KR100480284B1 - Method for aligning optical axis with optical module - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 광모듈의 광축정렬 방법은 반도체 레이저가 안착되는 위치로부터 기결정된 거리만큼 이격된 위치에 렌즈계를 안착시키기 위한 홈을 서브마운트 상에 형성하는 제1 과정과, 상기 반도체 레이저를 상기 서브마운트 상에 고정시키는 제2 과정과, 상기 홈에 에폭시 수지를 도포함으로써, 상기 렌즈계를 상기 홈에 고정시키는 제3 과정과, 하단 개방된 박스 형태의 홈 리드(Groove-Lid)로 상기 렌즈계를 덮고, 상기 홈 리드를 상기 서브마운트 상면에 고정시키는 제4 과정을 포함한다.The optical axis alignment method of the optical module according to the present invention comprises the first step of forming a groove on the submount for mounting the lens system at a position spaced apart from the position where the semiconductor laser is seated by a predetermined distance, and the semiconductor laser A second step of fixing the mount on the mount, a third step of fixing the lens system to the groove by applying an epoxy resin to the groove, and covering the lens system with a groove-shaped groove lead (Love) of the bottom open; And a fourth step of fixing the home lead to the upper surface of the submount.
Description
본 발명은 광소자의 패키징 방법에 관한 것으로서, 특히 광통신용 광원인 광모듈에서 플립칩 본딩된 반도체 레이저와 광학계간의 광축 정렬 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a packaging method of an optical device, and more particularly, to an optical axis alignment method between a flip chip bonded semiconductor laser and an optical system in an optical module that is an optical communication light source.
광통신 시스템에 있어서, 일반적인 광송신용 광모듈은 반도체 레이저와, 다수의 광학 소자와, 상기 반도체 레이저에서 출력된 광원을 전송하기 위한 광섬유 또는 페롤을 포함한다.In an optical communication system, a general optical module for optical transmission includes a semiconductor laser, a plurality of optical elements, and an optical fiber or ferrol for transmitting a light source output from the semiconductor laser.
광섬유를 사용한 광통신 망은 사용 파장의 분산 현상으로 인한 광신호의 퍼짐 현상과, 광섬유 재질 자체의 재료 분산 등의 현상으로 인하여 광신호의 장거리 전송시 그 손실이 과다하게 커지게 된다.The optical communication network using optical fiber is excessively large in the long distance transmission of the optical signal due to the dispersion of the optical signal due to the dispersion of the wavelength used, and the dispersion of the material of the optical fiber material itself.
상술한 바와 같은 단점들을 극복하기 위한 방법중, 광통신용 광원으로 사용되는 광모듈 내에 광신호를 집광할 수 있는 렌즈계를 실장함으로써, 광섬유와 반도체 레이저간 커플링 효율을 향상시키는 방법과, 광신호가 입사되는 광섬유의 입사면을 사각으로 절단함으로써, 그 집광 효율을 향상시키는 방법 등이 사용되고 있다.Among the methods for overcoming the above-mentioned disadvantages, a method of improving the coupling efficiency between an optical fiber and a semiconductor laser by mounting a lens system capable of condensing an optical signal in an optical module used as an optical communication light source, and an optical signal is incident The method of improving the condensing efficiency, etc. are used by cutting | disconnecting the incidence surface of the optical fiber made into a square.
특히, 렌즈계를 실장한 광모듈의 광축 정렬 방법에는 비구면 렌즈계 또는 그린(GRIN) 렌즈계를 그 상면에 금(Au) 코팅된 코바(KOVAR) 재질의 기판상에 레이저 웰딩(Laser welding) 또는 솔더(Solder)를 사용하여 렌즈를 능동 정렬하는 방법 등이 사용되고 있다.In particular, in the optical axis alignment method of the optical module mounted with a lens system, an aspherical lens system or a GRIN lens system is laser welded or soldered onto a substrate made of KOVAR material coated with Au on its upper surface. And active alignment of the lens using the
상술한 광축 정렬의 오차 범위는 광모듈의 전송 속도와 무관하게 최적의 광결합 위치로부터 대략 1㎛ 이내로 제한되고 있다. 제한된 오차 범위 내에서 광축을 정렬하는 방법에는 능동 정렬 방법과 수동 정렬 방법이 있다. 상기 능동 정렬 방법은 광모듈이 작동하고 있는 상태에서 광축을 정렬하는 방법으로서, 상기 능동 정렬 방법은 정밀도가 높은 반면에, 공정이 복잡해져 시간과 비용 손실이 증대되는 문제점이 있다.The error range of the optical axis alignment described above is limited to within about 1 μm from the optimum optical coupling position irrespective of the transmission speed of the optical module. There are two methods of aligning the optical axis within a limited error range, an active alignment method and a passive alignment method. The active alignment method is a method of aligning an optical axis in a state in which an optical module is operating. The active alignment method has a high accuracy, but the complexity of the process increases the time and cost.
도 1은 종래의 광축 정렬 방법에 의한 광모듈을 나타내는 측면도이며, 도 2는 종래의 광축 정렬 방법에 의한 광모듈을 나타내는 사시도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 광모듈은 서브마운트(Submount,130)와, 상기 서브마운트(130)에 반도체 레이저(111)의 높이, Y축을 조절하기 위한 받침대(112)와, 상기 받침대(112)의 상면에 설치되는 반도체 레이저(111)와, 상기 반도체 레이저(111)로부터 기결정된 간격만큼 이격된 렌즈계(120)를 포함한다. 1 is a side view showing an optical module by a conventional optical axis alignment method, Figure 2 is a perspective view showing an optical module by a conventional optical axis alignment method. 1 and 2, the optical module includes a submount 130, a pedestal 112 for adjusting the height and the Y axis of the semiconductor laser 111 on the submount 130, and the pedestal ( A semiconductor laser 111 is provided on the upper surface of the 112, and the lens system 120 spaced apart from the semiconductor laser 111 by a predetermined interval.
상기 렌즈계(120)는 광신호를 수렴하기 위한 렌즈(122)와, 상기 렌즈(122)를 실장하는 금속 하우징(121)들로 구성된다.The lens system 120 includes a lens 122 for converging an optical signal and a metal housing 121 for mounting the lens 122.
종래의 광모듈의 광축 정렬 방법은 서브마운트(Submount,130) 상에 상기 반도체 레이저(111)를 고정시키는 제1 과정과, 금속 하우징(121)과 렌즈(122)를 포함하는 렌즈계를 상기 서브마운트(130)상에 광축 정렬시키는 제2 과정과, 상기 렌즈계(122)를 상기 서브마운트(130)상에 레이저 웰딩에 의하여 고정시키는 제3 과정으로 이루어진다.A conventional optical axis alignment method of an optical module includes a first process of fixing the semiconductor laser 111 on a submount 130, and a lens system including a metal housing 121 and a lens 122. A second process of aligning the optical axis on the 130 and a third process of fixing the lens system 122 on the submount 130 by laser welding.
상기 제1 과정은 코바(KOVAR), Cu-W 재질의 상기 서브마운트(Submount,130) 상에 금(Au) 코팅을 실시한 후, 상기 반도체 레이저(111)를 상기 서브마운트(130)상에 위치된 유전체 재질의 받침대(112) 상면에 플립 칩 본드(Flip Chip Bond) 방법으로 상기 반도체 레이저(111)를 접합시킨다. The first process is a gold coating on the submount (130) made of KOVAR, Cu-W material, and then the semiconductor laser 111 is placed on the submount (130) The semiconductor laser 111 is bonded to an upper surface of the pedestal 112 made of a dielectric material by a flip chip bond method.
상기 반도체 레이저(111)로부터 출력된 광의 진행 방향을 z축으로 정의하며, 이후 상기 광모듈을 구성하는 광학 소자간 광축 정렬의 기준으로 한다. 상기 z축과 수직한 상기 반도체 레이저(111)의 높이 방향을 y축, 상기 반도체 레이저(111)의 폭 방향을 x축으로 각각 정의한다. The direction of travel of the light output from the semiconductor laser 111 is defined as a z-axis, and then the reference of the optical axis alignment between the optical elements constituting the optical module. A height direction of the semiconductor laser 111 perpendicular to the z axis is defined as a y axis, and a width direction of the semiconductor laser 111 is defined as an x axis.
상기 제2 과정은 상기 광모듈을 구성하는 반도체 레이저(111)를 기준으로, 상기 서브마운트(130) 상에 상기 렌즈계(120)를 광축 정렬시키기 위한 과정이다. The second process is a process for optically aligning the lens system 120 on the submount 130 based on the semiconductor laser 111 constituting the optical module.
상기 렌즈계(120)는 상기 반도체 레이저(111)로부터 출력된 광을 광섬유의 입력면에 수렴시키기 위한 렌즈(122)와, 상기 렌즈(122)를 실장하는 금속 하우징(121)으로 구성된다. 상기 렌즈(122)는 광집속형 렌즈로 사용되는 플라노-콘벡스(Plano-convex) 형태의 그린(GRIN) 또는 비구면 렌즈 등이 사용 가능하다.The lens system 120 includes a lens 122 for converging light output from the semiconductor laser 111 to an input surface of an optical fiber, and a metal housing 121 for mounting the lens 122. The lens 122 may be a plano-convex-type green (GRIN) or aspherical lens used as a light focusing lens.
상기 렌즈계(120)의 광축 정렬은 상기 반도체 레이저(111)에서 지속적으로 광을 조사하며 광축 정렬하는 능동 정렬 방법에 의하며, 상기 렌즈계(120)와 상기 반도체 레이저(111)간의 거리를 변화시키면서, x축 및 y축 방향으로 상기 렌즈계(120)를 정렬시킨다.The optical axis alignment of the lens system 120 is based on an active alignment method in which the semiconductor laser 111 continuously irradiates light and aligns the optical axis, while changing the distance between the lens system 120 and the semiconductor laser 111, x The lens system 120 is aligned in the axial and y-axis directions.
그러나, 상기 능동 정렬 방법은 광축 정렬이 정밀한 반면, 광축 정렬에 오랜 시간이 소요되어 단가 상승의 요인으로 작용하고 있다.However, in the active alignment method, the optical axis alignment is precise, but it takes a long time to align the optical axis, which acts as a factor of the increase in unit cost.
상기 제3 과정은 최적의 상태로 광축 정렬된 상기 렌즈계(120)를 상기 서브마운트(130)상에 고정시키기 위한 과정이다.The third process is a process for fixing the lens system 120, which is optically aligned, on the submount 130 in an optimal state.
상기 제3 과정은 상기 서브마운트(130)와 상기 렌즈계(122)의 사이에 삽입된 금속 재질의 레이저 웰더(123)를 용접용 야그(YAG) 등의 레이저빔으로 조사함으로써, 용융 접합시키는 과정이다. 즉, 상기 레이저 웰더(123)는 상기 서브마운트(130)와 상기 렌즈계(120)를 결합시키기 위한 레이저 용접의 매개체로써, 상술한 용접용 야그(YAG) 등과 같은 레이저빔에 의하여 용융되며, 상기 렌즈계(120)를 상기 서브마운트(130)의 상면에 접합시킨다.The third process is a process of melting bonding by irradiating a laser welder 123 of a metal material inserted between the submount 130 and the lens system 122 with a laser beam such as a welding yag (YAG). . That is, the laser welder 123 is a medium of laser welding for coupling the submount 130 and the lens system 120, and is melted by a laser beam such as the above-described welding yag. 120 is bonded to an upper surface of the submount 130.
그러나, 종래의 광모듈의 광축 정렬 방법은 광축 정렬후 상기 레이저 웰더(123)를 용융 접합시키기 위한 제3 과정에서 상기 렌즈계(122)의 광축이 틀어질 위험이 있고, 금속 케이스를 사용하여 하우징 되지 않은 렌즈계의 경우에는 광축 정렬 및 고정이 불가능하다. 또한, 광축 정렬시 상기 광모듈을 작동시킨 상태에서 광축을 정렬하는 능동 정렬 방법은 광축 정렬의 정밀도는 향상되는 반면에, 공정 시간 지연으로 인하여 생산성이 저하되는 등의 문제가 있다.However, in the optical axis alignment method of the conventional optical module, there is a risk that the optical axis of the lens system 122 is distorted in the third process for fusion bonding the laser welder 123 after the optical axis alignment, and the housing is not housed using a metal case. In the case of a non-lens system, optical axis alignment and fixation are impossible. In addition, the active alignment method for aligning the optical axis in the state in which the optical module is operated when the optical axis is aligned, while the accuracy of the optical axis alignment is improved, there is a problem that productivity is lowered due to a process time delay.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 광축 정렬 및 고정이 용이한 광모듈의 광축 정렬 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical axis alignment method of an optical module that is easy to align and fix the optical axis.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광모듈의 광축정렬 방법은,반도체 레이저가 안착되는 위치로부터 기결정된 거리만큼 이격된 위치에 렌즈계를 안착시키기 위한 홈을 서브마운트 상에 형성하는 제1 과정과;상기 반도체 레이저를 상기 서브마운트 상에 고정시키는 제2 과정과;상기 홈에 에폭시 수지를 도포함으로써, 상기 렌즈계를 상기 홈에 고정시키는 제3 과정을 포함과;In order to achieve the above objects, the optical axis alignment method of the optical module according to the present invention, the first forming a groove on the submount for mounting the lens system at a position separated by a predetermined distance from the position where the semiconductor laser is seated And a second step of fixing the semiconductor laser on the submount; and a third step of fixing the lens system to the groove by applying an epoxy resin to the groove;
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하단 개방된 박스 형태의 홈 리드(Groove-Lid)로 상기 렌즈계를 덮고, 상기 홈 리드를 상기 서브마운트 상면에 고정시키는 제4 과정을 포함한다. And a fourth process of covering the lens system with a groove-shaped groove lead (Groove-Lid) having a lower opening, and fixing the groove lead to an upper surface of the submount.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광축 정렬 과정을 나타내는 광모듈의 평면도이다. 도 4a는 도 3d에 도시된 광모듈의 측면을, 도 4b는 도 3e에 도시된 광모듈의 측면을 나타낸다. 특히, 도 3e와 도 4b는 광축 정렬된 상태의 광모듈을 나타낸다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 광모듈은 실리카 재질의 서브마운트(300) 상에 렌즈계(330)를 안착시키기 위해 형성된 홈(320)과, 기결정된 위치에 고정된 반도체 레이저(310)와, 상기 홈(320)에 안착된 렌즈계(330)와, 상기 렌즈계(330)의 상면을 덮고 있는 하부가 개방된 박스 형태의 홈 리드(Groove-Lid, 350)와, 상기 레이저(310)의 세기를 모니터링하기 위한 포토 다이오드(360)를 포함한다. 상기 서브마운트(300)는 SiOB 등의 재질을 사용한다.3A to 3E are plan views of optical modules illustrating an optical axis alignment process according to the present invention. 4A is a side view of the optical module shown in FIG. 3D, and FIG. 4B is a side view of the optical module shown in FIG. 3E. In particular, Figures 3e and 4b shows the optical module in the optical axis aligned state. Referring to this, the optical module according to the present invention includes a groove 320 formed to seat the lens system 330 on the submount 300 made of silica, a semiconductor laser 310 fixed at a predetermined position, and The intensity of the laser system 310, the lens system 330 seated in the groove 320, a box-shaped groove lead (Groove-Lid) 350 having an open lower portion covering the upper surface of the lens system 330, and the laser 310 are monitored. It includes a photodiode 360 for. The submount 300 uses a material such as SiOB.
이하 본 발명에 따른 광모듈의 제작 과정의 설명에 도 3a 내지 도 3e와, 도 4a 내지 도 4b를 참조하도록 한다. 도 6은 본 발명에 따른 광모듈의 제작 과정을 나타내는 순서도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광모듈의 광축정렬 방법은 상기 서브마운트 상에 홈(V-Groove)을 형성하는 제1 과정(510)과, 반도체 레이저를 플립 칩 본딩 방법에 의해 상기 서브마운트에 접합시키는 제2 과정(520)과, 상기 홈에 상기 렌즈계를 안착시키는 제3 과정(530)을 포함한다.Hereinafter, descriptions will be made of FIGS. 3A to 3E and 4A to 4B to describe the manufacturing process of the optical module according to the present invention. 6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an optical module according to the present invention. Referring to FIG. 6, in the optical axis alignment method of the optical module according to the present invention, a first process 510 of forming a groove (V-groove) on the submount and a sub-chip of the semiconductor laser are performed by flip chip bonding. A second process 520 for bonding to the mount and a third process 530 for mounting the lens system in the groove.
상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광의 진행 방향을 z축, 상기 반도체 레이저(310)의 높이 방향인 상기 홈(320)의 깊이를 y축, 상기 z 및 y 축과 수직한 상기 서브마운트(300)의 폭 방향을 x축으로 정의하며, 이 후 상기 렌즈계(330)를 광축 정렬 및 안착시키기 위한 기준으로한다.The submount 300 perpendicular to the z axis and the depth of the groove 320, which is the height direction of the semiconductor laser 310, is perpendicular to the y axis and the z and y axes. ) Is defined as the x-axis, and the reference is then used to align and mount the lens system 330.
도 3a를 참조하면, 상기 제1 과정(510)은 상기 반도체 레이저(310)가 안착될 위치로부터 기결정된 거리만큼 이격된 위치에 렌즈계(330)를 안착시키기 위한 홈(320)을 상기 서브마운트(300) 상에 형성하는 과정이다. Referring to FIG. 3A, the first process 510 may include a groove 320 for seating the lens system 330 at a position spaced apart by a predetermined distance from a position at which the semiconductor laser 310 is to be seated. 300) on the process.
상기 제1 과정은 상기 서브마운트(300)의 폭과 깊이 방향을 따라 제1 정렬 홈(321)을 형성하는 과정과, 상기 반도체 레이저(310)가 안착될 위치와 상기 렌즈계(330)가 안착될 위치 사이의 간격을 조절하기 위한 제2 정렬 홈(322)을 형성하는 과정으로 이루어진다.The first process includes forming a first alignment groove 321 along a width and a depth direction of the submount 300, a position at which the semiconductor laser 310 is to be seated, and a lens system 330 to be seated. And forming a second alignment groove 322 for adjusting the distance between the positions.
상기 제1 정렬 홈(321)은 에칭(Etching) 등의 방법에 의해 성형 가능하며, 상기 제1 정렬 홈(321)은 상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광이 상기 렌즈계(330)의 중심을 통과할 수 있도록 그 폭과 깊이를 조절한다.The first alignment groove 321 may be formed by etching or the like, and the first alignment groove 321 may be formed by the light output from the semiconductor laser 310 to the center of the lens system 330. Adjust the width and depth to allow passage.
상기 제2 정렬 홈(322)은 다이싱 또는 에칭 등의 방법에 의해 성형 가능하며, 상기 반도체 레이저(310)가 안착될 위치로부터 기결정된 거리만큼 이격되도록 성형된다. 즉, 상기 제2 정렬 홈(322)을 상기 반도체 레이저(310)가 안착될 위치로부터 상기 렌즈계(330)의 초점 거리만큼 이격된 위치에 성형한다.The second alignment groove 322 may be formed by a method such as dicing or etching, and may be formed to be spaced apart from the position where the semiconductor laser 310 is to be seated by a predetermined distance. That is, the second alignment groove 322 is formed at a position spaced apart by the focal length of the lens system 330 from the position where the semiconductor laser 310 is to be seated.
즉, 상기 홈(320)은 상기 반도체 레이저(310)가 안착될 위치를 기준으로 상기 서브마운트(300) 상의 기결정된 위치에 형성되며, 상기 렌즈계(330)의 중심에 상기 광이 입사할 수 있도록 에칭 및 다이싱에 의해 상기 홈(320)의 폭과 높이를 조절한다. 상기 홈(320)은 다이싱(Dicing)이나, 에칭(Etching) 방법에 의해 형성되며, 브이 그루부(V-Groove) 등과 같은 다양한 형태로 성형 가능하다. That is, the groove 320 is formed at a predetermined position on the submount 300 based on the position at which the semiconductor laser 310 is to be seated, so that the light can be incident on the center of the lens system 330. The width and height of the groove 320 are adjusted by etching and dicing. The groove 320 may be formed by dicing or etching, and may be formed into various shapes such as a V-groove.
도 3b를 참조하면, 상기 제2 과정(520)은 상기 반도체 레이저(310)를 서브마운트(300) 상의 상기 홈(320)이 형성된 위치로부터 기결정된 거리만큼 이격된 위치에 플립칩 본딩 방법에 의해 고정시키는 과정이다. Referring to FIG. 3B, the second process 520 may be performed by a flip chip bonding method in which the semiconductor laser 310 is spaced apart from the position where the groove 320 is formed on the submount 300 by a predetermined distance. It is a process of fixing.
상기 반도체 레이저(310)의 안착 위치는 상기 렌즈계(330)로부터 상기 렌즈계(330)의 초점 거리만큼 이격될 수 있는 위치에 설정되어져 있다. 또한, 상기 반도체 레이저(310)는 그 발광면이 상기 제1 정렬 홈의 끝단에 걸쳐질 수 있도록 위치됨으로서, 상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광이 상기 제1 정렬 홈에 의해 반사 또는 산란되는 것을 방지한다.The mounting position of the semiconductor laser 310 is set at a position that can be spaced apart from the lens system 330 by the focal length of the lens system 330. In addition, the semiconductor laser 310 is positioned so that its light emitting surface can span the end of the first alignment groove, so that the light output from the semiconductor laser 310 is reflected or scattered by the first alignment groove. To prevent them.
상술한 플립칩 본딩 방법은 상기 서브마운트(300) 상면의 상기 반도체 레이저(310)를 안착시키고자 하는 위치에 상기 반도체 레이저(310)의 크기와 형태가 동일한 패드(미도시)를 상기 서브마운트(300) 상에 부착한 후, 상기 반도체 레이저(310)를 상기 패드(미도시)의 상면에 위치시켜서 고온에서 용융 접합하는 방법이다. 상기 패드는 고온 용융시 표면 장력이 발생하며, 이로 인해 부가적인 조정을 하지 않고도 수평 정렬 오차가 크게 감소된다. 또한, 상기 포토 다이오드(360)는 상기 반도체 레이저(310)를 중심으로 상기 렌즈계(330)계에 대향되도록 위치되어짐으로서, 상기 반도체 레이저(310)의 세기 변화를 모니터링 하는 역할을 한다.In the above-described flip chip bonding method, a pad (not shown) having the same size and shape as that of the semiconductor laser 310 is positioned at a position where the semiconductor laser 310 is to be mounted on the upper surface of the submount 300. After attaching to the substrate 300, the semiconductor laser 310 is placed on an upper surface of the pad (not shown) to melt-bond at a high temperature. The pads generate surface tension upon hot melting, which greatly reduces horizontal alignment errors without additional adjustment. In addition, the photodiode 360 is positioned to face the lens system 330 based on the semiconductor laser 310, thereby monitoring the intensity change of the semiconductor laser 310.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 상기 제3 과정(530)은 상기 렌즈계(330)가 안착될 상기 홈(320)의 부분에 에폭시 수지를 도포함으로써, 상기 렌즈계(330)를 상기 홈(320)에 안착시키는 과정으로써, 상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광이 상기 렌즈계(330)의 중심을 통과할 수 있도록 상기 홈(320)에 상기 렌즈계(330)를 안착시킨다. 상기 제3 과정(530)은 상기 홈(320)에 상기 렌즈계(330)를 안착시킨 후, 광축을 미세 조정함으로써, 상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광이 상기 렌즈계(330)의 광축을 최소 오차 범위 내에서 통과할 수 있도록 조정한다. 이 때 사용되는 에폭시 수지(340)로는 열경화성 에폭시(epoxy) 수지 등을 사용하며, 상기 렌즈계(330)와 상기 홈(320)의 안착 부분과 경계 부분 등에 도포한다.3C and 3D, in the third process 530, an epoxy resin is applied to a portion of the groove 320 on which the lens system 330 is to be seated, thereby allowing the lens system 330 to pass through the groove 320. The lens system 330 is seated in the groove 320 so that the light output from the semiconductor laser 310 passes through the center of the lens system 330. In the third process 530, the lens system 330 is seated in the groove 320, and then the optical axis is finely adjusted so that the light output from the semiconductor laser 310 minimizes the optical axis of the lens system 330. Adjust to pass within the margin of error. In this case, a thermosetting epoxy resin or the like is used as the epoxy resin 340, and is applied to a seating part and a boundary part of the lens system 330 and the groove 320.
즉, 상기 제1 정렬 홈(321)에 상기 렌즈계(330)를 안착시킨 후, 상기 반도체 레이저(310)에서 출력된 광이 상기 렌즈계(330)의 중심을 통과할 수 있도록 상기 렌즈계(330)를 미소 정렬하여 고정시킨다.That is, after the lens system 330 is seated in the first alignment groove 321, the lens system 330 may be disposed so that the light output from the semiconductor laser 310 may pass through the center of the lens system 330. Align and fix finely.
도 5는 상기 홈 리드(350)가 덮어진 광모듈의 정면을 나타내는 정면도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시예로서 광모듈의 광축 정렬 과정을 나타낸다. 도 7 및 도 5를 참조하면, 광모듈의 광축 정렬 방법은 제1 과정(610)과, 제2 과정(620)과, 제3 과정(630)으로 이루어지며, 하단 개방된 박스 형태의 홈 리드(Groove-Lid)를 상기 서브마운트 상면에 고정시키는 제4 과정(640)과, 상기 접착제를 경화시키는 제5 과정(650)으로 구성된다.5 is a front view illustrating a front surface of the optical module covered with the home lead 350, and FIG. 7 illustrates an optical axis alignment process of the optical module as a first embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 7 and 5, the optical axis alignment method of the optical module includes a first process 610, a second process 620, and a third process 630. And a fourth process 640 for fixing Groove-Lid to the upper surface of the submount, and a fifth process 650 for curing the adhesive.
도 3a를 참조하면, 상기 제1 과정(610)은 상기 서브마운트(300) 상에 상기 렌즈계(330)를 안착시키기 위한 홈(V-Groove, 320)을 형성하는 과정이다. 도 3b를 참조하면, 상기 제2 과정(620)은 반도체 레이저(310)를 플립 칩 본딩 방법에 의해 상기 서브마운트(300)에 접합시키는 과정이다. 도 3c를 참조하면, 제3 과정(630)은상기 홈(320)의 상기 렌즈계(330)가 안착될 부분에 에폭시 수지(340)를 도포함으로써, 상기 렌즈계(330)를 상기 홈(320)에 안착시키는 과정이다. 상기 서브마운트(300)는 SiOB 등의 재질을 사용한다. 포토 다이오드(360)는 상기 반도체 레이저(310)를 중심으로 상기 렌즈계(330)에 대향되도록 위치되어짐으로서, 상기 반도체 레이저(310)의 세기 변화를 모니터링 하는 역할을 한다.Referring to FIG. 3A, the first process 610 is a process of forming a groove (V-groove) 320 for mounting the lens system 330 on the submount 300. Referring to FIG. 3B, the second process 620 is a process of bonding the semiconductor laser 310 to the submount 300 by a flip chip bonding method. Referring to FIG. 3C, in a third process 630, an epoxy resin 340 is applied to a portion of the groove 320 where the lens system 330 is to be seated, thereby seating the lens system 330 in the groove 320. It is the process of making. The submount 300 uses a material such as SiOB. The photodiode 360 is positioned to face the lens system 330 with respect to the semiconductor laser 310, thereby monitoring a change in intensity of the semiconductor laser 310.
도 3d 및 도 4a를 참조하면, 상기 제4 과정(640)은 하단이 개방된 박스 형태의 홈 리드(Groove-Lid,350)로 상기 렌즈계(330)를 덮고, 상기 홈 리드(350)를 상기 서브마운트(300) 상에 고정시키는 과정이다. 상기 홈 리드(Groove-Lid, 350)는 상기 렌즈계(330)의 상면이 삽입 가능하도록 하단이 개방된 박스 형태로서, 상기 서브마운트(300)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 따라서, 광축 정렬된 상기 렌즈계(330)의 상태가 흐트러지는 것을 방지하고, 상기 렌즈계(330)가 상기 홈(320)에 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.Referring to FIGS. 3D and 4A, the fourth process 640 covers the lens system 330 with a groove-shaped groove lead (Groove-Lid) 350 having an open bottom, and covers the groove lead 350 with the groove lead 350. The process is fixed on the submount (300). The groove lead (Groove-Lid) 350 is a box shape in which a lower end is opened to allow the upper surface of the lens system 330 to be inserted thereinto, and has the same width as that of the submount 300. Thus, the state of the optical axis aligned lens system 330 is prevented from being disturbed, and the lens system 330 can be stably fixed to the groove 320.
도 3e 및 도 4b를 참조하면, 상기 제5 과정(650)은 상기 광모듈을 기설정된 온도까지 가열함으로써 상기 홈(320)의 기저면과 상기 렌즈계(330)의 상면에 도포된 에폭시 수지(340)를 경화시키는 과정이다. 상기 에폭시 수지(340)로는 열경화성 에폭시 수지 등을 사용한다. 상기 에폭시 수지(340)를 경화시키기 위해서, 상기 서브마운트(300)를 가열판(미도시,Thermal plate) 또는 써멀 챔버(미도시, Thermal chamer) 등에서 기설정된 온도까지 가열함으로써 상기 에폭시 수지(340)를 경화시킨다.Referring to FIGS. 3E and 4B, the fifth process 650 may be performed by heating the optical module to a predetermined temperature, and the epoxy resin 340 applied to the bottom surface of the groove 320 and the top surface of the lens system 330. It is a process of curing. As the epoxy resin 340, a thermosetting epoxy resin or the like is used. In order to cure the epoxy resin 340, the epoxy resin 340 is heated by heating the submount 300 to a predetermined temperature in a heating plate (not shown) or a thermal chamber (not shown). Harden.
도 8은 본 발명에 의해 제작된 홈-리드를 사용한 광모듈을 열충격 테스트한 결과를 나타내는 그래프이다. 그래프의 수평축은 광모듈을 영하 45℃부터 영상 85℃ 까지의 온도 변화를 가한 반복 회수를 의미하며, 수직축은 그때 측정한 광모듈의 광신호 손실량을 의미한다. 8 is a graph showing the results of thermal shock test of the optical module using the home-lead manufactured by the present invention. The horizontal axis of the graph represents the number of repetitions of applying the optical module to the temperature change from minus 45 ° C to the image 85 ° C. The vertical axis represents the amount of optical signal loss of the optical module measured at that time.
도 8을 참조하면, 광모듈의 열충격 테스트는 -45∼ +85℃ 사이의 온도를 일정 시간 간격 동안 반복하였고, 반복 회수로는 100회, 200회, 300회, 400회, 500회 일 경우의 광모듈의 광손실량을 측정하였다. Referring to Figure 8, the thermal shock test of the optical module was repeated for a predetermined time interval of temperature between -45 ~ +85 ℃, the number of repetitions of 100 times, 200 times, 300 times, 400 times, 500 times The amount of light loss of the optical module was measured.
광모듈의 열충격 테스트의 통과 기준은 11개의 샘플에 대해 열충격 테스트를 500회 실시했을 때 광손실량이 -0.5∼ 0.5 ㏈ 사이에 있어야 한다. 그래프를 참고하면, 11개의 샘플 모두가 500회 실시후에도 -0.5∼ 0.5 ㏈ 사이에 있는 것을 볼 수가 있다.The pass criterion for the thermal shock test of the optical module should be between -0.5 and 0.5 광 when 500 thermal shock tests are performed on 11 samples. Referring to the graph, it can be seen that all 11 samples are between -0.5 and 0.5 Hz even after 500 runs.
상술한 바와 같이, 서브마운트 상에 기설정된 위치에 렌즈계를 안착시킬 홈을 형성하고, 상기 홈에 렌즈계를 광축 정렬한 후, 에폭시를 도포하여 접합하는 수동 광축 정렬 방법을 사용함으로써, 광축 정렬 및 조정이 용이하고, 원가 및 공정 지연 시간을 감축하는 이점이 있다. 또한, 홈 리드를 사용함으로써, 광모듈의 광축 정렬이 보다 안정적으로 이루어지고, 환경 변화에 따른 제품의 신뢰성이 향상됨을 알 수 있다.As described above, the optical axis alignment and adjustment is made by using a manual optical axis alignment method in which a groove is formed on the submount to mount the lens system at a predetermined position, the optical axis is aligned with the groove, and then epoxy is applied by bonding. This is easy and has the advantage of reducing cost and process delay time. In addition, it can be seen that by using the home lead, the optical axis alignment of the optical module is more stable, and the reliability of the product according to the environmental change is improved.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광모듈의 광축 정렬 방법은 상기 렌즈계의 광축 정렬이 용이하며, 원가 절감 및 조립 시간 단축으로 인한 생산성이 향상되는 이점이 있다. 더욱이, 홈 리드를 사용함으로써, 광모듈의 광축 정렬이 보다 안정적으로 이루어지고, 환경 변화에 따른 제품의 신뢰성이 향상됨을 알 수 있다As described above, the optical axis alignment method of the optical module according to the present invention is easy to align the optical axis of the lens system, there is an advantage that the productivity is reduced due to cost reduction and assembly time. Furthermore, it can be seen that by using the home lead, the optical axis alignment of the optical module is more stably performed, and the reliability of the product according to the environmental change is improved.
도 1은 종래의 광축 정렬 방법에 의한 광모듈의 측면을 나타내는 측면도,1 is a side view showing a side of an optical module by a conventional optical axis alignment method,
도 2는 종래의 광축 정렬 방법에 의한 광모듈을 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing an optical module by a conventional optical axis alignment method;
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광축 정렬 과정을 나타내는 광모듈의 평면도,3A to 3E are plan views of an optical module illustrating an optical axis alignment process according to the present invention;
도 4a는 도 3d에 도시된 접착제가 도포된 광모듈의 측면을 나타내는 측면도,Figure 4a is a side view showing the side of the optical module is coated with the adhesive shown in Figure 3d,
도 4b는 도 3e에 도시된 홈 리드가 덮어진 광모듈의 측면을 나타내는 측면도,4B is a side view illustrating a side surface of the optical module covered with the groove lead shown in FIG. 3E;
도 5는 도 4b에 도시된 홈 리드가 덮어진 광모듈의 정면을 나타내는 정면도,5 is a front view showing the front of the optical module is covered with the groove lead shown in Figure 4b,
도 6은 본 발명에 따른 광모듈의 제작 과정을 나타내는 순서도,6 is a flow chart showing a manufacturing process of the optical module according to the present invention;
도 7은 본 발명의 제1 실시예로서, 홈-리드를 안착하는 제4 과정 및 경화시키는 제5 과정을 나타내는 순서도,7 is a flowchart illustrating a fourth process of seating a groove-lead and a fifth process of hardening as a first embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 광모듈의 열충격 테스트를 설명하기 위한 그래프.8 is a graph for explaining a thermal shock test of the optical module according to the present invention.
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