KR100281640B1 - 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광부품의 패키징 및 접속기술에 있어서, 평명형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어의 접속의 문제 뿐만 아니라 도파로 소자의 외부 환경에 대한 문제를 해결하기 위한 패키지 구조를 제시하고 있다. 본 발명은 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어 간의 안정된 접속을 위한 구조 및 광섬유가 접속된 평면형 광도파로 소자가 외부 케이스 안에서 외부 환경에 영향을 많이 받지 않고 안정되게 손실 특성을 유지하게 하는 구조이다. 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어의 안정된 접속을 위해서 소자에 커버 플레이트(Cover Plate)를 장착하고 에폭시로 접착한 후 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 구조물로 양쪽의 광섬유 캐리어를 지지하도록 하고, 외부 케이스 내에서 평면형 광도파로 소자의 고정을 위해 상하에 각각 편형의 탄성을 갖도록 설계된 플라스틱 구조물로 소자를 잡아주어 외부 충격 등 환경에 의한 영향을 흡수할 수 있다.

Description

내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조

본 발명은 평면형 광도파로 소자의 패키징에 있어서, 소자와 광섬유 캐리어의 안정된 접속 및 케이스 내에서 소자 특성의 안정성을 확보하기 위한 보강 부재들을 구비하여 내환경 특성을 향상시킨 평면형 광소자 부품의 패키지 구조를 제공한다.

본 발명은 광통신 시스템의 망 구성에 있어 광선로의 분배 결합 및 변환 등에 사용되는 평면형 광 도파로 소자의 새로운 패키지 구조의 개발에 관한 것이다.

평면형 광 도파로 소자는 최근 망 구성에 필수적인 부품으로 등장하고 있으며, 다채널 분기소자, WDM 등 광섬유형 소자로는 구현에 한계가 있는 부품 등이 많이 연구 개발되고 있다.

평면형 광도파로 소자는 기존의 광섬유를 가공하여 제조하는 소자와는 달리 반도체 공정을 이용하여 실리콘 기판상에 실리카로 도파로 막을 형성하고, 도파로 형태를 식각하여 코어를 만들고, 그 위에 다시 광섬유의 클래드와 같은 클래드 층을 입혀 원하는 형태의 광도파로를 제조하게 된다.

이러한 평면형 광도파로 소자로는 최근에 광커플러가 상용화되어 있으며, WDM 등 다양한 형태와 기능을 가진 소자들이 연구 개발되고 있다. 이들 평면형 광도파로 소자들은 반도체 공정을 이용하여 동일한 특성을 가지며 대량 생산이 가능하다는 장점을 가지고 있어 기존의 광섬유형 소자들에 비해 장점을 가지고 있다. 그러나, 광도파로의 손실이 광섬유에 비해 크고, 정렬 등 패키징 비용이 많이 소요되는 등 어려움이 있다.

기존의 평면형 광도파로 소자는 충격 등 기계적 특성과 온도주기 등 환경적 특성에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 손실에 영향을 미치는 원인은 주로 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어 간의 접속과 케이스 내에서 접착된 소자의 변화 등이다. 이러한 문제점을 보완하는 것이 최근 패키징 연구의 대상이 되고 있다.

종래의 평면형 광도파로 소자의 패키징에서 소자에 광섬유를 접속시키는 방법으로는, 기판상에 V-홈(Groove)을 형성하여 광섬유를 직접 접속하는 방법과, 광섬유 캐리어를 부착하는 방법, 및 다심 광 커넥터를 접속시키는 방법 등이 이용되고 있으며, 케이스 내에서는 소자를 실리콘 고무 등으로 고정시키는 방법 등을 이용하고 있다.

그러나, 상술한 광 섬유를 직접 접속하는 방법은, 광섬유 준비 및 광섬유 고정에 어려움이 많으며, 상기 광섬유 캐리어를 부착하는 방법의 경우에는 실리카 커버 플레이트(Cover Plate)와 열경화 에폭시 등을 이용하기 때문에 접착의 안정성에 문제점이 있으며, 다심 광커넥터를 이용하는 방법은, 소자와 커넥터의 정렬 및 접속 유지에 높은 정밀도가 필요하다.

따라서, 평면형 광도파로 소자와 광섬유의 접속부의 안정성이 기계적이나 환경적인 외부 환경에 대하여 손실의 가장 큰 요인이 되고 있는 실정이다.

이러한 기술적 배경하에서 안출된 본 발명은, 광통신 시스템의 망구성에 필수적인 평면형 도파로 소자의 외부의 기계적 충격 등에 의한 손실 특성의 악화나 온도/습도 등 환경적 영향에 의한 손실 저하 등 문제점을 해결할 수 있도록, 평면형 도파로 소자와 광섬유 캐리어 간의 접속부 보강구조 및 패키지 내에서 소자 자체의 보호구조 및 평면형 소자를 포함하는 외부 패키지 구조를 제공하고자 한다.

즉, 본 발명의 목적은 평면형 도파로 소자와 광섬유 캐리어 간의 접속부 보강부재 및 패키지 내에서 소자 자체의 보호 부재를 구비하여 여러 가지 외부 환경에 대한 내성을 강화시킨 패키지 구조를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 발명에 따라 커버 플레이트(cover plate)를 부착한 평면형 광 도파로 소자의 구조를 설명하기 위한 도면,

도 2 는 본 발명에 따른 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 구조물에 의해 평면형 광 도파로 소자와 광섬유 캐리어를 결합시킨 상태를 도시한 도면,

도 3 은 본 발명에 의한 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 ; 평면형 도파로 3 ; 커버 플레이트

4 ; 광섬유 캐리어 5 ; 클렘프형 지지수단

7 ; 외부 케이스 8 ; 판형의 탄성수단

9 ; 사각 구멍 10 ; 광섬유

11 ; 부트 12 ; 인서트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광 섬유 캐리어와 접착된 평면형 광도파로 소자의 내환경 특성을 갖는 패키지 구조에 있어서,

상기 광 섬유 캐리어와의 접착 안정성을 확보할 수 있도록 상기 광도파로 소자의 양 단부의 상, 하측에 각각 설치된 접속 부재와, 상기 평면형 광도파로 소자의 양쪽에 접착된 광섬유 캐리어를 일정한 힘으로 계속 지지할 수 있도록 상기 광도파로 소자와 광섬유 캐리어를 둘러싸는 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 보강 부재, 및 패키지의 케이스 내에서 광도파로 소자를 안정적으로 고정시키면서 상기 광섬유 캐리어가 접착된 광도파로 소자를 상, 하에서 누르면서 잡아주어 외부 충격 등의 환경에 의한 영향을 탄성으로 흡수할 수 있도록 상기 광도파로 소자의 상, 하에 각각 설치된 판 형상의 탄성 부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어와의 접착의 안정성 확보를 위한 접속 부재는, 광섬유 캐리어의 에폭시 접착 시, 열경화에 비해 조작이 용이하며 굴절율이 광섬유와 유사한 UV 경화를 사용할 수 있도록 빛이 투과되며, 도파로를 육안으로 확인할 수 있는 투명한 유리 재질로 이루어진 커버 플레이트(cover plate)로 구성됨을 특징으로 한다.

보다 바람직하게, 상기 판 형상의 탄성 부재는, 소자와 광섬유 캐리어 접착부에 영향이 가해지지 않도록 소자 몸체 부분과 광섬유 캐리어의 여장으로 남는 광섬유 부분만을 잡도록 3개의 4각형 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 패키지의 밀봉을 위해, 상기 케이스에 뚫린 광섬유 통과부분에 외부로 나온 광섬유를 보호해 주는 부트와, 상기 광도파로 소자와 연결된 리본형 광 섬유를 밀착하여 잡아주면서 외부와의 공간을 차단하도록 상기 케이스 내에 설치되며, 상기 부트 안으로 삽입되는 인서트를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명은 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어간 접착의 안정성을 확보하기 위해 투명한 유리로 된 커버 플레이트(Cover Plate)를 이용하여 열경화 대신 UV 접착하는 방법을 사용하며, 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어를 결합한 구조에 손실변화 요인을 제거하기 위해 클램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 결합부재로 양쪽의 광섬유 캐리어를 지지하도록 하였으며, 패키지 케이스 내에서 소자를 안정적으로 고정하기 위해 상하에 각각 판형의 탄성을 갖도록 설계된 완충 부재로 소자를 잡아주어 외부 충격 등 환경에 의한 영향을 흡수할 수 있도록 설계하였으며, 패키지의 밀봉을 위해 케이스의 광섬유 통과부분에 부트와 인서트를 이용하여 조립되도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 커버 플레이트(cover plate)를 부착한 평면형 광 도파로 소자의 구조를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

평면형 도파로 소자(1)에는 실리콘 기판 상에 실리카 성막, 식각, 클래드 층 성막 등의 공정을 통해 도파로(2)가 형성되어 있다. 본 실시예의 패키지 구조에서는, 상기 평면형 광 도파로 소자(1)의 양 단부의 상면 및 하면에 연마 및 광섬유 캐리어와의 접착의 안정성을 확보하기 위한 접속 부재(3)를 각각 부착한다.

이때, 상기 평면형 광도파로 소자(1)와 광 섬유 캐리어간 접착의 안정성을 확보하기 위한 접속 부재(3)는 투명한 유리로 이루어진 약 1mm 두께의 커버 플레이트(Cover Plate)로 구성된다.

또한, 상기 커버 플레이트(Cover Plate)(3)는 평면형 광도파로 소자(1)와 광섬유 캐리어의 에폭시 접착시 UV(ultra violet) 경화가 잘 되도록 빛이 투과할 수 있고, 도파로를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 유리 재질로 이루어 진다. 또한, 상기 평면형 광도파로 소자(1)는 반사손실 특성의 향상을 위해 광섬유 캐리어와 접속되는 부위를 약 8˚각도로 경사지게 단면이 연마되어 있다.

더욱이, 본 발명에서 제안하고 있는 패키지 구조는 평면형 광도파로 소자(1)와 광섬유 캐리어간 접착의 안정성을 확보하기 위해 투명한 유리로 된 1mm 두께의 Cover Plate(3)를 평면형 광도파로 소자(1)의 양쪽 끝에 UV경화 에폭시를 이용하여 부착한다.

따라서, 평면형 광도파로 소자(1)와 광섬유 캐리어간 접착이 열 경화 에폭시를 사용하는 종래의 방법에 비해, 소자에 환경 요인을 가하지 않는 굴절율이 광섬유와 유사하며 투명한 UV 에폭시를 이용함으로써, 조작이 용이하고 접착의 견고성이 향상된다.

도 2는 본 발명에 따른 평면형 도파로 소자와 광섬유 캐리어와의 결합 상태를 설명하기 위한 도면을 도시한 것으로서, 평면형 광도파로 소자(1)와 광섬유 캐리어(4)를 결합한 구조에 이들 결합의 보강 부재로서, 양쪽의 광섬유 캐리어(4)를 둘러 싸는 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 구조물(5)이 설치되어 있다.

이때, 상기 광섬유 캐리어(4)에 연결된 광 섬유(10)들이 걸리지 않고 쉽게 통과될 수 있도록 상기 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 구조물(5)의 양단이 광섬유 캐리어(4)의 상,하 양쪽 가장자리를 잡아 줄 수 있는 발 모양의 형상(6)을 가지고 있다.

일반적으로, 패키지 구조에 있어서, 평면형 광도파로 소자(1)와 광섬유 캐리어(4)간의 결합 부위가 외부 환경에 대한 가장 큰 손실 변화의 요인으로 작용되고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 이러한 문제점을 제거하기 위해 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 구조물(5)을 이용, 평면형 광도파로 소자(1)의 양쪽에 접착된 광섬유 캐리어(4)를 일정한 힘으로 계속 지지하도록 하여 환경특성이나 기계적 특성에서 견고한 접속이 유지되도록 하였다.

도 3은 본 발명에 의한 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 평면형 광도파로 소자(1)를 외부 케이스(7) 내에 고정시킬 때, 광 도파로 소자(1)가 외부의 충격 등의 환경적인 요인들로부터 보호될 수 있도록, 다시 말해, 외부 충격 등의 환경에 의한 영향을 흡수할 수 있도록 광 도파로 소자(1)와 외부 케이스(7) 내에 탄성을 갖도록 설계된 판형의 플라스틱 구조물로 이루어진 탄성 부재(8)를 설치한다.

상기 탄성 부재(8)는 평면 광도파로 소자(1)의 고정을 위해 외부 케이스(7) 내부의 상,하에 각각 3개의 사각 구멍(9)이 뚫린 판형의 탄성을 갖도록 설계된다. 이러한 판형의 탄성 부재(8)는 광도파로 소자(1)의 상, 하에 각각 설치하여 외부 충격 등 환경에 의한 영향을 흡수할 수 있다.

또한, 판형의 탄성 플라스틱 구조물(8)은 평면형 광도파로 소자(1)와의 접착 부위에 손실이 발생하지 않도록 소자의 몸체 부분과 광섬유 캐리어(4) 쪽의 광섬유(10) 만을 고정할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 케이스(7)의 조립시, 패키지에서 광섬유(10)가 빠져 나오는 부분에 부트(11)와 인서트(12)를 이용하여 패키지의 내부와 외부를 차단하도록 되어있다. 상기 인서트(12)는 리본형 광섬유(10)를 견고하게 둘러싸서 붙잡도록 납작하게 사각형태로 만들어져 있고, 이 인서트(12)는 다시 케이스의 광섬유가 빠져 나오는 구멍에 끼우도록 되어있는 부트(11)에 삽입되게 되어있다. 부트(11)는 또한 외부에서 광섬유(10)에 가해지는 인장력 등에 대해 광섬유(10)를 보호할 수 있도록 완충역할도 수행한다.

즉, 본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 패키지 케이스(7) 내에서 소자(1)를 안정적으로 고정하기 위해 상하에 각각 판형의 탄성을 갖도록 설계된 플라스틱 구조물(8)로 광섬유 캐리어(6)가 접착된 소자(1)를 상하에서 누르면서 잡아주어 외부 충격 등 환경에 의한 영향을 탄성으로 흡수할 수 있도록 설계하였으며, 소자(1)와 광섬유 캐리어(4) 접착부에 영향이 가해지지 않도록 소자(1) 몸체 부분과 광섬유 캐리어(4)의 여장으로 남는 광섬유(10) 부분만을 잡도록 3개의 4각형 구멍(9)이 존재한다.

또한, 패키지의 밀봉을 위해 케이스에 뚫린 광섬유 통과부분에 외부로 나온 광섬유를 보호해 주는 부트(11)와 소자와 연결된 리본형 광섬유(10)를 밀착하여 잡아주면서 부트(11) 안으로 삽입되도록 하는 인서트(12)를 이용하여 조립되도록 외부와의 공간을 차단하도록 하였다

비록 본 발명이 특정 실시예에 관해 설명 및 도시 되었지만, 이것은 본 발명을 제한하고자 의도된 것은 아니며, 이 기술에 숙련된 사람은 본 발명의 정신 및 범위내에서 여러 가지 변형 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 외적환경에 강한 내성을 갖는 패키지 구조에 따르면, 평면형 광도파로 소자의 외부 환경에 의한 악영향을 배제시킬 수 있도록 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어의 접속부를 보강하여 취약한 접착부가 갖는 손실영향을 줄이고, 광섬유 캐리어를 부착한 평면형 광도파로 소자를 패키지 내에서 안정적으로 고정 유지시켜 주기 위해 판 스프링 형태의 구조물을 상하에 부착하여 외부 충격 등 환경적인 영향을 줄이고, 부트와 인서트를 이용하여 패키지를 밀봉하여 습도 등 환경적인 영향을 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 광 섬유 캐리어와 광섬유 캐리어가 접착된 평면형 광도파로 소자를 외부의 충격으로부터 보호하는 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조에 있어서, 상기 평면형 광도파로 소자의 양 단부의 상, 하측에 각각 설치되어 상기 광섬유 캐리어와 접착시키는 접속 부재와; 상기 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어를 둘러싸서 설치되어 상기 평면형 광도파로 소자의 양쪽에 결합된 광섬유 캐리어를 지지하는 크램프형 플라스틱 재질의 'ㄷ'자형 보강 부재; 및 상기 평면형 광도파로 소자의 상, 하에 각각 설치되어 패키지의 케이스 내에서 평면형 광도파로 소자를 고정시키고, 외부의 충격을 흡수하는 판 형상의 탄성 부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 평면형 광도파로 소자와 광섬유 캐리어와의 접착의 안정성 확보를 위한 접속 부재는, 광섬유 캐리어의 에폭시 접착 시, 열경화에 비해 조작이 용이하며 굴절율이 광섬유와 유사한 UV 경화를 사용할 수 있도록 빛이 투과되며, 도파로를 육안으로 확인할 수 있는 투명한 유리 재질로 이루어진 커버 플레이트(cover plate)로 구성됨을 특징으로 하는 패키지 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 판 형상의 탄성 부재는, 소자와 광섬유 캐리어 접착부에 영향이 가해지지 않도록 소자 몸체 부분과 광섬유 캐리어의 여장으로 남는 광섬유 부분만을 잡도록 3개의 4각형 구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키지 구조.
4. 제1항에 있어서, 패키지의 밀봉을 위해, 상기 케이스에 뚫린 광섬유 통과부분에 외부로 나온 광섬유를 보호해 주는 부트를 더 구비함을 특징으로 하는 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조.
5. 제1항 및 제4항에 있어서, 상기 광도파로 소자와 연결된 리본형 광 섬유를 밀착하여 잡아주면서 외부와의 공간을 차단하도록 상기 케이스 내에 설치되며, 상기 부트 안으로 삽입되는 인서트를 더 구비함을 특징으로 하는 내환경 평면형 광소자 부품의 패키지 구조.

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