RU2568341C1 - Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module - Google Patents
Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568341C1 RU2568341C1 RU2014122939/28A RU2014122939A RU2568341C1 RU 2568341 C1 RU2568341 C1 RU 2568341C1 RU 2014122939/28 A RU2014122939/28 A RU 2014122939/28A RU 2014122939 A RU2014122939 A RU 2014122939A RU 2568341 C1 RU2568341 C1 RU 2568341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- crystals
- radiation
- insulating layers
- crystal
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000013305 flexible fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронике. В нем предлагается новый способ образования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля.The invention relates to electronics. It proposes a new channelization method for transmitting an optical signal between components of an electronic module.
Чем вызван переход в оптику? Дело в том, что при больших частотах (скоростях передачи) в несколько гигабит в секунду в медных проводниках (дорожках) печатной платы возникают сильные искажения сигналов как за счет увеличения сопротивления самих проводников, так и из-за резонансных явлений.What caused the transition to optics? The fact is that at high frequencies (transfer speeds) of several gigabits per second, strong distortion of the signals occurs in the copper conductors (tracks) of the printed circuit board, both due to an increase in the resistance of the conductors themselves and due to resonance phenomena.
Выход ищут в использовании оптического соединения, когда исходный электрический сигнал при помощи микролазера преобразуют в оптический, затем осуществляют передачу оптического сигнала по волокну (полимерному оптическому волноводу), прием оптического сигнала микрофотодетектором, преобразование оптического сигнала в исходный электрический.The solution is sought in the use of an optical connection, when the initial electrical signal is converted into an optical signal using a microlaser, then the optical signal is transmitted through a fiber (polymer optical waveguide), the optical signal is received by a microphotodetector, and the optical signal is converted into the original electric signal.
Оптический сигнал в этом случае необходимо передать с наименьшими потерями, так как мощность микролазера очень мала, а излучение имеет свойство в значительной степени рассеиваться.In this case, the optical signal must be transmitted with the least loss, since the microlaser power is very small, and the radiation tends to be scattered to a large extent.
«Соединения к источникам и детекторам света, связанным с электронными чипами, обеспечивают разнообразные варианты конфигураций оптических межсоединений, герметизированных гибкими прочными пленками. <…>:“Connections to light sources and detectors associated with electronic chips provide a variety of configuration options for optical interconnects that are sealed with flexible, durable films. <...>:
- волноводы прикреплены к поверхности платы для связи края платы с чипом или между чипами. <…>;- waveguides attached to the surface of the board to connect the edge of the board with the chip or between the chips. <...>;
- используется гибкая перемычка для соединения с верхней поверхностью чипа. Такая конфигурация обеспечивает разнообразные соединения, такие как концевой контакт к чипу, чип к чипу или чип к зажиму множества стекловолокон вне платы;- a flexible jumper is used to connect to the upper surface of the chip. This configuration provides a variety of connections, such as end contact to the chip, chip to chip, or chip to clamp multiple optical fibers outside the board;
- перемычка вне основания от концевого контакта к чипу и между чипами;- a jumper outside the base from the end contact to the chip and between the chips;
- гибридные варианты, содержащие связи либо на либо вне основания, к зеркалу и набору линз для обеспечения соединений к нижней стороне основания или к оптическому слою между основаниями;- hybrid variants containing bonds either on or off the base to a mirror and a set of lenses to provide connections to the underside of the base or to the optical layer between the bases;
- многоярусный пленочный волновод обеспечивает набор межсоединений между объединительной, дочерней и дочерними платами» (http://www.circuitry.ru/jornal/article/2254).“A multi-tiered film waveguide provides a set of interconnects between the backplane, daughter and daughter boards” (http://www.circuitry.ru/jornal/article/2254).
Для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля используют лезеры и приемники, выполненные в виде соответствующих кристаллов. Особенности технологии получения этих элементов определяют их конструктивные особенности: излучающая и приемная площадки элементов могут быть направлены либо вверх (кристалл монтируется на подложку "лицом вверх"), либо вниз (кристалл монтируется на подложку "лицом вниз"). Поэтому для передачи оптического сигнала в этом случае существует проблема поворота луча.To transmit an optical signal between the components of the electronic module, lasers and receivers made in the form of corresponding crystals are used. Features of the technology for producing these elements determine their design features: the emitting and receiving areas of the elements can be directed either up (the crystal is mounted on a substrate "face up") or down (the crystal is mounted on a substrate "face down"). Therefore, in order to transmit an optical signal, there is a problem of beam rotation.
В (http://chromisfiber.com/pdf/YSSon_OSAribbonPOF_OEFeb2011.pdf) для решения этих проблем предлагается использовать гибкую оптоволоконную ленту, а также фокусирующие линзы и призмы 45°. Это позволяет сократить «количество отдельных компонентов, чтобы облегчить пассивное согласование применительно для массового производства».In (http://chromisfiber.com/pdf/YSSon_OSAribbonPOF_OEFeb2011.pdf) to solve these problems it is proposed to use a flexible fiber optic tape, as well as focusing lenses and prisms 45 °. This reduces the "number of individual components to facilitate passive matching for mass production."
Следует отметить, однако, что гибкие оптоволоконные соединители обладают низкими эксплуатационными характеристиками.It should be noted, however, that flexible fiber optic connectors have poor performance.
В диссертации (Karppinen М. High bit-rate optical interconnects on printed wiring board. Micro-optics and hybrid integration, Edita prima Oy, Helsinki, 2008, p. 71-72) используют микролинзы и зеркала для поворота луча. Однако линзы и зеркала требуют тщательной юстировки, и при серийном производстве это оказывается узким местом.In the dissertation (Karppinen M. High bit-rate optical interconnects on printed wiring board. Micro-optics and hybrid integration, Edita prima Oy, Helsinki, 2008, p. 71-72), microlenses and mirrors are used to turn the beam. However, lenses and mirrors require careful alignment, and in mass production this turns out to be a bottleneck.
В (Takahara Н. Optoelectronic Packaging Trends in Japan. Stanford University, US-Asia TMC, May 2003, p. 6) луч последовательно от лазера проходит прозрачный полимер, микролинзу, воздух, снова микролинзу, полимер, зеркало, оптический волновод, снова зеркало, полимер, микролинзу, воздух, опять микролинзу, полимер и попадает в микрофотодетектор. Здесь тоже требуется тщательная установка микролинз и зеркал.In (Takahara, N. Optoelectronic Packaging Trends in Japan. Stanford University, US-Asia TMC, May 2003, p. 6), the beam sequentially from the laser passes through a transparent polymer, a microlens, air, again a microlens, a polymer, a mirror, an optical waveguide, again a mirror , polymer, microlens, air, again microlens, the polymer also enters the microphotodetector. It also requires careful installation of microlenses and mirrors.
Известна дифракция лазерного излучения на дифракционных решетках (http://mr.jinr.rii/fein/pdf/Optics_lab5.pdf).Known diffraction of laser radiation by diffraction gratings (http: //mr.jinr.rii/fein/pdf/Optics_lab5.pdf).
Известны дифракционные решетки, которые работают только на отражение с углом отражения, равным 90°. Теоретическое обоснование этого эффекта содержится в работах, представленных в (http://ipes.creol.ucf.edu/Publications.aspx), и иллюстрируется в (S. Lardenois et al., Opt. Lett. 28, 1150 (2003)).Known diffraction gratings that operate only on reflection with a reflection angle of 90 °. A theoretical justification for this effect is contained in the papers presented in (http://ipes.creol.ucf.edu/Publications.aspx) and is illustrated in (S. Lardenois et al., Opt. Lett. 28, 1150 (2003)) .
Этот эффект можно использовать для образования канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля. Для этого (см. фиг. 1-5):This effect can be used to form a channel for transmitting an optical signal between the components of the electronic module. For this (see Fig. 1-5):
1. Изготавливают оптическую деталь (фиг. 1), которая представляет собой волновод оптического излучения, выполненный в виде двух зеркально-симметричных дифракционных решеток и прямолинейного участка между ними. Деталь изготавливают с размерами, учитывающими ее размещение, и требуемыми допусками на линейные размеры и радиусы кривизны штрихов (выступов) решетки, а также заданными параметрами шероховатости (см. ГОСТ 2789-73) всех поверхностей детали. Период решетки рассчитывают исходя из длины волны используемого оптического излучения. Радиусы кривизны для каждого штриха решетки рассчитывают из условия фокусировки оптического излучения с целью уменьшения расходимости излучения от источника излучения и максимальной засветки чувствительной площадки приемника излучения. Материал оптической детали также выбирают исходя из длины волны оптического излучения. Так, используют Si (для длины волны 1,55 мкм); фотополимер EpoCore 10, Micro Resist Technology (для длины волны 0,85 мкм); фотополимер EpoCore 20, Micro Resist Technology (для длины волны 0,85 мкм); фотополимер SU-85 MicroChem Corporation (для длины волны 0,85 мкм).1. An optical component is made (Fig. 1), which is a waveguide of optical radiation made in the form of two mirror-symmetric diffraction gratings and a rectilinear section between them. A part is made with dimensions that take into account its location and the required tolerances for the linear dimensions and radii of curvature of the gratings (protrusions) of the grating, as well as the specified roughness parameters (see GOST 2789-73) of all surfaces of the part. The grating period is calculated based on the wavelength of the used optical radiation. The radii of curvature for each grating line are calculated from the focusing conditions of optical radiation in order to reduce the divergence of radiation from the radiation source and to maximize the illumination of the sensitive area of the radiation receiver. The material of the optical part is also selected based on the wavelength of the optical radiation. So, use Si (for a wavelength of 1.55 μm); photopolymer EpoCore 10, Micro Resist Technology (for a wavelength of 0.85 microns); photopolymer EpoCore 20, Micro Resist Technology (for a wavelength of 0.85 microns); Photopolymer SU-85 MicroChem Corporation (for a wavelength of 0.85 microns).
2. Берут кристаллы 1 и 2 (источник излучения VCSEL и приемник излучения PD соответственно) и приклеивают на подложку 3, которую изготавливают, например, из кремния, оксида кремния или нитрида кремния (фиг. 2).2. Take
3. Наносят изолирующий слой или изолирующие слои 4 до верхней плоскости кристаллов (фиг. 3).3. Apply an insulating layer or insulating
4. Известным способом формируют токопроводящие межсоединения 5 от контактных площадок кристаллов, вскрывают изолирующие слои над излучающей и принимающей площадками кристаллов 6 и устанавливают с рассчитанной точностью оптическую деталь 7 (фиг. 4).4. In a known manner,
5. Оптическая деталь 7 фиксируется полимерным слоем по периметру либо тонким слоем фоторезиста, нанесенного на контактируемые поверхности перед ее установкой. Наносятся изолирующие слои 8 (фиг. 5).5. The
Преимущество от использования изобретения для серийного и массового изготовления электронных модулей, содержащих оптические межсоединения: нет необходимости в трудоемкой юстировке микрозеркал и микролинз; роль микрозеркал и микролинз выполняют дифракционные решетки, изготовленные заранее в виде единого оптического тракта - единой оптической детали.The advantage of using the invention for serial and mass production of electronic modules containing optical interconnects: there is no need for laborious adjustment of micromirrors and microlenses; the role of micromirrors and microlenses is played by diffraction gratings made in advance in the form of a single optical path - a single optical part.
Технический результат изобретения: существенное упрощение в образовании канала для передачи оптического сигнала между компонентами электронного модуля при многократной повторяемости и значительное улучшение эксплуатационных характеристик этого канала.The technical result of the invention: a significant simplification in the formation of the channel for transmitting the optical signal between the components of the electronic module with multiple repeatability and a significant improvement in the operational characteristics of this channel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122939/28A RU2568341C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122939/28A RU2568341C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2568341C1 true RU2568341C1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54597927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014122939/28A RU2568341C1 (en) | 2014-06-05 | 2014-06-05 | Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568341C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU212732U1 (en) * | 2021-08-06 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Би Питрон" | Transceiver optical module |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970610B2 (en) * | 2002-03-25 | 2005-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical transmission sheet, optoelectric apparatus, and optical transmission method |
| US7343060B2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-03-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light transmission and reception module, sub-mount, and method of manufacturing the sub-mount |
| EP2317655B1 (en) * | 2008-08-22 | 2014-05-07 | Omron Corporation | Parallel-serial converter for optical transmission, optical transmission system, and electronic apparatus |
-
2014
- 2014-06-05 RU RU2014122939/28A patent/RU2568341C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970610B2 (en) * | 2002-03-25 | 2005-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical transmission sheet, optoelectric apparatus, and optical transmission method |
| US7343060B2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-03-11 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Light transmission and reception module, sub-mount, and method of manufacturing the sub-mount |
| EP2317655B1 (en) * | 2008-08-22 | 2014-05-07 | Omron Corporation | Parallel-serial converter for optical transmission, optical transmission system, and electronic apparatus |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU212732U1 (en) * | 2021-08-06 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Би Питрон" | Transceiver optical module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112969946B (en) | Network switch ASIC and optical transceiver assembly | |
| US10436991B2 (en) | Optical interconnect modules based on glass substrate with polymer waveguide | |
| US9581772B2 (en) | Optical electrical module used for optical communication | |
| JP7117133B2 (en) | Optical subassembly, manufacturing method thereof, and optical module | |
| TW201629559A (en) | Photonic interface for electronic circuit | |
| US9910233B2 (en) | Optical module | |
| CN103430067A (en) | Optical engine | |
| JP2003255166A (en) | Three-dimensional optical waveguide, manufacturing method thereof, optical module, and optical transmission system | |
| US7876984B2 (en) | Planar optical waveguide array module and method of fabricating the same | |
| US11307376B2 (en) | Optical module | |
| JP6728639B2 (en) | Optical wiring connection structure and optical wiring connection method | |
| US8121445B2 (en) | Optical device | |
| TWI228883B (en) | An optical module and a method of fabricating the same | |
| TW561288B (en) | Passively aligned fiber optical engine for parallel optics interconnect devices | |
| US9772459B2 (en) | Optoelectronic module and method of producing same | |
| US20120213527A1 (en) | Optoelectronic device for bidirectionally transporting information through optical fibers and method of manufacturing such a device | |
| US20140205237A1 (en) | Mechanically aligned optical engine | |
| US20250219350A1 (en) | Optical system-in-package, and optical module and optical transceiver using same | |
| RU2568341C1 (en) | Method of forming channel for transmitting optical signal between components of electronic module | |
| US9971094B1 (en) | Optical module | |
| RU2561202C2 (en) | Formation method of channel for transmission of optic signal between components of electronic module | |
| US20210223691A1 (en) | Substrate of an optical electrical module | |
| TW200845614A (en) | Optical module | |
| RU2536790C2 (en) | Method of forming channel for transmitting optical signal between electronic modules on one printed-circuit board | |
| USRE50510E1 (en) | Optical device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200606 |