KR100919051B1 - 광전 변환 모듈의 암전류 특성 검사를 위한 인터페이스장치 및 암전류 특성 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광통신 모듈의 신뢰성 시험장치에 관한 것으로, 특히 광전 변환 모듈과 암전류 측정장비 사이의 인터페이스 장치에 관한 것이다.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 상기 암전류 측정장비로부터 바이어스 전압을 인가받는 인터페이스부; 상기 인터페이스부를 통해 인가되는 바이어스 전압을 각각 연계되는 광전 변환 모듈로 일괄 제공하는 다수의 채널부들; 및 상기 다수의 채널부들 중 하나를 순차적으로 선택하여 선택된 채널부에 연계되는 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 상기 인터페이스부를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치에 의해 달성되며, 이에 따라 측정 효율성을 향상시키고 광전 변환 모듈의 생산 단가의 상승 요인을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

광통신, 포토 다이오드, 암전류, 신뢰성 시험

Description

광전 변환 모듈의 암전류 특성 검사를 위한 인터페이스 장치 및 암전류 특성 검사 방법 {INTERFACE APPARATUS FOR TESTING DARK CURRENT CHARACTERISTIC OF PHOTO DIODE, AND METHOD FOR TESTING DARK CURRENT CHARACTERISTIC}

본 발명은 광통신 모듈의 신뢰성 시험장치에 관한 것으로, 특히 광전 변환 모듈과 암전류 측정 장비 사이의 인터페이스 장치에 관한 것이다.

본 발명 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 선도기술시험지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호 : 2007-기반-05, 광통신부품 개발기술지원]

광통신 모듈의 포토다이오드는 광신호를 수신하여, 이를 전기 신호로 변환한다. 포토다이오드는 패키지 형태로 광 송수신 모듈 내에 구비되고, 광섬유를 통해 수신되는 광신호를 수신한다. 포토다이오드는 광전 변환 성능에 따라 엑세스망, 메트로망, 백본망 등에 사용될 수 있으며, 광신호의 채널 감시를 위해 광파워를 모니터링 하는데 사용될 수도 있다.

한편, 포토다이오드는 어떤 환경에서든지 그 성능이 보장될 수 있도록 제품의 신뢰성 시험을 거치게 된다. 일 예로 현재 포토다이오드 모듈의 신뢰성 시험에 활용되고 있는 표준문서가 개시되어 있다. 이에 따르면, 포토다이오드 모듈의 신뢰성을 검증하기 위해서 충격시험, 진동시험, 열충격시험, 솔더성 시험, 광섬유 인장시험, 고온저장시험, 저온저장시험, 온도순환시험, 고온다습 저장시험, 습기순환시험, 내부습도시험, 정전기 시험 등 최대 12개 항목의 신뢰성 시험을 수행한다. 그리고 신뢰성 시험 전과 후에 제품의 특성 변화를 알기 위해 광전류 혹은 암전류를 측정한다. 이때 각각의 신뢰성 시험에 사용되는 샘플의 개수는 11개이고, 시험 대상인 11개 샘플 모두가 신뢰성 시험에 합격해야 제품의 성능을 보장받을 수 있다. 이때 포토다이오드 모듈의 광전류 혹은 암전류의 특성 변화율 허용치는 10% 정도이다.

암전류는 외부로부터 광신호의 입력이 없을 때 포토다이오드 모듈에 흐르는 미세한 전류이다. 암전류가 크면 광신호 검출시에 잡음으로 작용하여, 제품의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 대부분의 포토다이오드는 수 나노암페어(nA) 또는 수 피코암페어(pA) 수준까지 낮은 암전류 기준을 통과해야 한다. 이처럼 암전류의 양이 나노 레벨이기 때문에 값이 조금만 변해도 신뢰성 시험의 합격 기준인 변화율 10%를 초과할 우려가 있기 때문에 암전류 측정에는 정밀성이 요구된다.

특히 포토다이오드는 반도체 소자이기 때문에 온도에 민감하게 작용하여, InGaAs 포토다이오드는 고온에서 암전류가 작고, Ge 포토다이오드는 고온에서 암전류가 증가하는 현상을 보인다. 또한 포토다이오드에 바이어스 전압을 공급하여 측정할 때, 포토다이오드의 내부 전자 메커니즘이 정상 상태가 되기 전에는 매번 암전류 값에 차이를 보인다. 이런 측정값의 차이는 측정 단위가 작을수록 그 변화율 이 10%를 넘을 수도 있기 때문에 반복성과 재현성이 보장될 수 있는 측정 환경이 요구된다.

따라서 암전류의 정확한 측정을 위해서 포토다이오드 모듈에 바이어스 전압을 공급한 상태에서 몇 분 정도 지나고 정상 상태에 도달한 후에 암전류를 측정해야 한다. 이 경우에 암전류 값의 변화가 매우 작기 때문에 신뢰성 시험의 합격 여부 결정이 그만큼 쉬워진다. 또한, 많은 양의 샘플 제품의 암전류를 측정하기 위해서는 한번 측정할 때마다 정상 상태에 도달하기 위한 시간이 요구되고, 암전류를 측정해야 하는 샘플 제품의 수가 많으면 암전류 측정 시간이 길어지게 된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토다이오드 모듈의 암전류 측정을 보다 신속하게 수행하는, 암전류 측정장비와 포토다이오드 모듈 사이의 인터페이스 장치 및 암전류 특성 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 과제는, 포토다이오드 모듈의 신뢰성 검사의 정확성을 높이고, 측정 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따라 상기 암전류 측정장비로부터 바이어스 전압을 인가받는 인터페이스부; 상기 인터페이스부를 통해 인가되는 바이어스 전압을 각각 연계되는 광전 변환 모듈로 일괄 제공하는 다수의 채널부들; 및 상기 다수의 채널부들 중 하나를 순차적으로 선택하여 선택된 채널부에 연계되는 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 상기 인터페이스부를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치에 의해 달성된다.

인터페이스 장치는 일면이 상기 채널부에 착탈 가능하고, 그 배면에 상기 광전 변환 모듈의 리드와 대응되는 위치에 리드 개수와 같은 홀을 포함하는 소켓부를 더 포함한다.

광전 변환 모듈은 포토다이오드 모듈이고, 상기 제어부는 바이어스 전압이 공급되면, 광전 변환 모듈의 안정화를 위한 지연 시간 경과 후에 암전류를 출력한다.

한편, 상기 기술적 과제는 동일한 바이어스 전압을 다수의 광전 변환 모듈에 일괄적으로 인가하는 단계; 및 상기 다수의 광전 변환 모듈들 중 하나를 순차적으로 선택하여, 선택된 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암전류 측정방법에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따르면, 다수개의 포토다이오드 모듈에 동시에 바이어스 전압을 인가하고, 안정화 시간 이후에 순차적으로 암전류를 측정함으로써 암전류 측정 시간을 단축시키고, 측정의 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 측정 효율성을 향상시키고 생산 단가의 상승 요인을 최소화할 수 있는 효과도 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터페이스 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인터페이스 장치(200)는 인터페이스부(215)와, 다수의 채널부(230-1,230-2, 230-3 , ...)들 및, 제어부(220)를 포함한다.

인터페이스부(215)는 암전류 측정장비(100)와 인터페이스를 형성한다. 일 실시 예에 있어서, 케이블을 통해 암전류 측정장비(100)와 연결될 수 있다. 인터페이스부(215)는 암전류 측정장비(100)로부터 바이어스 전압을 인가받는다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터페이스 장치의 외관을 도시한 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인터페이스 장치는 하나의 기판에(210)에 모듈화 되도록 구현될 수 있다. 본 실시예에 있어서 기판(210)은 그 내부에 전기적 회로 구성을 포함하여 구현된다.

인터페이스부(215)는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(210)은 그 측면에 포트로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 이 외에 다양한 실시예들을 포괄하도록 해석된다.

도시된 바와 같이 다수의 채널부들(230-1,230-2,230-3, ...)은 기판(210)의 일면에 포함된다. 다수의 채널부들(230-1,230-2,230-3, ...)은 기판(210) 내부에서 회로적으로 병렬 연결되어, 인터페이스부(215)로 인가되는 바이어스 전압을 일괄적으로 동일하게 공급받을 수 있다. 하나의 기판에 포함되는 채널부(220)의 개수는 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다.

제어부(220)는 기판(210) 내부에서 회로적인 구성들을 포함하여 구현될 수 있다. 본 실시 예에 있어서, 제어부(220)는 다수의 채널부들(230-1,230-2, 230-3, ...) 중 하나를 순차적으로 선택하여, 선택된 채널부(230)에 연계되는 광전 변환 모듈(300-1, 300-2, 300-3)에 흐르는 암전류를 인터페이스부(215)를 통해 출력한다. 예를 들어 제어부(220)는 순차적으로 하나의 채널부(230)가 인터페이스 부(215)를 통해 외부의 암전류 측정장비(100)와 회로적으로 연결되도록 구현될 수 있다.

다른 실시 예에 있어서, 제어부(220)는 저장된 프로그램에 따라 동작하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다. 예를 들어 각 채널부(230)마다 연결된 스위치의 온/오프를 제어함으로써 순차적으로 하나의 채널부(230)를 선택할 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 인터페이스 장치는 소켓부(240-1, 240-2, 240-3,...)를 더 포함한다. 소켓부(240)는 채널부(230)에 착탈가능하고, 광전 변환 모듈의 리드와 대응되는 위치에 리드의 수와 동일한 수의 홀들을 포함하여 구현된다. 소켓부(240)가 착탈 가능하여, 다양한 크기와 형태의 소켓부(240)를 적용하는 것이 가능하다. 따라서, 다양한 크기와 종류의 광전 변환 모듈을 적용할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따른 광전 변환 모듈은 포토다이오드 모듈인 것을 특징으로 한다. 예를 들어 소켓부(240)는 TO 패키지의 리드 갯수 및 배치와 대응되게 홀을 구비할 수 있다. 즉, TO56, TO46, TO38과 같이 다양한 사이즈의 TO 패키지들을 소켓부(240)를 통해 인터페이스 장치(200)에 결합하는 것이 가능하여 그 활용성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인터페이스 장치(200)의 제어부(220)는 바이어스 전압이 공급되면, 안정화를 위한 지연 시간 경과 후에 채널부(230)를 선택하여, 암전류를 출력한다. 안정화를 위한 지연시간은 대략 5분 정도가 될 수 있으나, 이에 한 정되지는 않고, 광전 변환 모듈(300)이 소켓부(240)에 결합 되고 난 후, 정확한 암전류를 측정할 수 있는 정상 상태에 도달하기에 충분한 시간이면 족하다. 동시에 일괄적으로 복수개의 광전 변환 모듈에 바이어스 전압을 인가하고 한번에 광전 변환 모듈의 안정화를 실현할 수 있다. 즉, 정상 상태에 도달한 후에 순차적으로 암전류를 측정함으로써 그만큼 광전 변환 모듈의 안정화에 필요한 소요 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

추가적인 양상에 따라 인터페이스 장치(200)는 키패드(250) 및 표시부(260)를 더 포함한다. 이에 따라 키패드(250)를 통해 인터페이스 장치(200)의 동작 설정 신호를 직접 입력받을 수 있다. 키패드(250)를 통해 인터페이스 장치(200)의 운용 환경 등을 설정할 수 있다. 제어부(220)는 키패드(250)를 통해 입력되는 동작 설정 신호에 따라 그 동작 환경을 설정하고, 그 설정 내용을 표시부(260)에 디스플레이한다.

또한, 외부로부터 인터페이스 장치(200)의 동작 설정 신호를 입력받는 원격 통신부(270)를 더 포함한다. 원격 통신부(270)는 GPIB(General-Purpose Interface Bus), 혹은 RS-232와 같은 케이블 포트로 구현될 수 있다. 원격 통신부(270)는 상기 케이블 등을 통해 컴퓨터와 같은 단말 장치와 데이터 통신을 수행한다. 이에 따라 컴퓨터를 통해 원격으로 동작 설정 신호를 입력받아 인터페이스 장치(200)의 운용 환경 등을 설정할 수 있다.

채널부(230)는 전압 인가 상태와 전류 측정 상태 중 적어도 하나를 표시하기 위한 발광부(280)를 더 포함한다. 본 실시 예에 있어서 발광부(280)는 통상의 발 광 다이오드(LED:light emitting diode)로 구현될 수 있다. 발광부(280)는 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두 가지 색상의 발광다이오드들로 구현될 수 있다.

예를 들어 암전류 측정장비(100)로부터 바이어스 전압이 인가되고 있는 상태임을 나타내는 황색 발광 다이오드(280a)와, 광전 변환 모듈의 암전류를 측정하고 있는 상태임을 나타내는 적색 발광 다이오드(280b)로 구현될 수 있다. 이에 따라 사용자는 바이어스 전압이 인가되고 있는 상태인지, 현재 어느 채널에 연결된 광전 변환 모듈의 암전류를 측정 중인지를 가시적으로 확인할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 암전류 측정 방법을 도시한 플로우차트이다.

먼저, 동일한 바이어스 전압을 연계된 다수의 광전 변환 모듈에 일괄적으로 인가한다(S300). 그리고 바이어스 전압을 인가한 이후에 안정화 지연 시간이 경과 되었는지를 판단한다(S310). 이때 안정화 지연 시간은 광전 변환 모듈이 정상 상태에 도달하기에 충분한 시간이다. 그리고 안정화 지연 시간이 경과 하면 다수의 광전 변환 모듈들 중 하나를 순차적으로 선택한다(S320). 이후에 선택된 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 출력한다(S330).

인터페이스 장치에 연계된 다수의 광전 변환 모듈들 모두에 대해서 암전류 측정이 완료될 때까지(S340), 암전류를 측정하지 않은 광전 변환 모듈을 선택하여 암전류를 출력하는 과정을 반복 수행한다.

한편, 전술한 암전류 특성 검사 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의해 읽혀지고 실행됨으로써 구현될 수 있다. 상기 저장매체는 자기 기록매체, 광 기록 매체 등을 포함한다.

이제까지 본 발명에 대해 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 특허 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 인터페이스 장치는 신뢰성 시험 전과 후의 광전 변환 모듈의 암전류 특성 변화를 검사하는 데에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 구성을 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 외관을 도시한 예시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 암전류 측정 방법을 도시한 플로우차트이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 암전류 측정장비 200 : 인터페이스 장치

210 : 기판 220 : 제어부

230 : 채널부 240 : 소켓부

250 : 키패드 260 : 표시부

270 : 원격 통신부 280 : 발광부

Claims (9)

1. 광전 변환 모듈의 암전류 특성 검사를 위한, 광전 변환 모듈과 암전류 측정 장비 사이의 인터페이스 장치에 있어서,

   상기 암전류 측정 장비로부터 바이어스 전압을 인가받는 인터페이스부;

   상기 인터페이스부를 통해 인가되는 바이어스 전압을 각각 연계되는 광전 변환 모듈로 일괄 제공하는 다수의 채널부들; 및

   상기 다수의 채널부들 중 하나를 순차적으로 선택하여 선택된 채널부에 연계되는 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 상기 인터페이스부를 통해 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   일면이 상기 채널부에 착탈 가능하고, 그 배면에 상기 광전 변환 모듈의 리드와 대응되는 위치에 리드 개수와 같은 수의 홀들을 포함하는 소켓부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광전 변환 모듈은 포토다이오드 모듈인 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 바이어스 전압이 공급되면, 안정화를 위한 지연 시간 경과 후에 암전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   키패드; 및

   표시부를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 키패드로 입력되는 동작 설정 신호에 따라 그 동작 환경을 설정하고, 상기 설정 내용을 상기 표시부에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   외부로부터 상기 인터페이스 장치의 동작 설정 신호를 입력받는 원격 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 채널부는 전압 인가 상태와 전류 측정 상태 중 적어도 하나를 표시하기 위한 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 장치.
8. 광전 변환 모듈의 암 전류 특성 검사 방법에 있어서,

   암전류 측정 장비로부터 동일한 바이어스 전압을 인가받는 단계;

   상기 인가받은 바이어스 전압을 다수의 광전 변환 모듈로 일괄 제공하는 단계; 및

   상기 다수의 광전 변환 모듈들 중 하나를 순차적으로 선택하여, 선택된 광전 변환 모듈에 흐르는 암전류를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 전류 특성 검사 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 전압 인가 단계 이후에, 안정화 지연 시간이 경과 되었는지 판단하는 단계를 더 포함하고,

   상기 출력 단계는 상기 안정화 지연 시간이 경과 된 이후에 암전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 암전류 특성 검사 방법.

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