KR100722617B1 - 광변조기 모듈 패키지 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광변조기 모듈 패키지 구조에 관한 것으로서, 특히 광변조기 소자와 구동 집적 회로 소자들을 하나의 모듈로 통합하여 제작하면서 광변조기 소자의 광학적 특성이 유지되고 콤팩트한 모듈 제작이 가능하도록 하는 광변조기 모듈 패키지 구조에 관한 것이다.
광변조기, 모듈, 구조도, 패키지
Description
도 1은 종래 기술의 정전기 방식 격자 광 변조기를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기의 절단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 단면도.
삭제
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 광투과성 기판위에 형성된 전기전속 시스템을 보여주는 평면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 단면도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 분해 사시도.
도 8a 및 도 8b는 도 3의 광투과성 기판의 배선을 설명하기 위한 층별 평면도, 도 8c 및 도 8d는 도 3의 광투과성 기판의 배선을 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310 : PCB 기판 320 : 광투과성 기판
330 : 광변조기 소자 340 : 드라이브 집적회로
350 : 열방출판 360 : 커넥터
370 : 몰딩
610 : 광투과성 기판 620 : 광변조기 소자
630 : 드라이브 집적회로 640 : 커넥터
650 : 열방출판 660 : 몰딩
본 발명은 광변조기 모듈 패키지 구조에 관한 것으로서, 특히 광변조기 소자의 광학적 특성이 유지되면서 콤팩트한 모듈 제작이 가능하도록 하는 광변조기 모듈 패키지 구조에 관한 것이다.
인터넷 및 휴대전화의 대중화로 정보화시대가 급속도로 진전되고 있으며, 사회 전반에 걸쳐 정보량이 급증하고 있고, 정보화를 위한 인프라구축이 국가사업의 주요 관심사가 되고 있다.
이는 필연적으로 정보의 통신 및 저장을 요구하고 있으며, 정보통신장치, 정보 디스플레이 및 기록장치의 저가화, 소형화, 대용량화 및 디지털화가 이루어지고 있다. 더 빠른 데이터의 전송과 더 많은 정보를 제한된 공간에 저장하고자 하는 요 구, 사용자 편이성 및 이동성에 대한 요구 등에 따라 시장수요는 나날이 증가할뿐 아니라 고급화되고 있다.
한편, 반도체소자 제조공정을 이용하여 마이크로 미러, 마이크로렌즈, 스위치 등의 마이크로 광학부품 및 마이크로 관성센서, 마이크로 바이오칩, 마이크로 무선통신소자를 제작하는 마이크로머시닝 기술이 개발되고 있다.
그리고, 마이크로머시닝 기술과 이 기술로 제작한 소자 및 시스템을 일컫는 MEMS(microelectromechanical systems) 분야가 하나의 제작기술분야 및 응용분야로서 자리잡아 가고 있다.
MEMS는 초소형 전기기계시스템 또는 소자라고 부를 수 있는데, 그 응용의 하나로서 광학분야에 응용되고 있다. 마이크로머시닝 기술을 이용하면 1mm보다 작은 광학부품을 제작할 수 있으며, 이들로서 초소형 광시스템을 구현할 수 있다. 별도로 제작한 반도체 레이저를 미리 마이크로머시닝 기술로 제작한 고정대에 장착하고 마이크로 프레넬렌즈, 빔스플리터, 반사미러를 마이크로머시닝 기술로 제작하여 조립할 수 있다. 기존의 광학시스템은 크고 무거운 광학대 위에 미러, 렌즈 등을 조립기구를 이용하여 시스템을 구성한다. 또한 레이저의 크기도 크다. 이렇게 구성한 광학시스템의 성능을 얻기 위해서는 정밀한 스테이지를 이용하여 광축 및 반사각, 반사면 등을 꽤 많은 노력을 거쳐서 정렬해야 한다.
그러나, 초소형 광시스템을 이용하게 되면 이러한 기기와 공간, 노력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 광학 시스템과는 다른 차원의 성능을 기대할 수 있을 것이다.
초소형 광시스템은 빠른 응답속도와 작은 손실, 집적화 및 디지털화의 용이성 등의 장점으로 인하여 정보통신장치, 정보 디스플레이 및 기록장치에 채택되어 응용되고 있다.
일예로 마이크로 미러, 마이크로렌즈, 광섬유고정대 등의 마이크로 광학부품은 정보저장기록장치, 대형화상 표시장치, 광통신소자, 적응광학에 응용할 수 있다.
여기에서, 마이크로 미러는 상하방향, 회전방향, 미끄러지는 방향 등의 방향과 동적 및 정적인 운동에 따라 여러가지로 응용된다. 상하방향의 운동은 위상보정기나 회절기 등으로 응용되고, 기울어지는 방향의 운동은 스캐너나 스위치, 광신호 분배기, 광신호감쇠기, 광원어레이 등으로, 미끄러지는 방향의 운동은 광차폐기나 스위치 광신호 분배기 등으로 응용된다.
마이크로 미러의 크기는 10~1000um 정도이고, 미러의 개수는 1~106 개 정도가 제작되어 응용되고 있다. 대형화상표시장치는 크기가 10~50um 정도로 작지만 미러수가 화소수만큼 필요하기 때문에 백 만 개 정도의 미러가 필요하다. 그러나, 적응광학이나 광신호분배기의 경우에는 미러의 크기는 수백 um정도로 다소 커지나, 개수는 줄어서 수백 개 정도가 필요하다. 스캐너나 광학 픽업장치의 경우, 미러는 수 mm정도로 커지고 1개로도 응용이 충분하다. 이와 같이 응용에 따라 크기와 개수가 매우 다르며, 동작 방향 및 동적 또는 정적인 동작에 따라서 응용이 달라진다. 물론 그에 따른 마이크로 미러의 제작방법도 달라진다. 대형 화상표시장치의 미러는 크기가 수십 um정도인데 응답시간은 수십 us 정도로 상당히 빠르고, 적응광학이나 광신호 분배기의 미러는 크기가 수백 um 정도이고 수백 us정도이다. 크기가 수 mm 정도인 미러는 스캐너 등에 쓰이는데 응답시간은 수 us정도이다.
현재 마이크로 미러는 대형 화상표시장치, 광신호분배기, 바코드스캐너, 광신호감쇠기에 적용되어 상용화되어 있거나 상용화 연구가 진행중이다.
한편, 대영화상에 대한 요구는 날이 갈수록 커지고 있다. 각종 회의나 전시회에서는 현란한 색의 그림과 사진, 동화상으로 회의 참가자나 관람객들에게 강한 인상을 주고 있다. 여러 사람이 동시에 자신의 책상에 있는 자료를 볼 수 있을 정도로 밝은 장소에서 대형화상을 보면서 회의를 할 수 있는 것은 대형화상표시장치가 등장하면서부터이다.
현재 대부분의 대형화상 표시장치(주로 프로젝터)는 액정을 광스위치로 사용하고 있다. 과거의 CRT 프로젝터에 비해서는 소형이고 가격도 저렴하고 광학계도 간단하여 많이 사용되고 있다. 그러나, 광원으로부터의 빛이 액정판을 투과하여 스크린에 비춰지므로 광손실이 많다는 것이 단점으로 지적되고 있다.
최근에는 광효율이 개선되었지만 근본적인 투과시의 효율저하를 피할 수 없다. 이런 광효율을 개선하고 보다 선명한 상을 얻기 위하여 마이크로미러를 사용하여 대형화상을 표시하는 장치가 시판되고 있다.
크기가 수십 um인 마이크로미러를 화상의 화소수만큼 제작해서 개별적으로 마이크로미러를 구동하면 화상을 구성할 수 있다. 현재 강의나 회의용으로 주로 사용되는 프로젝터는 액정을 사용했는데, 액정을 사용하는 경우 빛이 액정판을 투과 해야 하기 때문에 광손실이 많다는 단점이 있는데 반하여, 마이크로미러를 이용하는 경우 반사를 이용하기 때문에 광손실이 적어서 같은 입력광원을 사용하는 경우 더 밝은 화상을 얻을 수 있다.
마이크로 미러를 구동하는 방식은 디지털신호를 받아서 구동하므로 화상을 디지털로 처리하는 현재의 화상처리기술 동향과 일치한다. 응용은 강의용, 회의용, 가정용 및 소형극장용 프로젝터를 들 수 있다. 특히, 영화의 경우, 편집, 분배, 보관의 편리성을 위해 디지털로 촬영되고 있기 때문에 소형극장용 프로젝터로 사용되고 있다.
이러한 마이크로 미러의 일예로 도 1에 도시된 바와 같은 반사형 변형 가능 격자 광변조기(10)가 있다. 이러한 광변조기(10)는 블룸 등의 미국특허번호 제 5,311,360호에 개시되어 있다. 변조기(10)는 반사 표면부를 가지며 기판(16) 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본(18)을 포함한다. 절연층(11)이 실리콘 기판(16)상에 증착된다. 다음으로, 희생 이산화실리콘 막(12) 및 질화실리콘 막(14)의 증착이 후속한다.
질화물 막(14)은 리본(18)으로부터 패터닝되고 이산화실리콘층(12)의 일부가 에칭되어 리본(18)이 질화물 프레임(20)에 의해 산화물 스페이서층(12)상에 유지되도록 한다.
단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본(18)의 두께와 산화물 스페이서(12)의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다.
리본(18)상의 반사 표면(22)과 기판(16)의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기(10)의 격자 진폭은 리본(18)(제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본(16)의 반사 표면(22))과 기판(16)(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판(16) 하부의 전도막(24)) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.
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한편, 상기와 같이 개시된 변조기를 제품화하기 위해서는 모듈화시킬 필요가 있으며, 이러한 모듈화를 위해서는 여러가지 특성들을 고려할 필요가 있다.
일반적으로 종래의 회절형 광변조기는 구동 집적 회로를 같은 다이에 집적하는 것보다 구동 집적 회로를 다른 기판에 제작하여 하이브리드 형태로 모듈화하는 것이 수율이나 비용면에서 유리하기 때문에 하이브리드 형태로 제작되어 오고 있다.
또한, 광변조기 소자는 광을 이용한다는 특성상 일반 소자와 달리, 기존의 모듈화 구조 및 공정을 그대로 이용할 수 없으며 많은 부분이 특화되어져야 한다. 광변조기 소자는 활성 소자의 동작 구조상 습기에 취약하여 밀봉 실장 환경이 필요하며, 안정된 동작 특성과 소자 수명의 향상을 위해서는 빛의 조사와 동작시 발생하는 열을 외부로 잘 방출할 수 있게 설계하여야 한다. 또한 콤팩트한 모듈 구조를 제작하고 외부와 신호 연결을 용이하게 하기 위해서는 광변조기 소자를 구동하는 집적소자가 소자에 집적되어 있거나 같은 하우징 안에 함께 장착되어 있는 것이 유리하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요를 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 광변조기 소자와 구동 집적 회로 소자들을 하나의 모듈로 통합하여 제작하면서 광변조기 소자의 광학적 특성이 유지되고 콤팩트한 모듈 제작이 가능하도록 한 광변조기 모듈 패키지 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광투과성 기판; 상기 광투과성 기판 위에 형성되어 있는 광변조기 소자; 상기 광투과성 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 광변조기 소자를 제어하기 위한 드라이브 집적회로; 상기 광투과성 기판이 그 위에 위치하고 있으며, 상기 광변조기 소자로 입사되는 광을 통과시키고 상기 광변조기 소자로부터 출사되는 광을 통과시키는 PCB 기판; 및 상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로 그리고 PCB 기판을 연결하는 전기 접속 시스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 광투과성 기판; 상기 광투과성 기판 위에 위치하고 있는 광변조기 소자; 상기 광투과성 기판 위에 위치하고 있으며, 상기 광변조기 소자를 제어하기 위한 드라이브 집적회로; 및 상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로를 연결하며, 상기 광투과성 기판과 통합되어 있는 전기 접속 시스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제, 도 2 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기의 절단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기는 실리콘 기판(101)과, 엘리멘트(110)를 구비하고 있다.
여기에서, 엘리멘트(110)는 일정한 폭을 가지며 다수가 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(110)는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(110)는 일정간격(거의 엘리멘트(110)의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판(101)의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다.
실리콘 기판(101)은 엘리멘트(110)에 에어 스페이스를 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(102)이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 엘리멘트(110)의 단부가 부착되어 있다.
엘리멘트(110)는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(101)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(101)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판(101)의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대(111)를 포함한다.
또한, 엘리멘트(110)는 하부지지대(111)의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112)와, 하부전극층(112)에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113)와, 압전 재료층(113)에 적층되어 있으며 압전재료층(113)에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114)을 포함하고 있다.
또한, 엘리멘트(110)는 하부지지대(111)의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112')과, 하부전극층(112')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113')과, 압전 재료층(113')에 적층되어 있으며 압전재료층(113')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114')을 포함하고 있다.
그리고, 국내 특허출원번호 제 P2003-077389호에는 위에서 설명한 함몰형외에서 돌출형에 대하여 상세하게 설명하고 있다.
도 2는 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기의 절단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 이용되는 함몰형 박막 압전 광변조기는 실리콘 기판(101)과, 엘리멘트(110)를 구비하고 있다.
여기에서, 엘리멘트(110)는 일정한 폭을 가지며 다수가 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(110)는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(110)는 일정간격(거의 엘리멘트(110)의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판(101)의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다.
실리콘 기판(101)은 엘리멘트(110)에 에어 스페이스를 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(102)이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 엘리멘트(110)의 단부가 부착되어 있다.
엘리멘트(110)는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(101)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(101)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판(101)의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대(111)를 포함한다.
또한, 엘리멘트(110)는 하부지지대(111)의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112)와, 하부전극층(112)에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113)와, 압전 재료층(113)에 적층되어 있으며 압전재료층(113)에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114)을 포함하고 있다.
또한, 엘리멘트(110)는 하부지지대(111)의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(112')과, 하부전극층(112')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(113')과, 압전 재료층(113')에 적층되어 있으며 압전재료층(113')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(114')을 포함하고 있다.
그리고, 국내 특허출원번호 제 P2003-077389호에는 위에서 설명한 함몰형외에서 돌출형에 대하여 상세하게 설명하고 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 단면도이다.
도면을 참조하면 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조는 PCB 기판(310), 광투과성 기판(320), 광변조기 소자(330), 드라이브 집적회로(340a~340d, 도면에는 단면도이기 때문에 340a, 340c만 도시되어 있다), 열방출 판(350), 커넥터(360), 몰딩(370)을 포함하고 있다.
PCB 기판(310)은 내부에 접속 회로(전기 접속 시스템이라고 부를 수 있다)가 형성되어 있어 드라이버 집적회로(340a~340d)에 외부 제어회로로부터 커넥터(360)를 통해서 입력받은 제어신호를 전달한다. 이때, 드라이브 집적회로(340a~340d)와 전기적 접속은 와이어 본딩(380)을 통하여 이루어진다.
그리고, PCB 기판(310)은 광변조기 소자(330)에 입사광이 입사될 수 있도록 개구부가 형성되어 있으며, 한 쪽에는 외부의 제어회로와 전기적 접속을 제공하기 위한 커넥터(360)(외부 전기 접속 수단)가 형성되어 있다. 커넥터(360)(외부 전기 접속 수단)는 접착제 등을 사용하여 PCB 기판(320)의 표면에 부착되어 있다.
광투과성 기판(320)은 원치 않은 반사(reflection)를 감소시키기 위하여 무반사 코팅막으로 코팅되어 있는 것이 좋다.
광투과성 기판(320)의 한쪽 면의 중앙에는 광변조기 소자(330)가 플립칩 접속되어 있으며, 광변조기 소자(330) 주위에 에폭시 합성물 등의 접착제가 형성되어 있어 외부 환경으로부터 광변조기 소자(330)에 대한 밀봉을 제공한다. 또한, 광투과성 덥개(320)에는 개구부를 제외한 부분이 검은색으로 코팅되어 있어 원치 않은 광의 출입을 방지한다. 여기에서, 광투과성 기판(320) 위에 형성된 전기 접속 시스템의 평면도가 도 5에 도시되어 있는데, 광변조기 소자(330)는 도시된 패드 Pa와 Pa'에 플립칩 접속된다. 그리고, 접속 패드 Pa는 신호라인 S1을 통하여 좌측의 제2의 접속 패드 Pb와 전기적인 접속을 유지한다. 또한, 우측의 접속 패드 Pa'은 신호라인 S1'을 통하여 우측의 제2의 접속 패드 Pb'에 전기적으로 접속된다.
그리고, 광투과성 기판(320)에 부착된 광변조기 소자(330)의 주변에는 드라이브 집적회로(340a~340d)가 플립칩 접속되어 있으며, 광변조기 소자(330)와 드라이브 집적회로(340a~340d)는 광투과성 기판(320)의 표면을 따라 형성된 배선(전기접속 시스템이라고 부를 수 있다)에 의해 전기적 접속을 유지하고 있다. 이러한 드라이브 집적회로(340a~340d)의 플립칩 접속은 좌측의 패드 Pb와 Pc 그리고 Pb'과 Pc'을 통해 이루어진다. 여기에서, 좌측의 접속패드 Pc는 신호 라인 S2를 통하여 와이어 본딩 패드 Pd와 연결되며, 우측의 접속 패드 Pc'은 신호라인 S2'을 통하여 우측의 와이어 본딩 패드 Pd'와 연결된다. 와이어 본딩 패드 Pd와 Pd'은 와이어 본딩(380)에 사용된다.
다음으로, 열방출판(350)은 광변조기(330)와 드라이브 집적회로(340a~340d)에서 발생된 열을 방출하기 위하여 구비되며 열을 잘 방출하는 물질이 사용된다.
한편, 위에서 살펴본 바와 같이, PCB 기판(310)과, 광변조기 소자(330)와 드라이브 집적회로(340a~340d)가 형성된 광투과성 기판(310)와, 열방출판(350)이 적층되면 몰딩을 수행하여 각각의 구성품들을 단단하게 고정시키고 외부의 충격으로부터 보호한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지의 분해 사시도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지에서 PCB 기판(310)은 내부에 전기회로(전기 접속 시스템이라고 부를 수 있다)가 형성되어 있으며, 커넥터(360)를 통해서 입력된 제어신호를 드라이브 집적회로 (340a~340d)에 전송한다.
PCB 기판(310)은 중앙 부분에 사각형의 개구부가 형성되어 있으며, 외부로부터 입사되는 입사광은 사각형의 개구부를 통과하여 광변조기 소자(330)에 입사된다.
그리고, PCB 기판(310)의 한쪽에는 외부의 제어회로로부터 제어신호를 입력받기 위하여 커넥터(360)(외부 전기 접속 수단)가 부착되어 있다.
커넥터(360)는 PCB 기판(310)에 부착되어 있으며, 이후에 몰딩(370) 등을 통하여 단단하게 고정된다. 그리고, 여기에서는 하우징으로 몰딩(370)을 사용하였지만 다른 케이스등도 가능하다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광투과성 기판(3210)은 광투과성 물질로 이루어져 있으며, 뒤면에 광변조기 소자(330)가 부착되어 있고, 광변조기 소자(330)의 주변에 드라이브 집적회로(340a~340d)가 부착되어 있다. 광변조기 소자(330)는 도면에서 알 수 있는 바와 같이 단면이 장방형으로 한쪽 방향이 상대적으로 더 길게 형성되어 있다. 드라이브 집적회로(340a~340d)는 단면이 장방형으로 광변조기 소자(330)보다 크기가 작으며, 필요에 따라 그 숫자는 증감할 수 있다.
광투과성 기판(320)은 상면에 광을 흡수하여 입사하는 광을 상면이 난반사하는 것을 방지할 수 있도록 흡수막 또는 산란막이 코팅될 수 있으며 여기에서 흡수막 또는 산란막는 검은색의 금속이 사용될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 열방출판(350)은 상 면이 광변조기 소자(320)가 접촉 가능하며, 드라이브 집적회로(430a~430d)가 접착될 수 있도록 평평한 면이 형성되어 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조의 단면도이다.
도면을 참조하면 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조는 광투과성 기판(610), 광변조기 소자(620), 드라이브 집적회로(630a~630d, 도면에는 단면도이기 때문에 630a, 630c만 도시되어 있다), 커넥터(640)(외부 전기 접속 수단), 열방출판(650), 몰딩(660)을 포함하고 있다.
광투과성 기판(610)는 원치 않은 반사(reflection)를 감소시키기 위하여 무반사 코팅막으로 코팅되어 있는 것이 좋다.
광투과성 기판(610)의 한쪽 면의 중앙에는 광변조기 소자(620)가 플립칩 접속되어 있으며, 광변조기 소자(620) 주위에 에폭시 합성물 등의 접착제가 형성되어 있어 외부 환경으로부터 광변조기 소자(620)에 대한 밀봉을 제공한다. 또한, 광투과성 덥개(610)에는 개구부를 제외한 부분이 검은색으로 코팅되어 있어 원치 않은 광의 출입을 방지한다
그리고, 광투과성 기판(610)에 부착된 광변조기 소자(620)의 주변에는 드라이브 집적회로(630a~630d)가 플립칩 접속되어 있으며, 광변조기 소자(620)와 드라이브 집적회로(630a~630d)는 광투과성 기판(610)의 표면을 따라 형성된 배선(전기 접속 시스템이라고 부를 수 있다)에 의해 전기적 접속을 유지하고 있다.
다음으로, 열방출판(650)은 광변조기(620)와 드라이브 집적회로(630a~630d) 에서 발생된 열을 방출하기 위하여 구비되며 열을 잘 방출하는 물질이 사용된다.
커넥터(640)는 광투과성 기판(610)의 일측단에 접속되어 있으며 외부의 제어회로로부터 제어신호를 입력받아 광투과성 기판(610)의 내부에 형성된 배선(전기접속 시스템이라고 부를 수 있다)을 통하여 드라이브 집적회로(630a~630d)에 전송한다.
한편, 위에서 살펴본 바와 같이, 광변조기 소자(620)와 드라이브 집적회로(630a~630d) 그리고 커넥터(640)가 형성된 광투과성 기판(610)와, 열방출판(650)이 적층되면 몰딩을 수행하여 각각의 구성품들을 단단하게 고정시키고 외부의 충격으로부터 보호한다.
도 7a 및 도 도 7b는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지의 분해 사시도이다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 광변조기 모듈 패키지에서 광투과성 기판(610)은 광투과성 물질로 이루어져 있으며, 뒤면에 광변조기 소자(620)가 부착되어 있고, 광변조기 소자(620)의 주변에 드라이브 집적회로(630a~630d)가 부착되어 있다.
광변조기 소자(620)는 도면에서 알 수 있는 바와 같이 단면이 장방형으로 한쪽 방향이 상대적으로 더 길게 형성되어 있다. 드라이브 집적회로(630a~630d)는 단면이 장방형으로 필요에 따라 그 숫자는 증감할 수 있다. 광투과성 기판(610)은 상면에 광을 흡수하여 입사하는 광을 상면이 난반사하는 것을 방지할 수 있도록 흡수막 또는 산란막이 코팅될 수 있다.
광투과성 기판(610)는 내부에 전기회로(전기접속 시스템이라고 부를 수 있다)가 형성되어 있으며, 커넥터(640)를 통해서 입력된 제어신호를 드라이브 집적회로(630a~630d)에 전송한다.
광투과성 기판(610)의 한쪽에는 외부의 제어회로로부터 제어신호를 입력받기 위하여 커넥터(640)가 부착되어 있다.
커넥터(640)은 광투과성 기판(610)에 부착되어 있으며, 이후에 몰딩(660)을 통하여 단단하게 고정된다. 그리고, 여기에서는 하우징으로 몰딩(660)을 사용하였지만 다른 케이스등도 가능하다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 열방출판(650)은 상면이 광변조기 소자(620)가 접촉 가능하며, 드라이브 집적회로(630a~630d)가 접착될 수 있도록 평평한 면이 형성되어 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 광투과성 기판의 배선을 설명하기 위한 층별 평면도, 도 8c 및 도 8d는 도 6의 광투과성 기판의 배선을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a 내지 도8d에서는 설명의 편의를 위하여 커넥터의 위치를 약간 이동시켰다. 여기에서는 2층 구조로 배선을 실현하는 일실시예를 보여준다. 이와 유사하게 콤팩트한 배선이 가능할 것이다.
도 8a를 참조하면, 일실시예로서 드라이브 집적회로(630a~630d)로부터 외부로 빠져 나오는 신호라인의 수는 80개로 하였을 때 도면부호 630a의 드라이브 집적회로로부터 신호라인 1a~80a, 도면부호 630b의 드라이브 집적회로로부터 신호라인 1b~80b, 도면부호 630c의 드라이브 집적회로로부터 신호라인 1c~80c, 도면부호 630d의 드라이브 집적회로로부터 신호라인 1d~80d가 된다. 그리고, 이때 외부 제어회로로부터 입력되는 신호라인의 수도 80개가 되기 때문에 커넥터(640)에 연결되야 하는 신호라인의 수도 80개가 되며 도면에서는 1e~80e로 표시하였다.
도 8a에서 신호라인의 배열은 가장 바깥에 있는 신호라인이 가장 길게 뻗어 있고, 안쪽으로 들어올 수록 점점 더 그 길이가 짧아진다. 그리고, 서로 이웃하는 드리이브 집적회로(도면부호 630a대 630b, 630c대 630d)의 신호라인은 대칭이 된다.
그리고, 이러한 신호라인의 끝점에는 비아홀이 형성되어 있어 도 8b의 아래층과 전기적인 접속을 제공한다.
도 8b는 광투과성 기판(610)의 아래층의 평면도를 보여주는데, ㄷ자 형상으로 배선이 형성되어 있음을 알 수 있다. 여기에서 점은 위층의 배선과 아래층의 배선이 비아홀을 통하여 연결되는 것을 보여준다.
도 8c는 도 8b의 A-A' 선을 절단한 단면도로서, 광투과성 기판(610a) 위에 도 8b에서 보여주는 배선이 형성된 회로층(610b)가 형성되어 있으며, 그 위에 절연층(610c)가 형성되어 있어 위층과 전기적 절연을 제공한다.
도 8b는 도 8a의 B-B' 선을 절단한 단면도로서, 내부 배선상태를 잘 보여준다. 즉 도면에서 위층의 드라이브 집적회로(630a)의 3번째 신호라인(3a)이 비아홀을 통하여 아래층의 3번째 배선(3f)와 연결되고, 위층의 드라이브 집적회로(630b)의 3번째 신호라인(3b)도 비아홀을 통하여 아래층의 3번째 배선(3f)에 연결된다.
이때, 3f는 커넥터(640)이 위치한 앞면에서 비아홀을 이용하여 위층과 전기 적 접속을 유지하고, 위층에 있는 배선은 커넥터(640)와 전기적 접속을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 경박단소한 광변조기 모듈을 효과적으로 제품화할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광변조기 모듈의 열방출 효과가 뛰어난 광변조기의 모듈의 구조가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광소자 모듈의 광학 특성 유지, 모듈화 과정에서의 광학 특성의 저하가 없는 광변조기의 모듈 구조의 제작이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 세트에 모듈 장착시 광학 정렬이 용이하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 구동신호 인가가 용이한 광변조기 모듈 패키지 구조를 제공하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광변조기 모듈 패키지 구조를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Claims (26)
- 광투과성 기판;상기 광투과성 기판 위에 형성되어 있는 광변조기 소자;상기 광투과성 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 광변조기 소자를 제어하기 위한 드라이브 집적회로;상기 광투과성 기판이 그 위에 위치하고 있으며, 상기 광변조기 소자로 입사되는 광을 통과시키고 상기 광변조기 소자로부터 출사되는 광을 통과시키는 PCB 기판; 및상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로 그리고 PCB 기판을 연결하는 전기 접속 시스템을 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 전기 접속 시스템은,상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로를 상호 연결하며, 상기 광투과성 기판에 형성되어 있는 제1 서브 전기접속 시스템; 및상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로를 상기 PCB 기판에 연결하는 제2 서브 전기접속 시스템을 포함하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 2 항에 있어서,상기 제2 서브 전기접속 시스템은 상기 광투과성 기판과 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광변조기 소자는 상기 광투과성 기판으로부터 근접하여 위치하며 광은 상기 광투과성 기판을 통과하여 상기 광변조기 소자에 입사되며, 상기 광변조기 소자로부터 상기 광투과성 기판을 통과하여 출사하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광변조기 소자는,상기 드라이브 집적회로의 제어에 의해 상기 광투과성 기판을 향하여 또는 멀어지도록 움직이는 복수의 엘리멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광변조기 소자는 플립칩 본딩에 의해 상기 광투과성 기판에 실장되며,상기 드라이브 집적회로는 플립칩 본딩에 의해 상기 광투과성 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광변조기 소자와 상기 광투과성 기판을 완전 밀봉하는 밀봉재를 더 포함하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 2 항에 있어서,상기 제2 서브 전기 접속 시스템은 와이어 본딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 PCB 기판은 적어도 하나의 개구부를 포함하여 외부로부터 상기 광변조기 소자로 입사되는 광이 상기 개구부로 통과하고 상기 광변조기 소자로부터 출사되는 광이 상기 개구부로 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키 지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 PCB 기판과 외부를 전기적으로 접속하기 위한 외부 전기 접속 수단을 더 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광변조기 소자 또는 드라이브 집적회로중 적어도 하나에 접속되어 열을 방출하는 열방출 수단을 더 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 광투과성 기판과 광변조기 소자와 드라이브 집적 회로를 둘러싸고 있는 몰딩을 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 광투과성 기판;상기 광투과성 기판 위에 위치하고 있는 광변조기 소자;상기 광투과성 기판 위에 위치하고 있으며, 상기 광변조기 소자를 제어하기 위한 드라이브 집적회로; 및상기 광변조기 소자와 드라이브 집적회로를 연결하며, 상기 광투과성 기판과 통합되어 있는 전기 접속 시스템을 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자는 상기 광투과성 기판에 근접하여 위치하며 광은 상기 광투과성 기판을 투과하여 상기 광변조기 소자에 입사하며 광은 상기 광변조기 소자으로부터 상기 광투과성 기판을 통과하여 출사되는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자는 작동중에 상기 광투과성 기판을 향하여 또는 멀어지도록 움직이는 복수의 엘리멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자는,상기 드라이브 집적회로의 제어에 의해 상기 광투과성 기판을 향하여 또는 멀어지도록 움직이는 복수의 엘리멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자는 플립칩 본딩에 의해 상기 광투과성 기판에 실장되며,상기 드라이브 집적회로는 플립칩 본딩에 의해 상기 광투과성 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자와 상기 광투과성 기판을 완전 밀봉하는 밀봉재를 더 포함하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광투과성 기판이 그 위에 위치하고 있는 PCB 기판과,상기 PCB 기판과 상기 광투과성 기판을 연결하는 제2 전기 접속 시스템을 더 포함하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 19 항에 있어서,상기 제2 전기 접속 시스템은 와이어 본딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 19 항에 있어서,상기 PCB 기판은 외부로부터 광이 광변조기 소자로 입사되도록 하고, 상기 광변조기 소자에서 출사되는 광이 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 21 항에 있어서,상기 PCB 기판은 적어도 하나의 개구부를 포함하여 외부로부터 상기 광변조기 소자로 입사되는 광이 상기 개구부로 통과하고 상기 광변조기 소자로부터 출사되는 광이 상기 개구부로 통과되도록 하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 19 항에 있어서,상기 PCB 기판과 외부의 전기적 접속을 위한 외부 전기 접속 수단을 더 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광투과성 기판과 외부를 전기적으로 접속하기 위한 외부 전기 접속 수단을 더 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광변조기 소자 또는 드라이브 집적회로중 적어도 하나에 접속되어 열을 방출하는 열방출 수단을 더 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
- 제 13 항에 있어서,상기 광투과성 기판과 광변조기 소자와 드라이브 집적 회로를 둘러싸고 있는 몰딩을 포함하여 이루어진 광변조기 모듈 패키지 구조.
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