MOEMSデバイスのPCB設計とパッケージング方法の分析

MOEMSは、世界で最も人気のあるテクノロジーのXNUMXつとなった新興テクノロジーです。 MOEMSは、フォトニックシステムを使用する微小電気機械システム（MEMS）です。マイクロメカニカル光変調器、マイクロメカニカル光スイッチ、ICおよびその他のコンポーネントが含まれ、MEMSテクノロジーの小型化、多様性、およびマイクロエレクトロニクスを使用して、光デバイスと電気デバイスのシームレスな統合を実現します。簡単に言えば、MOEMSはシステムレベルのチップをさらに統合したものです。大規模なオプトメカニカルデバイスと比較して、 PCB 設計MOEMSデバイスは、より小さく、より軽く、より速く（より高い共振周波数で）、バッチで製造できます。導波管法と比較して、この自由空間法には、結合損失が少なく、クロストークが小さいという利点があります。フォトニクスと情報技術の変化は、MOEMSの開発を直接促進しました。図1は、マイクロエレクトロニクス、マイクロメカニックス、オプトエレクトロニクス、光ファイバー、MEMS、MOEMSの関係を示しています。今日、情報技術は急速かつ絶えず更新されており、2010年までに光の開放速度はTb / sに達する可能性があります。データレートの増加と高性能の新世代機器の要件により、MOEMSと光相互接続の需要が高まっており、オプトエレクトロニクスの分野でのPCB設計MOEMSデバイスのアプリケーションは拡大を続けています。

PCB設計MOEMSデバイスとテクノロジーPCB設計MOEMSデバイスは、物理的な動作原理に従って干渉、回折、透過、および反射のタイプに分類され（表1を参照）、それらのほとんどは反射デバイスを使用します。 MOEMSは、過去数年間で大きな発展を遂げました。近年、高速通信やデータ伝送への需要の高まりにより、MOEMS技術とそのデバイスの研究開発が大きく刺激されています。必要な低損失、低EMV感度、および低クロストーク高データレート反射光PCB設計MOEMSデバイスが開発されました。

現在、可変光減衰器（VOA）などの単純なデバイスに加えて、MOEMSテクノロジーを使用して、調整可能な垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）、光変調器、調整可能な波長選択光検出器、およびその他の光学デバイスを製造することもできます。アクティブコンポーネントとフィルタ、光スイッチ、プログラム可能な波長の光アド/ドロップマルチプレクサ（OADM）、その他の光パッシブコンポーネント、および大規模光クロスコネクト（OXC）。

情報技術において、光学アプリケーションの鍵のXNUMXつは、商業化された光源です。モノリシック光源（熱放射源、LED、LD、VCSELなど）に加えて、アクティブデバイスを備えたMOEMS光源が特に懸念されます。例えば、チューナブルVCSELでは、マイクロメカニックスで共振器の長さを変えることで共振器の発光波長を変えることができ、高性能WDM技術を実現しています。現在、サポートカンチレバーのチューニング方法とサポートアームを備えた可動構造が開発されています。

可動ミラーとミラーアレイを備えたMOEMS光スイッチも、OXC、並列、およびオン/オフスイッチアレイを組み立てるために開発されました。図2は、フリースペースMOEMS光ファイバースイッチを示しています。このスイッチには、ファイバーを横方向に動かすためのU字型のカンチレバーアクチュエーターがXNUMX対あります。従来の導波管スイッチと比較して、その利点は、結合損失が低く、クロストークが小さいことです。

可変DWDMネットワークでは、広範囲の連続調整が可能な光学フィルターが非常に重要なデバイスであり、さまざまな材料システムを使用したMOEMSF_Pフィルターが開発されています。調整可能なダイアフラムの機械的柔軟性と有効な光共振器の長さにより、これらのデバイスの波長調整可能な範囲はわずか70nmです。日本のOpNext社は、記録的な調整可能な幅を備えたMOEMSF_Pフィルターを開発しました。このフィルターは、複数のInP /エアギャップMOEMSテクノロジーに基づいています。垂直構造は、6層の吊り下げられたInPダイアフラムで構成されています。フィルムは円形構造で、1つまたは250つのサスペンションフレームで支えられています。長方形のサポートテーブル接続。その連続調整可能なF_Pフィルターは、1800番目と112番目の光通信ウィンドウ（5 XNUMX〜XNUMX nm）をカバーする非常に広い阻止帯域を持ち、その波長調整幅はXNUMX nmより大きく、作動電圧はXNUMXVと低くなっています。

MOEMSの設計と製造技術ほとんどのMOEMS製造技術は、IC業界とその製造基準から直接発展しています。そのため、MOEMSではボディと表面のマイクロマシニングと大量マイクロマシニング（HARM）技術が使用されています。しかし、ダイのサイズ、材料の均一性、XNUMX次元技術、表面トポグラフィーと最終処理、不均一性と温度感度など、他の課題もあります。