KR100905140B1 - 광 도파로가 적층된 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결시스템 - Google Patents

광 도파로가 적층된 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광연결 시스템에 관한 것으로, 광로를 각각 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록 및 수신부의 광연결 블록과, 각 광연결 블록에 삽입되어 송신부의 광연결 블록과 수신부의 광연결 블록의 광로를 연결하는 광 도파로를 구비한 일체형 광 도파로, 및 일체형 광 도파로가 내부에 적층되어 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어진 광 인쇄회로기판; 광 인쇄회로기판 상부에 노출된 송신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자; 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 발광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 드라이버 집적회로; 광 인쇄회로기판 상부에 노출된 수신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자; 및 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 수광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 리시버 집적회로를 포함하되, 각 광연결 블록의 상부 면이 인쇄회로기판의 상부 면과 실질적으로 일치하도록 형성되는 광연결 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 광 손실을 최소화할 수 있으며, 진동이나 온도변화와 같은 외부환경에 따른 광 정렬 변화로 인한 광 손실을 현저히 제거할 수 있다.
광 도파로, 광 송신 모듈, 광 수신 모듈, 광 인쇄회로기판, 광연결 시스템

Description

광 도파로가 적층된 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템{Optical Interconnection System Using Optical Waveguide-Integrated Optical Printed Circuit Board}
본 발명은 광 도파로가 적층된 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송신부의 광연결블록과 수신부의 광연결블록에 광 도파로를 삽입하여 형성된 일체형 광 도파로를 포함하도록 하여 광 손실을 최소화하고, 광 송신 모듈과 광 수신 모듈을 일체형 광 도파로가 구비된 광 인쇄회로기판에 각각 연결하여 광 손실을 최소화할 수 있는 광연결 시스템에 관한 것이다.
최근에 마이크로 프로세서의 기술이 점진적으로 발전함에 따라서, 이들의 동작속도는 수십Gb/s에 이르게 되었지만 전기적 연결의 한계로 이와 같은 고속의 데이터속도에 대응하지 못하고 있다. 이에 대한 대안으로 광을 이용한 광연결이 떠오르고 있다. 칩 간 또는 보드 간의 광연결은 신호 전송의 고속화 및 배선의 고밀도화 그리고 작은 소요 에너지 등의 장점이 있기 때문에 대용량 컴퓨터 및 차세대 이동통신 시스템에서 더욱 향상된 신호처리 능력을 충족시킬 수가 있다.
광연결을 위해서 능동형 광소자를 비롯한 수동형 광소자, 예컨대 광연결 블 록, 광 도파로를 광 파워의 손실이 최소화하도록 장착 또는 연결하는 기술이 광신호의 효과적 전송을 위해 필수적이다. 광 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)에 적용되는 광 신호는 다음과 같은 과정에 의해 전달되게 된다. 광 송신 소자, 예컨대 반도체 레이저에서 방출되는 광 신호는 광연결 블록에서 90o 방향이 바뀌어 폴리머 또는 실리카 파이버로 제조되어 광 인쇄회로기판 내에 설치된 광 도파로를 통과하게 되고 다시 광연결 블록을 통해 광 수신 소자, 예컨대 포토다이오드에 도달하게 된다.
도 1 및 2에 도시된 종래의 공지된 한국공개특허 제10-2004-0089014호와 한국등록특허 제10-0575951호를 참조하면, 광소자 간의 높은 정밀도의 정렬을 위해 가이드 핀(202)을 사용하여 각 광소자들을 수동적으로 연결하는 방법이 제시되고 있다. 실제로 이러한 방법은 높은 광 효율을 나타내고 있으며 용이하게 광연결 시스템을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 광 송신 및 수신 소자들(205,206,207,208)을 장착하기 위한 별도의 인쇄회로기판(203)이 필요하고, 이 별도의 인쇄회로기판(203)과 광 인쇄회로기판(204) 사이의 전기적 신호를 연결하는 라인에서 노이즈가 발생할 수 있으며, 광 인쇄회로기판(204)을 제조하여 광연결 블록(101)에 연결하는 과정에서 발광소자(205), 수광소자(206)와 광연결 블록(101) 간 또는 광연결 블록(101)과 광 인쇄회로기판(204) 내 광 도파로(210) 간에 정렬 오차가 필연적으로 발생하여 광 손실이 발생하는 단점이 있다.
또한, 가이드 핀(202)을 사용함에 따라 사용시 진동이나 온도 변화에 따른 이탈 또는 변형의 위험성이 존재하고 있으며, 이로 인해 장기적이고 안정적인 시스템의 동작을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 더욱이, 가이드 핀(202)을 이용한 광소자 간의 연결 작업이 실제 작업 시 용이하지 않으며, 광연결 블록(101) 내부의 광섬유가 손상될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광연결 블록과 광 도파용 파이버를 일체로 연결하여 형성한 일체형 광 도파로를 내부에 적층하여 광 인쇄회로기판을 형성함으로써, 광 손실을 최소화할 수 있는 광연결 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광 인쇄회로기판 내에 광 송신 또는 광 수신 관련 소자들을 패키징하여 형성함으로써, 콤팩트한 구성이 가능하고 부수적인 전기적 라인에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 광연결 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 진동이나 열과 같은 외부의 환경에 영향받지 않고 장기적으로 안정적인 동작을 할 수 있는 광연결 시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면은 광로를 각각 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록 및 수신부의 광연결 블록과, 상기 각 광연결 블록에 삽입되어 상기 송신부의 광연결 블록과 수신부의 광연결 블록의 광로를 연결하는 광 도파로를 구비한 일체형 광 도파로, 및 상기 일체형 광 도파로가 내부에 적층되어 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어진 광 인쇄회로기판; 상기 광 인쇄회로기판 상부에 노출된 송신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자; 상기 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 상기 발광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 드라이버 집적회로; 상기 광 인 쇄회로기판 상부에 노출된 수신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자; 및 상기 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 상기 수광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 리시버 집적회로를 포함하되, 상기 각 광연결 블록의 상부 면이 상기 인쇄회로기판의 상부 면과 실질적으로 일치하도록 형성되는 광연결 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 발광소자는 하부면 발광소자이고, 상기 하부면 발광소자와 상기 드라이버 집적회로는 와이어 본딩으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로와 상기 광 인쇄회로기판은 와이어 본딩으로 연결되고, 상기 수광소자는 하부면 수광소자이고, 상기 하부면 수광소자와 상기 리시버 집적회로는 와이어 본딩으로 연결되며 상기 리시버 집적회로와 상기 광 인쇄회로기판은 와이어 본딩으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자는 범프를 구비한 상부면 발광소자이며, 상기 수광소자는 범프를 구비한 상부면 수광소자이고, 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하며, 상기 상부면 발광소자, 드라이버 집적회로, 상부면 수광소자 및 리시버 집적회로는 상기 범프를 통해서 상기 광 인쇄회로기판 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성될 수도 있다.
본 발명의 다른 측면은 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈; 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자와 연결되는 리시버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및 상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형성된 광 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 광 송신 모듈의 광연결 블록 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자와 상기 드라이버 집적회로는 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자와 상기 리시버 집적회로는 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 리시버 집적회로와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하며, 상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로는 상기 범프를 통해서 상기 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고, 상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 리시버 집적회로는 상기 범프를 통해서 상기 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연 결 블록과, 제1 가이드 핀에 의해 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 송신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈; 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 제1 가이드 핀에 의해 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자와 연결되는 리시버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 수신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및 상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형성된 광 인쇄회로기판을 포함하되, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판에는 상기 제1 가이드 핀이 통과하는 가이드 홀이 각각 형성되고, 상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 제2 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 상부면 발광소자 및 상부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고, 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 와이어 본딩에 의해 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 상부면 발광소자 및 상부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고, 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하여 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판 의 제2 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성될 수도 있다. 상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 하부면 발광소자 및 하부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 하부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고, 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 와이어 본딩에 의해 각각 전기적으로 연결될 수도 있다. 상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 하부면 발광소자 및 하부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 하부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고, 상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하여 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자로부터의 광이 지나가도록 홈이 형성된 제1 인쇄회로기판과, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 제2 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈; 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자로 광이 지나가도록 홈이 형성된 제1 인쇄회로기판과, 상기 수광소자와 연결되는 리시버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및 상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형 성된 광 인쇄회로기판을 포함하되, 상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 드라이버 집적회로는 상기 제2 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되고, 상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 리시버 집적회로는 상기 제2 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결될 수도 있다. 상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 드라이버 집적회로는 범프를 구비하여 상기 제2 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되며 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되고, 상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며 상기 리시버 집적회로는 범프를 구비하여 상기 제2 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되며 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결될 수도 있다.
바람직하게, 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로는 광 파이버, 폴리머 도파로 또는 리본형 파이버를 상기 광 인쇄회로기판 내부에 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 일체형 광 도파로를 인쇄회로기판 내에 적층하여 광 인쇄회로기판을 제조함으로써, 종래의 광연결 시스템이 필연적으로 가지는 자유공간에서 발생하는 광 손실을 최소화할 수 있으며, 광소자들 사이에서의 광 정렬을 위해 가이드 핀을 사용하지 않게 되므로 진동이나 온도변화와 같은 외부환경에 따른 광 정렬 변화로 인한 광 손실이 발생하지 않게 되고, 또한 별도의 인쇄회로기판을 이용하지 않으므로 더욱 콤팩트하게 패키징할 수 있는 효과가 있다.
또한, 발광소자 또는 수광소자를 광연결 블록에 직접 패키징하여 제조함으로써, 광 송신 모듈과 광 수신 모듈에는 발광소자 또는 수광소자와 광연결 블록 사이에 자유공간이 존재하지 않거나 종래보다 작은 크기로 존재하기 때문에 광 손실이 적고, 가이드 핀을 사용하지 않고 직접 화학적 접착을 하기 때문에 동작 중 진동이나 환경변화에 의한 정렬의 변동이 없이 장기간 동안 안정적으로 동작할 수 있다는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성요소 또는 구성요소의 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3a는 본 발명에 의한 일체형 광 도파로의 사시도를 개략적으로 예시한 것 이며, 도 3b는 도 3a의 일체형 광 도파로를 적층하여 제조한 광 인쇄회로기판의 단면도를 개략적으로 예시한 것이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 일체형 광 도파로(303)는 광로를 각각 소정 각도, 예컨대 실질적으로 90o 꺾이도록 하기 위한 송신부의 광연결 블록(301)과 수신부의 광연결 블록(301), 및 송신부의 광연결 블록(301)과 수신부의 광연결 블록(301)에 단절 없이 삽입되어 연결되는 광섬유(302)로 이루어진다. 한편, 광섬유(302)를 대체하여, 폴리머 도파로(polymer waveguide) 또는 리본형 파이버(ribbon type fiber)를 사용하여 일체형 광 도파로(303)를 형성할 수 있다.
광 인쇄회로기판(304)의 제조 공정에서, 라미네이션(lamination) 내에 일체형 광 도파로(303)를 적층한 후 가압 성형하여 일체형 광 도파로(303)가 내장된 광 인쇄회로기판(304)를 제조할 수 있다. 여기서, 광섬유(302), 폴리머 도파로 또는 리본형 파이버만으로 적층한 후 가압 성형하여, 각각의 일체형 광 도파로(303)가 내장된 광 인쇄회로기판(304)를 제조할 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 일체형 광 도파로(303)의 광연결 블록(301)의 상부 면이 광 인쇄회로기판(304)의 상부 면과 일치하도록 일체형 광 도파로(303)를 인쇄회로기판 내에 적층한 후 압축 성형하여 제조할 수 있다. 여기서, 광 인쇄회로기판(304)의 두께가 적층될 광연결 블록(301)의 두께보다 두꺼우면, 광연결 블록(301)의 상부 면이 광 인쇄회로기판(304)의 상부 면에 드러나도록 광 인쇄회로기판(304)의 중간에 별도의 동판을 적층하고 동판 상부에 일체형 광 도파로(303)를 내장, 적층하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에 의한 일체형 광 도파로(303)가 내부에 적층된 광 인쇄회로기판(304)은, 가이드 핀을 이용한 광연결 블록과 광 인쇄회로기판 간의 수동적 연결이 불필요하고, 광연결 블록(301)이 광 인쇄회로기판(304) 내부에 적층되어 있어서 진동이나 열과 같은 외부 환경에 의한 일체형 광 도파로(303) 내에서의 광 손실 또는 변형의 가능성이 현저히 제거되므로 안정적으로 작동할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(411)은 일체형 광 도파로(303)가 적층된 광 인쇄회로기판(304), 하부면 발광소자(401), 하부면 수광소자(402), 드라이버 집적회로(403) 및 리시버 집적회로(404)를 포함한다. 여기서, 하부면 발광소자 또는 하부면 수광소자는 광소자에서 패턴이 형성된 면이 아닌 반대편 면에서 발광 또는 수광하는 광소자를 의미하며, 후술하는 모든 실시예의 설명에 동일하게 적용된다.
광 인쇄회로기판(304)은 내부에 적층되어 형성된 광연결 블록(301)과, 광연결 블록(301)에 삽입되어 연결되는 광 섬유(302)로 구성된 일체형 광 도파로(303)를 포함한다.
광 인쇄회로기판(304) 상부에 하부면 발광소자(401), 하부면 수광소자(402), 드라이버 집적회로(403) 및 리시버 집적회로(404)가 실장된다. 예컨대, 하부면 발광소자(401)와 드라이버 집적회로(403), 하부면 수광소자(402)와 리시버 집적회 로(404), 및 광 인쇄회로기판(304)과 집적회로(403,404)는 와이어 본딩(405,406)에 의해 각각 전기적으로 연결되어 패키징한다. 여기서, 하부면 발광소자(401) 및 하부면 수광소자(402)는 광연결 블록(301)의 광 도파로 어레이에 각각 정렬되어 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 전술한 본 실시예에 의하면, 광 정렬을 위해 가이드 핀을 사용하지 않으므로 보다 단순하고 콤팩트한 광연결 시스템(411)을 구현할 수 있으며, 별도의 인쇄회로기판이 사용되지 않으므로 공간 활용도를 향상시킬 수 있다. 또한, 광연결 블록(301)이 광 도파로(302)와 일체형으로 형성되어 광 인쇄회로기판(304) 내에 적층되므로 가이드 핀을 사용하지 않아 정렬이 용이하고 외부 충격에 영향받지 않고 장기적으로 안정된 동작을 할 수 있다. 더 나아가, 모든 광소자들 간의 정렬 부위에서 자유 공간이 존재하지 않기 때문에 높은 광 효율을 달성할 수 있는 이점이 있다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(412)은, 일체형 광 도파로(303)가 적층된 광 인쇄회로기판(304), 상부면 발광소자(407), 상부면 수광소자(408), 드라이버 집적회로(409), 리시버 집적회로(410)를 포함한다. 여기서, 상부면 발광소자 또는 상부면 수광소자는 광소자에서 패턴이 형성된 면에서 발광 또는 수광하는 광소자를 의미하며, 후술하는 모든 실시예의 설명에 동일하게 적용된다.
일체형 광 도파로(303)는 광연결 블록(301)과, 광연결 블록(301)에 삽입되어 연결되는 광섬유로 이루어진 광 도파로(302)를 포함한다.
상부면 발광소자(407), 상부면 수광소자(408), 드라이버 집적회로(409), 및 리시버 집적회로(410)는 광 인쇄회로기판(304)과 접하는 하부 면에 범프(bump)를 각각 구비하고, 상부면 발광소자(407), 상부면 수광소자(408), 드라이버 집적회로(409) 및 리시버 집적회로(410)가 플립칩 본딩으로 광 인쇄회로기판(304) 상부 면에 패키징된다.
이와 같이 각 광소자(407,408,409,410)가 범프를 구비함으로써, 노이즈를 감소시킬 수 있고 공간 활용도를 높이며 단순하면서도 안정적인 광연결 시스템(412)을 제조할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 5b는 도 5a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이고, 도 5c는 도 5b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 5c를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(505)은 광 송신 모듈(503), 광 수신 모듈(504) 및 광 인쇄회로기판(204)으로 이루어진다.
구체적으로, 광 송신 모듈(503)은 광연결 블록(501), 광연결 블록(501) 상부에 정렬된 하부면 발광소자(401), 모듈 인쇄회로기판(502), 모듈 인쇄회로기판(502) 상부에 직접 접착된 드라이버 집적회로(403)를 포함한다. 여기서, 하부면 발광소자(401)와 드라이버 집적회로(403), 및 드라이버 집적회로(403)와 모듈 인쇄회로기판(502)은 각각 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결된다.
광 수신 모듈(504)은 광연결 블록(501), 광연결 블록(501) 상부에 정렬된 하부면 수광소자(402), 모듈 인쇄회로기판(502), 모듈 인쇄회로기판(502) 상부에 직접 접착된 리시버 집적회로(404)를 포함한다. 여기서, 하부면 수광소자(402)와 리시버 집적회로(404), 및 리시버 집적회로(404)와 모듈 인쇄회로기판(502)은 각각 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결된다.
또한, 광 송신 모듈(503)과 광 수신 모듈(504)은 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로(210)에 각각 연결된다.
한편, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(505)은 다음과 같은 과정에 의해 제조될 수 있다.
우선, 광 도파로(210)를 인쇄회로기판 내에 적층하여 광 인쇄회로기판(204)을 형성한다. 이후, 광 도파로(210)의 양끝부분에 해당하는 광 인쇄회로기판(204)의 부분을 실질적으로 1 cm X 1 cm 크기로 홈을 낸다. 그러면, 광 인쇄회로기판(204)의 단면에 광 도파로(210)의 단면이 드러나게 되는데, 드러난 단면을 연마하고 가이드 핀 홀을 형성하여 광 인쇄회로기판(204)을 준비한다. 이후, 도시된 바와 같이, 가이드 핀(420)을 이용하여 광 도파로(210)와, 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈(503,504)을 각각 연결하여 정렬한다.
따라서, 전술한 본 실시예에 의하면, 가이드 핀을 이용한 광 인쇄회로기판을 구현하는 구성보다 광 손실이 현저하게 감소하고, 하부면 발광소자(401) 또는 하부면 수광소자(402)와 광연결 블록(501) 간에 가이드 핀을 이용하지 않으므로 외부환경에 영향을 받지 않고 안정적으로 작동할 수 있다.
도 6은 도 5a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
우선, 광연결 블록(501)의 상부 면의 광 도파로 어레이가 노출된 부위에 투명한 화학 접착제를 도포한다.
이후, 화학 접착제가 도포된 광연결 블록(501)의 상부 면에 하부면 발광소자(401) 또는 하부면 수광소자(402)를 정확히 정렬하여 접착 경화한다.
이후, 모듈 인쇄회로기판(502) 상부에 드라이버 집적회로(403) 또는 리시버 집적회로(404)를 접착하여 와이어 본딩으로 모듈 인쇄회로기판(502)에 각각 전기적으로 연결한다.
최종적으로, 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로(403,404)가 각각 패키징된 모듈 인쇄회로기판(502)을 광연결 블록(501)에 접착하고, 와이어 본딩(601)으로 드라이버 집적회로(403)와 하부면 발광소자(401), 및 리시버 집적회로(404)와 하부면 수광소자(402)를 각각 연결한다.
도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 7b는 도 7a의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(703)은 광 송신 모듈(701), 광 수신 모듈(702) 및 광 인쇄회로기판(204)을 포함한다.
광 송신 모듈(701)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 송신 부의 광연결 블록과, 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 하부면 발광소자(401)와, 하부면 발광소자(401)와 연결되는 드라이버 집적회로(409)와, 드라이버 집적회로(409)가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진다. 여기서, 하부면 발광소자(401)와 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되고, 범프를 구비한 드라이버 집적회로(409)는 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩하여(flip chip bonding) 형성된다.
광 수신 모듈(702)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 하부면 수광소자(402)와, 하부면 수광소자(402)와 연결되는 리시버 집적회로(410)와, 리시버 집적회로(410)가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진다. 여기서, 하부면 수광소자(402)와 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되고, 범프를 구비한 리시버 집적회로(410)는 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩하여 형성된다.
광 인쇄회로기판(204)은 인쇄회로기판 내에 적층되어 형성된 광 도파로(210)을 포함하고, 광 송신 모듈(701)과 광 수신 모듈(702)은 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로(210)와 각각 연결된다.
도 8a는 본 발명의 제5 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 8b는 도 8a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이고, 도 8c는 도 8b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(809)은 광 송신 모듈(805), 광 수신 모듈(806) 및 광 인쇄회로기판(204)을 포함한다.
광 송신 모듈(805) 및 광 수신 모듈(806)은 광연결 블록(501)과 플랙시블(flexible) 인쇄회로기판(804)으로 각각 구성된다.
구체적으로, 광 송신 모듈(805)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록(501)과, 제1 가이드 핀(809)에 의해 광연결 블록(501)의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 상부면 발광소자(407)와, 상부면 발광소자(407)와 연결되는 드라이버 집적회로(403)와, 드라이버 집적회로(403)가 상부에 형성되는 송신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)으로 이루어진다.
광 수신 모듈(806)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록(501)과, 제1 가이드 핀(809)에 의해 광연결 블록(501)의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 상부면 수광소자(408)와, 상부면 수광소자(408)와 연결되는 리시버 집적회로(404)와, 리시버 집적회로(404)가 상부에 형성되는 수신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)으로 이루어진다. 한편, 각각의 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)에는 제1 가이드 핀(809)이 통과하는 가이드 홀(808)이 각각 형성된다.
제2 가이드 핀(420)에 의해, 광 송신 모듈(805)과 광 수신 모듈(806)은 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로(210)에 각각 연결된다.
플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 제1 면, 즉 넓은 면(801)에는 드라이버 집적회로(403) 또는 리시버 집적회로(404)가 접착된 후, 와이어 본딩으로 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)에 각각 전기적으로 연결된다.
플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 좁은 면(802)에는 광이 지나갈 수 있도록 작은 가이드 홀(808)을 내고, 범프를 구비한 상부면 발광소자(407) 또는 범프를 구비한 상부면 수광소자(408)를 플립칩 본딩으로 좁은 면(802) 상부에 패키징한 후, 상부면 발광소자(407) 또는 상부면 수광소자(408)를 제1 가이드 핀(809)을 이용하여 광연결 블록(501)에 정렬한다.
각각의 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 넓은 면(801)과 좁은 면(802)은 전기적 배선이 형성된 연결 인쇄회로기판(803)에 의해 서로 연결된다. 한편, 필요에 따라서, 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 넓은 면(801)과 좁은 면(802)을 강성의(rigid) 판으로 서로 연결하여 넓은 면(801)과 좁은 면(802) 사이에 유연함(flexibility)을 부여하지 않을 수도 있다.
도 9는 도 8a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
도 9를 참조하여 본 실시예에 의한 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 넓은 면(801)에 드라이버 집적회로(403) 또는 리시버 집적회로(404)를 접착하고 와이어 본딩으로 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)과 각각 전기적으로 연결한다.
이후, 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 좁은 면(802)에 광이 지나갈 수 있도록 홀을 내고 범프를 구비한 상부면 발광소자(407) 또는 범프를 구비한 상부면 수광소자(408)를 플립칩 본딩으로 좁은 면(802) 상부에 패키징한다.
최종적으로, 제1 가이드 핀(809)을 이용하여, 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)을 광연결 블록(501)에 정렬하고 접착한다.
도 10a는 본 발명의 제6 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 10b는 도 10a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 10a 및 10b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(1003)은 광 송신 모듈(1001), 광 수신 모듈(1002) 및 광 인쇄회로기판(204)을 포함한다.
광 송신 모듈(1001)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록(501)과, 제1 가이드 핀(809)에 의해 광연결 블록(501)의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 상부면 발광소자(407)와, 상부면 발광소자(407)와 연결되는 드라이버 집적회로(409)와, 드라이버 집적회로(409)가 상부에 형성되는 송신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진다.
광 수신 모듈(1002)은 광로를 소정 각도, 예컨대 90o 로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록(501)과, 제1 가이드 핀(809)에 의해 광연결 블록(501)의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 상부면 수광소자(408)와, 상부면 수광소자(408)와 연결되는 리시버 집적회로(410)와, 리시버 집적회로(410)가 상부에 형성되는 수신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진다. 한편, 각각의 플랙시블 모듈 인쇄회로기 판에는 제1 가이드 핀(809)이 통과하는 가이드 홀이 각각 형성된다.
제2 가이드 핀(420)에 의해, 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로(210)는 광 송신 모듈(1001)과 광 수신 모듈(1002)에 각각 연결된다.
플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 넓은 면에는 범프를 구비한 드라이버 집적회로(409) 또는 범프를 구비한 리시버 집적회로(410)가 접착되어 플립칩 본딩으로 넓은 면 상부에 각각 패키징되어 전기적으로 연결된다.
플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 좁은 면에는 광이 지나갈 수 있도록 작은 가이드 홀이 형성된다. 범프를 구비한 상부면 발광소자(407) 또는 범프를 구비한 상부면 수광소자(408)를 플립칩 본딩으로 좁은 면 상부에 패키징한 후, 상부면 발광소자(407) 또는 상부면 수광소자(408)를 제1 가이드 핀(809)을 이용하여 광연결 블록(501)에 정렬한다.
도 11a는 본 발명의 제7 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 11b는 도 11a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 11a 및 11b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(1105)은 광 송신 모듈(1103), 광 수신 모듈(1104) 및 광 인쇄회로기판(204)으로 구성된다.
광 송신 모듈(1103)은 상부에 범프를 구비한 하부면 발광소자(1101), 드라이버 집적회로(403) 및 플랙시블 모듈 인쇄회로기판을 포함한다. 여기서, 하부면 발광소자(1101)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 좁은 면 하부에 형성되고, 드라이버 집적회로(403)는 와이어 본딩으로 플랙시블 모듈 인 쇄회로기판의 넓은 면과 전기적으로 연결되어 형성된다.
광 수신 모듈(1104)은 상부에 범프를 구비한 하부면 수광소자(1102), 리시버 집적회로(404) 및 플랙시블 모듈 인쇄회로기판을 포함한다. 여기서, 하부면 수광소자(1102)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 좁은 면 하부에 형성되고, 리시버 집적회로(404)는 와이어 본딩으로 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 넓은 면과 전기적으로 연결되어 형성된다.
각각의 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 좁은 면에는 광이 지나갈 수 있도록 작은 가이드 홀(808)이 형성되고, 하부면 발광소자(1101) 또는 하부면 수광소자(1102)를 제1 가이드 핀(809)을 이용하여 광연결 블록(501)의 광 도파로에 각각 정렬한다.
광 송신 모듈(1103)과 광 수신 모듈(1104)은 제2 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로에 각각 연결된다.
도 12a는 본 발명의 제8 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 12b는 도 12a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 12a 및 12b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(1203)은 광 송신 모듈(1201), 광 수신 모듈(1202) 및 광 인쇄회로기판(204)으로 구성된다.
광 송신 모듈(1201)은 상부에 범프를 구비한 하부면 발광소자(1101), 범프를 구비한 드라이버 집적회로(409) 및 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)을 포함한다. 여기서, 하부면 발광소자(1101)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄 회로기판(804)의 좁은 면(802) 하부에 형성되고, 드라이버 집적회로(409)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 넓은 면(801) 상부와 전기적으로 연결되어 형성된다.
광 수신 모듈(1202)은 상부에 범프를 구비한 하부면 수광소자(1102), 범프를 구비한 리시버 집적회로(410) 및 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)을 포함한다. 여기서, 하부면 수광소자(1102)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 좁은 면(802) 하부에 형성되고, 리시버 집적회로(410)는 플립칩 본딩으로 패키징하여 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 넓은 면(801) 상부와 전기적으로 연결되어 형성된다.
각각의 플랙시블 모듈 인쇄회로기판(804)의 좁은 면(802)에는 광이 지나갈 수 있도록 작은 가이드 홀이 형성되며, 하부면 발광소자(1101) 또는 하부면 수광소자(1102)는 제1 가이드 핀(809)을 이용하여 광연결 블록(501)의 광 도파로와 각각 정렬되고, 광 송신 모듈(1201)과 광 수신 모듈(1202)은 제2 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로(210)와 각각 연결된다.
도 13a는 본 발명의 제9 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 13b는 도 13a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이고, 도 13c는 도 13b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 13a 내지 13c를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(1306)은 광 송신 모듈(1304), 광 수신 모듈(1305) 및 광 인쇄회로기판(204)으로 구성된다.
광 송신 모듈(1304)은 광연결 블록(501), 하부면 발광소자(401), 광이 지나 갈 수 있도록 홈이 뚫린 작은 인쇄회로기판(1301), 드라이버 집적회로(403), 및 드라이버 집적회로(403)가 와이어 본딩으로 패키징된 모듈 인쇄회로기판(1302)으로 이루어진다. 여기서, 광연결 블록(501)과 정렬되어 상부에 형성된 하부면 발광소자(401)는 작은 인쇄회로기판(1301)에 와이어 본딩으로 전기적으로 연결되고, 모듈 인쇄회로기판(1302)은 광연결 블록(501)에 접착된 작은 인쇄회로기판(1301)에 볼그리드어레이(Ball Grid Array)(1303)로 본딩하여 전기적으로 연결된다.
광 수신 모듈(1305)은 광연결 블록(501), 하부면 수광소자(402), 광이 지나갈 수 있도록 홈이 뚫린 작인 인쇄회로기판(1301), 리시버 집적회로(404), 및 리시버 집적회로(404)가 와이어 본딩으로 패키징된 모듈 인쇄회로기판(1302)으로 이루어진다. 마찬가지로, 광연결 블록(501)과 정렬되어 상부에 형성된 하부면 수광소자(402)는 작은 인쇄회로기판(1301)에 와이어 본딩으로 전기적으로 연결되고, 모듈 인쇄회로기판(1302)은 광연결 블록(501)에 접착된 작은 인쇄회로기판(1301)에 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결된다.
광 송신 모듈(1304)과 광 수신 모듈(1305)은 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로에 각각 연결된다.
도 14는 도 13a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
도 14를 참조하여 본 실시예에 의한 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 광 도파로 어레이와 정확히 정렬하여 하부면 발광소자(401) 또는 하부 면 수광소자(402)를 광연결 블록(501)의 상부 면에 투명한 화학 접착제를 이용하여 접착한다.
이후, 광이 지나갈 수 있도록 홈을 형성하고, 전기적 패턴이 제조되어 있는 작은 인쇄회로기판(1301)을 광연결 블록(501) 상부에 접착한다.
이후, 모듈 인쇄회로기판(1302)에 드라이버 집적회로(403) 또는 리시버 집적회로(404)를 접착하고 와이어 본딩으로 전기적으로 연결한다.
최종적으로, 모듈 인쇄회로기판(1302)을 볼그리드어레이를 이용하여 작은 인쇄회로기판에 접착하여 전기적으로 연결한다.
도 15a는 본 발명의 제10 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 15b는 도 15a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 15a 및 15b를 참조하면, 본 실시예에 의한 광연결 시스템(1504)은 광 송신 모듈(1502), 광 수신 모듈(1503) 및 광 인쇄회로기판(204)으로 구성된다.
광 송신 모듈(1502)은 광연결 블록(501), 하부면 발광소자(401), 광이 지나갈 수 있도록 홈이 뚫린 작은 인쇄회로기판(1301), 범프를 구비한 드라이버 집적회로(409), 및 드라이버 집적회로(409)가 플립칩 본딩으로 패키징된 모듈 인쇄회로기판(1501)으로 이루어진다. 여기서, 광연결 블록(501)과 정렬되어 상부에 형성된 하부면 발광소자(401)는 작은 인쇄회로기판(1301)에 와이어 본딩으로 전기적으로 연결되고, 모듈 인쇄회로기판(1501)은 광연결 블록(501)에 접착된 작은 인쇄회로기판(1301)에 볼그리드어레이(1303)로 본딩하여 전기적으로 연결된다.
광 수신 모듈(1503)은 광연결 블록(501), 하부면 수광소자(402), 광이 지나갈 수 있도록 홈이 뚫린 작은 인쇄회로기판(1301), 범프를 구비한 리시버 집적회로(410), 및 리시버 집적회로(410)가 패키징된 모듈 인쇄회로기판(1501)으로 이루어진다. 마찬가지로, 광연결 블록(501)과 정렬되어 상부에 형성된 하부면 수광소자(402)는 작은 인쇄회로기판(1301)에 와이어 본딩으로 전기적으로 연결되고, 광 수신 모듈(1503)의 모듈 인쇄회로기판(1501)은 광연결 블록(501)에 접착된 작은 인쇄회로기판(1301)에 볼그리드어레이(1303)로 본딩하여 전기적으로 연결된다.
광 송신 모듈(1502)과 광 수신 모듈(1503)은 가이드 핀(420)을 이용하여 광 인쇄회로기판(204)의 광 도파로에 각각 연결된다.
전술한 본 발명에 따른 광 도파로가 적층된 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
도 1은 종래 기술에 의한 광연결 블록의 구조를 개략적으로 예시한 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 광 모듈들이 광 섬유에 의해 연결된 광연결 시스템을 개략적으로 예시한 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 의한 광연결 시스템의 일체형 광 도파로의 사시도를 개략적으로 예시한 것이다.
도 3b는 도 3a의 일체형 광 도파로를 적층하여 제조한 광 인쇄회로기판의 단면도를 개략적으로 예시한 것이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이다.
도 5c는 도 5b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시 스템의 개략적인 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 제5 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이다.
도 8c는 도 8b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
도 10a는 본 발명의 제6 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제7 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 12a는 본 발명의 제8 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 12b는 도 12a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 제9 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 13b는 도 13a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 사시도이다.
도 13c는 도 13b의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 13a의 광연결 시스템의 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 제조 공정도이다.
도 15a는 본 발명의 제10 실시예에 의한 광 인쇄회로기판을 이용한 광연결 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 15b는 도 15a의 광연결 시스템의 광연결 모듈의 개략적인 단면도이다.

Claims (15)

  1. 광로를 각각 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록 및 수신부의 광연결 블록과, 상기 각 광연결 블록에 삽입되어 상기 송신부의 광연결 블록과 수신부의 광연결 블록의 광로를 연결하는 광 도파로를 구비한 일체형 광 도파로, 및 상기 일체형 광 도파로가 내부에 적층되어 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어진 광 인쇄회로기판;
    상기 광 인쇄회로기판 상부에 노출된 송신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자;
    상기 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 상기 발광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 드라이버 집적회로;
    상기 광 인쇄회로기판 상부에 노출된 수신부의 광연결 블록 상부면의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자; 및
    상기 광 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 상기 수광소자 및 광 인쇄회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 형성되는 리시버 집적회로를 포함하되,
    상기 각 광연결 블록의 상부 면이 상기 인쇄회로기판의 상부 면과 실질적으로 일치하도록 형성되는 광연결 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 하부면 발광소자이고, 상기 하부면 발광소자와 상기 드라이 버 집적회로는 와이어 본딩으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로와 상기 광 인쇄회로기판은 와이어 본딩으로 연결되고,
    상기 수광소자는 하부면 수광소자이고, 상기 하부면 수광소자와 상기 리시버 집적회로는 와이어 본딩으로 연결되며 상기 리시버 집적회로와 상기 광 인쇄회로기판은 와이어 본딩으로 연결되는 것을 특징으로 광연결 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 범프를 구비한 상부면 발광소자이며, 상기 수광소자는 범프를 구비한 상부면 수광소자이고,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하며, 상기 상부면 발광소자, 드라이버 집적회로, 상부면 수광소자 및 리시버 집적회로는 상기 범프를 통해서 상기 광 인쇄회로기판 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  4. 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈;
    광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자와 연결되는 리시 버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및
    상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형성된 광 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 광 송신 모듈의 광연결 블록 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자와 상기 드라이버 집적회로는 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자와 상기 리시버 집적회로는 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 리시버 집적회로와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하며,
    상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 드라이버 집적회로 는 상기 범프를 통해서 상기 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고,
    상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자와 상기 모듈 인쇄회로기판은 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되며 상기 리시버 집적회로는 상기 범프를 통해서 상기 모듈 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  7. 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록과, 제1 가이드 핀에 의해 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 송신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈;
    광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 제1 가이드 핀에 의해 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자와 연결되는 리시버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 수신부 플랙시블 모듈 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및
    상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형성된 광 인쇄회로기판을 포함하되,
    상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판에는 상기 제1 가이드 핀이 통과하는 가이드 홀이 각각 형성되고, 상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 제2 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스 템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 상부면 발광소자 및 상부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 와이어 본딩에 의해 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 상부면 발광소자 및 상부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하여 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 하부면 발광소자 및 하부 면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 하부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 와이어 본딩에 의해 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광소자 및 수광소자는 각각 범프를 구비한 하부면 발광소자 및 하부면 수광소자이며, 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제1 면 하부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되고,
    상기 드라이버 집적회로 및 리시버 집적회로는 각각 범프를 구비하여 상기 플랙시블 모듈 인쇄회로기판의 제2 면 상부에 각각 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  12. 광로를 소정 각도로 변경하기 위한 송신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 발광소자와, 상기 발광소자로부터의 광이 지나가도록 홈이 형성된 제1 인쇄회로기판과, 상기 발광소자와 연결되는 드라이버 집적회로와, 상기 드라이버 집적회로가 상부에 형성되는 제2 인쇄회로기판으로 이루어진 광 송신 모듈;
    광로를 소정 각도로 변경하기 위한 수신부의 광연결 블록과, 상기 광연결 블록의 광 도파로와 정렬하여 형성되는 수광소자와, 상기 수광소자로 광이 지나가도록 홈이 형성된 제1 인쇄회로기판과, 상기 수광소자와 연결되는 리시버 집적회로와, 상기 리시버 집적회로가 상부에 형성되는 제2 인쇄회로기판으로 이루어진 광 수신 모듈; 및
    상기 광 송신 모듈의 광연결 블록과 상기 광 수신 모듈의 광연결 블록을 각각 연결하는 광 도파로가 형성된 광 인쇄회로기판을 포함하되,
    상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈의 광연결 블록은 가이드 핀에 의해 상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로와 각각 연결되는 광연결 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 드라이버 집적회로는 상기 제2 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되고,
    상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 리시버 집적회로는 상기 제2 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광소자는 하부면 발광소자이며, 상기 하부면 발광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며, 상기 드라이버 집적회로는 범프를 구비하여 상기 제2 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되며 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되고,
    상기 수광소자는 하부면 수광소자이며, 상기 하부면 수광소자는 상기 제1 인쇄회로기판에 와이어 본딩으로 연결되며 상기 리시버 집적회로는 범프를 구비하여 상기 제2 인쇄회로기판 상부에 플립칩 본딩으로 패키징되어 형성되며 상기 제1 인쇄회로기판과 상기 제2 인쇄회로기판은 볼그리드어레이로 본딩하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
  15. 제 1 항, 제 4 항, 제 7 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 인쇄회로기판의 광 도파로는 광 파이버, 폴리머 도파로 또는 리본형 파이버를 상기 광 인쇄회로기판 내부에 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광연결 시스템.
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