KR100990912B1 - 고속 광통신용 유리 단자 - Google Patents

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KR100990912B1
KR100990912B1 KR1020030067335A KR20030067335A KR100990912B1 KR 100990912 B1 KR100990912 B1 KR 100990912B1 KR 1020030067335 A KR1020030067335 A KR 1020030067335A KR 20030067335 A KR20030067335 A KR 20030067335A KR 100990912 B1 KR100990912 B1 KR 100990912B1
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나카무라요시히코
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신꼬오덴기 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 고속 광통신용 유리 단자에 관한 것이다.
삽통 구멍이 설치된 아일릿 부재(eyelet member); 상기 아일릿 부재에 고정되고, 상기 삽통 구멍이 배치된 범위를 덮는 크기를 가지며, 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및 상기 삽통 구멍 속으로 삽통되고, 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재와 밀봉되며, 상기 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드를 구비하고, 상기 동축 구멍에서의 신호용 리드의 외주면(outer peripheral surface)이 부분적으로 노출되도록, 상기 광소자 탑재부는 측면이 부분적으로 컷오프(cut off)된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 유리 단자를 제공한다.
광통신, 광소자, 유리 단자, 아일릿 부재, 신호용 리드

Description

고속 광통신용 유리 단자{GLASS TERMINAL FOR HIGH-SPEED OPTICAL COMMUNICATION}
도 1은 광소자를 탑재한 본 발명의 유리 단자가 설치된 광반도체 장치의 사시도,
도 2는 유리 단자의 일 실시예의 정면 단면도,
도 3의 (a)는 도 2의 화살표 A로부터 본 평면도, 도 3의 (b) 및 (c)는 B-B 및 C-C선을 따른 단면도,
도 4는 신호용 리드(signal lead), 동축 구멍(coaxial hole) 및 삽통 구멍(inserting hole)의 배치를 설명하는 단면도,
도 5는 유리 단자의 실시예의 측면 단면도,
도 6은 신호용 리드 및 동축 구멍의 배치를 나타내는 설명도,
도 7은 유리 단자의 실시예에서 고주파 특성(입력 신호-출력 신호)을 나타내는 그래프,
도 8은 유리 단자의 실시예에서 고주파 특성(입력 신호-입력측 반사 신호-출력 신호)을 나타내는 그래프,
도 9는 종래 유리 단자의 정면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 아일릿 부재(eyelet member)
12 리드
14 광소자 탑재부
16 광소자
20 신호용 리드
20a 연장부
21 모니터용 리드
22 그라운드 리드
23, 25 삽통 구멍
24 유리
30 광소자 탑재부
32 동축 구멍
34 테이퍼면
본 발명은 유리 단자에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 고속 광통신용 유리 단자에 관한 것이다.
유리 단자를 형성하기 위해, 리드(lead)를 금속 아일릿 부재 내에서 유리로 밀봉하고, 블록 형상의 광소자 탑재부는 아일릿 부재 위에 똑바로 탑재된다. 여기 서, 광소자(레이저 소자)는 광소자 탑재부 위로 탑재된다. 따라서, 유리 단자는 리드를 광소자 부재에 전기적으로 접속함으로써 광반도체 장치로서 사용된다. 도 9는 광소자가 탑재된 종래의 유리 단자를 나타낸 것이다. 도 9에서, 10은 아일릿 부재를 나타내고, 12는 아일릿 부재에 설치된 스루홀(through-hole)로 삽통되고, 유리로 밀봉되는 리드를 나타내고, 14는 광소자 탑재부를 나타내며, 16은 광소자를 나타낸다.
유리 단자가 사용되는 광반도체 장치는 광통신용 등의 고주파 신호를 사용하는 통신 장치로 사용된다. 고주파 신호가 사용되는 경우, 전송 경로의 특성 임피던스와 매칭시키기 위해 신호의 전송 특성을 고려하는 것이 필요하다. 이를 위해, 고주파 특성이 향상된 유리 단자의 구조가 제안되어 왔다. 예를 들어, 리드를 아일릿으로 삽통하고 유리를 밀봉하는 부위에서, 리드를 코어(core)로 갖는 동축 구조가 형성되기 때문에, 이 동축 구조 부위에서 스루홀의 내경 또는 리드의 외경을 규제하거나 유리와 다른 유전율을 갖는 피복 재료로 유리면을 피복함으로써 특성 임피던스를 조절하는 방법(예를 들어, 일본국 특개평6-29451을 참조)을 채택할 수 있다.
고주파 신호를 사용하기 위한 광반도체 장치에서 전용 장치들이 개발되어 있지만, 이것들은 매우 비싼 것이다. 반대로, 저가로 생산할 수 있는 유리 단자는 대량 생산하기에 훨씬 적합하다.
이에 대하여, 10GHz의 초고주파 신호를 사용하는 경우, 도 9에 나타낸 종래의 유리 단자에 있어서, 리드(12)의 동축 구조 부위에서 특성 임피던스가 규제되더 라도, 리드(12)가 아일릿 부재(10) 위에 그대로 노출되어 있기 때문에 임피던스 매칭이 불가능하게 되어서, 고주파 신호의 전송 손실은 무시할 수 없게 된다. 종래 형식의 유리 단자에 있어서, 특성 임피던스가 아일릿 부재(10) 내의 부위에서는 15 내지 25Ω의 범위에서 조절할 수 있지만, 아일릿 부재(10) 위에 노출된 부위에서의 특성 임피던스는 약 200Ω이다.
따라서, 본 발명은 종래 기술에서의 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해서 이루어진 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 고주파 신호의 전송 특성을 향상할 수 있는 유리 단자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 아일릿 부재 위로 연장된 리드 부위에서도 고주파 신호의 전송 특성이 우수하고, 대량 생산 시스템에서 용이하게 생산할 수 있는 유리 단자를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 삽통 구멍이 설치된 아일릿 부재(eyelet member); 상기 아일릿 부재에 고정되고, 상기 삽통 구멍이 배치된 범위를 덮는 크기를 가지며, 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및 상기 삽통 구멍 속으로 삽통되고, 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재와 밀봉되며, 상기 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드를 구비하고, 상기 동축 구멍에서의 신호용 리드의 외 주면(outer peripheral surface)이 부분적으로 노출되도록, 상기 광소자 탑재부는 측면이 부분적으로 컷오프(cut off)된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 유리 단자를 제공한다.
상기 광소자 탑재부의 측면이 테이퍼면(tapered surface)으로 컷오프되어서, 동축 구멍에서의 신호용 리드의 외주면의 노출부가 서서히 증가한다.
본 발명이 또다른 측면에 따르면, 상면과 하면을 가지고, 상기 상면과 하면에 거의 수직으로 연장하고 서로 떨어져 있는 복수의 삽통 구멍을 가지는 금속 아일릿 부재; 상기 아일릿 부재의 상면에 고정되는 저면을 가지고, 상기 저면은 상기 복수의 삽통 구멍이 배치되는 상기 아일릿 부재 상면의 범위를 덮는 크기를 가지고, 각각 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 각각 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및 각각 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재에 밀봉되고, 상기 각 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드를 구비하고, 상기 각 신호용 리드의 외주면이 부분적으로 노출되도록, 상기 광소자 탑재부는 그 측면이 부분적으로 컷오프(cut off)된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 유리 단자를 제공한다.
또한 이 경우에 있어서, 상기 광소자 탑재부의 측면이 테이퍼면으로 컷오프되어서, 상기 각 동축 구멍에서의 각 신호용 리드의 외주면의 노출부가 서서히 증가한다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 상기 유리 단자와, 상기 저면에 수직으로 상기 광소자 탑재부의 표면 위에 탑재되는 기판과, 상기 기판 위에 탑재되어서, 상 기 신호용 리드의 상기 노출 부위와 전기적으로 접속되는 광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광소자를 제공한다.
상기 기판 위에 탑재된 상기 광소자는 배선 결합(wire-bonding)에 의해 상기 신호용 리드의 상기 노출 부위와 전기적으로 접속된다.
(실시예)
첨부 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 기초해 본 발명을 이하에서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 유리 단자의 일 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 1에서, 광소자는 유리 단자 위에 탑재된다.
참조 번호 10은 아일릿 부재(eyelet member)를 나타내고, 20은 신호용 리드를 나타내고, 21은 모니터용 리드를 나타내고, 22는 그라운드 리드를 나타낸다. 신호용 리드(20)와 모니터용 리드(21)는 기밀하게 유리로 밀봉되고, 그라운드 리드(22)는 아일릿 부재(10)의 저면에 납땜한다.
참조번호 30은 구리와 같은 열도전성 재료로 아일릿 부재(10)와는 별개로 형성된 광소자 탑재부를 나타내고, 아일릿 부재(10)의 상면에 접합된다. 도시한 것처럼, 광소자 탑재부(30)는 광소자로부터 열방산을 용이하게 하기 위해 블록 형상으로 되어 있다. 이에 대하여, 광소자 탑재부(30)를 아일릿 부재(10)와 별개로 뿐만 아니라 아일릿 부재(10)와 일체로 형성할 수도 있다.
본 실시예에 따른 유리 단자의 특징적인 구성은, 광소자 탑재부(30)가 아일릿 부재(10)의 상면에 접합되는 접합 영역이 신호용 리드(20)를 삽통하기 위한 삽 통 구멍이 배치된 영역을 포함하도록 설치되고, 신호용 리드(20)를 그 사이로 관통시키는 동축 구멍(32)이 광소자 탑재부(30)에 설치되고, 신호용 리드(20)가 아일릿 부재(10)의 삽통 구멍 및 동축 구멍(32) 내로 삽통되는 것이다.
도 2는 신호용 리드(20)를 아일릿 부재(10) 내에 설치된 삽통 구멍(23)내로 유리로 기밀하게 밀봉하고, 그 안에 설치된 동축 구멍(32)을 통해 광소자 탑재부(30)에 부착되는 것을 나타내는 정면 단면도이다. 신호용 리드(20)는 삽통 구멍(23) 및 동축 구멍(32)을 통해 관통하고, 그 상단이 광소자 탑재부(30)의 상면과 일치하도록 밀봉한다.
참조 번호 24는 삽통 구멍(23) 내의 신호용 리드(20)을 기밀하게 밀봉하기 위해 사용되는 유리를 나타낸다. 본 실시예에서, 신호용 리드(20), 모니터용 리드(21) 및 그라운드 리드(22)는 모두 철-코발트-니켈 합금으로 이루어지고, 유리는 연질 유리이다.
신호용 리드(20)를 삽통하기 위한 삽통 구멍(23)은 아일릿 부재(10)의 중심선의 좌우측 대칭 위치에 설치되고, 동축 구멍(32)은 각 삽통 구멍과 동축으로 설치된다.
동축 구멍(32)의 내경은 신호용 리드(20)의 외경보다 다소 커서, 아일릿 부재(10)의 삽통 구멍(23)으로부터 위쪽으로 연장되는 신호용 리드(20)의 연장부(20a)의 외주면과 동축 구멍(32)의 내주면 사이에 약간의 공간이 남는다.
즉, 아일릿 부재(10) 내에서 기밀하게 신호용 리드(20)가 밀봉되는 범위는 삽통 구멍(23)에 제한되고, 유리(24)는 유리(24)의 메니스커스(meniscus)를 제외하 고 동축 구멍(32)에 들어가지 않는다.
도 4는 동축 구멍(32)과 신호용 리드(20)의 배치 및 신호용 리드(20), 삽통 구멍(23) 및 유리(24)의 단면 배치를 나타내는 도면이다. 동축 구멍(32)이 삽통 구멍(23)의 직경보다 더 작은 직경을 가지므로, 삽통 구멍(23)에 연결되는 동축 구멍(32) 부위의 내면은 테이퍼면이다. 메니스커스 형상으로 신호용 리드(20)에 부착되는 유리(24)는 동축 구멍(32)의 내면(테이퍼면)에 부착되지 않는다.
도 5는 신호용 리드(20), 모니터용 리드(21) 및 그라운드 리드(22)가 아일릿 부재(10)에 부착되어 있는 측면 단면도를 나타낸다. 참조 번호 25는 모니터용 리드(21)를 삽통시키기 위한 삽통 구멍을 나타낸다. 모니터용 리드(21)를 삽통 구멍(25)으로 유리로 밀봉하여서, 그 상단면이 아일릿 부재(10)의 상면과 일치된다.
아일릿 부재(10) 위로 돌출된 신호용 리드(20)의 연장부(20a)는 광소자 탑재부(30) 내의 동축 구멍(32)을 관통시키도록 설치된다. 도 5에 나타낸 것처럼, 동축 구멍(32)이 형성된 광소자 탑재부(30)의 측면은 테이퍼면(34)이어서, 동축 구멍(32)의 상부는 부분적으로 외부에 노출되어 있다. 이것에 의해, 동축 구멍(32)으로 삽통되는 신호용 리드(20) 부위의 외주면의 일부는 동축 구멍(32)으로부터 노출된다. 신호용 리드(20)의 상부의 노출된 측면은 배선 결합부가 된다.
도 6은 광소자 탑재부(30) 내에 설치된 동축 구멍(32)과 신호용 리드(20)의 배치를 확대하여 나타낸 도면이다. 동축 구멍(32)이 형성된 광소자 탑재부(30)의 측면이 테이퍼 형상으로 되어 있는 이유는, 동축 구멍(32) 속으로 삽통되는 신호용 리드(20)의 가까운 쪽 단부는 동축 구멍(32)으로 완전히 둘려싸여 있지만, 그 먼 쪽 단부는 외부로 서서히 노출되어 있기 때문이다.
동축 구멍(32)과 동축인 신호용 리드(20) 부위에 있어서, 신호용 리드(20)는 도전체로 둘러 싸여서, 소정의 특성 임피던스를 가지게 되고, 신호용 리드(20)의 개구 부위를 서서히 넓혀 나감으로써 배선 결합부에서의 임피던스값에 가깝게 된다. 이것은 배선 결합부를 노출시켜야 하고, 임피던스 값을 서서히 변화시켜야 하기 때문이다. 바람직하게는, 신호용 리드(20)의 상단면이 광소자 탑재부(30) 외측으로 완전하게 노출되지 않는 것이다.
도 7 및 도 8은 고주파 신호에 대한 유리 단자의 전달 특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 7은 입력 신호에 대한 출력 신호의 주파수 특성을 나타낸 것이고, 도 8은 입력 신호에 대한 입력측에서의 반사 신호의 주파수 특성을 나타낸 것이다. 본 실시예의 유리 단자에 따르면, 도 7에 나타낸 것처럼, 종래의 유리 단자(비교예)와 비교하여 출력이 증가하는 것이 명확하고, 도 8에 나타낸 것처럼 입력 신호의 반사 신호가 제한되어 전달 특성이 향상되는 것이 명확하다.
광소자를 유리 단자에 탑재할 때, 도 1에 나타낸 것처럼, 기판(38)이 아일릿 부재(10)의 상면에 수직한 면으로 형성된 지지면(36)에 접합되고, 배선 결합에 의해 각 신호용 리드(20)에 접속된다. 그 후, 기판(38)에 탑재되는 광소자(40)는 배선 결합에 의해 기판(30) 위에 형성된 회로에 접속된다.
모니터 소자(42)는 아일릿 부재(10)의 상면 위에 형성된 오목부에 탑재되고, 배선 결합에 의해 모니터용 리드(21)의 상단면과 신호용 리드(20)의 상단면에 접속 된다.
상술한 것처럼, 본 발명에 따르면, 동축 구멍으로부터 노출되는 신호용 리드의 길이를 규제함으로써 신호용 리드가 동축 구멍 속으로 삽통되는 위치에서의 특성 임피던스를 적절히 조절할 수 있고, 따라서 고주파 특성이 우수한 유리 단자를 제공할 수 있다. 또한, 테이퍼면을 갖는 컷오프(cut-off) 형상으로 동축 구멍의 외면을 규정하여 광소자 탑재부의 측면을 형성함으로써, 동축 구멍 속으로 삽통되는 신호용 리드의 먼 쪽 단부의 노출부를 서서히 증가시킬 수 있고, 신호용 리드의 전달 경로의 방향으로 이 동축 구조부에서의 특성 임피던스 값을 서서히 변화시킬 수 있다. 따라서, 고주파 신호에 대한 전달 특성이 향상된 유리 단자를 제공한다.
상술한 설명은 개시된 발명의 바람직한 실시예에만 관련된 것으로, 발명의 개념 및 범위를 벗으나지 않으면서 본 발명에 대하여 다양한 변화 및 변형을 가할 수 있다는 것을 당업자는 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 삽통 구멍이 설치된 아일릿 부재(eyelet member);
    상기 아일릿 부재에 고정되고, 상기 삽통 구멍이 배치된 범위를 덮는 크기를 가지며, 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및
    상기 삽통 구멍 속으로 삽통되고, 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재와 밀봉되며, 상기 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드를 구비하고,
    상기 동축 구멍에서의 신호용 리드의 외주면(outer peripheral surface)을 부분적으로 노출하는 노출부가 서서히 증가하도록, 상기 광소자 탑재부의 측면이 부분적으로 테이퍼면(tapered surface)으로 컷오프(cut off)된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 유리 단자.
  2. 삭제
  3. 상면과 하면을 가지고, 상기 상면과 하면에 수직으로 연장하고 서로 떨어져 있는 복수의 삽통 구멍을 가지는 금속 아일릿 부재;
    상기 아일릿 부재의 상면에 고정되는 저면을 가지고, 상기 저면은 상기 복수의 삽통 구멍이 배치되는 상기 아일릿 부재 상면의 범위를 덮는 크기를 가지고, 각각 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 각각 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및
    각각 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재에 밀봉되고, 상기 각 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드를 구비하고,
    상기 각 동축 구멍에서의 각 신호용 리드의 외주면을 부분적으로 노출하는 노출부가 서서히 증가하도록, 상기 광소자 탑재부의 측면이 부분적으로 테이퍼면(tapered surface)으로 컷오프(cut off)된 것을 특징으로 하는 고속 광통신용 유리 단자.
  4. 삭제
  5. 상면과 하면을 가지고, 상기 상면과 하면에 수직으로 연장하고 서로 떨어져 있는 복수의 삽통 구멍을 가지는 금속 아일릿 부재;
    상기 아일릿 부재의 상면에 고정되는 저면을 가지고, 상기 저면은 상기 복수의 삽통 구멍이 배치되는 상기 아일릿 부재 상면의 범위를 덮는 크기를 가지고, 각각 상기 삽통 구멍과 동축으로 배치되고 각각 신호용 리드의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 동축 구멍이 설치된 광소자 탑재부; 및
    각각 상기 삽통 구멍 내에 채워지는 유리에 의해 상기 아일릿 부재와 밀봉되고, 상기 각 동축 구멍 속으로 연장되는 신호용 리드
    를 구비하고,
    상기 각 동축 구멍에서의 각 신호용 리드의 외주면을 부분적으로 노출하는 노출부가 서서히 증가하도록, 상기 광소자 탑재부의 측면이 부분적으로 테이퍼면(tapered surface)으로 컷오프(cut off)되는 유리 단자와,
    상기 저면에 수직으로 상기 광소자 탑재부의 표면 위에 탑재되는 기판과,
    상기 기판 위에 탑재되어서, 상기 신호용 리드의 상기 노출 부위와 전기적으로 접속되는 광소자
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 광소자가 탑재된 유리 단자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 위에 탑재된 상기 광소자는 배선 결합에 의해 상기 신호용 리드의 상기 노출 부위와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광소자가 탑재된 유리 단자.
KR1020030067335A 2002-09-30 2003-09-29 고속 광통신용 유리 단자 KR100990912B1 (ko)

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