KR100778175B1 - 광수신기용 광소자 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광소자 어셈블리는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 접합 및 배선되는 수광소자; 및 상기 수광소자를 수용하도록 상기 인쇄회로기판에 고정되고, 수신광을 상기 수광소자로 입사시키기 위한 광파이버가 결합되는 파이버 장착구가 마련된 하우징;을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 광소자 어셈블리 제조방법은, 인쇄회로기판에 수광소자를 접합 및 배선하는 단계; 상기 수광소자를 수용하도록 파이버 장착구가 마련된 하우징을 상기 인쇄회로기판에 접합하는 단계; 및 상기 수광소자와 대향하도록 광파이버를 상기 하우징에 고정하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 의하면 스템 타입의 광소자 어셈블리에 비해 원가를 절감할 수 있으며, 상대적으로 소형 사이즈로 제작될 수 있는 장점이 있다.

인쇄회로기판, 스템, 수광소자, 광파이버, 포토 다이오드, 에폭시 접합

Description

광수신기용 광소자 어셈블리 및 그 제조방법{OPTICAL DEVICE ASSEMBLY FOR OPTICAL RECEIVER AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 광수신기용 광소자 어셈블리의 구성도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수신기용 광소자 어셈블리의 구성도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100: 인쇄회로기판 101: 수광소자

103: 하우징 104: 광파이버

105: 전자소자군

본 발명은 광수신기용 광소자 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 욱 상세하게는 광소자를 지지하는 구조와 광파이버 배치를 위한 마운트(Mount) 구조가 개선된 광수신기용 광소자 어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

광수신기는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 장치로서, 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 TO(Transistor Outline) CAN 타입의 광소자 어셈블리를 구비한다.

도 1을 참조하면, TO CAN 타입 광소자 어셈블리는 소정의 스템(10)에 부착되는 포토 다이오드(11)와, 포토 다이오드(11)에 대한 집광을 위해 소정의 캡(12)에 부착되는 렌즈(13)와, 상기 캡(12)을 덮도록 스템(10)에 부착되는 제1하우징(14)과, 상기 제1하우징(14) 외부에 부착되되 광파이버(16)가 장착되는 제2하우징(15)을 구비한다. 피그테일(Pigtail) 타입의 경우, 제2하우징(15)에는 페룰(Ferrul) 광파이버가 결합된다.

TO CAN 타입 광소자 어셈블리의 제조공정은 크게 TO CAN 제조공정과 광부품 조립공정으로 구분된다.

TO CAN 제조공정에서는 스템(10)에 포토 다이오드(11)와 전자소자군(17)을 에폭시 등으로 접합하는 공정과, 와이어 본딩(Wire bonding)으로 포토 다이오드(11)와 전자소자군(17)을 스템(10)에 전기 배선하는 공정과, 렌즈(13)가 결합된 캡(12)을 스템(10)에 저항 용접하는 공정 등이 수행된다.

또한, 광부품 조립공정에서는 TO CAN을 에폭시나 저항 용접 등으로 제1하우징(14)에 결합시키는 공정과, 광파이버(16)를 이용해 포토 다이오드(11)에 광을 입사시키고 그 신호를 검출하여 최적의 광파이버 결합 위치를 찾은 후 레이저 용접 등으로 광파이버(16)가 장착된 제2하우징(15)을 제1하우징(14)에 고정하는 공정이 수행된다.

이상과 같은 공정을 통해 제조된 광소자 어셈블리는, 리셉터클(Receptacle) 타입의 경우 통상적으로 지름 6.5mm, 높이 12.5mm의 사이즈로 제작된다. 따라서, 이러한 광소자 어셈블리는 광수신기에서의 점유용적을 비교적 크게 차지하는 취약점이 있고, 스템(10)의 단가를 감안할 때 제조비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 비교적 고가의 부품인 스템을 사용하지 않고 최소한의 하우징을 구비하여 소형화와 원가절감을 도모할 수 있는 구조의 광수신기용 광소자 어셈블리와 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광수신기용 광소자 어셈블리는, 광소자를 지지하기 위한 수단으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)을 사용하고, 광파이버의 배치를 위해 단일의 하우징을 사용하는 구조로 제조된다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광소자 어셈블리는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 접합 및 배선되는 수광소자; 및 상기 수광소자를 수용하도록 상기 인쇄회로기판에 고정되고, 수신광을 상기 수광소자로 입사시키기 위한 광파이버가 결합되는 하우징;을 포함한다.

바람직하게, 수광소자로는 포토 다이오드가 채용될 수 있다.

광소자 어셈블리가 피그테일 타입으로 제조되는 경우, 하우징에는 페룰 광파이버가 결합될 수 있다.

상기 수광소자는 인쇄회로기판에 에폭시 접합되는 것이 바람직하다.

상기 하우징은 인쇄회로기판에 에폭시 접합 또는 저항 용접되는 바람직하다.

인쇄회로기판에 있어서, 상기 수광소자가 고정된 면이나 그 타면에는 상기 수광소자의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 전자소자군이 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 인쇄회로기판에 수광소자를 접합 및 배선하는 제1단계; 상기 수광소자를 수용하도록 하우징을 상기 인쇄회로기판에 접합하는 제2단계; 상기 수광소자와 대향하도록 광파이버를 상기 하우징에 고정하는 제3단계;를 포함하는 광수신기용 광소자 어셈블리 제조방법이 제공된다.

상기 제1단계에서는 상기 수광소자를 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합하는 과정과, 와이어 본딩으로 수광소자를 상기 인쇄회로기판에 배선하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

부가적으로, 상기 제1단계에서는 상기 수광소자의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 전자소자군을 상기 인쇄회로기판의 일면에 에폭시 접합하는 과정을 더 수행할 수 있다.

상기 제2단계에서는 광파이버를 이용해 상기 수광소자에 광을 입사시킨 후 상기 수광소자의 출력신호를 검출하여 최적의 광파이버 결합 위치를 선정하고, 선 정된 결합 위치에 광파이버가 배치될 수 있도록 상기 하우징을 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합 또는 저항 용접하는 것이 바람직하다.

상기 제3단계에서는 하우징에 페룰 광파이버를 고정하는 과정을 수행할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수신기용 광소자 어셈블리의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명은 인쇄회로기판(PCB)(100)과, 인쇄회로기판(100)에 고정된 수광소자(101)와, 수광소자(101)를 수용하도록 인쇄회로기판(100)에 부착되는 하우징(103)과, 수광소자(101)에 대하여 정렬되어 하우징(103)에 결합되는 광파이버(104)를 포함한다.

인쇄회로기판(100)은 수광소자(101)에 의해 광전변환된 신호를 처리하기 위 한 소정 패턴의 전기회로가 인쇄된 평면기판으로서, 그 전기회로 자체는 통상의 광수신기에 구비되는 회로패턴이 채용 가능하다.

수광소자(101)는 인쇄회로기판(100)의 일면에 고정되어 광전변환을 수행하는 반도체 소자로서, 바람직하게 포토 다이오드(Photo diode)를 채용하여 구성될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 그밖의 다양한 균등물이 채용 가능함은 물론이다. 상기 수광소자는 인쇄회로기판에 에폭시 접합되는 것이 바람직하다.

하우징(103)은 수광소자(101)를 수용한 상태로 인쇄회로기판(100)에 에폭시 접합되거나 저항 용접된다. 하우징(103)은 수광소자(101)를 캡핑(Capping)함과 아울러 광파이버(104)가 장착될 수 있는 마운트(Mount) 기능을 제공한다. 이를 위해, 하우징(103)에는 수광소자(101)와 대향하도록 광파이버(104)를 결합할 수 있는 중공이 마련된다. 본 발명이 피그테일 타입으로 제작될 경우, 하우징(103)에 결합되는 광파이버(104)로는 페룰 광섬유가 채용된다.

인쇄회로기판(100)에 있어서, 수광소자가 고정된 면이나 그 타면에는 상기 수광소자의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기(Transimpedance Amplifier: TIA)를 포함하는 전자소자군(105)이 고정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광소자 어셈블리는 인쇄회로기판(100)에 수광소자(101)와 하우징(103)이 접합되고, 수광소자(101)와 대향하도록 광파이버(104)가 하우징(103)에 결합된다. 따라서, 광파이버(104)를 거쳐 수신된 광신호는 수광소자(101)에 입사되어 광전변환되고, 그에 따라 출력되는 전기신호는 인쇄회로기판(100)에 실장된 전자소자군(105)이나 소정의 회로로 전달된다.

이상의 설명과 같은 본 발명의 광소자 어셈블리는 인쇄회로기판(100)에 수광소자(101)와 전자소자군(105)을 고정하는 과정과, 수광소자(101)를 수용하도록 하우징(103)을 인쇄회로기판(100)에 접합하는 과정과, 광파이버(104)를 하우징(103)에 고정하는 과정을 거쳐서 조립된다.

인쇄회로기판(100)에 수광소자(101)와 전자소자군(105)을 고정하기 위한 공정으로는 에폭시 접합이 사용되는 것이 바람직하며, 수광소자(101)를 접합한 후에는 인쇄회로기판의 해당 회로에 대하여 와이어 본딩(Wire bonding)으로 전기배선하는 과정이 수행된다. 와이어 본딩 후에는 수광소자(101)나 전자소자군(106)을 에폭시(102) 등으로 밀봉 쉴딩(Hermetic shielding)하는 공정이 수행되는 것이 바람직하다.

수광소자(101)를 캡핑하는 하우징은 에폭시 접합이나 저항 용접 등의 공정을 통해 인쇄회로기판(100)에 접합된다.

여기서, 하우징(103)은 수광소자(101)와의 광정렬처리를 미리 거친 후 접합된다. 즉, 광파이버(104)를 이용해 수광소자(101)에 광을 입사시킨 후 수광소자(101)의 출력신호를 검출하여 최적의 광파이버(104) 결합 위치를 선정하고, 선정된 결합 위치에 광파이버(104)가 배치될 수 있도록 하우징(103)을 인쇄회로기판(100)에 에폭시 접합 또는 저항 용접 처리가 수행된다.

광파이버(104)의 최적 결합 위치를 선정하기 위한 대안으로는 비젼 시스템(Vision system)이 사용될 수도 있다. 즉, 하우징(103), 광파이버(104) 및 수광소자(101)의 위치를 비젼 카메라 등으로 인식하여 광정렬을 수행하는 방식이 사용될 수도 있는 것이다.

인쇄회로기판(100)에 하우징(103)을 고정한 이후, 수광소자(101)와 대향하도록 광파이버(104)를 하우징(103)에 결합하면 광수신기용 광소자 어셈블리의 조립 공정이 완료된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 광소자 어셈블리는 종래와는 달리 렌즈 캡이나 스템 등의 부품을 사용하지 않으므로 부품원가를 약 30%까지 절감할 수 있고 어셈블리의 크기를 보다 줄일 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명이 리셉터클 타입으로 제작될 경우 그 높이는 종래에 비해 36% 정도 축소된 약 8mm로 제작될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광소자 어셈블리는 수광소자를 캡핑하는 동시에 광파이버가 결합되는 단일의 하우징을 사용함으로써 종래에 비해 부피를 줄일 수 있으며, 조립공정을 보다 간소화 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판에 접합 및 배선되는 수광소자; 및

   상기 수광소자를 수용하도록 상기 인쇄회로기판에 고정되고, 수신광을 상기 수광소자로 입사시키기 위한 광파이버가 결합되는 하우징;을 포함하고,

   상기 인쇄회로기판에 있어서, 상기 수광소자가 고정된 면이나 그 타면에는 상기 수광소자의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 전자소자군이 고정된 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,

   상기 수광소자는 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,

   상기 수광소자에 대하여 수신광을 입사시키도록 상기 하우징에 결합되는 페룰 광파이버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,

   상기 수광소자가 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합된 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,

   상기 하우징이 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합 또는 저항 용접된 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리.
6. 삭제
7. 인쇄회로기판에 수광소자를 접합 및 배선하는 제1단계;

   상기 수광소자를 수용하도록 하우징을 상기 인쇄회로기판에 접합하는 제2단계; 및

   상기 수광소자와 대향하도록 광파이버를 상기 하우징에 고정하는 제3단계;를 포함하고,

   상기 제1단계에서,

   상기 수광소자의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 전자소자군을 상기 인쇄회로기판의 일면에 에폭시 접합하는 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1단계에서,

   상기 수광소자를 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합하는 과정과,

   와이어 본딩으로 수광소자를 상기 인쇄회로기판에 배선하는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리 제조방법.
9. 삭제
10. 제7항에 있어서, 상기 제2단계에서,

    광파이버를 이용해 상기 수광소자에 광을 입사시킨 후 상기 수광소자의 출력신호를 검출하여 최적의 광파이버 결합 위치를 선정하고,

    선정된 결합 위치에 광파이버가 배치될 수 있도록 상기 하우징을 상기 인쇄회로기판에 에폭시 접합 또는 저항 용접하는 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리 제조방법.
11. 제7항에 있어서, 상기 제3단계에서,

    상기 하우징에 페룰 광파이버를 고정하는 것을 특징으로 하는 광수신기용 광소자 어셈블리 제조방법.

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