JP2007065666A - 光変調器モジュールパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】最小化可能な、光透過性蓋に電気的／光学的特性が集中されることがなく、 標準半導体工程を用いることができ、異物による影響を減らすことができる、光透過性基板の製作費用が安価な光変調器モジュールパッケージを提供する。
【解決手段】光変調器モジュールパッケージは、光の出入りすることができる貫通ホールが形成され、 内部または外面のうち少なくとも一面に回路が形成されている基板２１０、貫通ホールに収容されて、光変調器素子２３０に入射される入射光と光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性の蓋２５０、基板の一面に付着されて光変調器素子２３０とドライバ集積回路２２０、２４０を基板に実装するための金属接続部を含む。光変調器素子と一定間隔離隔されて設置される光透過性蓋をエンベデッド形式で基板内に収容することにより、モジュールパッケージを最小化することができる。
【選択図】 図２ｅ

Description

本発明は、光変調器に関するもので、特に光変調器モジュールパッケージに関する。

光変調器は光ファイバまたは光周波数帯の自由空間を伝送媒体とする場合に送信機にて信号を光に乗せる（光変調）回路または装置である。光変調器は光メモリー、光ディスプレイ、プリンタ、光インターコネクション、ホログラムなどの分野に使用されており、現在これを用いる表示装置の開発研究が活発に進行されている。このような光変調器はメムス技術に関連するが、メムス（MEMS : Micro Electro Mechanical System、マイクロ電子機械システム）は半導体製造技術を用いてシリコン基板の上に３次元の構造物を形成する技術である。このようなメムスの応用分野は非常に多様であり、例えば、車両用各種センサ、インクジェットプリンタヘッド、ＨＤＤ磁気ヘッド及び小型化及び高機能化の急進展されている携帯型通信機器などをあげることができる。

メムス素子は機械的な動作をするために基板上に搖動型浮上部分を有する。メムスは超小型電気機械システムまたは素子と呼ぶことができるが、その応用の１つとして光学分野に応用されている。マイクロマシーニング技術を利用すれば１ｍｍより小さな光学部品を製作することができ、これらを用いて超小型光システムを具現することができる。別途に製作した半導体レーザをあらかじめマイクロマシーニング技術により製作した固定台に装着し、マイクロフレネルレンズ、ビームスプリッター、４５゜反射ミラーをマイクロマシーニング技術により製作して組立てることができる。既存の光学システムは大きくて重い光学台の上にミラー、レンズなどの組立器具を利用してシステムを構成する。また、レーザのサイズも大きい。このように構成する光学システムの性能を得るためには、精緻なステージを利用して光軸及び反射角、反射面などをかなり努力をして整列しなければならないという問題点がある。

現在、超小型光システムは、早い応答速度と小さな損失、集積化及びデジタル化の容易性などの長所により情報通信装置、情報ディスプレイ及び記録装置に採択されて応用されている。例えば、マイクロミラー、マイクロレンズ、光ファイバ固定台などのマイクロ光学部品は情報貯蔵記録装置、大型画像表示装置、光通信素子、適応光学に応用することができる。

ここで、マイクロミラーは上下方向、回転方向、滑る方向などの方向と動的及び静的な運動に応じて多方面に応用される。上下方向の運動は位相補正器や回折器などに応用され、傾く方向の運動はスキャナやスイッチ、光信号分配器、光信号減衰器、光源アレイなどに、また滑る方向の運動は光遮蔽器やスイッチ光信号分配器などに応用される。

マイクロミラーのサイズは１０〜１０００μｍ程度であり、ミラーの個数は１〜１０６個程度が製作されて応用されている。大型画像表示装置はサイズが１０〜５０μｍ程度と小さいがミラーの数が画素数程度必要であるから百万個程度のミラーが必要である。しかし、適応光学や光信号分配器の場合にはミラーのサイズは数百μｍ程度と多少大きくなるが、個数は減って数百個程度が必要である。スキャナや光学ピックアップ装置の場合、ミラーは数ｍｍ程度と大きくなり１個でも応用が十分である。このように、応用に応じてサイズと個数が非常に異なり、動作方向及び動的または静的な動作により応用が変わる。もちろんそれに従ってマイクロミラーの製作方法も変わる。大型画像表示装置のミラーはサイズが数十μｍ程度であるが、応答時間は数十μｓ程度で非常に早いし、適応光学や光信号分配器のミラーはサイズが数百μｍ程度であり、応答時間は数百μｓ程度である。サイズが数ｍｍ程度であるミラーはスキャナなどに使用されるが応答時間は数μｓ程度である。

図１は従来技術による光変調器モジュールパッケージの分解斜視図である。図１を参照すれば、光変調器モジュールパッケージ１００は基板１１０、光透過性基板１２０、光変調器素子１３０、ドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄ、熱放出板１５０及びコネクタ１６０を含む。ここで、光透過性基板１２０は、ファインピッチ（ｆｉｎｅ−ｐｉｔｃｈ） 配線とバンプアレイ（ｂｕｍｐ ａｒｒａｙ） 製作が可能な基板であって、印刷回路基板だけではなくガラス基板、シリコン基板、ＬＴＣＣ基板、多層（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ）ＰＣＢ などが含まれる。

基板１１０は、一般的に使用される半導体基板であり、光透過性基板１２０は下面が基板１１０上に付着される。そして基板１１０に形成された孔に対応して光変調器素子１３０が光透過性基板１２０の上面に付着される。

光変調器素子１３０は、基板１１０の孔を通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する。光変調器素子１３０は光透過性基板１２０上にフリップチップ接続されている。周りに接着剤などが形成されていて外部環境から密封され、光透過性基板１２０の表面に沿って形成された電気配線により電気的接続が維持される。

ドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄは、光透過性基板１２０の付着された光変調器素子１３０の周辺にフリップチップ接続されているし、外部から入力される制御信号に応じて光変調器素子１３０に駆動電圧を提供する役割をする。

熱放出板１５０は、光変調器素子１３０とドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄから発生された熱を放出するために具備されるが熱をよく放出する金属性物質が使用される。

図１に図示された光変調器モジュールパッケージ１００の製造方法は、基板１１０にコネクタ１６０を付着する段階、光透過性基板１２０に光変調器素子１３０ 及びドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄを付着する段階、放熱板１５０を提供する段階、基板１１０に光透過性基板１２０を積層してワイヤボンディングを行う段階、光変調器素子１３０及びドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄに熱放出板１５０を付着する段階及び光変調器素子１３０及びドライバ集積回路１４０ａないし１４０ｄを実装して光変調器モジュールパッケージ１００を形成する段階を含む。

また、特許文献１に開示された静電駆動方式格子光変調器は、反射表面部を有し基板上部に浮遊（suspended）する多数の一定に離隔した変形可能反射型リボンを含む。

米国特許第５、３１１、３６０号明細書

図１に図示された光変調器モジュールパッケージ１００は構成部品が非常に多い方であり、したがって多数の部品を適正空間に実装しなければならないが、モジュールパッケージを最小化するのに限界がある。また、光変調器素子１３０を光透過性基板１２０に直接実装するために光透過性基板１２０に電気的／光学的特性が集中化となり、これを具現するための光透過性基板１２０の製作費用の増加する問題点がある。また、光変調器素子１３０が光透過性基板１２０に直接実装されることにより、光変調器素子１３０と光透過性基板１２０間の狭い間隔により異物影響の拡がる問題点がある。また、光変調器素子１３０を光透過性基板１２０に直接実装する工程中に異物による汚染の問題、スクラッチの発生できるという問題点がある。

本発明は、光変調器素子と一定間隔離隔されて設置される光透過性蓋をエンベデッド形式で基板内に収容することにより、モジュールパッケージを最小化することができる光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は光変調器素子を光透過性蓋に直接実装しないことで光透過性蓋に電気的／光学的特性が集中されない光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は、光透過性蓋に電気的／光学的特性が集中されることがなく、 標準半導体工程を用いることができる、光透過性基板の製作費用が安価な光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことにより、光変調器素子と光透過性蓋間の異物による影響を減らすことができる光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことにより、光変調器素子を光透過性基板に直接実装する工程中発生する異物による汚染の問題を減らすことができる光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は、光変調器素子が標準半導体工程により製作されたシリコン基板上に実装されることでファインピッチ（ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈ） 応用により容易な光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

また、本発明は、光透過性基板を光変調器素子に対して傾けること［ティルティング（ｔｉｌｔｉｎｇ）］が できることで光学ノイズを減らすことができる光変調器モジュールパッケージを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、一態様において、本発明は、光の出入りすることができる貫通ホールが形成され、内部または外面のうち少なくとも一面に回路が形成されている基板、前記貫通ホールに収容され、光変調器素子に入射される入射光と前記光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性蓋、及び前記基板の一面に付着されて前記光変調器素子とドライバ集積回路を前記基板に実装するための金属接続部を含む光変調器モジュールパッケージを提供する。

上述したように本発明による光変調器モジュールパッケージは、光変調器素子と一定間隔離隔されて設置される光透過性蓋をエンベデッド形式で基板内に収容することにより、モジュールパッケージを最小化することができる効果がある。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは、光変調器素子を光透過性蓋に直接実装しないことにより光透過性蓋に電気的／光学的特性が集中されない効果がある。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは、光透過性蓋に電気的／光学的特性が集中されないことにより光透過性基板の安価な製作費用の効果がある。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことにより光変調器素子と光透過性蓋間の異物影響を減らすことができる効果がある。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことにより光変調器素子を光透過性基板に直接実装する工程中発生する異物による汚染の問題を減らすことができる効果がある。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことによりファインピッチ（fine pitch）が可能であるという効果がある。

以下に、本発明にかかる光変調器モジュールパッケージの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本発明の一実施形態によれば、光が出入りすることができる貫通ホールが形成されて、内部または外面のうち少なくとも一面に回路が形成されている基板、貫通ホールに収容されて光変調器素子に入射される入射光と光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性蓋、基板の一面に付着されて光変調器素子とドライバ集積回路を基板に実装するための金属接続部を含む光変調器モジュールパッケージを提示することができる。

ここで、貫通ホールの断面は「□」または「凸」形状であり、上記光透過性蓋は上記貫通ホール中、上記光変調器素子に対向して収容されるように構成することができる。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは基板の貫通ホールに対応して基板に実装され、基板の貫通ホールを通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する光変調器素子、光変調器素子の周辺で基板に実装され、 外部から入力される制御信号に応じて光変調器素子に駆動電圧を提供する少なくとも１つのドライバ集積回路をさらに含むことができる。

ここで、光透過性蓋は貫通ホールにあらかじめ設定された角度で傾いて収容されるように構成することができる。

ここで、光透過性蓋の傾きは水平を基準として４度になり得る。

本発明の他の実施形態によれば、光が出入りすることができる第１貫通ホールが形成されて、内部または外面のうち少なくとも一面に回路が形成されている基板、基板上に位置し、第１貫通ホールの開放面を含む第２貫通ホールが形成されたハウジング、第２貫通ホールに収容されて、光変調器素子に入射される入射光と光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性蓋、基板の一面に付着されて光変調器素子とドライバ集積回路を基板に実装するための金属接続部を含む光変調器モジュールパッケージを提示することができる。

ここで、第２貫通ホールの断面は「□」または「凸」形状であり、光透過性蓋は第２貫通ホール中上記光変調器素子に対向して収容されるように構成することができる。

また、本発明による光変調器モジュールパッケージは基板の第１貫通ホールに対応して基板に実装されて、基板の第１貫通ホールを通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する光変調器素子、光変調器素子の周辺で基板に実装され、外部から入力される制御信号に応じて光変調器素子に駆動電圧を提供する少なくとも１つのドライバ集積回路をさらに含むことができる。

ここで、光変調器素子及びドライバ集積回路は基板にフリップチップ接続されるように構成することができる。

また、光変調器素子はエポキシの樹脂でサイドシーリングすることができる。

ここで、金属接続部は金属バンプまたは金属パッドであリ得る。

以下、本発明による光変調器モジュールパッケージの好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。添付図面を参照して説明することにおいて、図面番号にかかわらず同一の構成要素は同一参照符号を付与してこれに対する重複される説明は略する。また、本発明の実施例は一般的に、外部に信号を伝送したり外部から信号を受信したりするためのメムスパッケージに適用することができる。本発明の好ましい実施例を詳しく説明することに先立って本発明に適用されるメムスパッケージのうち光変調器に対して説明する。

光変調器は大きく直接光のオン／オフを制御する直接方式と反射及び回折を利用する間接方式に分けられる。また間接方式は静電気方式と圧電方式に分けることができる。ここで、光変調器はそれらが駆動される方式の如何にかかわらず本発明に適用が可能である。

米国特許第５、３１１、３６０号明細書に開示された静電駆動方式格子光変調器は、反射表面部を有し基板上部に浮遊（suspended）する多数の一定に離隔した変形可能反射型リボンを含む。

先ず、絶縁層がシリコン基板上に蒸着され、ひき続き犠牲二酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の蒸着工程が行われる。 窒化シリコン膜はリボンにパターニングされ、二酸化シリコン層の一部がエッチングされてリボンが窒化物フレームにより酸化物スペーサ層状に維持されるようにする。単一波長λ0を有した光を変調させるため、変調器はリボンの厚さと酸化物スペーサの厚さがλ0／４になるように設計される。

リボン状の反射表面と基板の反射表面間の垂直距離ｄに限定されたこのような変調器の格子振幅はリボン（第１電極としての役割をするリボンの反射表面）と基板（第２電極としての役割をする基板下部の伝導膜）間に電圧を印加することで制御される。

図２ａは本発明に適用可能な間接光変調器のうち圧電体を用いた一形態の回折型光変調器モジュールの斜視図であり、図２ｂは本発明の好ましい実施例に適用可能な圧電体を用いた他の形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。図２ａ及び図２bを参照すれば、基板２１５、絶縁層２２５、 犠牲層２３５、リボン構造物２４５及び圧電体２２５を含む光変調器が図示されている。

基板２１５は一般的に使用される半導体基板であり、絶縁層２２５はエッチング停止層（ｅｔｃｈ ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）として蒸着され、犠牲層として使用される物質をエッチングするエッチャント（ここでエッチャントはエッチングガスまたはエッチング溶液である）に対して選択比の高い物質より形成される。ここで絶縁層２２５上には入射光を反射するために反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）を形成することができる。

犠牲層２３５はリボン構造物が絶縁層２２５と一定間隔離隔されるように両サイドからリボン構造物２４５を支持し、中心部から空間を形成する役割をする。

リボン構造物２４５は上述のように、入射光の回折及び干渉を起こして信号を光変調する役割をする。リボン構造物２４５の形態は上述のように静電気方式に応じて複数のリボン形状より構成することもできるし、圧電方式に応じてリボンの中心部に複数のオープンホールを具備することもできる。また、圧電体２２５は上部及び下部電極間の電圧差により発生する上下または左右の収縮または膨脹程度に応じてリボン構造物２４５を上下に動くように制御する。ここで、反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）はリボン構造物２４５に形成されたホール２４５ｂ、２４５ｄに対応して形成される。

例えば、光の波長がλである場合、いかなる電圧も印加されないかまたは、所定の電圧が印加された状態でリボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）の形成された絶縁層２２５間の間隔はｎλ／２ （ｎは自然数）である。したがって、０次回折光（反射光）の場合リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）から反射された光と絶縁層２２５から反射された光間の全体経路差はｎλであって補強干渉をして回折光は最大輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合光の輝度は相殺干渉により最小値を有する。

また、上記印加された電圧と異なる適正電圧が圧電体２２５に印加される際、リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）の形成された絶縁層２２５間の間隔は（２ｎ＋１）λ／４（ｎは自然数）である。したがって、０次回折光（反射光）の場合リボン構造物に形成された上部反射層２４５（ａ）、２４５（ｃ）と絶縁層２２５から反射された光間の全体経路差は（２ｎ＋１）λ／２であり、相殺干渉をして回折光は最小輝度を有する。ここで、＋１次及び−１次回折光の場合補強干渉により光の輝度は最大値を有する。このような干渉の結果、光変調器は反射または回折光の光量を調節して信号を光に乗せることができる。

以上では、リボン構造物２４５と下部反射層２２５（ａ）、２２５（ｂ）の形成された絶縁層２２５間の間隔がｎλ／２または（２ｎ＋１）λ／４の場合を説明したが、入射光の回折、反射により干渉される強さを調節することができる間隔を有して駆動することができる多様な実施例が本発明に適用し得ることは当然である。

以下では、上述の図２ａに図示された形態の光変調器を中心に説明する。

図２ｃを参照すれば、光変調器はそれぞれ第１ピクセル（pixel ＃１）、第２ピクセル（pixel ＃２）、．．．、第ｍピクセル（pixel ＃ｍ）を担当するｍ個のマイクロミラー（１００−１、１００−２、．．．、１００−ｍ）で構成される。光変調器は垂直走査線または水平走査線（ここで、垂直走査線または水平走査線はｍ個のピクセルで構成されることを仮定する）の１次元映像に対する映像情報を担当し、各マイクロミラー（１００−１、１００−２、．．．、１００−ｍ）は垂直走査線または水平走査線を構成するｍ個のピクセルのうちいずれか１つのピクセルを担当する。したがって、それぞれのマイクロミラーから反射及び回折された光は以後光スキャン装置によりスクリーンに２次元映像で投射される。例えば、ＶＧＡ６４０＊４８０解像度の場合４８０個の垂直ピクセルに対して光スキャン装置（不図示）の一面から６４０回モジュレーションをして光スキャン装置の一面当たり画面１フレームが生成される。 ここで、光スキャン装置は、ポリゴンミラー（Polygon Mirror）、 回転バー（Rotating bar） またはガルバノミラー（Galvano Mirror） などである。

以下、第１ピクセル（pixel ＃１）を中心として光変調の原理に対して説明するが、他のピクセルに対しても同一の内容が適用可能である。

本実施例で、リボン構造物２４５に形成されたホール２４５（ｂ）−１は２つあると仮定する。２つのホール２４５（ｂ）−１によりリボン構造物２４５上部には２つの上部反射層２４５（ａ）−１が形成される。絶縁層２２５には ２つのホール２４５（ｂ）−１に相応して２つの下部反射層が形成される。そして、第１ピクセル（pixel＃１）と第２ピクセル（pixel＃２）間の間隔による部分に相応して絶縁層２２５にはまた１つの下部反射層が形成される。よって、各ピクセル当たり上部反射層２４５（ａ）-１と下部反射層の個数は同じになり、図２ａを参照して前述したように０次回折光または±１次回折光を用いて変調光の輝度を調節することが可能である。

図２ｄを参照すれば、本発明の好ましい実施例に適用可能な回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図が図示される。

垂直に配列されたｍ個のマイクロミラー１００−１、１００−２、．．．、１００−ｍによって反射及び回折された光が光スキャン装置から反射されてスクリーン２７５に水平にスキャンされて生成された画面２８５−１、２８５−２、２８５−３、２８５−４、．．．、２８５−（ｋ−３）、２８５−（ｋ−２）、２８５−（ｋ−１）、２８５−ｋが図示されている。光スキャン装置にて一度回転する場合１つの映像フレームが投射されることができる。ここで、スキャン方向は左側から右側方向（矢印方向）に図示されているが、他の方向（例えば、その逆方向）にも映像がスキャンされ得ることは自明である。

ここで、本発明によれば、光変調器素子とこれを駆動するためのドライバ集積回路は基板に実装され、光変調器素子に出射される入射光及び回折光を透過する光透過性蓋は光変調器素子と一定間隔離隔されて用意される。

以上野説明は光変調器素子を一般的に図示した断面図について説明したものであるが、以下、添付図面を参照して、本発明による光変調器モジュールパッケージを具体的な実施例に基づいて説明する。本発明による実施例は大きく次のように３つに仕分けられる。以下に順番どおり説明する。

図２ｅは本発明の好ましい第１実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。図２ｅを参照すると、光変調器モジュールパッケージは基板２１０、ドライバ集積回路２２０、２４０、光変調器素子２３０、光透過性蓋２５０を含む。

基板２１０は、光変調器素子２３０に入射光が入射されることや回折光が出射されることができるように貫通ホールが形成されており、内部または外面のうち少なくとも１つに回路が形成されている。したがって基板２１０はドライバ集積回路２２０、２４０に外部制御回路から入力された制御信号を伝達する。 ここで、ドライバ集積回路２２０、２４０と電気的接続はフリップチップポンディングを通じて行われることができる。ここで、基板２１０はその一面に付着されて光変調器素子とドライバ集積回路を基板に実装するための金属バンプ（またはパッド：金属バンプ及びパッドを金属接続部と称することができる）をさらに含むことができる。ここで、金属バンプと金属パッドは通常使用される程度のサイズ差を有することができる。したがって基板２１０に形成された金属バンプは光変調器素子またはドライバ集積回路に形成された金属パッドとフリップチップ接続することができる。または基板２１０に形成された金属パッドは光変調器素子またはドライバ集積回路に形成された金属バンプとフリップチップ接続することができる。ここで、基板２１０はファインピッチ工程が可能な半導体シリコン基板、低温同時焼成セラミック（LTCC : Low Temperature Cofired Ceramic）または高温同時焼成セラミック（HTCC : High Temperature Cofired Ceramic）から形成することができる。

光変調器素子２３０は基板２１０の孔に対応する光透過性蓋２５０の上面に形成されており、基板２１０に形成された貫通ホールを通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する役割をする。ここで、光変調器素子２３０は基板２１０にフリップチップ接続することができる。

また、光変調器素子２３０は光透過性蓋２５０に対応して基板２１０にフリップチップ接続されており、断面が長方形であって一方方向が相対的により長く形成されている。また、光変調器素子２３０は周りに接着剤などが形成されていて外部環境から密封が提供される。ここで、密封のためには光変調器素子２３０の周りにダムを形成してあらかじめ設定されたディスペンシング（dispensing）液を用いて密封することもできる。

また、光変調器素子２３０はエポキシ樹脂で側面密封［サイドシーリング（side sealing）］することができる。すなわち、光変調器素子２３０の周辺にエポキシ樹脂を付着させて光変調器素子２３０を保護することができる。すなわち、エポキシ樹脂は一般的に硬化樹脂の機械的性質が優れるだけではなく寸法安定性が非常に良く、機械加工性が良いので、これを用いて光変調器素子２３０を保護することができる。

ドライバ集積回路２２０、２４０は、光透過性蓋２５０が付着された光変調器素子２３０の周辺にフリップチップ接続されており、外部から入力される制御信号に応じて光変調器素子２３０に駆動電圧を提供する役割をする。また、ドライバ集積回路２２０、２４０は、断面が長方形であり、光変調器素子２３０のサイズに相応して必要によりその数字は増減され得る。すなわち、図２ｅを参照すれば、ドライバ集積回路２２０、２４０は２つが図示されているが、本発明はここに限定されない。ここで、光変調器素子２３０及びドライバ集積回路２２０、２４０が光透過性蓋２５０に直接実装されないことでファインピッチ（fine pitch）が可能である。すなわち、一般的にガラスのような光透過性蓋２５０よりシリコン基板のような基板２１０に回路パターンを形成する場合微細な回路パターン形成が有利である。

光透過性蓋２５０は下面が基板２１０に形成された貫通ホールに収容され、入射光及び回折光が良好にパスすることができるように良質の光透過性物質で形成されることが好ましい。例えば、光透過性蓋２５０はガラスとなり得る。また、光透過性蓋２５０の一定領域には光を吸収して入射する光を上面で入射光及び回折光の透過を効率的にするために入射光及び回折光の透過されない領域に吸収膜コーティングまたは乱反射構造で製作され得るし、所望しない反射（radiation）及び反射度減少のために一面または両面に無反射コーティングすることができる。ここで、吸収膜は黒色の金属が使用され得る。また、基板２１０に形成された貫通ホールの断面は「凸」形状であり、光透過性蓋２５０は貫通ホール中上記光変調器素子２３０と対向して、すなわち、貫通ホールの断面の形状中広く開放された部分に位置することができる。したがって、光透過性蓋２５０は貫通ホール中狭く開放された部分に形成された基板２１０によって支持することができる。また、他の実施例によれば、基板２１０に形成された貫通ホールの断面は「□」形状であり、光透過性蓋２５０は貫通ホール中光変調器素子に対向して収容することができる。ここで、所定の接着剤を用いて光透過性蓋２５０を貫通ホールに収容して固定させることができる。

ここで、光変調器素子が光透過性蓋に直接実装されないことでファインピッチ（fine pitch）が可能である。一般的に、ガラス基板にもファインピッチ配線製作工程が可能であるが、ファインピッチ配線を製作するためにはドライエッチング（dry-etching）工程が必要である。しかし、ガラス基板には透過率向上のために無反射コーティング（anti-reflection coating : AR coating）をする場合が一般的であるので、ドライエッチング工程時無反射コーティング膜が損傷を受ける可能性が大きくて、ガラス基板に電気的／光学的／機械的特性が集中されるので加工が難しくなり単価の上がる短所がある。したがって、本発明のようにシリコン基板を用いることにより光透過性基板の様々の機能中電気／機械的特性はシリコン基板が担当し、ガラス基板は光学的特性のみ担当するほうが製作面や価格面や性能面で有利である。シリコン基板を用いる場合には半導体工程をそのまま利用することができるのでファインピッチ配線製作が可能であり膜の接着力も向上させることができる。

図３は本発明の好ましい第２実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。図３を参照すれば、光変調器モジュールパッケージは基板３１０、ドライバ集積回路３２０、３４０、光変調器素子３３０、光透過性蓋３５０を含む。以下では第１実施例との差異点を主として説明する。

光透過性蓋３５０はあらかじめ設定された角度ほど傾いて基板３１０内に収容される。すなわち、基板３１０に形成された貫通ホールの形状を光透過性蓋３５０が傾いて装着されることができるように製造する。ここで、光透過性蓋３５０があらかじめ設定された傾ける角度は、入射光及び回折光の光透過性蓋３５０から反射される量が最小限になる角度であれば、その数値に制限はない。したがって、このような角度は実験により設定され得るし、好ましくは傾きが水平を基準として４度ほどになる場合、反射ロスを減らすことができる。ここで、光通信素子の場合、４度ほど傾斜を与えて光信号反射ロスを減らす方向に使用される。すなわち、光透過性蓋３５０は光変調器素子３３０と平行である場合より互いに一定角度に傾いた場合入射光及び回折光の光透過性蓋３５０から反射される量が小さくなり得るので、このような性質を用いて光透過性蓋３５０を一定角度ほど傾けて基板３１０内に収容する。

ここで、光透過性蓋３５０が基板３１０に形成された貫通ホールに収容される形態は多様に具現され得る。図３を参照すれば、基板３１０に形成された貫通ホールの断面は「凸」形状であり、光透過性蓋３５０は貫通ホール中広く開放された部分に位置することができる。ここで、基板３１０に形成された貫通ホールが「凸」形状より片方へ傾いて光透過性蓋３５０は光変調器素子３３０と一定角度を形成する。この場合、光透過性蓋３５０は基板３１０に接着剤によって付着されることができる。

また、他の実施例によれば、基板３１０に形成された貫通ホールの断面は「＋」形状であり、中のキャビティ（cavity）に光透過性蓋３５０を収容することができる。この場合基板３１０を製造する工程中に光透過性蓋３５０を収容する工程が追加され得る。また、光透過性蓋３５０が基板３１０に形成された貫通ホールにより閉じこめられるようになるので、光透過性蓋３５０を基板３１０に付着するための別途の接着剤は必要がなくなる。

図４は本発明の好ましい第３実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。図４を参照すれば、光変調器モジュールパッケージは基板４１０、ドライバ集積回路４２０、４４０、光変調器素子４３０、光透過性蓋４５０及びハウジング４６０を含む。以下では第１実施例との差異を主として説明する。

ハウジング４６０は基板４１０の一面に付着され、基板４１０に形成された第１貫通ホールに相応する第２貫通ホールが形成される。よって、基板４１０を製造する過程中に第１貫通ホールを形成し、ハウジング４６０を製造する過程中に第１貫通ホールの開放面より大きい開放面を有する第２貫通ホールを形成する。以後、第１貫通ホールの開放面よりは大きくて、第２貫通ホールの開放面よりは小さな幅を有する光透過性蓋４５０を基板４１０上に蒸着する。したがって第３実施例によれば、基板４１０に第１貫通ホールを形成する工程が簡単で単純に行われることができる。

図５は本発明の好ましい実施例による光変調器モジュールパッケージと従来技術による光変調器モジュールパッケージを比べた比較図である。図５を参照すれば、従来技術による光変調器モジュールパッケージ（ａ）及び本発明の好ましい実施例による光変調器モジュールパッケージ（ｂ）が図示される。従来技術による光変調器モジュールパッケージ（ａ）は、光透過性基板５１０及び光変調器素子５２０を含み、また本発明の好ましい実施例による光変調器モジュールパッケージ（ｂ）は基板５３０、光透過性蓋５５０及び光変調器素子５４０を含む。

光透過性蓋５５０及び光変調器素子５４０間の距離は光透過性基板５１０及び光変調器素子５２０間の距離より大きい。したがって、本発明によれば、光透過性蓋５５０及び光変調器素子５４０間に介入してしまうことがある異物による影響が小さくなる。例えば、光透過性蓋５５０上に付着された異物またはスクラッチなどにより入射される入射光または出射される回折光が回折または散乱する場合、光透過性蓋５５０及び光変調器素子５４０間の距離が大きければ大きいほどこのような回折または散乱による影響は小さくなる。したがって本発明によれば、光透過性蓋５５０及び光変調器素子５４０間に介入してしまうことがある異物よる影響を小さくすることができる。

本発明は上記実施例に限定されず、本発明の思想内で当分野の通常の知識を持った者によって多くの変形を行うことが可能である。

上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野で通常の知識を持った者であれば、下記の特許請求範囲に記載された本発明及びその均等物の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させる可能性があることを理解することができるであろう。

従来技術による光変調器モジュールパッケージの分解斜視図である。 本発明の好ましい実施例に適用可能な圧電体を用いる一形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。 本発明の好ましい実施例に適用可能な圧電体を用いる他の形態の回折型光変調器モジュールの斜視図である。 本発明の好ましい実施例に適用可能な回折型光変調器アレイの平面図である。 本発明の好ましい実施例に適用可能な回折型光変調器アレイによりスクリーンにイメージが生成される模式図である。 本発明の好ましい第１実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。 本発明の好ましい第２実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。 本発明の好ましい第３実施例による光変調器モジュールパッケージの断面図である。 本発明の好ましい実施例による光変調器モジュールパッケージと従来技術による光変調器モジュールパッケージを比較した比較図である。

符号の説明

１００−１、１００−２、．．．、１００−ｍ マイクロミラー
２１０、２１５、３１０、４１０、５１０ 基板
２２０、 ２４０、３２０、３４０、４２０、４４０ ドライバ集積回路
２２５ 絶縁層（圧電体）
２２５（ａ）、２２５（ｂ） 下部反射層
２３０、３３０、４３０、５２０、５４０ 光変調器素子
２３５ 犠牲層
２４５ リボン構造物
２４５ｂ、２４５ｄ ホール
２５０、３５０、４５０、５５０ 光透過性蓋
２４５（ａ）、２４５（ｃ） 上部反射層
４６０ ハウジング
２７５ スクリーン
２８５−１、２８５−２、２８５−３、２８５−４、．．．、２８５−（ｋ−３）、２８５−（ｋ−２）、２８５−（ｋ−１）、２８５−ｋ 画面

Claims (12)

1. 光の出入りすることができる貫通ホールが形成され、内部または外面のうち少なくとも一面に回路が形成されている基板、
   前記貫通ホールに収容され、光変調器素子に入射される入射光と前記光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性蓋、及び
   前記基板の一面に付着されて前記光変調器素子とドライバ集積回路を前記基板に実装するための金属接続部
   を含む光変調器モジュールパッケージ。
2. 前記金属接続部は金属バンプまたは金属パッドであることを特徴とする請求項１に記載の光変調器モジュールパッケージ。
3. 前記貫通ホールの断面は「□」または「凸」形状であり、前記光透過性蓋は前記貫通ホール中前記光変調器素子に対向して収容されることを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器モジュールパッケージ。
4. 前記基板の貫通ホールに対応して前記基板に実装されて、前記基板の貫通ホールを通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する光変調器素子、及び
   前記光変調器素子の周辺で前記基板に実装され、外部から入力される制御信号に応じて前記光変調器素子に駆動電圧を提供する少なくとも１つのドライバ集積回路
   をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光変調器モジュールパッケージ。
5. 前記光透過性蓋は前記貫通ホールにあらかじめ設定された角度に傾いて収容されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光変調器モジュールパッケージ。
6. 前記光透過性蓋の傾きは水平を基準として４度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光変調器モジュールパッケージ。
7. 光の出入りすることができる第１貫通ホールが形成され、内部または外面のうち少なくとも１つに回路が形成されている基板、
   前記基板上に位置し、前記第１貫通ホールの開放面を含む第２貫通ホールが形成されたハウジング、
   前記第２貫通ホールに収容されて、光変調器素子に入射される入射光と前記光変調器から出射される回折光を通過させる光透過性蓋、及び
   前記基板の一面に付着され、光変調器素子とドライバ集積回路を前記基板に実装するための金属接続部
   を含む光変調器モジュールパッケージ。
8. 前記金属接続部は金属バンプまたは金属パッドであることを特徴とする請求項７に記載の光変調器モジュールパッケージ。
9. 前記第２貫通ホールの断面は「□」または「凸」形状であり、前記光透過性蓋は前記第２貫通ホール中前記光変調器素子に対向して収容されることを特徴とする請求項７または８に記載の光変調器モジュールパッケージ。
10. 前記基板の第１貫通ホールに対応して前記基板に実装され、前記基板の第１貫通ホールを通じて入射される入射光を変調して回折光を出射する光変調器素子、及び
    前記光変調器素子の周辺で前記基板に実装されて、外部から入力される制御信号に応じて前記光変調器素子に駆動電圧を提供する少なくとも１つのドライバ集積回路
    をさらに含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の光変調器モジュールパッケージ。
11. 前記光変調器素子及び前記ドライバ集積回路は前記基板にフリップチップ接続されることを特徴とする請求項４または１０に記載の光変調器モジュールパッケージ。
12. 前記光変調器素子はエポキシ樹脂によりサイドシーリングされることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光変調器モジュールパッケージ。

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