KR101071550B1 - 광전변환모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광소자와 광도파로를 수평방향으로 정렬시켜 광 커플링 효율을 향상시키고, 이를 통해 광 손실을 감소시킬 수 있는 광전변환모듈을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 일측부로부터 타측부로 관통되는 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 집적회로기판과, 상기 집적회로기판과 대향되는 일측벽에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 광소자가 설치된 광소자 어레이와, 상기 집적회로기판 상부에 실장된 반도체칩을 포함하는 광전변환모듈을 제공한다.

광소자, 광전변환, 광도파로, 전기회로소자, 광회로소자

Description

광전변환모듈{A PHOTOELECTRIC CONVERSION MODULE}

본 발명은 광전변환모듈에 관한 것으로, 구체적으로 광 커플링(optical coupling) 효율을 향상시킬 수 있는 광전변환모듈에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술에서는 전송되는 데이터가 고속화 및 대용량화되어 감에 따라 고속 통신 환경을 실현하기 위한 광 통신 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 광 통신에서는 송신측의 광전변환소자에서 전기신호를 광신호로 변환하고, 변환된 광신호를 광섬유(optical fiber) 또는 광도파로(wave guide)를 이용하여 수신측으로 전송한다. 수신측의 광전변환소자에서는 수신된 광신호를 다시 전기신호로 변환한다. 이러한 광전변환소자가 시스템 내에 적용되어 상용화되기 위해서는 전기 접속 및 광 커플링(optical coupling)이 효율적으로 이루어지도록 구성되어야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 광전변환모듈의 일례를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 광전변환모듈은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)(30) 상부에 배치된 송신측 및 수신측 광전변환소자(10, 20)를 포함한다.

송신측 광전변환소자(10)는 인쇄회로기판(30) 내에 형성된 광도파로(32)의 일측부로 광을 방출하는 제1 광소자(12)와, 제1 광소자(12)를 제어하는 제1 반도체칩(14)을 포함한다. 수신측 광전변환소자(20)는 광도파로(32)를 통해 전송된 광신호를 수신하는 제2 광소자(22)와, 제2 광소자(22)를 제어하는 제2 반도체칩(24)을 포함한다.

제1 및 제2 광소자(12, 22)는 각각 제1 및 제2 반도체칩(14, 24) 하부에 접합된다. 또한, 제1 및 제2 광소자(12, 22)는 각각 광도파로(32)의 종단부와 대응되도록 배치된다.

제1 및 제2 반도체칩(14, 24)은 각각 접속범프(16, 26)를 통해 인쇄회로기판(30) 상부면에 형성된 신호라인(34)과 접속되어 전기적으로 인쇄회로기판(30)과 연결된다.

이러한 구성을 갖는 종래기술에 따른 광전변환모듈의 구동특성을 살펴보기로 한다.

송신측 광전변환소자(10)의 제1 반도체칩(14)의 제어에 따라 제1 광소자(12)는 전기신호를 광신호로 변환한다. 제1 광소자(12)를 통해 변환된 광신호는 광도파로(32)의 송신측 종단부에 형성된 제1 마이크로 미러(32a)를 통해 반사되어 광도파로(32)의 내부로 전송된다. 광도파로(32)의 내부로 전송된 광신호는 광도파로(32)의 수신측 종단부에 형성된 제2 마이크로 미러(32b)를 통해 반사되어 수신측 광전 변환소자(20)의 제2 광소자(22)로 입력된다. 제2 광소자(22)는 제2 반도체칩(24)의 제어에 따라 광도파로(32)를 통해 전송된 광신호를 수신하여 전기신호로 변환하여 출력한다.

이와 같이 종래기술에 따른 광전변환모듈에서는 제1 및 제2 광소자(12, 22)가 광도파로(32)의 신장된 방향과 수직방향으로 이격되어 배치됨에 따라 광 커플링 효율이 저하되는 문제가 있다. 일반적으로, 제1 광소자(12)로는 수직공진표면발광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)를 사용하고 있는데, 수직공진표면발광레이저는 공기 중에 빛을 출사할 때의 발산각이 대략 25~30°정도가 되기 때문에 광도파로(32)와의 이격된 거리가 길어질수록 광 커플링 효율은 크게 감소한다.

광 커플링 효율이 감소하는 문제점을 해결하기 위한 일환으로, 종래기술에 따른 광전변환모듈에서는 제1 및 제2 광소자(12, 22)와 광도파로(32) 사이에 렌즈(36a, 36b)를 설치하여 광 커플링 효율을 향상시키기 위한 방안이 제안되었다. 렌즈(36a, 36b)는 수직공진표면발광레이저로부터 출사되는 광의 퍼짐을 방지하여 광 커플링 효율을 향상시킬 수 있다. 하지만, 제1 및 제2 광소자(12, 22)와 광도파로(32) 사이의 이격거리에 따라 설치되는 렌즈(36a, 36b)의 개수가 증가하기 때문에 렌즈(36a, 36b)를 제1 및 제2 광소자(12, 22)와 광도파로(32) 사이에 각각 설치하기 위한 추가적인 공정이 필요하며, 이는 대량 생산에 걸림돌이 되는 문제점이 있다.

한편, 전술한 바와 같이 종래기술에 따른 광전변환모듈에서는 광도파로(32) 의 양측 종단면에 각각 특정 각도로 경사진 마이크로 미러(36a, 36b)를 형성하여 제1 광소자(12)로부터 출사된 광을 반사시켜 광도파로(32) 내부로 진행시키고, 광도파로(32)를 통해 전송된 광을 반사시켜 제2 광소자(22)로 진행시킨다. 그러나, 마이크로 미러(36a, 36b)는 두께가 수십 미크론 정도의 크기를 갖는 금속 박막으로 제조하고, 광전변환모듈의 제조공정시 마이크로 미러(36a, 36b)를 특정 각도로 경사지게 형성하거나 정확한 위치에서 광축과 정렬하기 위해서는 여러 단계의 공정을 필요로 하며, 이 과정에서 광전변환모듈의 신뢰성이 크게 저하된다는 문제점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래기술에 따른 광전변환모듈에서는 광소자와 광도파로 간 수직방향으로의 이격거리에 의해 광 커플링 효율이 감소하여 발광 또는 수광시 광이 손실되는 문제점이 있다. 또한, 광 커플링 효율이 감소되는 것을 해결하기 위해 추가로 형성 또는 설치되는 마이크로 미러와 렌즈 등으로 인해 제조공정이 복잡해지고, 또한, 마이크로 미러와 같은 소자는 초소형 구조로 제작되기 때문에 사실상 광축과의 정합이 어려울 뿐만 아니라, 제조과정 중에서 쉽게 파손되는 문제가 있다. 이로 인해 공정 및 생산비의 부담이 커지는 문제점이 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 다음과 같은 목적들이 있다.

첫째, 본 발명은 광소자와 광도파로를 수평방향으로 정렬시켜 광 커플링 효율을 향상시키고, 이를 통해 광 손실을 감소시킬 수 있는 광전변환모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 광전변환모듈의 전기회로소자와 광회로소자를 독립적으로 서로 분리시켜 인쇄회로기판 상부에 배치하고, 이를 통해 전기회로소자 또는 광회로소자 고장시 독립적으로 교체 가능하도록 하여 고장수리가 간편한 광전변환모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 광전변환모듈의 구성요소를 종래기술 대비 감소시켜 대량 생산이 가능하고, 제조비용을 감소시킬 수 있는 광전변환모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 일측부로부터 타측부로 관통되는 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 집적회로기판과, 상기 집적회로기판과 대향되는 일측벽에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되 는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 광소자가 설치된 광소자 어레이와, 상기 집적회로기판 상부에 실장된 반도체칩을 포함하는 광전변환모듈을 제공한다.

또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성되며, 타측벽에 제3 및 제4 전극패드가 형성된 집적회로기판과, 상기 집적회로기판의 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제1 광소자가 설치된 제1 광소자 어레이와, 상기 집적회로기판의 타측벽과 대향되는 부위에 상기 제3 및 제4 전극패드와 각각 접속되는 제3 및 제4 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제2 광소자가 설치된 제2 광소자 어레이와, 상기 집적회로기판 상부에 각각 실장된 제1 및 제2 반도체칩을 포함하는 광전변환모듈을 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 측면에 따른 본 발명은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 일측부로부터 타측부로 관통되는 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 제1 집적회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 상기 광도파로 어레이가 연장되어 내부에 형성되며, 일측벽에 제3 및 제4 전극패드가 형성된 제2 집적회로기판과, 상기 제1 집적회로기판의 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제1 광소자가 설치된 제1 광소자 어레이와, 상기 제2 집적회로기판과 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제3 및 제4 전극패드와 각각 접속되는 제3 및 제4 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제2 광소자가 설치된 제2 광소자 어레이와, 상기 제1 및 제2 집적회로기판 상부에 각각 실장된 제1 및 제2 반도체칩을 포함하는 광전변환모듈을 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 측면에 따른 본 발명은 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 일측부로부터 타측부로 관통되는 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 배어기판과, 상기 배어기판과 대향되는 일측벽에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 광소자가 설치된 광소자 어레이와, 상기 인쇄회로기판 상부에 실장된 반도체칩을 포함하는 광전변환모듈을 제공한다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과들이 있다.

첫째, 본 발명에 의하면, 광도파로 어레이의 일측벽에 전극패드를 설치하고, 전극패드를 통해 광소자가 광도파로 어레이 내에서 광이 전송되는 방향과 수평방향으로 자동 정렬되도록 배치함으로써 광 커플링 효율을 향상시켜 광 손실을 감소시킬 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 광도파로 어레이의 일측벽에 설치된 전극패드를 통해 광소자가 광도파로 어레이 내에서 광이 전송되는 방향과 수평방향으로 자동 정렬되도록 배치함으로써 광소자와 광도파로 사이의 간격을 수십 ㎛ 이내로 유지시키는 것이 가능하여 종래기술에 따른 광전변환모듈에 비하여 우수한 광 커플링 효율 을 얻을 수 있다.

셋째, 본 발명에 의하면, 광전변환모듈의 전기회로부(반도체칩)와 광회로부(광도파로 어레이)를 물리적으로 서로 분리시켜 인쇄회로기판 상부에 배치함으로써 전기회로부 또는 광회로부 고장시 독립적으로 교체 가능하도록 하여 고장수리가 간편한 광전변환모듈을 제공할 수 있다.

넷째, 본 발명에 의하면, 광소자를 광도파로 어레이 내에서 광이 전송되는 방향과 수평방향으로 정렬되도록 배치함으로써 종래기술에 따른 광전변환모듈에 비해 마이크로 미러와 렌즈와 같은 구성요소가 필요하지 않아 종래기술 대비 구성요소의 수를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 모듈의 대량 생산이 가능하고, 제조비용을 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 각 구성요소의 두께, 폭, 크기 등은 설명의 편의를 위해 과장되어 도시되었다. 또한, 명세서 전체에 '접속범프' 또는 '전극범프'로 기재되어 있는 경우, 이들은 각각 통상적인 솔더볼(solder ball)을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호로 표기된 부분은 동일 요소를 나타낸다.

실시예1

도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따른 광전변환모듈은 인쇄회로기판(100)과, 인쇄회로기판(100) 상부에 실장되고 내부에 광도파로 어레이(111)가 형성된 집적회로기판(IC 기판)(110)과, 집적회로기판(110) 상부에 실장된 반도체칩(140)과, 광도파로 어레이(111)와 수평방향으로 정렬된 광소자 어레이(120)를 포함한다.

집적회로기판(110)은 제1 접속범프(101)를 통한 플립 칩(flip chip) 본딩방식에 의해 인쇄회로기판(100)과 전기적으로 접속될 수 있다. 집적회로기판(110) 내에는 광소자 어레이(120)로부터 제공되는 광신호를 전송하기 위한 광도파로 어레이(111)가 형성된다.

도 3은 본 발명에 따른 광 커플링 구조체를 보다 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 집적회로기판(110)과 광소자 어레이(120)를 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 광소자 어레이(120)와 대향되는 집적회로기판(110)의 일측벽에는 광도파로 어레이(111)를 경계로 상하부에 각각 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)가 형성된다. 또한, 집적회로기판(110)의 상부에는 반도체칩(140)으로부터 전기신호를 전송하거나, 반도체칩(140)으로 전송하기 위한 신호라인(129)이 형성된다. 신호라인(129)은 제1 전극패드(114a)와 일체형으로 형성되거나 또는 전기적으 로 접속된다. 제2 전극패드(114b)는 집적회로기판(110) 내의 접지라인(도시되지 않음)과 접속된다.

광소자 어레이(120)는 집적회로기판(110)의 제1 전극패드(114a)에 접속되는 제1 전극범프(121a)와, 집적회로기판(110)의 제2 전극패드(114b)에 접속되는 제2 전극범프(121b)와, 광도파로 어레이(111)와 광 접속되는 광소자(발광부 또는 수광부)(122)를 포함한다.

집적회로기판(110)을 제작하는데 있어서, 광소자 어레이(120)는 미리 정해진 규격을 갖고 제공됨에 따라 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)와 광도파로 어레이(111)를 집적회로기판(110)에 형성할 때 광소자 어레이(120)에 형성된 제1 및 제2 전극범프(121a, 121b)와 광소자(122)의 규격 및 위치에 대응되도록 집적회로기판(110)에 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)와 광도파로 어레이(111)를 형성함으로써 비교적 쉽게 광도파로 어레이(111)와 광소자(122) 사이에 광 커플링을 효율적으로 달성할 수 있다.

도 4는 집적회로기판(110)에 광소자 어레이(120)를 접속시킨 후 측면에서 바라본 도면이다.

도 4와 같이, 집적회로기판(110)의 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)는 광소자 어레이(120)의 제1 및 제2 전극범프(121a, 121b)와 대응되도록 형성되고, 광도파로 어레이(111)는 광소자(122)와 대응되도록 형성된다. 이에 따라 도 3에서와 같이 화살표 방향(B)으로 집적회로기판(110)과 광소자 어레이(120)를 접속하는 것만으로도 광도파로 어레이(111)와 광소자(122) 사이의 광 커플링은 효율적으로 달성 할 수 있다.

또한, 집적회로기판(110)의 일측벽에 형성되는 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)의 크기는 광소자 어레이(120)의 제1 및 제2 전극범프(121a, 121b) 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이를 통해 일정 범위 내에서 광소자 어레이(120)의 위치조정이 가능하도록 하여 광도파로 어레이(111)와 광소자(112) 간의 위치 정합 마진을 확보할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au) 등과 같은 다양한 금속이 사용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극패드(114a, 114b)는 광소자 어레이(120)와의 본딩 성능을 향상시키기 위하여 니켈(Ni), 금(Au), 주석(Sn), 은(Ag) 등과 같은 다양한 재료의 도금막이 코팅될 수도 있다.

도 2에서, 집적회로기판(110)은 제1 접속범프(101)를 통한 플립 칩 본딩방식에 의해 인쇄회로기판(100) 상부와 전기적으로 접속된다. 집적회로기판(110)은 반도체칩(140)이 인쇄회로기판(100)에 전기적으로 쉽게 접속되도록 해주는 중간 매개체로서 사용된다.

반도체칩(140)은 전극의 수가 많고 전극 간격이 수십 ㎛에 불과하여 이를 인쇄회로기판(100)에 직접 접합시키려면 인쇄회로기판(100)의 구조가 복잡해지고 비용도 크게 상승하는 문제가 발생될 수 있다. 이에 따라, 반도체칩(140)은 직접 인쇄회로기판(100) 상부에 실장하지 않고 집적회로기판(110) 상부에 실장하며, 이를 통해 반도체칩(140)과 인쇄회로기판(100) 사이에 집적회로기판(110)을 전기접속 매개체로서 사용하여 반도체칩(140)과 인쇄회로기판(100)을 전기적으로 접속시키는 것이다.

이와 같이, 집적회로기판(110) 상부에는 광소자 어레이(120)를 구동시키기 위한 구동회로가 내장된 반도체칩(140)이 실장된다. 반도체칩(140)은 제2 접속범프(141)와 신호라인(129)을 통해 집적회로기판(110)과 전기적으로 접속된다. 또한, 반도체칩(140)과 집적회로기판(110) 사이에는 집적회로기판(110)과 반도체칩(140) 간의 열적 스트레스(thermal stress)를 완화시키는 수지계열의 물질이 충진될 수도 있다.

또한, 도시되지는 않았지만, 필요에 따라서는 외부 온도 변화시 소자들(부품) 간의 열팽창 계수 차이에 의해 발생되는 스트레스를 완화시키기 위해 인쇄회로기판(100)과 집적회로기판(110)의 사이에는 소정의 수지계열의 물질이 충진될 수도 있다.

또한, 집적회로기판(110)과 광소자 어레이(120) 사이에는 광 커플링 효율을 증대시키기 위해 광 투과성 에폭시가 충진될 수도 있다. 광 투과성 에폭시로는 광도파로 어레이(111)의 광도파로와 비슷한 굴절률을 가지며, 광소자 어레이(120)의 사용 파장에서 광 투과성이 좋은 폴리머 계열의 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광 투과성 에폭시는 1.4~1.6의 굴절률을 가지고, 광소자 어레이(120)에서 출사되는 광의 파장에서 80~95%의 광 투과율을 가지는 에폭시인 것이 바람직하다.

한편, 광소자 어레이(120)와 광도파로 어레이(111) 사이의 광 커플링은 반드시 광투과성 에폭시에 의해 이루어지는 것은 아니며, 광 커플링 효율이 크게 떨어 지지 않는 범위 내에서 보조 슬리브 등을 이용한 통상적인 패키징 기술에 의해 커플링될 수도 있다.

도 2 및 도 3에서, 광소자 어레이(120)는 수직공진표면발광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), LED(Light Emitting Diode), 포토 다이오드(photo diode)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 광소자를 사용할 수 있다.

또한, 광도파로 어레이(111)는 실리카 광도파로 또는 폴리머 광도파로로 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명에서는 이러한 물질에 한정되지는 않으며 실리카 및 폴리머 이외에도 유리와 같이 투명한 재질이면 어떤 재료로도 형성되어도 좋다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 실시예1에 따른 광전변환모듈의 구동특성은 다음과 같다.

먼저, 인쇄회로기판(100) 내부에 형성된 전기배선(105)을 통해 전송된 신호는 집적회로기판(110)을 경유하여 반도체칩(140)의 구동회로로 전송된다. 구동회로의 전기신호는 제2 접속범프(141)와 신호라인(129)을 통해 광소자 어레이(120)의 광소자(122)로 전송된다. 광소자(122)(발광소자인 경우)는 입력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광도파로 어레이(111)로 전송하고, 광도파로 어레이(111)로 전송된 광신호는 광도파로 어레이(111)를 따라 도 2에 도시된 화살표 방향(A)으로 전송된다.

실시예2

도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈은 집적회로기판(210)의 양측으로 제1 광소자 어레이(220a)와 제2 광소자 어레이(220b)가 접속된 것을 제외하고는 도 2에 도시된 본 발명의 실시예1에 따른 광전변환모듈과 유사한 구조를 갖는다.

본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈은 인쇄회로기판(200) 상부에 집적회로기판(210)이 제1 접속범프(201)를 통한 플립 칩 본딩 방식에 의해 접합된다. 집적회로기판(210)의 상부에는 제1 및 제2 반도체칩(240a, 240b)으로부터의 전기신호를 전송하기 위한 신호라인(229)이 형성되고, 집적회로기판(210)의 상측부에는 신호라인(229)에 접속된 제1 전극패드(214a)가 형성된다. 또한, 집적회로기판(210)의 내부에는 광도파로 어레이(211)가 형성된다. 또한, 집적회로기판(210)의 하측면에는 집적회로기판(210) 내부에 형성된 접지라인에 접속된 제2 전극패드(214b)가 형성된다.

제1 광소자 어레이(220a)는 집적회로기판(210)의 제1 전극패드(214a)에 접속되는 제1 전극범프(221a)와, 집적회로기판(210)의 제2 전극패드(214b)에 접속되는 제2 전극범프(221b)와, 집적회로기판(210)을 관통하여 그 내부에 형성된 광도파로 어레이(211)(또는 단일 광도파로)와 수평방향으로 광 접속된 발광부(222a)를 포함한다.

제2 광소자 어레이(220b)는 집적회로기판(210)의 제3 전극패드(214c)에 접속되는 제3 전극범프(221c)와, 집적회로기판(210)의 제4 전극패드(214d)에 접속되는 제4 전극범프(221d)와, 집적회로기판(210)을 관통하여 그 내부에 형성된 광도파로 어레이(211)(또는 단일 광도파로)와 수평방향으로 광 접속된 수광부(222b)를 포함한다.

본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈에 있어서, 제1 및 제2 광소자 어레이(220a, 220b)는 미리 정해진 동일한 규격으로 제공되기 때문에 집적회로기판(210)에 제1 내지 제4 전극패드(214a~214d)와 광도파로 어레이(211)를 형성할 때 제1 및 제2 광소자 어레이(220a, 220b)에 형성된 제1 내지 제4 전극범프(221a~221d), 발광부(222a), 수광부(222b)의 규격 및 위치에 대응하도록 집적회로기판(210)에 제1 내지 제4 전극패드(214a~214d)와 광도파로 어레이(211)를 형성해야만 한다.

제1 내지 제4 전극패드(214a~214d)와 광도파로 어레이(211)는 제1 및 제2 광소자 어레이(220a, 220b)의 제1 내지 제4 전극범프(221a~221d), 발광부(222a), 수광부(222b)의 규격 및 위치에 대응하여 형성됨에 따라 집적회로기판(210)의 제1 내지 제4 전극패드(214a~214d)와, 제1 내지 제4 전극범프(221a~221d)를 접속하는 것만으로 광도파로 어레이(211), 발광부(222a), 수광부(222b) 간의 광 커플링이 효율적으로 달성된다. 즉, 제1 및 제2 전극패드(214a, 214b)는 제1 광소자 어레이(220a)의 제1 및 제2 전극범프(221a, 221b)의 위치에 대응되게 형성되고, 광도파로 어레이(211)는 발광부(222a)의 위치에 대응하게 형성되고, 제3 및 제4 전극패드(214c, 214d)는 제2 광소자 어레이(220b)의 제3 및 제4 전극범프(221c, 221d)의 위치에 대응되게 형성되고, 광도파로 어레이(211)는 수광부(222b)의 위치에 대응하게 형성된다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈의 구동특성은 다음과 같다.

먼저, 대규모집적회로(Large-Scale Integration, LSI)(280)에서의 전기신호는 집적회로기판(210)의 신호라인(229)을 통해 제1 반도체칩(240a)으로 전송된다. 제1 반도체칩(240a)은 입력되는 전기신호에 응답하여 새로운 전기신호를 생성하여 제1 광소자 어레이(220a)로 전송한다. 제1 광소자 어레이(220a)의 발광부(222a)는 전기신호를 광신호로 변환하여 광도파로 어레이(211)를 통해 화살표 방향(A)으로 전송한다. 그리고, 광도파로 어레이(211)를 통해 제1 광소자 어레이(220a)로부터 전송된 광신호는 제1 광소자 어레이(220a)의 맞은편에 설치된 제2 광소자 어레이(220b)의 수광부(222b)로 전송된다. 제2 광소자 어레이(220b)의 수광부(222b)는 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 신호라인(229)을 통해 제2 반도체칩(240b)으로 전송하고, 제2 반도체칩(240b)은 전기신호를 증폭하여 대규모집적회로(280)로 전송한다.

실시예3

도 6은 본 발명의 실시예3에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예3에 따른 광전변환모듈은 인쇄회로기판(300) 상부에 제1 및 제2 집적회로기판(310a, 310b)이 각각 실장되고, 마주보는 제1 및 제2 집적회로기판(310a, 310b)의 측면에 제1 및 제2 광소자 어레이(320a, 320b)가 실장된 것을 제외하고는 본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈과 유사한 구조를 갖는다.

도 6과 같이, 인쇄회로기판(300) 상에는 제1 및 제2 집적회로기판(310a, 310b)이 서로 이격되어 배치되어 있으며, 제1 집적회로기판(310a)과 제2 집적회로기판(310b)은 그 내부에 형성되어 연장된 광도파로 어레이(311)를 통해 서로 연결되어 있다.

제1 집적회로기판(310a)에 있어서, 제1 집적회로기판(310a)의 상부에는 제1 반도체칩(340a)의 전기신호를 전송하기 위한 제1 신호라인(329a)이 형성되고, 제1 집적회로기판(310a)의 상측면에는 제1 신호라인(329a)에 접속된 제1 전극패드(314a)가 형성된다. 또한, 제1 집적회로기판(310a)의 내부에는 광도파로 어레이(311)가 형성된다. 광도파로 어레이(311)는 제2 집적회로기판(310b)의 내부로 연장된다. 또한, 제1 집적회로기판(310a)의 하측면에는, 도시되지는 않았지만, 제1 집적회로기판(310a) 내에 형성된 접지라인에 접속된 제2 전극패드(314b)가 형성된다.

제2 집적회로기판(310b)에 있어서, 제2 집적회로기판(310b)에는 전술한 제1 집적회로기판(310a)과 동일하게 제2 신호라인(329b), 제3 전극패드(314c), 그리고 제4 전극패드(314d)가 형성된다. 제2 신호라인(329b)은 제2 집적회로기판(310b) 상부에 형성되고, 제3 및 제4 전극패드(314c, 314d)는 제2 집적회로기판(310b)의 일측벽에 형성된다.

제1 광소자 어레이(320a)는 제1 집적회로기판(310a)의 측면에 배치된다. 제1 광소자 어레이(320a)의 일측벽에는 제1 집적회로기판(310a)의 제1 및 제2 전극패드(314a, 314b)와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프(321a, 321b)가 형성된다. 또 한, 제1 광소자 어레이(320a)에는 광도파로 어레이(311)와 접속되는 발광부(322a)가 형성된다.

제2 광소자 어레이(320b)는 제2 집적회로기판(310b)의 측면에 배치된다. 제2 광소자 어레이(320b)의 일측벽에는 제2 집적회로기판(310b)의 제3 및 제4 전극패드(314c, 314d)와 각각 접속되는 제3 및 제4 전극범프(321c, 321d)가 형성된다. 또한, 제2 광소자 어레이(320b)에는 광도파로 어레이(311)와 접속되는 수광부(322b)가 형성된다.

본 발명의 실시예3에 따른 광전변환모듈에서는 제1 및 제2 광소자 어레이(320a, 320b)가 미리 정해진 동일한 규격을 갖고 제공된다. 이 때문에 제1 및 제2 집적회로기판(310a, 310b)에 제1 내지 제4 전극패드(314a~314d) 및 광도파로 어레이(311)는 제1 및 제2 광소자 어레이(320a, 320b)에 형성된 제1 내지 제4 전극범프(321a~321d), 발광부(322a) 및 수광부(322b)의 규격 및 위치에 대응되도록 형성해야 한다. 즉, 제1 및 제2 전극패드(314a, 314b)는 제1 광소자 어레이(320a)의 제1 및 제2 전극범프(321a, 321b)의 위치에 대응하게 형성되고, 광도파로 어레이(311)는 발광부(322a)의 위치에 대응하게 형성되고, 제3 및 제4 전극패드(314c, 314d)는 제2 광소자 어레이(320b)의 제3 및 제3 전극범프(321c, 321d)의 위치에 대응하게 형성되고, 광도파로 어레이(311)는 수광부(322b)의 위치에 대응하게 형성된다. 따라서, 제1 내지 제4 전극범프(321a~321d)를 제1 내지 제4 전극패드(314a~314d)에 접속시키는 작업만으로도 광도파로 어레이(311)를 발광부(322a)와 수광부(322b)에 안정적으로 접속시킬 수 있으며, 이를 통해 광 커플링은 효율적으로 달성된다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 실시예3에 따른 광전변환모듈의 구동특성은 다음과 같다.

먼저, 제1 대규모집적회로(380a)로부터 출력되는 전기신호는 제1 접속범프(341a)와 제1 신호라인(329a)을 통해 제1 반도체칩(340a)으로 전송된다. 제1 반 도체칩(340a)은 입력되는 전기신호에 응답하여 새로운 전기신호를 생성하고, 생성된 전기신호는 제2 접속범프(341b), 제1 신호라인(329a), 제1 전극패드(314a) 및 제1 전극범프(321a)를 통해 제1 광소자 어레이(320a)의 발광부(322a)로 전송된다. 발광부(322a)는 입력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광도파로 어레이(311)로 제공한다.

발광부(322a)로부터 광도파로 어레이(311)로 제공된 광신호는 화살표 방향(A)으로 제2 광소자 어레이(320b)의 수광부(322b)로 전송된다. 수광부(322b)는 전송된 광신호를 전기신호로 변환하여 제3 전극범프(321c), 제4 전극패드(314c), 제2 신호라인(329b) 및 제3 접속범프(341c)를 통해 제1 반도체칩(340b)으로 전송된다. 제1 반도체칩(340b)은 입력된 전기신호를 증폭시켜 제3 접속범프(341c), 제2 신호라인(329b) 및 제4 접속범프(341d)를 통해 제2 대규모집적회로(380b)로 전송한다.

실시예4

도 7은 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈은 광소자 어레이와 광도파로 어레이를 정렬시키는 구조 및 방법에 있어서는 실시예1 내지 실시예3과 유사하다. 다만, 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈에서는 실시예1 내지 실시예3에서와 같이 광도파로 어레이를 집적회로기판 내에 형성하는 것이 아니라 집적회로가 형성되지 않는 베어(bare)기판 내에 형성하는데 있어서 서로 다른 구조를 갖는다.

도 7과 같이, 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈은 인쇄회로기판(400) 상부에 실장된 배어기판(410)과, 배어기판(410) 내에 형성된 광도파로 어레이(411) 내에서 광이 전송되는 방향과 수평방향으로 광 접속된 광소자 어레이(420)와, 배어기판(410)과 수평방향으로 인쇄회로기판(400) 상부에 실장된 반도체칩(440)을 포함한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈에서는 광도파로 어레이를 집적회로기판 대신에 배어기판 내에 구현하고 있는데, 그 이유는 집적회로기판과 같이 다양한 형태의 집적회로가 형성된 상태에서 광도파로 어레이를 형성하는 것은 공정상에 많은 제약을 따르기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예4에서는 집적회로기판 대신에 배어기판(410) 내에 광도파로 어레이(411)를 구현함으로써 공정을 단순화시킬 수 있다.

인쇄회로기판(400) 상부에는 플립 칩 본딩방식으로 배어기판(410)과 반도체칩(440)이 각각 실장된다. 반도체칩(440)은 제1 접속범프(401a)를 통해 인쇄회로기판(400) 상부에 형성된 제1 신호라인(402)과 접속된다. 배어기판(410)의 하부에 형성된 제2 신호라인(429)은 제2 접속범프(401b)를 통해 제1 신호라인(402)과 접속된다.

배어기판(410)은 집적회로가 형성되지 않은 순수한 기판으로서 유전특성을 갖는 물질로 형성한다. 예를 들어, 세나믹과 불순물이 도핑되지 않은 반도체 물질 로 형성할 수 있다. 배어기판(410) 내에는 광도파로 어레이(411)가 형성되고, 일측벽에는 광도파로 어레이(411)를 경계로 각각 제1 및 제2 전극패드(414a, 414b)가 형성된다.

광도파로 어레이(411)는 실리카 광도파로 또는 폴리머 광도파로로 형성되는 것이 바람직하다. 하지만, 본 발명에 따른 실시예들에서는 이에 한정되지 않고 소정의 굴절률을 가지면서 광을 전송할 수 있는 유리와 같이 투명한 재질이면 어떤 재료로 형성되어도 무방하다. 또한, 광도파로의 단면의 형태는 사각형에 한정되는 것은 아니며, 원형을 포함하여 다양한 형태도 가능하다.

광소자 어레이(420)는 제1 및 제2 전극범프(401c)를 통해 배어기판(410)의 제1 및 제2 전극패드(414a, 414b)와 각각 접속된다. 광소자 어레이(420)는 광도파로 어레이(411)와 수평방향으로 광 접속되는 광소자(발광부 또는 수광부)(412)를 포함한다.

도 7에 도시된 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈의 구동 특성을 설명한다.

먼저, 광소자 어레이(420)를 구동하기 위한 구동회로가 내장된 반도체칩(440)으로부터 출력되는 전기신호는 제1 접속범프(401a)를 통해 인쇄회로기판(400) 상부의 제1 신호라인(402)으로 전송된다. 제1 신호라인(402)으로 전송된 전기신호는 제2 접속범프(401b)를 통해 배어기판(410)의 제2 신호라인(429)로 전송된다. 제2 신호라인(429)으로 전송된 전기신호는 제2 전극패드(414b)와 제2 전극범프(401c)를 경유하여 광소자 어레이(420)로 전송된다. 광소자 어레이(420)는 입력 되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광소자(412)(발광부의 경우)를 통해 광을 방출한다. 광소자(412)를 통해 방출된 광신호는 광도파로 어레이(411)를 통해 화살표 방향으로 전송된다.

실시예5

도 8은 본 발명의 실시예5에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예5에 따른 광전변환모듈은 실시예4에 따른 광전변환모듈과 마찬가지로 전기회로소자와 광회로소자를 서로 독립적으로 분리시켜 인쇄회로기판(500) 상에 배치한다. 다만, 실시예5에서는 전기회로소자와 광회로소자를 전기적으로 접속하기 위한 접속구조에 있어서 실시예4와 다른 구조를 갖는다.

도 8과 같이, 본 발명의 실시예5에 따른 광전변환모듈에서는 반도체칩과 배어기판이 실시예4에서와 같이 접속범프를 이용한 본딩방식으로 인쇄회로기판 상에 실장되지 않고, 반도체칩(540)과 배어기판(510)이 인쇄회로기판(500) 상에 직접 실장된다.

배어기판(510) 내에는 광도파로 어레이(511)가 형성되고, 일측벽에는 광도파로 어레이(511)를 경계로 상하로 분리된 제1 및 제2 전극패드(514a, 514b)가 형성된다.

광소자 어레이(520)는 제1 및 제2 전극범프(519)를 통해 배어기판(510)과 접 속된다. 제1 및 제2 전극범프(519)는 배어기판(510)의 일측벽에 각각 형성된 제1 및 제2 전극패드(514a, 514b)와 접속된다. 광소자 어레이(520)의 광소자(522)는 제1 및 제2 전극범프(519)를 제1 및 제2 전극패드(514a, 514b)와 접속시킴으로써 자동적으로 광도파로 어레이(511)와 접속된다.

반도체칩(540)의 상부에는 제1 신호라인(542)이 형성되고, 제1 신호라인(542)은 배어기판(510) 상부에 형성된 제2 신호라인(529)과 와이어(518) 본딩된다.

도 8에 도시된 본 발명의 실시예5에 따른 광전변환모듈의 구동 특성을 설명한다.

광소자 어레이(520)를 구동하기 위한 구동회로가 내장된 반도체칩(540)으로부터 출력되는 전기신호는 제1 신호라인(542)으로 전송되고, 제1 신호라인(542)을 통해 전송된 전기신호는 와이어(518)를 통해 배어기판(510)의 제2 신호라인(529)으로 전송된다. 제2 신호라인(529)으로 전송된 전기신호는 제2 전극패드(514b)와 제2전극범프(519)를 경유하여 광소자 어레이(520)로 전송된다. 광소자(522)(발광부의 경우)는 입력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광을 방출한다. 광소자(522)로부터 방출된 광신호는 배어기판(510)의 광도파로 어레이(511)를 통해 화살표 방향으로 전송된다.

실시예6

도 9는 본 발명의 실시예6에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예6에 따른 광전변환모듈은 실시예4에 따른 광전변환모듈과 마찬가지로 전기회로소자와 광회로소자를 서로 독립적으로 분리시켜 인쇄회로기판(600) 상에 배치한다. 다만, 실시예6에서는 실시예4와 다르게 반도체칩(640)이 플립 칩 본딩방식으로 인쇄회로기판(600) 상부에 실장되는 것이 아니라 인쇄회로기판(600) 상부에 플립 칩 본딩방식으로 실장된 집적회로기판(630) 상부에 실장된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예6에서는 실시예4와 다르게 반도체칩(640)이 인쇄회로기판(600) 상부에 직접 실장되는 것이 아니라 인쇄회로기판(600) 상부에 실장된 집적회로기판(630) 상에 실장된 구조를 취하고 있다. 그 이유는 반도체칩(640) 내에 구성된 구동회로가 고속동작용인 경우 경제성 측면에서 직접 인쇄회로기판(600) 상에 실장하지 않고 집적회로기판(630) 상에 실장하는 것이 유리하기 때문이다.

보충하여, 본 발명의 실시예6에서는 인쇄회로기판(600) 상부에 집적회로기판(630)이 제1 접속범프(601a)를 통한 플립 칩 본딩 방식에 의해 전기적으로 접속된다. 집적회로기판(630)은 반도체칩(640)이 인쇄회로기판(600)에 전기적으로 쉽게 접속되도록 해주는 중간 매개체로서 사용된다. 즉, 반도체칩(640)은 전극의 수가 많고 전극 간격이 수십 ㎛에 불과하여 이를 인쇄회로기판(600)에 직접 접합시키려면 인쇄회로기판(600)의 구조가 복잡해지고 비용도 크게 상승하게 되는데, 이를 방지하기 위해 반도체칩(640)과 인쇄회로기판(600) 사이에 집적회로기판(630)을 전기 접속 매개체로서 사용하여 반도체칩(640)과 인쇄회로기판(600)을 전기적으로 접속시키는 것이다.

인쇄회로기판(600) 상부에는 플립 칩 본딩방식으로 배어기판(610)이 실장된다. 배어기판(610)은 집적회로가 형성되지 않은 순수한 기판으로서 유전특성을 갖는 물질로 형성한다. 배어기판(610) 내에는 광도파로 어레이(611)가 형성되고, 일측벽에는 광도파로 어레이(611)를 경계로 각각 제1 및 제2 전극패드(614a, 614b)가 형성된다. 또한, 배어기판(610)의 하부에는 제2 전극패드(614b)와 접속된 제2 신호라인(629)이 형성된다.

광소자 어레이(620)는 제1 및 제2 전극범프(619)를 통해 배어기판(610)의 제1 및 제2 전극패드(614a, 614b)와 각각 접속된다. 광소자 어레이(620)는 광도파로 어레이(611)와 수평방향으로 광 접속되는 광소자(발광부 또는 수광부)(622)를 포함한다.

도 9에 도시된 본 발명의 실시예6에 따른 광전변환모듈의 구동 특성을 설명한다.

우선, 광소자 어레이(610)를 구동하기 위한 구동회로가 내장된 반도체칩(640)으로부터 출력되는 전기신호는 제3 접속범프(617)를 통해 집적회로기판(630)으로 전송된다. 집적회로기판(630)으로 전송된 전기신호는 제1 접속범프(601a)를 통해 제1 신호라인(602)으로 전송되고, 제1 신호라인(602)으로 전송된 전기신호는 제2 접속범프(601b)를 통해 배어기판(610)의 제2 신호라인(629)으로 전송된다. 제2 신호라인(629)로 전송된 전기신호는 제2 전극패드(614b)와 제2 전극범 프(619)를 통해 광소자 어레이(620)로 전송된다. 광소자 어레이(620)는 입력되는 전기신호를 광신호로 변환하여 광소자(622)를 통해 광을 방출한다. 광소자(622)로부터 방출된 광은 인접하게 배치된 배어기판(610)의 광도파로 어레이(611)를 통해 전송된다.

실시예7

도 10은 본 발명의 실시예7에 따른 광전변환모듈을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예7에 따른 광전변환모듈은 실시예4에 따른 광전변환모듈과 마찬가지로 전기회로소자와 광회로소자를 서로 독립적으로 분리시켜 인쇄회로기판(700) 상에 배치한다. 다만, 실시예7에서는 실시예4와 다르게 배어기판(710)이 접속핀(701b)을 통해 인쇄회로기판(700) 상부에 형성된 제1 신호라인(702)과 접속된다.

인쇄회로기판(710)의 상부에는 접속핀(701b)이 삽입 체결될 수 있도록 핀 홀(도시되지않음)이 어레이 형태로 형성될 수 있다. 이때, 핀 홀은 도전성을 갖는 물질로 형성되며, 접속핀(701b)이 삽입 체결시 전기적으로 접속핀(701b)과 접속된다. 또한, 핀 홀은 접속핀(701b)이 삽입되면 접속핀(701b)을 일정한 압력으로 고정시킨다.

접속핀(701b)은 인쇄회로기판(710) 상부에 형성된 제1 신호라인(702)과도 전기적으로 접속된다. 제1 신호라인(702)에는 접속핀(701b)이 관통될 수 있도록 관통 홀이 형성될 수 있다. 접속핀(701b)은 제1 신호라인(702)의 관통홀을 통해 인쇄회로기판(700)의 핀 홀 내부로 삽입된다.

접속핀(701b)과, 핀 홀 이외의 구성은 실시예4와 동일한 구성을 가짐에 따라 그에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예4에서 설명된 내용으로 대신하기로 한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예7에서는 실시예4와 다르게 배어기판(710)이 접속핀(701b)을 통해 인쇄회로기판(700) 상부에 형성된 제1 신호라인(702)과 접속되는 구조를 취하고 있다. 그 이유는 배어기판(710)의 불량시 인쇄회로기판(700)으로부터의 착탈성을 개선시키기 위함이다. 즉, 비교적 착탈이 용이한 접속핀(701b)을 이용하여 배어기판(710)을 제1 신호라인(702)을 통해 인쇄회로기판(700)과 접속시킴으로써 배어기판(710) 불량시 쉽게 인쇄회로기판(700)으로부터 분리시켜 교체할 수 있다.

도 10에 도시된 본 발명의 실시예7에 따른 광전변환모듈의 구동 특성을 설명한다.

먼저, 광소자 어레이(720)를 구동하기 위한 구동회로가 내장된 반도체칩(740)으로부터 출력되는 전기신호는 접속범프(701a)를 통해 인쇄회로기판(700) 상부의 제1 신호라인(702)으로 전송된다. 제1 신호라인(702)으로 전송된 전기신호는 접속핀(701b)를 통해 배어기판(710)의 제2 신호라인(729)로 전송된다. 제2 신호라인(729)으로 전송된 전기신호는 제2 전극패드(714b)와 제2 전극범프(701c)를 경유하여 광소자 어레이(720)로 전송된다. 광소자 어레이(720)는 입력되는 전기신호 를 광신호로 변환하여 광소자(712)(발광부의 경우)를 통해 광을 방출한다. 광소자(722)를 통해 방출된 광신호는 광도파로 어레이(711)를 통해 화살표 방향으로 전송된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면 광도파로 어레이측에 형성된 전극패드와 광소자 어레이측에 형성된 전극범프를 접속하는 것만으로도 광도파로 어레이와 광소자 간의 광 커플링을 손쉽게 달성할 수 있으며, 인쇄회로기판 상의 대규모집적회로 간의 고속 대용량 전기 신호의 전송이 광소자 어레이 및 광도파로 어레이에 의해 쉽고 빠르게 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에서는 광소자가 광도파 어레이에 직접 커플링됨에 따라 광소자와 광도파로 어레이 사이의 간격을 수십 ㎛ 이내로 유지시킬 수 있어 기존의 광전변환모듈에 비하여 우수한 광 커플링 효율을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예들에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 집적회로기판(110)과 광소자 어레이(120)를 도시한 사시도.

도 4는 도 2에 도시된 집적회로기판(110)에 광소자 어레이(120)를 접속시킨 후 측면에서 바라본 도면.

도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예3에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예4에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 8은 본 발명의 실시예5에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 실시예6에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

도 10은 본 발명의 실시예7에 따른 광전변환모듈을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

120, 220a, 220b, 320a, 320b 420, 520, 620, 720 : 광소자 어레이

110, 210, 310a, 310b, 630 : 집적회로기판

410, 510, 610, 710 : 배어기판

111, 211, 311, 411, 511, 611, 711 : 광도파로 어레이

100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 : 인쇄회로기판

140, 240a, 240b, 340a, 340b, 440, 540, 640, 740 : 반도체칩

129, 229, 329a, 329b, 402, 429, 542, 529, 602, 629, 702, 729 : 신호라인

122, 222a, 222b, 322a, 322b, 422, 522, 622, 712 : 광소자

114a, 114b, 214a, 214b, 214c, 214d, 314a, 341b, 314c, 314d, 414a, 414b, 514a, 514b, 614a, 614b, 714a, 714b : 전극패드

121a, 121b, 221a, 221b, 221c, 221d, 321a, 321b, 321c, 321d, 401c, 519, 619, 701c : 전극범프

101, 141, 201, 241, 301a, 301b, 341a, 341b, 341c, 341d, 401a, 401b, 601a, 601b, 701a : 접속범프

701b : 접속핀

Claims (30)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성되며, 타측벽에 제3 및 제4 전극패드가 형성된 집적회로기판;

   상기 집적회로기판의 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제1 광소자가 설치된 제1 광소자 어레이;

   상기 집적회로기판의 타측벽과 대향되는 부위에 상기 제3 및 제4 전극패드와 각각 접속되는 제3 및 제4 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제2 광소자가 설치된 제2 광소자 어레이; 및

   상기 집적회로기판 상부에 각각 실장된 제1 및 제2 반도체칩

   을 포함하는 광전변환모듈.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 전극패드는 상기 제1 광소자 어레이의 제1 및 제2 전극범프의 위치에 대응되게 형성되고, 상기 광도파로 어레이는 제1 광소자의 위치에 대응하게 형성되는 광전변환모듈.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제3 및 제4 전극패드는 상기 제2 광소자 어레이의 제3 및 제4 전극범프의 위치에 대응되게 형성되고, 상기 광도파로 어레이는 제2 광소자의 위치에 대응하게 형성되는 광전변환모듈.
10. 삭제
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 집적회로기판과 상기 제1 광소자 어레이 사이와, 상기 집적회로기판과 상기 제2 광소자 어레이 사이에는 각각 광 투과성 에폭시 수지가 충진된 광전변환모듈.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 광소자는 각각 수직공진표면발광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), LED(Light Emitting Diode) 또는 포토 다이오드(photo diode) 중 선택된 어느 하나인 광전변환모듈.
13. 삭제
14. 인쇄회로기판;

    상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 내부에 일측부로부터 타측부로 관통되는 광도파로 어레이가 형성되며, 일측벽에 제1 및 제2 전극패드가 형성된 제1 집적회로기판;

    상기 인쇄회로기판 상부에 실장되고, 상기 광도파로 어레이가 연장되어 내부 에 형성되며, 일측벽에 제3 및 제4 전극패드가 형성된 제2 집적회로기판;

    상기 제1 집적회로기판의 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제1 및 제2 전극패드와 각각 접속되는 제1 및 제2 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제1 광소자가 설치된 제1 광소자 어레이;

    상기 제2 집적회로기판의 일측벽과 대향되는 부위에 상기 제3 및 제4 전극패드와 각각 접속되는 제3 및 제4 전극범프가 형성되고, 중앙부에 제2 광소자가 설치된 제2 광소자 어레이; 및

    상기 제1 및 제2 집적회로기판 상부에 각각 실장된 제1 및 제2 반도체칩

    을 포함하는 광전변환모듈.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 전극패드는 상기 제1 광소자 어레이의 제1 및 제2 전극범프의 위치에 대응하게 형성되고, 상기 광도파로 어레이는 제1 광소자의 위치에 대응하게 형성되는 광전변환모듈.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 제3 및 제4 전극패드는 상기 제2 광소자 어레이의 제3 및 제3 전극범프의 위치에 대응하게 형성되고, 상기 광도파로 어레이는 제2 광소자의 위치에 대응하게 형성되는 광전변환모듈.
17. 삭제
18. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1 집적회로기판과 상기 제1 광소자 어레이 사이와, 상기 제2 집적회로기판과 상기 제2 광소자 어레이 사이에는 각각 광 투과성 에폭시 수지가 충진된 광전변환모듈.
19. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 광소자는 각각 수직공진표면발광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), LED(Light Emitting Diode) 또는 포토 다이오드(photo diode) 중 선택된 어느 하나인 광전변환모듈.
20. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1 집적회로기판과 상기 인쇄회로기판을 접속하는 제1 접속범프;

    상기 제2 집적회로기판과 상기 인쇄회로기판을 접속하는 제2 접속범프;

    상기 제1 집적회로기판 상부에 형성되고, 상기 제1 전극패드와 접속된 제1 신호라인;

    상기 제2 집적회로기판 상부에 형성되고, 상기 제3 전극패드와 접속된 제2 신호라인;

    상기 제1 반도체칩과 상기 제1 신호라인을 접속하는 제3 접속범프; 및

    상기 제2 반도체칩과 상기 제2 신호라인을 접속하는 제4 접속범프

    를 더 포함하는 광전변환모듈.
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제

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