WO2019230410A1 - Connection device and method for manufacturing connection device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a connection device used for inspecting characteristics of an object to be inspected.
- optical device Using silicon photonics technology, a semiconductor element (hereinafter referred to as “optical device”) having an electric circuit through which an electric signal propagates and an optical circuit through which an optical signal propagates is formed on a silicon substrate or the like.
- optical fiber or the like In order to inspect the characteristics of the optical device in the wafer state, an optical fiber or the like is used as an optical connector for connecting the optical device and the inspection apparatus.
- Patent Document 1 For example, a method of acquiring the characteristics of an optical device to be inspected by bringing the tip of an optical fiber held on the probe body close to each other is disclosed (see Patent Document 1).
- an optical connector that propagates an electrical signal is connected to the optical device, and a connection device that connects the optical connector that propagates an optical signal to the optical device is used to connect the optical device and the inspection apparatus. It is effective. However, development of such a connection device has not progressed.
- An object of the present invention is to provide a connection apparatus capable of connecting both an electrical connector for propagating an electrical signal and an optical connector for propagating an optical signal to an optical device, and a method for manufacturing the same.
- connection device used for inspection of a semiconductor element having an electric signal terminal through which an electric signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates, and is optically connected to the optical signal terminal
- connection device including an optical connector that performs electrical connection and an electrical connector that is electrically connected to an electrical signal terminal.
- a method of manufacturing a connection device used for inspection of a semiconductor device having an electrical signal terminal through which an electrical signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates, the optical signal terminal comprising: With the optical connection end of the optical connector to be optically connected exposed on the main surface of the block, the step of fixing the optical connector to the block, and the main surface of the block being exposed, Attaching the block to the circuit board and referring to the positional information of the optical connection end, the electrical connector is installed on the circuit board so that the electrical connection end of the electrical connector is placed at a predetermined position.
- a method for manufacturing a connecting device comprising: With the optical connection end of the optical connector to be optically connected exposed on the main surface of the block, the step of fixing the optical connector to the block, and the main surface of the block being exposed, Attaching the block to the circuit board and referring to the positional information of the optical connection end, the electrical connector is installed on the circuit board so that the electrical connection end of the electrical connector is placed at a predetermined position.
- connection apparatus that can connect both an electrical connector that propagates an electrical signal and an optical connector that propagates an optical signal to an optical device, and a method for manufacturing the same.
- connection apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a typical perspective view which shows the example of the position adjustment mechanism of the connection apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the connection apparatus which concerns on embodiment of this invention (the 1). It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the connection apparatus which concerns on embodiment of this invention (the 2). It is a typical top view showing an example of arrangement of an optical connector and an electrical connector of a connecting device concerning an embodiment of the present invention. It is a typical perspective view showing the example of the structure of the stiffener of the connecting device concerning the embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the structure of the connection apparatus which concerns on embodiment of this invention.
- 1 is used for inspection of an optical device having an electrical signal terminal through which an electrical signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates. Although it does not specifically limit as an optical device, A silicon photonics chip
- the optical signal terminal and the optical connector 100 are optically connected in a non-contact state close to each other.
- the timing at which the optical connector 100 is connected to the optical signal terminal and the timing at which the electrical connector 200 is connected to the electrical signal terminal may be the same or may cause a time difference. In short, it is only necessary that both the optical connector 100 and the electrical connector 200 can be simultaneously connected to the optical device.
- connection device functions as a probe card that connects the inspection device to the optical device to be inspected.
- the optical device to be inspected is a connecting device in which the surface on which the optical signal terminal and the electrical signal terminal (hereinafter collectively referred to as “signal terminal”) are formed faces downward in FIG. It is arrange
- an electrical signal is input to the optical device from the electrical connection end 201 of the electrical connector 200 and an optical signal output from the optical device is input to the optical connection end 101 of the optical connector 100.
- the optical signal is detected by a measuring device such as a tester (not shown).
- An optical fiber or the like is preferably used for the optical connector 100.
- an optical signal is incident from an optical signal terminal of an optical device to an end face of an optical fiber disposed in the vicinity of the optical signal terminal.
- an optical component having an optical waveguide can be used for the optical connector 100.
- Optical waveguides such as optical fibers are all formed with a refractive index equivalent to that of optical devices.
- the optical connector on the probe card side is also formed of a material matching the refractive index of silicon.
- a probe made of a conductive material is preferably used.
- a cantilever type probe is used for the electrical connector 200.
- the type of probe that can be used for the electrical connector 200 is not limited to the cantilever type, and any type of probe can be used.
- the connection device includes a block 10 that fixes the optical connector 100 in a state where the optical connection end portion 101 of the optical connector 100 is exposed to the main surface (first main surface), and a block 10. Is provided with a circuit board 20 attached thereto. An electric circuit that is electrically connected to the electric connector 200 is formed on the circuit board 20. A printed circuit board (PCB board) or the like is preferably used for the circuit board 20. The electrical connector 200 is electrically connected to the bonding pad 21 provided on the circuit board 20 and installed on the circuit board 20.
- PCB board printed circuit board
- the bonding pad 21 is connected to a connection terminal 23 arranged on the circuit board 20 through an electric circuit (not shown) formed on the circuit board 20.
- the connection terminal 23 is arranged on the main surface opposite to the main surface on which the electric connector 200 of the circuit board 20 is installed.
- the connection terminal 23 is electrically connected to the inspection device.
- the other end of the optical connector 100 that is optically coupled by the optical connection end 101 and the optical waveguide is connected to the inspection apparatus.
- the optical connector 100 is connected to the inspection apparatus via components such as an optical connector, for example.
- the optical signal may be converted into an electrical signal in accordance with the specification of the inspection apparatus, or the optical signal may be input to the inspection apparatus as it is.
- the optical connector 100 and the electrical connector 200 are installed in the connection device with a predetermined positional accuracy so as to be accurately connected to the signal terminal of the optical device to be inspected at the time of inspection. That is, when the relative positional relationship between the optical connection end 101 of the optical connector 100 and the electrical connection end 201 of the electrical connector 200 is within a predetermined range, and the connection device and the optical device are aligned. The optical connector 100 and the electrical connector 200 are accurately connected to the signal terminal of the optical device.
- “accurately connecting” means that the optical connector 100 and the electrical connector 200 are connected to the signal terminal of the optical device to be inspected so as to obtain a predetermined measurement accuracy.
- optimum position In the positions of the electrical connector 200 and the optical connector 100, there is an allowable range in the position (hereinafter referred to as “optimum position”) where a predetermined measurement accuracy can be obtained by connecting to the signal terminal of the optical device.
- the allowable range of the optimum position is a range in which a signal can be acquired with desired accuracy and intensity when the electrical connector 200 and the optical connector 100 are located in the range.
- This allowable range is appropriately set according to the accuracy required for inspection, the performance of the connector, and the like.
- the allowable range of the position of the optical connector 100 is set according to the numerical aperture NA of the optical fiber.
- the tolerance of the optimum position of the optical connector 100 is narrower than the tolerance of the optimum position of the electrical connector 200.
- the electrical connector 200 is aligned according to the position of the optical connector 100. I do.
- the optical connector 100 is fixed to the block 10 by fitting the capillary 15 that is fixed in a state where the optical connector 100 is passed through the block 10. That is, a through hole is formed in the capillary 15 with a required positional accuracy, and the optical connector 100 inserted into the through hole is fixed. Thereby, the optical connector 100 can be installed in the block 10 with a predetermined positional accuracy.
- the number of through holes formed in the capillary 15 is arbitrary. For example, in the case where one optical device has four optical signal terminals, a capillary 15 having four through holes is prepared for each optical device. Alternatively, when one optical device has one optical signal terminal, a capillary 15 in which four through holes are formed for every four optical devices may be prepared.
- the capillary 15 need not be used.
- the block 10 is divided into two parts, and V-shaped grooves for arranging the optical connector 100 are formed on the mating surfaces of the divided parts.
- the V-shaped groove has an opening on the mating surface, and is formed so that the opening coincides when the divided portions are overlapped.
- the optical connector 100 can be fixed inside the block 10 by overlapping the two portions in a state where the optical connector 100 is disposed in the V-shaped groove.
- the V-shaped groove is easier to process than forming a through hole, and the dimensional accuracy can be increased. Note that a V-shaped groove may be formed only in one part of the divided block 10.
- the stiffener 30 having higher rigidity than the circuit board 20 is fixed to the circuit board 20.
- the stiffener 30 secures the mechanical strength of the connecting device so that the circuit board 20 does not bend and is used as a support for fixing each component of the connecting device.
- a guide plate 60 through which the optical connector 100 passes is disposed on the first main surface of the block 10.
- a guide pin 70 fixed to the stiffener 30 is inserted into a through hole provided in the guide plate 60. Thereby, the position of the guide plate 60 is defined.
- the guide plate 60 has an opening region so that the alignment mark 22 formed on the circuit board 20 can be seen.
- the block 10 is attached to the circuit board 20 so as to be movable along a direction perpendicular to the first main surface (hereinafter referred to as “thickness direction”). That is, the block 10 is not fixed to the circuit board 20. A gap is provided between the guide plate 60 and the circuit board 20. Therefore, the block 10 is movable in the thickness direction with respect to the stiffener 30 and the circuit board 20 fixed to the stiffener 30. Further, by providing a gap between the guide plate 60 and the circuit board 20, it is possible to suppress the influence on the guide plate 60 when the surface of the circuit board 20 is not flat.
- the position adjusting mechanism 40 includes a plate-like tension spring 41 that pulls the block 10 toward one side in the thickness direction, and a plate-like push spring 42 that pushes the block 10 in a direction opposite to the direction in which the tension spring 41 is pulled. ing.
- the position of the block 10 in the thickness direction is defined by the balance between the pulling force F1 by the pulling spring 41 and the pressing force F2 of the pressing spring 42. In order to stabilize the block 10 at a predetermined position, elastic forces of the tension spring 41 and the push spring 42 are set in advance.
- the central portion of the tension spring 41 is fixed to the second major surface of the block 10 that faces the first major surface, and both ends of the tension spring 41 are pressed against the stiffener 30 to make elastic contact. Yes. More specifically, as shown in FIG. 2, the first bolt 51 passes through the central portion of the tension spring 41 and is fixed to the second main surface of the block 10.
- one end portion of the push spring 42 is fixed to the stiffener 30 by the second bolt 52, and the other end portion is pressed against the second main surface of the block 10 to make elastic contact. ing.
- the tension spring 41 and the push spring 42 are fixed to the circuit board 20 via the stiffener 30.
- the position of the block 10 in the thickness direction can be finely adjusted by screwing the second bolt 52 to the stiffener 30 and adjusting the screw tightening method.
- the combination of the tension spring 41 and the push spring 42 functions as a position adjustment mechanism that moves the block 10 relative to the stiffener 30 and the circuit board 20.
- connection device 100 a method for manufacturing the connection device shown in FIG. 1 will be described.
- a case where an optical fiber is used for the optical connector 100 and a cantilever probe is used for the electrical connector 200 will be described as an example.
- Terminal processing includes lens processing, polishing, stripping processing, and processing for attaching an optical connector to the other end of the optical connection end 101.
- the optical connector 100 is installed in the block 10 so that the optical connection end portion 101 is exposed on the first main surface of the block 10.
- the capillary 15 penetrating the optical connector 100 is fixed to the block 10.
- the protruding amount of the optical connector 100 was adjusted so that the optical connection end portion 101 was exposed from the first main surface of the block 10 at a predetermined height, and the optical connector 100 was installed at a predetermined position. After confirming this, the capillary 15 is fixed.
- the guide plate 60 is attached to the first main surface of the block 10. Then, the block 10 is attached to a predetermined position of the circuit board 20. For example, the block 10 is inserted into a cavity formed at a predetermined position of the circuit board 20. At this time, the block 10 is attached to the circuit board 20 while positioning with the alignment mark 22 formed on the circuit board 20 as a mark.
- the guide plate 60 provided with the opening region for exposing the alignment mark 22 in the block 10 it is easy to align the block 10 and the circuit board 20.
- the stiffener 30 is fixed to the circuit board 20.
- the position of the guide plate 60 is set by the guide pins 70 fixed to the stiffener 30 as shown in FIG.
- the tension spring 41 and the push spring 42 are attached to the block 10 and the stiffener 30. Then, the positions of the tension spring 41 and the push spring 42 are fixed. At this time, not only adjustment of the position in the thickness direction but also adjustment in a direction parallel to the thickness direction is performed.
- the reference for position adjustment is the main surface of the circuit board 20.
- the electrical connector 200 is installed on the circuit board 20. At this time, the electrical connector 200 is positioned with reference to the position information of the optical connector 100 as described below.
- the positional information of the optical connector 100 is analyzed, and the amount of deviation of the position of the optical connection end 101 from the preset setting position (hereinafter simply referred to as “deviation amount”) is detected. Then, the optimum position of the electrical connection end 201 of the electrical connector 200 is calculated with reference to the amount of displacement of the position of the optical connection end 101.
- a predetermined set coordinate regarding the optical connection end 101 of the optical connector 100 is compared with a coordinate of the optical connection end 101 of the optical connector 100 actually installed in the block 10 to determine the optical connection.
- a displacement amount of the position of the end portion 101 is detected.
- the coordinates of the position of the electrical connection end 201 are set so that the amount of displacement of the position from the predetermined set coordinate regarding the electrical connection end 201 is the same as the amount of displacement of the position of the optical connection end 101. decide.
- the position of the electrical connection end 201 of the electrical connector 200 may be determined by statistically processing the amount of deviation. For example, a histogram of variations in the amount of deviation is created, and an average value or variation (deviation) of the amount of deviation is calculated. Then, the position of the electrical connection end 201 of the electrical connector 200 is calculated so as to have a predetermined relative position with respect to the optical connection end 101 of the optical connector 100.
- the electrical connector 200 is joined to the joining pad 21 of the circuit board 20 so that the electrical connection end 201 is arranged at the calculated position.
- the connection device shown in FIG. 1 is completed.
- FIG. 5 shows an example of the positions of the optical connection end 101 of the optical connector 100 and the electrical connection end 201 of the electrical connector 200.
- the electrical connection ends 201 of the four electrical connectors 200 are arranged so as to be paired with the optical connection ends 101 of the four optical connectors 100. Thereby, for example, for an optical device having one electrical signal terminal and one optical signal terminal as a pair, four optical devices can be inspected continuously or simultaneously.
- connection apparatus having an optical connector 100 and an electrical connector 200 for simultaneously connecting two or more optical devices to signal terminals. It can.
- an optical device having four optical signal terminals and four electrical signal terminals can be inspected using four optical connectors 100 and four electrical connectors 200.
- the relative positional relationship between the optical connection end portion 101 and the electrical connection end portion 201 can be determined. It can be within the range of desired position accuracy. Thereby, the optical connector 100 and the electrical connector 200 can be simultaneously connected to the signal terminal of the optical device with high accuracy. As a result, accurate measurement of the optical device is possible.
- the bonding pad 21 and the alignment mark 22 are preferably formed simultaneously in the same process step when the circuit board 20 is formed. Thereby, the precision of the relative position of the joining pad 21 and the alignment mark 22 can be made high according to the precision of manufacture of a process process. As a result, when the alignment mark 22 is used for alignment, the bonding pad 21 can be aligned with high accuracy.
- the stiffener 30 is formed with a certain thickness.
- the block 10 when the block 10 is thickened, it becomes difficult to arrange the optical connector 100.
- FIG. 6 shows an example in which four openings 300 in which the blocks 10 are respectively arranged are formed in one recess formed in the stiffener 30.
- FIG. 7 shows an example in which the four blocks 10 each having the guide plate 60 are arranged on the circuit board 20 fixed to the stiffener 30. In FIG. 7, illustration of components such as the optical connector 100, the electrical connector 200, and the connection terminal 23 disposed on the upper surface of the circuit board 20 is omitted.
- each recess of the stiffener 30 and the number of blocks 10 disposed therein can be arbitrarily set depending on the mechanical strength required for the stiffener 30 and the size of the block 10.
- FIG. 9 is a plan view of region A in FIG.
- the fixing column member 16 has a cylindrical shape, and an insertion hole into which the fixing column member 16 is inserted is formed in the block 10.
- the insertion hole extends in the thickness direction of the block 10 in parallel with the cavity into which the capillary 15 is fitted. That is, as shown in FIG. 11, an insertion hole 12 extending in parallel with the cavity 11 is formed in the block 10 around the cavity 11 into which the capillary 15 is fitted.
- the insertion hole 12 is continuously formed along the longitudinal direction of the cavity 11, and the capillary 15 fitted in the cavity 11 and the side surface of the fixing column member 16 fitted in the insertion hole 12 come into contact with each other.
- FIG. 12 shows a cross-sectional view perpendicular to the thickness direction of the capillary 15.
- the capillary 15 has a through-hole 150 through which the optical connection end 101 passes, and a groove 151 that fits with the fixing column 16 is formed in the thickness direction on the side surface.
- the fixing column material 16 is fitted into the fitting hole 12, whereby the capillary 15 is fixed to the block 10.
- the capillary 15 is fixed to the block 10 by the three fixing column members 16 has been shown.
- the alignment of the capillary 15 and the block 10 is performed as follows, for example.
- the capillary 15 and the block 10 are set in a jig designed so that the outer shape of the block 10 and the reference hole 152 formed in the capillary 15 are within a predetermined accuracy.
- the reference hole 152 is inserted into the reference pin attached to the jig and the capillary 15 is set.
- the capillary 15 is rotated and adjusted so that the position of the optical connector 100 and the outer shape of the block 10 fall within the allowable range in design.
- the fixing pillar 16 is inserted to fix the capillary 15.
- the block 10 to which the capillary 15 is fixed is removed from the jig.
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Abstract
Description
本発明は、被検査体の特性の検査に使用される接続装置に関する。 The present invention relates to a connection device used for inspecting characteristics of an object to be inspected.
シリコンフォトニクス技術を用いて、電気信号が伝搬する電気回路と光信号が伝搬する光回路を有する半導体素子(以下において「光デバイス」という。)がシリコン基板などに形成される。光デバイスの特性をウェハ状態で検査するために、光ファイバなどが光デバイスと検査装置とを接続する光接続子として使用される。 Using silicon photonics technology, a semiconductor element (hereinafter referred to as “optical device”) having an electric circuit through which an electric signal propagates and an optical circuit through which an optical signal propagates is formed on a silicon substrate or the like. In order to inspect the characteristics of the optical device in the wafer state, an optical fiber or the like is used as an optical connector for connecting the optical device and the inspection apparatus.
例えば、プローブ本体に保持した光ファイバの先端を近接させて検査対象の光デバイスの特性を取得する方法が開示されている(特許文献1参照)。 For example, a method of acquiring the characteristics of an optical device to be inspected by bringing the tip of an optical fiber held on the probe body close to each other is disclosed (see Patent Document 1).
光デバイスの検査では、電気信号を伝搬させる電気接続子を光デバイスに接続すると共に光信号を伝搬させる光接続子を光デバイスに接続する接続装置を使用して、光デバイスと検査装置を接続することが有効である。しかしながら、このような接続装置の開発は進んでいない。 In the inspection of an optical device, an optical connector that propagates an electrical signal is connected to the optical device, and a connection device that connects the optical connector that propagates an optical signal to the optical device is used to connect the optical device and the inspection apparatus. It is effective. However, development of such a connection device has not progressed.
本発明は、電気信号を伝搬させる電気接続子と光信号を伝搬させる光接続子の両方を光デバイスに接続することのできる接続装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a connection apparatus capable of connecting both an electrical connector for propagating an electrical signal and an optical connector for propagating an optical signal to an optical device, and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様によれば、電気信号が伝搬する電気信号端子と光信号が伝搬する光信号端子を有する半導体素子の検査に使用される接続装置であって、光信号端子と光学的に接続する光接続子と、電気信号端子と電気的に接続する電気接続子とを備える接続装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a connection device used for inspection of a semiconductor element having an electric signal terminal through which an electric signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates, and is optically connected to the optical signal terminal There is provided a connection device including an optical connector that performs electrical connection and an electrical connector that is electrically connected to an electrical signal terminal.
本発明の他の態様によれば、電気信号が伝搬する電気信号端子と光信号が伝搬する光信号端子を有する半導体素子の検査に使用される接続装置の製造方法であって、光信号端子と光学的に接続させる光接続子の光学的接続端部をブロックの主面に露出させた状態で、光接続子をブロックに固定するステップと、ブロックの主面が露出した状態になるように、ブロックを回路基板に取り付けるステップと、光学的接続端部の位置情報を参照して、電気接続子の電気的接続端部が所定の位置に配置されるように、電気接続子を回路基板に設置するステップとを含む接続装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a connection device used for inspection of a semiconductor device having an electrical signal terminal through which an electrical signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates, the optical signal terminal comprising: With the optical connection end of the optical connector to be optically connected exposed on the main surface of the block, the step of fixing the optical connector to the block, and the main surface of the block being exposed, Attaching the block to the circuit board and referring to the positional information of the optical connection end, the electrical connector is installed on the circuit board so that the electrical connection end of the electrical connector is placed at a predetermined position. There is provided a method for manufacturing a connecting device.
本発明によれば、電気信号を伝搬させる電気接続子と光信号を伝搬させる光接続子の両方を光デバイスに接続することのできる接続装置及びその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a connection apparatus that can connect both an electrical connector that propagates an electrical signal and an optical connector that propagates an optical signal to an optical device, and a method for manufacturing the same.
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the thickness ratio of each part is different from the actual one. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention describe the material, shape, structure, arrangement, etc. of components as follows. It is not something specific.
図1に示す本発明の実施形態に係る接続装置は、電気信号が伝搬する電気信号端子と光信号が伝搬する光信号端子を有する光デバイスの検査に使用される。光デバイスとしては、特に限定されるものではないが、シリコンフォトニクスチップ、VCSEL等を想定することができる。図1に示す接続装置は、光デバイスの光信号端子と光学的に接続する光接続子100と、光デバイスの電気信号端子と電気的に接続する電気接続子200を備える。光接続子100と電気接続子200は、1つの光デバイスの光信号端子と電気信号端子との距離に対応する位置に近接させて配置される。光接続子100が光信号端子と光学的に接続されると、光信号端子と光接続子100との間で光信号が伝搬する。通常、光信号端子と光接続子100は、互いに近接する非接触の状態で光学的に接続される。光接続子100が光信号端子と接続されるタイミングと電気接続子200が電気信号端子と接続されるタイミングは、同時であっても時間差が生じても構わない。要は、光接続子100と電気接続子200の両方が同時に光デバイスと接続可能になっていればよい。
1 is used for inspection of an optical device having an electrical signal terminal through which an electrical signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates. Although it does not specifically limit as an optical device, A silicon photonics chip | tip, VCSEL, etc. can be assumed. 1 includes an
接続装置は、検査装置を検査対象の光デバイスと接続するプローブカードとして機能する。検査対象の光デバイスは、図示を省略するが、光信号端子と電気信号端子(以下、総称して「信号端子」という。)の形成された表面を図1において下方に向けた状態で接続装置に対向して配置される。光デバイスの測定時に、光接続子100の光学的接続端部101と光デバイスの光信号端子が光学的に接続し、電気接続子200の電気的接続端部201が光デバイスの電気信号端子と電気的に接続する。これにより、例えば、電気接続子200の電気的接続端部201から電気信号が光デバイスに入力されると共に光デバイスから出力された光信号が光接続子100の光学的接続端部101に入力され、図示しないテスタ等の計測装置によって光信号が検知される。
The connection device functions as a probe card that connects the inspection device to the optical device to be inspected. Although not shown, the optical device to be inspected is a connecting device in which the surface on which the optical signal terminal and the electrical signal terminal (hereinafter collectively referred to as “signal terminal”) are formed faces downward in FIG. It is arrange | positioned facing. When measuring the optical device, the
光接続子100には、光ファイバなどが好適に使用される。例えば、光デバイスの光信号端子から、光信号端子の近傍に配置された光ファイバの端面に光信号が入射する。ただし、光ファイバに限らず、光導波路を有する光学部品を光接続子100に使用できる。光ファイバ等、光導波路は、いずれも光デバイスと同等の屈折率を有して形成される。例えば、シリコンフォトニクスデバイスに対応させるためには、プローブカード側の光接続子もシリコンの屈折率に合わせた材料で形成される。
An optical fiber or the like is preferably used for the
電気接続子200には、導電性材料からなるプローブなどが好適に使用される。例えば、電気接続子200にカンチレバータイプのプローブを使用する。しかし、電気接続子200に使用可能なプローブのタイプはカンチレバータイプに限らず、任意のタイプのプローブを使用できる。
For the
図1に示すように、接続装置は、光接続子100の光学的接続端部101を主面(第1主面)に露出させた状態で光接続子100を固定するブロック10と、ブロック10が取り付けられた回路基板20を備える。回路基板20には、電気接続子200と電気的に接続する電気回路が形成されている。回路基板20に、プリント基板(PCB基板)などが好適に使用される。電気接続子200は、回路基板20に設けられた接合パット21と電気的に接続されて、回路基板20に設置されている。
As shown in FIG. 1, the connection device includes a
接合パット21は、回路基板20に形成された図示を省略する電気回路を介して、回路基板20に配置された接続端子23と接続されている。接続端子23は、回路基板20の電気接続子200が設置される主面と反対側の主面に配置されている。接続端子23は、検査装置と電気的に接続される。
The
また、光学的接続端部101と光導波路で光結合する光接続子100の他方の端部が、検査装置と接続される。光接続子100は、例えば光コネクタなどの部品を介して検査装置に接続される。このとき、検査装置の仕様に合わせて、光信号を電気信号に変換してもよいし、光信号をそのまま検査装置に入力してもよい。
Also, the other end of the
光接続子100と電気接続子200とは、検査時に検査対象の光デバイスの信号端子に正確に接続するように、所定の位置精度で接続装置に設置されている。即ち、光接続子100の光学的接続端部101と電気接続子200の電気的接続端部201との相対的な位置関係が所定の範囲にあり、接続装置と光デバイスを位置合わせしたときに、光接続子100と電気接続子200が光デバイスの信号端子と正確に接続する。ここで、「正確に接続する」とは、所定の測定精度が得られるように光接続子100と電気接続子200が検査対象の光デバイスの信号端子と接続することである。
The
電気接続子200と光接続子100の位置に関して、光デバイスの信号端子と接続して所定の測定精度が得られる位置(以下において「最適位置」という。)に許容範囲がある。最適位置の許容範囲は、電気接続子200や光接続子100がその範囲に位置すれば、所望の精度や強度で信号を取得できる範囲である。この許容範囲は、検査に要求される精度や接続子の性能などに応じて適宜設定される。例えば、光接続子100に光ファイバを使用する場合に、光接続子100の位置の許容範囲が光ファイバの開口数NAなどに応じて設定される。
Regarding the positions of the
電気接続子200の最適位置の許容範囲よりも、光接続子100の最適位置の許容範囲は狭い。図1に示した接続装置の製造では、後述するように、許容範囲の小さい光接続子100の位置合わせを行った後に、この光接続子100の位置を応じて、電気接続子200の位置合わせを行う。
The tolerance of the optimum position of the
図1に示す接続装置では、光接続子100を貫通させた状態で固定するキャピラリ15がブロック10に嵌め込まれることにより、光接続子100がブロック10に固定されている。つまり、キャピラリ15に貫通孔を必要な位置精度で形成し、この貫通孔に挿入した光接続子100を固定する。これにより、光接続子100を所定の位置精度でブロック10に設置することができる。
In the connection apparatus shown in FIG. 1, the
キャピラリ15に形成する貫通孔の数は任意である。例えば、1つの光デバイスが有する光信号端子が4つの場合に、4本の貫通孔を形成したキャピラリ15を光デバイスごとに準備する。或いは、1つの光デバイスが有する光信号端子が1つの場合に、4つの光デバイスごとに4本の貫通孔を形成したキャピラリ15を準備してもよい。 The number of through holes formed in the capillary 15 is arbitrary. For example, in the case where one optical device has four optical signal terminals, a capillary 15 having four through holes is prepared for each optical device. Alternatively, when one optical device has one optical signal terminal, a capillary 15 in which four through holes are formed for every four optical devices may be prepared.
なお、ブロック10に必要な位置精度で光接続子100を配置することができるなら、キャピラリ15を使用しなくてもよい。例えば、ブロック10を2つの部分に分割し、分割した部分の合わせ面に光接続子100を配置するためのV字状の溝をそれぞれ形成する。V字状の溝は合わせ面に開口部が形成され、分割した部分を重ね合わせたときに開口部が一致するように形成される。V字状の溝に光接続子100が配置した状態で2つの部分を重ね合わせることで、光接続子100をブロック10の内部に固定することができる。V字状の溝は、貫通孔を形成するよりも加工が容易で、しかも寸法精度を高くすることができる。なお、分割したブロック10の一方の部分だけにV字状の溝を形成してもよい。
If the
回路基板20には、回路基板20よりも剛性の高いスティフナ30が固定されている。スティフナ30は、回路基板20が撓んだりしないように接続装置の機械的強度を確保すると共に、接続装置の構成部品のそれぞれを固定する支持体として使用されている。
The
また、ブロック10の第1主面に、光接続子100が貫通するガイドプレート60が配置されている。ガイドプレート60に設けられた貫通孔に、スティフナ30に固定されたガイドピン70が挿入されている。これにより、ガイドプレート60の位置が画定する。ガイドプレート60には、回路基板20に形成されたアライメントマーク22を目視できるように開口領域が設けられている。ガイドプレート60をブロック10の第1主面に配置することにより、ブロック10を回路基板20に設置する際に使用するアライメントマーク22の位置を容易に確認することができる。
Further, a
図1に示した接続装置では、ブロック10が、第1主面と垂直な方向(以下において「厚さ方向」という。)に沿って移動可能なように、回路基板20に取り付けられている。つまり、ブロック10は回路基板20に固定されていない。そして、ガイドプレート60と回路基板20との間には、隙間が設けられている。このため、ブロック10は、スティフナ30及びスティフナ30に固定された回路基板20に対して、厚さ方向に移動可能である。また、ガイドプレート60と回路基板20との間に隙間を設けることにより、回路基板20の表面が平坦でない場合に、その影響がガイドプレート60に及ぶことを抑制できる。
In the connection apparatus shown in FIG. 1, the
図1に示した接続装置は、回路基板20に対するブロック10の相対的な位置を調整する位置調整機構40を備える。この位置調整機構40は、厚さ方向の一方に向けてブロック10を引く板状の引きばね41と、引きばね41の引く方向と逆方向にブロック10を押す板状の押しばね42から構成されている。そして、引きばね41による引き力F1と押しばね42の押し力F2の釣り合いによって、ブロック10の厚さ方向の位置が規定される。ブロック10を所定の位置で安定させるために、引きばね41と押しばね42の弾性力が予め設定されている。
1 includes a
図1に示すように、第1主面に対向するブロック10の第2主面に引きばね41の中央部が固定され、引きばね41の両端がスティフナ30に押し付けられて弾性的に接触している。より具体的には、図2に示すように、第1ボルト51が引きばね41の中央部を貫通してブロック10の第2主面に固定されている。
As shown in FIG. 1, the central portion of the
一方、図2に示すように、押しばね42の一方の端部が第2ボルト52によってスティフナ30に固定され、他方の端部がブロック10の第2主面に押し付けられて弾性的に接触している。引きばね41及び押しばね42は、スティフナ30を介して回路基板20に固定されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, one end portion of the
なお、例えば第2ボルト52をスティフナ30にねじ結合させ、ねじの締め方を調整することによって、ブロック10の厚さ方向の位置を微調整することもできる。このように、引きばね41と押しばね42の組み合わせは、ブロック10をスティフナ30及び回路基板20に対して相対的に移動させる位置調整機構として機能する。
For example, the position of the
以下に、図1に示した接続装置の製造方法について説明する。以下では、光接続子100に光ファイバを使用し、電気接続子200にカンチレバー形のプローブを使用する場合を例示的に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the connection device shown in FIG. 1 will be described. Hereinafter, a case where an optical fiber is used for the
先ず、端部について端末処理した光ファイバを光接続子100として準備する。「端末処理」とは、光学的接続端部101とする端部のレンズ加工や研磨、被覆剥き加工や、他方の端部に光コネクタを装着する処理などである。
First, an optical fiber whose end is subjected to terminal processing is prepared as an
そして、図3に示すように、ブロック10の第1主面に光学的接続端部101が露出するように、光接続子100をブロック10に設置する。例えば、光接続子100を貫通させたキャピラリ15をブロック10に固定する。このとき、光学的接続端部101が所定の高さでブロック10の第1主面から露出するように光接続子100の突き出し量を調整し、光接続子100が所定の位置に設置されたことを確認して、キャピラリ15を固定する。
Then, as shown in FIG. 3, the
次いで、ガイドプレート60をブロック10の第1主面に取り付ける。そして、ブロック10を回路基板20の所定の位置に取り付ける。例えば、回路基板20の所定の位置に形成された空洞に、ブロック10を挿入する。このとき、回路基板20に形成したアライメントマーク22を目印にして位置合わせしながら、ブロック10を回路基板20に取り付ける。アライメントマーク22を露出させる開口領域を設けたガイドプレート60をブロック10に配置することにより、ブロック10と回路基板20の位置合わせが容易である。
Next, the
そして、回路基板20にスティフナ30を固定する。このとき、図4に示すように、スティフナ30に固定されたガイドピン70によってガイドプレート60の位置が設定される。
Then, the
次に、図2に示したように、引きばね41と押しばね42をブロック10とスティフナ30に取りつける。そして、引きばね41と押しばね42の位置を固定する。このとき、厚さ方向の位置の調整だけでなく、厚さ方向と垂直な平行な方向の調整も行う。位置の調整の基準は、回路基板20の主面である。
Next, as shown in FIG. 2, the
次いで、電気接続子200を回路基板20に設置する。このとき、以下のように光接続子100の位置情報を参照して、電気接続子200の位置決めが行われる。
Next, the
先ず、光接続子100の位置情報を解析し、光学的接続端部101の位置について、予め設定されていた設定位置からのズレ量(以下、単に「ズレ量」という。)を検出する。そして、光学的接続端部101の位置のズレ量を参照して、電気接続子200の電気的接続端部201の最適位置を算出する。
First, the positional information of the
例えば、光接続子100の光学的接続端部101に関する所定の設定座標と、実際にブロック10に設置された光接続子100の光学的接続端部101の座標とを比較して、光学的接続端部101の位置のズレ量を検出する。そして、電気的接続端部201に関する所定の設定座標からの位置のズレ量が、光学的接続端部101の位置のズレ量と同様であるように、電気的接続端部201の位置の座標を決定する。
For example, a predetermined set coordinate regarding the
このとき、ズレ量を統計的に処理して、電気接続子200の電気的接続端部201の位置を決定してもよい。例えば、ズレ量のバラつきのヒストグラムを作成し、ズレ量の平均値やばらつき(偏差)などを算出する。そして、光接続子100の光学的接続端部101に対して所定の相対位置になるように、電気接続子200の電気的接続端部201の位置を算出する。
At this time, the position of the electrical connection end 201 of the
その後、算出された位置に電気的接続端部201が配置されるようにして、電気接続子200を回路基板20の接合パット21に接合する。以上により、図1に示した接続装置が完成する。
After that, the
図5に、光接続子100の光学的接続端部101と電気接続子200の電気的接続端部201の位置の例を示す。図5に示した例では、4つの光接続子100の光学的接続端部101のそれぞれと対になるように、4つの電気接続子200の電気的接続端部201が配置されている。これにより、例えば1つの電気信号端子と1つの光信号端子を対として有する光デバイスについて、4個の光デバイスを連続的若しくは同時に検査することができる。
FIG. 5 shows an example of the positions of the
このように、複数の光デバイスが形成されたウェハの検査に対応して、同時に2以上の光デバイスについて信号端子に接続する光接続子100と電気接続子200を有する接続装置を提供することができる。或いは、4つの光信号端子と4つの電気信号端子を有する光デバイスを、4つの光接続子100と4つ電気接続子200を用いて検査することができる。これにより、複数の光デバイスの光信号を一括採取して測定することができるので、検査の効率を向上させることができ、検査時間の短縮が可能になる。
Thus, in response to the inspection of a wafer on which a plurality of optical devices are formed, it is possible to provide a connection apparatus having an
上記のように光接続子100の位置情報を参照して電気接続子200を回路基板20に設置することにより、光学的接続端部101と電気的接続端部201との相対的な位置関係を所望の位置精度の範囲に収めることができる。これにより、光接続子100と電気接続子200を同時に高い精度で光デバイスの信号端子に接続させることができる。その結果、光デバイスの正確な測定が可能となる。
By installing the
なお、接合パット21とアライメントマーク22とは、回路基板20を形成する際に同一のプロセス工程で同時に形成することが好ましい。これにより、接合パット21とアライメントマーク22の相対的な位置の精度を、プロセス工程の製造の精度に応じて高くすることができる。その結果、アライメントマーク22を用いて位置合わせしたときに、接合パット21に対しても高精度に位置合わせすることができる。
Note that the
接続装置の機械的強度を得るために、スティフナ30は一定程度の厚みを有して形成される。一方、ブロック10を厚くすると、光接続子100を配置することが難しくなる。このため、例えば図6に示すように、スティフナ30にブロック10を配置する凹部を形成する。図6には、スティフナ30に形成した1つの凹部の内部にブロック10がそれぞれ配置される4つの開口部300が形成された例を示した。図7は、ガイドプレート60がそれぞれ配置された4つのブロック10を、スティフナ30に固定した回路基板20に配置した例を示す。図7では、光接続子100や電気接続子200、回路基板20の上面に配置される接続端子23などの部品の図示を省略している。
In order to obtain the mechanical strength of the connecting device, the
スティフナ30のそれぞれの凹部のサイズやその内部に配置するブロック10の個数は、スティフナ30に要求される機械的強度やブロック10のサイズによって任意に設定できる。複数のブロック10をスティフナ30に固定することにより、同時に複数の光デバイスを検査したり、大面積の光デバイスを検査したりすることができる。
The size of each recess of the
また、キャピラリ15は、例えば図8~図9に示すように、ブロック10とキャピラリ15の間に挿入される固定用柱材16によってブロック10に押し付けられて固定される。図9は、図8の領域Aの平面図である。固定用柱材16は図10に示すように円柱状であり、固定用柱材16を嵌入する嵌入孔をブロック10に形成する。嵌入孔は、キャピラリ15が嵌め込まれる空洞と平行してブロック10の厚さ方向に延伸する。即ち、図11に示すように、キャピラリ15が嵌め込まれる空洞11の周囲に、空洞11と平行に延伸する嵌入孔12をブロック10に形成する。嵌入孔12は空洞11の長手方向に沿って連続して形成され、空洞11に嵌め込まれたキャピラリ15と嵌入孔12に嵌入された固定用柱材16の側面が接触する。
The capillary 15 is pressed and fixed to the
図12に、キャピラリ15の厚さ方向と垂直な断面図を示す。キャピラリ15には、光学的接続端部101が貫通する貫通孔150が形成されると共に、側面に固定用柱材16と嵌合する溝151が厚さ方向に形成されている。キャピラリ15を空洞11に嵌め込んだ後、嵌入孔12に固定用柱材16を嵌入することにより、キャピラリ15がブロック10に固定される。上記では、3本の固定用柱材16によってキャピラリ15をブロック10に固定する例を示した。
FIG. 12 shows a cross-sectional view perpendicular to the thickness direction of the capillary 15. The capillary 15 has a through-
キャピラリ15とブロック10の位置合わせは、例えば以下のように行われる。予めブロック10の外形とキャピラリ15に形成された基準穴152が所定の精度に収まるように設計した治工具に、キャピラリ15とブロック10をセットする。このとき、治工具に取り付けられた基準ピンに基準穴152が挿入されてキャピラリ15がセットされる。その後、光接続子100の位置とブロック10の外形が設計上の許容範囲に入るように、キャピラリ15を回転させて調整する。ブロック10の外形と光接続子100の位置が調整できたら、固定用柱材16を挿入してキャピラリ15を固定する。その後、キャピラリ15を固定したブロック10を治工具から取り外す。
The alignment of the capillary 15 and the
(その他の実施形態)
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiments. However, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. That is, it goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein.
Claims (17)
前記光信号端子と光学的に接続する光接続子と、
前記電気信号端子と電気的に接続する電気接続子と
を備えることを特徴とする接続装置。 A connection device used for inspection of a semiconductor element having an electric signal terminal through which an electric signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates,
An optical connector optically connected to the optical signal terminal;
A connection device comprising: an electrical connector electrically connected to the electrical signal terminal.
前記ブロックが挿入され、前記電気接続子と電気的に接続する電気回路が形成された回路基板と
を備え、
前記電気接続子が前記回路基板に設置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の接続装置。 A block for fixing the optical connector in a state where an optical connection end portion optically connected to the optical signal terminal of the optical connector is exposed on a main surface;
A circuit board in which the block is inserted and an electrical circuit electrically connected to the electrical connector is formed;
The connection device according to claim 1, wherein the electrical connector is installed on the circuit board.
前記キャピラリが前記ブロックに嵌め込まれていることを特徴とする請求項3に記載の接続装置。 Further comprising a capillary for fixing the optical connector in a penetrating state;
The connection device according to claim 3, wherein the capillary is fitted into the block.
前記回路基板に対する前記ブロックの相対的な位置を調整する位置調整機構を更に備えることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の接続装置。 The block is attached to the circuit board so as to be movable along a thickness direction perpendicular to the main surface;
The connection device according to claim 3, further comprising a position adjustment mechanism that adjusts a relative position of the block with respect to the circuit board.
前記厚さ方向の一方に向けて前記ブロックを引く板状の引きばねと、
前記引きばねの引く方向と逆方向に前記ブロックを押す板状の押しばねと
を備え、
前記引きばねによる引き力と前記押しばねの押し力の釣り合いによって前記ブロックの前記厚さ方向の位置が規定されることを特徴とする請求項6に記載の接続装置。 The position adjusting mechanism is
A plate-like tension spring that pulls the block toward one side in the thickness direction;
A plate-like push spring that pushes the block in a direction opposite to the pulling direction of the pull spring;
The connecting device according to claim 6, wherein a position of the block in the thickness direction is defined by a balance between a pulling force by the pulling spring and a pressing force of the pressing spring.
前記ブロックに固定された前記引きばねが、前記スティフナに弾性的に接触し、
前記スティフナに固定された前記押しばねが、前記ブロックに弾性的に接触する
ことを特徴とする請求項7に記載の接続装置。 A stiffener that is fixed to the circuit board and is more rigid than the circuit board;
The tension spring fixed to the block elastically contacts the stiffener;
The connection device according to claim 7, wherein the push spring fixed to the stiffener elastically contacts the block.
前記ガイドプレートに設けられた貫通孔に、前記スティフナに固定されたガイドピンが挿入されていることを特徴とする請求項8に記載の接続装置。 A guide plate disposed on the main surface of the block, through which the optical connector passes,
The connecting device according to claim 8, wherein a guide pin fixed to the stiffener is inserted into a through hole provided in the guide plate.
前記光信号端子と光学的に接続させる光接続子の光学的接続端部をブロックの主面に露出させた状態で、前記光接続子を前記ブロックに固定するステップと、
前記ブロックの前記主面が露出した状態になるように、前記ブロックを回路基板に取り付けるステップと、
前記光学的接続端部の位置情報を参照して、電気接続子の電気的接続端部が所定の位置に配置されるように、前記電気接続子を前記回路基板に設置するステップと
を含むことを特徴とする接続装置の製造方法。 A method for manufacturing a connection device used for inspection of a semiconductor element having an electrical signal terminal through which an electrical signal propagates and an optical signal terminal through which an optical signal propagates,
Fixing the optical connector to the block in a state where the optical connection end of the optical connector optically connected to the optical signal terminal is exposed on the main surface of the block;
Attaching the block to the circuit board so that the main surface of the block is exposed;
Placing the electrical connector on the circuit board so that the electrical connection end of the electrical connector is disposed at a predetermined position with reference to the position information of the optical connection end. A method for manufacturing a connecting device.
前記光学的接続端部の位置について、設定位置からのズレ量を検出する段階と、
前記ズレ量を参照して、前記電気的接続端部の位置を算出する段階と、
前記ズレ量を参照して算出された位置に前記電気的接続端部が配置されるようにして、前記電気接続子を前記回路基板に設置する段階と
を含むことを特徴とする請求項10に記載の接続装置の製造方法。 Installing the electrical connector on the circuit board;
Detecting the amount of deviation from the set position for the position of the optical connection end;
Calculating the position of the electrical connection end with reference to the amount of displacement;
The method of claim 10, further comprising: installing the electrical connector on the circuit board so that the electrical connection end is disposed at a position calculated with reference to the shift amount. The manufacturing method of the connection apparatus of description.
前記回路基板に対する前記ブロックの相対的な位置を調整する位置調整機構を前記回路基板に固定するステップを更に含むことを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の接続装置の製造方法。 The block is attached to the circuit board so as to be movable along a thickness direction perpendicular to the main surface,
15. The manufacturing method of a connection device according to claim 10, further comprising a step of fixing to the circuit board a position adjusting mechanism for adjusting a relative position of the block with respect to the circuit board. Method.
前記厚さ方向の一方に向けて前記ブロックを引く板状の引きばねと、
前記引きばねの引く方向と逆方向に前記ブロックを押す板状の押しばねと
により構成し、
前記引きばねによる引き力と前記押しばねの押し力の釣り合いによって前記ブロックの前記厚さ方向の位置を規定することを特徴とする請求項15に記載の接続装置の製造方法。 The position adjusting mechanism;
A plate-like tension spring that pulls the block toward one side in the thickness direction;
A plate-like push spring that pushes the block in a direction opposite to the pulling direction of the pull spring,
The method of manufacturing a connection device according to claim 15, wherein the position of the block in the thickness direction is defined by a balance between a pulling force by the pulling spring and a pressing force of the pressing spring.
前記ブロックに固定した前記引きばねを、前記スティフナに弾性的に接触させ、
前記スティフナに固定した前記押しばねを、前記ブロックに弾性的に接触させる
ことを特徴とする請求項16に記載の接続装置の製造方法。 A step of fixing a stiffener having a higher rigidity than the circuit board to the circuit board;
The tension spring fixed to the block is brought into elastic contact with the stiffener;
The method of manufacturing a connection device according to claim 16, wherein the push spring fixed to the stiffener is elastically brought into contact with the block.
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