JP2000269545A - 光電子集積回路装置 - Google Patents
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Abstract
ができる光電子集積回路装置を提供することを第一の目
的とする。また、信号の伝送遅延時間を短縮することが
できる光電子集積回路装置を提供することを第二の目的
とする。 【解決手段】 電気回路部11と、光学的出力端子部1
2と、光学的入力端子部10とを含む第一光電子集積回
路(1−1)及び第二光電子集積回路(1−2)で構成
されており、該第一光電子集積回路(1−1)及び第二
光電子集積回路(1−2)が夫々の光学的出力端子部1
2と光学的入力端子部10とが向き合うように配置され
ることにより、複数の光電子集積回路装置1間の信号伝
送を光信号で行うことが可能となり、信号の伝送歪み及
び伝送ロスを減少できると共に、信号の伝送遅延時間を
短縮することができる。
Description
置に係り、特に、集積回路装置間の信号伝送を光信号に
て行う光電子集積回路装置に関する。
ge Scale Integrated ciecu
it)は高集積化,高速化が進められており、様々な電
子機器の小型化,高性能化を可能にしている。このよう
なLSIは、例えばコンピュータ等の大規模な電気回路
において図1に示すようなマルチ・チップ・モジュール
(MCM)基板上に実装されて利用される。
CM基板の一例の外観図を示し、図1(A)が平面図で
あり、図1(B)が側面図である。MCM基板120は
複数の集積回路チップ130を実装しており、その集積
回路チップ130間を電気的に接続している。MCM基
板120はI/O(Input/Output)ピン1
60をMCMソケット150に挿入することによりシス
テムボード110に実装される。また、MCM基板12
0は必要に応じて放熱フィン140が設けられる。シス
テムボード110は、その基板上に実装されたMCM基
板120間をリード線により電気的に接続している。し
たがって、MCM基板120及び集積回路チップ130
は夫々電気的に接続され、様々な機能を有するシステム
ボード110を構成することができる。
で信号伝達を行なう光電子集積回路が公開特許公報(特
開平5−67769)に開示されている。この光電子集
積回路は、高速化と高密度化とを実現するために一方の
基板の主面と垂直な方向に他方の基板を3次元的に配列
させることを特徴としている。その3次元的に配列され
た基板同士は、光信号が透過する材質で構成されてお
り、その基板を透過した光信号により信号伝送を行なっ
ている。
基板120及び集積回路チップ130を使用する電子機
器においては更なる高速化が求められているが、MCM
基板120及び集積回路チップ130間の接続は金属等
の物質をパターン化したリード線による電気的な接続で
あり、信号の高速化に限界がある。
るにつれ、MCM基板120及び集積回路チップ130
間の信号伝送時に発生する伝送遅延時間が無視できなく
なり、信号の同期伝送が困難となるためである。例え
ば、電気的な信号伝送においては、70ps/cm(ピ
コセカンド/センチメートル)の伝送遅延時間が発生す
る。図1(B)において、集積回路チップ130−1と
130−2との間の信号伝送経路170と、集積回路チ
ップ130−1と130−6との間の信号伝送経路18
0とでは伝送遅延時間が異なり、数GHzの動作クロッ
クによる動作処理においては無視できない時間となる。
プ130間の金属等の物質をパターン化したリード線に
よる浮遊容量及びインピーダンスにより、信号の伝送歪
み及び伝送ロスが発生するため信号の伝送が困難となる
ためである。一方、光で信号伝達を行なう光電子集積回
路は、光損失の小さい材質により基板を構成したとして
も、基板を透過する際にある程度の光損失を避けること
ができず伝送ロスが発生する。このような伝送ロスは、
伝送エラーの発生につながり、信号伝送の信頼性が低下
する。
で、信号の伝送歪み及び伝送ロスを減少することができ
る光電子集積回路装置を提供することを第一の目的とす
る。また、信号の伝送遅延時間を短縮することを第二の
目的とする。
するため、請求項1記載の本発明は、電気回路部と、該
電気回路部と接続されている複数の発光素子が並んだ光
学的出力端子部と、該電気回路部と接続されている複数
の受光素子が並んだ光学的入力端子部とを含む第一光電
子集積回路及び第二光電子集積回路で構成されており、
該第一光電子集積回路及び第二光電子集積回路が夫々の
光学的出力端子部と光学的入力端子部とが向き合うよう
に配置され、該第一光電子集積回路及び第二光電子集積
回路の光学的出力端子部と光学的入力端子部との間で光
信号を伝送する構成としたことを特徴とする。
子部と、光学的入力端子部とを含む第一光電子集積回路
及び第二光電子集積回路で構成されたことにより、第一
光電子集積回路と第二光電子集積回路装置との間で光信
号の伝送が可能となる。また、第一光電子集積回路及び
第二光電子集積回路が夫々の光学的出力端子部と光学的
入力端子部とが向き合うように配置されることにより、
光信号を基板等を透過させずに伝送させることができ、
基板等の透過に伴う不都合、即ち、信号の伝送歪み及び
伝送ロスを減少することができる。
光電子集積回路及び第二光電子集積回路は、夫々、マト
リクス状に並んだ複数の発光素子よりなる前記光学的出
力端子部と、マトリックス状に並んだ複数の受光素子よ
りなる前記光学的入力端子部と、電気回路部と、電気信
号入出力用の電極パッドとを備えた構成であり、前記発
光素子と前記受光素子とが同一側、且つ、前記電極パッ
ドが前記発光素子及び受光素子の反対側となるように基
板上に設けられることを特徴とする。
入力端子部と、電気回路部と、電気信号入出力用の電極
パッドとを備えた構成であり、前記発光素子と前記受光
素子とが同一側、且つ、前記電極パッドが前記発光素子
及び受光素子の反対側となるように基板上に設けられる
ことにより、光信号の入出力が同一側で可能であり、前
記発光素子及び受光素子の反対側で電気信号の入出力が
可能である。
記載の光電子集積回路装置を、前記電極パッドにて接合
して多段に重ね合わせた構成であり、他の光電子集積回
路装置と電気的に接合されることを特徴とする。このよ
うに、光電子集積回路装置を電極パッド側で向かい合わ
せて電極パッドにより接合することにより、その光電子
集積回路装置間の信号伝送が電極パッドを介して可能と
なる。
光電子集積回路装置は、前記光学的出力端子部から出力
される光信号を入力され、その光信号を前記光学的入力
端子部に出力する光導波路を設けたことを特徴とする。
このように、光電子集積回路装置を電極パッド側で向か
い合わせて電極パッドにより接合して多段に重ね合わせ
た構成としたことにより、夫々の光電子集積回路装置間
の距離が縮小され、信号の伝送遅延時間の短縮が可能と
なる。また、光電子集積回路装置の光学的出力端子部か
ら出力される光信号を入力され、その光信号を前記光学
的入力端子部に出力する光導波路を設けたことにより、
信号伝送を光信号により行うことが可能となる。
記載の多段光電子集積回路装置を複数設けた構成であ
り、前記多段光電子集積回路装置間が光接続されている
ことを特徴とする。このように、光電子集積回路装置を
多段に重ね合わせた多段光電子集積回路装置が複数設け
られ、その多段光電子集積回路装置間が光接続されてい
ることにより、規模の大きな回路装置においても信号の
伝送遅延時間を短縮し、信号の伝送歪み及び伝送ロスを
減少することができる。
光電子集積回路装置において、前記光電子集積回路の少
なくとも二角に光軸位置合わせ用のマーク及び光軸位置
合わせ用の穴を備えており、その穴に位置決めピンを挿
入することを特徴とする。このように、光電子集積回路
装置の少なくとも二角に光軸位置合わせ用のマーク及び
光軸位置合わせ用の穴を備えており、その穴に位置決め
ピンを挿入することにより、多段光電子集積回路装置に
おいて発光素子と受光素子との光軸位置合わせが容易に
なる。
子集積回路装置において、電源を供給するための電源パ
ッドを各光電子集積回路の側面に備えることを特徴とす
る。このように、光電子集積回路の側面に電源を供給す
るための電源パッドを設けることにより電源供給が容易
になる。また、請求項8記載の本発明は、前記多段光電
子集積回路装置において、前記光電子集積回路装置間と
前記電気回路部とに接触面を有する放熱用の熱伝導プレ
ートと、前記放熱用の熱伝導プレートとの接触面をもっ
た放熱フィンを備えることを特徴とする。
成する光電子集積回路装置間と電気回路部とに接触面を
有する放熱用の熱伝導プレートと、その放熱用の熱伝導
プレートとの接触面をもった放熱フィンを設けることに
より、多段光電子集積回路装置の放熱を効率良く行うこ
とができる。また、請求項9記載の本発明は、前記多段
光電子集積回路装置において、前記光電子集積回路の側
面に設けられた電源を供給するための電源パッドに電源
を供給する電源供給用バーを設けたことを特徴とする。
られた電源を供給するための電源パッドに電源を供給す
る電源供給用バーを設けたことにより、多段光電子集積
回路装置を構成する複数の光電子集積回路に電源を供給
することが容易になる。また、請求項10記載の本発明
は、前記複数多段光電子集積回路装置は、前記多段光電
子集積回路装置間の信号伝送を行う光導波路と、前記多
段光電子集積回路装置に電源を供給する電源線と、他の
基板とのインターフェースをとるインターフェース手段
とを有する基板上に構成されたことを特徴とする。
フェース手段とを有する基板上に複数の多段光電子集積
回路装置を設ける構成としたことにより、複数多段光電
子集積回路装置を構成する多段光電子集積回路装置間の
光信号伝送が可能となる。また、複数多段光電子集積回
路装置を構成する基板と他の基板との間の光信号伝送が
可能となる。
一光電子集積回路及び第二光電子集積回路は、夫々、マ
トリクス状に並んだ複数の発光素子よりなる前記光学的
出力端子層と、マトリックス状に並んだ複数の受光素子
よりなる前記光学的入力端子層と、電気回路層とを備え
た構成であり、前記電気回路層を挟み込むように前記光
学的出力端子層と前記光学的入力端子層とが形成される
ことを特徴とする。
的出力端子層と、複数の受光素子よりなる光学的入力端
子層と、電気回路層とを備えた構成であり、電気回路層
を挟み込むように光学的出力端子層と光学的入力端子層
とが形成されることにより、光電子集積回路装置をウェ
ーハ(wafer)基板上に一体形成することが可能と
なる。また、電気回路層を挟み込むように光学的出力端
子層と光学的入力端子層とが形成されていることによ
り、小型化が可能となる。
一光電子集積回路及び第二光電子集積回路が、夫々、マ
トリクス状に並んだ複数の発光素子よりなる前記光学的
出力端子部と、マトリックス状に並んだ複数の受光素子
よりなる前記光学的入力端子部と、電気回路部とを備え
た構成であり、前記光学的出力端子部と前記光学的入力
端子部とが夫々電気回路部に半田接合され、且つ、前記
光学的出力端子部と前記光学的入力端子部とが前記電気
回路部を挟み込むように設けられることを特徴とする。
光学的入力端子部とが夫々電気回路部に半田により接合
されていることにより、前記光学的出力端子部と前記光
学的入力端子部と電気回路部とを別々にウェーハ基板上
に形成した後で光電子集積回路装置を構成することが可
能となる。また、請求項13記載の本発明は、前記電気
回路部が前記光学的出力端子部及び前記光学的入力端子
部の同一側となるように基板上に設けられることを特徴
とする。
出力端子部及び前記光学的入力端子部の同一側となるよ
うに基板上に設けられることにより、前記電気回路部と
前記光学的出力端子部及び前記光学的入力端子部とが配
線基板上の薄膜パターンのみで接続される。したがっ
て、電気信号の伝送距離が短縮され、信号の伝送遅延時
間の短縮が可能となる。
気回路部が前記光学的出力端子部及び前記光学的入力端
子部の反対側となるように基板上に設けられることを特
徴とする。このように、前記電気回路部が前記光学的出
力端子部及び前記光学的入力端子部の反対側となるよう
に基板上に設けられることにより、配線基板の電極パッ
ドを介することなく光電子集積回路装置同士の接続がで
きる。したがって、光電子集積回路装置間の電気信号伝
送距離が短縮され、信号の伝送遅延時間の短縮が可能と
なる。
気回路部,前記光学的出力端子部及び前記光学的入力端
子部がワイヤボンディングで基板と電気的に接続される
ことを特徴とする。このように、前記電気回路部,前記
光学的出力端子部及び前記光学的入力端子部がワイヤボ
ンディングで基板と電気的に接続されることにより、ウ
ェーハ基板を介することなく電気信号又は光信号を伝送
できる。したがって、電気信号又は光信号の減衰を少な
くすることが可能となる。
する本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 〔光電子集積回路装置〕(図2参照) 図2は、本発明の光電子集積回路装置の一実施例の斜視
図を示す。また、図3は本発明の光電子集積回路装置を
構成する光電子集積回路の一例の構成図を示す。以下、
図2及び図3を利用して本願発明の光電子集積回路装置
について説明する。
二つの光電子集積回路1が対向するように構成されてい
る。光電子集積回路1は、図3に示すように、光学的入
力端子部10と光学的出力端子部12と電気回路部11
と電極パッド14と配線基板13とで構成されている。
光学的入力端子部10はウェーハ基板16−1と、その
ウェーハ基板16−1上に複数の受光素子がマトリクス
状に並ぶように形成された受光層17とで構成されてお
り、受光層17側で配線基板13と半田接合されてい
る。
−3と、そのウェーハ基板16−3上に複数の発光素子
がマトリクス状に並ぶように形成された発光層20とで
構成されており、発光層20側で配線基板13と半田接
合されている。電気回路部11はウェーハ基板16−2
と、そのウェーハ基板16−2上にトランジスタ等で構
成される電気回路層18と、配線層19とで構成されて
おり、配線層19側で配線基板13と半田接合されてい
る。
12とは、配線基板13を介して電気回路部11と電気
的に接続されている。光学的入力端子部10は、他の光
電子集積回路1から入力された光信号を電気信号に変換
して電気回路部11に供給している。また、光学的出力
端子部12は、電気回路部11で処理された電気信号を
供給され、その電気信号を光信号に変換して他の光電子
集積回路1に出力する。
12及び電気回路部11は、配線基板13の同一側に構
成されており、光学的入力端子部10の受光層17及び
光学的出力端子部12の発光層20が同一の面方向とな
っている。また、配線基板13は、光学的入力端子部1
0,光学的出力端子部12及び電気回路部11を構成し
ている反対側に他の光電子集積回路1と電気的に接合す
ることができる電極パッド14を備える構成となってい
る。
より光電子集積回路1は他の光電子集積回路1との間で
光信号伝送をすることが可能となり、更に、電極パッド
14を介して他の光電子集積回路1と電気的に接続され
ることが可能となる。上述のような光電子集積回路1
が、二つ対向するように構成されることにより光電子集
積回路装置2が構成される。一方の光電子集積回路1−
1の光学的出力端子部12−1と他方の光電子集積回路
1−2の光学的入力端子部10−2とは対向する位置に
なるように構成される。また、一方の光電子集積回路1
−1の光学的入力端子部10−1と他方の光電子集積回
路1−2の光学的出力端子部12−2とは対向する位置
になるように構成される。
集積回路装置2は光電子集積回路1−1と1−2との間
で光信号による信号伝送が可能となる。 〔多段光電子集積回路装置〕(図4〜図6参照) 図4は、本発明の多段光電子集積回路装置の一実施例の
斜視図を示す。図5は、本発明の多段光電子集積回路装
置の一実施例の側面図を示す。また、図6は本発明の多
段光電子集積回路装置の一実施例の平面図を示す。
装置3は、複数の光電子集積回路装置2を多段に積み上
げる構成とされている。このとき、光電子集積回路装置
2の電極パッド14側は他の光電子集積回路装置2の電
極パッド14と半田接合されることにより電気的に接続
される。なお、多段光電子集積回路装置3を構成する多
段に積み上げられる複数の光電子集積回路装置2の一番
上段及び下段には光電子集積回路1が設けられ、電極パ
ッド14を介して光電子集積回路装置2と半田接合され
ている。
対角線上の二角には位置合わせ用の穴24が設けられて
おり、その穴24に位置決めピン21を挿入することに
より、光学的入力端子部10と光学的出力端子部12と
の光軸位置を合わせることができる。なお、位置合わせ
用の穴24は、少なくとも二角設けることにより光軸位
置を固定できるようになる。また、光電子集積回路装置
2の側面に光軸位置合わせ用のマークを備えておき、そ
のマークに基づいて光軸位置を合わせるようにしても良
い。
子集積回路装置2は、その側面に電源供給用の電源パッ
ド25を設けており、その電源パッド25と接触面を持
つ電源供給バー22が設けられている。その電源供給バ
ー22を介して、全ての光電子集積回路装置2に電源が
供給されている。また、光電子集積回路装置2を多段に
積み上げる構成とした場合に全ての光電子集積回路装置
2間で光信号を伝送することができるように光導波路2
3が設けられている。光導波路23は、光学的入力端子
部10と光学的出力端子部12との所定の部分を覆うよ
うに設けられ、光学的出力端子部12から出力される光
信号を所定の光学的入力端子部10に出力する。
路について説明する。第一に同一の光電子集積回路装置
2間の光信号伝送の例として、電気回路部11−5から
電気回路部11−4に光信号を伝送する場合について説
明する。電気回路部11−5から電気回路部11−4に
光信号を伝送する場合、その光信号の伝送経路は図5に
光信号の伝送経路27として示される。電気回路部11
−5から出力された電気信号は、配線基板13を介して
光学的出力端子部12に供給され、電気信号から光信号
に変換される。
された光信号は光学的出力端子部12から出力されて光
学的入力端子部10に入力される。光学的入力端子部1
0は入力された光信号を電気信号に変換し、その電気信
号を配線基板13を介して電気回路部11−4に供給す
る。このように、電気回路部11−5から電気回路部1
1−4に光信号が伝送される。
積回路装置2間の光信号伝送の例として、電気回路部1
1−5から電気回路部11−1に光信号を伝送する場合
について説明する。電気回路部11−5から電気回路部
11−1に光信号を伝送する場合、その光信号の伝送経
路は図5に光信号の伝送経路26として示される。電気
回路部11−5から出力された電気信号は、配線基板1
3及び電極パッド14を介して電気回路部11−6を含
む光電子集積回路1に入力される。
1は、電極パッド14から供給された電気信号を配線板
13を介して光学的出力端子部12に供給し、この電気
信号を光信号に変換する。光学的出力端子部12で電気
信号から変換された光信号は光学的出力端子部12から
出力されて光導波路23に入力される。光導波路23
は、電気回路部11−1を含む光電子集積回路1の光学
的入力端子部10に供給された光信号を入力する。光学
的入力端子部10は入力された光信号を電気信号に変換
し、その電気信号を配線基板13を介して電気回路部1
1−1に供給する。このように、電気回路部11−5か
ら電気回路部11−1に光信号が伝送される。
ことにより多段光電子集積回路装置3は、その多段光電
子集積回路装置3を構成する複数の光電子集積回路装置
2の間で基板透過することなく光信号伝送をすることが
可能となる。また、光信号伝送においては、50ps/
cm(ピコセカンド/センチメートル)の遅延伝送時間
が発生するが、電気信号伝送における70ps/cm
(ピコセカンド/センチメートル)の遅延伝送時間と比
較すると遅延伝送時間が短縮される。
とにより、従来の電気信号伝送に比べて信号の伝送遅延
時間を短縮し、信号の伝送歪み及び伝送ロスを減少する
ことができる。 〔多段光電子集積回路装置に放熱用熱伝導プレートを設
けた構成〕(図7〜図10参照) 図7は、本発明の多段光電子集積回路装置に放熱用熱伝
導プレートを設けた場合の一実施例の斜視図を示す。図
8は、本発明の多段光電子集積回路装置に放熱用熱伝導
プレートを設けた場合の一実施例の側面図を示す。図9
は、本発明の多段光電子集積回路装置に放熱用熱伝導プ
レートを設けた場合の一実施例の平面図を示す。また、
図10は本発明の多段光電子集積回路装置に放熱用フィ
ンを設けた場合の一実施例の斜視図を示す。
装置3は、図4〜図6に示した多段光電子集積回路装置
3に放熱用熱伝導プレート30−1〜30−3を設けた
構成である。したがって、図4〜図6と同様の部分につ
いては説明を省略し、放熱用熱伝導プレート30−1〜
30−3を中心に説明する。図7〜図9に示す多段光電
子集積回路装置3は、多段光電子集積回路装置3を構成
する光電子集積回路装置2の電気回路部11と面接触す
る放熱用熱伝導プレート30−1と、一方の光電子集積
回路装置2と他方の光電子集積回路装置2との間を構成
する二枚の配線基板13の間に設けられ、その二枚の配
線基板13と面接触する放熱用熱伝導プレート30−2
と、放熱用熱伝導プレート30−1及び30−2と接触
面を有し、多段光電子集積回路装置3の側面に設けられ
る放熱用熱伝導プレート30−3とを含む構成である。
おいて点線による斜線部分で表しているが、多段光電子
集積回路装置3にて行う光信号の妨げにならないような
位置に設けている。具体的には、放熱用熱伝導プレート
30−2は一方の光電子集積回路装置2と他方の光電子
集積回路装置2との間であり、且つ、光学的入力端子部
10又は光学的出力端子部12の近辺に設けられる。
ことにより多段光電子集積回路装置3の放熱を効果的に
行うことが可能となる。図10において、多段光電子集
積回路装置3は、図7〜図9に示した放熱用熱伝導プレ
ート30−1〜30−3を設けた多段光電子集積回路装
置3に放熱用フィン31を設けた構成である。したがっ
て、図7〜図9と同様の部分については説明を省略し、
放熱用フィン31を中心に説明する。
は、その側面に放熱用フィン31を有する構成となって
いる。ここで、放熱用フィン31とは、その表面積を増
加させることにより放熱効果を高めたものであり、例え
ば平面部分と、その平面部分から垂直方向に櫛歯上に伸
びている板状の部分とで構成される。この放熱フィン3
1はその平面部分で図7〜図9に示す放熱用熱伝導プレ
ート30−1〜30−3と接触面を有するように多段光
電子集積回路装置3に設置される。
により多段光電子集積回路装置3の放熱を更に効果的に
行うことが可能となる。以上のように、多段光電子集積
回路装置3の放熱を効果的に行うことが可能となるた
め、多段光電子集積回路装置3の小型化及び高集積化が
可能となる。 〔複数多段光電子集積回路装置〕(図11参照) 図11は、本発明の複数多段光電子集積回路装置の一実
施例の側面図を示す。図11において、複数多段光電子
集積回路装置4は、複数の多段光電子集積回路装置3
と、その多段光電子集積回路装置3を配置する基板38
とを含む構成となっている。
複数の多段光電子集積回路装置3は、基板38上に配置
される際に位置決めピン21により光軸位置合わせが行
われる。また、複数の多段光電子集積回路装置3は電源
供給用バー22を介して基板38から電源が供給され
る。基板38は、その内部に光信号伝送用の光導波路3
3を有しており、基板38上に配置された一の多段光電
子集積回路装置3から供給された光信号を他の多段光電
子集積回路装置3に伝送する。また、基板38は他の基
板に光信号を伝送するための光コネクタジャック34を
有しており、その光コネクタジャック34に光ファイバ
36が接続されている光コネクタプラグ35を接続する
ことで他の基板との光信号伝送を行う。
により複数多段光電子集積回路装置4は、その複数多段
光電子集積回路装置4を構成する複数の多段光電子集積
回路装置3の間で光信号伝送をすることが可能となる。
また、複数多段光電子集積回路装置4は、他の基板との
間で光信号伝送をすることが可能となる。 〔光電子集積回路の他の構成例〕(図12〜図17参
照) 図12は、光電子集積回路の第二例の斜視図を示す。図
12において、光電子集積回路1は、大きく分類すると
光学的入力端子部10と光学的出力端子部12と電気回
路部11と電極パッド40と配線基板13とで構成され
ている。なお、図12の光電子集積回路1は図3の光電
子集積回路1と一部を除いて同様であり、同一部分につ
いては説明を省略する。
と、そのウェーハ基板16−2上にトランジスタ等で構
成される電気回路層18と、配線層19とで構成されて
おり、ウェーハ基板16−2側で配線基板13と接合さ
れている。なお、電気回路部11は、配線基板13上で
光学的入力端子部10及び光学的出力端子部12の反対
側の面に設けられる。
13とをボンディングワイヤ41でボンディングするこ
と(以下、ワイヤボンディングという)により配線基板
13と電気的に接続されており、配線基板13を介して
光学的入力端子部10及び光学的出力端子部12と電気
的に接続されている。また、電気回路部11に含まれる
配線層19は電極パッド40を有し、他の光電子集積回
路1とその電極パッド40を介して接続される。
により光電子集積回路1は他の光電子集積回路1と電気
的に接続されることが可能となり、更に他の光電子集積
回路1との間で光信号伝送をすることが可能となる。ま
た、二つの光電子集積回路1を電気的に接続する場合、
二つの光電子集積回路1に含まれる電気回路部11が配
線基板13を介することなく電極パッド40を介して接
続されるため電気信号の伝送距離が短縮される。
図を示す。なお、図13の光電子集積回路1は図2の光
電子集積回路1と一部を除いて同様であり、同一部分に
ついては説明を省略する。図13において、光学的入力
端子部10はウェーハ基板16−1と、そのウェーハ基
板16−1上に複数の受光素子がマトリクス状に並ぶよ
うに形成された受光層17とで構成されており、ウェー
ハ基板16−1側で配線基板13と接合されている。
−3と、そのウェーハ基板16−3上に複数の発光素子
がマトリクス状に並ぶように形成された発光層20とで
構成されており、ウェーハ基板16−3側で配線基板1
3と接合されている。また、光学的入力端子部10の受
光層17と光学的出力端子部12の発光層20とはワイ
ヤボンディングにより配線基板13に接続されている。
により光電子集積回路1は他の光電子集積回路1と電気
的に接続されることが可能となり、更に他の光電子集積
回路1との間で光信号伝送をすることが可能となる。ま
た、受光層17及び発光層20がウェーハ基板16−1
又は16−3を介することなく光信号の伝送ができるた
め、光信号の減衰を少なくすることが可能となる。
図を示す。なお、図14の光電子集積回路1は図2の光
電子集積回路1と一部を除いて同様であり、同一部分に
ついては説明を省略する。図14において、電気回路部
11はウェーハ基板16−2と、そのウェーハ基板16
−2上にトランジスタ等で構成される電気回路層18
と、配線層19とで構成されており、ウェーハ基板16
−2側で配線基板13と接合されている。また、電気回
路部11に含まれる配線層19は電極パッド40を有
し、他の光電子集積回路1とその電極パッド40を介し
て接続される。
−1と、そのウェーハ基板16−1上に複数の受光素子
がマトリクス状に並ぶように形成された受光層17とで
構成されており、ウェーハ基板16−1側で配線基板1
3と接合されている。光学的出力端子部12はウェーハ
基板16−3と、そのウェーハ基板16−3上に複数の
発光素子がマトリクス状に並ぶように形成された発光層
20とで構成されており、ウェーハ基板16−3側で配
線基板13と接合されている。電気回路部11は、配線
層19と配線基板13とをワイヤボンディングすること
により電気的に接続されており、また、光学的入力端子
部10の受光層17と光学的出力端子部12の発光層2
0とはワイヤボンディングにより配線基板13に接続さ
れている。このように、電気回路部11は光学的入力端
子部10及び光学的出力端子部12と電気的に接続され
る。
により光電子集積回路1は他の光電子集積回路1と電気
的に接続されることが可能となり、更に他の光電子集積
回路1との間で光信号伝送をすることが可能となる。ま
た、配線層19がウェーハ基板16−2を介することな
く配線基板13と電気的に接続されるため、電気信号の
減衰を少なくすることが可能となる。さらに、受光層1
7及び発光層20がウェーハ基板16−1及び16−3
を介することなく光信号伝送ができるので、光信号の減
衰を少なくすることが可能となる。
図を示す。なお、図15の光電子集積回路1は図14の
光電子集積回路1と一部を除いて同様であり、同一部分
については説明を省略する。図15において、電気回路
部11はウェーハ基板16−2と、そのウェーハ基板1
6−2上にトランジスタ等で構成される電気回路層18
と、配線層19とで構成されており、ウェーハ基板16
−2側で配線基板13と接合されている。なお、電気回
路部11,光学的入力端子部10及び光学的出力端子部
12は配線基板13の同一側に設けられている。
13とをワイヤボンディングすることにより電気的に接
続されており、また、光学的入力端子部10の受光層1
7と光学的出力端子部12の発光層20とはワイヤボン
ディングにより配線基板13に実装されている。このよ
うに、電気回路部11は光学的入力端子部10及び光学
的出力端子部12と電気的に接続される。
により光電子集積回路1は他の光電子集積回路1と電気
的に接続されることが可能となり、更に他の光電子集積
回路1との間で光信号伝送をすることが可能となる。ま
た、配線層19がウェーハ基板16−2を介することな
く配線基板13と電気的に接続されるため、電気信号の
減衰を少なくすることが可能となる。さらに、受光層1
7及び発光層20がウェーハ基板16−1及び16−3
を介することなく光信号伝送ができるので、光信号の減
衰を少なくすることが可能となる。
図を示す。図16において、光電子集積回路1は、大き
く分類すると光学的入力端子層45と、光学的出力端子
層46と、ウェーハ基板47と、電気回路層48と、配
線層49とで構成されている。その構成は、ウェーハ基
板47を中心に、そのウェーハ基板47を挟み込むよう
に電気回路層18及び配線層49が内側から形成されて
おり、一番外側の一方に光学的入力端子層45,他方に
光学的出力端子層46が形成されている。光学的入力端
子層45は複数の受光素子を含む構成であり、光学的出
力端子層46は複数の発光素子を含む構成である。つま
り、図16に示す光電子集積回路1はウェーハ基板47
上に一体形成されていることを特徴としている。
により光電子集積回路1は他の光電子集積回路1との間
で光信号伝送をすることが可能となる。また、光電子集
積回路1がウェーハ基板47上に一体成形されているこ
とにより、制作工程が短縮,小型化が可能となる。図1
7は、光電子集積回路の第七例の構成図を示す。図17
の光電子集積回路1は図16の光電子集積回路1と一部
を除いて同様であり、同一部分については説明を省略す
る。
きく分類すると光学的入力端子層45と、光学的出力端
子層46と、ウェーハ基板47と、電気回路層48と、
配線層49とで構成されている。光電子集積回路1は、
ウェーハ基板47を中心に、そのウェーハ基板47を挟
み込むように電気回路層18及び配線層49が内側から
形成されている部分に、複数の受光素子を含む構成であ
る光学的入力端子層45と複数の発光素子を含む構成で
ある光学的出力端子層46とが半田接合により接続され
ている。
により光電子集積回路1は、ウェーハ基板47,電気回
路層48及び配線層49を含む部分と、光学的入力端子
層45と、光学的出力端子層46とを別々に形成するこ
とが可能となり、汎用性を高くすることができる。ま
た、制作工程が短縮,小型化が可能となる。
ば、電気回路部と、光学的出力端子部と、光学的入力端
子部とを含む第一光電子集積回路及び第二光電子集積回
路で構成されたことにより、第一光電子集積回路と第二
光電子集積回路装置との間で光信号の伝送が可能とな
る。また、第一光電子集積回路及び第二光電子集積回路
が夫々の光学的出力端子部と光学的入力端子部とが向き
合うように配置されることにより、光信号を基板等を透
過させずに伝送させることができ、基板等の透過に伴う
不都合、即ち、信号の伝送歪み及び伝送ロスを減少する
ことができる。
学的出力端子部と、光学的入力端子部と、電気回路部
と、電気信号入出力用の電極パッドとを備えた構成であ
り、前記発光素子と前記受光素子とが同一側、且つ、前
記電極パッドが前記発光素子及び受光素子の反対側とな
るように基板上に設けられることにより、光信号の入出
力が同一側で可能であり、前記発光素子及び受光素子の
反対側で電気信号の入出力が可能である。
電子集積回路装置を電極パッド側で向かい合わせて電極
パッドにより接合することにより、その光電子集積回路
装置間の信号伝送が電極パッドを介して可能となる。ま
た、請求項4記載の本発明によれば、光電子集積回路装
置を電極パッド側で向かい合わせて電極パッドにより接
合して多段に重ね合わせた構成としたことにより、夫々
の光電子集積回路装置間の距離が縮小され、信号の伝送
遅延時間の短縮が可能となる。また、光電子集積回路装
置の光学的出力端子部から出力される光信号を入力さ
れ、その光信号を前記光学的入力端子部に出力する光導
波路を設けたことにより、信号伝送を光信号により行う
ことが可能となる。
電子集積回路装置を多段に重ね合わせた多段光電子集積
回路装置が複数設けられ、その多段光電子集積回路装置
間が光接続されていることにより、規模の大きな回路装
置においても信号の伝送遅延時間を短縮し、信号の伝送
歪み及び伝送ロスを減少することができる。また、請求
項6記載の本発明によれば、光電子集積回路装置の少な
くとも二角に光軸位置合わせ用のマーク及び光軸位置合
わせ用の穴を備えており、その穴に位置決めピンを挿入
することにより、多段光電子集積回路装置において発光
素子と受光素子との光軸位置合わせが容易になる。
電子集積回路の側面に電源を供給するための電源パッド
を設けることにより電源供給が容易になる。また、請求
項8記載の本発明によれば、多段光電子集積回路装置を
構成する光電子集積回路装置間と電気回路部とに接触面
を有する放熱用の熱伝導プレートと、その放熱用の熱伝
導プレートとの接触面をもった放熱フィンを設けること
により、多段光電子集積回路装置の放熱を効率良く行う
ことができる。
電子集積回路の側面に設けられた電源を供給するための
電源パッドに電源を供給する電源供給用バーを設けたこ
とにより、多段光電子集積回路装置を構成する複数の光
電子集積回路に電源を供給することが容易になる。ま
た、請求項10記載の本発明によれば、光導波路と電源
線とインターフェース手段とを有する基板上に複数の多
段光電子集積回路装置を設ける構成としたことにより、
複数多段光電子集積回路装置を構成する多段光電子集積
回路装置間の光信号伝送が可能となる。また、複数多段
光電子集積回路装置を構成する基板と他の基板との間の
光信号伝送が可能となる。
複数の発光素子よりなる光学的出力端子層と、複数の受
光素子よりなる光学的入力端子層と、電気回路層とを備
えた構成であり、電気回路層を挟み込むように光学的出
力端子層と光学的入力端子層とが形成されることによ
り、光電子集積回路装置をウェーハ(wafer)基板
上に一体形成することが可能となる。また、電気回路層
を挟み込むように光学的出力端子層と光学的入力端子層
とが形成されていることにより、小型化が可能となる。
前記光学的出力端子部と前記光学的入力端子部とが夫々
電気回路部に半田により接合されていることにより、前
記光学的出力端子部と前記光学的入力端子部と電気回路
部とを別々にウェーハ基板上に形成した後で光電子集積
回路装置を構成することが可能となる。また、請求項1
3記載の本発明によれば、前記電気回路部が前記光学的
出力端子部及び前記光学的入力端子部の同一側となるよ
うに基板上に設けられることにより、前記電気回路部と
前記光学的出力端子部及び前記光学的入力端子部とが配
線基板上の薄膜パターンのみで接続される。したがっ
て、電気信号の伝送距離が短縮され、信号の伝送遅延時
間の短縮が可能となる。
前記電気回路部が前記光学的出力端子部及び前記光学的
入力端子部の反対側となるように基板上に設けられるこ
とにより、配線基板の電極パッドを介することなく光電
子集積回路装置同士の接続ができる。したがって、光電
子集積回路装置間の電気信号伝送距離が短縮され、信号
の伝送遅延時間の短縮が可能となる。
前記電気回路部,前記光学的出力端子部及び前記光学的
入力端子部がワイヤボンディングで基板と電気的に接続
されることにより、ウェーハ基板を介することなく電気
信号又は光信号を伝送できる。したがって、電気信号又
は光信号の減衰を少なくすることが可能となる。
例の外観図である。
図である。
集積回路の一例の構成図である。
斜視図である。
側面図である。
平面図である。
導プレートを設けた場合の一実施例の斜視図である。
導プレートを設けた場合の一実施例の側面図である。
導プレートを設けた場合の一実施例の平面図である。
ィンを設けた場合の一実施例の斜視図である。
施例の側面図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 電気回路部と、該電気回路部と接続され
ている複数の発光素子が並んだ光学的出力端子部と、該
電気回路部と接続されている複数の受光素子が並んだ光
学的入力端子部とを含む第一光電子集積回路及び第二光
電子集積回路で構成されており、 該第一光電子集積回路及び第二光電子集積回路が夫々の
光学的出力端子部と光学的入力端子部とが向き合うよう
に配置され、該第一光電子集積回路及び第二光電子集積
回路の光学的出力端子部と光学的入力端子部との間で光
信号を伝送する構成とした光電子集積回路装置。 - 【請求項2】 前記第一光電子集積回路及び第二光電子
集積回路は、夫々、マトリクス状に並んだ複数の発光素
子よりなる前記光学的出力端子部と、 マトリックス状に並んだ複数の受光素子よりなる前記光
学的入力端子部と、 電気回路部と、 電気信号入出力用の電極パッドとを備えた構成であり、 前記発光素子と前記受光素子とが同一側、且つ、前記電
極パッドが前記発光素子及び受光素子の反対側となるよ
うに基板上に設けられることを特徴とする請求項1記載
の光電子集積回路装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の光電子集積回路装置を、
前記電極パッドにて接合して多段に重ね合わせた構成で
あり、 他の光電子集積回路装置と電気的に接合されることを特
徴とする多段光電子集積回路装置。 - 【請求項4】 前記多段光電子集積回路装置は、前記光
学的出力端子部から出力される光信号を入力され、その
光信号を前記光学的入力端子部に出力する光導波路を設
けたことを特徴とする請求項3記載の多段光電子集積回
路装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の多段光電子集積回路装置
を複数設けた構成であり、 前記多段光電子集積回路装置間が光接続されていること
を特徴とする複数多段光電子集積回路装置。 - 【請求項6】 前記多段光電子集積回路装置において、 前記光電子集積回路の少なくとも二角に光軸位置合わせ
用のマーク及び光軸位置合わせ用の穴を備えており、そ
の穴に位置決めピンを挿入することを特徴とする請求項
4記載の多段光電子集積回路装置。 - 【請求項7】 前記光電子集積回路装置において、 電源を供給するための電源パッドを各光電子集積回路の
側面に備えることを特徴とする請求項2記載の光電子集
積回路装置。 - 【請求項8】 前記多段光電子集積回路装置において、 前記光電子集積回路装置間と前記電気回路部とに接触面
を有する放熱用の熱伝導プレートと、 前記放熱用の熱伝導プレートとの接触面をもった放熱フ
ィンを備えることを特徴とする請求項4記載の多段光電
子集積回路装置。 - 【請求項9】 前記多段光電子集積回路装置において、 前記光電子集積回路の側面に設けられた電源を供給する
ための電源パッドに電源を供給する電源供給用バーを設
けたことを特徴とする請求項4記載の多段光電子集積回
路装置。 - 【請求項10】 前記複数多段光電子集積回路装置は、 前記多段光電子集積回路装置間の信号伝送を行う光導波
路と、 前記多段光電子集積回路装置に電源を供給する電源線
と、 他の基板とのインターフェースをとるインターフェース
手段とを有する基板上に構成されたことを特徴とする請
求項5記載の複数多段光電子集積回路装置。 - 【請求項11】 前記第一光電子集積回路及び第二光電
子集積回路は、夫々、マトリクス状に並んだ複数の発光
素子よりなる前記光学的出力端子層と、 マトリックス状に並んだ複数の受光素子よりなる前記光
学的入力端子層と、 電気回路層とを備えた構成であり、 前記電気回路層を挟み込むように前記光学的出力端子層
と前記光学的入力端子層とが形成されることを特徴とす
る請求項1記載の光電子集積回路装置。 - 【請求項12】 前記第一光電子集積回路及び第二光電
子集積回路は、夫々、マトリクス状に並んだ複数の発光
素子よりなる前記光学的出力端子部と、 マトリックス状に並んだ複数の受光素子よりなる前記光
学的入力端子部と、 電気回路部とを備えた構成であり、 前記光学的出力端子部と前記光学的入力端子部とが夫々
電気回路部に半田接合され、且つ、前記光学的出力端子
部と前記光学的入力端子部とが前記電気回路部を挟み込
むように設けられることを特徴とする請求項1記載の光
電子集積回路装置。 - 【請求項13】 前記電気回路部は前記光学的出力端子
部及び前記光学的入力端子部と同一側となるように基板
上に設けられることを特徴とする請求項2記載の光電子
集積回路装置。 - 【請求項14】 前記電気回路部は前記光学的出力端子
部及び前記光学的入力端子部と反対側となるように基板
上に設けられることを特徴とする請求項2記載の光電子
集積回路装置。 - 【請求項15】 前記電気回路部,前記光学的出力端子
部及び前記光学的入力端子部はワイヤボンディングで基
板と電気的に接続されることを特徴とする請求項13又
は14記載の光電子集積回路装置。
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---|---|---|---|
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