KR100778176B1 - Optical receiver having printed circuit board and Coupling method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 수신기 및 그 결합 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 수신기에 구비되는 전자소자들을 단일 구조물 내부에 집적한 광 수신기 및 그 결합 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 수신기는 광 검출기를 포함하는 전자소자가 연결될 수 있도록 설계된 인쇄회로기판; 상기 광 검출기가 내부에 형성되는 공간에 위치하도록, 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되는 Cap; 및 상기 광 검출기와 대향되는 상기 Cap의 일 부분에 구비되어 상기 Cap의 외부에서 발산되는 빛을 Cap 내부의 상기 광 검출기로 전달하는 광학계;를 포함한다. 광 수신기에 구비되는 복수의 전자소자를 별도의 인쇄회로 기판을 구비하지 않고, 단일 소자로 구현할 수 있다.The present invention relates to an optical receiver and a coupling method thereof, and more particularly, to an optical receiver and a coupling method in which electronic devices included in the optical receiver are integrated in a single structure. An optical receiver according to the present invention includes a printed circuit board designed to be connected to an electronic device including a photo detector; A cap attached to one surface of the printed circuit board so that the photo detector is located in a space formed therein; And an optical system provided at a portion of the cap that faces the photo detector and transferring light emitted from the outside of the cap to the photo detector inside the cap. The plurality of electronic devices provided in the optical receiver may be implemented as a single device without having a separate printed circuit board.

광 수신기, 인쇄회로기판, 스템 Optical Receivers, Printed Circuit Boards, Stems

Description

인쇄회로기판을 구비하는 광 수신기 및 그 결합 방법{Optical receiver having printed circuit board and Coupling method thereof}Optical receiver having printed circuit board and coupling 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.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to

도 1은 종래기술에 따른 광 수신기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an optical receiver according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 광 수신기의 평면도이다. 2 is a plan view of an optical receiver according to the prior art.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 수신기의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an optical receiver according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 수신기의 평면도이다.4 is a plan view of an optical receiver according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 도 3의 Ｖ-Ｖ'선에 따른 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII 'of FIG. 3.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>

20...인쇄회로기판 21...광검출기20 ... printed circuit board 21 ... photodetector

22...전치 증폭기 23...제한 증폭기22 ... preamplifier 23 ... limiting amplifier

24...CDR(clock and data recovery) 30...Cap24 ... CDR (clock and data recovery) 30 ... Cap

31...광학계31 ... Optical System

본 발명은 광 수신기 및 그 결합 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 수신기에 구비되는 전자소자들을 단일 구조물 내부에 집적한 광 수신기 및 그 결합 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical receiver and a coupling method thereof, and more particularly, to an optical receiver and a coupling method in which electronic devices included in the optical receiver are integrated in a single structure.

광 수신기는 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 장치로서, 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같은 구조로 제작된다.An optical receiver is a device that receives an optical signal and converts it into an electrical signal, and is generally manufactured as shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 광 수신기(10)는 스템(11) 및 상기 스템(11)의 일면을 덮는 Cap(15)을 구비한다. 스템(11)과 Cap(15) 사이에 형성되는 내부 공간에는 PD(photoiode)를 포함하는 전자소자들이 부착된다. 또한, 스템(11)에는 상기 전자소자들에서 발생하는 신호를 외부의 회로기판(14)에 구비되는 소자(예컨대, 전치증폭기, 제한 증폭기, CDR, 및 decision 회로)로 전송하는 복수 개의 스템 다리(12)가 연결된다. 여기서, 스템 다리(12)는 스템(11)에 형성된 홀에 삽입된다(도 2참조). 이때, 스템(11)은 하나의 도금면으로 이루어지므로, 각각의 전자소자에서 발생하는 신호를 각각의 스템 다리(12)를 통해 외부로 전송하기 위해서는 스템(11)과 스템 다리(12)는 전기적으로 절연 처리되어야 한다. 이에 따라, 스템(11)과 스템 다리(12) 사이에는 유전체(13)가 게재되는데, 유전체(13)는 면적이 좁은 스템(11)의 접합면 상에서 상대적으로 많은 면적을 차지한다. 결국, 스템(11)의 접합면 상에 유전체(13)를 수반하는 스템 다리(12)를 많이 연결할 수 없어 스템(11)의 접합면 상에 많은 수의 전자소자를 집적할 수 없는 문제가 발생한다.Referring to FIG. 1, the optical receiver 10 includes a stem 11 and a cap 15 covering one surface of the stem 11. Electronic devices including photodiodes (PDs) are attached to an internal space formed between the stem 11 and the cap 15. In addition, the stem 11 includes a plurality of stem legs for transmitting a signal generated by the electronic elements to an element (eg, a preamplifier, a limiting amplifier, a CDR, and a decision circuit) included in an external circuit board 14 ( 12) is connected. Here, the stem leg 12 is inserted into a hole formed in the stem 11 (see FIG. 2). At this time, since the stem 11 is made of one plating surface, in order to transmit a signal generated from each electronic device to the outside through each stem leg 12, the stem 11 and the stem leg 12 are electrically Should be insulated. Accordingly, a dielectric 13 is interposed between the stem 11 and the stem leg 12, which occupies a relatively large area on the joint surface of the narrow stem 11. As a result, a problem arises in that a large number of electronic devices cannot be integrated on the joint surface of the stem 11 because the stem legs 12 carrying the dielectric 13 cannot be connected to the joint surface of the stem 11. do.

또한, 스템(11)에 스템 다리(12)를 연결하기 위해서 일정한 틀 속에 스템(11)과 스템 다리(12)를 고정해야 하는데, 스템(11)과 스템 다리(12)를 고정하는 틀의 제조에는 많은 비용이 소요된다. 따라서, 스템 다리(12)의 위치나 수를 변경하는데 많은 비용이 발생하는 문제가 있다.In addition, the stem 11 and the stem leg 12 must be fixed in a predetermined frame in order to connect the stem leg 12 to the stem 11, the production of the frame fixing the stem 11 and stem leg 12 It costs a lot. Therefore, there is a problem that a large cost is generated to change the position or the number of stem legs 12.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 광 수신기에 별도로 구비되는 구성요소를 단일의 구조물 내에 집적하여 그 구조를 단순화한 광 수신기 및 그 결합 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical receiver and a method of combining the same, in which a component separately provided in the optical receiver is integrated in a single structure and simplified in structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 광 수신기는 광 검출기를 포함하는 전자소자가 연결될 수 있도록 설계된 인쇄회로기판; 상기 광 검출기가 내부에 형성되는 공간에 위치하도록, 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되는 Cap; 및 상기 광 검출기와 대향되는 상기 Cap의 일 부분에 구비되어 상기 Cap의 외부에서 발산되는 빛을 Cap 내부의 상기 광 검출기로 전달하는 광학계;를 포함한다.In order to achieve the above object, an optical receiver according to an aspect of the present invention includes a printed circuit board designed to be connected to an electronic device including a photo detector; A cap attached to one surface of the printed circuit board so that the photo detector is located in a space formed therein; And an optical system provided at a portion of the cap that faces the photo detector and transferring light emitted from the outside of the cap to the photo detector inside the cap.

상기 광 검출기는 PIN-PD(PIN photodiode) 또는 APD(avalanche photodiode)일 수 있다. The photo detector may be a PIN photodiode (PIN-PD) or an avalanche photodiode (APD).

인쇄회로기판에 구비되는 상기 전자소자는 전치 증폭기(TIA; Transimpedance amplifier), 제한 증폭기(Limiting amplifier), 및 CDR(clock and data recovery)를 포함한다.The electronic device included in the printed circuit board includes a preamplifier (TIA), a limiting amplifier (Limiting amplifier), and a clock and data recovery (CDR).

바람직하게, 상기 광학계는 렌즈 또는 유리판일 수 있다.Preferably, the optical system may be a lens or a glass plate.

본 발명의 다른 측면에 따른 광 수신기 결합방법은 인쇄회로기판에 광 검출기를 포함하는 전자소자를 접합하는 단계; 상기 전자소자를 wire bonding을 통해 서로 연결하는 단계; 및 상기 인쇄회로기판에 광학계가 부착된 Cap을 부착하는 단계;를 포함한다.Optical receiver coupling method according to another aspect of the present invention comprises the steps of bonding an electronic device comprising a photo detector to a printed circuit board; Connecting the electronic devices to each other through wire bonding; And attaching a cap to which the optical system is attached to the printed circuit board.

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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 수신기의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 수신기의 평면도이고, 도 5는 도 3의 Ｖ-Ｖ'선에 따른 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of an optical receiver according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view of an optical receiver according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VII 'of FIG.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 수신기는 인쇄회로기판(20), 상기 인쇄회로기판(20)의 일면을 덮는 Cap(30), 및 상기 Cap(30)에 구비되는 광학계(31)를 구비한다.3 to 5, an optical receiver according to an exemplary embodiment of the present invention includes a printed circuit board 20, a cap 30 covering one surface of the printed circuit board 20, and the cap 30. The optical system 31 is provided.

인쇄회로기판(20)은 페이퍼-페놀 수지 또는 글래스-에폭시 수지 등과 같은 절연 재질의 기판 상에 전자소자와 직접적으로 연결되는 전극 패드가 부착되고, 소자 간에 전기적으로 연결되는 부분은 전극 패드 간의 wire bonding을 통해 서로 연결한다. The printed circuit board 20 has an electrode pad connected directly to an electronic device on an insulating material such as a paper-phenol resin or a glass-epoxy resin, and an electrical connection between the devices is wire bonding between the electrode pads. Connect to each other through.

인쇄회로기판(20)은 Cap(30)에 의해 형성되는 내부 공간에 광 검출기(21)를 포함하는 전자소자가 부착될 수 있도록 설계된다. 이때, 광 검출기(21)는 광전변환을 수행할 수 있는 반도체칩을 구비한다. 바람직하게, 광 검출기(21)로는 PIN-PD(PIN photodiode) 또는 APD(avalanche photodiode)가 채용될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되지 않고 그 밖의 다양한 균등물이 채용 가능함은 물론이다.The printed circuit board 20 is designed to attach an electronic device including the photo detector 21 to an internal space formed by the cap 30. In this case, the photo detector 21 includes a semiconductor chip capable of performing photoelectric conversion. Preferably, the photo detector 21 may be a PIN photodiode (PIN-PD) or an avalanche photodiode (APD), but the present invention is not limited thereto and various other equivalents may be employed.

인쇄회로기판(20)에는 광 검출기(21)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하는 전치증폭기(TIA; Transimpedance amplifier)(22)가 구비되는 것이 바람직하다.The printed circuit board 20 preferably includes a preamplifier (TIA) 22 for converting a current output from the photo detector 21 into a voltage.

또한, 인쇄회로기판(20)에는 상기 전치 증폭기(22)로부터 출력되는 신호를 적절한 논리 레벨로 변환할 수 있도록 높은 이득을 갖는 제한 증폭기(Limiting amplifier)(23)가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the printed circuit board 20 is preferably provided with a limiting amplifier 23 having a high gain so as to convert the signal output from the preamplifier 22 to an appropriate logic level.

더욱 바람직하게, 인쇄회로기판(20)에는 광 송신장치(미도시)를 통해 전송된 신호를 원래의 신호로 복원할 수 있도록 클럭을 생성하여 리타이밍(retiming) 하는 CDR(clock and data recovery)(24)가 더 구비될 수 있다.More preferably, the printed circuit board 20 includes a clock and data recovery (CDR) for generating and retiming a clock to restore a signal transmitted through an optical transmitter (not shown) to an original signal. 24 may be further provided.

Cap(30)은 광 검출기(21)가 구비되는 인쇄회로기판(20)의 일면에 부착된다.The cap 30 is attached to one surface of the printed circuit board 20 provided with the photo detector 21.

광학계(31)는 Cap(30)의 소정 부분에 부착되어 그 외부로부터 입사되는 광신 호를 Cap(30)의 내부에 위치하는 광 검출기(21)로 전달한다.The optical system 31 is attached to a predetermined portion of the cap 30 and transmits an optical signal incident from the outside to the photo detector 21 located inside the cap 30.

광학계(31)로는 그 외부로부터 입사되는 광신호, 예컨대 광섬유에서 전송하는 광신호를 광 검출기(21)로 전달할 수 있는 평면 유리판이 구비될 수 있으나, 광섬유에서 전송하는 광신호를 집광하여 전달할 수 있는 렌즈가 구비되는 것이 바람직하다.The optical system 31 may be provided with a flat glass plate capable of transmitting an optical signal incident from the outside, for example, an optical signal transmitted from an optical fiber, to the optical detector 21, but may collect and transmit an optical signal transmitted from the optical fiber. It is preferable that a lens is provided.

이상의 설명과 같은 본 발명의 광 수신기는, 인쇄회로기판(20)에 광 검출기(21)를 포함하는 전자소자를 접합하는 과정과, 상기 전자소자를 wire bonding을 통해 서로 연결하는 과정과, 인쇄회로기판(20)에 광학계(31)가 부착된 Cap(30)을 부착하는 과정을 거쳐서 조립된다.The optical receiver of the present invention as described above, the process of bonding the electronic device including the photo detector 21 to the printed circuit board 20, the process of connecting the electronic device to each other through wire bonding, and the printed circuit Assembled by the process of attaching the cap 30 attached to the optical system 31 to the substrate 20.

조립과정을 수행함에 있어, 광 검출기(21)로는 PIN-PD(PIN photodiode) 또는 APD(avalanche photodiode)가 사용될 수 있다.In performing the assembly process, a PIN photodiode (PIN-PD) or an avalanche photodiode (APD) may be used as the photodetector 21.

또한, 인쇄회로기판(20)에는 전치증폭기(TIA; Transimpedance amplifier)(22), 제한 증폭기(Limiting amplifier)(23), 또는 CDR(clock and data recovery)(24)가 선택적으로 구비될 수 있다.In addition, the printed circuit board 20 may optionally include a preamplifier (TIA) 22, a limiting amplifier 23, or a clock and data recovery (CDR) 24.

한편, Cap(30)에 부착되는 광학계(31)로는 광 섬유에서 전송하는 광신호를 광 검출기(21)로 전달할 수 있는 평면 유리판이나, 광섬유에서 전송하는 광신호를 집광하여 전달할 수 있는 렌즈가 채택될 수 있다.On the other hand, as the optical system 31 attached to the cap 30, a flat glass plate capable of transmitting the optical signal transmitted from the optical fiber to the optical detector 21, or a lens capable of collecting and transmitting the optical signal transmitted from the optical fiber is adopted. Can be.

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 내 에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

본 발명에 따르면, 광 수신기에 구비되는 인쇄회로 기판에 복수의 전자소자를 집적할 수 있다.According to the present invention, a plurality of electronic devices can be integrated on a printed circuit board provided in the optical receiver.

또한, 인쇄회로 기판을 Cap에 직접적으로 부착함으로써, 광 수신기에 구비되는 복수의 전자소자를 별도의 인쇄회로 기판을 구비하지 않고, 단일 소자로 구현할 수 있다.In addition, by directly attaching the printed circuit board to the Cap, a plurality of electronic devices provided in the optical receiver can be implemented as a single device without having a separate printed circuit board.

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 광 검출기와 전치 증폭기(TIA; Transimpedance amplifier)를 포함하는 전자소자가 연결될 수 있도록 설계된 인쇄회로기판;A printed circuit board designed to connect an electronic device including a photo detector and a transimpedance amplifier (TIA); 상기 광 검출기가 내부에 형성되는 공간에 위치하도록, 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되는 Cap; 및A cap attached to one surface of the printed circuit board so that the photo detector is located in a space formed therein; And 상기 광 검출기와 대향되는 상기 Cap의 일 부분에 구비되어 상기 Cap의 외부에서 발산되는 빛을 Cap 내부의 상기 광 검출기로 전달하는 광학계;를 포함하는 광 수신기.And an optical system provided at a portion of the cap that faces the photo detector and transferring light emitted from the outside of the cap to the photo detector inside the cap. 광 검출기와 제한 증폭기(Limiting amplifier)를 포함하는 전자소자가 연결될 수 있도록 설계된 인쇄회로기판;A printed circuit board designed to connect an electronic device including a photo detector and a limiting amplifier; 상기 광 검출기가 내부에 형성되는 공간에 위치하도록, 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되는 Cap; 및A cap attached to one surface of the printed circuit board so that the photo detector is located in a space formed therein; And 상기 광 검출기와 대향되는 상기 Cap의 일 부분에 구비되어 상기 Cap의 외부에서 발산되는 빛을 Cap 내부의 상기 광 검출기로 전달하는 광학계;를 포함하는 광 수신기.And an optical system provided at a portion of the cap that faces the photo detector and transferring light emitted from the outside of the cap to the photo detector inside the cap. 광 검출기와 CDR(clock and data recovery)을 포함하는 전자소자가 연결될 수 있도록 설계된 인쇄회로기판;A printed circuit board designed to connect an electronic device including an optical detector and a clock and data recovery (CDR); 상기 광 검출기가 내부에 형성되는 공간에 위치하도록, 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되는 Cap; 및A cap attached to one surface of the printed circuit board so that the photo detector is located in a space formed therein; And 상기 광 검출기와 대향되는 상기 Cap의 일 부분에 구비되어 상기 Cap의 외부에서 발산되는 빛을 Cap 내부의 상기 광 검출기로 전달하는 광학계;를 포함하는 광 수신기.And an optical system provided at a portion of the cap that faces the photo detector and transferring light emitted from the outside of the cap to the photo detector inside the cap. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 6, 상기 광학계는 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 수신기.And the optical system is a lens. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 4 to 6, 상기 광학계는 유리판인 것을 특징으로 하는 광 수신기. The optical system is an optical receiver, characterized in that the glass plate. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 인쇄회로기판에 광 검출기와 전치 증폭기(TIA; Transimpedance amplifier를 포함하는 전자소자를 접합하는 단계;Bonding an electronic device including a photo detector and a preamplifier (TIA) to a printed circuit board; 상기 전자소자를 wire bonding을 통해 서로 연결하는 단계; 및 Connecting the electronic devices to each other through wire bonding; And 상기 인쇄회로기판에 광학계가 부착된 Cap을 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신기 결합방법.Attaching a cap to which the optical system is attached to the printed circuit board. 인쇄회로기판에 광 검출기와 제한 증폭기(Limiting amplifier)를 포함하는 전자소자를 접합하는 단계;Bonding an electronic device including a photo detector and a limiting amplifier to a printed circuit board; 상기 전자소자를 wire bonding을 통해 서로 연결하는 단계; 및 Connecting the electronic devices to each other through wire bonding; And 상기 인쇄회로기판에 광학계가 부착된 Cap을 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신기 결합방법.Attaching a cap to which the optical system is attached to the printed circuit board. 인쇄회로기판에 광 검출기와 CDR(clock and data recovery)을 포함하는 전자소자를 접합하는 단계;Bonding an electronic device including a photo detector and a clock and data recovery (CDR) to a printed circuit board; 상기 전자소자를 wire bonding을 통해 서로 연결하는 단계; 및 Connecting the electronic devices to each other through wire bonding; And 상기 인쇄회로기판에 광학계가 부착된 Cap을 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 수신기 결합방법.Attaching a cap to which the optical system is attached to the printed circuit board. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 14, 상기 광학계로서 렌즈를 접합하는 것을 특징으로 하는 광 수신기 결합방법.And combining a lens as the optical system. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 14, 상기 광학계로서 유리판을 접합하는 것을 특징으로 하는 광 수신기 결합방법.Bonding a glass plate as said optical system, The optical receiver coupling method characterized by the above-mentioned.
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