KR100450797B1 - 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치 - Google Patents

광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치 Download PDF

Info

Publication number
KR100450797B1
KR100450797B1 KR10-2002-0001382A KR20020001382A KR100450797B1 KR 100450797 B1 KR100450797 B1 KR 100450797B1 KR 20020001382 A KR20020001382 A KR 20020001382A KR 100450797 B1 KR100450797 B1 KR 100450797B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
conductive layer
optical bench
communication module
silicon
Prior art date
Application number
KR10-2002-0001382A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030060610A (ko
Inventor
송일종
구자남
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR10-2002-0001382A priority Critical patent/KR100450797B1/ko
Publication of KR20030060610A publication Critical patent/KR20030060610A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100450797B1 publication Critical patent/KR100450797B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

광통신 모듈에 적용되는 실리콘 광학 벤치에 관해 기술된다. 본 발명의 광학 벤치는: 기판과; 기판 상에 탑재되는 레이저 다이오드와; 상기 기판 상에 LD 후방에 위치하는 광검출기와; 상기 기판 상에 형성되는 것으로 레이저 다이오드와 광검출기를 포함하는 소자들과 전기적인 회로를 구성하는 도전층을; 구비하며, 상기 기판에는 상기 도전층에 대응하는 관통공이 형성되고 관통공 내에 상기 도전층의 연결되며 기판의 저면으로 노출되는 전기적 연결 수단이 마련되어 있는 구조를 가진다. 판 자체에 형성되는 도전장치에 의해 별도의 와이어를 요구하지 않는다. 따라서 종래와 같이 와이어에 의한 인덕턴스가 존재치 않는다. 그리고 구조적은 인쇄회로 기판 자체에 탑재되는 SMD 구조를 가지므로 모듈의 조립이 용이하고 특히 수율이 높다.

Description

광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치{Silicon optical bench for optical telecommunication module}
본 발명은 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치(Silicon Optical Bench, 이하 SiOB) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 와이어본딩에 의존하지 않은 결선 구조를 제공하는 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치에 관한 것이다.
도 1은 전형적인 종래 SiOB(10)의 한 예를 도시한다. 이를 참조하면, 실리콘 기판(11)의 표면(12) 상에 LD(laser diode, 13) 및 mPD(monitor Photo Detector, 14)가 위치한다. 상기 LD(13)와 mPD(14)는 상호 소정간격을 두고 광축(x - x)상에 위치한다. 상기 광축(x - x)에서 상기 LD(13)의 전방에는 볼렌즈(ball lens, 16)가 위치한다. 상기 볼렌즈(16)는 상기 LD(13)에 비해 상당한 크기를 가지고 있고, 그리고 구형이기 때문에 볼렌즈(16)의 광축과 상기 LD(13)의 광축이 일치시킴과 아울러 볼렌즈(16)의 위치를 안정되게 잡아주는 채널형 렌즈시트(30)가 먀련되어 있다. 한편, 상기 실리콘 기판(11)에는 상기 LD(13)와 mPD(14)등에 전기적으로 연결되는 도전층(transimission line, 21, 22, 23, 24)이 마련된다.
이러한 SiOB(10)는 패키지(30) 내에 장착되며 SiOB(10)의 도전선(21, 22, 23, 24)들은 패키지(30) 내에 마련된 터미널(31)들에 가는 배선(22)에 의해 전기적으로 연결 즉 와이어 본딩된다. 상기 패키지(30)의 외측으로는 외부 결선용 리이드(32)가 다수 나란하게 연장된다.
이러한 종래 SiOB(10)를 가지는 광통신 모듈은 전기적 배선을 위한 전술한 바와 같은 도전선(21, 22, 23, 24)을 이용하기 때문에 이에 따른 대역폭의 제한이 불가피하다. 즉, 가선 배선(22)들에 의해 통전로가 제공되기 때문에 이에 의한 인덕턴스(inductance) 성분의 발생 그리고 이로 인한 전송 신호의 대역폭(bandwidth)의 좁혀짐을 피할 수 없다. 또한 SiOB와 패키지의 터미널을 연결하기 위한 별도의 배선작업이 요구되며, 따라서 이로 인한 비용 부담의 증가가 불가피하고 그리고 높은 불량 발생에 의해 수율이 낮은 결점을 가진다.
본 발명은 전송신호의 손실의 감소와 더불어 높은 대역폭을 가지는 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 제조 가공이 용이하게 수율이 높은 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치를 제공함에 그 다른 목적이 있다.
도 1 은 종래 광학 벤치의 일례를 보이는 개략적 사시도이다.
도 2는 종래 광학 벤치에 의한 통신 모듈의 개략적 사시도이다.
도 3는 본 발명에 따른 광학 벤치의 일 실시예의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광학 벤치에서 전기적 연결 수단의 배치를 보이는 얼개도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 광학 벤치에서 전기적 연결 수단의 제 1 실시예를 보인다.
도 5b는 본 발명에 따른 광학 벤치에서 전기적 연결 수단의 제 2 실시예를 보인다.
도 6은 본 발명에 따른 광학 벤치에서 전기적 연결 수단의 제 3 실시예를 보인다.
도 7a 내지 도 7d는 도 5a 에 도시된 본 발명의 광학벤치에서 전기적 연결수단의 형성과정을 보이는 공정도이다.
도 8a 본 발명에 따른 실리콘 광학 벤치에 있어서, 기판의 저면에 내측 금속의 연결되는 볼이 형성된 상태를 보인다.
도 8b는 본 발명에 따른 실리콘 광학 벤치에 있어서, 기판의 저면에 내측 금속의 연결되는 플랫 리드가 마련된 구조를 보인다.
도 9는 배선층의 길이 증가에 따른 인덕턴스의 증가를 보이는 그래프이다.
도 10은 광통신 모듈에서 인덕턴스 별 반사손실(reflection loss)의 변화를 보이는 그래프이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
기판과;
기판 상에 탑재되는 레이저 다이오드와;
상기 기판 상에 LD 후방에 위치하는 광검출기와;
상기 기판 상에 형성되는 것으로 레이저 다이오드와 광검출기를 포함하는 소자들과 전기적인 회로를 구성하는 도전층을; 구비하며,
상기 기판에는 상기 도전층에 대응하는 관통공이 형성되고 관통공 내에 상기 도전층의 연결되며 기판의 저면으로 노출되는 것으로, 내측 금속과 이를 감싸는 외측금속을 가지는 동축형 케이블 구조를 가지는 전기적 연결 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치가 제공된다.
상기 본 발명의 실리콘 광학벤치의 한 실시에에 따르면, 상기 전기적 연결수단은 별도로 부품으로 제작된 동축케이블이다.
한편, 본 발명의 실리콘 광학벤치의 한 실시에에 따르면, 상기 전기적 연결수단의 단부에 BGA 를 위한 볼이 결합되어 있다. 그리고 그 다른 실시예에 따르면, 상기 전기적 연결수단의 단부에 플랫 리이드가 부착되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 광학 벤치에 탑재되는 소자, 예를 들어 레이저 다이오드, 광검출기 등에 대한 설명은 구체적으로 이루어지지않는다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 벤치의 한 실시예의 개략적 사시도이다.
이를 참조하면, 실리콘 기판(101)의 표면(120) 상에 LD(laser diode, 13) 및 mPD(monitor Photo Detector, 140)가 위치한다. 상기 LD(130)와 mPD(140)는 상호소정간격을 두고 광축(x - x)상에 위치한다. 상기 광축(x - x)에서 상기 LD(130)의 전방에는 볼렌즈(미도시, 종래 기술로 설명된 도 1의 "16" 참조)가 위치하는 채널형 렌즈시트(130)가 형성되어 있다.
그리고 상기 기판(101)의 상면에 상기 LD(130)와 mPD(140)등에 전기적으로 연결되는 도전층(210, 220, 230, 240)이 마련된다.
이러한 SiOB(10)는 패키지(30) 내에 장착되며 SiOB(10)의 도전선(210, 220, 230, 240)들의 하부에는 관통공이 형성되고 여기에 본 발명을 특징지우는 요소의 하나인 전기적 연결수단이 마련된다. 이 전기적 연결수단은 광통신 모듈의 패키지 또는 인쇄회로기판 등에 별도의 배선이 없이 광학 벤치상의 소자를 전기적으로 연결한다. 도 4는 광학 벤치를 이루는 기판(101)에 형성되는 전기적 연결수단의 일례로서 동축 케이블 형태의 전기적 연결수단의 배치구조의 얼개를 보인다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 동축 케이블형 연결수단(400)이 기판(101) 상에 5개 배치된다. 여기에서 동축 케이블형 연결수단의 개수 및 배치는 요구되는 설계조건에 따르며, 따라서 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 도 5b는 관통공에 동축케이블이 아닌 단심 케이블(또는 심선, 402')에 의한 연결수단(400')가 본 발명의 한 실시예를 도시한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 동축 케이블형 연결수단(400)은 원통상의 외측 금속층(401)과 외측 금속층(402) 내에 동축적으로 위치하는 내부 금속층(402)과 이들 사이의 절연층(403)을 구비한다.
상기 금속층(401, 402)는 기판의 상면의 도전층을 통해 전기적회로를 구성하며, 여기에서는 상기 동축 케이블형 연결수단과 이에 관계된 요소간의 연결구조는 편의상 도시되지 않는다.
상기 동축 케이블형 연결수단은 도 6에 도시된 바와 같이 별도로 완성된 소정 길이의 마이크로 동축케이블(400a)을 소정 길이로 절단하여 기판(101)에 형성된 관통공(102)에 삽입하는 것에 의해 마련될 수 있으며, 한편으로는 후술하는 성막공적을 통해서도 얻을 수 있다.
성막 공정에 의한 동축게이블형 연결수단을 한 례를 설명한다.
도 7a 에 도시된 바와 같이 기판(101)에 관통공(102)을 형성한다. 관통공(102)은 예를 들어, 에칭 마스크가 적용된 드라이 에칭법 등에 의해 형성된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 관통공(102) 내벽에 외측 금속층(402)을 소정 두께로 형성한다. 이때에는 예를 들어 마스크가 적용된 경사증착법이 이용된다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 외측금속층(401)내에 유전물질(403)을 채워 넣은 후 그 중앙에 중심 관통공(404)을 형성한다. 여기에서 상기 절연물질로서 폴리이미드, 유리, 에폭시 SiO2, Si3N4, 테프론등이 사용될 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이 상기 중심 관통공(404)에 내측금속층(401)을 증착법 등에 의해 형성한다.
한편, 상기 내측금속층(401)은 증착법에 의해 직접 형성되지 않고, 별도의 금속코어를 삽입한 후 그 주위를 상기 유전물질로 실링하는 것에 의해서도 마련될수 있다.
한편 상기와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실리콘 광학 벤치의 저면에는 SMD(surface mount device)를 위한 BGA(ball gray Array) 또는 플랫 리드(flat lead) 특히 CPW(coplanar waveguide)구조의 플랫 리드가 마련될 수 있다.
도 8a는 기판(101)의 저면에 상기 내측 금속의 연결되는 BGA를 위한 볼(501)이 형성된 상태를 보이며, 도 8b는 플랫 리드(502)가 마련된 구조를 개략적으로 보인다.
상기와 같은 본 발명은 점차 고속화되는 통신모듈에 있어서 배선의 인덕턴스에 의해 대역폭의 감소를 억제하기 위한 것이다. 도 9는 배선층의 길이 증가에 따른 인덕턴스의 증가를 보인다. 도 9의 결과는 25.4미크론의 직경을 가지는 금선에 대한 10GHz에 대한 인덕턴스의 변화이다. 도 10은 인덕턴스 별, 반사손실(reflection loss)를 보인다. 이러한 결과에 따르면 적어도 10GHz 의 신호전송을 위해서는 배선의 인덕턴스가 0.5nH ( 도 9의 조건에서는 0.6mm 이하에 해당) 보다 적어야 한다.
이와 같이 와이어에 의한 인덕턴스가 신호 전송시 대역폭의 제한을 초래하므로 이에 대한 개선책이 요구되고, 이에 본 발명은 최단의 거리로 축소된 배선길이를 통해 대역폭의 제한을 완화한다.
결론적으로 본 발명은 기판 자체에 형성되는 도전장치에 의해 별도의 와이어를 요구하지 않는다. 따라서 종래와 같이 와이어에 의한 인덕턴스가 존재치 않는다. 그리고 구조적은 인쇄회로 기판 자체에 탑재되는 SMD 구조를 가지므로 모듈의 조립이 용이하고 특히 수율이 높다.

Claims (7)

  1. 기판과;
    기판 상에 탑재되는 레이저 다이오드와;
    상기 기판 상에 LD 후방에 위치하는 광검출기와;
    상기 기판 상에 형성되는 것으로 레이저 다이오드와 광검출기를 포함하는 소자들과 전기적인 회로를 구성하는 도전층을; 구비하며,
    상기 기판에는, 상기 도전층에 대응하는 관통공이 형성되고 관통공 내에 상기 도전층의 연결되며 기판의 저면으로 노출되는 것으로, 내측 금속과 이를 감싸는 외측금속을 가지는 동축형 케이블 구조를 가지는 전기적 연결 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 연결수단은 별도로 부품으로 제작된 동축케이블인 것을 특징으로 하는 광통신 모듈용 실리콘 광학벤치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 연결수단의 단부에 BGA 를 위한 볼이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광통신모듈용 실리콘 광학벤치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 연결수단의 단부에 플랫 리이드가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광통신모듈용 실리콘 광학벤치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적 연결수단의 단부에 플랫 리이드가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광통신모듈용 실리콘 광학벤치.
KR10-2002-0001382A 2002-01-10 2002-01-10 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치 KR100450797B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0001382A KR100450797B1 (ko) 2002-01-10 2002-01-10 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0001382A KR100450797B1 (ko) 2002-01-10 2002-01-10 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030060610A KR20030060610A (ko) 2003-07-16
KR100450797B1 true KR100450797B1 (ko) 2004-10-01

Family

ID=32217553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0001382A KR100450797B1 (ko) 2002-01-10 2002-01-10 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100450797B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107831569A (zh) * 2017-10-27 2018-03-23 武汉电信器件有限公司 一种基于双胶合透镜的传输光器件

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960018626A (ko) * 1994-11-29 1996-06-17 양승택 고속 광통신용 반도체 레이져 모듈의 패키지
US5854867A (en) * 1996-10-29 1998-12-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical module having lenses aligned on lens-positioning V-groove and fabrication method thereof
KR20000050354A (ko) * 1999-01-07 2000-08-05 윤종용 광통신용 모듈의 플라스틱 패키지
KR20000075270A (ko) * 1999-05-31 2000-12-15 윤종용 초저가 트랜시버 모듈
KR20010010805A (ko) * 1999-07-23 2001-02-15 정선종 몰드 하우징과 실리콘 광학벤치로 구성된 광부모듈 및 그 제조방법
KR20010035832A (ko) * 1999-10-04 2001-05-07 윤종용 광통신용 실리콘 광벤치의 제작 방법
KR20010076771A (ko) * 2000-01-28 2001-08-16 오길록 실리콘 광학벤치와 이것을 수용하는 플라스틱 리셉트클 및이것들을 조립한 광부모듈
KR20010077598A (ko) * 2000-02-03 2001-08-20 윤종용 실리콘 광벤치를 이용한 스몰 폼 팩터 광송수신 집적 모듈

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960018626A (ko) * 1994-11-29 1996-06-17 양승택 고속 광통신용 반도체 레이져 모듈의 패키지
US5854867A (en) * 1996-10-29 1998-12-29 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical module having lenses aligned on lens-positioning V-groove and fabrication method thereof
KR20000050354A (ko) * 1999-01-07 2000-08-05 윤종용 광통신용 모듈의 플라스틱 패키지
KR20000075270A (ko) * 1999-05-31 2000-12-15 윤종용 초저가 트랜시버 모듈
KR20010010805A (ko) * 1999-07-23 2001-02-15 정선종 몰드 하우징과 실리콘 광학벤치로 구성된 광부모듈 및 그 제조방법
KR20010035832A (ko) * 1999-10-04 2001-05-07 윤종용 광통신용 실리콘 광벤치의 제작 방법
KR20010076771A (ko) * 2000-01-28 2001-08-16 오길록 실리콘 광학벤치와 이것을 수용하는 플라스틱 리셉트클 및이것들을 조립한 광부모듈
KR20010077598A (ko) * 2000-02-03 2001-08-20 윤종용 실리콘 광벤치를 이용한 스몰 폼 팩터 광송수신 집적 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030060610A (ko) 2003-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9507109B2 (en) Optical modules
US7696628B2 (en) Relay substrate and substrate assembly
US7023705B2 (en) Ceramic optical sub-assembly for optoelectronic modules
US6585426B2 (en) Optical module using wiring lead integrated resin substrate
US7021840B2 (en) Optical receiver and method of manufacturing the same
US20090026565A1 (en) Optical Module
US20040036135A1 (en) Optic semiconductor module and manufacturing method
US8008761B2 (en) Optical semiconductor apparatus
JP2004093606A (ja) 光モジュール及び光伝送装置
KR100450797B1 (ko) 광통신 모듈용 실리콘 광학 벤치
US7269027B2 (en) Ceramic optical sub-assembly for optoelectronic modules
US6833999B2 (en) Optical module and method of making the same
US11653442B2 (en) Optical module and method for manufacturing the same
US7029185B2 (en) Optical chip module and optical chip module device
US6803520B1 (en) High speed to-package external interface
JP4038669B2 (ja) 光受信器及びその製造方法
JP4798863B2 (ja) 光電気配線基板
US7223022B2 (en) Alignment of an optic or electronic component
JP7334782B2 (ja) 光電ファイバ、通信装置および光電ファイバの製造方法
KR100440431B1 (ko) 고속 광전 모듈의 광전소자 서브마운트
JP2000114641A (ja) 光半導体装置
JP2000100496A (ja) 同軸接続子およびそれを用いた半導体実装装置
US6419406B1 (en) Optomodule
EP1455208A1 (en) Electrical connection arrangement, component and method, for instance for high speed optical transceivers
JP2001094189A (ja) セラミックパッケージ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080919

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee