KR100396504B1 - 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라 반도체 칩이 그 상면에 고정되며 광섬유 고정을 위한 브이-홈이 그 상면에 형성된 실리콘 광학 벤치와, 상기 실리콘 광학 벤치가 그 상면에 고정된 기판을 구비한 광통신 모듈은, 에폭시를 도포하여 상기 브이-홈 상에 안착된 광섬유를 상기 실리콘 광학 벤치에 접착하고, 상기 에폭시의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제를 도포하여 상기 광섬유를 상기 기판에 부착한다.

Description

보강된 구조를 갖는 광통신 모듈{OPTICAL COMMUNICATION MODULE WITH STRENGTHENED STRUCTURE}

본 발명은 광통신용 광원에 관한 것으로서, 특히 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈에 관한 것이다.

통상적으로 종래에 따른 광통신 모듈은 실리콘 광학 벤치(silicon opticalbench, SOB)에 반도체 칩(semiconductor chip)을 본딩(bonding)한 후 광섬유를 상기 실리콘 광학 벤치의 상면에 형성된 브이-홈(V-groove)에 수동 정렬하여 에폭시(epoxy)로 고정한 구조를 갖는다. 또한, 상기 실리콘 광학 벤치는 다양한 타입의 기판에 탑재될 수 있다.

도 1은 종래에 따른 광통신 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 1에는 기판(미도시)과, 상기 기판에 탑재되는 실리콘 광학 벤치(110)와, 반도체 칩(120 및 130)과, 광섬유(140)가 도시되어 있다.

상기 실리콘 광학 벤치(110)는 상면에 상기 반도체 칩(120 및 130)과의 와이어 본딩(wire bonding)을 위한 본딩 패드(bonding pad)와 상기 반도체 칩(120 및 130)에 전원을 인가하기 위한 기타 회로 소자들이 구비된다. 또한, 상기 실리콘 광학 벤치(110)의 상면에는 상기 광섬유(140)를 고정하기 위한 브이-홈(115)이 형성되어 있다.

상기 반도체 칩(120 및 130)은 열변형된 홀로그래픽 격자(holographic grating) 위에 다중 양자 우물층(multiple quantum well)을 성장시킨 구조를 가지는 레이저(laser, 120)와, 상기 레이저(120)와 전기적으로 격리되며 다중 양자 우물층을 성장시킨 구조를 가지는 변조기(modulator, 130)로 구성된다.

상기 광섬유(140)는 상기 브이-홈(115)에 안착되어 상기 레이저(120)의 단면과 정렬되고, 이와 같이 정렬된 광섬유(140)는 그 일부에 에폭시(150)가 도포되어 상기 실리콘 광학 벤치(110)에 부착된다. 상기 에폭시(150)의 종류로는 자외선 경화성 에폭시를 사용할 수 있으며, 상기 에폭시(150)는 액체 상태로 상기광섬유(140) 일부에 도포된 후 조사된 자외선에 의해 경화된다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 광통신 모듈에서는 에폭시(150)의 탄성이 낮음으로 인하여, 상기 실리콘 광학 벤치(110)를 기판에 탑재하는 공정 등과 같은 이후의 제작 공정들에서 손상될 가능성이 높다. 따라서, 상기 에폭시(150)에 스트레스(stress)(기계적 또는 열적)가 가해지지 않도록 제작 공정을 제어해야 하며, 상기 실리콘 광학 벤치(110)가 탑재되는 다른 부품들의 치수를 정밀하게 제어해야 한다는 등의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부 스트레스에 의해 광섬유 고정에 사용된 에폭시가 손상되는 것을 방지할 수 있는 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라 반도체 칩이 그 상면 상에 정렬되며 광섬유 고정을 위한 브이-홈이 그 상면에 형성된 실리콘 광학 벤치를 구비한 광통신 모듈은,

에폭시를 도포하여 상기 브이-홈 상에 안착된 광섬유를 상기 실리콘 광학 벤치에 부착하고,

상기 에폭시의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제를 상기 에폭시의 노출된 표면을 감싸도록 도포한다.

도 1은 종래에 따른 광통신 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 모듈 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 2에는 기판(210)과, 상기 기판(210)에 탑재되는 실리콘 광학 벤치(220)와, 반도체 칩(230 및 240)과, 광섬유(250)가 도시되어 있다.

상기 기판(210)은 다른 부품들과의 레이저 용접을 용이하게 수행할 수 있도록 코바(Kovar) 재질일 수 있다.

상기 실리콘 광학 벤치(220)는 280℃의 녹는점을 갖는 AuSn 재질의 결합 물질을 이용하여 상기 기판(210)의 상면에 부착된다. 또한, 상기 실리콘 광학 벤치(220)는 상면에 상기 반도체 칩(230 및 240)과의 와이어 본딩을 위한 본딩 패드(미도시)와 상기 반도체 칩(230 및 240)에 전원을 인가하기 위한 기타 회로 소자들(미도시)이 구비된다. 또한, 상기 실리콘 광학 벤치(220)의 상면에는 상기 광섬유(250)를 고정하기 위한 브이-홈(미도시)이 형성되어 있다.

상기 반도체 칩(230 및 240)은 280℃의 녹는점을 갖는 AuSn 재질의 결합 물질을 이용하여 상기 실리콘 광학 벤치(220)의 상면에 부착된다. 또한, 상기 반도체 칩(230 및 240)은 열변형된 홀로그래픽 격자(holographic grating) 위에 다중 양자우물층(multiple quantum well)을 성장시킨 구조를 가지는 레이저(230)와, 상기 레이저(230)와 전기적으로 격리되며 다중 양자 우물층을 성장시킨 구조를 가지는 변조기(240)로 구성된다.

상기 광섬유(250)는 상기 브이-홈에 안착되어 상기 레이저(230)의 단면과 정렬되고, 이와 같이 정렬된 광섬유(250)는 그 일부에 에폭시(260)가 도포되어 상기 실리콘 광학 벤치(220)에 부착된다. 상기 에폭시(260)의 종류로는 자외선 경화성 에폭시를 사용할 수 있으며, 상기 에폭시(260)를 액체 상태로 상기 광섬유(250) 일부에 도포한 후 자외선을 조사하여 경화시킨다. 또한, 상기 에폭시(260)의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시(260)보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제(270)를 상기 에폭시(260)의 노출된 표면을 감싸도록 도포한다. 상기 보강용 접착제(270)는 상기 에폭시(260)의 내응력성을 향상시키는 기능을 수행함으로써, 상기 실리콘 광학 벤치(220)에 외부로부터의 스트레스가 가해지거나 온도 이력이 발생한 경우에 상기 에폭시(260)가 손상되는 것, 즉 상기 에폭시(260)가 상기 실리콘 광학 벤치(220)의 상면으로부터 분리되거나 부서져 나가는 것을 방지한다. 결과적으로, 외부 스트레스에 대한 상기 실리콘 광학 벤치(220)의 저항력을 향상시킴으로써, 상기 광통신 모듈의 제작 과정에서 상기 실리콘 광학 벤치(220)가 초기의 물리적, 광학적 특성을 유지할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3에는 기판(310)과, 상기 기판(310)에 탑재되는 실리콘 광학 벤치(320)와, 반도체 칩(330 및 340)과, 광섬유(350)가 도시되어 있다. 이하, 중복되는 기술은 생략하기로 한다.

상기 광섬유(350)는 브이-홈(미도시)에 안착되어 상기 레이저(330)의 단면과 정렬되고, 이와 같이 정렬된 광섬유(350)는 그 일부에 에폭시(360)가 도포되어 상기 실리콘 광학 벤치(320)에 부착된다. 또한, 상기 에폭시(360)의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시(360)보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제(370)를 상기 에폭시(360)의 노출된 표면을 감싸도록 도포한다. 상기 보강용 접착제(370)는 상기 에폭시(360)의 내응력성을 향상시키는 기능을 수행함으로써, 상기 실리콘 광학 벤치(320)에 외부로부터의 스트레스가 가해지거나 온도 이력(temperature history)이 발생한 경우에 상기 에폭시가 손실되는 것을 방지한다. 이 때, 상기 보강용 접착제(370)는 그 일부가 상기 실리콘 광학 벤치(320)의 상면 및 측면에 접착되어 있고, 그 일부는 상기 기판(310)의 상면에 접착되어 있다. 이는, 상기 광섬유(350)를 상기 실리콘 광학 벤치(320)와 기판(310) 모두에 부착시킴으로써, 상기 광섬유(350)가 어느 하나에만 부착되는 경우에 비하여 상기 광섬유(350)의 부착력을 배가시키기 위함이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 광통신 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3에는 기판(410)과, 상기 기판(410)에 탑재되는 실리콘 광학 벤치(420)와, 반도체 칩(430 및 440)과, 광섬유(450)가 도시되어 있다. 이하, 중복되는 기술은 생략하기로 한다.

상기 광섬유(450)는 브이-홈(미도시)에 안착되어 레이저(430)의 단면과 정렬되고, 이와 같이 정렬된 광섬유(450)는 그 일부에 에폭시(460)가 도포되어 상기 실리콘 광학 벤치(420)에 부착된다. 또한, 상기 광섬유(450)의 부착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시(460)가 도포된 위치와 이격된 위치에서 상기 에폭시(460)보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제(470)를 도포하여 상기 광섬유(450)를 상기 기판(410)에 부착시킨다. 이에 따른 이점은, 상기 광섬유(450)에 직접적으로 가해지는 외부 충격에 효과적으로 대처할 수 있다는 것이다. 즉, 상기 광섬유(450)가 에폭시(460)에 의해 상기 실리콘 광학 벤치(420)에만 부착된 경우에는 상기 광섬유(450)에 가해진 외부 충격에 쉽게 떨어질 수 있으나, 상기 광섬유(450)가 상기 실리콘 광학 벤치(420)와 기판(410)에 각각 부착된 경우에는 직접적으로 가해진 외부 충격에 더 효과적으로 대처할 수 있다는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈은 광섬유에 도포된 에폭시의 표면을 감싸도록 보강용 접착제를 도포함으로써 외부 스트레스에 의해 광섬유 고정에 사용된 에폭시가 손상되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈은 에폭시를 이용하여 광섬유를 실리콘 광학 벤치에 부착시키고, 보강용 접착제를 이용하여 상기 광섬유를 기판에 또 한번 부착시킴으로써 상기 광섬유의 부착력을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

결과적으로, 본 발명에 다른 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈은 제작 공정의 저정밀화, 제작 공정 시간의 최소화를 구현할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 반도체 칩이 그 상면 상에 정렬되며 광섬유 고정을 위한 브이-홈이 그 상면에 형성된 실리콘 광학 벤치를 구비한 광통신 모듈에 있어서,

   에폭시를 도포하여 상기 브이-홈 상에 안착된 광섬유를 상기 실리콘 광학 벤치에 고정하고,

   상기 에폭시의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제를 상기 에폭시의 노출된 표면을 감싸도록 도포함을 특징으로 하는 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈.
2. 반도체 칩이 그 상면에 고정되며 광섬유 고정을 위한 브이-홈이 그 상면에 형성된 실리콘 광학 벤치와, 상기 실리콘 광학 벤치가 그 상면에 고정된 기판을 구비한 광통신 모듈에 있어서,

   에폭시를 도포하여 상기 브이-홈 상에 안착된 광섬유를 상기 실리콘 광학 벤치에 부착하고,

   상기 에폭시의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 에폭시보다 높은 탄성을 갖는 보강용 접착제를 도포하여 상기 광섬유를 상기 기판에 부착함을 특징으로 하는 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈.
3. 제2항에 있어서,

   상기 보강용 접착제는 상기 에폭시의 노출된 표면을 감싸도록 도포됨을 특징으로 하는 보강된 구조를 갖는 광통신 모듈.