KR101012757B1 - 인쇄 회로 기판에 형성되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 ｌｓｉ 패키지 - Google Patents

인쇄 회로 기판에 형성되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 ｌｓｉ 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 내부에 광도파로 어레이가 형성된 인쇄회로기판 및 상기 광도파로에 커플링되기 위한 광소자부를 포함하는 광소자 어레이칩으로 이루어진 광커플링 구조체에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 상부에는 상기 광도파로 어레이와 직교하는 방향으로 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공의 측벽에는 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프에 대응하여 형성된 월패드가 형성되어 있으며, 상기 광소자 어레이칩을 상기 인쇄 회로 기판 내의 관통공으로 삽입하고, 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프와 상기 인쇄 회로 기판 내의 월패드가 결합되어, 상기 광도파로 어레이와 상기 광소자 어레이의 광커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체가 제공된다.
Figure R1020090042002
광도파로, 인쇄회로기판, 수광, 발광, 커플링

Description

인쇄 회로 기판에 형성되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 ＬＳＩ 패키지{A PHOTOELECTRIC CONVERSION MODULE FORMED IN A PRINTED CIRCUIT BOARD AND A LSI PACKAGE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 인쇄 회로 기판에 형성되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 LSI 패키지 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인쇄 회로 기판에 관통공을 형성하고, 관통공 측벽에 월패드가 형성되며, 상기 관통공내 월패드를 통해 광소자 어레이칩이 결합되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 LSI 패키지에 관한 것이다.
최근 정보통신기술은 전송되는 데이터의 고속화 및 대용량화의 경향에 있으며, 그에 따른 고속 통신 환경을 실현하기 위한 광 통신 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 광 통신에서는 송신 측의 광전 변환 소자에서 전기 신호를 광신호로 변환하고, 변환된 광신호를 광 파이버 또는 광도파로를 이용하여 수신측으로 전송하며, 수신측의 광전 변환 소자에서 수신한 광신호를 다시 전기 신호로 변환한다.
이러한 광전 변환 소자가 시스템 내에 적용되어 상용화되기 위해서는 전기 접속 및 광커플링이 효율적으로 이루어지도록 구성되어야 한다.
도 1은 종래의 인쇄 회로 기판 상에 광전 변환 모듈과 인쇄 회로 기판 내에 형성된 광도파로 간의 광 연결 구조를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)(10)의 내부에 광도파로(11)가 형성되고, 인쇄 회로 기판(10)의 상부에는 광소자(21b,22b)와 광소자를 구동하기 위한 구동 IC(21a,22a)로 이루어진 광소자 패키지(21,22)가 솔더볼(24)에 의해 인쇄 회로 기판에 결합된다.
이 구조에서, 광소자 패키지(21,22)의 광소자(21b,22b)의 직하 방향으로 상기 광도파로(11)로 연결되는 관통공이 형성되고, 광소자(21b,22b)로부터 발생한 빛이 인쇄 회로 기판(10)의 광도파로(11)로 입사되는 구조이다.
광소자(21b,22b)는 발광소자 또는 수광소자로서, 발광소자의 경우 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 또는 LED(Light Emitting Diode) 등이 사용될 수 있으며, 수광소자의 경우 포토 다이오드 등이 사용된다.
이와 같이 구성된 종래의 광전 변환 모듈에서, 좌측에 위치한 광소자 패키지(21)를 발광 소자 패키지라 하고, 우측에 위치한 광소자 패키지(22)를 수광 소자 패키지라고 가정하면, 발광 소자(21b)로부터 발광된 광을 광도파로(11)를 경유하여 수광 소자(22b)로 전달하기 위해서는, 인쇄 회로 기판(10)의 광도파로(11)의 양쪽 단면에 특정 각도로 경사진 마이크로 미러(12a,12b)를 설치하고, 미러를 통한 반사를 이용하는 것이 주지의 기술이다.
그러나, 이러한 구성의 종래의 광전 변환 모듈은 광소자(21b,22b)와 인쇄 회로 기판(10)의 광도파로(11) 간의 광접속(또는 광 커플링)에 많은 문제점이 있다. 종래의 광전 변환 모듈은 상기 광소자(21b,22b)와 광도파로(11) 간의 상호 이격된 거리로 인하여 광커플링 효율이 매우 낮다는 단점이 있다.
예를 들어, 광소자(21b,22b)로서 VCSEL을 사용하는 경우, 상기 VCSEL은 공기 중에 빛을 출사할 때의 발산각이 25도 ~ 30도 정도가 되기 때문에 광도파로와의 이격된 거리가 길어질수록 광 결합 효율은 크게 떨어지게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 광소자(21b,22b)와 광도파로(11) 사이에 렌즈(13a,13b)를 설치하여 광 결합 효율을 향상시키려는 방안이 제시되었으나, 이 경우 렌즈를 상기 광소자(21b,22b)와 광도파로(11) 사이에 설치하기 위한 추가적인 공정이 필요하며, 이는 대량 생산에 걸림돌이 된다는 문제점이 있다.
또한, 광도파로 내의 끝단에 형성되는 마이크로 미러(12a,12b)는 두께가 수십 미크론 정도의 크기를 갖는 금속 박막으로 제조되고, 상기 마이크로 미 러(12a,12b)를 통해 광소자와 정확한 위치에서 광축과 정렬하기 위해서는 여러 단계의 공정을 필요로 하며, 이 과정에서 광전 변환 모듈의 신뢰성이 크게 떨어진다는 문제점이 있다.
이상 설명한 바와 같이, 종래 기술에서는 광소자와 광도파로간 결합 특성이 떨어져서, 수광시 또는 발광시 광손실이 발생하는 문제점이 있고, 그에 더하여 마이크로 미러, 렌즈 등은 초소형의 크기로 인해 광축과의 정합이 어려우며, 쉽게 훼손되어 버려, 이로 인해 공정 및 생산비의 부담이 커지는 문제점이 있음을 알 수 있다.
본 발명의 목적은 인쇄 회로 기판 상에 형성된 광도파로와 광소자간의 광커플링 특성을 향상시킨 광커플링 구조체 및 이를 구비한 광전 변환 모듈을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 내부에 광도파로 어레이가 형성된 인쇄회로기판 및 상기 광도파로에 커플링되기 위한 광소자부를 포함하는 광소자 어레이칩으로 이루어진 광커플링 구조체에 관한 것으로, 상기 인쇄회로기판의 상부에는 상기 광도파로 어레이와 직교하는 방향으로 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공의 측벽에는 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프에 대응하여 형성된 월패드가 형성되어 있으며, 상기 광소자 어레이칩을 상기 인쇄 회로 기판 내의 관통공으로 삽입하고, 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프와 상기 인쇄 회로 기판 내의 월패드가 결합되어, 상기 광도파로 어레이와 상기 광소자 어레이의 광커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체가 제공된다.
여기서, 상기 인쇄 회로 기판의 관통공 측면에 형성되는 월패드는 상기 광소자 어레이칩에 형성된 전극 범프 보다 크게 형성되는 것이 광소자 어레이와 광도파로 어레이와의 위치정합에 유리하다.
광도파로 어레이의 배열 패턴은 광소자 어레이칩에 형성된 광반응부의 배열 패턴에 대응하여 형성되는 것이 바람직하며, 광소자 어레이의 광반응부는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), LED(Light Emitting Diode) 및 포토 다이오드(Photo Diode) 중 하나인 것이 좋다.
반도체 기술의 발전에 따라 인쇄 회로 기판 상에서 LSI간 구리배선을 통한 정보전송은 한계에 도달하고 있으며, 광전송을 통해 이를 구현하고자 하는 노력이 진행되고 있다.
본 발명은 광도파로가 내장되어 있는 인쇄 회로 기판 상에서 LSI간 대용량의 정보전송을 가능하게 한다. 특히 인쇄 회로 기판 내의 월패드를 이용해 광소자와 광도파로 간에 렌즈, 미러 없이 빛을 전달 할 수 있어, 광손실을 대폭 줄일 수 있으며, 월패드 제작 공정이 기존 PCB 기술로 가능하기 때문에 전체적으로 대량생산 및 저가격화 실현의 장점을 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 광전 변환 모듈 및 그 제조 방법에 대해 이하에 설명한다. 또한 본 발명의 설명에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술 에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 광전 변환 모듈의 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 광전 변환 모듈은 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 광신호 전달을 위한 광도파로 어레이(111)가 형성되고, 상기 인쇄 회로 기판(110)의 수직방향으로 관통하여 형성된 관통공(115, 도2에서는 표시되지 않음)으로 광소자 어레이칩(120)이 삽입되어 실장된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 인쇄 회로 기판(110)의 관통공 상방으로 상기 광소자 어레이칩(120)을 구동하기 위한 반도체칩(140)이 플립칩 본딩 방식에 의해 상기 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 실장된다. 반도체칩(140)은 인쇄 회로 기판(110)의 상부에 형성된 신호 라인(129)에 솔더볼(141)을 통해 전기적으로 결합되어, 상기 반도체칩(140)과 인쇄 회로 기판(110) 사이에 전기 신호가 교환된다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 광커플링 구조에 관해 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판(110)과 광소자 어레이칩(120)의 결합 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광소자 어레이칩(120)은 상기 인쇄 회로 기판(110)에 형성된 관통공(115)을 통해 삽입되고, 상기 광소자 어레이칩(120)에 형성된 광반응부(122)와 상기 인쇄회로 기판(110) 내부에 형성된 광도파로 어레이(111)가 광커플링 된다.
도 4는 상기 인쇄 회로 기판(110)과 광소자 어레이칩(120)의 사이의 광커플링 구조체를 보다 세부적으로 도시한 도면이다.
먼저, 인쇄 회로 기판(110)에 대해 설명한다. 인쇄 회로 기판(110)의 상부에는 반도체 칩(140)으로부터의 전기 신호를 전송하기 위한 신호 라인(129)이 패터닝되어 형성되고, 상기 인쇄 회로 기판(110)에 형성된 관통공(115) 내의 측벽에는 월패드(114a,114b)가 형성되어 있다.
인쇄회로기판(110) 상부의 월패드(114a)는 상기 신호 라인(129)에 연결되어 있고, 인쇄회로기판(110) 하부의 월패드(114b)는, 도시하지는 않았지만, 인쇄 회로 기판(110) 내부의 그라운드 라인에 연결되어 있다. 또한, 상기 인쇄 회로 기판(110)의 내부에는 광도파로 또는 광도파로 어레이(111)가 형성되어 있다.
다음으로, 광소자 어레이칩(120)에 대해 설명한다. 광소자 어레이칩(120)은 통상적으로 인쇄 회로 기판(110) 상부의 월패드(114a)에 결합되는 신호 라인 전극 범프(121a)와, 인쇄 회로 기판(110) 하부의 월패드(114b)에 결합되는 그라운드 라인 전극 범프(121b), 및 상기 인쇄 회로 기판(110) 내부의 광도파로 어레이(111)에 커플링되는 광반응부(122)를 포함한다.
여기서 주의할 점은, 광소자 어레이칩(120)은 통상적으로 미리 정해진 규격을 갖고 제공되기 때문에, 상기 월패드(114a,114b) 및 광도파로 어레이(111)를 인쇄 회로 기판(110)의 관통공 내에 형성할 때, 상기 광소자 어레이칩(120)에 형성된 전극 범프(121a,121b)와 광반응부(122)의 규격 및 위치에 대응하도록, 상기 인쇄 회로 기판(110)의 관통공 내의 측벽에 상기 월패드(114a,114b)와 광도파로 어레이(111)를 형성하는 것이 중요하다.
이와 같이 광소자 어레이칩(120)에 형성된 전극 범프와 광소자 어레이에 대응하여 관통공내 측벽에 월패드와 광도파로를 형성하고, 상기 광소자 어레이칩(120)을 인쇄 회로 기판(110)의 관통공(115)을 통해 삽입 실장한 후, 월패드(114a,114b)와 전극 범프(121a,121b)의 위치를 조정하는 것만으로 비교적 쉽게 광도파로 어레이(111)와 광반응부(122) 간에 광커플링이 효율적으로 달성된다.
또한, 이와 반대로, 인쇄 회로 기판(110)의 관통공 내의 측벽에 상기 월패드(114a,114b)와 광도파로 어레이(111)를 미리 형성해 두고, 상기 관통공 내로 삽입되는 광소자 어레이칩(120) 상의 전극 범프(121a,121b)와 광반응부(122)의 규격 및 위치를 상기 월패드(114a,114b)와 광도파로 어레이(111)에 일치하도록 형성할 수도 있다.
도 5는 월패드(114a,114b)와 광도파로(111)가 형성된 인쇄 회로 기판(110)에 상기 관통공(115)을 경유해서 광소자 어레이칩(120)을 삽입 실장한 후 측면에서 바라본 도면이다.
인쇄 회로 기판(110)의 관통공(115) 내의 측벽에 형성된 월패드(114a,114b)와 광도파로 어레이(111)는 상기 광소자 어레이칩(120)의 전극 범프(121a,121b)와 광반응부(122)에 대응하여 형성됨에 따라, 상기 광소자 어레이칩(120)을 인쇄 회로 기판(110) 측의 관통공(115)에 삽입하고, 인쇄 회로 기판(110)의 월패드(114a,114b)에 광소자 어레이칩(120) 측의 전극 범프(121a,121b)를 정합시켜 결합하는 것만으로 광도파로 어레이(111)와 광반응부 어레이(122)의 광커플이 효율적으로 달성된다.
또한, 인쇄 회로 기판(110)의 관통공(115)의 측면에 형성되는 월패드(114a,114b)의 크기는 광소자 어레이칩(120)에 형성되는 전극 범프(121a,121b)에 비해 크게 형성해 둠으로써, 후속하여 광소자 어레이칩(120)을 상기 관통공(115)을 통해 실장하는 경우, 일정범위 내에서 광반응부(122)의 위치를 상기 광도파로 어레이(111)에 맞게 조정하여 월패드(114a,114b)와 전극 범프(121a,121b)를 결합시키는 것이 바람직하다.
설명의 편의를 위해, 상기 도 3, 도 4에서 전극패드, 광도파로, 전극범프 및 광소자의 수를 4개만 표시하였지만, 실제 적용할 때에는 개수에 제한 없이 확장가능하다.
광소자 어레이칩(122)으로서는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), LED(Light Emitting Diode), 포토 다이오드(Photo Diode) 등을 사용할 수도 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 인쇄 회로 기판(110)과 광소자 어레이칩(120)의 사이에는 광커플링 효율을 증가시키기 위해 광투과성 에폭시가 충진되는 것이 바람직하다.
광투과성 에폭시는 광도파로(111)와 비슷한 굴절률을 가지며, 광소자 어레이칩(122)의 사용파장에서 광투과성이 좋은 폴리머 계열의 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 광투과성 에폭시는 1.4 ~ 1.6의 굴절률을 가지고, 광반응부(122)에서 출사되는 광의 파장에서 80~95%의 광 투과율을 가지는 에폭시인 것이 바람직하다.
한편, 광반응부(122)와 광도파로(111) 사이의 광커플링은 반드시 광투과성 에폭시에 의해 이루어지는 것은 아니며, 광커플링 효율이 크게 떨어지지 않는 범위 내에서 통상적인 패키징 기술에 의해 커플링될 수도 있다.
도 6의 (a) 내지 (d)는 인쇄 회로 기판(110) 내에 형성될 수 있는 다양한 월패드의 형태를 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서는 설명상 편의를 위해, 월패드 114a, 114b를 특별히 구별함이 없이 참조번호 114로 기재함과 동시에, 광소자 어레이칩(120)에 형성되는 전극 범프 역시 참조번호 121로 하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 6의 (a)는 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 형성된 광도파로 어레이(111)를 중심으로 한 상하 부분에 대칭하여 각각 월패드로 사용하기 위한 월패드용 금속부(114)를 형성한 후, 상기 점선으로 나타낸 부분을 홀가공하여 제거한 월패드 구조를 나타낸다.
이런 금속부(114)의 배치 및 가공에 의하면, 월패드(114)는 인쇄 회로 기판 내에 한쪽 부분에만 위아래로 형성된다. 이런 형태는 한쪽면에만 전극 범프가 형성된 광소자 어레이칩(120)을 사용할 때 유용하다.
상기 도 6의 (a)에서는 오른쪽에 월패드(114)가 형성되어 있지만, 홀가공 위치에 따라 월패드는 관통공(115)의 왼쪽에 형성될 수 있다.
도 6의 (b)는 인쇄회로 기판(110)의 내부에 형성된 광도파로 어레이(111)를 중심으로 하여 상부와 하부에 각각 금속부(114)를 형성하되, 수직한 방향으로 상부에 위치한 금속부의 중심과 하부에 위치한 금속부의 중심이 어긋나도록 배치한 후, 상기 점선으로 나타낸 부분을 홀가공하여 제거한 월패드의 구조를 나타낸다.
이런 금속부(114)의 배치 및 가공에 의하면, 월패드(114)는 인쇄 회로 기판(110)의 우측 상단과 좌측 하단에 형성된다. 이런 형태는 광소자 어레이칩에 형성되는 전극 범프(121)가 양쪽면에 위치하되, 적어도 일부가 우측 상단에 그리고 나머지 일부가 좌측 하단에 형성된 경우에 유용하다.
또한 상기 도면에서 월패드의 좌우 위치는 인쇄 회로 기판(110)에 형성되는 금속부의 위치를 조절함으로써 변경될 수 있다.
도 6의 (c)는 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 형성된 광도파로 어레이(111)를 중심으로 하여, 금속부(114)를 인쇄 회로 기판(110)의 아랫부분에 넓게 형성한 후, 금속부(114)의 중앙부분을 홀가공하여 광소자 어레이칩(120)의 전극 범프(121)가 광소자 어레이칩(120)의 하측의 양면에 형성된 경우에 유리하다.
이 실시예에서는 금속부(114)의 위치를 인쇄 회로 기판(110)의 윗부분에 넓게 형성하는 것에 의해 광소자 어레이칩(120)의 전극 범프(121)가 광소자 어레이칩(120)의 상측의 양면에 형성된 경우에 대응시킬 수 있다는 것은 자명하다.
도 6의 (d)는 금속부(114)의 위치를 인쇄 회로 기판(110)의 윗부분과 아랫부분에 넓게 형성하는 것에 의해 광소자 어레이칩(120)의 전극 범프(121)가 광소자 어레이칩(120)의 상측과 하측의 양면 어느 곳에 형성된 경우에 대응시킬 수 있도록 형성한 것이며, 이런 월패드(114)는 상기 도 6의 (a), (b), (c)의 광소자 어레이칩(120)에 모두 대응할 수 있다는 이득이 얻어질 수 있다.
도 3 내지 도 6에서 월패드의 입체형상은 반원통의 구조를 갖는 것으로 도시되었지만, 금속부의 형성 방법에 따라 직육면체형, 반원추형 모두가 가능하며, 폭, 두께, 깊이 등도 적용하는 어플리케이션에 따라 다양하게 변경가능하다.
월패드(114)는 구리, 알루미늄, 금 등 다양한 금속이 사용될 수 있는데, 광소자 어레이칩(120)과의 본딩 성능을 향상시키기 위해 Ni, Au, Sn, Ag 등 다양한 재료의 도금막이 추가로 코팅될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
또한 상기 실시예에서 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 형성되는 광도파로(111)는 실리카 광도파로 또는 폴리머 광도파로로 형성되는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 실리카 및 폴리머 이외에도 유리와 같이 투명한 재질이면 어떤 재료로 형성되어도 좋다.
또한 상기 실시예에서 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 형성되는 광도파로(111)의 단면의 형태가 사각형인 것으로 도시되었지만, 광섬유와 같은 광도파로를 이용하는 경우에는 상기 광도파로(111)의 단면은 원형으로 형성될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명한 사실이다.
도 7은, 인쇄 회로 기판(110) 상에 형성된 LSI1 과 LSI2 간 광연결 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 인쇄 회로 기판(110)에는 제1 관통공(115a) 및 제2 관통공(115b)가 형성되고, 각각의 관통공(115a,115b)에는 제1 광소자 어레이칩(120a) 및 제2 광소자 어레이칩(120b)이 삽입되어, 제1 광소자 어레이칩 및 제2 광소자 어레이칩에 형성된 전극 범프가 인쇄 회로 기판(110)의 관통공 측면에 미리 형성된 월패드들(114)에 접합됨에 따라 제1 및 제2 광소자 어레이칩(120)에 형성된 광반응부(122a,122b)와 광도파로(111) 사이에서 광 커플링이 달성될 수 있다.
제1 광소자 어레이칩(120a)이 발광부를 포함하고, 제2 광소자 어레이칩(120b)이 수광부를 포함하는 것으로 가정하면, LSI1에서 생성된 전기신호는 구동회로를 포함하는 반도체칩(140a)과, 월패드(114)를 통해 광소자 어레이칩(120a)에 형성된 발광부(VCSEL,LED 등)로 전달되고, 발광소자는 수신한 전기신호에 대응하는 빛을 방출하고, 방출된 빛은 앞단에 형성된 인쇄 회로 기판(110) 내의 광도파 로(111)를 따라 진행된다.
광도파로(111)의 일측단의 발광부에서 방출된 빛은 광도파로(111)의 타측단에 형성된 광소자 어레이칩(120b)의 수광부(PD)로 전달되어 전기신호로 변환되고, 월패드(114)와 반도체칩(140b)을 통해 LSI2로 전달된다.
이를 통해 대용량의 LSI간 정보를 광도파로를 통해 전달가능하다. 도면에서 인쇄 회로 기판(110)과 LSI 1,2 및 반도체칩(140a,140b)의 본딩은 솔더볼을 이용한 플립 칩 본딩의 형태이지만, 일반적인 와이어 본딩 형태도 가능하다.
또한 플립칩 본딩 및 와이어 본딩을 위해서는 범프 패드가 필요하지만, 본 도면에서는 도면이 복잡해지는 것을 방지하기 위해 범프 패드를 생략하였다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되 는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 인쇄 회로 기판 내부에 광도파로가 형성된 경우의 광도파로와 광소자 패키지간의 광커플링 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광전 변환 모듈의 일례를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 광소자 어레이칩과 인쇄회로기판의 결합 방법을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시한 광소자 어레이칩과 인쇄회로기판의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 5는 광도파로와 광반응부간의 위치 정합을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 LSI 패키지의 구성 및 이들간 신호 전달 과정을 개략적으로 도시한 도면.

Claims (12)

  1. 내부에 광도파로 어레이가 형성된 인쇄회로기판 및 상기 광도파로에 커플링되기 위한 광반응부를 포함하는 광소자 어레이칩으로 이루어진 광커플링 구조체에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상부에는 상기 광도파로 어레이와 직교하는 방향으로 관통공이 형성되어 있고,
    상기 관통공의 측벽에는 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프에 대응하여 형성된 월패드가 형성되어 있으며,
    상기 광소자 어레이칩을 상기 인쇄 회로 기판 내의 관통공으로 삽입하고, 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프와 상기 인쇄 회로 기판 내의 월패드가 결합되어, 상기 광도파로 어레이와 상기 광소자 어레이의 광커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 관통공 측면에 형성되는 월패드는 상기 광소자 어레이칩에 형성된 전극 범프 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광도파로 어레이의 배열 패턴은 상기 광소자 어레이칩에 형성된 광반응부 어레이의 배열 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광소자 어레이의 광반응부는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), LED(Light Emitting Diode) 및 포토 다이오드(Photo Diode) 중 하나인 것을 특징으로 하는 광커플링 구조체.
  5. 내부에 광도파로 어레이가 형성된 인쇄회로기판 및 상기 광도파로에 커플링되기 위한 광반응부를 포함하는 광소자 어레이칩, 상기 광소자 어레이를 구동하기 위한 반도체칩으로 이루어진 광전변환모듈에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상부에는 상기 광도파로 어레이와 직교하는 방향으로 관통공이 형성되어 있고,
    상기 관통공의 측벽에는 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프에 대응하여 형성된 월패드가 형성되어 있으며,
    상기 반도체칩은 상기 인쇄회로기판의 상부에 형성되는 신호 라인을 통해 상 기 인쇄회로기판에 전기적으로 결합되어 있으며,
    상기 광소자 어레이칩은 상기 인쇄 회로 기판 내의 관통공으로 삽입 및 접합되어, 상기 광소자 어레이칩의 전극 범프와 상기 인쇄 회로 기판 내의 월패드가 전기적으로 결합되어, 상기 광도파로 어레이와 상기 광반응부 어레이의 광커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전 변환 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 관통공 측면에 형성되는 월패드는 상기 광소자 어레이칩에 형성된 전극 범프 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 변환 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광도파로 어레이의 배열 패턴은 상기 광소자 어레이칩에 형성된 광소자 어레이의 배열 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 광전 변환 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광소자 어레이의 광반응부는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), LED(Light Emitting Diode) 및 포토 다이오드(Photo Diode) 중 하나인 것 을 특징으로 하는 광전 변환 모듈.
  9. 내부에 광도파로 어레이가 형성된 인쇄회로기판,
    상기 광도파로에 커플링되기 위한 복수개의 광반응부를 포함하는 광소자 어레이칩,
    상기 복수의 광소자 어레이를 각각 구동하기 위해 상기 인쇄회로기판 상부에 형성된 신호 라인을 통해 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 결합된 복수의 반도체칩, 및
    상기 복수의 반도체칩을 각각 제어하기 위한 복수의 LSI 칩을 포함하는 LSI 패키지에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상부에는 상기 광도파로 어레이와 직교하는 방향으로 상기 복수의 광소자 어레이칩을 수용하기 위한 관통공이 형성되어 있고,
    상기 복수의 관통공의 측벽에는 상기 복수의 광소자 어레이칩의 전극 범프에 대응하여 월패드가 형성되어 있으며,
    상기 반도체칩 및 상기 복수의 LSI 칩은 상기 인쇄회로기판의 상부에 형성되는 신호 라인을 통해 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 결합되어 있고,
    상기 복수의 광소자 어레이칩은 상기 인쇄 회로 기판 내의 관통공으로 삽입 및 접합되어, 상기 복수의 광소자 어레이칩의 전극 범프와 상기 인쇄 회로 기판 내의 월패드가 전기적으로 결합되어, 상기 광도파로 어레이와 상기 광반응부 어레이 의 광커플링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 LSI 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판의 복수의 관통공 측면에 형성되는 월패드는 광소자 어레이칩에 형성된 전극 범프 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 LSI 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광도파로 어레이의 배열 패턴은 상기 광소자 어레이칩에 형성된 광반응부 어레이의 배열 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 LSI 패키지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광소자 어레이의 광반응부는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser), LED(Light Emitting Diode) 및 포토 다이오드(Photo Diode) 중 하나인 것을 특징으로 하는 LSI 패키지.
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