KR100248058B1 - 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속증착 광섬유 어레이모듈에 관한 것으로서, 표면에 금속이 증착된 광섬유 어레이; 광섬유 어레이가 실장되는 정렬홈을 구비하며, 정렬홈을 포함한 상부에 금속이 증착되어 있고, 이 금속을 매개로 정렬홈과 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이가 접합되는, 배열기판; 및 그 배열기판의 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이를 보호 및 고정시키는 덮개를 포함함을 특징으로 하고, 그 광섬유 어레이모듈은 상기 광섬유어레이가 삽입되는 구멍을 구비하고 있는, 배열기판에 실장된 광섬유 어레이가 그 구멍에 삽입된 상태에서 배열기판과 접합되는 평면기판을 더 구비함이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광섬유 실장후 단면연마를 쉽게 하며, 도파로소자와 부착하고 고정할 때 배열된 광섬유의 단면을 크고 넓게하여 부착되는 면에서의 장력 특성을 향상시킨다. 그리고 광섬유 실장시 UV 조사에 의하여 광섬유의 축이 틀어지는 것을 방지하고, 광도파로 소자와 다심의 광섬유를 부착할 때 부착되는 단면의 면적이 커져서 광섬유 접속시에 환경 특성 및 소자 패키지의 신뢰성이 증대된다.

Description

금속 증착된 광섬유 어레이 모듈

본 발명은 광섬유 어레이모듈에 관한 것으로서, 특히 표면에 금속이 증착된 광섬유 어레이 모듈에 관한 것이다.

평면 도파로 기술(Planar Waveguide Technology)을 이용하여 다양한 평면기판 상에 광도파로 소자들을 제작하기 위해서는 도파로 설계(Waveguide Design), 도파로 제작(Waveguide Fabrication), 패키지(Package) 등의 기술들을 필요로 한다. 이러한 기술 중에서 소자의 패키지 기술은 소자가 지닌 광특성을 최대한으로 발휘하기 위한 핵심 기술이며, 특히 수동 소자에 있어서는 광섬유와 광도파로 소자간의 접속이 광소자의 저가격화를 결정하는 중요한 기술이다.

광도파로 소자의 경우 각 도파로의 간격 및 배열은 노광 및 식각 공정 등에 의해서 매우 정밀하게 제작될 수 있으나, 이 도파로에 광섬유를 부착할 때 단심 및 다심의 광섬유를 정밀하게 정렬하고 배열하는 것은 매우 어려운 작업이다. 일반적으로 이러한 광섬유를 정렬하고 배열할 때, 주로 실리콘 기판 또는 금속 기판 상에 광섬유를 실장할 수 있는 일정한 홈을 형성하여 광섬유를 고정하는데 이용하고 있다.

그리고 광섬유를 고정하는 소자를 형성하기 위해서는 그 공정이 매우 정밀해야 하고, 광섬유를 실장한 후에 단면 연마시, 단면이 작고 얇기 때문에 세심한 배려가 필요하다. 또한 도파로 소자와 부착하고 고정할 때도 배열된 광섬유의 단면이 얇기 때문에 부착되는 면이 적어서 그 장력이 저하될 수 밖에 없다. 이러한 문제들은 전체적인 광도파로 소자의 성능을 저하시키는 요소들이 된다. 또한 일반적인 광섬유 어레이 모듈(module)은 연마시 광섬유 및 광섬유를 잡아주는 홈이 손상되는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 도파로 소자와 광섬유 어레이를 부착하고 고정할 때 배열된 광섬유의 단면을 크고 넓게하여 부착되는 면에서의 장력 특성을 향상시키고 광섬유 실장시 UV 조사에 의하여 광섬유의 축이 틀어지는 것을 방지하며 광도파로 소자를 패키징하는 면에 있어서 전체적인 도파로 소자의 성능을 높일 수 있는 금속증착 광섬유를 사용한 광섬유 어레이 모듈을 제공하는 것이다.

도 1은 금속이 코팅된 배열기판 상에 형성된 정렬홈을 따라서 광섬유를 정렬한 후 봉지제 몰딩과 수평단면 연마에 의해 형성된 광섬유 어레이 모듈을 도시한 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 광섬유가 배열된 배열 기판에 구멍이 가공된 평면 기판을 접합한 후 봉지제 몰딩과 수평단면 연마에 의해 형성된 광섬유 어레이 모듈을 도시한 것이다.

도 3은 금속이 코팅된 광섬유의 단면을 도시한 것이다.

도 4는 정렬홈을 형성되어 있는, 금속이 표면에 코팅된 광섬유 배열 기판의 단면을 도시한 것이다.

도 5는 광섬유가 삽입되는 구멍이 가공된 평면 기판을 도시한 것이다.

도 6은 광도파로 소자와의 접착면이 θ의 각도로 연마된 도 1에 도시된 광섬유 어레이 모듈을 도시한 것이다.

도 7은 광도파로 소자와의 접착면이 θ의 각도로 연마된 도 2에 도시된 광섬유 어레이 모듈을 도시한 것이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 기판, 110 : 정렬홈

120 : 금속 코팅 광섬유, 130 : 덮개

140 : 봉지제 몰딩, 150 : 구멍이 가공된 평면 기판

160 : 광섬유 코아, 170 : 광섬유 크래드

180 : 금속 막, 190 : 연마 각도

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 금속증착 광섬유를 사용한 광섬유 어레이모듈은, 표면에 금속이 증착된 광섬유 어레이; 상기 광섬유 어레이가 실장되는 홈을 구비하며, 상기 정렬홈을 포함한 상부에 금속이 증착되어 있고, 상기 금속을 매개로 상기 정렬홈과 상기 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이가 접합되는, 배열기판; 및 상기 기판의 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이를 보호 및 고정시키는 덮개를 포함함이 바람직하다.

그리고 상기 광섬유 어레이모듈은 상기 광섬유어레이가 삽입되는 구멍을 구비하고 있는, 상기 배열기판에 실장된 광섬유 어레이가 상기 구멍에 삽입된 상태에서 상기 배열기판과 접합되는 평면기판을 더 구비함이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광섬유 어레이 모듈의 전체 모습을 도시한 것으로서, 광섬유어레이(120), 배열기판(100) 및 덮개(130)로 이루어진다. 상기 광섬유 어레이(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 표면에 웰딩 또는 솔더링 가능한 금속이 증착되어 있으며, 단일 광섬유 및 리본 광섬유 모두 사용 가능하다. 도 3에서 참조번호 160은 광섬유 코아, 170은 광섬유 클래드, 180은 금속이 증착된 금속막을 나타낸다.

상기 배열기판(100)는 상기 광섬유 어레이(120)가 실장되는 정렬홈(110)을 구비한다. 상기 정렬홈(110)은 V - 그루브(groove) 또는 U - 그루브(groove) 등의 형태를 가지며 상기 광섬유어레이(120)를 정렬한다. 도 4는 금속이 코팅된 배열기판(100)의 단면을 도시하고 있다. 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정렬홈(110)을 포함한 배열기판 상부에는 일정한 두께로 용접이 가능한 금속(예:구리)을 증착하여 금속막(180)이 형성되어 있다. 그리고 상기 금속을 매개로 상기 정렬홈(110)과 상기 정렬홈(110)에 실장된 광섬유 어레이(120)가 접합되는데, 상기 접합은 레이저 웰딩이나 솔더링으로 이루어진다. 상기 덮개(130)는 상기 배열기판의 정렬홈(110)에 실장된 광섬유 어레이를 보호 및 고정시키는 역할을 한다.

그리고 도 2는 상기 도 1에 도시된 광섬유 어레이 모듈에 상기 광섬유어레이가 삽입되는 구멍을 구비하는 평면기판(150)을 더 구비한 광섬유 어레이 모듈을 도시하고 있다. 상기 평면기판(150)의 구멍은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배열기판의 정렬홈(110)의 간격(center-to-center)과 동일한 간격(center-to-center)을 지닌다. 그리고 상기 구멍의 형성은 상기 평면기판(150)에 기계적 가공 또는 레이저나 반도체의 노광 및 건식 또는 습식 식각 공정과 용액 또는 반응성 기체를 이용하여 정밀하게 구멍을 형성시킬 수 있다. 형성된 구멍의 크기는 상기 금속이 증착된 광섬유가 들어갈수 있을 정도의 크기여야만 하며, 상기 평면기판의 구멍의 형태는 삼각형 및 사각형을 포함한 다각형, 원, 타원형이 될 수 있다. 또한 상기 평면기판의 전부 또는 일부에 솔더링 또는 웰딩이 가능한 금속을 코팅할 수 있다.

한편, 상기 광섬유어레이(120)을 상기 배열기판의 정렬홈(110)에 실장하여 솔더링 등을 통해 고정시킬 때는 상기 평면기판(150)의 구멍에 상기 실장된 광섬유 어레이(120)를 삽입할 수 있도록 배열기판의 끝단보다 약간 길게 상기 광섬유어레이(120)를 배열시킨다. 그리고 나서 상기 형성된 기판의 구멍에 광섬유가 배열된 평면 기판의 끝단에 나와 있는 광섬유들을 삽입하고, 광섬유의 상부를 보호할수 있는 덮개를 구성하여 덮은후, 봉지제(Filling Compound: 예; 에폭시 몰딩 컴파운드)로 몰딩하여 굳힌다.

필요에 따라서, 구멍이 있는 평면기판(150)을 여러 개를 서로 겹쳐서 접합한 후 사용할 수도 있다. 몰딩을 하고 난 후, 광섬유가 구멍을 통해 나와있는 부분을 연마함으로써 광도파로 소자와 정밀하게 부착될 수 있는 광섬유 배열을 만든다. 한편 이미 연마되어 있는 기판(예: 실리콘 웨이퍼)를 사용할 경우에는 연마 공정을 생략할 수 있다. 그리고 상기 제작한 광섬유 어레이 모듈의 구멍이 있는 기판 부위를 필요에 따라, 수직 또는 수평으로 임의의 각도θ(θ= 0°~20°)로 연마하여 반사 손실을 제거할 수 있다. 또한 반사손실을 줄이기 위한 각도 연마(Angled Polishing)가 필요 없는 경우 이미 연마된 기판을 사용하여 연마 공정을 배제 할 수 있다. 한편 상기 도 1과 같이 평면기판을 구비하지 않는 광섬유 어레이모듈에서는 상기 광도파로소자와 결합되는 광섬유 어레이 모듈의 단면을 필요에 따라, 수직 또는 수평으로 임의의 각도θ(θ= 0°~20°)로 연마하여 반사 손실을 제거할 수 있다. 도 6은 상기 도 1에 도시된 광섬유 어레이 모듈에서 광도파로 소자와의 접착면이 θ의 각도로 연마된 것을 도시한 것이며, 도 7은 상기 도 2에 도시된 광섬유 어레이 모듈에서 광도파로 소자와의 접착면이 θ의 각도로 연마된 것을 도시한 것이다.

본 발명에 의하면, 광섬유를 실장한 후에 단면을 연마하는 과정을 쉽게 하며, 도파로 소자와 부착하고 고정할 때 배열된 광섬유의 단면을 크고 넓게하여 부착되는 면에서의 장력 특성을 향상시키고, 광도파로 소자를 패키징하는 면에 있어서 전체적인 도파로 소자의 성능을 높인다.

그리고 광섬유 어레이 모듈을 제작할때, 광섬유 실장시 UV 조사에 의하여 광섬유의 축이 틀어지는 것을 방지하고 광섬유 어레이 모듈의 신뢰성을 강화한다. 또한 광도파로 소자와 다심의 광섬유를 부착할 때 부착되는 단면의 면적이 커져서 광섬유 접속시에 환경 특성 및 소자 패키지의 신뢰성이 증대된다.

또한 광섬유와 배열 기판사이의 접착을 레이져 웰딩 등의 신뢰성 있는 방법을 구현하며, 배열 기판의 홈이 미세하게 광축과 틀어져 있을 경우 이를 보정하기 위한, 정밀 구멍이 있는 기판을 사용하기 때문에 광축의 정밀도를 더 크게 할 수 있다.

Claims (15)

1. 표면에 금속이 증착된 광섬유 어레이를 사용한 광섬유 어레이 모듈에 있어서,

   표면에 금속이 증착된 광섬유 어레이;

   상기 광섬유 어레이가 실장되는 정렬홈을 구비하며, 상기 정렬홈을 포함한 상부에 금속이 증착되어 있고, 상기 금속을 매개로 상기 정렬홈과 상기 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이가 접합되는, 배열기판; 및

   상기 배열기판의 정렬홈에 실장된 광섬유 어레이를 보호 및 고정시키는 덮개를 포함함을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광섬유어레이가 삽입되는 구멍을 구비하며, 상기 배열기판에 실장된 광섬유 어레이가 상기 구멍에 삽입된 상태에서 상기 배열기판과 접합되는 평면기판을 더 구비함을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광섬유는

   단일 광섬유 및 리본 광섬유 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 정렬홈을 포함한 배열기판의 상부의 일부분에 솔더링 또는 웰딩이 가능한 금속이 코팅되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
5. 제2항에 있어서,

   상기 평면기판의 전부 또는 일부에 솔더링 또는 웰딩이 가능한 금속이 코팅되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
6. 제2항에 있어서, 상기 평면기판은

   복수개의 평면기판이 중첩되어 이루어짐을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
7. 제2항에 있어서, 상기 평면기판의 구멍은

   상기 평면기판에 기계적 가공, 노광, 식각, 용액, 반응성 기체 중 어느 하나를 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
8. 제2항에 있어서, 상기 평면기판의 구멍의 형태는

   삼각형 및 사각형을 포함한 다각형, 원, 타원형 중 어느 하나임을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 덮개의 광섬유 어레이 보호 및 고정은

   금속 표면의 노출을 최소화하기 위해, 봉지제로 몰딩함을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이모듈.
10. 제1항에 있어서,

    광도파로 소자와 접속되는 상기 광섬유 어레이 모듈의 단면이 수직 각도 0°~ 20°로 연마되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
11. 제2항에 있어서,

    광도파로 소자와 접속되는 상기 광섬유 어레이 모듈의 단면이 수평 각도 0°~ 20°로 연마되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
12. 제2항에 있어서,

    광도파로 소자와 접속되는 상기 광섬유 어레이 모듈의 평면기판 단면이 수직 각도 0°~ 20°로 연마되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
13. 제2항에 있어서,

    광도파로 소자와 접속되는 상기 광섬유 어레이 모듈의 평면기판 단면이 수평 각도 0°~ 20°로 연마되어 있음을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배열기판의 정렬홈과 광섬유 어레이의 접합은

    웰딩 및 솔더링 중 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배열기판의 홈은

    V 형 및 U 형 중 어느 하나임을 특징으로 하는 금속 증착된 광섬유 어레이 모듈.

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