KR100575951B1 - 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치 - Google Patents

광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광연결 패키징 장치는, 내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 주요 광 바이어 홀과 상기 주요 광 바이어 홀 둘레에 배치되는 보조 광 바이어 홀들을 갖는 인쇄회로 기판과; 상기 주요 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과; 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 패키지 기판과; 상기 패키지 기판으로부터 연장되며, 상기 보조 광 바이어 홀들에 삽입되는 복수의 가이드 핀들과; 광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 하면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함한다.
광연결 패키징 장치, 인쇄회로기판, 광능동 소자, 광연결 블럭

Description

광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치{PACKAGING APPARATUS FOR OPTICAL INTERCONNECTION ON OPTICAL PRINTED CIRCUIT BOARD}
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제7 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도.
본 발명은 광연결 패키징 장치에 관한 것으로서, 특히 광도파로를 구비한 인쇄회로 기판(이하, 광 PCB)에 능동형 광소자(반도체 레이저, 포토다이오드 등)를 집적하기 위한 광 PCB 집적형 광연결 패키징 구조에 관한 것이다.
광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 가장 간단한 구조로서, 인쇄회로 기판에 있는 광 바이어 홀(optical via hole)의 옆에 메탈 패드(metal pad) 및 솔더 범프(solder bump)가 있고, 그 위에 능동형 광소자를 직접 플립-본딩(flip-bonding)하는 방식으로 집적하는 구조가 공지된 바 있다. 또한, 키쇼어 케이. 차크라보르티(Kishore K. Chakravorty) 등에 의해 발명되어 특허허여된 미국특허번호 제6,512,861호{PACKAGING AND ASSEMBLY METHOD FOR OPTICAL COUPLING}는, 광도파로가 내부에 형성된 인쇄회로 기판 상에 능동형 광소자를 집적하기 위해서 광신호의 경로 역활을 하는 관통 구멍이 있는 BGA(ball grid array) 기판에 표면 방출 레이저를 플립-본딩한 후, BGA 패키지를 인쇄회로 기판에 집적하는 구조를 개시하고 있다.
또는, 표면 방출 레이저(surface emitting laser)를 전기적 기판에 본딩한 후, 이를 인쇄회로 기판 내부에 수직으로 설치하여 상기 표면 방출 레이저로부터 방출된 광신호가 상기 인쇄회로 기판 내의 광도파로로 직접 입사시키는 구조가 공지된 바 있다.
가장 간단한 구조인 능동형 광소자를 직접 인쇄회로 기판에 플립-본딩 방식으로 집적하는 구조는 솔더 볼(solder ball)의 직경과 통상의 공정으로 만들어지는 상기 인쇄회로 기판 상의 메탈 패드의 크기에 비해 상기 능동형 광소자의 크기가 매우 작기 때문에 높은 정밀도로 집적하기가 매우 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 광신호의 통로를 위한 관통 구멍이 있는 BGA 기판에 표면 방출 레이저를 본딩한 후, BGA 패키지를 인쇄회로 기판에 집적하는 구조는 BGA 기판 역시 통상의 인쇄회로 기판 공정으로 제작되는 것을 고려할 때, 정밀한 위치에 상기 관통 구멍을 형성시키는 과정과 그 위에 상기 능동형 광소자를 집적하는 과정이 매우 어렵다. 또한, 상기 BGA 기판의 두께로 인해 상기 표면 방출 레이저로부터 방출된 광신호가 크게 퍼지기 때문에 상기 BGA 기판의 하단부에 마이크로 렌즈를 별도로 설치해 줘야 하는 문제점이 있다.
또한, 표면 방출 레이저를 전기적 기판에 본딩한 후, 이를 인쇄회로 기판 내부에 수직으로 설치하여 상기 표면 방출 레이저로부터 방출된 광신호가 상기 인쇄회로 기판 내의 광도파로로 직접 입사시키는 구조는 방열 문제로 인해 상기 인쇄회로 기판 상에 노출되어 있어야 하는 송수신 칩과 상기 인쇄회로 기판 내에 설치되어 있는 상기 표면 방출 레이저간의 전기적 연결이 매우 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 제작 공정이 단순한 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치를 제공함에 있 다.
본 발명의 제1 측면에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치는, 내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 주요 광 바이어 홀과 상기 주요 광 바이어 홀 둘레에 배치되는 보조 광 바이어 홀들을 갖는 인쇄회로 기판과; 상기 주요 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과; 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 패키지 기판과; 상기 패키지 기판으로부터 연장되며, 상기 보조 광 바이어 홀들에 삽입되는 복수의 가이드 핀들과; 광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 하면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함한다.
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본 발명의 제2 측면에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치는, 내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 광 바이어 홀을 갖는 인쇄회로 기판과; 상기 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과; 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되며, 투명한 재질의 패키지 기판과; 광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 상면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함한다.
본 발명의 제3 측면에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치는, 내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 주요 광 바이어 홀과 상기 주요 광 바이어 홀 둘레에 배치되는 보조 광 바이어 홀들을 갖는 인쇄회로 기판과; 상기 주요 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과; 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 패키지 기판과; 상기 패키지 기판으로부터 연장되며, 상기 보조 홀들에 삽입되는 복수의 가이드 핀들과; 광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 상면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함한다.
본 발명의 제4 측면에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치는, 내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 광 바이어 홀을 갖는 인쇄회로 기판과; 상기 인쇄회로 기판의 상면에 플립-본딩되는 패키지 기판과; 광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되는 활성층을 가지며, 상기 패키지 기판의 하면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함한다.
상기 능동형 광소자는 표면 방출 소자, 측면 방출 소자 및 표면 수광 소자 중 적어도 하나를 포함한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(100)는 인쇄회로 기판(110)과, 광연결 블럭(120)과, 패키지 기판(150)과, 표면 방출 소자(160)와, 송신 칩(180)을 포함한다.
상기 인쇄회로 기판(110)은 광도파로(112)와 상기 광도파로(112)에 접하는 광 바이어 홀(116)을 포함한다. 상기 광도파로(112)는 상기 인쇄회로 기판(110)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(110)은 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(142~148)을 갖는다.
상기 광연결 블럭(120)은 상기 광 바이어 홀(116)에 삽입되며, 상기 광바이어 홀(116) 내의 빈 공간은 투명한 충진재(130)로 채워진다. 상기 광연결 블럭(120)은 내부에 홀(122)을 갖는 끝단 경사진 중공 실린더 형상이며, 그 하단에 반사면(120)을 갖는다. 상기 반사면(120)은 그 상측으로부터 입사된 광신호를 상기 광도파로(112)의 입력단(114)으로 반사한다.
상기 패키지 기판(150)은 그 하면에 형성된 복수의 메탈 패드들(152,154)을 갖는다. 서로 대응되는 상기 인쇄회로 기판(110) 및 상기 패키지 기판(150)의 각 메탈 패드 쌍(142,152; 144,154)의 사이에는 솔더 볼(172,174)이 개재된다. 상기 패키지 기판(150)은 상기 솔더 볼들(172,174)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(110)의 상면에 집적된다. 상기 패키지 기판(150)은 상기 솔더 볼들(172,174)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 패키지 기판(150)은 통 상의 반도체용 기판, BGA 광소자 집적기판, CSP (chip scale packaging) 광소자 집적기판 또는 PGA(pin grid array)용 기판을 포함할 수 있다.
상기 표면 방출 소자(160)는 솔더 범프들(162,164)을 이용하여 상기 패키지 기판(150)의 하면에 플립-본딩된다. 상기 표면 방출 소자(160)와 상기 광연결 블럭(120)간의 정렬은 상기 패키지 기판(150)과 상기 인쇄회로 기판(110) 사이의 솔더볼들(172,174)이 리플로우(reflow)되면서 발생하는 표면 장력에 의한 자동 정렬을 통해 이루어진다. 상기 표면 방출 소자(160)는 상기 솔더 범프들(162,164)을 이용하여 상기 패키지 기판(150)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신 칩(180)은 상기 인쇄회로 기판(110) 상의 일부 메탈 패드들(146,148) 상에 놓여진 솔더 볼들(176,178)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(110)의 상면에 집적된다. 상기 송신 칩(180)은 상기 솔더 볼들(176,178)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 송신 칩(180)은 통상의 표면 탑재 기술(surface mounting technology: SMT)에 의해 집적될 수 있으나, 본 실시예에서는 편의상 솔더 볼들(176,178)을 이용하여 상기 송신 칩(180)을 집적한 것을 예시한다.
상기 송신칩(180)에 의해 구동된 상기 표면 방출 소자(160)는 그 하측으로 광신호를 방출하며, 상기 광신호는 상기 광연결 블럭(120)의 반사면(124)에 의해 상기 광도파로(112)의 입력단(114)측으로 반사된다. 반사된 상기 광신호는 상기 광도파로(112) 내로 진행하게 된다.
상술한 실시예에서는, 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치(100)가 광신호 송 신용으로 사용되는 예를 들었으나, 상기 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치(100)는 광신호 수신용으로 사용될 수도 있다. 이 때, 수신용 장치의 구조는 상기 송신용 장치의 구조와 거의 동일하며, 상기 표면 방출 소자(160) 대신에 포토다이오드와 같은 표면 수광 소자를 사용하고, 상기 송신칩(180) 대신에 수신칩을 사용한다. 이는, 이하의 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(200)는 인쇄회로 기판(210)과, 광연결 블럭(220)과, 패키지 기판(250)과, 표면 방출 소자(260)와, 송신 칩(280)을 포함한다. 상기 장치(200)는 도 1에 도시된 구성과 유사하며, 상기 송신 칩(280)이 도 1에서처럼 상기 인쇄회로 기판(210)에 집적되는 것이 아니라, 상기 패키지 기판(250)의 하면에 솔더 범프들(282~286)을 이용하여 집적된다. 이하 중복되는 설명은 생략하고, 간략히 기술하기로 한다.
상기 인쇄회로 기판(210)은 광도파로(212)와 상기 광도파로(212)에 접하는 광 바이어 홀(216)을 포함한다. 상기 광도파로(212)는 상기 인쇄회로 기판(210)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(210)은 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(242~246)을 갖는다.
상기 광연결 블럭(220)은 상기 광 바이어 홀(216)에 삽입되며, 상기 광바이어 홀(216) 내의 빈 공간은 투명한 충진재(230)로 채워진다. 상기 광연결 블럭(220)은 내부에 홀을 갖는 끝단 경사진 중공 실린더 형상이며, 그 하단에 반사면(224)을 갖는다. 상기 반사면(224)은 그 상측으로부터 입사된 광신호를 상기 광 도파로(212)의 입력단(214)으로 반사한다.
상기 패키지 기판(250)은 그 하면에 형성된 복수의 메탈 패드들(252~256)을 갖는다. 서로 대응되는 상기 인쇄회로 기판(210) 및 상기 패키지 기판(250)의 각 메탈 패드 쌍(242,252; 244,254; 246,256)의 사이에는 솔더 볼(272~276)이 개재된다. 상기 패키지 기판(250)은 상기 솔더 볼들(272~276)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(210)의 상면에 집적된다. 상기 패키지 기판(250)은 상기 솔더 볼들(272~276)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(210)과 전기적으로 연결된다.
상기 표면 방출 소자(260)는 솔더 범프들(262,264)을 이용하여 상기 패키지 기판(250)의 하면에 플립-본딩된다. 상기 표면 방출 소자(260)는 상기 솔더 범프들(262,264)을 이용하여 상기 패키지 기판(250)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신 칩(280)은 솔더 범프들(282~286)을 이용하여 상기 패키지 기판(250)의 하면에 집적된다. 상기 송신 칩(280)은 상기 솔더 범프들(282~286)을 이용하여 상기 패키지 기판(250)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신칩(280)에 의해 구동된 상기 표면 방출 소자(260)는 그 하측으로 광신호를 방출하며, 상기 광신호는 상기 광연결 블럭(220)의 반사면(224)에 의해 상기 광도파로(212)의 입력단측으로 반사된다. 반사된 상기 광신호는 상기 광도파로(212) 내로 진행하게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(300)는 인쇄회로 기판(310)과, 광연결 블럭(320)과, 패키지 기판(350)과, 인터포저들(interposers, 392,394)과, 표 면 방출 소자(360)와, 송신 칩(380)을 포함한다. 상기 장치(300)는 도 1에 도시된 구성과 유사하므로, 이하 중복되는 설명은 생략하고 간략히 기술하기로 한다.
상기 인쇄회로 기판(310)은 광도파로(312)와, 상기 광도파로(312)에 접하는 주요 광 바이어 홀(316)과 상기 주요 광 바이어 홀(316) 둘레에 배치되는 복수의 보조 광 바이어 홀들(317,318)을 포함한다. 상기 광도파로(312)는 상기 인쇄회로 기판(310)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(310)은 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(342,344)을 갖는다.
상기 광연결 블럭(320)은 상기 주요 광 바이어 홀(316)에 삽입되며, 상기 주요 광바이어 홀(316) 내의 빈 공간은 투명한 충진재(330)로 채워진다. 상기 광연결 블럭(320)은 내부에 홀(322)을 갖는 끝단 경사진 중공 실린더 형상이며, 그 하단에 반사면(324)을 갖는다. 상기 반사면(324)은 그 상측으로부터 입사된 광신호를 상기 광도파로(312)의 입력단(314)으로 반사한다.
상기 패키지 기판(350)은 그로부터 연장되는 복수의 메탈 가이드 핀들(metal guide pins, 352,354)을 포함하며, 상기 가이드 핀들(352,354)이 상기 보조 광 바이어 홀들(317,318)에 삽입됨으로써 상기 인쇄회로 기판(310)의 상면에 집적된다. 상기 가이드 핀들(352,354)은 상기 패키지 기판(350)과 상기 인쇄회로 기판(310)을 전기적으로 연결한다.
상기 복수의 인터포저들(392,394)은 상기 패키지 기판(350)과 상기 인쇄회로 기판(310) 사이에 개재됨으로써 그 간격을 조절한다. 상기 각 인터 포저(392,394)는 상기 가이드 핀(317,318)이 그 내부 홀을 관통하도록 중공 실린더 형상을 가질 수 있다.
상기 표면 방출 소자(360)는 솔더 범프들(362,364)을 이용하여 상기 패키지 기판(350)의 하면에 플립-본딩된다. 상기 표면 방출 소자(360)는 상기 솔더 범프들(362,364)을 이용하여 상기 패키지 기판(310)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신 칩(380)은 상기 인쇄회로 기판(310) 상의 메탈 패드들(342,344) 상에 놓여진 솔더 볼들(372,374)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적된다. 상기 송신 칩(380)은 상기 솔더 범프들(372,374)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(310)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신칩에(380) 의해 구동된 상기 표면 방출 소자(360)는 그 하측으로 광신호를 방출하며, 상기 광신호는 상기 광연결 블럭(320)의 반사면(324)에 의해 상기 광도파로(314)의 입력단측으로 반사된다. 반사된 상기 광신호는 상기 광도파로(314) 내로 진행하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(400)는 인쇄회로 기판(410)과, 광연결 블럭(420)과, 패키지 기판(450)과, 표면 방출 소자(460)와, 송신 칩(480)을 포함한다. 상기 장치(400)는 도 1에 도시된 구성과 유사하므로, 이하 중복되는 설명은 생략하고 간략히 기술하기로 한다.
상기 인쇄회로 기판(410)은 광도파로(412)와 상기 광도파로(412)에 접하는 광 바이어 홀을 포함한다. 상기 광도파로(412)는 상기 인쇄회로 기판(410)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(410)은 그 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(448)을 갖는다.
상기 광연결 블럭(420)은 상기 주요 광 바이어 홀(416)에 삽입되며, 상기 주요 광바이어 홀(416) 내의 빈 공간은 투명한 충진재(430)로 채워진다. 상기 광연결 블럭은(420) 내부에 홀(422)을 갖는 중공 실린더 형상이며, 그 하단에 반사면(420)을 갖는다. 상기 반사면(424)은 그 상측으로부터 입사된 광신호를 상기 광도파로(412)의 입력단(414)으로 반사한다.
상기 패키지 기판(450)은 광신호에 대하여 투명한 재질로 이루어지며, 상기 인쇄회로 기판(410) 상의 일부 메탈 패드들(442,444) 상에 놓여진 솔더 볼들(472,474)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(410)의 상면에 집적된다. 상기 패키지 기판(450)은 투명한 유리 기판일 수 있으며, 상기 표면 방출 소자(460)와 상기 인쇄회로 기판(410)의 전기적 연결을 위하여 그 상면 및 하면 상에 그 양단이 노출된 전기 배선들(452,454)이 상기 패키지 기판(450)에 매설된다. 상기 전기 배선들(452,454)의 하단들은 상기 솔더볼들(472,474)과 접촉한다.
상기 표면 방출 소자(460)는 솔더 범프들(462,464)을 이용하여 상기 패키지 기판(450)의 상면에 플립-본딩된다. 상기 전기 배선들(452,454)이 상기 솔더 범프들(462,464)과 접촉함으로써, 상기 표면 방출 소자(460)는 상기 솔더 범프들(462,464) 및 상기 솔더볼들(472,474)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(410)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신 칩(480)은 상기 인쇄회로 기판(410) 상의 일부 메탈 패드들(446,448) 상에 놓여진 솔더 볼들(476,478)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(410)의 상면에 집적된다. 상기 송신 칩(480)은 상기 솔더 볼들(476,478)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(410)과 전기적으로 연결된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(500)는 인쇄회로 기판(510)과, 광연결 블럭(520)과, 패키지 기판(550)과, 표면 방출 소자(560)와, 송신 칩(580)을 포함한다. 상기 장치(500)는 도 4에 도시된 구성과 유사하므로, 이하 중복되는 설명은 생략하고 간략히 기술하기로 한다.
상기 인쇄회로 기판(510)은 광도파로(512)와, 상기 광도파로(512)에 접하는 주요 광 바이어 홀(516)과 상기 주요 광 바이어 홀(516) 둘레에 배치되는 복수의 보조 광 바이어 홀들(517,518)을 포함한다. 상기 광도파로(512)는 상기 인쇄회로 기판(510)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(510)은 그 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(542,544)을 갖는다.
상기 광연결 블럭(520)은 상기 주요 광 바이어 홀(516)에 삽입되며, 상기 주요 광바이어 홀(516) 내의 빈 공간은 투명한 충진재(530)로 채워진다. 상기 광연결 블럭(520)은 내부에 홀(522)을 갖는 중공 실린더 형상이며, 그 하단에 반사면(524)을 갖는다. 상기 반사면(524)은 그 상측으로부터 입사된 광신호를 상기 광도파로(512)의 입력단(514)으로 반사한다.
상기 패키지 기판(550)은 광신호에 대하여 투명한 재질로 이루어지며, 그로부터 연장되는 복수의 메탈 가이드 핀들(552,554)을 포함한다. 상기 가이드 핀들(552,554)이 상기 보조 광 바이어 홀들(517,518)에 삽입됨으로써 상기 인쇄회 로 기판(510)의 상면에 집적된다. 상기 패키지 기판(550)의 상면에 형성된 전기 배선(558)은 상기 복수의 가이드 핀들(552,554)과 접촉하고, 상기 복수의 가이드핀들(552,554)은 상기 패키지 기판(550)과 상기 인쇄회로 기판(510)을 전기적으로 연결한다.
상기 표면 방출 소자(560)는 솔더 범프들(562,564)을 이용하여 상기 패키지 기판(550)의 상면에 플립-본딩된다. 상기 전기 배선(558)이 상기 솔더 범프들(562,564)과 접촉함으로써, 상기 표면 방출 소자(560)는 상기 솔더 범프들(562,564) 및 상기 가이드 핀들(552,554)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(510)과 전기적으로 연결된다.
상기 송신 칩(580)은 상기 인쇄회로 기판(510) 상의 메탈 패드들(542,544) 상에 놓여진 솔더 볼들(572,574)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(510)의 상면에 집적된다. 상기 송신 칩(580)은 상기 솔더 볼들(572,574)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(510)과 전기적으로 연결된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제6 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(400')는 인쇄회로 기판(410)과, 광연결 블럭(420)과, 패키지 기판(450)과, 집광 렌즈(490)와, 표면 방출 소자(460)와, 송신 칩(480)을 포함한다. 상기 장치(400')는 도 4에 도시된 구성과 거의 동일하므로, 동일 소자에 대해서는 동일 참조 번호를 사용하기로 한다. 이하 중복되는 설명은 생략하고, 상기 집광 렌즈(490)에 대해서만 간략히 기술하기로 한다.
상기 집광 렌즈(490)는 광접속 효율과 허용 정렬 오차를 향상시키기 위하여, 상기 패키지 기판(450)의 하면에 본딩된다. 상기 집광 렌즈(490)는 상기 표면 방출 소자(460)에서 출력된 광신호의 진행 경로 상에 있도록 정렬된다. 상기 송신칩(480)에 의해 구동된 상기 표면 방출 소자(460)는 그 하측으로 광신호를 방출하며, 상기 광신호는 상기 패키지 기판(450)을 투과하여 상기 집광 렌즈(490)로 입사된다. 상기 집광 렌즈(490)는 상기 광신호를 집속시키며, 집속된 상기 광신호는 상기 광연결 블럭(420)의 반사면(424)에 의해 상기 광도파로(412)의 입력단(414)측으로 반사된다. 반사된 상기 광신호는 상기 광도파로(412) 내로 진행하게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제7 실시예에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 상기 장치(600)는 인쇄회로 기판(610)과, 패키지 기판(630)과, 측면 방출 소자(640)와, 송신 칩(660)을 포함한다. 상기 장치(600)는 도 1에 도시된 구성과 유사하므로, 이하 중복되는 설명은 생략하고 간략히 기술하기로 한다.
상기 인쇄회로 기판(610)은 광도파로(612)와 상기 광도파로(612)에 접하는 광 바이어 홀(616)을 포함한다. 상기 광도파로(612)는 상기 인쇄회로 기판(610)의 내부에 적층되며, 광신호의 전송 경로가 된다. 상기 인쇄회로 기판(610)은 상면에 형성된 복수의 메탈 패드들(622~628)을 갖는다.
상기 패키지 기판(630)은 상기 인쇄회로 기판(610) 상의 일부 메탈 패드들(622,624) 상에 놓여진 솔더 볼들(652,654)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(610)의 상면에 집적된다. 상기 패키지 기판(630)은 상기 솔더 볼들(652,654) 을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(610)과 전기적으로 연결된다.
상기 측면 방출 소자(640)는 솔더 범프들(644,646)을 이용하여 상기 패키지 기판(630)의 하면에 플립-본딩된다. 상기 표면 방출 소자(640)는 상기 솔더 범프들(644,646)을 이용하여 상기 패키지 기판(630)과 전기적으로 연결된다. 상기 측면 방출 소자(640)는 광신호를 출력하기 위한 활성층(642)을 포함하며, 상기 활성층(642)의 출력단이 상기 광도파로(612)의 입력단(614)과 대향되도록 정렬된다. 따라서, 상기 활성층(642)에서 방출된 광신호는 상기 광도파로(612)로 직접 입사된다.
상기 송신 칩(660)은 상기 인쇄회로 기판(610) 상의 일부 메탈 패드들(626,628) 상에 놓여진 솔더 볼들(66,658)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(610)의 상면에 집적된다. 상기 송신 칩(660)은 상기 솔더 볼들(656,658)을 이용하여 상기 인쇄회로 기판(610)과 전기적으로 연결된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 PCB 집적형 광연결 패키징 장치는 능동형 광소자를 불투명한 패키지 기판의 하면에 집적하거나, 투명한 패키지 기판의 상면에 집적함으로써, 패키지 기판에 홀을 형성할 필요가 없으므로 제작 공정이 단순하다는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 광연결 패키징 장치에 있어서,
    내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 주요 광 바이어 홀과 상기 주요 광 바이어 홀 둘레에 배치되는 보조 광 바이어 홀들을 갖는 인쇄회로 기판과;
    상기 주요 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과;
    상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 패키지 기판과;
    상기 패키지 기판으로부터 연장되며, 상기 보조 광 바이어 홀들에 삽입되는 복수의 가이드 핀들과;
    광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 하면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 능동형 광소자는 표면 방출 소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 방출 소자를 구동시키기 위해, 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 송신칩을 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 패키지 기판과 상기 인쇄회로 기판 사이에 개재됨으로써 그 간격을 조절하기 위한 복수의 인터포저들을 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 인터 포저는 해당 가이드 핀이 그 내부 홀을 관통하도록 중공 실린더 형상을 가짐을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  10. 광연결 패키징 장치에 있어서,
    내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 광 바이어 홀을 갖는 인쇄회로 기판과;
    상기 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과;
    상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되며, 투명한 재질의 패키지 기판과;
    광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 상면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 능동형 광소자는 표면 방출 소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표면 방출 소자를 구동시키기 위해, 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 송신칩을 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    광접속 효율과 허용 정렬 오차를 향상시키기 위하여, 상기 패키지 기판의 하면에 본딩되는 집광 렌즈를 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  14. 광연결 패키징 장치에 있어서,
    내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 주요 광 바이어 홀과 상기 주요 광 바이어 홀 둘레에 배치되는 보조 광 바이어 홀들을 갖는 인쇄회로 기판과;
    상기 주요 광 바이어 홀에 삽입되며, 그 하단에 반사면을 갖는 광연결 블럭과;
    상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 패키지 기판과;
    상기 패키지 기판으로부터 연장되며, 상기 보조 홀들에 삽입되는 복수의 가이드 핀들과;
    광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광연결 블럭의 반사면에 의해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되며, 상기 패키지 기판의 상면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 능동형 광소자는 표면 방출 소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 표면 방출 소자를 구동시키기 위해, 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 송신칩을 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  17. 광연결 패키징 장치에 있어서,
    내부에 광도파로가 형성되어 있으며, 광 바이어 홀을 갖는 인쇄회로 기판과;
    상기 인쇄회로 기판의 상면에 플립-본딩되는 패키지 기판과;
    광신호를 수신하거나 송신하기 위해 상기 광도파로와 광학적으로 정렬되는 활성층을 가지며, 상기 패키지 기판의 하면에 플립-본딩되는 능동형 광소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 능동형 광소자는 측면 방출 소자를 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 측면 방출 소자를 구동시키기 위해, 상기 인쇄회로 기판의 상면에 집적되는 송신칩을 더 포함함을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치.
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