・リンクを提供する。 【構成】半導体チップ50を有する基板40上に、光フ
ァイバ23とインターフェースするための送信器/受信
器接続を設ける。ファイバの位置合せ、支持および、遮
蔽された環境中を通過するための一体式手段20も設け
る。それから光ファイバの端部と共に送信器/受信器を
その上に固定した基板を、ハウジング12、14、16
に収容する。
数の光ファイバ・リンクを提供する。 【構成】半導体チップ50を有する基板40上に、光フ
ァイバ23とインターフェースするための送信器/受信
器接続を設ける。ファイバの位置合せ、支持および、遮
蔽された環境中を通過するための一体式手段20も設け
る。それから光ファイバの端部と共に送信器/受信器を
その上に固定した基板を、ハウジング12、14、16
に収容する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には新しいイン
ターフェースとその製造方法に関し、具体的には光ファ
イバ・インターフェースとその製造方法に関する。半導
体を有する基板上に、光ファイバとインターフェースす
る送信器/受信器接続を設ける。ファイバの位置合せ、
支持、および遮蔽された環境中を通過するための一体式
手段も設ける。それから光ファイバの端部と共に送信器
/受信器をその上に固定した基板をハウジングに収容す
る。
ターフェースとその製造方法に関し、具体的には光ファ
イバ・インターフェースとその製造方法に関する。半導
体を有する基板上に、光ファイバとインターフェースす
る送信器/受信器接続を設ける。ファイバの位置合せ、
支持、および遮蔽された環境中を通過するための一体式
手段も設ける。それから光ファイバの端部と共に送信器
/受信器をその上に固定した基板をハウジングに収容す
る。
【0002】
【従来の技術】クロック分配、メモリおよびプロセッサ
間のデータ・バス、マトリクス・スイッチまたはクロス
ポイント・スイッチなどのコンピュータ通信アプリケー
ション用の光ファイバ相互接続には、システム・アーキ
テクチャ、パッケージ設計、機能および性能に関する独
自の長所がある。その一方で、この技術に付随するいく
つかの問題がある。
間のデータ・バス、マトリクス・スイッチまたはクロス
ポイント・スイッチなどのコンピュータ通信アプリケー
ション用の光ファイバ相互接続には、システム・アーキ
テクチャ、パッケージ設計、機能および性能に関する独
自の長所がある。その一方で、この技術に付随するいく
つかの問題がある。
【0003】問題の1つは、光電子通信デバイスの半導
体接合部すなわちレーザ発振器と光受信器に対するファ
イバの位置合せの公差など、相互接続に関する光ファイ
バの組立と製造可能性にある。液体シール式半導体チッ
プ・パッケージに入るファイバ・リンクのアレイは、さ
らに、デバイス・インターフェースでのひずみ除去、フ
ァンアウト分配、統合可能性、および空間効率に関する
問題を提起する。これら既知の問題のいくつかが、本発
明によって解決された。
体接合部すなわちレーザ発振器と光受信器に対するファ
イバの位置合せの公差など、相互接続に関する光ファイ
バの組立と製造可能性にある。液体シール式半導体チッ
プ・パッケージに入るファイバ・リンクのアレイは、さ
らに、デバイス・インターフェースでのひずみ除去、フ
ァンアウト分配、統合可能性、および空間効率に関する
問題を提起する。これら既知の問題のいくつかが、本発
明によって解決された。
【0004】フォトリソグラフィ的精度を有するシリコ
ン内のV字溝の優先的結晶エッチングの適用は、クロウ
(Crow)他の論文 "GaAs Laser Array Source Packag
e"、OPTICS LETTERS、Vol.1、 No.1、 pp.40〜42、 1977
年 7 月によって教示された。彼の研究によって、必要
なファイバ・コア位置合せ公差の達成の実現可能性も確
立された。
ン内のV字溝の優先的結晶エッチングの適用は、クロウ
(Crow)他の論文 "GaAs Laser Array Source Packag
e"、OPTICS LETTERS、Vol.1、 No.1、 pp.40〜42、 1977
年 7 月によって教示された。彼の研究によって、必要
なファイバ・コア位置合せ公差の達成の実現可能性も確
立された。
【0005】米国特許第4730198号明細書では、
V字溝ファイバ取付技法の適用範囲が拡張され、電気的
および光学的接続に対する互換性を有するようになっ
た。
V字溝ファイバ取付技法の適用範囲が拡張され、電気的
および光学的接続に対する互換性を有するようになっ
た。
【0006】光ファイバ・シリコンV字溝に対するエミ
ッタ(発光ダイオードまたはレーザ・ダイオード)の相
対位置の最適化は、IBMテクニカル・ディスクロージ
ャ・ブルテン、Vol.24、 No.2、 pp.1158〜1160 (1981 年
7 月)に所載のバリエ(Balliet)の論文で、これは、
V字溝の下側に一体化された接合ダイオード対の出力を
平衡させることによって扱われている。
ッタ(発光ダイオードまたはレーザ・ダイオード)の相
対位置の最適化は、IBMテクニカル・ディスクロージ
ャ・ブルテン、Vol.24、 No.2、 pp.1158〜1160 (1981 年
7 月)に所載のバリエ(Balliet)の論文で、これは、
V字溝の下側に一体化された接合ダイオード対の出力を
平衡させることによって扱われている。
【0007】GaAsの優先的化学エッチングの方法
は、コマフォードおよびゾリー(Commerford and Zor
y)の論文 "Selectively Etched Diffraction Gratings
in GaAs"、APPLIED PHISICS LETTERS、Vol.25、 No.4、
pp.208〜210、 1974 年8 月 15日と、チャンおよびワン
(Tsang and Wang)の論文 "Profile and Groove-Depth
Control in GaAs Diffraction Gratings Fabricated by
Preferential Chemical Etching in H2SO4-H2O2-H2O S
ystem"、APPLIED PHYSICS LETTERS、Vol.28、 No.1、pp.4
4〜46、 1976 年 1 月に示されている。
は、コマフォードおよびゾリー(Commerford and Zor
y)の論文 "Selectively Etched Diffraction Gratings
in GaAs"、APPLIED PHISICS LETTERS、Vol.25、 No.4、
pp.208〜210、 1974 年8 月 15日と、チャンおよびワン
(Tsang and Wang)の論文 "Profile and Groove-Depth
Control in GaAs Diffraction Gratings Fabricated by
Preferential Chemical Etching in H2SO4-H2O2-H2O S
ystem"、APPLIED PHYSICS LETTERS、Vol.28、 No.1、pp.4
4〜46、 1976 年 1 月に示されている。
【0008】ファイバV字溝構造の、自動位置合せ式の
モノリシック集積GaAlAsレーザを有するGaAs
基板への拡張は、IBMテクニカル・ディスクロージャ
・ブルテン、Vol.26、 No.11、 pp.5993〜5995 (1984 年
4 月)に所載のブラディ(Brady)他の論文に示され、
サブミクロン級のフォトリソグラフィ的位置合せ公差が
実現された。
モノリシック集積GaAlAsレーザを有するGaAs
基板への拡張は、IBMテクニカル・ディスクロージャ
・ブルテン、Vol.26、 No.11、 pp.5993〜5995 (1984 年
4 月)に所載のブラディ(Brady)他の論文に示され、
サブミクロン級のフォトリソグラフィ的位置合せ公差が
実現された。
【0009】したがって、シリコンまたはガリウムヒ素
のV字溝を使用できることが明らかに認められている。
のV字溝を使用できることが明らかに認められている。
【0010】米国特許第4732446号明細書では、
光ファイバは、プリント回路ボードの本体内に埋め込ま
れ、レンズ付きの別個のビーム分割チップ・キャリアと
インターフェースされて、光バスと電子データ・ネット
ワークを同時に作り出した。アルミニウム吸熱板で分離
された複数のプリント回路板の層を積み重ねることがで
き、カード・エッジ・コネクタによって、入力データ・
ケーブルへのインターフェースを形成することができ
た。チップ・キャリア・インターフェースが多数である
ことから、この構造に関連するモーダル・ノイズと光パ
ワー損失は、本発明の場合をかなり上回ると予想され
る。
光ファイバは、プリント回路ボードの本体内に埋め込ま
れ、レンズ付きの別個のビーム分割チップ・キャリアと
インターフェースされて、光バスと電子データ・ネット
ワークを同時に作り出した。アルミニウム吸熱板で分離
された複数のプリント回路板の層を積み重ねることがで
き、カード・エッジ・コネクタによって、入力データ・
ケーブルへのインターフェースを形成することができ
た。チップ・キャリア・インターフェースが多数である
ことから、この構造に関連するモーダル・ノイズと光パ
ワー損失は、本発明の場合をかなり上回ると予想され
る。
【0011】電気接続のための従来の手法には、米国特
許第4647148号明細書に代表されるワイヤ・ボン
ド・リードまたは "TO-# Can" パッケージ、および、米
国特許第4722586号明細書に代表される「タブ接
続」が含まれる。
許第4647148号明細書に代表されるワイヤ・ボン
ド・リードまたは "TO-# Can" パッケージ、および、米
国特許第4722586号明細書に代表される「タブ接
続」が含まれる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、TC
Mへの1つまたは複数の光ファイバ・リンクを提供する
ことである。
Mへの1つまたは複数の光ファイバ・リンクを提供する
ことである。
【0013】本発明の目的には、減結合コンデンサを除
去し、その空間を光ペデスタルのために利用することも
含まれる。
去し、その空間を光ペデスタルのために利用することも
含まれる。
【0014】本発明の目的には、光ペデスタルに対して
光ファイバを案内し位置合せする、TCM内の手段を提
供することも含まれる。
光ファイバを案内し位置合せする、TCM内の手段を提
供することも含まれる。
【0015】本発明の目的には、光ファイバ接続のひず
みを除去する手段を提供することも含まれる。
みを除去する手段を提供することも含まれる。
【0016】本発明の目的には、基板での光電子変換を
提供することも含まれる。
提供することも含まれる。
【0017】本発明の目的には、TCMを通る光ファイ
バを使用して、多層基板上の半導体チップと通信するこ
とも含まれる。
バを使用して、多層基板上の半導体チップと通信するこ
とも含まれる。
【0018】本発明の目的には、現在のTCMシール・
システムと互換性のある、光ファイバ用の流体封止シー
ルを提供することも含まれる。
システムと互換性のある、光ファイバ用の流体封止シー
ルを提供することも含まれる。
【0019】本発明の目的には、修理または試験のた
め、光波信号経路内での分離性を実現することも含まれ
る。
め、光波信号経路内での分離性を実現することも含まれ
る。
【0020】本発明の目的には、チップを有する基板と
光ペデスタルをTCMの一部分に固定して、TCMの個
々の部分が、修理、試験またはグレードアップのために
独立に分離できるようにすることも含まれる。
光ペデスタルをTCMの一部分に固定して、TCMの個
々の部分が、修理、試験またはグレードアップのために
独立に分離できるようにすることも含まれる。
【0021】本発明の目的には、TCM要素との互換性
を維持することも含まれる。
を維持することも含まれる。
【0022】本発明の目的には、 a)1本または複数の光ファイバによって、TCM(熱
伝導モジュール)の制御された環境を貫通する手段と、 b)案内溝を通して光ファイバを位置合せし固定する手
段と、 c)受信器、送信器またはその両方に対して光ファイバ
を置き、位置合せする手段と、 d)TCMの基板上に受信器デバイスまたは送信器デバ
イスあるいはその両方を取り付ける手段と、 e)ファイバと送信器デバイスの間またはファイバと受
信器デバイスの間に分離可能なインターフェースをもた
らす手段と、 を提供することも含まれる。
伝導モジュール)の制御された環境を貫通する手段と、 b)案内溝を通して光ファイバを位置合せし固定する手
段と、 c)受信器、送信器またはその両方に対して光ファイバ
を置き、位置合せする手段と、 d)TCMの基板上に受信器デバイスまたは送信器デバ
イスあるいはその両方を取り付ける手段と、 e)ファイバと送信器デバイスの間またはファイバと受
信器デバイスの間に分離可能なインターフェースをもた
らす手段と、 を提供することも含まれる。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明の1態様では、 a)基板と、 b)前記基板の少なくとも1つの表面上にある少なくと
も1つの光受信器と、 c)前記少なくとも1つの光受信器と光学的に通信する
少なくとも1本の光ファイバの少なくとも一部分と、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段と、 を備える、光ファイバ・インターフェース用の装置が開
示される。
も1つの光受信器と、 c)前記少なくとも1つの光受信器と光学的に通信する
少なくとも1本の光ファイバの少なくとも一部分と、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段と、 を備える、光ファイバ・インターフェース用の装置が開
示される。
【0024】本発明の別の態様では、 a)基板と、 b)前記基板の少なくとも1つの表面上にある少なくと
も1つの光受信器と、 c)少なくとも1本の光ファイバと、 d)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器の位置に案内する手段と、 e)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器に位置合せし、これに固定する手段
と、 f)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 g)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段と、 を備える、光ファイバ・インターフェース用の装置が開
示される。
も1つの光受信器と、 c)少なくとも1本の光ファイバと、 d)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器の位置に案内する手段と、 e)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器に位置合せし、これに固定する手段
と、 f)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 g)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段と、 を備える、光ファイバ・インターフェース用の装置が開
示される。
【0025】本発明の別の態様では、 a)基板の少なくとも1つの表面上に少なくとも1つの
光受信器を固定するステップと、 b)前記少なくとも1つの光受信器に少なくとも1本の
光ファイバを固定するステップと、 c)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 d)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップと、 を含む、光ファイバ・インターフェースを提供するため
の方法が開示される。
光受信器を固定するステップと、 b)前記少なくとも1つの光受信器に少なくとも1本の
光ファイバを固定するステップと、 c)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 d)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップと、 を含む、光ファイバ・インターフェースを提供するため
の方法が開示される。
【0026】本発明の別の態様では、 a)基板の少なくとも1つの表面上に少なくとも1つの
光受信器を固定するステップと、 b)少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも1つ
の光受信器の位置に案内する手段を設けるステップと、 c)前記少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも
1つの光受信器に位置合せし、これに固定するための手
段を設けるステップと、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップと、 を含む、光ファイバ・インターフェースを提供するため
の方法が開示される。
光受信器を固定するステップと、 b)少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも1つ
の光受信器の位置に案内する手段を設けるステップと、 c)前記少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも
1つの光受信器に位置合せし、これに固定するための手
段を設けるステップと、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器へ通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップと、 を含む、光ファイバ・インターフェースを提供するため
の方法が開示される。
【0027】本発明は、双方向または一方向の光波信号
のため、単信または重信ファイバ・モードで、流体シー
ル式の温度制御されたモジュールに外部の光波導管をイ
ンターフェースし、モジュール内で選択可能な半導体チ
ップ位置に直接に分配するための互換性のある設計を教
示する。本発明はさらに、米国特許第4169001号
明細書に開示されるように、モジュール層または冷却構
造を通る通路をなくし、モジュールとケーブル・エッジ
のインターフェースでの光子送信器および光子受信器の
補助アレイを除去する、直接表面接続を教示する。
のため、単信または重信ファイバ・モードで、流体シー
ル式の温度制御されたモジュールに外部の光波導管をイ
ンターフェースし、モジュール内で選択可能な半導体チ
ップ位置に直接に分配するための互換性のある設計を教
示する。本発明はさらに、米国特許第4169001号
明細書に開示されるように、モジュール層または冷却構
造を通る通路をなくし、モジュールとケーブル・エッジ
のインターフェースでの光子送信器および光子受信器の
補助アレイを除去する、直接表面接続を教示する。
【0028】半導体を有する基板に対して光ペデスタル
を位置決めし電気接続するためにリソグラフィ的精度を
有するはんだボール・アレイを用いる被制御コラプス・
チップ接続(C−4)の使用が、本発明の別の特徴であ
る。
を位置決めし電気接続するためにリソグラフィ的精度を
有するはんだボール・アレイを用いる被制御コラプス・
チップ接続(C−4)の使用が、本発明の別の特徴であ
る。
【0029】本発明では、光ペデスタルとC−4が、集
積光サブアセンブリと位置合せする手段を提供し、熱膨
張係数が基板に一致することを保証し、最適のインピー
ダンスと空間効率と信頼性を保証する。代替実施例で
は、基板への直接C−4接続のオプションが提供され
る。
積光サブアセンブリと位置合せする手段を提供し、熱膨
張係数が基板に一致することを保証し、最適のインピー
ダンスと空間効率と信頼性を保証する。代替実施例で
は、基板への直接C−4接続のオプションが提供され
る。
【0030】本発明の他の機械的設計上の特徴として
は、熱伝導モジュール(TCM)すなわち光ファイバ貫
通アセンブリ、ファイバ・ガイド構造、光ファイバひず
み除去、光ペデスタル・アセンブリ、および、主に試験
と修理のためにTCMの上側と下側の半平面を分離でき
ることが含まれる。
は、熱伝導モジュール(TCM)すなわち光ファイバ貫
通アセンブリ、ファイバ・ガイド構造、光ファイバひず
み除去、光ペデスタル・アセンブリ、および、主に試験
と修理のためにTCMの上側と下側の半平面を分離でき
ることが含まれる。
【0031】
【実施例】本発明の新規と思われる特徴と、本発明に特
有の要素は、頭記の特許請求の範囲に具体的に記載され
ている。図面は、説明のみを目的とし、実寸に比例して
いない。しかし、本発明自体は、編成についても動作方
法についても、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参
照することによって最も良く理解されるであろう。
有の要素は、頭記の特許請求の範囲に具体的に記載され
ている。図面は、説明のみを目的とし、実寸に比例して
いない。しかし、本発明自体は、編成についても動作方
法についても、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参
照することによって最も良く理解されるであろう。
【0032】本発明の光ファイバ・インターフェース用
の新規な装置と方法は、多くの態様からなる。本発明の
主要な態様は、基板上にある他の電子デバイスに対して
ほとんどまたは全く影響なしに、基板表面を光電子通信
に利用することである。同様に、本発明は、TCMの冷
却能力に対してほとんどまたは全く影響なしに、TCM
の冷却構成を修正することを可能にする。これらおよび
その他の本発明の独自の特徴を、以下で論ずる。
の新規な装置と方法は、多くの態様からなる。本発明の
主要な態様は、基板上にある他の電子デバイスに対して
ほとんどまたは全く影響なしに、基板表面を光電子通信
に利用することである。同様に、本発明は、TCMの冷
却能力に対してほとんどまたは全く影響なしに、TCM
の冷却構成を修正することを可能にする。これらおよび
その他の本発明の独自の特徴を、以下で論ずる。
【0033】本発明では、電子デバイスには、たとえ
ば、抵抗器、コンデンサ、誘導子などの受動回路要素、
または半導体デバイスと、ダイオード、トランジスタ、
論理回路などの関連回路が含まれる。
ば、抵抗器、コンデンサ、誘導子などの受動回路要素、
または半導体デバイスと、ダイオード、トランジスタ、
論理回路などの関連回路が含まれる。
【0034】図1には、修正されたシール・フレーム1
4を挟む下側フレーム12と上側フレームまたはハット
16を備える熱伝導モジュール(TCM)10が示され
ている。下側フレーム12、シール・フレーム14およ
び上側フレーム16は、ボルト18などの固定手段によ
って一緒に保持される。通常は、複数の冷媒チャネル2
1を有する低温板17が、当技術分野で周知の手段によ
って上側フレーム16の上面に固定される。段付エッジ
42を有し、その上に半導体チップ50を有するする基
板40が、下側フレーム12の出張り41とシール・フ
レーム14の延長部分の間に、その間にガスケット46
を挟んで固定される。米国特許出願第07/19896
2号に開示された高伝導冷却(HCC)要素などの熱交
換要素52で、半導体チップ50が発生する熱を上側フ
レーム16へ伝達するのが慣例である。例示のみの目的
で、上側フレーム16を、熱交換要素52に関して論ず
るが、上側フレームは、どのような種類の熱交換要素ま
たは冷却デバイスまたは冷却構造を有することも可能で
あり、たとえば、米国特許第4226281号明細書に
開示されたもの、または米国特許第4235283号明
細書に開示されたものに類似のものとすることができ
る。もちろん、どのような状況においても、上側フレー
ム16は、ガイドまたはリテーナ様の要素を収容するよ
うに修正しなければならないはずである。リテーナ51
は、熱交換要素52を定位置に保持する。後述するよう
に、このリテーナ51は、光ファイバ23用の案内溝と
固定手段を提供するのにも使用される。リテーナ51が
ない冷却デバイスまたは冷却構造の場合、当業者なら容
易に、その冷却デバイスまたは構造を修正して、TCM
10の外側から基板40上の光電子デバイスへ光ファイ
バ23を案内し、これに固定するための手段を提供する
ことができよう。基板40上にある半導体チップ50用
の流体封止シールは、ガスケット46および48によっ
て実現できる。光ファイバ取付アセンブリ20が、多芯
光ファイバ・ケーブル25とTCM10の間のインター
フェースを提供する。面板22、留め具32、波形座金
31、リテーナ・リング30および肩28が、光ファイ
バ取付アセンブリ20の構成部品であり、通常はTCM
10から外へ突き出す。
4を挟む下側フレーム12と上側フレームまたはハット
16を備える熱伝導モジュール(TCM)10が示され
ている。下側フレーム12、シール・フレーム14およ
び上側フレーム16は、ボルト18などの固定手段によ
って一緒に保持される。通常は、複数の冷媒チャネル2
1を有する低温板17が、当技術分野で周知の手段によ
って上側フレーム16の上面に固定される。段付エッジ
42を有し、その上に半導体チップ50を有するする基
板40が、下側フレーム12の出張り41とシール・フ
レーム14の延長部分の間に、その間にガスケット46
を挟んで固定される。米国特許出願第07/19896
2号に開示された高伝導冷却(HCC)要素などの熱交
換要素52で、半導体チップ50が発生する熱を上側フ
レーム16へ伝達するのが慣例である。例示のみの目的
で、上側フレーム16を、熱交換要素52に関して論ず
るが、上側フレームは、どのような種類の熱交換要素ま
たは冷却デバイスまたは冷却構造を有することも可能で
あり、たとえば、米国特許第4226281号明細書に
開示されたもの、または米国特許第4235283号明
細書に開示されたものに類似のものとすることができ
る。もちろん、どのような状況においても、上側フレー
ム16は、ガイドまたはリテーナ様の要素を収容するよ
うに修正しなければならないはずである。リテーナ51
は、熱交換要素52を定位置に保持する。後述するよう
に、このリテーナ51は、光ファイバ23用の案内溝と
固定手段を提供するのにも使用される。リテーナ51が
ない冷却デバイスまたは冷却構造の場合、当業者なら容
易に、その冷却デバイスまたは構造を修正して、TCM
10の外側から基板40上の光電子デバイスへ光ファイ
バ23を案内し、これに固定するための手段を提供する
ことができよう。基板40上にある半導体チップ50用
の流体封止シールは、ガスケット46および48によっ
て実現できる。光ファイバ取付アセンブリ20が、多芯
光ファイバ・ケーブル25とTCM10の間のインター
フェースを提供する。面板22、留め具32、波形座金
31、リテーナ・リング30および肩28が、光ファイ
バ取付アセンブリ20の構成部品であり、通常はTCM
10から外へ突き出す。
【0035】光ファイバ取付アセンブリ20は、隣接す
るボルト18の対の間で、TCM10の側面に沿って置
くことができる。したがって、TCM10のどの側面
も、(N−1)個の光ファイバ取付アセンブリ20を収
容することができる。ただし、Nは、TCM10の所与
の側面に沿ったボルトの本数である。各光ファイバ取付
アセンブリ20は、1本または複数の光ファイバ23を
有する多芯光ファイバ・ケーブル25を有する。各光フ
ァイバ23は、第1の屈折率を有する芯と、通常は第2
の屈折率を有する被覆と、通常は高分子材料である保護
ジャケットとを有する。
るボルト18の対の間で、TCM10の側面に沿って置
くことができる。したがって、TCM10のどの側面
も、(N−1)個の光ファイバ取付アセンブリ20を収
容することができる。ただし、Nは、TCM10の所与
の側面に沿ったボルトの本数である。各光ファイバ取付
アセンブリ20は、1本または複数の光ファイバ23を
有する多芯光ファイバ・ケーブル25を有する。各光フ
ァイバ23は、第1の屈折率を有する芯と、通常は第2
の屈折率を有する被覆と、通常は高分子材料である保護
ジャケットとを有する。
【0036】図2は、シール・フレーム14の側面に光
ファイバを通すための光ファイバ取付アセンブリ20の
諸要素の分解図である。多芯光ファイバ・ケーブル25
は、ジャケットの一部を剥いて適当な長さの光ファイバ
23を露出させた状態で図示されている。光ファイバの
被覆部分の一部分は、位置37および77の2ヶ所で金
属被覆されている。2つの金属被覆された位置37と7
7の間の距離は、リテーナ51およびシール・フレーム
14に取付け後に応力除去が可能になるように事前に決
定する。位置37および77でのこの金属被覆は、主と
して、光ファイバの少なくとも一部分を、光ファイバ取
付アセンブリ20の構成部品およびV字形ブロック内の
V字溝に確実に取付または接着するために行なわれる。
シール・フレーム14は、ボルト18を収納する一連の
穴19を有する。応力除去スリーブ24は、両端に肩2
6および28を有し、リテーナ・リング47を収納する
円周方向の溝27と、リテーナ・リング30を収納する
円周方向の溝29をも有する。光ファイバ取付アセンブ
リ20の組立ての準備として、応力除去スリーブ24内
の開口部を通して光ファイバ23を送る。光ファイバ2
3の金属被覆された位置37を、口金39にはんだ付け
する。次に口金39を応力除去スリーブ24の肩26に
はんだ付けする。次に、このサブアセンブリを、シール
・フレーム14の穴9と、面板22を通して送る。リテ
ーナ・リング47を拡げた後、円周方向の溝27内で緩
める。次に、応力除去スリーブ24をシール・フレーム
14から引き離しまたは引き戻し、Oリング33、留め
具32、波形座金31およびリテーナ・リング30を定
位置に滑り込ませて、応力除去スリーブ24をシール・
フレーム14に完全に固定する。これは、リテーナ・リ
ング30を円周方向の溝29内で緩めることによって達
成され、リテーナ・リング30は、このアセンブリに圧
力をかけ、面板22に対して定位置に確実に保持する。
応力除去スリーブ24のもう一方の端部にある円周方向
の溝27内に挿入されたリテーナ・リング47は、応力
除去スリーブ24を、シール・フレーム14の内面上の
定位置に確実にロックする。
ファイバを通すための光ファイバ取付アセンブリ20の
諸要素の分解図である。多芯光ファイバ・ケーブル25
は、ジャケットの一部を剥いて適当な長さの光ファイバ
23を露出させた状態で図示されている。光ファイバの
被覆部分の一部分は、位置37および77の2ヶ所で金
属被覆されている。2つの金属被覆された位置37と7
7の間の距離は、リテーナ51およびシール・フレーム
14に取付け後に応力除去が可能になるように事前に決
定する。位置37および77でのこの金属被覆は、主と
して、光ファイバの少なくとも一部分を、光ファイバ取
付アセンブリ20の構成部品およびV字形ブロック内の
V字溝に確実に取付または接着するために行なわれる。
シール・フレーム14は、ボルト18を収納する一連の
穴19を有する。応力除去スリーブ24は、両端に肩2
6および28を有し、リテーナ・リング47を収納する
円周方向の溝27と、リテーナ・リング30を収納する
円周方向の溝29をも有する。光ファイバ取付アセンブ
リ20の組立ての準備として、応力除去スリーブ24内
の開口部を通して光ファイバ23を送る。光ファイバ2
3の金属被覆された位置37を、口金39にはんだ付け
する。次に口金39を応力除去スリーブ24の肩26に
はんだ付けする。次に、このサブアセンブリを、シール
・フレーム14の穴9と、面板22を通して送る。リテ
ーナ・リング47を拡げた後、円周方向の溝27内で緩
める。次に、応力除去スリーブ24をシール・フレーム
14から引き離しまたは引き戻し、Oリング33、留め
具32、波形座金31およびリテーナ・リング30を定
位置に滑り込ませて、応力除去スリーブ24をシール・
フレーム14に完全に固定する。これは、リテーナ・リ
ング30を円周方向の溝29内で緩めることによって達
成され、リテーナ・リング30は、このアセンブリに圧
力をかけ、面板22に対して定位置に確実に保持する。
応力除去スリーブ24のもう一方の端部にある円周方向
の溝27内に挿入されたリテーナ・リング47は、応力
除去スリーブ24を、シール・フレーム14の内面上の
定位置に確実にロックする。
【0037】次に、図3に示すように、チャネル・イン
ターロック96を有するV字形ブロック70を、光ファ
イバ23の端部にある金属被覆された位置77にはんだ
付けする。次に、ジャケット付きの多芯光ファイバ・ケ
ーブル25の外側の端を剥き、適当な光ファイバ・コネ
クタを接続する。図3にはさらに、シール・フレーム1
4の一部としての組立済みの光ファイバ取付アセンブリ
20、上側フレーム16および下側フレーム12の拡大
断面図が示されている。光ファイバ23を応力除去スリ
ーブ24中を通した後、たとえばろう付け、レーザ溶
接、はんだ付けなど適当な手段によって、光ファイバ2
3上の金属被覆された位置37に口金39を固定する。
口金39は、応力除去スリーブ24の端部にある肩26
の面と段差がないように位置決めする。次に、ろう付
け、レーザ溶接、はんだ付けその他などの適当な手段に
よって、応力除去スリーブ24の端部に口金39を固定
する。同様に、光ファイバ23の金属被覆された位置7
7を、たとえばろう付け、エポキシ接着、レーザ溶接、
はんだ付けなどの適当な手段によって、V字形ブロック
70の選択的にエッチングされ金属被覆された溝に固定
する。V字形ブロック70は、後述するように、1つま
たは複数のV字溝を有する。このV字溝は、単信用か重
信用かに応じて、V字形ブロック70の下側に優先的に
エッチングされる。光ファイバ23を固定したV字形ブ
ロック70を、保持工具内に置いて、研削し研磨して、
光ファイバ/V字形ブロック70のアセンブリの端面9
8での光波の内部反射に適当な角度をつける。V字形ブ
ロック70の角度付きの面と、光ファイバ23の端面
は、光学的に伝えられた光波を下向きに反射するように
工夫されている。光ファイバ/V字形ブロック・アセン
ブリの研削され研磨された端面は、必要に応じて金属被
覆することができる。下側フレーム12をガスケット4
6でシールし、上側フレーム16をガスケット48でシ
ールする。Oリング33は、光ファイバ取付アセンブリ
20用の効果的なシールとなる。ガスケット46および
48を「Oリング」または「Cリング」タイプのガスケ
ットにして、ボルト18を使用してTCM10の他の諸
要素に取り付けた時にシーリングをもたらすことができ
る。出張り41と段付エッジ42の間にあるパッド43
は、基板40用のクッションとなる。
ターロック96を有するV字形ブロック70を、光ファ
イバ23の端部にある金属被覆された位置77にはんだ
付けする。次に、ジャケット付きの多芯光ファイバ・ケ
ーブル25の外側の端を剥き、適当な光ファイバ・コネ
クタを接続する。図3にはさらに、シール・フレーム1
4の一部としての組立済みの光ファイバ取付アセンブリ
20、上側フレーム16および下側フレーム12の拡大
断面図が示されている。光ファイバ23を応力除去スリ
ーブ24中を通した後、たとえばろう付け、レーザ溶
接、はんだ付けなど適当な手段によって、光ファイバ2
3上の金属被覆された位置37に口金39を固定する。
口金39は、応力除去スリーブ24の端部にある肩26
の面と段差がないように位置決めする。次に、ろう付
け、レーザ溶接、はんだ付けその他などの適当な手段に
よって、応力除去スリーブ24の端部に口金39を固定
する。同様に、光ファイバ23の金属被覆された位置7
7を、たとえばろう付け、エポキシ接着、レーザ溶接、
はんだ付けなどの適当な手段によって、V字形ブロック
70の選択的にエッチングされ金属被覆された溝に固定
する。V字形ブロック70は、後述するように、1つま
たは複数のV字溝を有する。このV字溝は、単信用か重
信用かに応じて、V字形ブロック70の下側に優先的に
エッチングされる。光ファイバ23を固定したV字形ブ
ロック70を、保持工具内に置いて、研削し研磨して、
光ファイバ/V字形ブロック70のアセンブリの端面9
8での光波の内部反射に適当な角度をつける。V字形ブ
ロック70の角度付きの面と、光ファイバ23の端面
は、光学的に伝えられた光波を下向きに反射するように
工夫されている。光ファイバ/V字形ブロック・アセン
ブリの研削され研磨された端面は、必要に応じて金属被
覆することができる。下側フレーム12をガスケット4
6でシールし、上側フレーム16をガスケット48でシ
ールする。Oリング33は、光ファイバ取付アセンブリ
20用の効果的なシールとなる。ガスケット46および
48を「Oリング」または「Cリング」タイプのガスケ
ットにして、ボルト18を使用してTCM10の他の諸
要素に取り付けた時にシーリングをもたらすことができ
る。出張り41と段付エッジ42の間にあるパッド43
は、基板40用のクッションとなる。
【0038】図4は、光ファイバ取付アセンブリ20を
通り、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150に至
る光ファイバ23の通路を示す部分断面図である。この
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150は、基板4
0のほぼどの位置にも置くことができる。こうした位置
としては、たとえば半導体チップ50用の位置、減結合
コンデンサ74用の位置、チップ・エッジの間、または
半導体チップ50上のピギーバックが含まれる。好まし
い位置は、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150
で減結合コンデンサ74を置換する位置である。という
のは、少数の減結合コンデンサ74を除去しても雑音に
対する耐容性はほとんど失われないが、半導体チップ5
0を除去すると回路容量がかなり失われるからである。
さらに、この置換は、基板配線の設計変更を最小限にと
どめて行なうことができる。これら光波通信デバイスの
この導入により、機能密度および通信データ速度がかな
り増大する。
通り、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150に至
る光ファイバ23の通路を示す部分断面図である。この
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150は、基板4
0のほぼどの位置にも置くことができる。こうした位置
としては、たとえば半導体チップ50用の位置、減結合
コンデンサ74用の位置、チップ・エッジの間、または
半導体チップ50上のピギーバックが含まれる。好まし
い位置は、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150
で減結合コンデンサ74を置換する位置である。という
のは、少数の減結合コンデンサ74を除去しても雑音に
対する耐容性はほとんど失われないが、半導体チップ5
0を除去すると回路容量がかなり失われるからである。
さらに、この置換は、基板配線の設計変更を最小限にと
どめて行なうことができる。これら光波通信デバイスの
この導入により、機能密度および通信データ速度がかな
り増大する。
【0039】TCM内の様々な材料の間での熱膨張係数
の違いによって、光ファイバ23にひずみが生じる。こ
の光ファイバ23とTCM10の間の熱膨張係数の差
は、光ファイバ23の一部分をTCM10のハウジング
の内部で弧形にさせて、ひずみを除去することによって
対処できる。これは、図4に示すように、光ファイバ・
ペデスタル・アセンブリ150と、光ファイバ取付アセ
ンブリ20の内部光ファイバ出口点との距離を、光ファ
イバ23によって形成される弧に対して張る弦の長さに
することによって達成される。光ファイバ23には、予
めこの弧を形成するような性質を付与しておくが、これ
は、光ファイバ23の長さを、弦長よりも長くすること
によって達成できる。このようにして、膨張量の差を、
光ファイバ23の弧長の長短に変換することができる。
弧長の変化は、光ファイバ23内のたわみ応力に変換さ
れ、これがV字形ブロック70でのひずみ除去をもたら
す。外部光ファイバ・コネクタは、ひずみ除去をもたら
す種類のものであることが好ましい。リテーナ51は、
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150を収納する
開口部66と、減結合コンデンサ74を収納する開口部
67を有する。
の違いによって、光ファイバ23にひずみが生じる。こ
の光ファイバ23とTCM10の間の熱膨張係数の差
は、光ファイバ23の一部分をTCM10のハウジング
の内部で弧形にさせて、ひずみを除去することによって
対処できる。これは、図4に示すように、光ファイバ・
ペデスタル・アセンブリ150と、光ファイバ取付アセ
ンブリ20の内部光ファイバ出口点との距離を、光ファ
イバ23によって形成される弧に対して張る弦の長さに
することによって達成される。光ファイバ23には、予
めこの弧を形成するような性質を付与しておくが、これ
は、光ファイバ23の長さを、弦長よりも長くすること
によって達成できる。このようにして、膨張量の差を、
光ファイバ23の弧長の長短に変換することができる。
弧長の変化は、光ファイバ23内のたわみ応力に変換さ
れ、これがV字形ブロック70でのひずみ除去をもたら
す。外部光ファイバ・コネクタは、ひずみ除去をもたら
す種類のものであることが好ましい。リテーナ51は、
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150を収納する
開口部66と、減結合コンデンサ74を収納する開口部
67を有する。
【0040】また、既存の冷却構成の上側フレームの部
分を光ファイバとV字形ブロック・アセンブリの格納、
通過および位置合せが可能なように修正できることが発
見された。この修正により、冷却性能に影響を及ぼさず
に冷却構成を最大限に利用できる。例示のみの目的で、
米国特許出願第07/198962号明細書の冷却構成
を図1および図5に示し、その開示を参照によって本明
細書に組み込むが、既存のどんな冷却構成も、同様に本
発明と共に使用できるように適合させることができる。
分を光ファイバとV字形ブロック・アセンブリの格納、
通過および位置合せが可能なように修正できることが発
見された。この修正により、冷却性能に影響を及ぼさず
に冷却構成を最大限に利用できる。例示のみの目的で、
米国特許出願第07/198962号明細書の冷却構成
を図1および図5に示し、その開示を参照によって本明
細書に組み込むが、既存のどんな冷却構成も、同様に本
発明と共に使用できるように適合させることができる。
【0041】光ファイバ23をTCM10内の空いた空
間内に位置決めするために、リテーナ51と上側フレー
ム16を修正する。これらの修正の一部を図5に示す。
リテーナ・シート53は、リテーナ51が収納できるよ
うに修正する。またリテーナ51を、V字形ブロック7
0の少なくとも一部を確実に保持する手段を提供するよ
うに修正しなければならない。上側フレーム16も、保
持ガイドまたは大型フィン56の1つを短縮することに
よって、スタブ・ガイド58を形成するように修正す
る。スタブ・ガイド58は、ファイバ・ガイド69の一
部であるキー57を収納するための拘束溝59を有す
る。上側フレーム16の周縁部に、ガスケット48を収
納する溝がある。上側フレーム16上のフィン54は、
米国特許出願第07/198962号明細書に記載され
ているように、熱交換要素52のフィンと噛み合う。リ
テーナ51は、上側フレーム16と共に使用される標準
型のリテーナであるが、今や、先細形チャネル55とキ
ー57を有するファイバ・ガイド69を少なくとも1つ
有するように修正されている。また、リテーナ51は、
偏心ピン64を収容する開口部65のついたボス63を
少なくとも1つ有する。通常はHCCスプリング62を
熱交換要素52の開口部に挿入し、その後、このサブア
センブリを、上側フレーム16の開口部に置く。次に、
リテーナ51とリテーナ・スプリング60を、シール・
フレーム14と共に上側フレーム16に確実に取り付
け、このアセンブリを定位置に確実に保持する。リテー
ナ・スプリング60は、ファイバ・ガイド69の上面、
および拘束溝59と噛み合うキー57を通すための開口
部(図示せず)を有する。この変更の結果、ファイバ・
ガイド69が提供され、かつ依然として熱交換要素52
のX、YおよびZ軸移動の制御がもたらされる。光ファ
イバ23を先細形チャネル55内に置き、V字形ブロッ
ク70を、それ用に設けられたスロット内に挿入する。
V字形ブロック70上にあるチャネル・インターロック
96が、先細形チャネル55の壁面とはまり合い、した
がって、先細形チャネル55によるV字形ブロック70
の自動心出しが提供される。V字形ブロック70がこの
ように位置決めされると、光波を通過させるアパーチャ
を有するスプリング・クリップ61をV字形ブロック7
0の周りに置いて、これを捕捉する。リテーナ51と上
側フレーム16の間に置いた平たいリテーナ・スプリン
グ60が、ファイバ・ガイド69を介する通常動作の
間、V字形ブロック70と受信器チップ80の間の係合
を維持し、Z軸上での移動を妨げ、モジュール・コネク
タの作動、または基板40を変形させる他の外力に起因
する基板40のたわみを補償する。
間内に位置決めするために、リテーナ51と上側フレー
ム16を修正する。これらの修正の一部を図5に示す。
リテーナ・シート53は、リテーナ51が収納できるよ
うに修正する。またリテーナ51を、V字形ブロック7
0の少なくとも一部を確実に保持する手段を提供するよ
うに修正しなければならない。上側フレーム16も、保
持ガイドまたは大型フィン56の1つを短縮することに
よって、スタブ・ガイド58を形成するように修正す
る。スタブ・ガイド58は、ファイバ・ガイド69の一
部であるキー57を収納するための拘束溝59を有す
る。上側フレーム16の周縁部に、ガスケット48を収
納する溝がある。上側フレーム16上のフィン54は、
米国特許出願第07/198962号明細書に記載され
ているように、熱交換要素52のフィンと噛み合う。リ
テーナ51は、上側フレーム16と共に使用される標準
型のリテーナであるが、今や、先細形チャネル55とキ
ー57を有するファイバ・ガイド69を少なくとも1つ
有するように修正されている。また、リテーナ51は、
偏心ピン64を収容する開口部65のついたボス63を
少なくとも1つ有する。通常はHCCスプリング62を
熱交換要素52の開口部に挿入し、その後、このサブア
センブリを、上側フレーム16の開口部に置く。次に、
リテーナ51とリテーナ・スプリング60を、シール・
フレーム14と共に上側フレーム16に確実に取り付
け、このアセンブリを定位置に確実に保持する。リテー
ナ・スプリング60は、ファイバ・ガイド69の上面、
および拘束溝59と噛み合うキー57を通すための開口
部(図示せず)を有する。この変更の結果、ファイバ・
ガイド69が提供され、かつ依然として熱交換要素52
のX、YおよびZ軸移動の制御がもたらされる。光ファ
イバ23を先細形チャネル55内に置き、V字形ブロッ
ク70を、それ用に設けられたスロット内に挿入する。
V字形ブロック70上にあるチャネル・インターロック
96が、先細形チャネル55の壁面とはまり合い、した
がって、先細形チャネル55によるV字形ブロック70
の自動心出しが提供される。V字形ブロック70がこの
ように位置決めされると、光波を通過させるアパーチャ
を有するスプリング・クリップ61をV字形ブロック7
0の周りに置いて、これを捕捉する。リテーナ51と上
側フレーム16の間に置いた平たいリテーナ・スプリン
グ60が、ファイバ・ガイド69を介する通常動作の
間、V字形ブロック70と受信器チップ80の間の係合
を維持し、Z軸上での移動を妨げ、モジュール・コネク
タの作動、または基板40を変形させる他の外力に起因
する基板40のたわみを補償する。
【0042】リテーナ51は、熱交換要素52を位置決
めするためのセクタ・リブ68を有するが、図6に示す
ように、隣接するエッジのうちの2つを使用して、シー
ル・フレーム14の内壁内にあるバイアス・スプリング
101を圧縮することによって、シール・フレーム14
の頂部を介して組立られる。リテーナ51の隣接するエ
ッジ上にある、ボス63に対応するボス121を、シー
ル・フレーム14の内側側面上に位置決めする。バイア
ス・スプリング101をシール・フレーム14の内側側
面上に位置決めして、リテーナ51をボス121にある
偏心ピン64に押し付ける。リテーナ51の隣接エッジ
でバイアス・スプリング101を圧縮して、開口部65
を偏心ピン64と係合させる。偏心ピン64の1つを回
転することによって、リテーナ51をX軸およびY軸で
正確に位置決めすることができる。インターロック・キ
ー49が、開口部104内に定坐したリテーナ・スプリ
ング60を固定する。下側フレーム12、シール・フレ
ーム14、上側フレーム16、光ファイバ取付アセンブ
リ20など、TCM10の様々な構成部品を組み立てる
際、基板40上の電子部品および他の電子デバイスを外
部の環境要素から保護しなければならないので、これら
の構成部品が流体封止シールをもたらすように注意しな
ければならない。また、場合によっては、TCM10
が、基板40上の様々な電子部品および光学部品用の冷
媒または熱伝達媒体として働く流体媒体を含むことがあ
る。また、応力除去スリーブ24を、任意の数の光ファ
イバ・コネクタに対処できるように修正することもでき
る。このようなコネクタの1つが、光ファイバ・コネク
タ99として示されている。このような光ファイバ・コ
ネクタ99を使用すると、TCM10が、モジュール式
になり、あるいはプラグ・コンパチブルになる。
めするためのセクタ・リブ68を有するが、図6に示す
ように、隣接するエッジのうちの2つを使用して、シー
ル・フレーム14の内壁内にあるバイアス・スプリング
101を圧縮することによって、シール・フレーム14
の頂部を介して組立られる。リテーナ51の隣接するエ
ッジ上にある、ボス63に対応するボス121を、シー
ル・フレーム14の内側側面上に位置決めする。バイア
ス・スプリング101をシール・フレーム14の内側側
面上に位置決めして、リテーナ51をボス121にある
偏心ピン64に押し付ける。リテーナ51の隣接エッジ
でバイアス・スプリング101を圧縮して、開口部65
を偏心ピン64と係合させる。偏心ピン64の1つを回
転することによって、リテーナ51をX軸およびY軸で
正確に位置決めすることができる。インターロック・キ
ー49が、開口部104内に定坐したリテーナ・スプリ
ング60を固定する。下側フレーム12、シール・フレ
ーム14、上側フレーム16、光ファイバ取付アセンブ
リ20など、TCM10の様々な構成部品を組み立てる
際、基板40上の電子部品および他の電子デバイスを外
部の環境要素から保護しなければならないので、これら
の構成部品が流体封止シールをもたらすように注意しな
ければならない。また、場合によっては、TCM10
が、基板40上の様々な電子部品および光学部品用の冷
媒または熱伝達媒体として働く流体媒体を含むことがあ
る。また、応力除去スリーブ24を、任意の数の光ファ
イバ・コネクタに対処できるように修正することもでき
る。このようなコネクタの1つが、光ファイバ・コネク
タ99として示されている。このような光ファイバ・コ
ネクタ99を使用すると、TCM10が、モジュール式
になり、あるいはプラグ・コンパチブルになる。
【0043】図7は、部分的案内要素を基板40上に位
置決めした後の、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ
150を示す拡大図である。V字形ブロック70上のチ
ャネル・インターロック96を、ファイバ・ガイド69
内に正確に位置決めされたスロット内に挿入し、スプリ
ング・クリップ61によって保持する。スプリング・ク
リップ61は、その下側に、角度の付いた光ファイバの
端部97および98へ、またはそこから受信器チップ8
0および結合レンズ88への、光波伝送を自由に通過さ
せるアパーチャを有する。光入出力は、さらにレーザ・
チップ90、レーザ・ドライバ91および関数発生チッ
プ92を介して処理することができる。スタンドオフ7
5は、受信器チップ80を光ペデスタル76上の表面電
気接点から電気的に絶縁する。タブ81は、接触パッド
112を介して受信器チップ80を光ペデスタル76に
接触させる。同様に、プリント回路線78は、タブ94
を介して光ペデスタル76を光送信器キャリア86に電
気的に接続する。基板40は、半導体チップ50または
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150または減結
合コンデンサ74(図示せず)の底部にあるはんだボー
ル102と接触するはんだパッド72を有する。セクタ
・リブ68は、熱交換要素52(図示せず)の位置決め
に使用される。リテーナ51は、図5に示し論じたよう
に、先細形チャネル55を含むファイバ・ガイド69と
キー57を有する。キー57は、インターロック・キー
49を使ってスプリング・クリップ61とリテーナ・ス
プリング60を収納する、開口部104を有する。
置決めした後の、光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ
150を示す拡大図である。V字形ブロック70上のチ
ャネル・インターロック96を、ファイバ・ガイド69
内に正確に位置決めされたスロット内に挿入し、スプリ
ング・クリップ61によって保持する。スプリング・ク
リップ61は、その下側に、角度の付いた光ファイバの
端部97および98へ、またはそこから受信器チップ8
0および結合レンズ88への、光波伝送を自由に通過さ
せるアパーチャを有する。光入出力は、さらにレーザ・
チップ90、レーザ・ドライバ91および関数発生チッ
プ92を介して処理することができる。スタンドオフ7
5は、受信器チップ80を光ペデスタル76上の表面電
気接点から電気的に絶縁する。タブ81は、接触パッド
112を介して受信器チップ80を光ペデスタル76に
接触させる。同様に、プリント回路線78は、タブ94
を介して光ペデスタル76を光送信器キャリア86に電
気的に接続する。基板40は、半導体チップ50または
光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ150または減結
合コンデンサ74(図示せず)の底部にあるはんだボー
ル102と接触するはんだパッド72を有する。セクタ
・リブ68は、熱交換要素52(図示せず)の位置決め
に使用される。リテーナ51は、図5に示し論じたよう
に、先細形チャネル55を含むファイバ・ガイド69と
キー57を有する。キー57は、インターロック・キー
49を使ってスプリング・クリップ61とリテーナ・ス
プリング60を収納する、開口部104を有する。
【0044】光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ15
0は、図7では基板40に接着されているが、図8で詳
細に論じる。基板40は、多層セラミック(MLC)基
板110とすることができる。基板40または110
は、通常、半導体チップ50上または光ペデスタル76
上または減結合コンデンサ74(図示せず)の下面にあ
るはんだボール102と接触するはんだパッド72を有
する。
0は、図7では基板40に接着されているが、図8で詳
細に論じる。基板40は、多層セラミック(MLC)基
板110とすることができる。基板40または110
は、通常、半導体チップ50上または光ペデスタル76
上または減結合コンデンサ74(図示せず)の下面にあ
るはんだボール102と接触するはんだパッド72を有
する。
【0045】図8は、光ファイバ・ペデスタル・アセン
ブリ150とその関連要素の分解図である。光ペデスタ
ル76は、前述したように、ファイバ案内チャネルの軸
に沿って、任意のボルト18の対の間に位置決めするこ
とが好ましい。前述したように、光ファイバ125は、
受信器チップ80上の光検出器100に結合し、光ファ
イバ123は、結合レンズ88を介してレーザ・チップ
90と連絡する。ただし、単一の光ファイバを、受信器
チップ80と光送信器キャリア86を用いる双方向光通
信に適合させることができる。光ペデスタル76は、下
側に、はんだパッド72の類似のアレイに対する被制御
コラプス接着を行うためのはんだボール102のパター
ンを有する、多層セラミックである。このはんだパッド
72のアレイは、図ではMLC基板110上に構成され
る。MLC光ペデスタル76は、光ペデスタル76とM
LC基板110の間の電気接続をもたらし、受信器チッ
プ80を介して光ファイバ123または125の少なく
とも一部と光学的に接触している。MLC基板110
は、通常、下側にピン118を有し、ピン118は、金
属で満したヴァイア116によって、金属層114に電
気的に接続されている。この電気経路は、外部回路への
電気接続と、電力分配を行う。
ブリ150とその関連要素の分解図である。光ペデスタ
ル76は、前述したように、ファイバ案内チャネルの軸
に沿って、任意のボルト18の対の間に位置決めするこ
とが好ましい。前述したように、光ファイバ125は、
受信器チップ80上の光検出器100に結合し、光ファ
イバ123は、結合レンズ88を介してレーザ・チップ
90と連絡する。ただし、単一の光ファイバを、受信器
チップ80と光送信器キャリア86を用いる双方向光通
信に適合させることができる。光ペデスタル76は、下
側に、はんだパッド72の類似のアレイに対する被制御
コラプス接着を行うためのはんだボール102のパター
ンを有する、多層セラミックである。このはんだパッド
72のアレイは、図ではMLC基板110上に構成され
る。MLC光ペデスタル76は、光ペデスタル76とM
LC基板110の間の電気接続をもたらし、受信器チッ
プ80を介して光ファイバ123または125の少なく
とも一部と光学的に接触している。MLC基板110
は、通常、下側にピン118を有し、ピン118は、金
属で満したヴァイア116によって、金属層114に電
気的に接続されている。この電気経路は、外部回路への
電気接続と、電力分配を行う。
【0046】プリント回路部材84を、光ペデスタル7
6の1側面に接着して、タブ81を接続するための接触
パッド112を形成する。同様に、タブ85を有するプ
リント回路部材93を光ペデスタル76の他の側面に接
着して、タブ83を取り付けるためのパッドを形成す
る。プリント回路部材84の上側エッジに沿ってタブ8
2を形成して、光ペデスタル76上のパッド73への接
着を可能にする。突出部またはスタンドオフ75は、光
ペデスタル76の頂面上の中心に置き、受信器チップ8
0とタブ82および85が接触しないように受信器チッ
プ80を光ペデスタル76に接着することが好ましい。
6の1側面に接着して、タブ81を接続するための接触
パッド112を形成する。同様に、タブ85を有するプ
リント回路部材93を光ペデスタル76の他の側面に接
着して、タブ83を取り付けるためのパッドを形成す
る。プリント回路部材84の上側エッジに沿ってタブ8
2を形成して、光ペデスタル76上のパッド73への接
着を可能にする。突出部またはスタンドオフ75は、光
ペデスタル76の頂面上の中心に置き、受信器チップ8
0とタブ82および85が接触しないように受信器チッ
プ80を光ペデスタル76に接着することが好ましい。
【0047】V字形ブロック70には、複数の光ファイ
バ23、123または125を収納し、かつV字形ブロ
ックを保持するための複数のV字溝95を設けることが
できる。V字形ブロック70中にエッチングされたV字
溝95は、GaAsまたはSi中に、リソグラフィで画
定することができる。光ファイバ23の一端を収納する
のに使用されるV字溝95は、たとえばエチレンジアミ
ンまたはKOH溶液を用いて、(100)シリコン中に
エッチングすることができる。たとえば、E.バソウズ
(E. Bassous)の論文 "Fabrication of Novel Three-D
imensional Microstructures by the Anisotropic Etch
ing of (100) and (110) Silicon"、IEEE Transactions
on Electron Devices、Vol.ED25、 No.10、 pp.1178〜11
85、 1978年 10 月を参照されたい。異方性エッチングの
性質のため、V字溝95内に光ファイバ23または12
3および125を置くためのチャネルの幅を画定する
と、簡単な幾何形状によってその深さも画定され、その
結果、光ファイバ23または123および125は、光
ファイバの軸がシリコンの表面と共角をなす点でV字溝
の壁に接するようになる。温度と時間を正確に制御する
ことによって、エッチングされたV字溝を非常に正確に
画定することができる。V字形ブロック70の素材は、
ゲルマニウム、シリコン、ガリウムまたはインジウムと
ヒ素またはりんの二元合金、アルミニウムとガリウムま
たはインジウムとヒ素またはりんの三元合金のうちから
選択することが好ましい。典型的な材料は、シリコン、
ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムりんなどであ
る。
バ23、123または125を収納し、かつV字形ブロ
ックを保持するための複数のV字溝95を設けることが
できる。V字形ブロック70中にエッチングされたV字
溝95は、GaAsまたはSi中に、リソグラフィで画
定することができる。光ファイバ23の一端を収納する
のに使用されるV字溝95は、たとえばエチレンジアミ
ンまたはKOH溶液を用いて、(100)シリコン中に
エッチングすることができる。たとえば、E.バソウズ
(E. Bassous)の論文 "Fabrication of Novel Three-D
imensional Microstructures by the Anisotropic Etch
ing of (100) and (110) Silicon"、IEEE Transactions
on Electron Devices、Vol.ED25、 No.10、 pp.1178〜11
85、 1978年 10 月を参照されたい。異方性エッチングの
性質のため、V字溝95内に光ファイバ23または12
3および125を置くためのチャネルの幅を画定する
と、簡単な幾何形状によってその深さも画定され、その
結果、光ファイバ23または123および125は、光
ファイバの軸がシリコンの表面と共角をなす点でV字溝
の壁に接するようになる。温度と時間を正確に制御する
ことによって、エッチングされたV字溝を非常に正確に
画定することができる。V字形ブロック70の素材は、
ゲルマニウム、シリコン、ガリウムまたはインジウムと
ヒ素またはりんの二元合金、アルミニウムとガリウムま
たはインジウムとヒ素またはりんの三元合金のうちから
選択することが好ましい。典型的な材料は、シリコン、
ゲルマニウム、ガリウムヒ素、インジウムりんなどであ
る。
【0048】少なくとも1つのV字形ブロック70に、
受信器チップ80内の相補的な位置合せ/固定手段にそ
れを位置合せし固定する手段を設けることができる。こ
れは、V字形ブロック70上に、受信器チップ80上の
雄/雌部分と噛み合う雌/雄部分を設けることによっ
て、非常に簡単に行なうことができる。この位置合せを
実現するもう1つの方法は、受信器チップ80内に少な
くとも1つのダミーV字溝をエッチングし、ダミー光フ
ァイバなど、少なくとも1つの円筒形キーを1つのV字
溝95内に固定し、その後、この円筒形キーを用いて、
円筒形キーまたはダミー光ファイバが、受信器チップ8
0上の1つのダミーV字溝中に固定されるように、V字
形ブロック70を位置合せすることである。さらに、好
ましくは第1のV字溝を横断して受信器チップ80中に
入り、これによってX−Y位置合せロックを形成するこ
とのできる、第2のV字溝を優先的にエッチングするこ
とによって、X−Y位置合せロックを作成することがで
きる。この場合、V字形ブロック70は、少なくとも2
つ円筒形キーを有し、各キーが対応するエッチングされ
たそれぞれの溝に入るようにしなければならない。
受信器チップ80内の相補的な位置合せ/固定手段にそ
れを位置合せし固定する手段を設けることができる。こ
れは、V字形ブロック70上に、受信器チップ80上の
雄/雌部分と噛み合う雌/雄部分を設けることによっ
て、非常に簡単に行なうことができる。この位置合せを
実現するもう1つの方法は、受信器チップ80内に少な
くとも1つのダミーV字溝をエッチングし、ダミー光フ
ァイバなど、少なくとも1つの円筒形キーを1つのV字
溝95内に固定し、その後、この円筒形キーを用いて、
円筒形キーまたはダミー光ファイバが、受信器チップ8
0上の1つのダミーV字溝中に固定されるように、V字
形ブロック70を位置合せすることである。さらに、好
ましくは第1のV字溝を横断して受信器チップ80中に
入り、これによってX−Y位置合せロックを形成するこ
とのできる、第2のV字溝を優先的にエッチングするこ
とによって、X−Y位置合せロックを作成することがで
きる。この場合、V字形ブロック70は、少なくとも2
つ円筒形キーを有し、各キーが対応するエッチングされ
たそれぞれの溝に入るようにしなければならない。
【0049】光ファイバ23または123および125
は、ろう付け、レーザ溶接、はんだ付けその他の適当な
手段によってV字溝95内に固定する。光ファイバ23
または123および125と、V字溝95の両方の外側
表面を、真空蒸着される適当な金属の連続層の金属被覆
などによって、さらに接合の準備をする。はんだを使用
する場合、光ファイバ23または123および125
を、共晶はんだを用いてV字溝95内に接着する。はん
だは、真空蒸着によって、あるいは成形はんだの使用に
よって塗布することができる。接着操作または固定操作
の間、光ファイバ23または123および125をV字
溝95内に保持することが重要である。これは、光ファ
イバ23または123および125に板を押し付けて、
V字溝95内に保持する、簡単な治具を用いて行なうこ
とができる。
は、ろう付け、レーザ溶接、はんだ付けその他の適当な
手段によってV字溝95内に固定する。光ファイバ23
または123および125と、V字溝95の両方の外側
表面を、真空蒸着される適当な金属の連続層の金属被覆
などによって、さらに接合の準備をする。はんだを使用
する場合、光ファイバ23または123および125
を、共晶はんだを用いてV字溝95内に接着する。はん
だは、真空蒸着によって、あるいは成形はんだの使用に
よって塗布することができる。接着操作または固定操作
の間、光ファイバ23または123および125をV字
溝95内に保持することが重要である。これは、光ファ
イバ23または123および125に板を押し付けて、
V字溝95内に保持する、簡単な治具を用いて行なうこ
とができる。
【0050】光円錐が、光ファイバ軸に対して90度の
円錐軸で光ファイバ23または123および125から
出られるようにするため、光ファイバ23または123
および125の端部を、ある角度で切断(開先取り)す
ることができる。これは、光ファイバをV字形ブロック
70に接着し、簡単な研削操作によって達成できる。そ
の後、その結果得られた光ファイバの端面を、反射する
ように金属被覆し、金属被覆が不要な場合は、開先面を
完全な内面反射を起こすように形成することができる。
双方向光波伝送のためにビーム・スプリッタを使用する
こともできる。
円錐軸で光ファイバ23または123および125から
出られるようにするため、光ファイバ23または123
および125の端部を、ある角度で切断(開先取り)す
ることができる。これは、光ファイバをV字形ブロック
70に接着し、簡単な研削操作によって達成できる。そ
の後、その結果得られた光ファイバの端面を、反射する
ように金属被覆し、金属被覆が不要な場合は、開先面を
完全な内面反射を起こすように形成することができる。
双方向光波伝送のためにビーム・スプリッタを使用する
こともできる。
【0051】V字形ブロック70は、バッチ製造でき
る。これは、V字形ブロック70をシリコンまたはガリ
ウムヒ素上にセル・アレイとして構成することによって
行なうことができる。各セル境界は、V字形ブロック7
0の所望の4側面に接触するV字溝のエッチングによっ
て画定される。光ファイバ123および125の端部を
取り付けるための所望の数のV字溝95が、セル境界を
画定するV字溝と同時にエッチングされる。従来式のフ
ォトリソグラフィ処理を用いて、ウェハをフォトレジス
トで被覆し、ブロックアウト・マスクを介して露光し、
現像し、金属被覆し、最後にストリッピングして、各セ
ルのV字溝内に適当な光ファイバ接着表面を選択的に開
ける。次に、V字形ブロック70を、前にエッチングさ
れたセル境界に沿って開裂することにより、ウェハから
ストリップとしてダイス切断する。これらの境界は、今
やV字溝95を横断する。光ファイバ123または12
5の金属被覆された端部を、ストリップ内の各セルの適
当なV字溝に接着する。その後、各ストリップを固定
し、研削して、角度の付いた光ファイバの端部97また
は98を形成する。棒の形をしたこれらのストリップ
を、最後に、V字溝95に平行なエッチングされたセル
境界に沿ってさらに開裂することにより、ダイス切断し
て個々のV字形ブロック70にする。
る。これは、V字形ブロック70をシリコンまたはガリ
ウムヒ素上にセル・アレイとして構成することによって
行なうことができる。各セル境界は、V字形ブロック7
0の所望の4側面に接触するV字溝のエッチングによっ
て画定される。光ファイバ123および125の端部を
取り付けるための所望の数のV字溝95が、セル境界を
画定するV字溝と同時にエッチングされる。従来式のフ
ォトリソグラフィ処理を用いて、ウェハをフォトレジス
トで被覆し、ブロックアウト・マスクを介して露光し、
現像し、金属被覆し、最後にストリッピングして、各セ
ルのV字溝内に適当な光ファイバ接着表面を選択的に開
ける。次に、V字形ブロック70を、前にエッチングさ
れたセル境界に沿って開裂することにより、ウェハから
ストリップとしてダイス切断する。これらの境界は、今
やV字溝95を横断する。光ファイバ123または12
5の金属被覆された端部を、ストリップ内の各セルの適
当なV字溝に接着する。その後、各ストリップを固定
し、研削して、角度の付いた光ファイバの端部97また
は98を形成する。棒の形をしたこれらのストリップ
を、最後に、V字溝95に平行なエッチングされたセル
境界に沿ってさらに開裂することにより、ダイス切断し
て個々のV字形ブロック70にする。
【0052】平行なセル境界に沿って開裂すると、図8
に示すように、エッチングされた先細形のV字形ブロッ
ク側壁126が得られる。これら先細形のV字形ブロッ
ク側壁126は、図7に示すように、スプリング・クリ
ップ61を用いてV字形ブロック70をファイバ・ガイ
ド69のスロット内に保持するのに使用される。スプリ
ング・クリップ61は、ファイバを受信器チップ80と
同一平面に置くことができるように、V字形ブロック7
0を保持するためのはめ合いテーパを有さなければなら
ない。これら先細形のV字形ブロック側壁126すなわ
ち保持手段によって、スプリング・クリップ61と受信
器チップ80の間の機械的インターフェースが取り除か
れる。光ファイバ123および125を受信器チップ8
0と同一平面上に取り付けることができると、結合レン
ズが不要となる。
に示すように、エッチングされた先細形のV字形ブロッ
ク側壁126が得られる。これら先細形のV字形ブロッ
ク側壁126は、図7に示すように、スプリング・クリ
ップ61を用いてV字形ブロック70をファイバ・ガイ
ド69のスロット内に保持するのに使用される。スプリ
ング・クリップ61は、ファイバを受信器チップ80と
同一平面に置くことができるように、V字形ブロック7
0を保持するためのはめ合いテーパを有さなければなら
ない。これら先細形のV字形ブロック側壁126すなわ
ち保持手段によって、スプリング・クリップ61と受信
器チップ80の間の機械的インターフェースが取り除か
れる。光ファイバ123および125を受信器チップ8
0と同一平面上に取り付けることができると、結合レン
ズが不要となる。
【0053】光ペデスタル76は、図8に示すように、
光送信器キャリア86を収納できるように拡張すること
ができる。GRIN(傾斜屈折率)レンズなどの結合レ
ンズ88を、光送信器キャリア86のV字溝内に位置決
めして、光送信器キャリア86上に置かれるレーザ・チ
ップ90の位置合せを行なうことができる。図8の破線
で示すように、光ファイバ123の一部分が、光送信器
キャリア86と光学的に接触している。光送信器キャリ
ア86は、基板40または110上の電子デバイスのう
ちの少なくとも1つから受け取った情報を、光ファイバ
23または123などの1つまたは複数の光ファイバに
光学的に通信する手段を有する。双方向データ通信の場
合、部分的に銀メッキした角度の付いた端面を有する単
一の光ファイバ23をV字溝95内に固定し、送信器の
結合レンズ88を光ファイバの軸に直角に位置合せす
る。完成した光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ15
0を、その後、基板40または110上の、たとえば隅
の減結合コンデンサ74を取り除いた位置などにリフロ
ー接着する。光ペデスタル76から適当な半導体チップ
50へ電気配線を行うと、光送受信回路への回路が完成
する。
光送信器キャリア86を収納できるように拡張すること
ができる。GRIN(傾斜屈折率)レンズなどの結合レ
ンズ88を、光送信器キャリア86のV字溝内に位置決
めして、光送信器キャリア86上に置かれるレーザ・チ
ップ90の位置合せを行なうことができる。図8の破線
で示すように、光ファイバ123の一部分が、光送信器
キャリア86と光学的に接触している。光送信器キャリ
ア86は、基板40または110上の電子デバイスのう
ちの少なくとも1つから受け取った情報を、光ファイバ
23または123などの1つまたは複数の光ファイバに
光学的に通信する手段を有する。双方向データ通信の場
合、部分的に銀メッキした角度の付いた端面を有する単
一の光ファイバ23をV字溝95内に固定し、送信器の
結合レンズ88を光ファイバの軸に直角に位置合せす
る。完成した光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ15
0を、その後、基板40または110上の、たとえば隅
の減結合コンデンサ74を取り除いた位置などにリフロ
ー接着する。光ペデスタル76から適当な半導体チップ
50へ電気配線を行うと、光送受信回路への回路が完成
する。
【0054】その後、光ペデスタル76を、半導体チッ
プ50と共に、基板40または110に同時にリフロー
はんだ付けすることもできる。光ペデスタル76をリフ
ローはんだ付けした後、もう一度、真空式平面化/高さ
基準工具内で選択的にリフローすることができる。この
操作によって、光ペデスタル76は、V字形ブロック7
0内のV字溝95に取り付けられた光ファイバ23また
は123および125に対する位置合せが最適の位置に
なる。
プ50と共に、基板40または110に同時にリフロー
はんだ付けすることもできる。光ペデスタル76をリフ
ローはんだ付けした後、もう一度、真空式平面化/高さ
基準工具内で選択的にリフローすることができる。この
操作によって、光ペデスタル76は、V字形ブロック7
0内のV字溝95に取り付けられた光ファイバ23また
は123および125に対する位置合せが最適の位置に
なる。
【0055】光ペデスタル76は、C4パッドまたはは
んだパッド72を介してMLC基板110から光ペデス
タル76上の周辺パッド73、79および89への電気
経路を接続する内部配線を有する。プリント回路部材8
4および93は、前述のように光ペデスタル76の側面
に接着される。タブ82をパッド73に、タブ85をパ
ッド79に、それぞれ熱圧着する。その後、受信器チッ
プ80を、突出部またはスタンドオフ75に接着する。
任意選択として、結合レンズ88を光送信器キャリア8
6に位置合せし、これに接着し、その後このアセンブリ
を光ペデスタル76に接着することもできる。次に、光
送信器キャリア86上のタブ87を光ペデスタル76上
のパッド89に、光送信器キャリア86上のタブ94を
光ペデスタル76上のプリント回路線78に、それぞれ
熱圧着することができる。真空式工具を使用して、受信
器チップ80と光送信器キャリア86を固定した光ペデ
スタル76を、MLC基板110の周囲の3点基準を基
準とする3点基準に対して再びリフローすることができ
る。このリフロー処理の間に、C4またははんだボール
102が延びるかもしれないが、不連続になることにな
る。この工具は、角度を付けて光ペデスタル76を回転
させて、MLC基板110上の配線パターンの薄膜内に
エッチングされた基準マークとの位置合せを達成するこ
とができる。この位置合せは、はんだボール102が再
び固化するのに充分な時間、保持される。
んだパッド72を介してMLC基板110から光ペデス
タル76上の周辺パッド73、79および89への電気
経路を接続する内部配線を有する。プリント回路部材8
4および93は、前述のように光ペデスタル76の側面
に接着される。タブ82をパッド73に、タブ85をパ
ッド79に、それぞれ熱圧着する。その後、受信器チッ
プ80を、突出部またはスタンドオフ75に接着する。
任意選択として、結合レンズ88を光送信器キャリア8
6に位置合せし、これに接着し、その後このアセンブリ
を光ペデスタル76に接着することもできる。次に、光
送信器キャリア86上のタブ87を光ペデスタル76上
のパッド89に、光送信器キャリア86上のタブ94を
光ペデスタル76上のプリント回路線78に、それぞれ
熱圧着することができる。真空式工具を使用して、受信
器チップ80と光送信器キャリア86を固定した光ペデ
スタル76を、MLC基板110の周囲の3点基準を基
準とする3点基準に対して再びリフローすることができ
る。このリフロー処理の間に、C4またははんだボール
102が延びるかもしれないが、不連続になることにな
る。この工具は、角度を付けて光ペデスタル76を回転
させて、MLC基板110上の配線パターンの薄膜内に
エッチングされた基準マークとの位置合せを達成するこ
とができる。この位置合せは、はんだボール102が再
び固化するのに充分な時間、保持される。
【0056】シール・フレーム14、リテーナ51、下
側フレーム12、MLC基板110およびガスケット4
6を、適当に組み立て、密封状態に圧縮し、最適に位置
合せする。同様に、光ファイバ123または125の少
なくとも一部分を、受信器チップ80上の光検出器10
0に対して光学的に位置合せしなければならない。光学
的位置合せの後に、光検出器100を電気的に活動化す
ることができる。単信の場合には光ファイバ23、2重
の場合には光ファイバ123および125を、光テスト
・パターンの伝送が可能な試験装置に接続する。光検出
器100の出力レベルを監視することによって、偏心ピ
ン64を回転させて、最大の信号出力が得られるように
ファイバ端面の横位置を調節する。また、最適のピン/
コネクタ位置合せが得られるように、MLC基板110
の横位置を調節してこれを最適化することができ、光フ
ァイバ23または123および125を、最大の信号出
力が得られるように再度位置合せすることができる。
側フレーム12、MLC基板110およびガスケット4
6を、適当に組み立て、密封状態に圧縮し、最適に位置
合せする。同様に、光ファイバ123または125の少
なくとも一部分を、受信器チップ80上の光検出器10
0に対して光学的に位置合せしなければならない。光学
的位置合せの後に、光検出器100を電気的に活動化す
ることができる。単信の場合には光ファイバ23、2重
の場合には光ファイバ123および125を、光テスト
・パターンの伝送が可能な試験装置に接続する。光検出
器100の出力レベルを監視することによって、偏心ピ
ン64を回転させて、最大の信号出力が得られるように
ファイバ端面の横位置を調節する。また、最適のピン/
コネクタ位置合せが得られるように、MLC基板110
の横位置を調節してこれを最適化することができ、光フ
ァイバ23または123および125を、最大の信号出
力が得られるように再度位置合せすることができる。
【0057】光波信号入力を光クロック分配に使用する
場合には、1本ないし5本の光ファイバ23だけが必要
であろう。双方向データ伝送の場合には、35対ないし
40対の単信光ファイバを使用することができる。
場合には、1本ないし5本の光ファイバ23だけが必要
であろう。双方向データ伝送の場合には、35対ないし
40対の単信光ファイバを使用することができる。
【0058】本発明のもう1つの利点は、クロック分配
またはデータ・バス応用分野あるいはその両方用の、光
波通信または光信号を提供することである。典型的な電
子的クロック分配システムは、主発振器からなり、そこ
からTCMに含まれる基板上の論理チップなどのサテラ
イト電子機能にクロック・パルス列が分配される。本発
明は、従来式のTCM内でのレーザ・クロック発生と光
ファイバ分配を可能にする。今日の電子刻時システムに
対するこの光クロック分配システムの追加的利点には、
下記のことが含まれる。 a)スキュー(クロック・パルス到着時間の変動)の減
少 b)高クロック周波数(100MHz超)での低い雑音 c)光ファイバの使用による、電子機能間の距離の増加 d)速度突合せバッファの除去
またはデータ・バス応用分野あるいはその両方用の、光
波通信または光信号を提供することである。典型的な電
子的クロック分配システムは、主発振器からなり、そこ
からTCMに含まれる基板上の論理チップなどのサテラ
イト電子機能にクロック・パルス列が分配される。本発
明は、従来式のTCM内でのレーザ・クロック発生と光
ファイバ分配を可能にする。今日の電子刻時システムに
対するこの光クロック分配システムの追加的利点には、
下記のことが含まれる。 a)スキュー(クロック・パルス到着時間の変動)の減
少 b)高クロック周波数(100MHz超)での低い雑音 c)光ファイバの使用による、電子機能間の距離の増加 d)速度突合せバッファの除去
【0059】光クロックを本発明のように利用しようと
する場合、実用的な実施態様では、MLC基板の各象限
にクロック・パルス列を分配することになる。その後、
各象限内の電子ネットによってさらにクロックが分配さ
れて、論理動作をコンピュータ・チップのマシン・サイ
クルタイムに同期させる。
する場合、実用的な実施態様では、MLC基板の各象限
にクロック・パルス列を分配することになる。その後、
各象限内の電子ネットによってさらにクロックが分配さ
れて、論理動作をコンピュータ・チップのマシン・サイ
クルタイムに同期させる。
【0060】データ・バス応用分野では、データの高速
直列化ビットを、メモリ位置間またはデータ記憶装置と
論理チップの間で通信しなければならない。本発明によ
れば、光ファイバを使用した、適当なエンコーダ、シリ
アライザおよびリンク・アダプタ・チップを有する送信
器への接続が可能になる。さらに、光ファイバを用いる
と、コンピュータ・システム複合体内の他のメモリ位置
または他の論理チップ位置にある受信器、デコーダ、デ
シリアライザおよびクロック回復チップの間で高帯域幅
のデータを使用して通信できるようになる。光ファイバ
の使用により、新規アーキテクチャを使用して多数のプ
ロセッサとデータ記憶装置を互いに結合して、拡張メモ
リ、およびこれらの通信ノード間の光相互接続を介する
並列高速動作を提供することが可能になる。光ファイバ
を使用した光データ・バス相互接続の他の利点として
は、周波数多重化または波長多重化によって非常に高い
入出力を提供する帯域幅能力、入出力装置間の伝送距離
の増大、論理回路とメモリの間の距離の増大、銅ケーブ
ルに対するパッケージのコンパクトさと軽さ、および、
長距離遠隔通信における将来の光クロスポイント・スイ
ッチングとデータ通信との互換性がある。
直列化ビットを、メモリ位置間またはデータ記憶装置と
論理チップの間で通信しなければならない。本発明によ
れば、光ファイバを使用した、適当なエンコーダ、シリ
アライザおよびリンク・アダプタ・チップを有する送信
器への接続が可能になる。さらに、光ファイバを用いる
と、コンピュータ・システム複合体内の他のメモリ位置
または他の論理チップ位置にある受信器、デコーダ、デ
シリアライザおよびクロック回復チップの間で高帯域幅
のデータを使用して通信できるようになる。光ファイバ
の使用により、新規アーキテクチャを使用して多数のプ
ロセッサとデータ記憶装置を互いに結合して、拡張メモ
リ、およびこれらの通信ノード間の光相互接続を介する
並列高速動作を提供することが可能になる。光ファイバ
を使用した光データ・バス相互接続の他の利点として
は、周波数多重化または波長多重化によって非常に高い
入出力を提供する帯域幅能力、入出力装置間の伝送距離
の増大、論理回路とメモリの間の距離の増大、銅ケーブ
ルに対するパッケージのコンパクトさと軽さ、および、
長距離遠隔通信における将来の光クロスポイント・スイ
ッチングとデータ通信との互換性がある。
【0061】本発明を特定の好ましい実施例に関して具
体的に説明してきたが、前記の説明に照らせば、当業者
にとって多くの代替例、変更および変形が自明なことは
明らかである。したがって、このような代替例、変更お
よび変形のすべては、本発明の範囲と趣旨に含まれるも
のである。
体的に説明してきたが、前記の説明に照らせば、当業者
にとって多くの代替例、変更および変形が自明なことは
明らかである。したがって、このような代替例、変更お
よび変形のすべては、本発明の範囲と趣旨に含まれるも
のである。
【0062】
【発明の効果】本発明により、TCMへの1つまたは複
数の光ファイバ・リンクが得られる。
数の光ファイバ・リンクが得られる。
【図1】TCMとインターフェースする、本発明の光フ
ァイバ取付アセンブリの切断透視図である。
ァイバ取付アセンブリの切断透視図である。
【図2】シール・フレームとインターフェースする光フ
ァイバ取付アセンブリの諸要素の分解図である。
ァイバ取付アセンブリの諸要素の分解図である。
【図3】光ファイバ取付アセンブリとTCM要素の間の
組立済みインターフェースの拡大断面図である。
組立済みインターフェースの拡大断面図である。
【図4】光ファイバ取付アセンブリを通り、光ファイバ
・ペデスタル・アセンブリに至る光ファイバの通路を示
す部分断面図である。
・ペデスタル・アセンブリに至る光ファイバの通路を示
す部分断面図である。
【図5】光ファイバ案内溝を有するリテーナと他の関連
要素を示す、分解側面図である。
要素を示す、分解側面図である。
【図6】修正型のリテーナと位置合せ手段を有するシー
ル・フレームを示す図である。
ル・フレームを示す図である。
【図7】基板上の光ペデスタル・アセンブリを案内要素
の一部分と共に示す拡大図である。
の一部分と共に示す拡大図である。
【図8】光ファイバ・ペデスタル・アセンブリと関連要
素の透視分解図である。
素の透視分解図である。
10 熱伝導モジュール(TCM) 12 下側フレーム 14 シール・フレーム 16 上側フレーム 20 光ファイバ取付アセンブリ 23 光ファイバ 25 多芯光ファイバ・ケーブル 40 基板 51 リテーナ 69 ファイバ・ガイド 70 V字形ブロック 72 はんだパッド 76 光ペデスタル 78 プリント回路線 80 受信器チップ 86 光送信器キャリア 88 結合レンズ 95 V字溝 96 チャネル・インターロック 100 光検出器 102 はんだボール 110 多層セラミック(MLC)基板 150 光ファイバ・ペデスタル・アセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス・ジヤコボヴイツツ アメリカ合衆国12603、ニユーヨーク州ポ ーキープシー、サリー・レーン 10番地
Claims (13)
- 【請求項1】a)基板と、 b)前記基板の少なくとも1つの表面上にある少なくと
も1つの光受信器と、 c)前記少なくとも1つの光受信器と光学的に通信する
少なくとも1本の光ファイバの少なくとも一部分と、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器に通信する、前記ハウジング内の手段と、 を備える、光ファイバ・インターフェース用の装置。 - 【請求項2】さらに、前記基板上に少なくとも1つの電
子デバイスを備え、前記光受信器が、前記光ファイバか
ら受け取った情報を前記基板上の前記少なくとも1つの
電子デバイスに通信する手段を有することを特徴とす
る、請求項1の光ファイバ・インターフェース用の装
置。 - 【請求項3】V字形ブロックが少なくとも1つのV字溝
を有し、前記光ファイバのうちの少なくとも1本が、前
記V字溝のうちの少なくとも1つ中に固定されることを
特徴とする、請求項1の光ファイバ・インターフェース
用の装置。 - 【請求項4】前記ハウジングを介して光信号を通信する
ための前記手段が、少なくとも1つの光ファイバ取付ア
センブリを備えることを特徴とする、請求項1の光ファ
イバ・インターフェース用の装置。 - 【請求項5】前記ハウジングが、リテーナを有し、前記
リテーナが、V字形ブロックの少なくとも一部分を確実
に保持する手段を有することを特徴とする、請求項1の
光ファイバ・インターフェース用の装置。 - 【請求項6】前記ハウジングがさらに、光ファイバ取付
アセンブリを備え、前記光ファイバの少なくとも一部分
が、前記光ファイバ取付アセンブリの少なくとも1つの
構成部品に確実に接着するために金属被覆されることを
特徴とする、請求項1の光ファイバ・インターフェース
用の装置。 - 【請求項7】前記ハウジング内部の前記光ファイバの少
なくとも一部分が、弧形になっていて、ひずみ除去を提
供することを特徴とする、請求項1の光ファイバ・イン
ターフェース用の装置。 - 【請求項8】前記ハウジングが、リテーナを有し、前記
リテーナが、V字形ブロックのチャネル・インターロッ
クを確実に保持するための先細形チャネルを有する少な
くとも1つのファイバ・ガイドを有し、前記リテーナが
さらに、前記ハウジングの上側フレーム上のスタブ・ガ
イドと噛み合う少なくとも1つのキーを有することを特
徴とする、請求項1の光ファイバ・インターフェース用
の装置。 - 【請求項9】a)基板と、 b)前記基板の少なくとも1つの表面上にある少なくと
も1つの光受信器と、 c)少なくとも1本の光ファイバと、 d)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器の位置に案内する手段と、 e)前記少なくとも1本の光ファイバを、前記少なくと
も1つの光受信器に位置合せし、これに固定する手段
と、 f)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングと、 g)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器に通信する、前記ハウジング内の手段とを備える、
光ファイバ・インターフェース用の装置。 - 【請求項10】a)基板の少なくとも1つの表面上に少
なくとも1つの光受信器を固定するステップと、 b)前記少なくとも1つの光受信器に少なくとも1本の
光ファイバを固定するステップと、 c)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 d)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器に通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップとを含む、光ファイバ・インターフェースを提供す
るための方法。 - 【請求項11】さらに、前記基板上に少なくとも1つの
電子デバイスを固定するステップを含み、前記光受信器
が、前記光ファイバから受け取った情報を前記基板上の
前記少なくとも1つの電子デバイスに通信する手段を有
することを特徴とする、請求項30の光ファイバ・イン
ターフェースを提供するための方法。 - 【請求項12】前記ハウジングが、下側フレーム、シー
ル・フレーム、および上側フレームを備え、前記フレー
ムのそれぞれを選択的に組み立て、分解することが可能
であることを特徴とする、請求項30の光ファイバ・イ
ンターフェースを提供するための方法。 - 【請求項13】a)基板の少なくとも1つの表面上に少
なくとも1つの光受信器を固定するステップと、 b)少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも1つ
の光受信器の位置に案内する手段を設けるステップと、 c)前記少なくとも1本の光ファイバを前記少なくとも
1つの光受信器に位置合せし、これに固定するための手
段を設けるステップと、 d)前記少なくとも1つの光受信器と前記基板とを保護
するハウジングを設けるステップと、 e)前記ハウジングを介し、前記少なくとも1本の光フ
ァイバを経由して、光信号を前記少なくとも1つの光受
信器に通信する、前記ハウジング内の手段を設けるステ
ップとを含む、光ファイバ・インターフェースを提供す
るための方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/693,996 US5155786A (en) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Apparatus and a method for an optical fiber interface |
US693996 | 1991-04-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05100133A true JPH05100133A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=24787002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4052145A Pending JPH05100133A (ja) | 1991-04-29 | 1992-03-11 | 光フアイバ・インターフエース用の装置と方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5155786A (ja) |
EP (1) | EP0511931B1 (ja) |
JP (1) | JPH05100133A (ja) |
BR (1) | BR9201348A (ja) |
CA (1) | CA2061299C (ja) |
DE (1) | DE69224099D1 (ja) |
Families Citing this family (63)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9100680D0 (en) * | 1991-01-11 | 1991-02-27 | Gen Electric Co Plc | Optical fibre interface |
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