WO2006035499A1 - 光電気集積回路素子およびそれを用いた伝送装置 - Google Patents

光電気集積回路素子およびそれを用いた伝送装置 Download PDF

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Yasunobu Matsuoka
Masato Shishikura
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Hitachi Chemical Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an opto-electric integrated circuit element that collectively processes large-capacity optical signals transmitted and received between boards in a transmission apparatus, a mounting configuration thereof, and a transmission apparatus using the same.
  • This line card is composed of several cards for one backplane, and the input signals to each line force are further collected on the switch card via the backplane and processed by the LSI in the switch card. After that, the data is output again to each line card via the backplane.
  • each line card power is currently gathered on the switch card via the S backplane.
  • countermeasures against wave forming circuits, reflection, or crosstalk between wires are required for these high-frequency lines.
  • LEOS2003 Laser and Electro-Optics
  • LSI 162 is mounted in the center of the same package substrate 11 having the bump array 18 and photoelectric conversion elements 12 are mounted on the four sides thereof, and a fiber connector 15 is directly connected to the LSI 162 for optical coupling. Yes. In this way, the optical wiring up to the vicinity of the LSI 162 allows the high-frequency electric line 24 connecting the IZO terminal of the LSI 162 and the input terminal of the photoelectric conversion element 12 to be relatively short. Loss can be mitigated. Further, in this structure, the photoelectric conversion elements 12 are arranged on the four sides of the LSI 162 on the same package substrate 11 to improve the integration of the package.
  • Non-Patent Document 1 “Opto Electronics Packaging for Interconnection”,
  • the photoelectric integrated circuit element has a structure in which the fiber connector 15 is directly connected to the photoelectric conversion element 12, and the size of the photoelectric conversion element 12 increases depending on the size of the fiber connector 15. Therefore, the degree of integration of element 12 is limited with respect to the number of IZO in LSI162.
  • the photoelectric conversion element 12 is equipped with a light emitting or receiving diode and an IC for driving it, and the characteristics of this diode are greatly affected by temperature. Therefore, the force that is effective to cool the module using the radiation fins.
  • the optical connector 15 is connected immediately above the photoelectric conversion element 12, so that it is difficult to cool by attaching the radiation fins. For this reason, the heat generated by the diode itself or the heat circulated from the IC There is a risk of deterioration of diode characteristics.
  • the fibers 16 respectively connected to the photoelectric conversion elements 12 arranged on four sides of the LSI 162 are connected to the optical connector on the knock plane side. At that time, considering the strength and radiation loss of light, it is difficult to wire the fiber because it must be routed around the board while taking a large bending radius. If several similar packages are arranged, it becomes more difficult to route the optical wiring on the board.
  • the fiber core itself is directly embedded in the package substrate, and the connector part is located at a place different from the photoelectric conversion element. It is conceivable to provide a measure.
  • the adhesive normally used to fix the fiber core to the package substrate cannot withstand the reflow heat (> 250 ° C) when mounting the package substrate on the board. May cause problems such as softening and peeling.
  • mount the package board on the board by changing the mounting order, attach the fiber to the board, and then mount the photoelectric conversion element.
  • the cage board mounted on the board high accuracy
  • the photoelectric conversion element and the connector portion can be physically controlled while suppressing loss of high-frequency signals. It is possible to keep away from As a result, the size of the photoelectric conversion element can be reduced and the radiation fins of the LSI and the photoelectric conversion element can be used in common, so that the integration limit of the element and the problem of heat dissipation can be avoided.
  • the problem of the optical wiring routing on the board between the optical waveguides respectively connected to the photoelectric conversion elements arranged on the four sides of the LSI on the knock substrate and the optical connector on the knock plane side Remains.
  • the optical connection between the opto-electric integrated circuit element and the optical connector on the backplane side is assumed to be a fiber.
  • the optical waveguides with different vectors are connected when the board is mounted on the board in connection with the optical waveguides that input and output from the four directions of the package substrate edge. It is necessary to satisfy the bond at once.
  • the object of the present invention is to mount the photoelectric conversion elements arranged on the four sides of the LSI on the same substrate with high integration, avoid the deterioration of the characteristics of the light emitting diode or the light receiving diode due to heat generation, and further the optical wiring on the board. It is an object of the present invention to provide an opto-electric integrated circuit element and a transmission apparatus using the same.
  • an LSI package 13 is mounted on a rectangular package substrate 11 as shown in FIG. 1, and the photoelectric conversion element 12 is provided around two or more sides of the LSI package 13.
  • Each of the first and second photoelectric conversion elements is electrically connected to one side that is electrically connected to the I / O terminal of the LSI package 13 and to an I / O terminal that is different from that side.
  • the optical waveguide is an opto-electric integrated circuit element characterized by terminating at all of the same end surface of the package substrate 11.
  • an optical waveguide is formed as an optical path in the package substrate 11 and the optical waveguide 14 connecting the optical signal input / output end of the photoelectric conversion element and the outside is terminated at the same substrate end 19 as described above. It is possible to physically move the photoelectric conversion element 12 and the fiber connector unit 15 away while suppressing loss of high-frequency signals. As a result, the size of the photoelectric conversion element 12 can be reduced, and the radiation fins of the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 can be shared, so that the integration limit of the photoelectric conversion element 12 and the problem of heat dissipation can be avoided. .
  • the optical waveguide 22 is formed on the board 111 described above, the optical waveguides are connected to each other at the end of the substrate in connection with the optical waveguide 14 that inputs and outputs from the four directions of the package substrate end. It is only necessary to perform optical coupling on one side (one vector), so there is no angular deviation and high-precision optical coupling can be realized.
  • peripheral chips such as the memory package 114 are placed near the other three sides of the substrate end via the electric line 113. This is also effective for highly integrated packages in the board 111.
  • an LSI package 13 is mounted on a rectangular package substrate 11, and photoelectric conversion elements 12 are mounted around two or more sides of the LSI package 13, respectively.
  • the second photoelectric conversion element is provided so as to be electrically connected to one side of the LSI package 13 that is electrically connected to the I / O terminal of the LSI package 13 and to an I / O terminal of a different side.
  • the first optical waveguide connecting the optical signal input / output end of the photoelectric conversion element and the outside, and the second optical waveguide connecting the optical input / output end of the second photoelectric conversion element and the outside are 4 of the substrate. Terminate at any of the two end faces! /, Or two of them, all on the same end face!
  • An opto-electric integrated circuit device characterized by the above.
  • the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 22 are terminated at all of the two adjacent end faces of the four end faces of the substrate 11.
  • An opto-electric integrated circuit device characterized by
  • the integrated circuit elements are optically connected to each other at one end face of the four end faces of each board, and the other end face of each board is connected.
  • Optical wiring can be performed linearly with the backplane side board edge optical connector.
  • the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 22 are all the same two end surfaces of the four end surfaces of the substrate 11 facing the substrate center.
  • the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 22 intersect with each other on the substrate 11 to provide an opto-electric integrated circuit element.
  • the effect of the structure of the present invention described above can be realized without interposing the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 22 as shown in FIG. 7 or FIG. 9, but further, as shown in FIG.
  • By intersecting the waveguides with each other on the substrate it is effective because the area of the integrated circuit element substrate can be reduced by suppressing the radiation loss of the light by bending the waveguide and saving the space of the optical wiring portion.
  • Electric distribution In the case of wires, if wires cross each other in the same layer, they are short-circuited. However, in the case of optical wires, it is considered that there is almost no influence such as interference even in this case.
  • the positional relationship between the photoelectric conversion element 12 provided to be electrically connected to the LSI package 13 and its I / O terminal and the end face 19 of the gate / cage substrate is parallel to each other.
  • the photoelectric integrated circuit device is characterized by being inclined.
  • the bending radius of the optical waveguide 14 can be relaxed compared to the case where the positional relationship between the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 and the end face of the substrate is parallel as shown in FIG. Loss due to radiation can be suppressed.
  • the first optical waveguide and the second optical waveguide are each configured in the same layer or two layers with respect to the thickness direction of the substrate.
  • An opto-electric integrated circuit element is provided.
  • a photoelectric grid circuit element is characterized in that a ball grid array 18 or pin grid array terminals for electrical connection to a board are provided on a knock board 11. .
  • the photoelectric conversion element 12 is an opto-electric integrated circuit element characterized in that it is composed of at least one driving IC 28 and a surface emitting diode 27.
  • the photoelectric conversion element is composed of at least one signal amplifying IC 26 and a surface light-receiving diode 25, which is an opto-electric integrated circuit element.
  • an optical integrated circuit element is characterized in that the end portion of the substrate end face 19 of the optical waveguide 14 and the outside are optically connected via an optical fiber connector 15. Further, as shown in FIG. 15, an opto-electric integrated circuit element 151 is used to constitute a high-frequency signal wiring between boards with an optical wiring 152, which is used as a transmission device.
  • the photoelectric conversion elements arranged on the four sides of the LSI on the same substrate are mounted with high integration, the deterioration of the characteristics of the light-emitting or light-receiving diode due to heat generation is avoided, and the on-board It is possible to provide an opto-electric integrated circuit element that simplifies the routing of the optical wiring and a transmission device using the same.
  • FIG. 1 is a top view of an opto-electric integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.
  • an example is shown in which the optical input / output force of each optical waveguide 14 formed on the packaging substrate 11 is terminated at all of the same end surface 19 of the packaging substrate 11.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
  • an optical waveguide 22 is formed in a two-layer structure on a knot-cage substrate 21.
  • the optical input / output portions to the outside of each optical waveguide 22 are terminated at all of the same end face of the knock board, and are optically connected via an optical connector 15 installed in the groove portion 17 of this portion.
  • a mirror portion 29 is formed at the other end of the optical waveguide 22, and the propagation light in the optical waveguide is folded back by the mirror portion 29 and is flip-chip mounted on the substrate.
  • the surface light-receiving diode 25 or the surface light-emitting diode 27 is optically connected.
  • the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 mounted on the substrate are electrically connected via a line 24 formed on the high-frequency electrical wiring layer 23.
  • an optical waveguide 14 made of polymer or quartz is applied or pasted on the surface 32 of the multilayer substrate (1) 31 and patterned by etching or the like.
  • the optical waveguides 14 intersect each other in the same layer.
  • substrate grooves 35 are formed on the back surface 34 of the laminated substrate (2) 33 by etching or cutting, and then light incident windows 36 are formed at the positions shown in the drawing.
  • the depth of the substrate groove 35 is made deeper than the thickness of the optical waveguide 14 shown in FIG. 3A.
  • the light incident window 36 may be completely cut through the substrate as it is, or transparent resin may be embedded in the wavelength of the used light in the cut-out portion.
  • the optical waveguide 22 is formed on the surface 37 of the multilayer substrate (2) 33 as in FIG. 3A.
  • the front surface 32 of the multilayer substrate (1) 31 and the back surface 34 of the multilayer substrate (2) 33 are bonded together using alignment marks or the like.
  • a substrate groove 301 and a light incident window 302 are formed on the back surface 39 of the multilayer substrate (3) 38 as before.
  • a high-frequency electric line pattern is formed on the surface 303 of the substrate (3).
  • the front surface 37 of the multilayer substrate (2) 33 bonded to the multilayer substrate (1) 31 and the rear surface 39 of the multilayer substrate (3) 38 Are pasted together using the same alignment mark as before.
  • a connector installation groove is formed at the end of the multilayer substrate (1) one (3) by cutting or the like, and then the multilayer substrate (1) one (3) is affixed to the base substrate 304.
  • the package substrate is completed.
  • the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 are flip-chip mounted on the high-frequency electric circuit pattern on the surface 303 of the multilayer substrate (3) 38, which is the uppermost layer of the knock circuit board, so that an opto-electric integrated circuit is obtained. The element is completed.
  • the power that is not mentioned for the electrical connection between the electrical IZO of the LSI package 13 or the photoelectric conversion element 12 and the bump array 18 that is the electrical power of the package substrate is actually the laminated substrate (1) 1
  • Electrical wiring notches are formed on the front and back surfaces, and each layer is also electrically connected via via holes. Further, these electric wiring patterns may be fanned out so as to avoid the optical waveguide 14 part between layers, or an electrical via may penetrate the optical waveguide other than the core part such as a clad part.
  • the positional relationship between the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 and the end face 19 of the package substrate 11 is inclined with respect to the parallel, but as shown in FIG.
  • the effect of the present invention structure is the same even if the positional relationship between the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 and the end face of the substrate is parallel.
  • the LSI package 13 and the photoelectric conversion element 12 are tilted from parallel to the end face 19 of the knock substrate 11 as shown in FIG. This is more preferable because the bending radius or angle of the optical waveguide 14 can be relaxed.
  • the force of the optical waveguides 14 crossing each other on the substrate In the example shown in FIG. 3, the force of the optical waveguides 14 crossing each other on the substrate.
  • the effect of the structure of the present invention can be realized without crossing the optical waveguides as shown in FIG.
  • the integrated circuit element is reduced due to suppression of radiation loss due to waveguide bending and space saving of the optical wiring part. This is effective because a small area of the substrate can be formed.
  • the optical waveguide 14 is formed on the multilayer substrate (1) 31 and the optical waveguide 22 on the multilayer substrate (2) 33 is formed in two layers.
  • the optical waveguides 22 intersect with each other on the same layer substrate.
  • the optical waveguide wired to the photoelectric conversion element mounting position A61 near the substrate edge light input / output unit 60, and the far! The optical waveguides connected to the photoelectric conversion element mounting position B62 may be laid out on the single-layer substrate while changing the length alternately.
  • the optical waveguide 14 on the multilayer substrate (1) 31 and the optical waveguide 22 on the multilayer substrate (2) 33 are not crossed on the same substrate, and a two-layer configuration is used. The effect of the structure of the present invention is the same.
  • FIG. 8 is a top view of an opto-electric integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical input / output portions of the respective optical waveguides formed on the knock board 11 are terminated at all two adjacent end faces of the four end faces of the knock board 11.
  • An example is shown.
  • the first optical waveguide 14 connecting the optical signal input / output end of the first photoelectric conversion element mounted on the knock board 11 and the outside is the fiber of the backplane side substrate end optical input / output section 80.
  • the second optical waveguide 22 that terminates at the connector 15 and connects the light input / output end of the second photoelectric conversion element to the outside terminates at the light input / output portion 81 of the substrate end adjacent to the substrate end light input / output portion 80. is doing.
  • This example is effective for the optical connection method when two opto-electric integrated circuit elements are mounted on the board.
  • the optical waveguide 14 and the optical waveguide 22 cross each other at the LSI mounting portion 50 on the package substrate 11, but the optical waveguides do not cross each other as shown in FIG.
  • the effect of the structure of the present invention is the same.
  • FIG. 10 is a top view of an opto-electric integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical input / output portions of the respective optical waveguides formed on the knock substrate 11 are the same among the two end surfaces of the four end surfaces of the knock substrate 11 facing the substrate center.
  • An example of termination is shown.
  • the first optical waveguide 14 connecting the optical signal input / output end of the first photoelectric conversion element mounted on the knock board 11 and the outside is the backplane side substrate end optical input / output unit 80.
  • the second optical waveguide 22 that terminates in the fiber connector 15 and connects the light input / output end of the second photoelectric conversion element and the outside is the light at the substrate end facing the substrate end light input / output unit 80 and the center of the substrate.
  • the optical signal that is also input and output from the front part of the board, such as Ethernet, is processed by the same opto-electric integrated circuit element and then input to and output from the knock plane. This is effective because it can be routed linearly.
  • FIG. 11 is a top view of a board on which the opto-electric integrated circuit element of FIG. 1, which is the fourth embodiment of the present invention, is mounted and optically connected.
  • the optical integrated circuit element 110 described in FIG. 1 is mounted on the daughter board 111, and the fiber 16 from the optical connector 15 at the board termination portion of the integrated circuit element 110 to the board end optical connector 112 is connected. Wiring is straight and the optical wiring on the board 111 is easily routed.
  • peripheral chips such as a memory package 114 are mounted via electric lines 113 in the vicinity of the three side substrate ends other than the optical I / O portion connected to the outside of the integrated circuit element 110.
  • the present invention is also effective for the high integration density of the board 111.
  • FIG. 12 is a top view of a board on which an opto-electric integrated circuit element according to a fifth embodiment of the present invention is mounted and optically connected by the same optical waveguide.
  • the optical waveguide 14 at the substrate termination portion of the integrated circuit element 110 and the optical waveguide 22 formed on the daughter board 111 are connected to the board end.
  • the optical connector 11 2 is wired in a straight line.
  • FIG. 13 is a top view of a board on which the optoelectronic integrated circuit element of FIG. 8, which is the sixth embodiment of the present invention, is mounted, and between the integrated circuit elements and the integrated circuit element and the board end are optically connected.
  • an opto-electric integrated circuit element 110 and another opto-electric integrated circuit element 130 are mounted on the daughter board 111, and the optical waveguide 14 and the integrated circuit element 130 at the substrate termination portion of the integrated circuit element 110 are mounted.
  • the optical waveguide 22 at the end of the substrate is optically connected by an optical waveguide 131 formed on the daughter board 111.
  • the optical connector 15 at the other end of the board of each integrated circuit element and the board-end optical connector 112 are linearly wired by the fiber 16.
  • FIG. 14 is a top view of a board on which the optoelectronic integrated circuit element of FIG. 10 according to the seventh embodiment of the present invention is mounted and optically connected.
  • the opto-electric integrated circuit element 110 described in FIG. 10 is mounted on the daughter board 111, and the optical connector 15 on one end of the board of the integrated circuit element 110 and the optical connector on the board end 144 on the backplane side. Wire 112 with a fiber 16 in a straight line.
  • the optical connector 143 at the other end of the board of the integrated circuit element 110 and the optical connector 141 at the front board end 140 are wired in a straight line by a fin 142.
  • FIG. 15 is a perspective view of an optical transmission apparatus using an opto-electric integrated circuit element according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the same configuration as in Example 7 is applied to the line force nodes 154 respectively connected to the knock planes 150, and the front force of the board such as Ethernet is also input / output via the optical connector 141.
  • the optical signal is processed by the opto-electric integrated circuit element 151, it is optically connected to the optical connector 112 on the backplane side. Further, the optical signals from the respective line cards 154 are collected on the switch card 153 via the backplane optical wiring 152.
  • Example 4 The same configuration as in Example 4 is applied to this switch card, and the optical integrated circuit element 110 and the board-end optical connector 112 are linearly optically connected by the on-board optical wiring 152 and processed by the integrated circuit element 110.
  • the optical signal is input / output to / from each line card 154 again.
  • the present invention can be applied to an opto-electric integrated circuit element that collectively processes large-capacity optical signals transmitted and received between boards in a transmission apparatus, a mounting configuration thereof, and a transmission apparatus using the same.
  • FIG. 1 is a top view of an opto-electric integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining an example of a method for producing an opto-electric integrated circuit element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining an example of a method for producing an opto-electric integrated circuit element according to the first embodiment of the present invention.
  • [3C] A diagram for explaining an example of a method for producing an opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
  • [3D] A diagram for explaining an example of a method for producing an opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
  • [3E] A diagram for explaining an example of a method for producing an opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective structural view of the opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention, in which the optical waveguide is formed on the single layer substrate.
  • FIG. 7 A perspective structural view of the opto-electric integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention, in which the optical waveguides are formed in two layers without crossing on the same layer substrate.
  • FIG. 10 A top view of an opto-electric integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 A top view of a board on which the opto-electric integrated circuit element of FIG. 1 is mounted and optically connected according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a top view of a board on which an opto-electric integrated circuit element is mounted and optically connected between optical waveguides according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 A top view of a board on which the opto-electric integrated circuit element of FIG. 8 which is the sixth embodiment of the present invention is mounted, and between the integrated circuit elements and the integrated circuit element and the board end are optically connected.
  • FIG. 14 A top view of an optically connected board on which the optoelectronic integrated circuit element of FIG. 10 according to the seventh embodiment of the present invention is mounted.
  • FIG. 15 is a perspective view of an optical transmission device using an opto-electric integrated circuit element according to an eighth embodiment of the present invention.
  • Light entrance / exit window 37 ... Front side of laminated substrate (2), 38 ... Laminated substrate (3), 39 ... Laminated substrate (3) Back surface, 303 ... Laminated substrate (3) Front surface, 304 ... Base substrate, 40 ... Bend portion of optical waveguide, 50 LSI mounting portion, 61 ... ... Photoelectric conversion element mounting position A, 62 ...
  • Photoelectric conversion element mounting position B 110, 130,151 ⁇ Opto-electric integrated circuit element, 111 ⁇ Daughter board, 112,141 ⁇ Board end Optical connector, 113... Electric line, 114 ⁇ Memory package, 140 ⁇ Front side board end, 1 44 ⁇ ⁇ Knock plane ftlj board, 150 ⁇ ⁇ ⁇ Knock plane, 152 ⁇ ⁇ ⁇ Self, 153 ⁇ ⁇ ⁇ Switch card, 154 ⁇ ⁇ Line card, 162 "'LSI.

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Abstract

　本発明の目的は、同一基板上でＬＳＩの四方に配置された光電変換素子を高集積で実装すると共に、発熱による発光又は受光ダイオードの特性劣化を回避し、さらにボード上の光配線の引き回しを簡便にした光電気集積回路素子及びそれを用いた伝送装置を提供することにある。 　四角形のパッケージ基板１１上にＬＳＩパッケージ１３が搭載され、そのＬＳＩパッケージ１３の二辺以上の周辺に光電変換素子１２が各々搭載され、第１、第２の光電変換素子はそのＬＳＩパッケージ１３のＩ/Ｏ端子と電気接続される一の辺と、それとは異なる辺のＩ/Ｏ端子と電気接続されるようそれぞれ設けられ、前記第１の光電変換素子の光信号入出力端と外部とを結ぶ第一の光導波路１４と、前記第２の光電変換素子の光入出力端と外部とを結ぶ第二の光導波路とは前記パッケージ基板１１の同じ端面の全てで終端していることを特徴とする光電気集積回路素子とする。

Description

光電気集積回路素子およびそれを用いた伝送装置
技術分野
[0001] 本発明は、伝送装置内においてボード間で送受信される大容量光信号を一括処 理する光電気集積回路素子と、その実装構成及びそれを用いた伝送装置に関する
背景技術
[0002] 近年情報通信分野において、光を用いて大容量のデータを高速でやりとりする通 信トラフィックの整備が急速に行われつつあり、これまで基幹、メトロ、アクセス系とい つた数 km以上の比較的長い距離について光ファイバ網が展開されてきた。今後はさ らに、伝送装置間（数 m—数百 m)、或いは装置内（数 cm—数十 cm)といった極めて 近距離についても、大容量データを遅延なく処理するため、信号配線を光化する事 が有効である。伝送装置内の光配線ィ匕に関して、例えばルータ Zスィッチ装置では 、イーサなど外部から光ファイバを通してきた高周波信号をラインカードに入力する。 このラインカードは 1枚のバックプレーンに対して数枚で構成されており、各ライン力 ードへの入力信号はさらにバックプレーンを介してスィッチカードに集められ、スイツ チカード内の LSIにて処理した後、再度バックプレーンを介して各ラインカードに出力 している。ここで、現状の装置では各ラインカード力 現状 300GbitZs以上の信号 力 Sバックプレーンを介してスィッチカードに集まる。これを現状の電気配線で伝送す るには、伝播損失の関係で配線 1本あたり 1一 3GbitZs程度に分割する必要がある ため、 100本以上の配線数が必要となる。さらに、これら高周波線路に対して波形成 形回路や、反射、或いは配線間クロストークの対策が必要である。今後、さらにシステ ムの大容量化が進み、 TbitZs以上の情報を処理する装置になると、従来の電気配 線では配線本数やクロストーク対策等の課題力 ¾すます深刻となってくる。これに対 し、装置内ラインカード一バックプレーン一スィッチカードのボード間の信号伝送線路 を光化することによって、 lOGbps以上の高周波信号を低損失で伝播可能となるため 、配線本数が少なくすむ事と、高周波信号に対しても上記の対策が必要無くなるた め有望である。これに関し、上記各ラインカードからの大容量信号を一括処理するス イッチカード内の LSIパッケージ内に、光電変換素子を搭載した光電気集積回路素 子の開発がなされている。
[0003] 例えば、 LEOS2003(Lasers and Electro-Optics
¾ociety,2003,volume: 1,2b— 30, Oct, 2003)の念 pto— Electronics Packaging Tecnniques for Interconnection煤 i非特許文献 1参照）にて光電気集積回路素子に関しての報告 力 Sされている。これを図 16に示す。ここでは、バンプアレイ 18を有する同一パッケ一 ジ基板 11の中央に LSI162とその四方に光電変換素子 12が搭載されており、これ に直接ファイバコネクタ 15を接続することにより光結合する構成となっている。このよう に、 LSI162の近くまで光配線ィ匕することにより、 LSI162の IZO端子と光電変換素 子 12の ΙΖΟ端子間を接続する高周波電気線路 24を比較的短く出来るため、高周 波信号の伝播損失を緩和できる。さらに、この構造では同一パッケージ基板 11上で LSI162の四方に光電変換素子 12を配置することにより、ノ ッケージの集積性を向 上している。
[0004] 非特許文献 1 :「ォプト 'エレクトロニクス 'パッケージイング'フォ一'インターコネクショ ン (Opto— Electronics Packaging l ecnniques for Interconnection ·」、
LEOS2003(Lasers and Electro-Optics Society, volume: 1, 26— 30,Oct,2003)、 2003年 10月、第 1卷、 p. 26-30
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力し前記光電気集積回路素子では、光電変換素子 12に直接ファイバコネクタ 15 を接続する構造となっており、光電変換素子 12のサイズがファイバコネクタ 15のサイ ズに依存し大きくなつてしまうため、 LSI162の IZO数に対して素子 12の集積度に限 界がある。また、光電変換素子 12には発光または受光ダイオードと、それを駆動する ための ICが搭載され、このダイオードの特性は温度によって大きく影響する。そこで、 放熱フィンを用いてモジュールを冷却する事が有効である力 前記構造では光電変 換素子 12の直上に光コネクタ 15が接続されるため、放熱フィン取り付けによる冷却 が困難である。このため、ダイオード自体の発熱又は ICからの熱の回り込みによって ダイオード特性の劣化を引き起こす恐れがある。
[0006] さらに、前記光電気集積回路素子について、 LSI162の四方に配置された光電変 換素子 12に各々接続されたファイバ 16は、ノ ックプレーン側の光コネクタに接続す る。その際、ファイバは強度と光の放射損失を考慮して、大きい曲げ半径をとりながら ボード上を迂回させて引き回す必要があるため、配線が困難である。さらに同様のパ ッケージを数個配置すると、このボード上光配線の引き回しが益々困難となる。
[0007] 上記のファイバコネクタ直接接続による光電変換素子の集積度限界及び放熱の問 題を回避する手段として、ファイバ芯自身をパッケージ基板に直接埋め込み、コネク タ部を光電変換素子とは別の場所に設ける方策が考えられる。し力しながらこの方法 では、ファイバ芯をパッケージ基板に固定する際に通常使用される接着剤が、パッケ ージ基板をボードに搭載する時のリフロー熱（> 250°C)に耐えられず、軟化や剥が れ等の問題を引き起こす恐れがある。また、実装の順序を変えてパッケージ基板をボ ードに搭載後、基板にファイバを取り付け、その後光電変換素子を搭載しても良いが 、ノ^ケージ基板をボードに搭載した状態で、高精度が必要な光結合部を形成する ことは実装上非常に困難であるため、実用的では無い。
[0008] これに対し、ノ ッケージ基板に光路として耐熱性の高 、光導波路を形成し、基板端 にコネクタを設けることにより、光電変換素子とコネクタ部を高周波信号の損失を抑制 しつつ物理的に遠ざけることが可能となる。これによつて、光電変換素子のサイズを 小さく出来ると共に、 LSIと光電変換素子の放熱フィンを共通化することが可能である ため、素子の集積度限界及び放熱の問題を回避できる。
[0009] し力しながら前記構造においても、ノ ッケージ基板上 LSIの四方に配置された光電 変換素子に各々接続された光導波路と、ノ ックプレーン側の光コネクタとのボード上 光配線引き回しの課題は残る。また、ここでは光電気集積回路素子とバックプレーン 側光コネクタとの光接続はファイバを想定している。しかし、ボード上に光導波路を形 成した場合、それとパッケージ基板端の 4方向から入出力する光導波路との接続に おいては、基板をボード搭載する時に、ベクトルがそれぞれ違う光導波路同士の光 結合を一度に満足する必要がある。このため、角度ずれなどによって高精度な光結 合を満足できな 、と 、つた新たな課題が出てくる。 [0010] 本発明の目的は、同一基板上で LSIの四方に配置された光電変換素子を高集積 で実装すると共に、発熱による発光又は受光ダイオードの特性劣化を回避し、さらに ボード上の光配線の引き回しを簡便にした光電気集積回路素子及びそれを用いた 伝送装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明では上記課題を解決するために、図 1に示すような四角形のパッケージ基 板 11上に LSIパッケージ 13が搭載され、その LSIパッケージ 13の二辺以上の周辺 に光電変換素子 12が各々搭載され、第 1、第 2の光電変換素子はその LSIパッケ一 ジ 13の I/O端子と電気接続される一の辺と、それとは異なる辺の I/O端子と電気接続 されるようそれぞれ設けられ、前記第 1の光電変換素子の光信号入出力端と外部とを 結ぶ第一の光導波路と、前記第 2の光電変換素子の光入出力端と外部とを結ぶ第 二の光導波路とは前記パッケージ基板 11の同じ端面の全てで終端して 、ることを特 徴とする光電気集積回路素子とする。このように、パッケージ基板 11に光路として光 導波路を形成し、光電変換素子の光信号入出力端と外部とを結ぶ光導波路 14を同 じ基板端 19で終端させることにより、前述したように光電変換素子 12とファイバコネク タ部 15を高周波信号の損失を抑制しつつ物理的に遠ざけることが可能となる。これ によって、光電変換素子 12のサイズを小さく出来ると共に、 LSIパッケージ 13と光電 変換素子 12の放熱フィンを共通化することが可能のため、光電変換素子 12の集積 度限界及び放熱の問題を回避できる。
[0012] また、前記第一の光導波路と、第二の光導波路とを前記パッケージ基板 11の同じ 端面の全てで終端することにより、図 11に示すように、基板終端部分の光コネクタ 15 力もボード端光コネクタ 112までのファイバ 16を直線的に配線可能となり、ボード 111 上の光配線の引き回しを簡便にできる。また図 12のように、前述したボード 111上に 光導波路 22を形成した場合の、それとパッケージ基板端の 4方向から入出力する光 導波路 14との接続においても、光導波路同士は基板端の 1辺（1ベクトル)で光結合 すれば良!、ため、角度ずれの無!、高精度な光結合が実現可能となる。
[0013] さらに、基板の外部と接続する光 IZOを基板端の 1辺に集約することにより、その他 の 3辺の基板端の近傍に電気線路 113を介してメモリパッケージ 114等の周辺チッ プを搭載できるため、ボード 111内におけるパッケージ高集積ィ匕に対しても効果があ る。
[0014] また、図 10に示すように、四角形のパッケージ基板 11上に LSIパッケージ 13が搭 載され、その LSIパッケージ 13の二辺以上の周辺に光電変換素子 12が各々搭載さ れ、第 1、第 2の光電変換素子はその LSIパッケージ 13の I/O端子と電気接続される 一の辺と、それとは異なる辺の I/O端子と電気接続されるようそれぞれ設けられ、前 記第 1の光電変換素子の光信号入出力端と外部とを結ぶ第一の光導波路と、前記 第 2の光電変換素子の光入出力端と外部とを結ぶ第二の光導波路とは前記基板の 4つの端面のうちの任意の!/、ずれか 2つの、それぞれ同じ端面の全てで終端して！/、る ことを特徴とする光電気集積回路素子とする。
また、図 8のように、第一の光導波路 14と、第二の光導波路 22とは基板 11の 4つの 端面のうちの、隣り合った 2つのそれぞれ同じ端面の全てで終端していることを特徴と する光電気集積回路素子とする。これにより、ボード上に 2つの前記集積回路素子を 搭載した場合において、各々の基板の 4つの端面のうちの一端面同士で集積回路 素子間を光接続し、各々の基板のもう一方の端面でバックプレーン側ボード端光コネ クタと直線的に光配線可能である。
また、図 10に示すように、第一の光導波路 14と、第二の光導波路 22とは基板 11の 4つの端面のうちの、基板中心に対して対向した 2つのそれぞれ同じ端面の全てで終 端していることを特徴とする光電気集積回路素子とする。これにより、イーサなどボー ドのフロント部から入出力される光信号を同光電気集積回路素子にて処理後、バック プレーンに入出力する構成においても、本発明構造によって前述した内容と同様の 効果が得られる。
[0015] また、図 8のように第一の光導波路 14と、第二の光導波路 22とが基板 11上で互い に交差していることを特徴とする光電気集積回路素子とする。前述した、本発明構造 による効果は図 7または図 9のように第一の光導波路 14と、第二の光導波路 22を交 差しなくても実現可能であるが、さらに図 8のように光導波路同士を基板上で互いに 交差することにより、導波路曲げによる光の放射損失抑制や光配線部分の省スぺー ス化により、集積回路素子基板の小面積ィ匕ができるため有効である。なお、電気配 線では同層で配線同士を交差すると短絡してしまうが、光配線の場合はこの場合に ぉ ヽても干渉等の影響は殆ど無 、と考えられる。
また図 1のように、 LSIパッケージ 13及びその I/O端子と電気接続されるようそれぞ れ設けられた光電変換素子 12と、ノ¾ /ケージ基板の端面 19との位置関係が平行に 対し傾いていることを特徴とする光電気集積回路素子とする。これにより、図 4に示す ような LSIパッケージ 13及び光電変換素子 12と基板の端面との位置関係が平行な 場合と比べて、光導波路 14の曲げ半径を緩和できるため、曲げ部分力もの光の放射 による損失を抑制可能である。
また、図 6、図 7のように第一の光導波路と、第二の光導波路とが前記基板の厚さ方 向に対してそれぞれ同層または 2層にて構成されて ヽることを特徴とする光電気集積 回路素子とする。
[0016] さらに図 1に示すように、ノ ッケージ基板 11にボードと電気接続するためのボール グリッドアレイ 18又はピングリッドアレイ端子を具備していることを特徴とする光電気集 積回路素子とする。
また図 2に示すように、光電変換素子 12は少なくとも 1つの駆動用 IC28と面発光ダ ィオード 27で構成されていることを特徴とする光電気集積回路素子とする。
さらに、図 2のように光電変換素子は少なくとも 1つの信号増幅用 IC26と面受光ダイ オード 25で構成されていることを特徴とする光電気集積回路素子とする。
また図 1のように、光導波路 14の基板端面 19の終端部分と外部とが光ファイバコネ クタ 15を介して光接続されていることを特徴とする光電気集積回路素子とする。 また図 15に示すように、光電気集積回路素子 151を用いて、ボード間の高周波信 号配線を光配線 152で構成し、これを伝送装置とする。
発明の効果
[0017] 本発明の実施例によれば、同一基板上で LSIの四方に配置された光電変換素子 を高集積で実装すると共に、発熱による発光又は受光ダイオードの特性劣化を回避 し、さらにボード上の光配線の引き回しを簡便にした光電気集積回路素子及びそれ を用いた伝送装置を提供できる。
発明を実施するための最良の形態 [0018] 以下に、図面を用いて実施の形態を詳細に述べる。
実施例 1
[0019] 図 1は、本発明の第一の実施例である光電気集積回路素子の上面図である。ここ では、ノ ッケージ基板 11上に形成したそれぞれの光導波路 14の光入出力部力 パ ッケージ基板 11の同じ端面 19の全てで終端している例を示す。また、図 2に本発明 の第一の実施例である光電気集積回路素子の断面図を示す。図 2の例では、ノッケ ージ基板 21に光導波路 22が 2層構成で形成されている。それぞれの光導波路 22の 外部との光入出力部は、ノ ッケージ基板の同じ端面の全てで終端されており、この部 分の溝部 17に設置した光コネクタ 15を介して光接続される。また、これら光導波路 2 2の他端にはミラー部 29が形成されており、光導波路内の伝播光がミラー部 29で折 り返され、基板上にフリップチップ実装された光電変換素子 12内の面受光ダイオード 25または面発光ダイオード 27と光接続される。また、基板上に搭載する LSIパッケ一 ジ 13と光電変換素子 12は高周波電気配線層 23上に形成された線路 24を介して電 気接続されている。
[0020] 次に、この光電気集積回路素子の作成方法の一例について図 3を用いて簡単に 説明する。まず、図 3Aのように積層基板（1) 31の表面 32に、材料がポリマ又は石英 である光導波路 14を塗布または貼付け、エッチングなどによりパタン形成する。ここ で、図 3Aのようにそれぞれの光導波路 14は同層で交差されている。次に図 3Bのよ うに積層基板（2) 33の裏面 34にエッチングまたは切削等により基板溝部 35を形成 後、光入射窓 36をそれぞれ図に示す位置に形成する。ここで、基板溝部 35の深さ は図 3Aで示した光導波路 14の厚さよりも深くする。なお、光入射窓 36は基板を完全 に剖り貫きそのまま、もしくは剖り貫き部に使用光の波長に透明な榭脂を埋め込んで も良い。次に、図 3Cのように積層基板（2) 33の表面 37に図 3Aでの説明同様、光導 波路 22を形成する。その後、先ほどの積層基板（1) 31の表面 32と積層基板 (2) 33 の裏面 34とをァライメントマーク等を用いて貼り合わせる。次に図 3Dに示すように、こ れまでと同様に積層基板（3) 38の裏面 39に基板溝部 301及び光入射窓 302を形 成する。ここで基板（3)表面 303には高周波電気線路パタンを形成する。次に、積層 基板（1) 31と貼り合わせた積層基板 (2) 33の表面 37と積層基板 (3) 38の裏面 39と を先程と同様のァライメントマーク等を用いて貼り合せる。その後、図 3Eのように積層 基板（1)一（3)の端部にコネクタ設置溝を切削等によって形成した後、さらに積層基 板（1)一 (3)をベース基板 304に貼り付ける事によりパッケージ基板が完成される。ま た、同ノ ッケージ基板の最上層である積層基板（3) 38の表面 303の高周波電気線 路パタンに LSIパッケージ 13及び光電変換素子 12をフリップチップ実装することによ り、光電気集積回路素子が完成される。なお、ここでは LSIパッケージ 13又は光電変 換素子 12の電気 IZOとパッケージ基板の電気 ΙΖΟであるバンプアレイ 18との電気 接続については言及しな力つた力 実際は積層基板（1)一（3)の表裏面に電気配線 ノタンが形成されており、さらに各層間についてもビアホールを介して電気接続され ている。また、それら電気配線パタンは、層間で光導波路 14部を避けるようにファン アウトしても良いし、クラッド部などのコア部以外であれば電気ビアが光導波路を貫通 していても良い。
[0021] 次に、図 1に示す例では、 LSIパッケージ 13及び光電変換素子 12と、パッケージ 基板 11の端面 19との位置関係が平行に対し傾 、て 、るが、図 4に示すように LSIパ ッケージ 13及び光電変換素子 12と基板の端面との位置関係が平行であっても本発 明構造による効果は同じである。但し、前述したように光導波路曲げ部 40からの光の 放射による損失を考慮すると、図 1のように LSIパッケージ 13及び光電変換素子 12と 、 ノ ッケージ基板 11の端面 19に対し平行より傾けた方が、光導波路 14の曲げ半径 又は角度を緩和できるため、より好ましい。
[0022] また、図 3に示す例では光導波路 14同士が基板上で互いに交差している力 図 5 のように光導波路同士を交差しなくても本発明構造による効果は実現可能である。伹 し、前述したように、図 3のような導波路同士を基板上で互いに交差した方が、導波 路曲げによる光の放射損失抑制や光配線部分の省スペース化により、集積回路素 子基板の小面積ィ匕ができるため有効である。
さらに、図 3の例では積層基板（1) 31上に光導波路 14を、積層基板（2) 33上の光 導波路 22をそれぞれ 2層構成で形成しており、積層基板 (2) 33上の光導波路 22は 、同層基板上でそれぞれ交差している。これに対し図 6に示すように、基板端光入出 力部 60に近 ヽ方の光電変換素子搭載位置 A61に配線する光導波路、及び遠！、方 の光電変換素子搭載位置 B62に接続する光導波路を、それぞれ単層基板上に長さ を交互に変えながらレイアウトしても良い。また、図 7に示すように、積層基板（1) 31 上に光導波路 14と積層基板 (2) 33上の光導波路 22をそれぞれの同層基板上で交 差せずに 2層構成としても、本発明構造による効果は同じである。
実施例 2
[0023] 図 8は、本発明の第二の実施例である光電気集積回路素子の上面図である。ここ では、ノ ッケージ基板 11上に形成したそれぞれの光導波路の光入出力部が、ノッケ ージ基板 11の 4つの端面のうちの、隣り合った 2つのそれぞれ同じ端面の全てで終 端している例を示す。図 8のように、ノ ッケージ基板 11上に搭載した第 1の光電変換 素子の光信号入出力端と外部とを結ぶ第一の光導波路 14はバックプレーン側基板 端光入出力部 80のファイバコネクタ 15に終端し、第 2の光電変換素子の光入出力端 と外部とを結ぶ第二の光導波路 22は基板端光入出力部 80と隣り合った基板端の光 入出力部 81で終端している。この例では、ボード上に 2つの光電気集積回路素子を 搭載した場合における光接続方法に対して有効である。
[0024] なお、図 8に示す例ではパッケージ基板 11上の LSI搭載部 50にて光導波路 14と 光導波路 22が互いに交差しているが、図 9のように光導波路同士を交差しなくても本 発明構造による効果は同じである。
実施例 3
[0025] 図 10は、本発明の第三の実施例である光電気集積回路素子の上面図である。ここ では、ノ ッケージ基板 11上に形成したそれぞれの光導波路の光入出力部が、ノッケ ージ基板 11の 4つの端面のうちの、基板中心に対して対向した 2つのそれぞれ同じ 端面の全てで終端している例を示す。図 10のように、ノ ッケージ基板 11上に搭載し た第 1の光電変換素子の光信号入出力端と外部とを結ぶ第一の光導波路 14はバッ クプレーン側基板端光入出力部 80のファイバコネクタ 15に終端し、第 2の光電変換 素子の光入出力端と外部とを結ぶ第二の光導波路 22は、基板端光入出力部 80と 基板中心に対して対向した基板端の光入出力部 81のファイバコネクタ 18に終端して いる。この例では、イーサなどボードのフロント部力も入出力される光信号を同光電気 集積回路素子にて処理後、ノ ックプレーンに入出力する構成において、光配線の直 線的引回しが可能のため有効である。
実施例 4
[0026] 図 11は本発明の第四の実施例である図 1の光電気集積回路素子を搭載し、光接 続したボードの上面図である。図 11のように、ドータボード 111上に図 1で説明した光 電気集積回路素子 110を搭載し、同集積回路素子 110の基板終端部分の光コネク タ 15からボード端光コネクタ 112までのファイバ 16を直線的に配線し、ボード 111上 の光配線の引き回しを簡便にしている。また、同集積回路素子 110の外部と接続す る光 I/O部以外の 3辺の基板端の近傍に、電気線路 113を介してメモリパッケージ 1 14等の周辺チップを搭載している。これにより、前述したようにボード 111内における ノ ッケージ高集積ィ匕に対しても効果がある。
実施例 5
[0027] 図 12は本発明の第五の実施例である光電気集積回路素子を搭載し、光導波路同 士で光接続したボードの上面図である。図 12のように、ドータボード 111上に、光電 気集積回路素子 110を搭載することにより、同集積回路素子 110の基板終端部分の 光導波路 14とドータボード 111に形成された光導波路 22とをボード端光コネクタ 11 2まで直線的に配線している。これにより、前述したように基板終端部分及びドータボ ードに形成した光導波路同士は基板端の 1辺（1ベクトル)で光結合すれば良いため 、角度ずれの無い高精度な光結合が実現可能となる。
実施例 6
[0028] 図 13は本発明の第六の実施例である図 8の光電気集積回路素子を搭載し、集積 回路素子間、及び集積回路素子とボード端を光接続したボードの上面図である。図 13のように、ドータボード 111上に、光電気集積回路素子 110ともう 1つの光電気集 積回路素子 130を搭載し、集積回路素子 110の基板終端部分の光導波路 14と集積 回路素子 130の基板終端部分の光導波路 22とをドータボード 111に形成された光 導波路 131で光接続する。さらに、それぞれの集積回路素子のもう一方の基板終端 部分の光コネクタ 15とボード端光コネクタ 112をファイバ 16にて直線的に配線する構 成としている。これにより、光電気集積回路素子を 2つ並べて搭載した場合において も、実施例 1及び 5でそれぞれ説明した両方の効果が得られる。 実施例 7
[0029] 図 14は本発明の第七の実施例である図 10の光電気集積回路素子を搭載し、光接 続したボードの上面図である。図 14のように、ドータボード 111上に図 10で説明した 光電気集積回路素子 110を搭載し、同集積回路素子 110の一方の基板終端部分の 光コネクタ 15とバックプレーン側ボード端 144の光コネクタ 112とをファイバ 16にて直 線的に配線する。また同様に、同集積回路素子 110のもう一方の基板終端部分の光 コネクタ 143とフロント側ボード端 140の光コネクタ 141とをファイノく 142にて直線的 に配線する。この構成により実施例 3で説明した効果が得られる。
実施例 8
[0030] 図 15は本発明の第八の実施例である光電気集積回路素子を用いた光伝送装置 の斜視図である。図 15のように、ノ ックプレーン 150にそれぞれ接続されたライン力 ード 154には実施例 7と同様の構成を適用し、イーサなどボードのフロント部力も光コ ネクタ 141を介して入出力される光信号を光電気集積回路素子 151にて処理後、バ ックプレーン側の光コネクタ 112と光接続している。さらに、各ラインカード 154からの 光信号はバックプレーンの光配線 152を介してスィッチカード 153に集められる。こ のスィッチカードには実施例 4と同様の構成を適用し、ボード上光配線 152にて光電 気集積回路素子 110とボード端光コネクタ 112まで直線的に光接続され、集積回路 素子 110で処理した光信号を再度各ラインカード 154に入出力する機能をもつ。 産業上の利用可能性
[0031] 本発明は、伝送装置内においてボード間で送受信される大容量光信号を一括処 理する光電気集積回路素子と、その実装構成及びそれを用いた伝送装置に適用で きる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の上面図。
[図 2]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の断面図。
[図 3A]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の作成方法の一例を説 明するための図。 圆 3B]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の作成方法の一例を説 明するための図。
圆 3C]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の作成方法の一例を説 明するための図。
圆 3D]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の作成方法の一例を説 明するための図。
圆 3E]本発明の第一の実施例である、光電気集積回路素子の作成方法の一例を説 明するための図。
圆 4]本発明の第一の実施例である光電気集積回路素子の、 LSIパッケージ及び光 電変換素子が基板端に対し平行な位置関係における上面図。
圆 5]本発明の第一の実施例である光電気集積回路素子の、光導波路同士を交差し ない構造の上面図。
圆 6]本発明の第一の実施例である光電気集積回路素子の、光導波路を単層基板 に形成した斜視構造図。
圆 7]本発明の第一の実施例である光電気集積回路素子の、光導波路を同層基板 上で交差せず各々 2層で形成した斜視構造図。
圆 8]本発明の第二の実施例である、光電気集積回路素子の上面図。
圆 9]本発明の第二の実施例である光電気集積回路素子の、光導波路同士を交差し ない構造の上面図。
圆 10]本発明の第三の実施例である、光電気集積回路素子の上面図。
圆 11]本発明の第四の実施例である、図 1の光電気集積回路素子を搭載し光接続し たボードの上面図。
[図 12]本発明の第五の実施例である、光電気集積回路素子を搭載し光導波路同士 で光接続したボードの上面図。
圆 13]本発明の第六の実施例である図 8の光電気集積回路素子を搭載し、集積回 路素子間、及び集積回路素子とボード端を光接続したボードの上面図。
圆 14]本発明の第七の実施例である図 10の光電気集積回路素子を搭載し、光接続 したボードの上面図。 [図 15]本発明の第八の実施例である光電気集積回路素子を用いた光伝送装置の斜 視図。
符号の説明
11, 21···ノ ッゲージ基板、 12···光電変 素子、 13,,-LSIノ ッゲージ、 14,22,131 …光導波路、 15,143···ファイバコネクタ、 16,142···ファイバ、 17···コネクタ設置溝、 18…バンプアレイ、 19,60,80,81···基板端光入出力部、 23···高周波電気配線層、 24···高周波電気線路、 25···面受光ダイオード、 26···信号増幅 IC、 27···面発光ダ ィオード、 28···駆動用 IC、 29···光導波路ミラー部、 31···積層基板（1)、 32…積層 基板（1)表面、 33···積層基板 (2)、 34···積層基板 (2)裏面、 35,301…基板溝部、 36, 302…光入出射窓、 37···積層基板（2)表面、 38…積層基板（3)、 39···積層基 板 (3)裏面、 303…積層基板 (3)表面、 304…ベース基板、 40···光導波路曲げ部、 50 LSI搭載部、 61···光電変換素子搭載位置 A、 62···光電変換素子搭載位置 B、 110,130,151···光電気集積回路素子、 111···ドータボード、 112,141···ボード端 光コネクタ、 113…電気線路、 114···メモリパッケージ、 140···フロント側ボード端、 1 44···ノ ックプレーン ftljボード 、 150···ノ ックプレーン、 152··· 酉己 、 153···スィ ツチカード、 154···ラインカード、 162"'LSI。

Claims

請求の範囲
[1] 四辺を有する基板と、
前記基板上に搭載された LSIパッケージと、
前記 LSIパッケージの IZO端子と電気的に接続された光電変換素子とを有し、 前記光電変換素子は、光導波路の一端側と光学的に接続されていることを特徴と する光電気集積回路素子。
[2] 前記基板の外部に接続される光ファイバの一端を接続するためのコネクタ設置溝を 有し、前記光導波路の他端側は前記コネクタ設置溝で終端して 、ることを特徴とする 請求項 1記載の光電気集積回路素子。
[3] 四辺を有する基板と、
前記基板上に搭載された LSIパッケージと、
前記 LSIパッケージの一辺に配置された IZO端子と電気的に接続された第 1の光 電変換素子と、
前記 LSIパッケージの前記一辺に対向する辺に配置された IZO端子と電気的に 接続された第 2の光電変換素子と、
前記 LSIパッケージの一辺に隣接する辺に配置された IZO端子と電気的に接続さ れた第 3の光電変換素子と、
前記 LSIパッケージの前記隣接する辺に対向する辺に配置された ΙΖΟ端子と電気 的に接続された第 4の光電変換素子と、
前記第 1の光電変換素子と前記第 3の光電変換素子とが光導波路を介して光学的 に接続された第 1および第 3のコネクタ設置溝とを有し、
前記第 1および第 3のコネクタ設置溝が、前記基板の一側辺に配列されていること 特徴とする光電気集積回路素子。
[4] 前記第 1の光電変換素子と前記第 2の光電変換素子は第 1の光導波路で接続され 前記第 3の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子は第 2の光導波路で接続され 前記第 1および第 3の光電変換素子は信号増幅用集積回路と面受光ダイオードを 有し、前記第 2および第 4の光電変換素子は駆動用集積回路と面発光ダイオードを 有すること特徴とする請求項 3記載の光電気集積回路素子。
[5] 前記第 2の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子とは、駆動用集積回路と面発 光ダイオードと有し、前記面発光ダイオードから発せられた光を前記第 1および第 3 のコネクタ設置溝のそれぞれに接続された光導波路に伝送すること特徴とする請求 項 3記載の光電気集積回路素子。
[6] 前記コネクタ設置溝は、前記基板の側辺に掛カるように配置されていること特徴と する請求項 3記載の光電気集積回路素子。
[7] 前記第 1の光導波路と前記第 2の光導波路とは、前記基板内に設けられた同じ層 に形成され、互 、に交差する方向に配置されて ヽること特徴とする請求項 4記載の光 電気集積回路素子。
[8] 前記第 1の光導波路と前記第 2の光導波路とは、それぞれが前記基板内に設けら れた異なる層に形成され、互 、に交差する方向に配置されて ヽること特徴とする請求 項 4記載の光電気集積回路素子。
[9] 前記第 2の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子とが光導波路を介して光学的 に接続された第 2および第 4のコネクタ設置溝とを有し、
前記第 2および第 4のコネクタ設置溝が、前記一側辺に対向する側辺に配列されて
V、ること特徴とする請求項 3記載の光電気集積回路素子。
[10] 前記第 1の光電変換素子と前記第 2の光電変換素子は、第 1の光導波路で接続さ れ、
前記第 3の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子は、第 2の光導波路で接続さ れ、
前記第 1および第 3の光電変換素子は、信号増幅用集積回路と面受光ダイオード とを有し、前記第 2および第 4の光電変換素子は、駆動用集積回路と面発光ダイォー ドを有すること特徴とする請求項 9記載の光電気集積回路素子。
[11] 前記コネクタ設置溝は、前記基板の側辺に掛カるように配置されていること特徴と する請求項 9記載の光電気集積回路素子。
[12] 四辺を有する基板と、 前記基板上に搭載された LSIパッケージと、
前記 LSIパッケージの一辺に配置された IZO端子と電気的に接続された第 1の光 電変換素子と、
前記 LSIパッケージの前記一辺に対向する辺に配置された IZO端子と電気的に 接続された第 2の光電変換素子と、
前記 LSIパッケージの一辺に隣接する辺に配置された IZO端子と電気的に接続さ れた第 3の光電変換素子と、
前記 LSIパッケージの前記隣接する辺に対向する辺に配置された ΙΖΟ端子と電気 的に接続された第 4の光電変換素子と、
前記基板の外部に接続される光ファイバを接続するコネクタ設置溝とを有し、 前記第 1の光電変換素子は、光導波路を介して光学的に前記コネクタ設置溝に接 続され、
前記第 3の光電変換素子は、光導波路を介して前記基板の外部に接続されること 特徴とする光電気集積回路素子。
[13] 前記第 1の光電変換素子と前記第 2の光電変換素子とを光学的に接続する第 1の 光導波路と、前記第 3の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子とを光学的に接続 する第 2の光導波路とは、前記基板内に設けられた同じ層に形成され、互いに交差 する方向に配置されていること特徴とする請求項 12記載の光電気集積回路素子。
[14] 前記第 1の光電変換素子と前記第 2の光電変換素子とを光学的に接続する第 1の 光導波路と、前記第 3の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子とを光学的に接続 する第 2の光導波路とは、それぞれが前記基板内に設けられた異なる層に形成され 、互いに交差する方向に配置されて！ヽること特徴とする請求項 12記載の光電気集積 回路素子。
[15] 前記第 1の光電変換素子と前記第 3の光電変換素子とを光学的に接続する第 1の 光導波路と、前記第 2の光電変換素子と前記第 4の光電変換素子とを光学的に接続 する第 2の光導波路とは、前記基板内に設けられた同じ層に形成され、互いに同一 方向に配置されていること特徴とする請求項 12記載の光電気集積回路素子。
[16] 前記基板にボードと電気的に接続するためのボールグリッドアレイ又はピングリッド アレイ端子を具備していることを特徴とする請求項 3に記載の光電気集積回路素子。
[17] 前記基板にボードと電気的に接続するためのボールグリッドアレイ又はピングリッド アレイ端子を具備していることを特徴とする請求項 12に記載の光電気集積回路素子
[18] 請求項 3記載の光電気集積回路素子を用いて、ボード間の高周波信号配線を光 配線で構成したことを特徴とする伝送装置。
[19] 請求項 12記載の光電気集積回路素子を用いて、ボード間の高周波信号配線を光 配線で構成したことを特徴とする伝送装置。
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