KR101169228B1 - 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈 - Google Patents

광 도파로 매립형 광전 변환 모듈 Download PDF

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Abstract

기판에 캐비티를 형성하고, 캐비티에 광전 변환 송수신부를 삽입하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈이 개시되어 있다. 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 일면에 캐비티가 형성된 PCB; 상기 캐비티 내부에 장착되며, 광전 송신부 및 광전 수신부 사이에 형성된 메인 광 도파로를 갖는 광전 변환 송수신부; 및 상기 PCB의 타면 상에 장착되며, 상기 광전 변환 송수신부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함한다.

Description

광 도파로 매립형 광전 변환 모듈{Optical Waveguide Embedded Photoelectric Conversion Module}
본 발명은 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈에 관한 것으로 특히, 기판에 캐비티를 형성하고, 캐비티에 광전 변환 송수신부를 삽입하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈에 관한 것이다.
광 PCB는 표면에 코팅된 구리 회로로 전기 신호를 전달하는 기존 PCB 기술과는 달리 기판 내에 광도파로를 내장, 전기적 신호를 광 신호로 변환하여 전송하는 기술로 전송 속도, 회로 밀도 등의 향상이 기대되는 기술이다.
종래의 광 PCB에 관해 2006년 11월 14일자로 조무희 등에게 허여된 미국특허번호 US7,136,551에 개시되어 있다. 개시된 종래의 광 PCB는 다채널 광도파로를 내장한 광 인쇄회로기판(PCB)에 있어서, 광 빔을 전달하는 광 경로가 형성된 광 도파로(optical waveguide)가 내장되어 있으며, 광 도파로를 관통하는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈에 삽입되고, 상기 광 도파로와 연결되어 상기 광 빔을 전달하는 광 연결 블록(optical interconnection block)을 포함한다. 그리고, 상기 광 연결 블록은 직각으로 휜(bent) 광섬유 다발(optical fiber bundles)로 형성된다.
이러한 종래의 광 PCB에 의하면, 광 섬유 다발을 이용함으로써 광 연결 블록과 광 PCB 내의 광 도파로 간의 비정렬 허용도를 크게 할 수 있고, 또한, 광섬유 다발을 광 PCB 내에 매몰시킴으로써, 다채널 다층의 광 도파로가 필요한 구조에서 개별 광 도파로를 일정 간격으로 독립적으로 만들어 줄 필요 없이 한번에 광 도파로를 만들어 줄 수 있다.
그러나, 종래의 광 PCB에 있어서는 광 빔을 전달하는 광 연결 블록의 정렬 상태에 따라, x, y 및 z 축 정렬이 수십 ㎛까지 벌어질 수 있어, 광 세기 모니터링 과정을 통해 정렬해야 하며, 이러한 정렬 과정에 의해 제조시 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 광도파로가 매립된 형태의 PCB에서 안정적인 광 연결 구조를 제공할 수 있는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광전 변환 송수신부와 PCB 간에 전기적 연결의 효율성을 향상시킬 수 있는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 제공하는 것이다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 일면에 캐비티가 형성된 PCB; 상기 캐비티 내부에 장착되며, 광전 송신부 및 광전 수신부 사이에 형성된 메인 광 도파로를 갖는 광전 변환 송수신부; 및 상기 PCB의 타면 상에 장착되며, 상기 광전 변환 송수신부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 메인 광 도파로 상부에 수지를 도포하여 형성되는 수지 층을 더 포함한다.
또한, 상기 광전 송신부는 제 1 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트; 및 상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 전기 배선을 통해 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로에 출력하기 위한 광 발생 소자를 포함한다.
한편, 상기 광전 수신부는 제 2 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트; 및 상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로 및 상기 제 2 서브 광 도파로를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자를 포함한다.
또한, 상기 광전 송신부 및 상기 광전 수신부 각각은 상기 캐비티 바닥을 통해 상기 적어도 하나의 전자 부품과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 적어도 하나의 전자 부품은 상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 송신용 구동 IC; 상기 송신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 1 MPU; 상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 수신용 구동 IC; 및 상기 수신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 2 MPU를 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 그 일 면에 각각 형성된 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티를 갖는 PCB; 상기 제 1 캐비티 및 상기 제 2 캐비티 사이에 형성된 메인 광 도파로; 상기 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티에 각각 장착되는 광전 송신부 및 광전 수신부; 및 상기 PCB의 타면 상에 장착되며, 상기 광전 송신부 및 상기 광전 수신부와 전기적으로 각각 연결되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함한다.
바람직하게는, 상기 메인 광 도파로 상부에 도포되어 형성되는 수지 층을 더 포함한다.
또한, 상기 광전 송신부는 제 1 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트; 및 상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 전기 배선을 통해 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로에 출력하기 위한 광 발생 소자를 포함한다.
한편, 상기 광전 수신부는 제 2 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트; 및 상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로 및 상기 제 2 서브 광 도파로를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자를 포함한다.
또한, 상기 광전 송신부 및 상기 광전 수신부 각각은 상기 제 1 및 제 2 캐비티 각각의 바닥을 통해 상기 적어도 하나의 전자 부품과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 적어도 하나의 전자 부품은 상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 송신용 구동 IC; 상기 송신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 1 MPU; 상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 수신용 구동 IC; 및 상기 수신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 2 MPU를 포함한다.
본 발명에 의하면, 이미 제작된 광전 변환 송수신부를 PCB의 캐비티에 삽입하여 PCB에서의 광전 변환 송수신부의 안정적인 광 연결 구조를 실현함으로써, 생산비를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있으며, 광전 변환 송수신부와 PCB 간의 전기적인 연결의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시 예를 설명한다.
제 1 실시 예
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 나타낸 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 PCB(100), 광전 변환 송수신부(200), 및 적어도 하나의 전자 부품(202, 203, 301, 302)을 포함한다.
상기 PCB(100)는 그 일면에 형성된 캐비티(101)를 갖는다.
상기 광전 변환 송수신부(200)는 상기 캐비티(101) 내부에 장착된다. 상기 광전 변환 송수신부(200)는 광전 송신부(207), 광전 수신부(208), 및 상기 광전 송신부(207) 및 상기 광전 수신부(208) 사이에 형성되는 메인 광 도파로(201)를 포함한다. 상기 광전 송신부(207)는 제 1 서브 광 도파로(303)를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트(206), 및 상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트(206)의 상기 일 측면에 장착되며, 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로(303)에 출력하기 위한 광 발생 소자(204)를 포함한다. 상기 광전 수신부(208)는 제 2 서브 광 도파로(304)를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트(209), 및 상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트(209)의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로(201) 및 상기 제 2 서브 광 도파로(304)를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자(205)를 포함한다.
상기 광전 송신부(207) 및 상기 광전 수신부(208) 각각은 상기 캐비티(101) 바닥을 통해 상기 적어도 하나의 전자 부품(202, 203, 301, 302)과 전기적으로 연결된다. 상기 적어도 하나의 전자 부품(202, 203, 301, 302)은 상기 광 발생 소자(204)를 구동하기 위한 송신용 구동 IC(202), 상기 송신용 구동 IC(202)를 제어하기 위한 제 1 MPU(301), 상기 광 수신 소자(205)를 구동하기 위한 수신용 구동 IC(203), 및 상기 수신용 구동 IC(203)를 제어하기 위한 제 2 MPU(302)를 포함한다.
상기 광 발생 소자(204) 및 상기 광 수신 소자(205)는 상기 캐비티(101) 바닥을 통해 상기 송신용 구동 IC(202) 및 상기 수신용 구동 IC(203)과 전기 회로적으로 연결된다.
또한, 상기 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 상기 메인 광 도파로(201) 상부에 수지 예컨대, 에폭시 수지를 도포하여 형성되는 수지 층(400)을 더 포함한다.
상술한 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈의 제조 과정을 도 2 및 도 3을 참조로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, PCB(100)에 캐비티(101)를 형성하고, 배선을 형성한 후 그 배면에 상기 송신용 구동 IC(202) 및 상기 수신용 구동 IC(203), 및 상기 제 1 및 제 2 MPU(301, 302)를 각각 장착한다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티(101) 내부에 상기 광전 변환 송수신부(200)를 안착시킨 후, 상기 광전 변환 송수신부(200)와 상기 송신용 구동 IC(202) 및 상기 수신용 구동 IC(203)의 전기적 연결을 수행한다. 이어, 광전 변환 송수신부(200)의 상기 광 도파로(201) 상부에 에폭시 수지를 도포하여 도 1과 같이, 캐비티(101)의 공간을 충진하여 평탄화를 수행하여, 본 발명에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈를 완성한다.
제 2 실시 예
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈은 사전에 메인 광 도파로(901)가 형성 및 매립된 PCB(500), 광전 송신부(600), 광전 수신부(700), 및 적어도 하나의 전자 부품(601, 701, 801, 802)을 포함한다.
상기 PCB(500)는 그 일 면에 각각 형성되는 제 1 캐비티(501) 및 제 2 캐비티(502)를 가지며, 상기 제 1 캐비티(501) 및 상기 제 2 캐비티(502) 사이에는 상기 메인 광 도파로(901)가 형성되어 있다. 또한, 상기 메인 광 도파로는 PCB 내에 일반 적층 과정을 통해 형성된다.
상기 광전 송신부(600) 및 상기 광전 수신부(700)는 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502) 내부에 각각 장착된다.
상기 광전 송신부(600)는 제 1 서브 광 도파로(603)를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트(604), 및 상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트(604)의 상기 일 측면에 장착되며, 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로(603)에 출력하기 위한 광 발생 소자(602)를 포함한다. 상기 광전 수신부(700)는 제 2 서브 광 도파로(703)를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트(704), 및 상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트(704)의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로(901) 및 상기 제 2 서브 광 도파로(703)를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자(702)를 포함한다.
여기서, 상기 광전 송신부(600) 및 상기 광전 수신부(700)가 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502) 내부에 각각 장착되면, PCB(500) 내에 매립되어 있는 상기 메인 광 도파로(901)는 상기 제 1 광 도파로(603)와 상기 제 2 광 도파로(703) 사이에 위치하게 되며, 상기 광 발생부(602) 및 상기 광 수신부(702)는 상기 제 1 광 도파로(603), 상기 제 2 광 도파로(703), 및 상기 메인 광 도파로(901)를 통해 광 연결된다.
또한, 상기 광전 송신부(600) 및 상기 광전 수신부(700) 각각은 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502)의 바닥들을 통해 상기 적어도 하나의 전자 부품(601,701, 801, 802)과 전기적으로 각각 연결된다. 상기 적어도 하나의 전자 부품(601,701, 801, 802)은 상기 광 발생 소자(602)를 구동하기 위한 송신용 구동 IC(601), 상기 송신용 구동 IC(601)를 제어하기 위한 제 1 MPU(801), 상기 광 수신 소자(702)를 구동하기 위한 수신용 구동 IC(701), 및 상기 수신용 구동 IC(701)를 제어하기 위한 제 2 MPU(802)를 포함한다.
상기 광 발생 소자(602) 및 상기 광 수신 소자(702)는 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502) 각각의 바닥을 통해 상기 송신용 구동 IC(601) 및 상기 수신용 구동 IC(701)과 전기 회로적으로 연결된다.
상술한 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈의 제조 과정을 도 5를 참조로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 메인 광 도파로(901)가 매립되어 있는 PCB(500)에 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502)를 각각 형성한 후, 상기 송신용 구동 IC(601), 상기 수신용 구동 IC(701), 상기 제 1 및 제 2 MPU(801, 802)를 각각 장착한다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 캐비티(501, 502) 내부에 상기 광전 송신부(600) 및 상기 광전 수신부(700)를 각각 안착시킨 후, 상기 광전 송신부(600) 및 상기 광전 수신부(700)와, 상기 송신용 구동 IC(601) 및 상기 수신용 구동 IC(701)의 전기적 연결을 수행함과 동시에, 상기 PCB(500) 내에 매립되어 있는 메인 광 도파로(901)와 상기 제 1 및 제 2 광 도파로(603, 703)와의 광 연결 과정을 수행하여, 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈을 완성한다.
100, 500: PCB 200: 광전 변환 송수신부
207, 600: 광전 송신부 208, 700: 광전 수신부
301, 302, 801, 802: MPU 101, 501, 502: 캐비티
201, 303, 304, 603, 703, 901: 광 도파로
400: 수지 층 204, 602: 광 발생 소자
205, 702: 광 수신 소자
202, 601: 송신용 구동 IC 203, 701: 수신용 구동 IC
204, 602: 광 발생부 205, 702: 광 수신부

Claims (9)

  1. 일면에 캐비티가 형성된 PCB;
    상기 캐비티 내부에 장착되며, 광전 송신부 및 광전 수신부 사이에 형성된 메인 광 도파로를 갖는 광전 변환 송수신부; 및
    상기 PCB의 타면 상에 장착되며, 상기 광전 변환 송수신부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함하고,
    상기 광전 송신부는
    제 1 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트; 및
    상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 전기 배선을 통해 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로에 출력하기 위한 광 발생 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 광 도파로 상부에 수지를 도포하여 형성되는 수지 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광전 수신부는
    제 2 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트; 및
    상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로 및 상기 제 2 서브 광 도파로를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전자 부품은
    상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 송신용 구동 IC;
    상기 송신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 1 MPU;
    상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 수신용 구동 IC; 및
    상기 수신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 2 MPU를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  6. 그 일 면에 각각 형성된 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티를 갖는 PCB;
    상기 제 1 캐비티 및 상기 제 2 캐비티 사이에 형성된 메인 광 도파로;
    상기 제 1 캐비티 및 제 2 캐비티에 각각 장착되는 광전 송신부 및 광전 수신부; 및
    상기 PCB의 타면 상에 장착되며, 상기 광전 송신부 및 상기 광전 수신부와 전기적으로 각각 연결되는 적어도 하나의 전자 부품을 포함하고
    상기 광전 송신부는
    제 1 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 1 광 도파로 내장 서브마운트; 및
    상기 제 1 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 전기 배선을 통해 입력되는 전기적인 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 제 1 서브 광 도파로에 출력하기 위한 광 발생 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 광전 수신부는
    제 2 서브 광 도파로를 내장하며, 하부 면으로부터 일 측면까지 전기 배선이 형성되는 제 2 광 도파로 내장 서브마운트; 및
    상기 제 2 광 도파로 내장 서브마운트의 상기 일 측면에 장착되며, 상기 메인 광 도파로 및 상기 제 2 서브 광 도파로를 통해 입력되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광 수신 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전자 부품은
    상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 송신용 구동 IC;
    상기 송신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 1 MPU;
    상기 광 발생 소자를 구동하기 위한 수신용 구동 IC; 및
    상기 수신용 구동 IC를 제어하기 위한 제 2 MPU를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 매립형 광전 변환 모듈.
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