KR100894152B1 - Optical device based planar light waveguide circuit and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 광소자는 평판광회로, 주 기판 및 연결 기판을 포함한다. 평판광회로에는 광섬유에 연결되는 광도파로가 상부에 형성되어 있고, 광도파로 상에 능동소자가 형성되어 있다. 주 기판은 평판광회로 상에 형성된 전기 패드 또는 상기 능동소자 상에 형성된 전기 패드에 구동 전원을 제공하거나 또는 입/출력 신호의 전기적 연결을 위한 연결점을 제공한다. 연결 기판은 내부에 다수의 비아를 형성하고, 다수의 비아와 솔더볼 또는 범프를 사용하여 평판광회로의 전기 패드와 주 기판의 연결점 사이를 전기적으로 연결한다. 본 발명에 따르면, 평판광회로 위에 형성된 와이어 본딩을 없앨 수 있으므로 와이어 본더와 같은 고가의 장비와 숙력된 인력이 필요하지 않으며, 또한 와이어 본딩에 따른 와이어 취급의 어려움이 해결되므로, 공정의 안정성을 확보할 수 있다.
와이어본딩, 평판광회로, 광도파로, 범프, 솔더링
The present invention relates to an optical device based on a flat plate optical circuit connected with an optical fiber and a method of manufacturing the same.
The optical device of the present invention includes a flat panel optical circuit, a main substrate and a connecting substrate. In the flat optical circuit, an optical waveguide connected to an optical fiber is formed at an upper portion, and an active element is formed on the optical waveguide. The main substrate provides driving power to an electrical pad formed on the flat panel optical circuit or the electrical pad formed on the active element, or provides a connection point for electrical connection of input / output signals. The connecting substrate forms a plurality of vias therein, and electrically connects the plurality of vias with solder balls or bumps to connect the electrical pads of the flat panel optical circuit with the connection points of the main substrate. According to the present invention, since the wire bonding formed on the flat panel optical circuit can be eliminated, expensive equipment such as wire bonder and skilled manpower are not required, and the difficulty in handling wires due to wire bonding is solved, thereby securing process stability. can do.
Wire Bonding, Flat Panel Optical Circuits, Optical Waveguides, Bumps, Soldering
Description
도 1a는 종래 기술에 따른 와이어 본딩에 의한 평판광회로 내에서의 전기적 연결 구조에 대한 예시도이다.1A is an exemplary diagram of an electrical connection structure in a flat plate optical circuit by wire bonding according to the prior art.
도 1b는 종래 기술에 따른 와이어 본딩에 의한 평판광회로와 기판 사이의 전기적 연결 구조에 대한 예시도이다.1B is an exemplary diagram of an electrical connection structure between a plate optical circuit and a substrate by wire bonding according to the related art.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of an optical device based on a flat plate optical circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 연결 기판에 비아를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.3A is a view illustrating a process of forming a via in a connection substrate in an optical device based on an optical fiber connected to an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 비아의 각 상부 표면에 도체 패드를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 3B is a view illustrating a process of forming conductor pads on respective upper surfaces of vias in an optical device based on an optical fiber connected to an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 도체 패드 상에 솔더볼 또는 범프를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.3C is a view illustrating a process of forming solder balls or bumps on a conductor pad in an optical device based on an optical fiber connected flat panel according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 주 기판에 솔더볼 또는 범프를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a process of forming solder balls or bumps on a main substrate in an optical device based on an optical fiber connected flat panel according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로에 연결 기판 을 연결하는 과정을 도시한 도면이다.5A is a diagram illustrating a process of connecting a connection substrate to a flat plate optical circuit to which an optical fiber is connected according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자 형성 과정에서, 연결 기판에 주 기판을 연결하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 5B is a view illustrating a process of connecting a main substrate to a connection substrate in a process of forming an optical device based on a flat plate optical circuit in which an optical fiber is connected according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자의 구조를 도시한 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an optical device based on a flat plate optical circuit according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자의 구조를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating a structure of an optical device based on a flat plate optical circuit according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 평판광회로(Planar Light Waveguide Cricuit:PLC) 기반 광소자에 관한 것으로, 특히 광도파로를 기반으로 하는 평판광회로 기반 광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
근래에 광 신호의 분기, 변조, 스위칭, 신호 다중화 등의 광신호 처리를 목적으로 반도체 기판상에 광신호 전송 매체가 되는 코아층과, 클래드 층을 적층함으로써, 광소자를 집적화시키는 평판광회로에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 평판광회로로 제조되는 광통신 소자 또는 반도체 전기 소자를 구동시키기 위한 구동 전원 및 신호 입/출력을 위한 전기적 연결은 와이어 본딩 또는 웨지 본딩 기술을 이용하여 수행되고 있다. A flat panel optical circuit that integrates an optical element by stacking a core layer and a clad layer, which are optical signal transmission media on a semiconductor substrate, for the purpose of optical signal processing such as branching, modulation, switching, and signal multiplexing of optical signals. Much research is being done. A driving power source for driving an optical communication device or a semiconductor electrical device made of a flat panel optical circuit and an electrical connection for signal input / output are performed using wire bonding or wedge bonding techniques.
따라서, 이러한 전기적 연결을 위해서는 와이어 본딩을 수행하는 와이어 본 더 및 웨지 본딩을 수행하는 웨지 본더라는 고가의 장비가 필요하고, 또한 고도로 숙련된 작업자가 필요하게 된다. 또한, 소자들 위에 또는 기판과 소자들 사이에 연결된 와이어들의 두께가 수 mil(1/10 inch) 이하로 얇기 때문에 전공정이 자동화되지 않는다면 공정 작업시 매우 조심스러운 작업이 이루어져야 한다. 그리고 좀더 다양한 응용에 있어서도 와이어때문에 사용에 제약 조건이 발생할 수 있다. Therefore, such electrical connection requires expensive equipment such as wire bonder for wire bonding and wedge bonder for wedge bonding, and also requires highly skilled workers. In addition, because the thickness of the wires connected over the elements or between the substrate and the elements is less than a few mils (1/10 inch), very careful work must be done when the process is not automated. And for more diverse applications, wire usage can cause constraints.
현재 모든 전자 소자를 포함한 광소자도 크기는 작아지나 성능은 높아지는 쪽으로 발전하고 있다. 그러나, 특히 본 발명에서 다루고자 하는 광소자의 경우, 능동 광소자를 제작함에 있어서 일반적으로 티오 캔(TO CAN) 기술을 이용한 구현이 이루어지고 있다. 이러한 티오 캔 기술은 능동 소자의 출현 이래로 많이 사용되어 안정된 기술과 안정된 특성을 유지하고 있다. 그러나, 티오 캔 내부에서 와이어 본딩이 이루어지지만, 그 크기가 작아지는데 한계가 있고, 또한 패키징을 위하여 많은 광학 부품들을 필요로 하고 있어 제품 단가를 낮추는 데도 한계가 있으며, 그 성능을 뛰어넘어 새로운 제품으로의 다양한 응용은 어려운 상황이다. At present, optical devices including all electronic devices are getting smaller but their performance is increasing. However, in particular, in the case of the optical device to be dealt with in the present invention, in the manufacture of the active optical device is generally implemented using the thio can (TO CAN) technology. This thiocan technology has been used a lot since the advent of active devices to maintain a stable technology and stable characteristics. However, although the wire bonding is done inside the thio can, there is a limit to the small size, and also many optical components are required for the packaging, and thus there is a limit to lower the cost of the product. The various applications of this is a difficult situation.
이하, 도 1a와 도 1b를 참조하여, 종래 기술에 따른 와이어 본딩에 의한 평판광회로 내에서의 전기적 연결 구조의 예를 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1A and 1B, an example of an electrical connection structure in a flat panel optical circuit by wire bonding according to the prior art will be described.
도 1a는 종래 기술에 따른 와이어 본딩에 의한 평판광회로 내에서의 전기적 연결 구조에 대한 예시도이며, 도 1b는 종래 기술에 따른 와이어 본딩에 의한 평판광회로와 기판 사이의 전기적 연결 구조에 대한 예시도이다.FIG. 1A is an exemplary diagram of an electrical connection structure in a plate optical circuit by wire bonding according to the prior art, and FIG. 1B is an illustration of an electrical connection structure between a plate optical circuit and a substrate by wire bonding according to the prior art. It is also.
도 1a를 참조하면, 평면 기판(14) 상에 광도파로(20)가 형성된 평판광회로(1) 상에 집적된 포토 다이오드(Photo Diode, 이하 "PD"라고 함)(13)의 표면에 형성된 전기 패드(12)나 레이저 다이오드(Laser Diode, 이하 "LD"라고 함)(15)의 표면에 형성된 전기 패드(16)로부터 평판광회로(1) 표면의 전기 패드(10L, 10R)로 와이어(11)가 연결되어 서로 전기적으로 연결된 형태를 이루고 있다.Referring to FIG. 1A, formed on the surface of a photo diode (hereinafter referred to as “PD”) 13 integrated on a planar
도 1b를 참조하면, 평판광회로(1) 표면의 전기 패드(10L, 10R)로부터 주 기판(17)의 전기 패드(18L, 18R)로 와이어(21)가 연결되어 서로 전기적으로 연결된 형태를 이루고 있다. Referring to FIG. 1B, the
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 와이어(11, 21)를 통한 전기 패드들의 연결을 수행하는 와이어 본딩 공정은 평판광회로(1)에 연결되는 광섬유(19)로 인하여 매우 불편하다는 문제점이 있다. 또한, 광섬유(19) 때문에 공정의 순서를 달리하여 작업하는 것에도 한계가 있다. 더욱이 도 1b의 작업 후에 케이스 작업을 하던지 아니면 광소자 작업 후 광소자만을 케이스 작업을 진행하는데, 와이어(11, 21)의 단락을 방지하기 위하여 필요 이상으로 케이스의 높이와 폭을 넓게 제작하여야 한다는 문제가 발생한다. As shown in FIGS. 1A and 1B, the wire bonding process for connecting the electrical pads through the
평판광회로가 티오 캔 기반의 광소자에 비해 크기면에서 좀더 작게 제작할 수 있다는 장점을 가지지만 이것 역시 그 크기를 원하는 만큼 또한 안정된 패키징 공정으로 제작할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한 종래의 와이어 본딩으로 제작된 평판광회로는 케이스 또는 몰드를 사용하여 소자 위를 덮어야만 한다는 단점을 가지고 있어 일반 PCB(Printed Circuit Board) 기반 제품들과의 응용에 있어서 크기를 줄이는 것에 한계를 가지고 있다. Flat optical circuits have the advantage of being able to be made smaller in size compared to thiocan-based optical devices, but this also causes a problem that they cannot be manufactured in a stable packaging process as much as desired. In addition, the conventional flat-panel optical circuit manufactured by wire bonding has a disadvantage of covering the device using a case or a mold, and thus has a limitation in reducing its size in applications with general PCB (Printed Circuit Board) based products. have.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 광소자 제조 공정의 불편함을 제거하고, 일반적인 PCB 기술을 사용하여 쉽게 제작이 가능하며, 생산 단가 또한 낮출 수 있는 평판광회로 기반 광소자 및 그 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention eliminates the inconvenience of the optical device manufacturing process, and can be easily manufactured using a general PCB technology, and the production cost can also be lowered in order to solve the conventional problems, and its optical device It provides a manufacturing method.
상기한 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 하나의 특징에 따른 광소자는,In order to achieve the above object, an optical device according to one feature of the present invention,
광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자로서,An optical element based on a flat plate optical circuit connected with an optical fiber,
상기 광섬유에 연결되는 광도파로가 상부에 형성되어 있고, 상기 광도파로 상에 능동소자가 형성되어 있는 평판광회로; 상기 평판광회로 상에 형성된 전기 패드 또는 상기 능동소자 상에 형성된 전기 패드에 구동 전원을 제공하거나 또는 입/출력 신호의 전기적 연결을 위한 연결점을 제공하는 주 기판; 및 내부에 다수의 비아를 형성하고, 상기 다수의 비아와 솔더볼 또는 범프를 사용하여 상기 평판광회로의 전기 패드와 상기 주 기판의 연결점 사이를 전기적으로 연결하는 연결 기판을 포함한다.A flat optical circuit having an optical waveguide connected to the optical fiber and having an active element formed on the optical waveguide; A main substrate providing driving power to an electrical pad formed on the flat panel optical circuit or an electrical pad formed on the active element or providing a connection point for electrical connection of an input / output signal; And a connecting substrate forming a plurality of vias therein and electrically connecting the plurality of vias to the connection points of the main pad and the electrical pad of the flat panel optical circuit using the solder balls or bumps.
여기서, 상기 연결 기판에 형성된 다수의 비아의 하부 표면에는 각각 도체 패턴이 형성되어 있고, 솔더볼 또는 범프를 통해 상기 각 도체 패턴의 하부 표면이 상기 평판광회로의 전기 패드에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.Here, the conductive patterns are formed on the lower surfaces of the plurality of vias formed in the connecting substrate, and the lower surfaces of the respective conductive patterns are electrically connected to the electrical pads of the flat panel optical circuit through solder balls or bumps, respectively. It is done.
본 발명의 다른 특징에 따른 광소자는,According to another aspect of the present invention,
광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자로서,An optical element based on a flat plate optical circuit connected with an optical fiber,
상기 광섬유에 연결되는 광도파로가 상부에 형성되어 있고, 상기 광도파로 상에 능동소자가 형성되어 있는 평판광회로; 및 상기 평판광회로 상에 형성된 전기 패드 또는 상기 능동소자 상에 형성된 전기 패드에 구동 전원을 제공하거나 또는 입/출력 신호의 전기적 연결을 위한 연결점을 제공하는 주 기판을 포함하고, 솔더볼 또는 범프를 사용하여 상기 평판광회로의 전기 패드와 상기 주 기판의 연결점 사이를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.A flat optical circuit having an optical waveguide connected to the optical fiber and having an active element formed on the optical waveguide; And a main substrate providing a driving power to an electrical pad formed on the flat panel optical circuit or an electrical pad formed on the active element or providing a connection point for electrical connection of an input / output signal, using a solder ball or a bump. And electrically connect the connection point of the main pad and the electrical pad of the flat panel optical circuit.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 광소자 제조 방법은,Optical device manufacturing method according to another feature of the present invention,
광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자를 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing an optical device based on a flat plate optical circuit connected to an optical fiber,
a) 상기 광섬유에 연결되는 광도파로를 상부에 형성하고, 상기 광도파로 상에 능동소자를 형성하여 평판광회로-여기서 평판광회로 상에는 전기 패드가 형성되어 있음-를 형성하는 단계; b) 내부에 다수의 비아가 형성된 연결 기판을 형성하는 단계; c) 제1 솔더볼 또는 제1 범프를 사용하여 상기 연결 기판의 다수의 비아의 하부면과 상기 평판광회로의 전기 패드를 각각 전기적으로 연결하는 단계; 및 d) 제2 솔더볼 또는 제2 범프를 사용하여, 상기 평판광회로 상에 형성된 전기 패드 또는 상기 능동소자 상에 형성된 전기 패드에 구동 전원을 제공하거나 또는 입/출력 신호의 전기적 연결을 위한 연결점과 상기 연결 기판의 다수의 비아의 상부면을 각각 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.a) forming an optical waveguide connected to the optical fiber on top, and forming an active element on the optical waveguide to form a flat panel optical circuit, wherein an electrical pad is formed on the flat optical circuit; b) forming a connection substrate having a plurality of vias formed therein; c) electrically connecting the lower surfaces of the plurality of vias of the connection substrate and the electrical pads of the flat panel optical circuit using first solder balls or first bumps, respectively; And d) a connection point for supplying driving power to an electrical pad formed on the flat panel optical circuit or an electrical pad formed on the active element using a second solder ball or second bump, or for electrical connection of an input / output signal. Electrically connecting top surfaces of the plurality of vias of the connecting substrate, respectively.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 광소자 제조 방법은,Optical device manufacturing method according to another feature of the present invention,
광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자를 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing an optical device based on a flat plate optical circuit connected to an optical fiber,
a) 상기 광섬유에 연결되는 광도파로를 상부에 형성하고, 상기 광도파로 상에 능동소자를 형성하여 평판광회로-여기서 평판광회로 상에는 전기 패드가 형성되어 있음-를 형성하는 단계; 및 b) 제1 솔더볼 또는 제1 범프를 사용하여, 상기 평판광회로의 전기 패드에 구동 전원을 제공하거나 또는 입/출력 신호의 전기적 연결을 위한 연결점과 상기 평판광회로의 전기 패드를 각각 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.a) forming an optical waveguide connected to the optical fiber on top, and forming an active element on the optical waveguide to form a flat panel optical circuit, wherein an electrical pad is formed on the flat optical circuit; And b) using a first solder ball or a first bump to electrically drive the electrical pad of the flat panel optical circuit and a connection point for supplying driving power to the electrical pad of the flat panel optical circuit or for electrical connection of an input / output signal, respectively. Connecting.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
또한. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Also. When a part is said to "include" a certain component, this means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of an optical device based on a flat plate optical circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 평판광회로 기반의 광소자는 평면 기판(101) 상에 광도파로(102)가 형성된 평판광회로(100)와, 평판광회로(100) 상에 집적된 PD(103) 및 LD(105)의 각 표면에 형성된 전기 패드(104, 106)와 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(107, 108)를 주 기판(200)의 하부 표면에 연결시키는 연결 기판(300)으로 이루어진다. 이 때, 평판광회로(100)의 광도파로(102)에는 광섬유(109)가 연결된다.As shown in FIG. 2, a planar optical circuit-based optical device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a planar
여기서, 연결 기판(300)은 평판광회로(100)의 전기 패드(104, 106, 107, 108)와 주 기판(200)의 하부 표면을 연결하기 위해, 내부에 연결 기판(200)의 상부 표면과 하부 표면을 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 비아(301, 302, 303, 304)가 물리적으로 형성되어 있고, 비아(301, 302, 303, 304) 각각의 하부 표면에는 전기 패드들간의 연결 거리를 조절하기 위한 도체 패드(305, 306, 307, 308)가 각각 형성되어 있다. 이 때, 연결 기판(300) 및 주 기판(200)은 경성 또는 연성 PCB일 수 있다. 이러한 기판으로는 일반적으로 많이 사용되는 것으로, 신뢰성이 확보된 PCB인 경우에는 사용이 가능하다. 또한, 각 비아(301, 302, 303, 304)의 내부는 도체가 증착 또는 도금 처리되어 전기적인 연결이 가능하도록 한다. 또한, 도체 패드(305, 306, 307, 308)의 높이는 평판광회로(100) 상에 집적된 PD(103), LD(105) 등의 능동 소자의 높이에 따라 결정된다. 이러한 도체 패드(305, 306, 307, 308)는 표면실장 기술 또는 기판을 제작할 때 일괄 공정으로 스크린 프린팅 방법 등을 이용하여 제작될 수 있다. Here, the
한편, 연결 기판(300)의 하부 표면에 형성된 도체 패드(305, 306, 307, 308)와 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)는 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 연결 기판(300)의 비아(301, 302, 303, 304) 각각의 상부 표면과 주 기판(200)의 하부 표면은 솔더볼 또는 범프(201, 202, 203, 204)에 의해 전기적으로 연결된다. 이 때, 도체 패드(305, 306, 307, 308)의 크기는 솔더볼에 의한 솔더링 공정 또는 범프에 의한 다이 본딩 공정 중에 인접 패드 위의 솔더 등의 침투로부터 영향을 줄이기 위해 도체 패드간의 인접 거리가 고려되어야 하며, 도체 패드 위의 용융된 솔더가 다른 곳으로 퍼지지 않도록 도체 패드 위는 공정 중에 이물질이 없이 깨끗하도록 유지되어야 한다. Meanwhile, the
또한, 솔더볼 또는 범프(201, 202, 203, 204)가 형성되는 주 기판(200)의 하부 표면에는 평판광회로(100)의 전기 패드(104, 106, 107, 108)에 구동 전원 또는 입/출력 신호를 연결하는 전극 또는 전기 패드(도시되지 않음)가 구비되어 있다.In addition, the lower surface of the
한편, 연결 기판(300)과 평판광회로(100)를 연결할 때, 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)의 높이 조절이 가능하다면, 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 사용하지 않고, 바로 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)를 이용하여 연결 기판(300)의 비아(301, 302, 303, 304)의 하부 표면과 평판광회로(100)의 전기 패드(104, 106, 107, 108)를 직접 연결하여도 좋다.On the other hand, when connecting the
상기한 평판광회로(100) 상의 전기 패드(104, 106, 107, 108)와 주 기판(200)간의 전기적 연결 경로는 다음과 같다. The electrical connection path between the
평판광회로(100) 상의 전기 패드(107)는 솔더볼 또는 범프(311), 도체 패드(305), 연결 기판(300)의 비아(301) 및 솔더볼 또는 범프(201)를 통해 주 기판(200)에 연결된다.The
평판광회로(100)의 PD(103) 상에 형성된 전기 패드(104)는 솔더볼 또는 범프(312), 도체 패드(306), 연결 기판(300)의 비아(302) 및 솔더볼 또는 범프(202)를 통해 주 기판(200)에 연결된다.The
평판광회로(100)의 LD(105) 상에 형성된 전기 패드(106)는 솔더볼 또는 범 프(313), 도체 패드(307), 연결 기판(300)의 비아(303) 및 솔더볼 또는 범프(203)를 통해 주 기판(200)에 연결된다.The
평판광회로(100) 상의 전기 패드(108)는 솔더볼 또는 범프(314), 도체 패드(308), 연결 기판(300)의 비아(304) 및 솔더볼 또는 범프(204)를 통해 주 기판(200)에 연결된다.The
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an optical device based on a flat plate optical circuit connected to an optical fiber according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 연결 기판을 형성하는 과정을 도시한 도면으로, 도 3a는 연결 기판(300)에 비아(301, 302, 303, 304)를 형성하는 과정을 도시한 도면이고, 도 3b는 비아(301, 302, 303, 304)의 각 상부 표면에 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 형성하는 과정을 도시한 도면이며, 도 3c는 도체 패드(305, 306, 307, 308) 상에 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a process of forming a connection substrate in an optical device based on an optical fiber connected to an optical fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A illustrates
도 3a를 참조하면, 평판광회로(100)와 주 기판(200)을 연결하기 위해 연결 기판(300)의 상부 표면과 하부 표면을 관통하는 비아 홀을 형성한 후, 그 내부를 도체 증착 또는 도금을 하여 비아(301, 302, 303, 304)를 형성한다. 이 때, 비아(301)는 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(107)의 위치에 대응되고, 비아(302)는 평판광회로(100)의 PD(103) 상에 형성된 전기 패드(104)의 위치에 대응되며, 비아(303)는 평판광회로(100)의 LD(105) 상에 형성된 전기 패드(106)의 위치에 대응되고, 비아(304)는 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(108)의 위치에 대응되도록 형성되어야 한다. 상기한 비아 홀 및 도체 증착 또는 도금 방법은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법들에 의해 수행되므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 3A, a via hole penetrating through an upper surface and a lower surface of the connecting
다음, 도 3b를 참조하면, 도 3a에서 형성된 연결 기판(300)의 비아(301, 302, 303, 304)의 상부 표면 각각에 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 형성한다. 이 때, 도체 패드(305)는 비아(301)의 상부 표면에 형성되고, 도체 패드(306)는 비아(302)의 상부 표면에 형성되며, 도체 패드(307)는 비아(303)의 상부 표면에 형성되고, 도체 패드(308)는 비아(304)의 상부 표면에 형성된다. 이러한 도체 패드(305, 306, 307, 308)도 통상적으로 사용되는 방법을 통해 형성되며, 예컨대 표면 실장 기술 또는 스크린 프린팅 방법 등으로 형성될 수 있다. 여기서, 도체 패드(305, 306, 307, 308)의 높이는 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)를 통해 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 평판광회로(100)의 전기 패드(104, 106, 107, 108)에 각각 연결하였을 때 틈이 없이 서로 밀착할 수 있도록 결정된다. 즉, 평판광회로(100)에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108) 중 PD(103)와 LD(105) 상에 형성된 전기 패드(104, 106)의 높이가 평판광회로(100) 상에 직접 형성된 전기 패드(107, 108)의 높이보다 높기 때문에 전기 패드(107, 108)에 대응되는 도체 패드(305, 308)의 높이가 전기 패드(104, 106)에 대응되는 도체 패드(306, 307)의 높이보다 높게 형성된다.Next, referring to FIG. 3B,
다음, 도 3c를 참조하면, 도 3b에서 형성된 연결 기판(300)의 도체 패드(305, 306, 307, 308)의 표면 각각에 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)를 형성한다. 이 때, 솔더볼 또는 범프(311)는 도체 패드(305)의 표면에 형성되고, 솔더볼 또는 범프(312)는 도체 패드(306)의 표면에 형성되며, 솔더볼 또는 범프(313)는 도체 패드(307)의 표면에 형성되고, 솔더볼 또는 범프(314)는 도체 패드(308)의 표면에 형성된다. 여기서, 솔더볼은 솔더링 공정을 위한 것이고, 범프는 다이 본딩 공정을 위한 것으로, 표면 실장 기술 또는 도금 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 이외의 통상적인 방법을 사용하여 솔더볼 또는 범프를 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 솔더볼 또는 범프 대신에 Au(Ag, Ni 등)의 스터드 범프(stud bump) 등으로 대체될 수 있다. Next, referring to FIG. 3C, solder balls or bumps 311, 312, 313, and 314 are formed on the surfaces of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자에서 주 기판에 솔더볼 또는 범프를 형성하는 과정을 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a process of forming solder balls or bumps on a main substrate in an optical device based on an optical fiber connected flat panel according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 주 기판(200)의 상부 표면에 솔더볼 또는 범프(201, 202, 203, 204)를 형성한다. 이 때, 솔더볼 또는 범프(201)는 연결 기판(300)의 비아(301)의 위치에 대응되도록 형성되고, 솔더볼 또는 범프(202)는 연결 기판(300)의 비아(302)의 위치에 대응되도록 형성되며, 솔더볼 또는 범프(203)는 연결 기판(300)의 비아(303)의 위치에 대응되도록 형성되고, 솔더볼 또는 범프(204)는 연결 기판(300)의 비아(304)의 위치에 대응되도록 형성된다. 또한, 솔더볼은 솔더링 공정을 위한 것이고, 범프는 다이 본딩 공정을 위한 것으로, 표면 실장 기술 또는 도금 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 이외의 통상적인 방법을 사용하여 솔더볼 또는 범프를 형성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 솔더볼 또는 범프 대신에 Au(Ag, Ni 등)의 스터드 범프(stud bump) 등으로 대체될 수 있다.Referring to FIG. 4, solder balls or bumps 201, 202, 203, and 204 are formed on the upper surface of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자를 형성하는 과정을 도시한 도면으로, 도 5a는 평판광회로에 연결 기판을 연결하는 과정을 도시한 도면이고, 도 5b는 연결 기판에 주 기판을 연결하는 과정을 도시한 도면이다.5 is a view illustrating a process of forming an optical device based on a flat plate optical circuit connected to an optical fiber according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A is a view illustrating a process of connecting a connection substrate to a flat plate optical circuit, and FIG. 5B. Is a diagram illustrating a process of connecting a main substrate to a connecting substrate.
도 5a를 참조하면, 도 3c의 과정을 통해 제조된 연결 기판(300)을 평판광회로(100)의 상부에 위치시킨 후, 연결 기판(300)에 형성된 도체 패드(305, 306, 307, 308)가 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108) 위에 위치하도록 위치를 정렬시킨다. 이 때, 연결 기판(300) 상에 형성된 도체 패드(305)는 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(107)의 위치와 일치하도록 정렬되고, 도체 패드(306)는 전기 패드(104)의 위치와 일치하도록 정렬되며, 도체 패드(307)는 전기 패드(106)의 위치와 일치하도록 정렬되고, 도체 패드(308)는 전기 패드(108)의 위치와 일치하도록 정렬된다.Referring to FIG. 5A, after the connecting
그 후, 연결 기판(300)의 도체 패드(305, 306, 307, 308)에 각각 형성된 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)가 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)의 표면에 각각 위치하도록 정렬한 후, 솔더링 또는 다이 본딩 공정을 통해 연결 기판(300)의 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)에 각각 연결하여 고정시킨다. 이 때, 필요한 경우, 솔더링 공정이나 본딩 공정 중에 연결 기판(300)에 하향하는 압력을 가하여 연결 기판(300)을 평판광회로(100)에 연결 고정시킬 수 있다.Thereafter, the solder pads or bumps 311, 312, 313, and 314 formed on the
상기한 과정에서, 각 소자들의 위치 정렬 과정과 솔더링 공정 또는 다이 본딩 공정 등을 통한 소자들 간의 연결 고정 등의 기술은 통상적으로 사용되는 방법에 의해 가능하므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략하여도 당업자들에게 쉽게 이해될 것이다.In the above-described process, since the position alignment process of each device and the connection fixing between the devices through the soldering process or the die bonding process are possible by a commonly used method, detailed descriptions will be omitted herein. Will be easily understood.
또한, 솔더링과 같은 방법이 사용되는 경우, 여러 개의 샘플을 한번에 동시에 리플로우(reflow) 방식 등을 이용하여 구현할 수 있다. 이렇게 다량의 샘플을 한번에 작업할 수 있으므로, 생산시간 감소 및 생산비 감소 등의 큰 이점이 있다.In addition, when a method such as soldering is used, multiple samples may be implemented by using a reflow method at the same time. Since a large amount of samples can be worked at once, there is a big advantage such as reduced production time and production cost.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 연결 기판(300)이 외장 케이스 역할을 하므로, 별도의 외장 케이스가 필요하지 않게 되어, 생산 단가가 보다 낮아질 수 있고, 또한 외장 케이스가 필요 없어지므로 두께나 크기면에서 작아져서 크기 때문에 사용할 수 없었던 정보통신 기기로의 응용에 하나의 새로운 대안이 될 수 있다.In particular, according to the embodiment of the present invention, since the
다음, 도 5b를 참조하면, 도 4를 통해 제조된 주 기판(200)을 도 5a를 통해 제조된 평판광회로(100) 상에 연결된 연결 기판(300)의 상부에 위치시킨 후, 주 기판(200)에 형성된 솔더볼 또는 범프(201, 202, 203, 204) 각각이 연결 기판(300)에 형성된 비아(301, 302, 303, 304)의 상부 표면 위에 각각 위치하도록 위치를 정렬시킨다. 이 때, 주 기판(200)의 하부 표면에 형성된 솔더볼 또는 범프(201)는 연결 기판(300)에 형성된 비아(301)의 위치와 일치하도록 정렬되고, 솔더볼 또는 범프(202)는 연결 기판(300)에 형성된 비아(302)의 위치와 일치하도록 정렬되며, 솔더볼 또는 범프(203)는 연결 기판(300)에 형성된 비아(303)의 위치와 일치하도록 정렬되고, 솔더볼 또는 범프(204)는 연결 기판(300)에 형성된 비아(304)의 위치와 일치하도록 정렬된다.Next, referring to FIG. 5B, the
그 후, 주 기판(200)의 하부 표면에 형성된 솔더볼 또는 범프(201, 202, 203, 204)가 연결 기판(300)에 형성된 비아(301, 302, 303, 304)의 상부 표면에 닿도록 위치시킨 후, 솔더링 또는 다이 본딩 공정을 통해 주 기판(200)의 하부 표면을 연결 기판(300)에 형성된 비아(301, 302, 303, 304)에 각각 연결하여 고정시킨다. 이 때, 필요한 경우, 솔더링 공정이나 본딩 공정 중에 주 기판(200)에 하향하는 압력을 가하여 주 기판(200)을 연결 기판(300)에 연결 고정시킬 수 있다.Thereafter, the solder balls or bumps 201, 202, 203, and 204 formed on the lower surface of the
상기한 과정에서, 각 소자들의 위치 정렬 과정과 솔더링 공정 또는 다이 본딩 공정 등을 통한 소자들 간의 연결 고정 등의 기술은 통상적으로 사용되는 방법에 의해 가능하므로, 여기에서는 상세한 설명을 생략하여도 당업자들에게 쉽게 이해될 것이다.In the above-described process, since the position alignment process of each device and the connection fixing between the devices through the soldering process or the die bonding process are possible by a commonly used method, detailed descriptions will be omitted herein. Will be easily understood.
상기한 과정을 통해, 본 발명의 실시예에서는 광섬유가 연결된 평판광회로 기반의 광소자 제조시, 도체 와이어를 이용하는 대신에 솔더볼 또는 범프를 사용하여 소자 간의 전기적 연결을 이룸으로써, 솔더볼 또는 범프의 크기가 도체 와이어에 비하여 면적이 크다는 이점으로 평판광회로와 주 기판 사이의 부착 강도를 높일 수 있으므로 전기적, 물리적 안정성을 높일 수 있고, 솔더볼 또는 범프의 크기와 평판광회로의 전기 패드의 크기가 크기 때문에 이들을 부착할 때에 공정 마진이 크게 되어 생산성 향상을 가질 수 있으므로, 따라서 낮은 생산단가로 높은 효율을 올릴 수 있다는 장점을 가지게 된다.Through the above process, in the embodiment of the present invention, when manufacturing the optical device based on the optical fiber is connected to the optical device, instead of using a conductor wire to make an electrical connection between the device using a solder ball or bump, the size of the solder ball or bump Compared to the conductor wire, the area is larger, and thus the adhesion strength between the flat panel and the main board can be increased, thereby increasing the electrical and physical stability, and the size of the solder balls or bumps and the large size of the electrical pad of the flat panel. When attaching them, the process margin can be increased to increase productivity, and therefore, the high efficiency can be achieved at a low production cost.
한편, 상기에서는 연결 기판(300)과 평판광회로(100)를 연결할 때, 도체 패 드(305, 306, 307, 308)를 사용하여 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)들의 높이의 차이를 보상하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)와 연결 기판(300)에 형성된 비아(301, 302, 303, 304)를 연결하는 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)의 높이를 조절하여 도체 패드(305, 306, 307, 308)를 사용하지 않고, 바로 솔더볼 또는 범프(311, 312, 313, 314)를 이용하여 연결 기판(300)의 비아(301, 302, 303, 304)의 하부 표면과 평판광회로(100)의 전기 패드(104, 106, 107, 108)를 직접 연결할 수도 있다.Meanwhile, in the above, when connecting the
또한, 상기에서는 평판광회로(100)와 주 기판(200)을 연결 기판(300)을 사용하여 전기적으로 연결하는 구성에 대해 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고, 도 7에 도시된 바와 같이, 연결 기판(300)을 사용하지 않고, 주 기판(200)에 높이 조절을 위한 도체 패드(211, 212)를 추가로 형성하여 주 기판(200)을 직접 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)에 연결할 수도 있다. 보다 구체적으로, 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108) 중 높이 조절이 필요한 전기 패드(107, 108)에 대응되는 주 기판(200)의 솔더볼 또는 범프(201, 204) 상에 도체 패드(211, 212)를 각각 형성하고, 그 도체 패드(211, 212) 상에 다시 전기 패드(107, 108)와의 연결을 위한 솔더볼 또는 범프(213, 214)를 형성함으로써, 주 기판(200)이 평판광회로(100) 상에 형성된 전기 패드(104, 106, 107, 108)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하여도 상기에서 도 2 내지 도 5를 사용하여 설명한 내용 을 참조하는 경우 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 이와 같이, 연결 기판(300)을 사용하지 않고, 주 기판(200)과 평판광회로(100)를 직접 연결함으로써, 광소자의 두께가 매우 감소될 수 있다. 또한 사용되는 기판의 수도 줄일 수 있어 생산비 감소로도 이어질 수 있다. In addition, in the above, the configuration for electrically connecting the flat panel
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시 예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시 예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허 청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.
본 발명에 따르면, 평판광회로의 능동 광소자에 필요한 전원 공급 및 신호 입/출력에 필요한 전기적 연결을 위하여, 와이어 본딩 없이 비아가 형성된 연결 기판을 사용하여 주기판과 평판광회로를 솔더볼을 통한 솔더링 공정 또는 범프를 통한 다이 본딩 공정을 통해 연결함으로써, 전기적 안정성 및 공정에서의 안정성을 높일 수 있으며, 또한 케이스가 필요 없으므로 크기도 줄일 수 있다.According to the present invention, a soldering process for soldering a main board and a flat plate optical circuit through solder balls using a connection board having vias without wire bonding for power supply and signal input / output required for the active optical device of the flat panel optical circuit. Alternatively, by connecting through a die bonding process through bumps, electrical stability and process stability can be increased, and the size can be reduced since a case is not required.
또한, 크기를 줄임으로써 다양한 제품에서의 응용에 가능한 장점을 가지고 좀더 넓은 범위에서의 사용이 가능하고, 와이어 본더와 같은 고가의 장비가 필요하지 않게 되며, 또한 공정상의 작업이 용이해지므로, 고도로 숙련된 작업자가 필요하지 않게 되어 생산비를 낮출 수 있다.In addition, by reducing the size, it can be used in a wide range of products, and can be used in a wider range, and does not require expensive equipment such as wire bonder, and also facilitates work in the process. This eliminates the need for qualified operators and lowers production costs.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020070025845A KR100894152B1 (en) | 2007-03-16 | 2007-03-16 | Optical device based planar light waveguide circuit and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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