專利名稱：光互連裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光互連裝置和用于制造該光互連裝置的方 法。本發(fā)明還涉及一種用于在光組件和光波導(dǎo)之間形成光互連 的方法。
背景技術(shù)：
曰本特開(kāi)平8-36122記載了 一種用于才幾械地對(duì)準(zhǔn)光組件和 光波導(dǎo)以減少光組件和光波導(dǎo)之間的連接損耗的方法。日本特 開(kāi)平10-135407記載了 一種用于改變?cè)诎雽?dǎo)體集成電路設(shè)備和 連接到該半導(dǎo)體集成電路設(shè)備的外部設(shè)備之間傳輸信號(hào)的方式 的系統(tǒng)，其中，光傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，并且電傳輸電源和驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 這些參考文獻(xiàn)的內(nèi)容在此通過(guò)引用被整體包括。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種光互連裝置包括第一基板、第 二基板、光波導(dǎo)、電布線和切換裝置。所述第一基板具有電布 線線路、連接至所述電布線線路并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電 光轉(zhuǎn)換器、以及連接至所述電光轉(zhuǎn)換器并發(fā)射光的光發(fā)射裝置。 所述第二基板具有電布線線路、連接至所述第二基板的所述電
布線線路并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器、以及連接至 所述電光轉(zhuǎn)換器并接收來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光的光接收裝 置。所述光波導(dǎo)光連接所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置。所 述電布線電連接所述第一基板的所述電布線線路和所述第二基 板的所述電布線線路。所述切換裝置確定經(jīng)由所述光基板來(lái)傳 輸快信號(hào)的數(shù)據(jù)，并且確定經(jīng)由所述電布線來(lái)傳輸慢信號(hào)的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種光互連裝置包括基板、光波 導(dǎo)、電布線和切換裝置。所述基板具有第一電布線部分和第二 電布線部分。所述第一電布線包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電 光轉(zhuǎn)換器以及連接至所述電光轉(zhuǎn)換器并發(fā)射光的光發(fā)射裝置。 所述第二電布線部分包括將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器 以及連接至所述電光轉(zhuǎn)換器并接收來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光的 光接收裝置。所述光波導(dǎo)光連接所述第一電布線部分的所述光 發(fā)射裝置和所述第二電布線部分的所述光接收裝置。所述電布 線電連接所述第一電布線部分和所述第二電布線部分。所述切 換裝置確定經(jīng)由所述光基板來(lái)傳輸快信號(hào)的數(shù)據(jù)，并且確定經(jīng) 由所述電布線來(lái)傳輸慢信號(hào)的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面， 一種用于形成光波導(dǎo)的方法，包 括如下步驟在電布線基板上設(shè)置發(fā)射光的光發(fā)射裝置和接收
光的光接收裝置；為所述光發(fā)射裝置的光發(fā)射點(diǎn)的位置設(shè)置對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記，并且為所述光接收裝置的光接收點(diǎn)的位置設(shè)置對(duì)準(zhǔn)； 將所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置安裝在基板上；以及根據(jù) 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，形成光連接所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置的三 維光波導(dǎo)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照如下的詳細(xì)說(shuō)明，容易更好 地理解并因而將容易獲得本發(fā)明的更完整的認(rèn)識(shí)及其許多隨附
的優(yōu)點(diǎn)，其中
圖l是示出光互連裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例的光互連裝置的側(cè)視
圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的光互連裝置的側(cè)視
圖4(a)至4(e)是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互連裝置的 典型結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖5(a)至5(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的示意圖和俯視圖，其中，波導(dǎo)片具有多個(gè)波導(dǎo)， 剛性安裝基板具有多個(gè)小基板，波導(dǎo)片和剛性安裝基板層疊在 一起，在層疊基4反上安裝電組件和光組件，并且逐單元地切割 出光互連裝置；
圖6(a)至6(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的示意圖，其中，波導(dǎo)片具有多個(gè)波導(dǎo)，柔性安 裝基板具有多個(gè)小基板，波導(dǎo)片和柔性安裝基板層疊在 一起， 在層疊基板上安裝電組件和光組件，并且逐單元地切割出光互 連裝置；
圖7(a)至7(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括開(kāi)始步驟、在圖7(a)中 所示的基板上形成了2D光學(xué)基板之后的圖、將在圖7(b)中所示 的2D光學(xué)基板固定在基板上之后的圖、在圖7(c)中所示的基板 上安裝了光組件之后的圖、以及形成了 3D光波導(dǎo)之后的圖8(a)至8(f)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括開(kāi)始步驟、在圖8(a)中 所示的基板上形成了下覆蓋層之后的圖、將在圖8(b)中所示的 基板固定在其它基板上之后的圖、在圖8(c)中所示的基板上安 裝了光組件之后的圖、形成了 3D光波導(dǎo)之后的圖、以及在圖8(e) 中所示的基板表面上形成了上覆蓋層之后的圖9(a)至9(k)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括開(kāi)始步驟、在圖9(a)中所示的基板上形成了下覆蓋層之后的圖、在圖9(b)中所示的下
覆蓋層上形成了金屬層之后的圖、在圖9(c)中所示的下覆蓋層 上形成了光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之后的圖、在圖9 (d)所示的基板上形 成了芯層之后的圖、在圖9(e)中所示的芯層上形成了掩模之后 的圖、利用掩模去除了位于在圖9(f)中所示的掩模之下的部分 以外的芯然后剝離了掩模之后的圖、將在圖9(g)中所示的基板 固定在其它基板上之后的圖、在圖9(h)中所示的基板上安裝了 光組件之后的圖、形成了3D芯之后的圖、在圖9(j)中所示的基 板上形成了上覆蓋層之后的圖、以及在芯層上形成了掩模之后 的圖10(a)至10(f)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光 互連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括在芯層上形成了掩模 之后的圖、使用掩模去除了位于在圖10(a)中所示的掩模之下的 部分以外的芯然后剝離了掩模之后的圖、將在圖10(b)中所示的 基板固定在其它基板上之后的圖、在圖10(c)中所示的基板上安 裝了光組件之后的圖、根據(jù)該制造方法形成了 3D芯之后的圖、 以及在圖10(e)中所示的基板上形成了上覆蓋層之后的圖11Ca)至ll(c)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光 互連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括開(kāi)始步驟、在圖ll(a) 中所示的基板上形成了2D光學(xué)基板之后的圖、以及在圖ll(b) 中所示的基板上安裝了光組件之后的圖12(a)至12(c)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光 互連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括形成了下覆蓋層之后 的圖、將在圖12(a)中所示的未完成的基板層疊到柔性基板上之 后的圖、以及在圖12(b)中所示的基板上安裝了光組件之后的 圖13包括示出面向激光二極管的3D光波導(dǎo)的俯視圖；圖14(a)和14(b)是示出面向光電二極管的3D光波導(dǎo)以及面 向激光二極管和光電二極管的3D光波導(dǎo)的俯視圖； 圖15是示出3D光波導(dǎo)的示例的俯視圖； 圖16(a)和16(b)是示出在基板上安裝光組件的步驟的側(cè)視
圖17(a)至17(f)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光 互連裝置的方法的截面圖和俯視圖，包括在覆蓋層上形成了光 波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記之后的圖、在圖17(a)中所示的基板上形成了芯層 之后的圖、在圖17(b)中所示的基板上形成了掩模之后的圖、使 用在圖17(c)中所示的掩模形成了 3D光波導(dǎo)之后的圖、將在圖 17(d)中所示的基板層疊到柔性基板上之后的圖、以及形成了用 于光組件的安裝焊盤(pán)之后的圖18是示出光電二極管的一種類型的側(cè)視圖； 圖19(a)和19(b)是示出將連接器附接到第一基板、第二基板 或柔性基板的示例的側(cè)視圖20(a)和20(b)是示出在第 一基板、第二基板或印刷布線板 基板上安裝半導(dǎo)體元件的示例的側(cè)視圖21是示出將增強(qiáng)層附接到柔性基板的示例的側(cè)視圖； 圖22(a)和22(b)是示出安裝激光二極管和光電二極管的示 例的示意圖23是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電傳輸裝置的俯視
圖24是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切換元件的示意圖； 圖25是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的切換元件處計(jì)數(shù)的典 型結(jié)果的圖26是示出根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例的光電傳輸裝置的俯 視圖；圖27是示出根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的切換元件的示意
圖28(a)至28(d)是均示出激光二極管或光電二極管的表面 的俯視圖29(a)至29(f)是示出光發(fā)射元件和光接收元件之間的典 型連接方法的側(cè)視圖3 0是示出光發(fā)射元件和光接收元件之間的連接方法的另 一示例的側(cè):規(guī)圖31是示出光發(fā)射元件或者光接收元件上的焊盤(pán)的俯視
圖32是示出激光二極管的示例的側(cè)視圖； 圖33示出本發(fā)明的光互連的示例；
圖34是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于減少電損耗的典型 結(jié)構(gòu)的示意圖3 5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電源和電壓的結(jié)構(gòu) 的示意叫一v,i具有才艮才居本,日^
以及
;出才艮才居本發(fā)即
視圖和示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖描述實(shí)施例，其中，在全部附圖中相同的 附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的或相同的部分。
圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互連裝置的側(cè)視圖。在 第一剛性基板85(還可稱為"第一電布線基板")上形成或安裝了 激光二極管816及其驅(qū)動(dòng)電路(驅(qū)動(dòng)器)829,并且在第二剛性基板86(還可稱為"第二電布線基板")上形成或安裝了光電二極管
817及其控制電路830(前置放大器和比較器，在下文中稱為 "preamp")。驅(qū)動(dòng)電路用作用于電光轉(zhuǎn)換電路的主電路，并且除 了驅(qū)動(dòng)電路之外，可以設(shè)置切換電路、并行-串行連接電路、 MAX/DEMAX電^各等一個(gè)或多個(gè)的組件。電光轉(zhuǎn)換電路可以是 沒(méi)有其它組件的驅(qū)動(dòng)電路。具有前置放大器和比較器的控制電 路用作用于光電轉(zhuǎn)換電路的主電路，并且除了控制電路之外， 可以設(shè)置切換電路、MAX/DEMAX電路等一個(gè)或多個(gè)的組件。 光電轉(zhuǎn)換電路可以是沒(méi)有其它組件的控制電路。電光轉(zhuǎn)換電路 將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流，并將其提供至激光二極管816 等光發(fā)射裝置。光電轉(zhuǎn)換電路將從光電二極管等光接收裝置輸 出的弱電信號(hào)放大為帶有特定脈沖的數(shù)字信號(hào)。光電轉(zhuǎn)換裝置 可以是具有上述功能的芯片組件。電光轉(zhuǎn)換裝置可以是具有上 述功能的芯片組件。通過(guò)形成在柔性聚酰亞胺基板84上的三維 光波導(dǎo)818(在下文中稱為"3D光波導(dǎo)")光連接這兩個(gè)基板，或者 通過(guò)電布線87電連接這兩個(gè)基板。如圖l中所示，電布線87通常 形成在聚酰亞胺基板84上，但是也可以形成在不同的柔性基板 上。通過(guò)形成在底面上的BGA 88等電界面將剛性基板85、 86 連接至線卡等安裝基板。另外，由于激光二極管816是邊發(fā)射型 并且光電二極管817是邊接收型，所以它們可以與3D光波導(dǎo)818 進(jìn)行直接的光連接。因此，與標(biāo)準(zhǔn)的面發(fā)射型和面接收型的光 互連裝置相比，可以簡(jiǎn)化光路。
圖2是示出參照?qǐng)D1說(shuō)明的光互連裝置的另 一 實(shí)施例的側(cè)視
基板827電連接至剛性基板85、 86,并且將各端部處理為端子從 而可以將各端部連接至連接器828。
圖3是示出參照?qǐng)D2說(shuō)明的光互連裝置的典型結(jié)構(gòu)的側(cè)視
14圖，但是其中剛性-柔性基板805用于安裝光組件和電組件。由 于不需要兩個(gè)基板之間的電布線組件，所以該結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。
圖4(a)至4(c)是示出參照?qǐng)D2說(shuō)明的光互連裝置的典型結(jié)構(gòu) 的側(cè)視圖，但是其中用于安裝光組件和電組件的安裝基板是單 個(gè)柔性電基板827。在柔性電基板827中，形成或安裝激光二極 管816和光電轉(zhuǎn)換電路或光電轉(zhuǎn)換元件829的區(qū)域是第一電布線 部分。并且，形成或安裝光電二極管817和光電轉(zhuǎn)換電路或光電 轉(zhuǎn)換元件8 3 0的區(qū)域是第二電布線部分?？梢杂眉訌?qiáng)構(gòu)件8 0或類 似結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)安裝組件的基板部分。由于所有的組件集成在單 個(gè)柔性基板上，所以可緊湊地設(shè)計(jì)大小并且降低其制造成本。 如圖4(a)中所示，可以在柔性電基板827上形成光波導(dǎo)818。另 外，如圖4(b)中所示，可以使用預(yù)浸料等粘合層將具有形成在 柔性基板84上的光波導(dǎo)818的基板和柔性電基板827粘合在一 起。如圖4(a)中所示，可以在柔性基板84和電基板827之間形成 空間。如圖4(b)中所示，可以使用預(yù)浸料等粘合層將光波導(dǎo)818 和柔性電基板827粘合在一起。如圖4(d)中所示，可以在光波導(dǎo) 818和電基板827之間形成空間。
圖4(e)是示出在其邊緣處通過(guò)固定元件來(lái)附接支撐光波導(dǎo) 的柔性基板和支撐電布線的另 一 柔性基板的示例的側(cè)視圖。參 照?qǐng)D4(e)，剛性基板6配置有激光二極管102等光發(fā)射元件，并 且另 一剛性基板7配置有光電二極管等光接收元件103。通過(guò)固 定元件2002在其邊緣部分互相連接具有光波導(dǎo)的柔性基板2000 和具有電布線的另 一柔性基板2001,從而在兩個(gè)柔性基板2000、 2001之間形成空間。
圖5(a)至5(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光互 連裝置的方法的示意圖和俯視圖，其中，安裝基板是剛性基板。 圖5(a)示出其上形成了多個(gè)光波導(dǎo)900的波導(dǎo)片901。在波導(dǎo)片901中，形成通孔902從而去除與待安裝電組件和光組件的區(qū)域 重疊的部分。圖5(b)示出其上層疊波導(dǎo)片901的剛性安裝基板 904。在該基板上，形成用于布置電組件和光組件的安裝焊盤(pán)和 電布線的安裝區(qū)域905。在與光波導(dǎo)重疊的區(qū)域中形成波導(dǎo)窗口 903。首先，如圖5(c)中所示，通過(guò)使用預(yù)浸料或類似結(jié)構(gòu)將波 導(dǎo)片901層疊到安裝基板904上。接著，如圖5(d)中所示，在安 裝區(qū)域905上安裝電組件和光組件906,然后由用于保護(hù)的填充 樹(shù)脂密封。最后，如圖5(e)中所示，逐單元地切割出光互連裝 置，并且完成均具有安裝基板904、光波導(dǎo)900以及光組件和電 組件906的光互連裝置。
圖6(a)至6(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的 光互連裝置的方法的示意圖，其中，安裝基板是柔性基板。圖 6(a)示出形成了多個(gè)光波導(dǎo)9.00的波導(dǎo)片901。在波導(dǎo)片901中， 形成通孔9 0 2從而去除與待安裝電組件和光組件的區(qū)域重疊的 部分。圖6(b)示出其上層疊波導(dǎo)片901的柔性安裝基板904。在 該基板上，形成用于布置電組件和光組件的安裝焊盤(pán)和電布線 907的安裝區(qū)域905。首先，如圖6(c)中所示，通過(guò)使用預(yù)浸料 或類似結(jié)構(gòu)將波導(dǎo)片901層疊到安裝基板904上。接著，如圖6(d) 中所示，在安裝區(qū)域905上安裝電組件和光組件906,然后由用 于保護(hù)的填充樹(shù)脂密封。最后，如圖6(e)中所示，逐單元地切 割出光互連裝置，并且完成均具有安裝基板904、光波導(dǎo)900以 及光組件和電組件906的光互連裝置。
圖7(a)至7(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的 光互連的方法的截面圖和俯視圖。準(zhǔn)備聚酰亞胺基板1等柔性基 板作為起始材料(圖7(a))。在基板l上，涂敷下覆蓋層2、芯層3 和上覆蓋層4(圖7(b))。在該步驟中，完成柔性二維光學(xué)基板5(在 下文中稱為"2D光學(xué)基板")。對(duì)于下覆蓋層、芯層和上覆蓋層，可以使用表1中所示的材料的組合。
表l
示例下覆蓋層 折射率芯層 折射率折射率
環(huán)氧基聚合物1.5931.6151.593
丙烯酸基聚合物1.5051.5221.505
然后，將柔性2D光學(xué)基板5固定在第一基板6和第二基板7 上(圖7(c))。作為用于第一基板6和笫二基板7的材料，可以使用 聚酰亞胺等柔性基板或利用玻璃纖維織物增強(qiáng)的剛性基板。然 后，在第一基板上安裝具有根據(jù)光發(fā)射位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記IO 的激光二極管8,并且在第二基板上安裝具有根據(jù)光接收位置形 成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記ll的光電二極管9(圖7(d))。在本示例中，直接在 光發(fā)射位置的中心上形成激光二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記IO,并且直 接在光接收位置的中心上形成光電二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記ll。隨 后，通過(guò)在與連^l妄對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記10和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記ll的直線平行并且在 與該直線相距25pm的位置處發(fā)射C02激光，在至少去除上覆蓋 層和芯層之后形成3D光波導(dǎo)12(大約50jim寬)(圖7(e))。在本示 例1中，根據(jù)標(biāo)識(shí)光組件的光發(fā)射位置和光接收位置的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 來(lái)形成3D光波導(dǎo)。因此，激光二極管8和光電二極管9等光組件 和3D光波導(dǎo)可以準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)，并且減少了波導(dǎo)和光組件之間的 連接損耗。
圖8(a)至8(d)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的 光互連的方法的截面圖和俯視圖。準(zhǔn)備聚酰亞胺基板21等柔性 基板作為起始材料(圖8(a))。在基板21上，通過(guò)涂敷例如環(huán)氧基 聚合物樹(shù)脂來(lái)形成下覆蓋層22(圖8(b))。然后，將上述未完成的 基板21層疊到第一基板26和第二基板27上(圖8(c))。接下來(lái)，在
第一基板上安裝具有根據(jù)光發(fā)射位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記"o的激
17光二極管28，并且在第二基板上安裝具有根據(jù)光接收位置形成
的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記211的光電二極管29(圖8(d))。在本示例中，直接在 光發(fā)射位置的中心上形成激光二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記210,并且直 接在光接收位置的中心上形成光電二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記211。隨 后，在連接對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記210和211的線上，通過(guò)使用噴墨方法形成 50nm寬和50pm高的3D芯212。 3D芯212由具有比上述下覆蓋層 21的折射率更大的折射率的環(huán)氧型聚合物樹(shù)脂形成(圖8(e))。在 烘千芯之后，在下覆蓋層和芯上涂敷與用于形成下覆蓋層的相 同的環(huán)氧型聚合物樹(shù)脂。因此，形成芯212被下覆蓋層21和上覆 蓋層24包圍的3D光波導(dǎo)(圖8(f))。在本示例中，根據(jù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 210、 211涂敷用于形成芯的材料。因此，激光二極管28和光電 二極管29與3D光波導(dǎo)可以準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)，并且減少了波導(dǎo)和光組 件之間的連接損耗。
圖9(a)-9(k)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的又一 實(shí)施例的光 互連裝置的方法的截面圖和俯視圖。準(zhǔn)備聚酰亞胺基板31等柔 性基板作為起始材料(圖9(a))。在基板31上，通過(guò)涂敷環(huán)氧型聚 合物樹(shù)脂形成下覆蓋層32(圖9(b))。在下覆蓋層上通過(guò)氣相沉積 銅、金、鋁、鈦、鎳、鉻或類似的金屬形成金屬層39(圖9(c))。 隨后，在金屬層上形成抗蝕劑，接著對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光、顯 影和蝕刻處理以在下覆蓋層上形成光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記300(圖 9(d))。然后，在形成了光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記300的下覆蓋層上，通 過(guò)涂敷具有比下覆蓋層31的折射率更大的折射率的環(huán)氧型聚合 物樹(shù)脂來(lái)形成芯層33(圖9(e))。在形成芯層之后，在芯層上形成 抗蝕劑，接著對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影處理以形成掩模 301(圖9(f))。通過(guò)后面說(shuō)明的反應(yīng)離子蝕刻工藝，掩模301成形 以在基板31的表面邊緣都被去除的部分形成3D光波導(dǎo)?；诠?波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記300確定掩模301的位置。在形成掩模之后，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻方法去除芯層中沒(méi)有形成掩模的部分。因此，在 基板31的兩側(cè)表面附近的部分以外的區(qū)域中形成3D光波導(dǎo)
320(圖9(g)示出已經(jīng)去除了掩模后的基板)。然后，將未完成的 基板固定在第一基板36和第二基板37上(圖9(h))。之后，在第一 基板上安裝具有根據(jù)光發(fā)射位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記310的激光二 極管38,并且在第二基板上安裝具有根據(jù)光接收位置形成的對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記311的光電二極管39(圖9(i))。在安裝了光組件之后，基 于光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記300和激光二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記310,由C02 激光去除2D芯層部分33-1以形成第一連接3D波導(dǎo)331。位于3D 光波導(dǎo)320和激光二極管38之間的第 一連接3D波導(dǎo)331與激光 二極管的光發(fā)射位置準(zhǔn)確地連接，并且還連接至3D光波導(dǎo)320。 通過(guò)同樣的方式，在3D光波導(dǎo)320和光電二極管39之間形成第 二連接3D波導(dǎo)332(圖9(j))。之后，在芯320、 331、 332和下覆蓋 層上，通過(guò)涂敷與用于下覆蓋層的相同的環(huán)氧型聚合物樹(shù)脂， 形成上覆蓋層34(圖9(k))。在本示例中，根據(jù)基于光發(fā)射位置的 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記310以及^^艮據(jù)用于形成3 D光波導(dǎo)的光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 300來(lái)形成連接3D光波導(dǎo)320和激光二極管的第 一連接3D波導(dǎo) 331。因此，激光二極管和第一連接3D光波導(dǎo)以及3D光波導(dǎo)和 第一連接3D光波導(dǎo)可以準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)，因此減少連接損耗。還可 以減少光電二極管和第二連接3D光波導(dǎo)之間的連接損耗。在本 示例中，第一連接3D光波導(dǎo)和第二連接3D光波導(dǎo)中的至少一個(gè) 的邊可形成為偏離3D光波導(dǎo)320的延長(zhǎng)線。通過(guò)這樣形成為偏 離延長(zhǎng)線，光電二極管不容易受泄漏光的影響。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記300 形成在下覆蓋層32上，但是還可以形成在芯層33等其它層上， 或者可以使用波導(dǎo)圖形代替金屬圖形。
圖10(a)至10(e)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例 的光互連裝置的方法的截面圖和俯視圖。由于本示例按照參照
19圖9(a)-9(e)中所示的示例所說(shuō)明的相同的步驟，所以在這里說(shuō) 明其余的處理。在形成芯層之后，在芯層上形成抗蝕劑，接著 對(duì)該抗蝕劑進(jìn)行曝光和顯影處理以形成掩才莫401(圖10(a))。通過(guò) 使用后面所述的反應(yīng)離子蝕刻工藝，在基板41的中心形成掩模 401,并且掩模401成形以允許隨后形成3D光波導(dǎo)。如在圖 9(a)-9(k)中所示的示例中所示，基于光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(圖中未示 出)確定掩模401的位置。在形成掩模之后，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻 工藝去除芯層中沒(méi)有形成掩模的部分。因此，在基板41的中心 形成3D光波導(dǎo)420(圖10(b)示出去除了掩模后的基板)。然后， 將未完成的基板固定在第一基板46和第二基板47上(圖10(c))。 之后，在第一基板上安裝具有根據(jù)光發(fā)射位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 410的激光二極管48，并且在第二基板上安裝具有根據(jù)光接收位 置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記411的光電二極管49(圖10(d))。在安裝光組件 之后，基于光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和激光二極管上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記410,通 過(guò)使用噴墨方法在下覆蓋層42上涂敷具有比下覆蓋層42的折射 率更大的折射率的環(huán)氧型聚合物樹(shù)脂。因此，在3D光波導(dǎo)420 和激光二極管4 8之間形成第 一 連接3 D波導(dǎo)4 31 。按照相同的方 式，在3D光波導(dǎo)420和光電二極管49之間形成第二連接3D波導(dǎo) 432(圖10(e))。然后，在芯420、 431、 432和下覆蓋層上，通過(guò) 涂敷與用于下覆蓋層的相同的環(huán)氧型聚合物樹(shù)脂，形成上覆蓋 層44(圖10(f))。在本示例中，根據(jù)基于光發(fā)射位置的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記 410以及根據(jù)用于形成3D光波導(dǎo)的光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)形成連接 3D光波導(dǎo)420和激光二極管的第一連接3D波導(dǎo)431。因此，激光 二極管和第 一連4妄3D光波導(dǎo)以及3D光波導(dǎo)和第 一連接3D光波 導(dǎo)可以準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)，因此減少連接損耗。光電二極管和第二連 接3D光波導(dǎo)也可以準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)，因此減少連接損耗。在本示例 中，第一連接3D光波導(dǎo)和第二連接3D光波導(dǎo)中的至少一個(gè)的邊也可形成為偏離3D光波導(dǎo)420的延長(zhǎng)線。通過(guò)這樣形成為偏離 延長(zhǎng)線，光電二極管不容易受泄漏光的影響。
圖ll(a)至ll(c)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例 的光互連裝置的方法的截面圖和俯視圖。準(zhǔn)備柔性基板500作為 起始材料，并如圖7(a)至7(e)中示出的示例所說(shuō)明的，在柔性基 板500的部分上層疊下覆蓋層、芯層和上覆蓋層。然后，隔著形 成下覆蓋層、芯層和上覆蓋層的區(qū)域，安裝具有根據(jù)光發(fā)射位 置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記510的激光二極管538和具有根據(jù)光接收位置 形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記511的光電二極管539。將安裝激光二極管的區(qū) 域(在圖1 l(c)中直到光波導(dǎo)的左側(cè))稱為第 一 區(qū)域(第 一 電布線 部分)，并將安裝光電二極管的區(qū)域(在圖ll(c)中直到光波導(dǎo)的 右側(cè))稱為第二區(qū)域(第二電布線部分)。然后，與圖7(a)至7(e) 中所示的示例類似，根據(jù)在光組件上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記510、 511,在 芯層和上覆蓋層中形成溝槽以形成3 D光波導(dǎo)(見(jiàn)圖7 (e))。通過(guò) 3D光波導(dǎo)進(jìn)行第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸。在本示例 中，在柔性基板上形成下覆蓋層、芯層和上覆蓋層，但是可以 單獨(dú)準(zhǔn)備由下覆蓋層、芯層和上覆蓋層形成的另 一基板然后通 過(guò)使用預(yù)浸料等粘合劑將該另 一基板層疊在柔性基板500上。
圖12(a)至12(c)是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例 的光互連裝置的方法的截面圖和俯視圖。在柔性保持基板670 上涂敷下覆蓋層602(圖12(a))。然后，經(jīng)由預(yù)浸料680層疊涂敷 了覆蓋層后的基板和柔性基板600(圖12(b))。之后，隔著保持基 板670,安裝具有根據(jù)光發(fā)射位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記610的激光二 極管638和具有根據(jù)光接收位置形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記611的光電二極 管639。將安裝激光二極管的區(qū)域(在圖12(c)中直到光波導(dǎo)的左 側(cè))稱為第一區(qū)域，并且將安裝光電二極管的區(qū)域(在圖12(c)中 直到光波導(dǎo)的右側(cè))稱為第二區(qū)域。通過(guò)3 D光波導(dǎo)進(jìn)行第 一 區(qū)
21域和第二區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸。之后，通過(guò)按照參照?qǐng)D8(e)說(shuō) 明的類似步驟來(lái)形成3D光波導(dǎo)。
說(shuō)明了 一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的光互連裝 置的方法。本示例基本與圖9(a)至9(k)中所示的示例類似。在圖 9(a)至9(k)所示的示例中，將具有光波導(dǎo)的基板層疊在兩個(gè)基板 上，然而，在本示例中，如在參照?qǐng)D12(a)至12(c)的示例中，將 具有光波導(dǎo)的基板層疊在 一 個(gè)柔性基板上。本示例中的制造步 驟與參照?qǐng)D9(a)-9(g)說(shuō)明的制造步驟類似。然后，以與參照?qǐng)D 12(a)至12(c)的示例類似的方式，將按照參照?qǐng)D9(a)-9(g)說(shuō)明的 步驟而準(zhǔn)備的未完成的基板層疊在單個(gè)柔性基板上。接下來(lái)， 隔著未完成的基板，在柔性基板上安裝光組件(見(jiàn)12(c))。安裝 光組件后的制造過(guò)程與參照?qǐng)D9(j)-9(k)說(shuō)明的過(guò)程類似。
說(shuō)明了一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的光互連裝 置的方法。本示例與參照?qǐng)D10(a)至10(f)的示例基本類似。在參 照?qǐng)D10(a)至10(f)的示例中，將具有光波導(dǎo)的基板層疊在兩個(gè)基 板上，然而，在本示例中，如參照?qǐng)D12(a)至12(c)的示例中所說(shuō) 明的，將具有光波導(dǎo)的基板層疊在一個(gè)柔性基板上。本示例中
的制造步驟與參照?qǐng)D10(a)-10(b)說(shuō)明的步驟類似。然后，如在 參照?qǐng)D12(a)至12(c)中的示例中所說(shuō)明的，將按照參照?qǐng)D 10(a)-10(b)說(shuō)明的步驟制備的未完成的基板層疊在單個(gè)柔性基 板上。接下來(lái)，水平地隔著未完成的基板，在柔性基板上安裝 光組件(見(jiàn)圖12(c))。安裝光組件后的制造步驟與圖10(e)-10(f) 中的步驟類似。
在前述的示例中說(shuō)明的3D光波導(dǎo)的端面(面向光組件的表 面)大致為矩形。然而，其形狀還可以是如圖13和14中所示的錐 形。圖13示出面向激光二極管的3D光波導(dǎo)的俯視圖。參照?qǐng)D13, 對(duì)著激光二極管的開(kāi)口 (在左側(cè)示出)寬于波導(dǎo)的其余部分。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，使得3D光波導(dǎo)和激光二極管之間的對(duì)準(zhǔn)間隙容限
較大。圖14(a)示出面向光電二極管的3D光波導(dǎo)的俯視圖(在右 側(cè)示出)。在圖14(a)中，對(duì)著光電二極管的開(kāi)口窄于波導(dǎo)的其余 部分。由于從3D光波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獾墓獍咧睆酱?，所?D光波 導(dǎo)和光電二極管之間的對(duì)準(zhǔn)間隙容限較大。圖14(b)示出對(duì)著激 光二極管(在左側(cè)示出)的開(kāi)口寬于波導(dǎo)的其佘部分并且對(duì)著光 電二極管(在右側(cè)示出)的開(kāi)口窄于波導(dǎo)的其余部分的3D光波導(dǎo)。
圖15是示出面向光電二極管的端分開(kāi)并且每個(gè)分開(kāi)的3D 光波導(dǎo)連接至光電二極管的3D光波導(dǎo)的示例的俯視圖。據(jù)此， 從波導(dǎo)中的一個(gè)輸出的光可以輸入到光電二極管。因此，波導(dǎo) 和光電二極管之間的對(duì)準(zhǔn)間隙容限較大。在本示例中，端被分 開(kāi)成兩個(gè)，但是分開(kāi)數(shù)可以是兩個(gè)或更多。
參照前述示例，在第一基板、第二基板和/或柔性保持基板 上安裝光組件。然而，如圖16(a)中所示，在用于安裝光組件的 剛性基板或柔性保持基板700上，安裝光電二極管、激光二極管 等光組件701,然后可以在第一基板、第二基板或柔性保持基板 上安裝柔性保持基板和光組件。
可以在第 一基板(第 一 區(qū)域)和第二基板(第二區(qū)域)之間形 成電路，從而將光傳輸和電傳輸兩者都用于第一基板(第一區(qū)域) 和第二基板(第二區(qū)域)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
不限于使用通過(guò)焊料凸點(diǎn)(倒裝芯片連接)來(lái)連接光組件和 基板；還可以采用線接合等表面安裝方法。
在上述的示例中，直接在光發(fā)射位置或者光接收位置上形 成在光組件上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，但是對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記不限于在圖7(a)-10(f) 的示例中說(shuō)明的這些位置或數(shù)量。
在上述的示例中，基于在光組件上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記形成3D光波導(dǎo)。然而，根據(jù)用于形成3D光波導(dǎo)的光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1100,可
以對(duì)準(zhǔn)光組件，然后將光組件安裝在第一基板、第二基板或柔
性保持基板上。圖17(a)至17(f)示出上述的示例。在下覆蓋層上 形成光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1100(見(jiàn)圖17(a))。然后，形成芯層1103(見(jiàn) 圖17(b))。之后，與圖9(a)至9(k)中的示例中類似，根據(jù)光波導(dǎo) 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1100在芯層上形成掩模1301(見(jiàn)17(c))。然后，通過(guò)使 用掩模1301形成3D光波導(dǎo)1150(見(jiàn)圖17(d))。通過(guò)預(yù)浸料1100將 未完成的基板層疊在柔性保持基板670上(見(jiàn)17(e))。然后，才艮據(jù) 光波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記IIOO,在柔性保持基板670上形成導(dǎo)電部分(組 件安裝焊盤(pán))1120(見(jiàn)圖17(f))。關(guān)于導(dǎo)電部分1120,例如，通過(guò) 向?qū)盈B在導(dǎo)電部分的阻焊劑輻射C02激光來(lái)形成焊盤(pán)開(kāi)口 。通 過(guò)這種組件安裝焊盤(pán)，將光組件(包括激光二極管和光電二極管) 安裝在表面上。在參照?qǐng)D17(a)至17(f)說(shuō)明的示例中，由于根據(jù)
準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)3 D光波導(dǎo)和光組件。
還可以如圖13、 14(a)和14(b)所示來(lái)成形在前述示例中說(shuō)明 的3D光波導(dǎo)。
激光二極管優(yōu)選為邊發(fā)射型，并且光電二極管優(yōu)選為邊接 收型。
激光二極管可以是單模脈沖型，并且光波導(dǎo)可以是多模型。 這樣，能夠容易地對(duì)準(zhǔn)光波導(dǎo)和光組件。
圖18是示出光電二極管具有不同結(jié)構(gòu)的示例的側(cè)視圖。如 圖中所示，根據(jù)本實(shí)施例的光電二極管使得輸入至光電二極管 的光從面向光接收部分的鏡反射并且到達(dá)在光電二極管的上部 區(qū)域形成的光接收部分(光路徑在圖中示出)。另外，在本示例 中，在柔性基板100的各端形成連接器101，其中，通過(guò)連接器 101將柔性基板100連接至其它基板(例如，母板)。在上面說(shuō)明的任意示例中，可以使用圖18中所示的光電二
極管。此外，如圖19(a)中所示，在上面說(shuō)明的任意示例中，可
以將連接器設(shè)置在第 一 基板的端面和第二基板的端面上，從而 使基板電連接至其它基板(例如，母板)。在光波導(dǎo)和光組件安 裝在單個(gè)基板(包括柔性基板、剛性基板和部分剛性的柔性基板)
上的圖17(a)至17(c)中的示例等示例中，還可以如圖19(b)中所 示將連接器設(shè)置在基板的各端面上，從而使基板電連接至其它 基板(例如，母板)。
在上述任意示例中，可以在第一基板、第二基板、第一區(qū) 域或第二區(qū)域上安裝半導(dǎo)體元件(見(jiàn)圖20(a)-20(b))。通過(guò)光波導(dǎo) 進(jìn)行半導(dǎo)體元件之間的部分信號(hào)傳輸。在印刷布線板106、第一 基板106-1和第二基板106-2上形成電路。在參照?qǐng)D20(b)的示例 中，還在光波導(dǎo)上形成電路?？梢酝ㄟ^(guò)光波導(dǎo)從半導(dǎo)體元件向
體元件傳輸電源和接地?？梢詫⒕哂蓄A(yù)定速度(例如，1Gb/s)以 上的速度的信號(hào)通過(guò)光波導(dǎo)從半導(dǎo)體元件傳輸至半導(dǎo)體元件 (將具有低于預(yù)定速度的速度的信號(hào)通過(guò)電路從半導(dǎo)體元件傳 輸至半導(dǎo)體元件)。此時(shí)，可以在印刷布線板(包括第一基板和 第二基板)上安裝判斷信號(hào)速度的電路或元件。
圖21示出將增強(qiáng)層10 7附接到與安裝了光組件的表面的相 對(duì)的表面的示例。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠容易地在柔性基板上安 裝光組件。為了減少連接損耗，優(yōu)選地放置增強(qiáng)層107從而使光 組件(激光二極管、光電二極管)和光波導(dǎo)之間的柔性基板100不 彎曲。例如，優(yōu)選地，在與安裝了光組件的表面相對(duì)的、包括 直接位于光組件的下方的區(qū)域和至少直接位于光波導(dǎo)的邊緣的 下方的區(qū)域的表面上，將板狀增強(qiáng)層形成或?qū)盈B在柔性基板IOO 上。
25圖22(a)是示出使用圖22(b)中所示的光電二極管(邊接收組 件)和激光二極管(邊發(fā)射組件)的示例的示意圖。激光二極管在 底部表面周圍具有光發(fā)射點(diǎn)并且面朝下安裝。光電二極管具有 與如圖22(b)中所示的光接收點(diǎn)相對(duì)放置的反射表面并面朝上 安裝。如圖所示，在光接收元件(光電二極管)中，在元件基板 上形成反射表面(鏡)。如圖22(b)中所示，光接收元件可以在一 個(gè)表面上具有p電才及和n電極，并且光發(fā)射元件也可以在一個(gè)表 面上具有p電極和n電極。
例如，在表面安裝型LD/PD模塊(日本電子信息和通信工程 研究所的技術(shù)報(bào)告，OPE94-39， 1994年8月出版，第13頁(yè))中， 或者在PLC平臺(tái)上安裝光電二極管時(shí)基于標(biāo)記的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)(電 子信息和通信工程研究所，1997年國(guó)家會(huì)議，C-3-56,第241 頁(yè))中，參照具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的激光二極管和具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光電
二極管。
在前述示例中所示的實(shí)施例中(圖7(e)、圖8(f)、圖9(k)、圖 10(f)、圖ll(c)、圖12(c)、圖18、圖19(a)、圖19(b)、圖20(a)、 圖20(b)、圖21和圖22(a)),還可以設(shè)置激光二極管的驅(qū)動(dòng)電路 (驅(qū)動(dòng)器)829和光電二極管的控制電路83O(前置放大器和比較 器)。此外，可以設(shè)置下面說(shuō)明的切換元件(12a)(見(jiàn)圖23)。除了 切換元件(12a)之外，還可以設(shè)置切換器(130a)(見(jiàn)圖23)。
在圖l至4(c)的示例中，可以設(shè)置如下所述的切換元件。除 了切換元件(12a)之外，還可以設(shè)置切換器(130a)(見(jiàn)圖23)。
圖28(a)、 28(b)、 28(c)和28(d)均示出激光二極管或光電二 極管的表面。在這些圖中，示出了焊盤(pán)。如圖28(a)和28(c)所示， 如果形成一個(gè)或兩個(gè)焊盤(pán)，則難以表面安裝光組件。因此，如 圖28(b)和28(d)中所示，除了P電極和N電才及之外，優(yōu)選地形成 虛設(shè)焊盤(pán)。優(yōu)選地形成虛設(shè)焊盤(pán)以使得焊盤(pán)總數(shù)為三個(gè)或更多。
26在圖l至4(d)、圖7(e)、圖8(f)、圖9(k)、圖10(f)、圖ll(c)、圖12(c)、 圖17(f)、圖19(a)-19(b)、圖20(a)-20(b)和圖21中，激光二極管和 光電二極管優(yōu)選為圖28(b)和圖28(d)中所示的激光二才及管和光 電二極管的類型。
如圖28(a)和28(c)中所示，在激光二極管或光電二極管上的 P電極和N電極可以在一個(gè)表面上形成(圖28(a))或者可以在不 同的表面上形成(圖28(c))。圖29中示出光組件和光波導(dǎo)之間的 各種連接方法。
圖29(a)是光發(fā)射點(diǎn)(光發(fā)射部分)靠近底表面的邊發(fā)射型激 光二極管和在頂表面(與面向柔性基板的表面相對(duì)的表面)上形
成光接收部分(光接收區(qū)域)的光電二極管的組合。在圖29(a)所 示的激光二極管中，在InP基板或GaAs基板上形成外延層。倒 裝芯片安裝激光二極管從而使形成外延層的表面面向柔性基 板。光電二極管是在頂表面上形成P電極并在底表面(安裝表面， 與面向基板的表面相對(duì))上形成N電極的類型的光電二極管。如 圖29(a)中所示，在光電二極管中，在與形成光接收部分的表面 相對(duì)的表面上形成鏡。通過(guò)邊輸入的光被鏡反射并到達(dá)光接收 部分(P電極)。然后，通過(guò)連接至P電極的焊盤(pán)上的布線909將光 傳輸至柔性基板的電布線。
圖29(b)是光發(fā)射點(diǎn)(光發(fā)射部分)靠近底表面的邊發(fā)射型激 光二極管和在底表面(面向柔性基板的表面)上形成光接收部分 (光接收區(qū)域，P電極)的光電二極管的組合。倒裝芯片安裝圖 29(b)中所示的激光二極管從而使形成外延層的表面面向柔性 基板。倒裝芯片安裝圖2 9 (b)中所示的光電二極管從而使形成外 延層的表面面向柔性基板。在如圖所示的光電二極管中，在同 一表面上形成光接收部分(光接收區(qū)域，P電極)、N電極和鏡。 通過(guò)光電二極管的邊輸入的光被鏡反射并到達(dá)在底表面上形成的光接收部分(P電極)。然后，通過(guò)焊盤(pán)和凸點(diǎn)將光傳輸至柔性 基板的電布線。
圖29(C)是光發(fā)射點(diǎn)(光發(fā)射部分)靠近底表面的邊發(fā)射型激 光二極管和在底表面(面向柔性基板的表面)上形成光接收部分 (光接收區(qū)域，P電極)的光電二極管的組合。倒裝芯片安裝圖
29(c)中所示的激光二極管從而使形成外延層的表面面向柔性 基板。在29(c)中所示的光電二極管是在同 一表面上形成P電極 和N電極的類型的光電二極管。在與形成P電極和N電極的表面 相對(duì)的表面上形成鏡。倒裝芯片安裝光電二極管從而使形成P 電極和N電極的表面面向柔性基板。通過(guò)焊料凸點(diǎn)將光電二極 管上的P電極和N電極和激光二極管上的P電極和N電極連接至 柔性基板的電布線。在圖29(c)中，激光二極管上的光發(fā)射點(diǎn)的 高度和鏡的高度不同。因此，光波導(dǎo)的輸入部分和輸出部分位 于不同高度。輸入部分與激光二極管中的光發(fā)射部分的高度對(duì) 齊，并且輸出部分與光電二極管中的鏡位置對(duì)齊。
在圖29(d)中示出的示例中，為了將輸出側(cè)的芯的高度與光 電二極管中的鏡的高度對(duì)齊，在光波導(dǎo)的輸出側(cè)，在光波導(dǎo)和 柔性基板之間放置高度調(diào)整構(gòu)件。在圖29(e)中示出的示例中， 為了將輸出側(cè)的芯的高度與光電二極管中的鏡的高度對(duì)齊，在 光波導(dǎo)和柔性基板之間放置高度調(diào)整粘合物。在圖2 9 (f)中示出 的示例中，為了將輸出側(cè)的芯的高度與光電二極管中的鏡的高 度對(duì)齊，在面向柔性基板側(cè)，調(diào)整光波導(dǎo)中的覆蓋層厚度。
圖30是光發(fā)射點(diǎn)(光發(fā)射部分)靠近底表面的邊發(fā)射型激光 二極管和在底表面(面向柔性基板的表面)上形成光接收部分 (光接收區(qū)域，P電極)的光電二極管的組合。倒裝芯片安裝圖30 中所示的激光二極管從而使形成外延層的表面面向柔性基板。 圖30中所示的光電二極管是在同 一表面上形成P電極(外延層)和N電極的類型的光電二極管。在與形成P電極和N電極的表面 相對(duì)的表面上形成鏡。倒裝芯片安裝光電二極管從而使形成P
電極和N電極的表面面向柔性基板。在圖30中，在柔性基板中
形成的腔體部分中安裝光電二極管。設(shè)置腔體部分的深度從而 對(duì)準(zhǔn)光波導(dǎo)中的芯的高度和光電二極管中的鏡位置。
圖31示出P電極和N電極、通過(guò)電路連接至P電極的焊盤(pán)、 通過(guò)電路連接至N電極的焊盤(pán)和虛設(shè)焊盤(pán)。在P電極焊盤(pán)、N電 極焊盤(pán)和虛設(shè)焊盤(pán)上形成用于倒裝芯片安裝的凸點(diǎn)。
在圖l-4(d)、圖7(e)、圖8(f)、圖9(k)、圖10(f)、圖ll(c)、 圖12(c)、圖17(f)、圖19(a)-19(b)、圖20(a)-20(b)和圖21中，光 電二極管、激光二極管和連接它們的光波導(dǎo)可以采用圖29(a)、 29(b)、 29(c)、 29(d)、 29(e)、 29(f)或30中示出的任 一 實(shí)施例。 在上面的說(shuō)明中，通過(guò)焊料凸點(diǎn)倒裝芯片安裝電組件；然而， 可以通過(guò)金球凸點(diǎn)倒裝芯片安裝電組件。例如，光波導(dǎo)可以具 有厚度為25pm的下覆蓋層、厚度為50^m的芯層和厚度為25(im 的上覆蓋層。通過(guò)厚度為10pm的粘合層可以將光波導(dǎo)粘合到基 板。因此，波導(dǎo)可以具有位于與基板的表面相距約6(Vm處的光 軸。激光二極管可以具有位于與形成其外延結(jié)構(gòu)的表面相距約 5jim處的光發(fā)射點(diǎn)。在這樣的示例中，^:用例如直徑為80!im的 粘合焊盤(pán)或直徑為90(am的焊球，可以將激光二極管安裝在與基 板的表面相 距約55pm處。另一方面，可以面朝上安裝光電二極 管，使其外延結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離基板的表面，并且光電二極管可以具有 位于約15pm處的光接收點(diǎn)。在這樣的示例中，使用例如直徑為 80[im的粘合焊盤(pán)或直徑為8Opm的焊球，可以將光電二極管安 裝在與基板的表面相距45^im(60pm-15^im)處。下面的表2包括示 出光發(fā)射/接收裝置的高度與粘合焊盤(pán)和焊球的直徑之間的關(guān) 系的試驗(yàn)結(jié)果。表2
65,球80fim球90,球焊盤(pán)直徑()im)708070807080
平均高度Oim)44.737.56257.674.970.5
計(jì)算高度Omi)474265607772
N(釆樣數(shù))4055405514040
范圍+/-(max-min/2)8.59.577.57.510
△ (計(jì)算高度-平均高 度)2.34.532.42.11.5
在圖l-4(d)、圖7(e)、圖8(f)、圖9(k)、圖10(f)、圖ll(c)、 圖12(c)、圖17(f)、圖19(a)-19(b)、圖20(a)-20(b)和圖21中，激
光二極管可以是橫向多模激發(fā)型，并且光波導(dǎo)可以是多模傳輸 型。
在圖l-4(d)、圖7(e)、圖8(f)、圖9(k)、圖10(f)、圖ll(c)、 圖12(c)、圖17(f)、圖19(a)-19(b)、圖20(a)-20(b)和圖21中，激 光二極管可以是圖32所示的類型的光組件。激光二極管在基板 上形成的鏡(反射表面)處將從光發(fā)射區(qū)域輸出的光改變約90 度，并且從激光二極管的邊發(fā)射光。
圖29(a)、 29(b)、 29(c)、 29(d)、 29(e)、 29(f)、圖30和圖32 中示出的虛線表示光路徑。
圖33示出本發(fā)明的光互連的另 一示例。用于移動(dòng)設(shè)備中的 光互連要求極大地抑制消耗的電量。為了降低功耗，使用低電 壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電光轉(zhuǎn)換電路、光發(fā)射元件、光電轉(zhuǎn)換電路和光接收 元件等有源元件是有效的。以大約1.2V的電壓驅(qū)動(dòng)電光轉(zhuǎn)換電 路和光電轉(zhuǎn)換電路。然而，光發(fā)射元件和光接收元件要求至少大約2V或更大的偏壓以正常工作。通常，電光轉(zhuǎn)換電路和光電
轉(zhuǎn)換電路或所有的有源元件使用3.3V的單電源。為了降低功耗， 已經(jīng)嘗試了降低電源電壓。光發(fā)射元件和光接收元件所要求的 最小負(fù)載電壓大約是2.2V。圖34是本發(fā)明中用于降低功耗的典 型結(jié)構(gòu)。將最小的電源電壓分別施加給電光轉(zhuǎn)換電路和光發(fā)射 元件(光電轉(zhuǎn)換電路和光接收元件)。例如，對(duì)電光轉(zhuǎn)換電路施 力口1.2V的電壓，并且對(duì)光發(fā)射元件施加3.3V的電壓。因此，能 夠極大地降低作為電流和電壓的乘積的功4毛。圖35示出用于施 加不同的電源電壓的方法的示例。在電光(光電)轉(zhuǎn)換電路外設(shè) 置獨(dú)立的調(diào)整器以施加多個(gè)電源電壓?？梢詫⒄{(diào)整器設(shè)置在互 連外，并可以通過(guò)電源輸入部分施加多個(gè)電源電壓。在圖36中， 在電光(光電)轉(zhuǎn)換電路內(nèi)設(shè)置電壓轉(zhuǎn)換器(升壓電路)。將例如 1.2V的低電壓施加給電光(光電)轉(zhuǎn)換電路以驅(qū)動(dòng)電路；同時(shí)，
加給光發(fā)射元件。電光轉(zhuǎn)換電路將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光電 轉(zhuǎn)換電路將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
表面光發(fā)射元件的示意圖。可以通過(guò)各向異性濕法蝕刻在底部 形成第一反射表面。對(duì)于具有約55。角的反射表面，使反射光入 射至相對(duì)于水平面具有大約20。角的光發(fā)射元件的側(cè)表面。對(duì)于 垂直側(cè)表面，折射率大約為3.6的元件使得在側(cè)表面發(fā)生全反 射，并且反射光不會(huì)透射到元件的外部。為了使輻射光透射到 元件的外部，側(cè)表面應(yīng)該是傾斜表面(第二反射表面)。為了獲 得平行于水平面的發(fā)射光，傾斜表面的角度Q2應(yīng)當(dāng)近似地滿足 關(guān)系<formula>formula see original document page 31</formula>其中，元件的折射率為nl, 第一反射表面的角度為ei，并且元件周圍的介質(zhì)的折射率為n2。 對(duì)于空氣作為元件周圍的介質(zhì)，e2大約為63。，對(duì)于折射率為1.4的樹(shù)脂作為元件周圍的介質(zhì)，02大約為58°。
切換元件(切換電路)
圖2 3是示出根據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施例的光電傳輸裝置的俯 視圖。根據(jù)本實(shí)施例的光電傳輸裝置包括第一基板(la)、第二 基板(2a)及在第 一基板(la)和第二基板(2a)之間傳輸信號(hào)的傳輸 基板(3a)。在第一基板(la)上安裝了邏輯元件(lla)、切換元件 (12a)、驅(qū)動(dòng)器(13a)、激光二極管(14a)等組件。在第二基板(2a) 上安裝了光電二極管(21a)、放大器(22a)、切換器(130a)等組件。 在傳輸基板(3 a)上形成了電路和光波導(dǎo)以在第 一 基板(1 a)和第 二基板(2a)之間傳輸信號(hào)。
激光二極管優(yōu)選為邊發(fā)射型，并且光電二極管優(yōu)選為邊接 收型。另外，激光二極管優(yōu)選為單模，并且光波導(dǎo)優(yōu)選為多模。
切換元件(12a)是判斷當(dāng)將信號(hào)從第一基板(la)傳輸至第二 基板(2a)時(shí)要使用的方式(光學(xué)方式或電氣方式)的組件。如圖24 中所示，切換元件(12a)包括電平轉(zhuǎn)換器(121a)、周期確定元件 (122a)、第一計(jì)數(shù)器(123-la)、第二計(jì)數(shù)器(123-2a)、第一比較 器(124-la)、第二比較器(124-2a)、第 一保持電路(125-la)、第 二保持電路(125-2a)、累加器(126a)、選擇器(127a)、延遲線(128a) 和緩沖器(129a)。參照?qǐng)D24和25說(shuō)明各組件的作用。圖25示出 關(guān)于在輸入至切換元件后將進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)的兩個(gè)周期的信 息。電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸入到輸入元件的數(shù)據(jù)從而可以在切換元 件中處理該數(shù)據(jù)。依賴于數(shù)據(jù)或其它因素，在切換元件中進(jìn)行 處理之前，輸入數(shù)據(jù)(300a)的Vcc電平和地電平可能不是恒定 的。電平轉(zhuǎn)換器(121a)具有將輸入數(shù)據(jù)(300a)的Vcc電平和地電 平轉(zhuǎn)換為預(yù)定的Vcc恒定電平和地恒定電平的功能。例如，由 電平轉(zhuǎn)換器將具有3.3V的Vcc電平和0.8V的地電平的輸入數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為具有2.2V的Vcc電平和0.2V的地電平的數(shù)據(jù)。還由電平轉(zhuǎn)換器將具有1 .8 V的V C C電平和1.2 V的地電平的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
為具有2.2V的Vcc電平和0.2V的地電平的數(shù)據(jù)。還由電平轉(zhuǎn)換 器將具有不同電壓的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有2.2V的Vcc電平和0.2V的 地電平的數(shù)據(jù)。2.2V的Vcc恒定電平和0.2V的地恒定電平的數(shù) 值是示例電壓。如上所述，由于電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)(300a) 從而可以在切換元件中處理該數(shù)據(jù)，如果輸入數(shù)據(jù)(300a)適合 于在切換元件中處理則不需要電平轉(zhuǎn)換器。通過(guò)延遲線(128a) 和緩沖器(12 9 a)將電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳輸至選擇器 (127a)。將數(shù)據(jù)保持在緩沖器(129a)中，然后根據(jù)從周期確定元 件(122a)輸入的信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào))逐個(gè)周期地將數(shù)據(jù)輸出至選擇 器。將在電平轉(zhuǎn)換器中處理后的數(shù)據(jù)傳輸至選擇器(127a)。同 時(shí)，將數(shù)據(jù)傳輸至第一計(jì)數(shù)器(123-la)和第二計(jì)數(shù)器(123-2a)以 獲得關(guān)于該數(shù)據(jù)是快信號(hào)還是慢信號(hào)的信息。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)計(jì)數(shù) 器時(shí)，計(jì)數(shù)從地電平轉(zhuǎn)換為Vcc電平的數(shù)量。為了判斷傳輸?shù)?數(shù)據(jù)是快信號(hào)還是慢信號(hào)，使用時(shí)間以及關(guān)于該數(shù)量的信息。 因此，從周期確定元件(122a)向第一計(jì)數(shù)器(123-la)和第二計(jì)數(shù) 器(123-2a)輸入關(guān)于周期(T)的信息(見(jiàn)圖25中的(1))?；谥芷?(T)，第一計(jì)數(shù)器(123-la)和第二計(jì)數(shù)器(123-2a)計(jì)數(shù)預(yù)定時(shí)間內(nèi) 從地電平轉(zhuǎn)換為Vcc電平的數(shù)量(傳輸數(shù)量)(還可以計(jì)數(shù)從Vcc 電平轉(zhuǎn)換為地電平時(shí)的數(shù)量)。例如，第一計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)從周期 確定元件接收的數(shù)據(jù)是高電平(V c c)時(shí)的數(shù)量。第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 當(dāng)從周期確定元件接收的數(shù)據(jù)是低電平(地)時(shí)的數(shù)量。如圖2 5 中的(2)所示，連續(xù)傳輸相同的數(shù)據(jù)至第 一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù) 器。使用第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器按周期(T)連續(xù)地對(duì)順序輸入 的數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)量計(jì)數(shù)。第一計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)在周期(T)的前半周期 中的傳輸數(shù)量，并且第二計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)在周期(T)的后半周期中的 傳輸數(shù)量。在圖中，作為示例示出波形的兩個(gè)周期(參照?qǐng)D25
33的(2),左側(cè)周期(T)的數(shù)據(jù)稱為左側(cè)數(shù)據(jù)，并且右側(cè)周期(T)的 數(shù)據(jù)稱為右側(cè)數(shù)據(jù))。然而，實(shí)際上，將連續(xù)的數(shù)據(jù)輸入至計(jì)數(shù)
器。左側(cè)數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)量在周期(T)的前半周期中是6并在后半 周期中是7 ，并且右側(cè)數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)量在周期(T)的前半周期中 是1并在后半周期中是0。左側(cè)數(shù)據(jù)和右側(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的，但是 互相間隔一個(gè)周期。第一計(jì)數(shù)器可以計(jì)數(shù)低電平時(shí)的數(shù)量，并 且第二計(jì)數(shù)器可以計(jì)數(shù)高電平時(shí)的數(shù)量。周期(T)可以是固定的 或可變的，但是優(yōu)選可變的周期。第一計(jì)數(shù)器將關(guān)于在一個(gè)周 期期間在高電平時(shí)計(jì)數(shù)的數(shù)量的信息(關(guān)于左側(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量的 最終信息6;關(guān)于右側(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量的最終信息l)傳輸至第一 比較器(124-la)。在第一比較器中，將從第一計(jì)數(shù)器接收的數(shù)量 的信息與保持在第一比較器中的數(shù)量(例如，5)進(jìn)行比較。然后， 當(dāng)所接收的關(guān)于數(shù)量的信息等于或大于保持在第一比較器中的 數(shù)量時(shí)，將表示在第 一 計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)傳輸數(shù)量的數(shù)據(jù)是快信號(hào) 的信號(hào)從第 一比較器(124-la)輸出至第 一保持電路(125-la)并 且輸出至累加器(126a)。將判斷結(jié)果在第一保持電路(125-la)和 累加器(126a)中保持一個(gè)周期。可以在第二計(jì)數(shù)器(123-2a)、第 二比較器(124-2a)、第二保持電路(125-2a)和累加器(126a)中進(jìn) 行相同的處理。即，第二計(jì)數(shù)器將關(guān)于在一個(gè)周期期間在低電 平時(shí)計(jì)數(shù)的數(shù)量的信息(關(guān)于左側(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量的最終信息7; 關(guān)于右側(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)量的最終信息O)傳輸至第二比較器 (124-2a)。在第二比較器中，將從第二計(jì)數(shù)器接收的數(shù)量的信息 與保持在第二比較器中的數(shù)量(例如，5)進(jìn)行比較。然后，當(dāng)所 接收的關(guān)于數(shù)量的信息等于或大于保持在第二比較器中的數(shù)量 時(shí)，將表示在第二計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)傳輸數(shù)量的數(shù)據(jù)是快信號(hào)的信 號(hào)從第二比較器(124-2a)中輸出至第二保持電路(125-2a)并且 輸出至累加器(12 6 a)。將判斷結(jié)果在第二保持電路(12 5 - 2 a)和累
34加器(126a)中保持一個(gè)周期。上面說(shuō)明了當(dāng)將結(jié)果判斷為快信
號(hào)時(shí)的示例。下面說(shuō)明當(dāng)將結(jié)果判斷為慢信號(hào)時(shí)的示例。在結(jié) 束計(jì)數(shù)之后(在第一計(jì)數(shù)器中結(jié)束周期的前半周期之后，并且在 第二計(jì)數(shù)器中結(jié)束一個(gè)周期之后)，重置第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)
器(傳輸數(shù)量變?yōu)閛)。按照周期將保持在第一保持電路、第二保
持電路和累加器中的數(shù)據(jù)(如果是快信號(hào)為1,如果是慢信號(hào)為
O)重置為O。然后，如果在一個(gè)周期期間(周期(T)的前半周期) 在第一計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)的傳輸數(shù)量沒(méi)有達(dá)到保持在第一比較器中 的數(shù)量信息，則保持在第 一保持電路和累加器中的第 一判斷結(jié) 果是慢信號(hào)(O)。以相同的方式判斷第二結(jié)果。如果在一個(gè)周期 期間(周期(T)的后半周期)在第二計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)的傳輸數(shù)量沒(méi)有 達(dá)到保持在第二比較器中的數(shù)量信息，則保持在第二保持電路 和累加器中的第二判斷結(jié)果是慢信號(hào)(0)?；谕ㄟ^(guò)第 一 保持電 路輸入至累加器的判斷的結(jié)果(第 一判斷結(jié)果)和通過(guò)第二保持 電路輸入至累加器的另 一判斷的結(jié)果(第二判斷結(jié)果)，累加器 生成累加判斷結(jié)果。如果至少第一判斷結(jié)果或第二判斷結(jié)果是
快信號(hào)(l)，則將累加判斷結(jié)果確定為快信號(hào)。緩沖器(129a)基 于來(lái)自周期確定元件(122a)的時(shí)鐘信號(hào)將數(shù)據(jù)輸出至選擇器 (127a)。選擇器(127a)基于來(lái)自周期確定元件(122a)的時(shí)鐘信號(hào) 拾取在累加器中生成的累加判斷結(jié)果。然后，基于該累加判斷 結(jié)果，將從緩沖器(129a)到達(dá)選擇器(127a)的數(shù)據(jù)輸出至傳輸基 板上的光路或者電路。此時(shí)，將在累加器中判斷為快信號(hào)的數(shù) 據(jù)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器和激光二極管輸出至傳輸基板上的光路，并且將 判斷為慢信號(hào)的數(shù)據(jù)輸出至電路。當(dāng)進(jìn)行電傳輸時(shí)，優(yōu)選地切 斷驅(qū)動(dòng)器IC、激光二極管、光電二極管和;故大器以關(guān)閉光傳輸 線路。另外，累加器將累加判斷結(jié)果(信號(hào)(203a))輸出至切換器 (130a)。經(jīng)由傳輸基板上的光波導(dǎo)傳輸至第二基板的數(shù)據(jù)經(jīng)由
35光電二極管(21a)和放大器(22a)到達(dá)切換器(130a)(圖24中的 (200a)，路徑(200a))。經(jīng)由傳輸基板上的電路傳輸至第二基板 的數(shù)據(jù)同樣到達(dá)切換器(130a)(圖24中的(201a),路徑(201a))。 基于來(lái)自累加器的信號(hào)(203a)(還可以被稱為"標(biāo)識(shí)信號(hào)")，切換 器(130a)識(shí)別出將使用路徑(200a)或路徑(201 a)中的哪 一個(gè)來(lái)傳 輸數(shù)據(jù)至切換器。然后，根據(jù)該識(shí)別，切換器連接路徑，即， 路徑(200a)和路徑(202a)或者路徑(201a)和路徑(202a),并且將 數(shù)據(jù)輸出至形成在第二基板上的單個(gè)路徑(2 02a)。
在上面的說(shuō)明中，使用一個(gè)周期來(lái)判斷數(shù)據(jù)速度，但是還 可以使用半個(gè)周期來(lái)判斷數(shù)據(jù)速度。即，可以基于來(lái)自周期確 定元件(122a)的時(shí)鐘信號(hào)為由半個(gè)周期驅(qū)動(dòng)的緩沖器(129a)和
選擇器(127a)設(shè)置電路。選擇器每半個(gè)周期拾取累加器中的判 斷結(jié)果(累加器不通過(guò)將第一判斷結(jié)果與第二判斷結(jié)果相加來(lái) 生成累加判斷結(jié)果?；诘谝慌袛嘟Y(jié)果和第二判斷結(jié)果中的各 個(gè)，選擇器每半個(gè)周期輸出數(shù)據(jù))。
上面的說(shuō)明是關(guān)于從第 一基板到第二基板的傳輸方法。還 可以在第二基板上安裝邏輯元件和切換元件等組件。
從第二基板到第 一 基板的傳輸也可以通過(guò)光路或電路來(lái)進(jìn) 行，其中，通過(guò)根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)使用切換元件來(lái)選擇光路或電路。
可以只通過(guò)電路進(jìn)行從第二基板到第 一 基板的傳輸。
圖26示出根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施例的光電傳輸裝置。在本 實(shí)施例中，在一個(gè)柔性基板(25a)上安裝邏輯元件(lla)、切換元 件(12a)、驅(qū)動(dòng)器(13a)、激光二極管(14a)、光電二極管(21a)、 放大器(22a)和光波導(dǎo)(26a)。
隔著光波導(dǎo)，布置安裝有邏輯元件(lla)、切換元件(Ua)、 驅(qū)動(dòng)器(13 a)和激光二極管(14 a)等組件的第 一 區(qū)域和安裝有光 電二極管(21a)和放大器(22a)等組件的第二區(qū)域。通過(guò)使用連接第一區(qū)域和第二區(qū)域的光波導(dǎo)(26a)或電路進(jìn)行第 一 區(qū)域和第
二區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸。如在上述前面的實(shí)施例中，可以在柔
性基板(25a)(相當(dāng)于前面實(shí)施例中的傳輸基板(3a))上形成光波 導(dǎo)，或者還可以在另一柔性基板上形成光波導(dǎo)，然后將該另一 柔性基板層疊在柔性基板(25a)上。圖27中示出包括本實(shí)施例的 切換元件的電路的示意圖。在本實(shí)施例中，由于可以在切換元 件中處理輸入數(shù)據(jù)(300a),沒(méi)有設(shè)置在前面實(shí)施例中的電平轉(zhuǎn) 換器(121a)。此外，將從選擇器(127a)中輸出的數(shù)據(jù)(200a、 201a) 連接至路徑(202a)而不通過(guò)切換器(130a)。另外，沒(méi)有設(shè)置緩沖 器(129a)。
為了判斷數(shù)據(jù)速度，在計(jì)數(shù)器、比較器、保持電路和累加 器中進(jìn)行處理(處理時(shí)間)。因此，在沒(méi)有設(shè)置緩沖器的本實(shí)施 例中，在生成累加判斷結(jié)果之前輸入數(shù)據(jù)(300a)到達(dá)選擇器。 因此，在沒(méi)有設(shè)置緩沖器的本實(shí)施例中，通過(guò)使用在當(dāng)前周期 之前的 一個(gè)周期中判斷的結(jié)果，將數(shù)據(jù)從選擇器輸出至光路或 電路。參照?qǐng)D25，通過(guò)使用在右側(cè)數(shù)據(jù)(比左側(cè)數(shù)據(jù)早一個(gè)周期 傳輸?shù)臄?shù)據(jù))中判斷的結(jié)果從選擇器輸出左側(cè)數(shù)據(jù)。由于信號(hào)通 常暫時(shí)保持其快或者慢的速度，當(dāng)數(shù)據(jù)速度從快改變?yōu)槁蛘?從慢改變?yōu)榭鞎r(shí)，即使通過(guò)錯(cuò)誤的路徑將數(shù)據(jù)從選擇器傳輸至 傳輸基板，這種錯(cuò)誤傳輸也僅持續(xù)大約第一個(gè)周期。
在本實(shí)施例中，可以如在前面實(shí)施例中那樣設(shè)置電平轉(zhuǎn)換 器(121a)、緩沖器(129a)和切換器(130a)。
可以將緩沖器置于選擇器電路中。
可以設(shè)置緩沖器(130a)或延遲線(129a)?？梢圆煌ㄟ^(guò)緩沖器 (130a)和延遲線(129a)直接將數(shù)據(jù)傳輸至選擇器(127a)。
參照?qǐng)D23和26,在基板上安裝邏輯元件(lla)，但是也可以 不包括邏輯元件(lla)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光電傳輸裝置適合用在移動(dòng)設(shè)備 上。優(yōu)選地使用第 一 基板(第 一 區(qū)域)作為主體(其中設(shè)置鍵盤(pán))， 并且使用第二基板(第二區(qū)域)作為圖像顯示。
可以將切換元件置于驅(qū)動(dòng)器中。
為了在光傳輸線路和電傳輸線路之間切換，可以在移動(dòng)設(shè) 備上使用開(kāi)啟/關(guān)閉信號(hào)(例如，用于睡眠模式的開(kāi)啟/關(guān)閉信號(hào))。
根據(jù)本發(fā)明的前述實(shí)施例涉及具有電^各和光路的集成結(jié)構(gòu) 的光互連裝置和用于制造該光互連裝置的方法，包括但不僅限 于用于根據(jù)在光組件上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記形成光波導(dǎo)、或者基于 在光波導(dǎo)上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記來(lái)形成用于光組件的安裝焊盤(pán)的方 法。
顯然，根據(jù)上面的教導(dǎo)，本發(fā)明的多種修改和變化是可能 的。應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可以以這里特定 說(shuō)明的方式以外的方式實(shí)踐本發(fā)明。
相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
本申請(qǐng)要求2006年9月19日提交的美國(guó)專利申請(qǐng) 60/845,501 、 2006年10月23日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)60/853，421和 2006年11月29日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)60/867,716的優(yōu)先權(quán)。這 些申請(qǐng)的內(nèi)容在此通過(guò)引用被整體包括。
38
權(quán)利要求
1.一種光互連裝置，包括第一基板，其具有電布線線路、連接至所述電布線線路并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換器、以及連接至所述電光轉(zhuǎn)換器并發(fā)射光的光發(fā)射裝置；第二基板，其具有電布線線路、連接至所述第二基板的所述電布線線路并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器、以及連接至所述電光轉(zhuǎn)換器并接收來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光的光接收裝置；光波導(dǎo)，其光連接所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置；電布線，其電連接所述第一基板的所述電布線線路和所述第二基板的所述電布線線路；以及切換裝置，其確定經(jīng)由所述光基板來(lái)傳輸快信號(hào)的數(shù)據(jù)，并且確定經(jīng)由所述電布線來(lái)傳輸慢信號(hào)的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述 切換裝置包括周期確定部分，其確定周期；第一計(jì)數(shù)器，其 計(jì)數(shù)在所述周期內(nèi)的傳輸?shù)牡谝唤M數(shù)量；第一比較器，其將所 述第一組數(shù)量與保持在所述第一比較器中的數(shù)量相比較；第一 保持裝置，其在所述周期內(nèi)保持來(lái)自所述第一比較器的結(jié)果； 第二計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)在所述周期內(nèi)的傳輸?shù)牡诙M數(shù)量；第二 比較器，其將所述第一組數(shù)量與保持在所述第二比較器中的數(shù) 量相比較；第二保持裝置，其在所述周期內(nèi)保持來(lái)自所述第二 比較器的結(jié)果；累加器，其累加從所述第一保持裝置和所述第 二保持裝置接收的結(jié)果；以及選擇器，其基于所述周期拾取在 所述累加器中累加的結(jié)果。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，還包 括升壓裝置，其生成要提供給所述光發(fā)射裝置和所述光接收 裝置至少之一的電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，還包 括柔性基板，其支撐所述光波導(dǎo)和所述電布線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述第 一基板的外延表面，并且所述光接收裝置包括邊表面型光接收 裝置并具有面朝上遠(yuǎn)離所述第二基板的外延表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述第 一基板的外延表面，并且所述光接收裝置包括邊表面型光接收 裝置并具有面朝下面對(duì)所述第二基板的外延表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述 光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述第 一基板的外延表面，所述光接收裝置包括邊表面型光接收裝置 并具有面朝上遠(yuǎn)離所述第二基板的反射表面和面朝下面對(duì)所述 第二基板的外延表面，所述光接收裝置的所述光反射表面被定
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述 光波導(dǎo)具有面向所述光發(fā)射裝置的第 一 邊緣部分和面向所述光 接收部分的第二邊緣部分，所述光波導(dǎo)被定位成所述第二邊緣 部分相對(duì)于所述第一基板和所述第二基板高于所述第一邊緣部 分，并且所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置被定位成所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置的光軸具有與所述光波導(dǎo)的所述第一 邊緣部分和所述第二邊緣部分的高度差一致的高度差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，還包 括支撐所述光波導(dǎo)的第一柔性基板和支撐所述電布線的第二柔 性基板，其中，所述第一柔性基板在所述第一柔性基板的端部 處被固定到所述第二柔性基板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，所述 光波導(dǎo)具有面向所述光發(fā)射裝置并具有比所述光波導(dǎo)的其它部 分的截面面積大的截面面積的邊緣部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光互連裝置，其特征在于，還包 括向所述光電轉(zhuǎn)換器和所述光接收裝置至少之一提供電壓的調(diào) 整裝置，其中，所述調(diào)整裝置向所述光電轉(zhuǎn)換器提供比提供給 所述光接收裝置的電壓小的電壓。
12. —種光互連裝置，包括基板，其具有第一電布線部分和第二電布線部分，所述第 一電布線包括將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換器以及連接至 所述電光轉(zhuǎn)換器并發(fā)射光的光發(fā)射裝置，所述第二電布線部分 包括將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器以及連接至所述電光 轉(zhuǎn)換器并接收來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光的光接收裝置；光波導(dǎo)，其光連接所述第一電布線部分的所述光發(fā)射裝置 和所述第二電布線部分的所述光接收裝置；電布線，其電連接所述第一電布線部分和所述第二電布線 部分；以及切換裝置，其確定經(jīng)由所述光基板來(lái)傳輸快信號(hào)的數(shù)據(jù)， 并且確定經(jīng)由所述電布線來(lái)傳輸慢信號(hào)的數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括設(shè)置在所述基板上的多個(gè)增強(qiáng)基板，其中，所述基板包括 柔性基板，并且所述增強(qiáng)基板被定位成所述增強(qiáng)基板在所述光 發(fā)射裝置和所述光波導(dǎo)的互相面對(duì)的邊緣部分和所述光接收裝 置和所述光波導(dǎo)的互相面對(duì)的邊緣部分處支撐所述柔性基板。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，所 述切換裝置包括周期確定部分，其確定周期；第一計(jì)數(shù)器， 其計(jì)數(shù)在所述周期內(nèi)的傳輸?shù)牡谝唤M數(shù)量；第一比較器，其將所述第一組數(shù)量與保持在所述第一比較器中的數(shù)量相比較；第 一保持裝置，其在所述周期內(nèi)保持來(lái)自所述第 一 比較器的結(jié)果； 第二計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)在所述周期內(nèi)的傳輸?shù)牡诙M數(shù)量；第二比較器，其將所述第一組數(shù)量與保持在所述第二比較器中的數(shù) 量相比較；第二保持裝置，其在所述周期內(nèi)保持來(lái)自所述第二 比較器的結(jié)果；累加器，其累加從所述第一保持裝置和所述第 二保持裝置接收的結(jié)果；以及選擇器，其基于所述周期拾取在 所述累加器中累加的結(jié)果。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括升壓裝置，其生成要提供給所述光發(fā)射裝置和所述光接 收裝置至少之一的電壓。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括柔性基板，其支撐所述光波導(dǎo)和所述電布線。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，所 述光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述 第一基板的外延表面，并且所述光接收裝置包括邊表面型光接 收裝置并具有面朝上遠(yuǎn)離所述第二基板的外延表面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，所 述光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述 第一基板的外延表面，并且所述光接收裝置包括邊表面型光接 收裝置并具有面朝下面對(duì)所述第二基板的外延表面。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，所 述光發(fā)射裝置包括邊表面型光發(fā)射裝置并具有面朝下面對(duì)所述 第一基板的外延表面，所述光接收裝置包括邊表面型光接收裝 置并具有面朝上遠(yuǎn)離所述第二基板的反射表面和面朝下面對(duì)所 述第二基板的外延表面，所述光接收裝置的所述光反射表面被 定位成向所述外延表面反射來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光信號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，所 述光波導(dǎo)具有面向所述光發(fā)射裝置的第一邊緣部分和面向所述 光接收部分的第二邊緣部分，所述光波導(dǎo)纟皮定位成所述第二邊 緣部分相對(duì)于所述第一基板和所述第二基板高于所述第一邊緣 部分，并且所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置被定位成所述光 發(fā)射裝置和所述光接收裝置的光軸具有與所述光波導(dǎo)的所述第 一邊緣部分和所述第二邊緣部分的高度差一致的高度差。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括支撐所述光波導(dǎo)的第一柔性基板和支撐所述電布線的第二 柔性基板，其中，所述第一柔性基板在所述第一柔性基板的端 部處被固定到所述第二柔性基板，以使得通過(guò)空隙使所述第一 柔性基板與所述第二柔性基板分離。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括向所述電光轉(zhuǎn)換器和所述光發(fā)射裝置至少之一提供電壓的 調(diào)整裝置，其中，所述調(diào)整裝置向所述電光轉(zhuǎn)換器提供比提供 給所述光發(fā)射裝置的電壓小的電壓。
23. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光互連裝置，其特征在于，還 包括向所述光電轉(zhuǎn)換器和所述光接收裝置至少之一提供電壓的 調(diào)整裝置，其中，所述調(diào)整裝置向所述光電轉(zhuǎn)換器提供比提供 給所述光接收裝置的電壓小的電壓。
24. —種用于形成光波導(dǎo)的方法，包括如下步驟 在電布線基板上設(shè)置發(fā)射光的光發(fā)射裝置和接收光的光接收裝置；為所述光發(fā)射裝置的光發(fā)射點(diǎn)的位置設(shè)置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并且 為所述光接收裝置的光接收點(diǎn)的位置設(shè)置對(duì)準(zhǔn)；將所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置安裝在基板上；以及 根據(jù)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，形成光連接所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置的三維光波導(dǎo)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于形成光波導(dǎo)的方法，其特 征在于，所述三維光波導(dǎo)包括中間部分；光連接所述中間部 分和所述光發(fā)射裝置的所述光發(fā)射點(diǎn)的光發(fā)射部分；以及光連 接所述中間部分和所述光接收裝置的所述光接收點(diǎn)的光接收部 分，設(shè)置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記包括為所述光發(fā)射裝置的所述光發(fā)射點(diǎn)設(shè) 置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；為所述光接收裝置的所述光接收點(diǎn)設(shè)置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記； 以及為所述三維光波導(dǎo)的光軸設(shè)置至少一個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，形成所述三維光波導(dǎo)包括在所述光接收點(diǎn)和所述光發(fā)射 裝置的所述光發(fā)射點(diǎn)之間形成中間部分；根據(jù)用于所述光發(fā)射 裝置和所述光發(fā)射部分的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，形成所述光發(fā)射部分；以 及根據(jù)用于所述光接收裝置和所述光接收部分的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，形 成所述光接收部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于形成光波導(dǎo)的方法，其特 征在于，還包括在所述基板上為所述光發(fā)射裝置和所述光接收 裝置設(shè)置多個(gè)電焊盤(pán)，以使得所述光發(fā)射裝置的所述光發(fā)射點(diǎn) 和所述光接收裝置的所述光接收點(diǎn)具有與所述三維光波導(dǎo)的光 軸的高度對(duì)齊的高度。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于形成光波導(dǎo)的方法，其特 征在于，還包括在所述基板上為所述光發(fā)射裝置和所述光接收 裝置至少之一設(shè)置至少一個(gè)凸點(diǎn)，以使得所述光發(fā)射裝置的所 述光發(fā)射點(diǎn)和所述光接收裝置的所述光接收點(diǎn)具有與所述三維 光波導(dǎo)的光軸的高度對(duì)齊的高度。
全文摘要
一種光互連裝置包括第一基板、第二基板、光波導(dǎo)、電布線和切換裝置。所述第一基板具有電布線線路、用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電光轉(zhuǎn)換器、以及用于發(fā)射光的光發(fā)射裝置。所述第二基板具有電布線線路、用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器、以及用于接收來(lái)自所述光發(fā)射裝置的光的光接收裝置。所述光波導(dǎo)光連接所述光發(fā)射裝置和所述光接收裝置。所述電布線電連接所述第一基板的所述電布線線路和所述第二基板的所述電布線線路。所述切換裝置確定經(jīng)由所述光基板來(lái)傳輸快信號(hào)的數(shù)據(jù)，并且確定經(jīng)由所述電布線來(lái)傳輸慢信號(hào)的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G02B6/36GK101589319SQ200780034702
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者伊藤正隆, 克里斯托弗·李·凱勒, 王東冬, 邵振華, 旭 黃 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社