JPH0996746A - アクティブ光回路シートまたはアクティブ光回路基板 - Google Patents

アクティブ光回路シートまたはアクティブ光回路基板

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JPH0996746A
JPH0996746A JP25383395A JP25383395A JPH0996746A JP H0996746 A JPH0996746 A JP H0996746A JP 25383395 A JP25383395 A JP 25383395A JP 25383395 A JP25383395 A JP 25383395A JP H0996746 A JPH0996746 A JP H0996746A
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JP
Japan
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optical
active
optical circuit
wiring
electronic device
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JP25383395A
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Tetsuzo Yoshimura
徹三 吉村
Wataru Toyama
弥 外山
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光配線部を光/電気混成基板から分離独立さ
せ、光配線部と電気配線部とを高い自由度をもって簡便
に合体させられるようなアクティブ光回路シートおよび
アクティブ光回路基板を提供する。 【解決手段】 電子機器からの電圧(SIGin)によ
り電気光学光スイッチまたは光変調器を駆動し、電気信
号(SIGin)を光信号に変換して伝送し、受光素子
により電気信号(SIGout)に変換し、他のまたは
同一の電子機器に信号を伝達するような光配線基板と電
子機器との間に電気的な接続を形成し、電気配線を電子
機器側でかつ光配線を光配線基板側で、分離して行うよ
うにし、または、さらに光配線基板の光デバイスが搭載
された側とその反対側とに、電子機器と接続するための
SIGinおよびSIGout電極パッドが設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ光回路
シートおよびアクティブ光回路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】LSIの高速化および微細化に伴い、I
Cボード、MCM、バックプレイン、LSI、パソコ
ン、ワークステーション、コンピュータ、その周辺機
器、端末機器などの電子機器内および電子機器間での配
線遅延、発熱およびEMI発生の問題が深刻になりつつ
ある。そして、このような背景から、電子機器への光配
線の導入の試みが盛んになっている。
【0003】光配線方式としてはLDなどの発光デバイ
スを点滅させる直接変調方式が主流となっているが、L
Dアレイが高価であったり、あるいは駆動LSIが必要
である、スキューが生じやすい、もしくは光軸合わせが
煩雑であるなどの多くの問題が残されている。しかる
に、電気光学光変調器を用いた外部変調方式の採用によ
り、上記の問題が改善される可能性がある。また、光変
調器の駆動電流はLDのそれに比べて小さいので(光変
調器は電圧駆動型だから)、EMIの放射もより低減さ
れると考えられる。かかる背景から、外部変調方式のL
SI間接続用光プリント基板がいくつか提案されている
(例えば、富士通:特開昭63−229427、IB
M:USP4422088、ロッキード:USP503
9189およびGEC−Marcooni:GB224
0682A)。しかし、これらはいずれもプリント基板
と光配線を同一基板上に形成するもので、以下のような
問題がある。すなわち、 回路基板の製造工程が複雑化する、 コストが増大する、 配線の自由度が制約される、 LSIのはんだ接合プロセスを通過するため電気光学
光変調器の劣化を招く、ことである。
【0004】さらに、上記の従来技術では、変調器アレ
イをLSIの出力端子直下またはその近傍に形成してい
るので、光信号の発生箇所に制限がある。また、電子
機器間の光配線についても、外部変調方式による光配線
用入出力アダプタが提案されている(特開昭63−22
9427)。この場合には、上記〜のような問題は
ないが、電子機器内と電子機器間との両方に用いること
のできる光配線を実現させることによりより自由な光配
線が期待できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従って、上
記の外部変調方式光配線の問題点を解消し、光配線部を
光/電気混成基板から分離独立させ、光配線部と電気配
線部とを高い自由度をもって簡便に合体させられるよう
なアクティブ光回路シートおよびアクティブ光回路基板
を提供することを目的とする。
【0006】本発明は、特に、電子機器のパッド、端
子、配線などの電圧が発生する任意の場所においてプロ
ーブし、光信号を発生させることのできる構造を有する
アクティブ光回路シートおよびアクティブ光回路基板を
提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、電子機器(ICボード、MCM、バックプ
レイン、LSI、パソコン、ワークステーション、コン
ピュータ、その周辺機器、端末機器など)からの電圧
(SIGin)により基体上に設けられた電気光学光ス
イッチまたは光変調器を駆動し、前記基体上の光導波路
または光電源の光の少なくとも一部をピックアップまた
は変調することにより電気信号(SIGin)を光信号
に変換し、この光信号を導波路および/または光ファイ
バを通して伝送し、前記基体上または他の基体上に作り
こまれているかまたは搭載されている受光素子またはL
SIに設けられている受光素子により電気信号(SIG
out)に変換し、他の電子機器または同一の電子機器
に信号を伝達するような光配線基板であって、前記光配
線基板と電子機器との間に電気的な接続を形成し、電気
配線を電子機器側でかつ光配線を光配線基板側で、分離
して行うようにし、または、さらに光配線基板の光デバ
イスが搭載された側とおよびその反対側とに、電子機器
と接続するためのSIGinおよびSIGout電極パ
ッドが設けられていることを特徴とするアクティブ光回
路シートまたはアクティブ光回路基板を提供する。
【0008】
【発明の実施の態様】以下に、図面を参照しながら、本
発明の好ましい実施例について説明する。図1および図
2に、本発明に係る光伝送の概念図を示す。図1は1チ
ャネルの場合であり、図2は多チャネルの場合である。
図3は、パソコンを例として示す従来の電気配線の模式
図である。かかる装置では、特に、プリント基板のクロ
ック用長配線、LCD駆動用プリント基板、プリント基
板間配線、インターフェースケーブルなどにおいて、高
速化および低電力化が必要とされる。また、これらの部
分はEMIの主たる発生源にもなっている。以下では、
これらの部分を光化する場合を例として説明する。
【0009】図4は、プリント基板間およびインターフ
ェースケーブルをフレキシブルなアクティブ光回路シー
トで光配線化した例を示す図である。これにより、EM
Iが低減する。また、クロックやデータ波形なまり、お
よび場合によっては信号伝送に要するパワーも抑制され
る。ここで用いたアクティブ光回路シートの詳細構造は
後述するが、この例ではアクティブ光回路シートのパッ
ドをプリント基板の所望の信号送信部および受信部に電
気コンタクトさせるだけで光接続を行うことができるよ
うに構成されている。信号送信部および受信部には、必
ずしも特別のパッドは必要なく、通常の配線にコンタク
トさせるだけでもよい。インターフェースケーブルの光
化の場合、図示のように、光回路シートの端部は光コネ
クタになっている。
【0010】図5は、プリント基板上にアクティブ光回
路シートを装着した例を示す図である。ここでは、クロ
ックラインなどの高速パルスを長距離伝送する配線を光
配線で置き換えている。これにより、EMIがさらに低
減する。また、クロックやデータ波形なまり、および場
合によっては信号伝送に要するパワーも抑制される。ア
クティブ光回路シートはフレキシブルであってもよい
し、板状のアクティブ光回路基板としてもよい。これら
には、プリント基板上の搭載部品をよけるための孔があ
けられている。フレキシブルなシートの場合には、搭載
部品ごと覆ってしまうこともできる。
【0011】図6〜9は、それぞれ、アクティブ光回路
シートもしくは基板の例を示す図であり、図10および
11はそれらの詳細構造の例を示す図であり、図12は
アクティブ光シートもしくは基板とプリント基板との接
合構造の例を示す図である。図10(a)は、LD−半
導体EA(Electro−Absorption)光
変調器一体型デバイスを搭載した光送信部の例である。
光変調器は導波路に結合されている。LDは、VLDパ
ッドから定常的に流される電流により、DC的に発光さ
れる。このDC光はSIGinからの電圧に応じてEA
変調器によりon−offされ、この光信号が送信され
る。変調器はEA変調器のみに限定されず、非線形光学
効果を用いたデバイスなどを用いることもできる。図1
0(c)は、外部のDC光源を光ファイバから導波路に
導入し、半導体光変調器で変調する例である。この場
合、LDの発熱はアクティブ光回路シートもしくは基板
部に影響しないため、サーマルマネージメントが容易に
なる。図10(b)および(d)は、PDを搭載した光
受信部の例である。導波路を伝送されてきた光信号がP
Dで受光され、アンプで増幅後SIGoutに出力され
る。PDのバイアス電圧は、太陽電池型であれば必要な
いが、それ以外の場合には図示していないが供給する必
要がある。用いることのできるPDとしては、導波路
型、容量の小さいMSMデバイスなどが挙げられる。パ
ワーが十分強ければ、アンプは不要となり、より単純化
される。
【0012】図11(a)および(c)は、ポリマ光変
調器を用いた例である。この場合、送信原理は図10
(a)および(c)の場合と同様である。ポリマ光変調
器の場合、基体にモノリシックに作り込めるため、導波
路との光結合が容易になる。また、誘電率が低いため、
高速かつ低電流の駆動に効果がある。図11(b)およ
び(d)は、PDを表面実装した例である。これらは、
導波路部にミラーを形成することにより実現可能であ
る。図11(d)は、アンプをもちいない例であり、最
も望ましい形態である。また、GND電極を表面側に、
変調器電極を層内側に配置してもよく、デバイス構造に
よっては両電極が同一側に形成されていてもよい。
【0013】図12は、アクティブ光回路シートとプリ
ント基板(大面積LSIなどでも同様である)との接合
例を示す図である。接合にはハンダバンプを用いてもよ
いが、この場合にはアクティブ光回路シートの劣化が生
じる場合がある。しかるに、導電性接着剤の使用や圧
着、接触などで手軽に電気的接続を行うことも可能であ
る。図8および9の例では、SIGinおよびSIGo
utのパッドが裏面に設けられている。これらを表面に
設ける場合には、搭載部品が邪魔になり、実装方向が著
しく制限される。すなわち、裏面に設けることにより、
プリント基板との位置関係の自由度が増すのである。プ
リント基板の接続位置としては、パッドや端子のほか、
電極配線上などの電圧がかかる所であればどこでもよ
い。これにより任意の位置の電圧信号をプローブし、光
信号に変換することができる。これは、電圧駆動型であ
る外部変調方式で初めて可能になる特徴である。また、
SIGinおよびSIGoutのパッドを大きくとるこ
とにより、接合の位置合わせが容易になる。通常、帯域
を広げるために光変調器および光スイッチの電極面積は
極力小さくする必要がある。従来のような光変調器もし
くは光スイッチの電極と接合パッドが同一側にある場合
にはパッド容量が問題となるが、本発明ではパッドを裏
面に配置しているため、パッド容量は低減される。従っ
て、パッド面積を光変調器もしくは光スイッチの電極面
積より大きくとっても帯域低下への影響は少ない。ま
た、べたGNDやVccを敷き詰めることによりシール
ド効果が上げることもできる。
【0014】図6(a)は、外部からファイバで光を導
入し、導波路で分岐させ、光変調器アレイで送信し、P
Dアレイで受信する形態を示すものである。このアクテ
ィブ光回路シートもしくは基板は、プリント基板間など
のフレキシブルな光接続などに主として使用することが
できる。図6(b)は、LDの光を分岐させ、プリント
基板上の任意の位置の電気信号を光信号に変えて伝送
し、PDアレイで受信する形態の例である。このシート
もしくは基板は、プリント基板の内部配線およびプリン
ト配線基板間の配線に適する。
【0015】図7(a)および(b)は、光を先ずおお
もとにおいて光変調器で変調し、分配する例であり、ク
ロック分配などに適用できる。図8は、プリント基板上
の任意の位置の電気信号を光信号に変えて伝送し、外部
ファイバケーブルに出力するトランスミッタ部の例であ
る。また、図9は、外部ファイバケーブルからの光信号
を任意の位置で電気信号に変換するレシーバ部の例であ
る。これらは、光配線用入出力アダプタ(特開昭63−
229427)と同様の概念であるが、プリント基板内
部にまで光が導入されているところが新規である。これ
により、電気配線長をより短くすることができる。
【0016】本発明に有用な光変調器および光スイッチ
としては、マッハツェンダ型、方向性結合型、(全)反
射型、フェーズリタデーション型、Electro−A
bsorption型、Digital Optica
l Switch型などのいかなるものであってもよ
い。有用な非線形光学材料としては、例えば、電気光学
ポリマ、共役ポリマ、非線形光学ガラス、半導体などが
ある。導波路材料としては、ポリマ、ガラスなどがあ
る。導波路全体を非線形光学材料とする必要はなく、ス
イッチ部のみに非線形光学性を持たせてもよい。その場
合、パッシブ導波路には、例えば、フッ素化ポリイミ
ド、ガラスなどが使用できる。基体には、ガラス、Si
ウエハ、ポリマなどが使用できる。フレキシブル性を要
する場合には、特に、ポリマ材料を用いるのが望まし
い。この場合、基体の厚さは10〜1000μmのオー
ダであるのが適正であり、材料としてはポリイミド、エ
ポキシ、シリコーン、アクリル系ポリマなどが例示され
る。PDは、Siや化合物半導体からなるものが標準的
である。このほか、基体へのモノリシック結合が可能な
a−Si、ポリSiや共役ポリマからなるフォトダイオ
ード、フォトトランジスタ、MSMディテクタなども有
望である。受光素子の形成形態としては、導波路の上側
または下側または導波路内に形成し、導波路からの光を
吸収させることができる。さらに、LSI基板上やプリ
ント基板上にPDを形成し、受光することもできる。
【0017】以上においては、プリント基板(ICボー
ド)を例として説明してきたが、他の電子機器(MC
M、バックプレイン、LSI、パソコン、ワークステー
ション、コンピュータ、その周辺機器および端末機器な
ど)にも同様に適用できる。また、本発明では、光変調
器を用いたものについて、これを主体として説明してき
たが、場合によっては光変調器の代わりにLD,LE
D,ELなどの発光素子を搭載してもよい。この場合、
駆動LSIが必要となる。駆動LSIにSIGinが入
力され、これにより、発光素子の光がON/OFFされ
る。光変調器を用いた場合にくらべて複雑化するという
問題はあるが、これによっても光伝送可能である。
【0018】
【発明の効果】以上に説明した如き本発明によれば、下
記の効果が達成される。 A.回路基板と独立してアクティブ光回路シート部を形
成することにより、回路基板の製造工程を複雑化させず
に光配線を導入することができる。 B.回路基板と独立してアクティブ光回路シート部を形
成することにより、コストを増大させずに光配線を導入
することができる。 C.SIGinおよびSIGoutパッドを裏面に形成
することにより、アクティブ光回路シートに搭載された
部品が邪魔になることなく、プリント基板の任意の位置
から任意の位置へ、配線自由度を制約されずに、光配線
することができる。 D.回路基板と独立してアクティブ光回路シート部を形
成することにより、LSIのはんだ接合プロセスの影響
を最小限にすることができ、アクティブ光回路シートの
劣化を防止できる。 E.SIGinおよびSIGoutパッドを裏面に形成
することにより、アクティブ光回路シートに搭載された
部品が邪魔になることなく、電子機器内および電子機器
間の両方に通用する自由な光配線を実現することができ
る。 F.EMIノイズ源を光化し、かつ、アクティブ光回路
シート部にベタGNDやべたVccを形成することによ
り、EMI低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光伝送の概念図。
【図2】本発明に係る光伝送の概念図。
【図3】パソコンにおける従来の電気配線の例を示す模
式図。
【図4】プリント基板間およびインターフェースケーブ
ルをアクティブ光回路シートで光配線した例を示す図。
【図5】プリント基板上にアクティブ光回路シートを装
着した例を示す図。
【図6】アクティブ光回路シートもしくは基板の例を示
す図。
【図7】アクティブ光回路シートもしくは基板の他の例
を示す図。
【図8】アクティブ光回路シートもしくは基板のトラン
スミッタ部の例を示す図。
【図9】アクティブ光回路シートもしくは基板のレシー
バ部の例を示す図。
【図10】アクティブ光回路シートもしくは基板の詳細
構造の例を示す図。
【図11】アクティブ光回路シートもしくは基板の詳細
構造の他の例を示す図。
【図12】アクティブ光回路シートもしくは基板とプリ
ント基板などとの接合構造の例を示す図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子機器からの電圧(SIGin)によ
    り基体上に設けられた電気光学光スイッチまたは光変調
    器を駆動し、前記基体上の光導波路または光電源の光の
    少なくとも一部をピックアップまたは変調することによ
    り電気信号(SIGin)を光信号に変換し、この光信
    号を導波路および/または光ファイバを通して伝送し、
    前記基体上または他の基体上に作りこまれているかまた
    は搭載されている受光素子またはLSIに設けられてい
    る受光素子により電気信号(SIGout)に変換し、
    他の電子機器または同一の電子機器に信号を伝達するよ
    うな光配線基板であって、前記光配線基板と電子機器と
    の間に電気的な接続を形成し、電気配線を電子機器側で
    かつ光配線を光配線基板側で、分離して行うようにした
    ことを特徴とするアクティブ光回路シートまたはアクテ
    ィブ光回路基板。
  2. 【請求項2】 さらに、光配線基板の光デバイスが搭載
    された側とおよびその反対側とに、電子機器と接続する
    ためのSIGinおよびSIGout電極パッドが設け
    られている、請求項1記載のアクティブ光回路シートま
    たはアクティブ光回路基板。
  3. 【請求項3】 電子機器からの電圧(SIGin)によ
    り基体上に設けられたLD,LEDまたは他の発光素子
    を駆動することにより電気信号(SIGin)を光信号
    に変換し、この光信号を導波路および/または光ファイ
    バを通して伝送し、前記基体上または他の基体上に作り
    こまれているかまたは搭載されている受光素子またはL
    SIに設けられている受光素子により電気信号(SIG
    out)に変換し、他の電子機器または同一の電子機器
    に信号を伝達するような光配線基板であって、前記光配
    線基板と電子機器との間に電気的な接続を形成し、電気
    配線を電子機器側でかつ光配線を光配線基板側で、分離
    して行うようにしたことを特徴とするアクティブ光回路
    シートまたはアクティブ光回路基板。
  4. 【請求項4】 さらに、光配線基板の光デバイスが搭載
    された側とおよびその反対側とに、電子機器と接続する
    ためのSIGinおよびSIGout電極パッドが設け
    られている、請求項3記載のアクティブ光回路シートま
    たはアクティブ光回路基板。
  5. 【請求項5】 アクティブ光シートまたはアクティブ光
    基板のSIGinおよひSIGout電極パッドが、電
    子機器の電極パッド、電気配線および端子から選ばれた
    任意の位置に電気的に接続されている、請求項2または
    4記載のアクティブ光回路シートまたはアクティブ光回
    路基板。
  6. 【請求項6】 SIGinおよびSIGout電極パッ
    ドの面積が光変調器または光スイッチの電極の面積より
    広い、請求項2または5記載のアクティブ光回路シート
    またはアクティブ光回路基板。
  7. 【請求項7】 基体がフレキシブルである、請求項1〜
    6のいずれかに記載のアクティブ光回路シートまたはア
    クティブ光回路基板。
  8. 【請求項8】 光変調器または光スイッチが基体に一体
    化されている、請求項1または2記載のアクティブ光回
    路シートまたはアクティブ光回路基板。
  9. 【請求項9】 光変調器または光スイッチが非線形光学
    ポリマまたは化合物半導体からなる、請求項1または2
    記載のアクティブ光回路シートまたはアクティブ光回路
    基板。
JP25383395A 1995-09-19 1995-09-29 アクティブ光回路シートまたはアクティブ光回路基板 Pending JPH0996746A (ja)

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