KR100424408B1 - 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 신호 전송선로 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 고주파 신호가 입력되는 전송선로를 갖는 패키지 모듈이 안착될 수 있는 PCB기판과; 상기 PCB기판의 상면 일측에 형성되며, 상기 패키지 모듈의 전송선로의 일측에 연결된 리드와 전기적으로 접속되는 마이크로 스트립 라인과; 상기 마이크로 스트립 라인과 전기적으로 연결된 커넥터와; 상기 전송선로의 타측과 전기적으로 연결되는 동축케이블과; 상기 동축케이블이 제 1 포트에 연결되고, 상기 커넥터와 연결된 또 다른 동축케이블이 제 2 포트에 연결되어 고주파 신호를 측정할 수 있는 네트워크 분석기로 구성함으로서, 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 입력되는 고주파 신호의 전송선로를 정밀하게 측정할 수 있어, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.

Description

고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring high frequency signal characteristics of transmission line}

본 발명은 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지 모듈에서 고주파 신호의 특성을 측정함으로서, 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 입력되는 고주파 신호의 전송선로를 정밀하게 측정할 수 있어, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

광통신은 1960년 Maiman이 루비레이저를 개발하면서 최초로 시도되었고, 1970년 미국 코닝글래스사에 의해 광섬유의 개발을 통해 본격적인 실용화가 이루어졌다.

이런 광통신은 광섬유를 전송 매체로 이용하고, 반도체 레이저 다이오드 및발광 다이오드를 광원으로 이용하여 광전송이 이루어진다.

광통신은, 반도체 레이저 다이오드를 이용하여 전기신호를 광(光)신호로 바꾸어 광섬유를 통하여 정보를 전달하고, 수광 다이오드에서 전달된 광신호를 받아 전기신호로 바꾸어 해독하는 원리이다.

최근, 분포 궤환(DFB, Distributed feedback)형 레이저 다이오드는 광전송에 이용되며, 선형성이 좋고 동작 온도 범위가 넓으며, 잡음 지수가 낮은 장점이 있다.

이러한 분포 궤환형 레이저 다이오드는 칩 또는 칩이 실장된 기판이 도 1과 같은 나비(Butterfly) 형태를 갖는 패키지 모듈(10)의 칩 또는 기판 실장영역(7)에 마운팅(Mounting)된다.

상기 패키지 모듈(10)에 마운팅된 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩 또는 그 칩이 실장된 기판의 단자들과 패키지 모듈 바디(1)의 삽입되어 있는 좌, 우 세라믹 절연체(2)의 메탈 패턴(8)과 와이어 본딩된다.

상기 세라믹 절연체(2)는 상기 패키지 모듈 바디(1)의 외부에 연장된 메탈 패턴(8)을 구비하고 있으며, 이 메탈 패턴(8)과 리드(4)들은 전기적으로 접속되어 있다.

도 2는 일반적인 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩을 실장하기 위한 패키지 모듈의 단면도로서, 전술된 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩 또는 그 칩이 실장된 기판이 패키지 모듈 바디(1) 내부에 접착되어 상기 칩 또는 그 칩이 실장된 기판의 각 단자들과 좌, 우 세라믹 절연체(2,3)의 메탈 패턴과 전기적 접속을 완료된 후에, 캡(6)으로 밀봉한 상태를 도시한 것이다.

이렇게 완료된 패키지 모듈(10)은 리드(4)들로 상기 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩 또는 그 칩이 실장된 기판의 각각의 소자들을 구동시키기 위한 파워신호, 그라운드 신호 및 광 전송하기 위한 고주파신호 등이 입력되며, 상기 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩은 입력된 고주파 신호를 광 신호로 변조된다.

상기 변조된 광 신호는 상기 패키지 모듈(10)의 일측면에 형성된 커넥터(5)와 연결된 광섬유를 통하여 광전송이 이루어진다.

이러한, 광전송을 위한 패키지 모듈에서는 세라믹 절연체에 형성된 고주파 신호를 입력받기 위한 메탈 패턴 즉, 전송선로가 50Ω의 임피던스로 설계되어 있어야 손실이 없는 고주파 신호가 분포 궤환형 레이저 다이오드로 전달된다.

만약, 이런 고주파 신호가 입력되는 전송선로가 50Ω의 임피던스보다 크거나, 작게 설계되어 있으면, 고주파 신호는 손실이 되고, 결국, 분포 궤환형 레이저 다이오드의 모듈은 그 특성이 저하되게 된다.

도 3은 고주파 신호가 입력되는 전송선로가 형성된 세라믹 절연체의 평면도로서, 전술된 패키지 모듈에 삽입되는 좌, 우 세라믹 절연체 중, 어느 하나의 세라믹 절연체에는 고주파 신호가 입력되는 전송선로가 구비되어 있다.

그러므로, 도면에 도시된, 세라믹 절연체(20)에는 고주파 신호가 입력되는 전송선로(21)가 형성되어 있고, 이 전송선로(21)는 50Ω의 임피던스로 설계되어 있어야 한다.

도 4는 종래의 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 지그의 평면도로서, 지지판(30)의 상부에 고주파 신호가 입력되는 전송선로(21)를 갖는 세라믹 절연체(20)를 위치시키고, 상기 세라믹 절연체(20)의 일측을 제 1 PCB(Printed circuit board)(50)로 압착시킨 후, 체결볼트(73)로 지지판(30)에 고정시킨다.

그리고, 동일방법으로 상기 세라믹 절연체(20)의 타측을 제 2 PCB(51)로 압착시킨 후, 체결볼트(71)로 지지판(30)에 고정시킨다.

여기서, 상기 제 1 PCB와 제 2 PCB(50,51)의 상면에는 마이크로 스트립 라인(41,42)이 구비되어 있고, 이 마이크로 스트립 라인(41,42)은 상기 세라믹 절연체(20)의 전송선로(21)와 전기적으로 연결시킨다. 이때, 통상적인 납땜과 같은 방법을 사용한다.

더불어, 상기 제 1 PCB와 제 2 PCB(50,51)의 마이크로 스트립 라인(41,42)은 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터(31,32)와 각각 전기적으로 연결되어 있다. 상기 제 1 커텍터(31)는 상기 지지판(30)의 측면에 고정되어 있으며, 상기 제 2 커넥터(32)는 상기 지지판(30)과 수직하게 위치된 고정판(60)에 체결되어 있다.

게다가, 상기 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터(31,32)는 상기 세라믹 절연체(20)의 전송선로(21)의 특성을 측정하기 위한 네트워크 분석기와 연결되어 있다.

이상 전술된 바를 참조하여, 상기 제 1 커넥터(31)를 통하여 네트워크 분석기에서 고주파 신호가 입력되고, 입력된 고주파 신호는 상기 세라믹 절연체(20)의 전송선로(21)를 통과하여 제 2 커넥터(32)에 연결된 네트워크 분석기에서 고주파 신호의 출력값을 측정하게 된다.

이 고주파 신호의 출력값으로 전송선로(21)가 50Ω의 임피던스로 설계되어 정상적인 출력값이 인출되는가를 판단하고, 이 정상적인 출력값이 벗어나는 세라믹 절연체는 불량으로 간주되어 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩을 실장하기 위한 패키지 모듈에 적용되지 못한다.

이와 같이, 종래의 세라믹 절연체의 고주파 측정은 측정 방법이 간단하며, 지그 제작이 용이한 장점을 가지고 있지만, 세라믹 절연체가 패키지 모듈에 적용될 때, 리드의 인덕턴스값과 주위 환경에 따른 고주파 신호 출력값이 가변되어 분포 궤환형 레이저 다이오드의 광전송 특성을 저하시키게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 패키지 모듈에서 고주파 신호의 특성을 측정함으로서, 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 입력되는 고주파 신호의 전송선로를 정밀하게 측정할 수 있어, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 고주파 신호가 입력되는 전송선로를 갖는 패키지 모듈이 안착될 수 있는 PCB기판과;

상기 PCB기판의 상면 일측에 형성되며, 상기 패키지 모듈의 전송선로의 일측에 연결된 리드와 전기적으로 접속되는 마이크로 스트립 라인과;

상기 마이크로 스트립 라인과 전기적으로 연결된 커넥터와;

상기 전송선로의 타측과 전기적으로 연결되는 동축케이블과;

상기 동축케이블이 제 1 포트에 연결되고, 상기 커넥터와 연결된 또 다른 동축케이블이 제 2 포트에 연결되어 고주파 신호를 측정할 수 있는 네트워크 분석기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치가 제공된다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 고주파 신호를 인가하기 위한 전송선로를 갖는 패키지 모듈을 상기 PCB기판에 안착시키는 단계와;

상기 전송선로의 일측과 연결된 리드와 상기 PCB기판의 상부에 형성된 마이크로 스트립 라인을 전기적으로 연결하는 단계와;

상기 전송선로의 타측에 네트워크 분석기의 제 1 포트를 연결하고, 상기 리드에 고주파 신호를 인가할 수 있는 네트워크 분석기의 제 2 포트를 연결하는 단계와;

상기 네트워크 분석기의 제 2 포트에서 고주파 신호를 인가하여, 상기 리드, 마이크로 스트립 라인과 전송라인을 통하여, 상기 네트워크 분석기의 제 1 포트에서 고주파 신호를 입력받아, 고주파 신호의 특성을 측정하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 방법이 제공된다.

도 1은 일반적인 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩을 실장하기 위한 패키지 모듈의 평면도이다.

도 2는 일반적인 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩을 실장하기 위한 패키지 모듈의 단면도이다.

도 3은 고주파 신호가 입력되는 전송선로가 형성된 세라믹 절연체의 평면도이다.

도 4는 종래의 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 지그의 평면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 장치의 구성도이다.

도 7은 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 장치에 패키지 모듈이 놓여진 상태를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 패키지 모듈의 바디 2 : 세라믹 절연체

4a : 리드 8 : 전송선로

10 : 패키지 모듈 14 : PCB기판

100 : 하우징 110 : 커넥터

111,131 : 도체 120 : 스트립 라인

130,150 : 동축케이블 200 : 네트워크 분석기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 구성도로서, 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 고주파 신호를 인가하기 위한 전송선로(8)의 일측에 동축케이블(130)을 통하여 네트워크 분석기(200)의 제 1 포트와 연결하고, 상기 전송선로(8)의 타측과 연결된 리드(4a)를 동축케이블(150)로 네트워크 분석기(200)의 제 2 포트와 연결하여, 패키지 모듈(10)에서 고주파 신호의 특성을 측정함으로서, 리드의 인덕턴스값이 고려되어진 상기 전송선로의 불량 여부를 알아볼 수 있게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 장치의 구성도로서, 고주파 신호가 입력되는 전송선로를 갖는 패키지 모듈이 안착될 수 있는 PCB기판(140)과; 상기 PCB기판(140)의 상면 일측에 형성되며, 상기 패키지 모듈의 전송선로의 일측에 연결된 리드와 전기적으로 접속되는 마이크로 스트립 라인(120)과; 상기 마이크로 스트립 라인(120)과 도체(111)에 의해 연결된 커넥터(110)와; 상기 전송선로의 타측과 도체(131)에 의해 전기적으로 연결되는 동축케이블(130)과; 상기 동축케이블(130)이 제 1 포트에 연결되고, 상기 커넥터(110)와 연결된 또 다른 동축케이블(150)이 제 2 포트에 연결되어 고주파 신호를 측정할 수 있는 네트워크 분석기(200)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 PCB기판(140)과 커넥터(110)를 지지할 수 있는 하우징(100)을 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 커넥터(110)와 연결된 도체(111)는 상기 하우징(100)에 관통홀을 통하여 삽입된다.

더불어, 상기 하우징(100)은 메탈로 형성하여, 상기 커넥터(110)의 그라운드와 연결되며, 이로서, 상기 PCB기판(140)의 저면이 그라운드되는 것이 바람직하다.

이렇게 구성된 본 발명의 제 1 실시예에서는, 상기 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 고주파 신호를 인가하기 위한 전송선로(8)를 갖는 패키지 모듈을 상기 PCB기판(140)에 위치시켜, 안정된 상태에서 전송선로(8)를 통과한 고주파 신호의 특성을 측정할 수 있다.

이때, 상기 네트워크 분석기(200)의 제 2 포트에 연결된 동축케이블(150)의 도체(111)는 전송선로(8)의 일측에 연결되고, 상기 네트워크 분석기(200)의 제 1 포트에 연결된 동축케이블(130)의 도체(131)는 전송선로(8)의 타측에 연결되어 고주파 신호의 특성을 측정할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 고주파 신호가 입력되는 전송선로의 특성을 측정하기 위한 장치에 패키지 모듈이 놓여진 상태를 도시한 단면도로서, 패키지 모듈의 바디(1)는 PCB기판(140)의 상부에 놓여지고, 상기 패키지 모듈의 바디(1)에 삽입되어 있는 세라믹 절연체(2)의 전송선로 일측은 동축케이블(130)의 도체(131)와 연결되어 있다.

그리고, 상기 세라믹 절연체(2)의 전송선로 타측은 상기 PCB기판(140)의 상부에 형성된 마이크로 스트립 라인(120)과 전기적으로 연결되며, 이 마이크로 스트립 라인(120)은 또 다른 동축케이블과 연결되는 커넥터(110)의 도체(111)와 전기적으로 연결된다.

따라서, 본 발명은 패키지 모듈(10)에서 고주파 신호의 특성을 측정함으로서, 리드의 인덕턴스값이 고려되어진 전송선로의 불량 여부를 측정할 수 있어 정밀한 측정이 가능하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 입력되는 고주파 신호의 전송선로를 정밀하게 측정할 수 있어, 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 고주파 신호가 입력되는 전송선로를 갖는 패키지 모듈이 안착될 수 있는 PCB기판과;

   상기 PCB기판의 상면 일측에 형성되며, 상기 패키지 모듈의 전송선로의 일측에 연결된 리드와 전기적으로 접속되는 마이크로 스트립 라인과;

   상기 마이크로 스트립 라인과 전기적으로 연결된 커넥터와;

   상기 전송선로의 타측과 전기적으로 연결되는 동축케이블과;

   상기 동축케이블이 제 1 포트에 연결되고, 상기 커넥터와 연결된 또 다른 동축케이블이 제 2 포트에 연결되어 고주파 신호를 측정할 수 있는 네트워크 분석기로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 PCB기판과 상기 커넥터를 지지할 수 있는 하우징을 더 구비되며,

   상기 하우징에는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 도체가 삽입되어서 상기 커넥터와 상기 마이크로 스트립 라인이 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 하우징은 그라운드를 형성하기 위하여 금속으로 형성된 것을 특징으로하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정 장치.
4. 분포 궤환형 레이저 다이오드 칩에 고주파 신호를 인가하기 위한 전송선로를 갖는 패키지 모듈을 상기 PCB기판에 안착시키는 단계와;

   상기 전송선로의 일측과 연결된 리드와 상기 PCB기판의 상부에 형성된 마이크로 스트립 라인을 전기적으로 연결하는 단계와;

   상기 전송선로의 타측에 네트워크 분석기의 제 1 포트를 연결하고, 상기 리드에 고주파 신호를 인가할 수 있는 네트워크 분석기의 제 2 포트를 연결하는 단계와;

   상기 네트워크 분석기의 제 2 포트에서 고주파 신호를 인가하여, 상기 리드, 마이크로 스트립 라인과 전송라인을 통하여, 상기 네트워크 분석기의 제 1 포트에서 고주파 신호를 입력받아, 고주파 신호의 특성을 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 신호 전송선로의 특성 측정방법