KR101175300B1 - Optical module and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형화가 가능하고, 반도체 공정을 사용하여 필요한 부품을 제조하므로 동일한 규격의 부품을 대량 생산할 수 있어 단가를 줄일 수도 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 광 송수신모듈 및 패키징(Packaging)이 가능하며, 이중의 에폭시를 사용하여 광섬유를 보다 견고하게 부착시켜 광섬유 정렬의 틀어짐을 최소화 할 수 있어서 신뢰성을 갖는 제품 제작이 가능하며, 다채널 어레이형(또는 배열형) 소자로 제작시 제작 양품 수율이 높으므로 제작 단가가 낮아서 가격 경쟁력을 높일 수 있는 광 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical module and a method of manufacturing the same, and more particularly, it is possible to miniaturize and manufacture necessary parts using a semiconductor process, so that parts of the same standard can be mass-produced, thereby reducing the unit cost and various forms. Optical transmission / reception module and packaging are possible, and it is possible to attach the optical fiber more firmly by using double epoxy to minimize the distortion of the optical fiber alignment, so that it is possible to manufacture a product with high reliability and multi-channel array type (or The present invention relates to an optical module and a method of manufacturing the same, which can increase the price competitiveness due to a low manufacturing cost since the production yield is high.
정보화시대가 도래하면서 많은 양의 정보를 전송할 수 있는 광을 이용한 광 모듈에 대한 필요성이 제기되고 있다. 그 중에서 광을 이용한 광 모듈은 모듈 자체가 가지고 있는 특성이 우수하여야 할 뿐만 아니라 오랜 시간 동안 자체의 특성을 유지해야 하는 높은 신뢰성이 요구된다.With the advent of the information age, there is a need for an optical module using light capable of transmitting a large amount of information. Among them, the optical module using light is required to have a high reliability of not only having excellent characteristics of the module itself but also maintaining its characteristics for a long time.
FTTH(Fiber To The Home)의 구현을 위한 광 모듈의 보급을 촉진하기 위해서는 저렴한 가격이 유지되어야만 한다. 특히, 광 전송시스템의 용량이 커짐에 따라 광 전송시스템에 탑재되는 광 모듈의 크기를 줄여 단위 면적 당 탑재할 수 있는 모듈의 수량을 늘이려는 노력이 계속적으로 진행되고 있다.Low prices must be maintained to facilitate the dissemination of optical modules for the implementation of Fiber To The Home (FTTH). In particular, as the capacity of the optical transmission system increases, efforts have been made to increase the number of modules that can be mounted per unit area by reducing the size of the optical module mounted in the optical transmission system.
한편, 기존의 광 모듈로는 플랫폼(Platform) 형태의 기판 상면에 광소자 및 전자소자를 집적하여 금속 케이스(case)에 집어넣은 버터플라이(Butterfly) 구조와, 광 송신 및 수신 등의 기능을 수행할 수 있는 능동 소자(예를 들면, 포토 다이오드나 레이저 다이오드 등)들이 집적된 스템 상면을 덮는 티오 캔(TO-CAN) 구조 등이 있다.Meanwhile, the existing optical module performs a function of a butterfly structure in which an optical device and an electronic device are integrated on a platform-type substrate and inserted into a metal case, and transmit and receive light. There is a thio-can (TO-CAN) structure that covers the upper surface of the stem in which the active devices (for example, photodiode or laser diode, etc.) that can be integrated.
상기 티오 캔(TO-CAN) 구조를 갖는 광 모듈은 그 제작 단가가 낮아서, 다양한 형태의 초고속 광통신 시스템에 널리 적용되고 있지만, 티오 캔(TO-CAN) 패키지 자체의 부피를 줄이는데 한계가 있어 광 모듈의 소형화를 위해서는 새로운 구조의 광 모듈이 필요하다.The optical module having the thio-can (TO-CAN) structure is low manufacturing cost, widely applied to various types of high-speed optical communication system, but there is a limit in reducing the volume of the thio-can (TO-CAN) package itself optical module In order to miniaturize, a new optical module is required.
한편, 종래에는 광소자 칩과 광섬유와의 정렬 방법에 있어서, 광소자 칩과 광섬유 정렬 블록 위에 광섬유가 수평 방향으로 놓이도록 하고 정렬하는 방법이 일반적이다.Meanwhile, in the conventional method of aligning an optical device chip and an optical fiber, a method of arranging and aligning an optical fiber in a horizontal direction on the optical device chip and the optical fiber alignment block is common.
또 다른 광소자 칩과 광섬유 정렬 방법으로, 광소자 칩과 광섬유가 수직하게 놓이도록 구성하고 정렬하는 방법이 있다. 이러한 종래의 정렬 방법에 있어서 광소자 칩과 광섬유를 정렬한 후, 광섬유를 고정하기 위하여 광섬유지지 기판 상에 자외선 경화성 에폭시를 사용하여 고정시킨다.Another optical device chip and the optical fiber alignment method, there is a method to configure and align the optical device chip and the optical fiber to be placed vertically. In the conventional alignment method, the optical device chip and the optical fiber are aligned, and then fixed using an ultraviolet curable epoxy on the optical fiber support substrate to fix the optical fiber.
그러나, 1회에 걸친 자외선 경화성 에폭시를 사용하였기에 광섬유 접합 부위가 견고하지 않아서 정렬이 틀어질 가능성이 높아 기준 특성을 벗어나 불량이 될 수도 있다.However, since the UV curable epoxy is used once, the optical fiber bonding site is not strong, so the alignment is likely to be misaligned, which may lead to defects beyond the standard characteristics.
한편, 다채널 광섬유를 이용하여 어레이형(또는 배열형) 소자로 제작하는 방법에 있어서, 종래에는 제작하는 도중에 다채널(예컨대, 4, 8 또는 16채널 등) 광섬유 중에서 적어도 한 개의 광섬유가 불량이 발생하게 되면 한 묶음 형태의 사용중인 다채널 광섬유 모두를 불량 처리하게 되므로, 이로 인하여 불량 가능성이 높으며, 제작 단가 또한 상승하는 문제점이 있다.
Meanwhile, in the method of fabricating an array type (or array) device using a multi-channel optical fiber, at least one optical fiber among the multi-channel (for example, 4, 8, or 16 channel) optical fiber is bad during manufacturing. If this occurs, because all of the multi-channel optical fiber in use in the form of a bundle is badly processed, there is a high possibility of failure, there is also a problem that the manufacturing cost rises.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화가 가능하고, 반도체 공정을 사용하여 필요한 부품을 제조하므로 동일한 규격의 부품을 대량 생산할 수 있어 단가를 줄일 수도 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 광 송수신모듈 및 패키징(Packaging)이 가능하며, 이중의 에폭시를 사용하여 광섬유를 보다 견고하게 부착시켜 광섬유 정렬의 틀어짐을 최소화 할 수 있어서 신뢰성을 갖는 제품 제작이 가능하며, 다채널 어레이형(또는 배열형) 소자로 제작시 제작 양품 수율이 높으므로 제작 단가가 낮아서 가격 경쟁력을 높일 수 있는 광 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above-described problems, the object of the present invention is to be miniaturized, and to manufacture the necessary parts using a semiconductor process, it is possible to mass-produce parts of the same standard, as well as to reduce the unit cost Various types of optical transmission / reception module and packaging are possible, and it is possible to manufacture the product with high reliability by minimizing the distortion of the optical fiber alignment by attaching the optical fiber more firmly by using double epoxy. The present invention provides an optical module and a method of manufacturing the same which increase the price competitiveness due to a low manufacturing cost since the yield of the manufactured product is high when the device is manufactured in an array type (or array type).
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 상부에 광소자 칩이 어레이 형태로 구비된 기판; 적어도 하나의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 각각의 광소자 칩이 삽입되도록 상기 기판 상에 어레이 형태로 결합되는 스페이서; 각 스페이서의 관통홀을 폐쇄하도록 각각의 스페이서 상에 어레이 형태로 결합되는 덮개; 각각의 덮개 상에 각 광소자 칩의 위치와 대응되도록 제1 에폭시를 이용하여 어레이 형태로 고정 결합되는 광섬유; 및 상기 기판 상에 각각의 스페이서, 덮개 및 제1 에폭시를 비롯한 상기 광섬유의 일부분이 몰딩되도록 형성된 제2 에폭시를 포함하며, 각 광섬유를 통해 전달되는 빛을 각 광소자 칩으로 입사시키거나, 각 광소자 칩에서 방출되는 빛을 각 광섬유로 입사시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention, the optical device chip is provided with an array in the form of a substrate; At least one through hole formed therein, the spacer being coupled in an array form on the substrate such that each optical device chip is inserted into the through hole; A cover coupled in array form on each spacer to close through holes in each spacer; An optical fiber fixedly coupled in an array form using a first epoxy so as to correspond to a position of each optical device chip on each cover; And a second epoxy formed to mold a portion of the optical fiber including each spacer, a cover, and a first epoxy on the substrate, and injecting light transmitted through each optical fiber to each optical device chip, or each optical light. It is to provide an optical module, characterized in that configured to inject light emitted from the device chip into each optical fiber.
여기서, 상기 제1 에폭시는 자외선 경화성 에폭시로 이루어지며, 상기 제2 에폭시는 상기 제1 에폭시의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 경화 온도로 열경화되는 열경화성 에폭시로 이루어짐이 바람직하다.Here, the first epoxy is made of an ultraviolet curable epoxy, the second epoxy is preferably made of a thermosetting epoxy that is thermoset at a curing temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the first epoxy.
바람직하게, 상기 제1 에폭시는 120~140℃ 정도의 유리전이온도(Tg)를 가지며, 90~110mW 정도에서 1~3분 동안의 자외선(UV) 노출에 의해 광경화되며, 상기 제2 에폭시는 90~110℃ 정도에서 약 2~4시간 동안의 가열을 통해서 열경화될 수 있다.Preferably, the first epoxy has a glass transition temperature (Tg) of about 120 ~ 140 ℃, photocured by UV (UV) exposure for 1 to 3 minutes at about 90 ~ 110mW, the second epoxy It can be thermally cured by heating for about 2 to 4 hours at about 90 to 110 ℃.
바람직하게, 상기 광섬유는 다채널 광섬유로 이루어질 수 있다.
Preferably, the optical fiber may be made of a multi-channel optical fiber.
본 발명의 제2 측면은, 기판 상에 어레이 형태로 복수의 광소자 칩을 결합하는 단계; 적어도 하나의 관통홀을 갖는 복수의 스페이서를 마련한 후, 상기 관통홀에 각각의 광소자 칩이 삽입되도록 각 스페이서를 어레이 형태로 상기 기판 상에 결합하는 단계; 각 스페이서의 관통홀을 폐쇄하도록 복수의 덮개를 어레이 형태로 결합하는 단계; 각각의 덮개 상에 각 광소자 칩의 위치와 대응되도록 제1 에폭시를 이용하여 광섬유를 어레이 형태로 고정 결합하는 단계; 및 제2 에폭시를 이용하여 상기 기판 상에 복수의 스페이서, 덮개 및 제1 에폭시를 비롯한 상기 광섬유의 일부분을 몰딩시키는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method including: coupling a plurality of optical device chips in an array form on a substrate; Providing a plurality of spacers having at least one through hole, and then combining the spacers on the substrate in an array so that each optical device chip is inserted into the through holes; Combining the plurality of covers in an array so as to close through holes of each spacer; Fixing the optical fibers in the form of an array using a first epoxy to correspond to the position of each optical device chip on each cover; And molding a portion of the optical fiber including a plurality of spacers, a cover, and a first epoxy on the substrate using a second epoxy.
여기서, 상기 제1 에폭시는 120~140℃ 정도의 유리전이온도(Tg)를 가지고, 90~110mW 정도에서 1~3분 동안의 자외선(UV) 노출에 의해 광경화시키며, 상기 제2 에폭시는 상기 제1 에폭시의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 90~110℃ 정도에서 약 2~4시간 동안의 가열을 통해서 열경화시킴이 바람직하다.
Here, the first epoxy has a glass transition temperature (Tg) of about 120 ~ 140 ℃, photocured by UV (UV) exposure for 1 to 3 minutes at about 90 ~ 110mW, the second epoxy is It is preferable to heat-set through heating for about 2 to 4 hours at about 90-110 degreeC lower than the glass transition temperature (Tg) of a 1st epoxy.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 모듈 및 그 제조방법에 따르면, 소형화가 가능하고, 반도체 공정을 사용하여 필요한 부품을 제조하므로 동일한 규격의 부품을 대량 생산할 수 있어 단가를 줄일 수도 있을 뿐만 아니라 다양한 형태의 광 송수신모듈 및 패키징(Packaging)이 가능하며, 이중의 에폭시를 사용하여 광섬유를 보다 견고하게 부착시켜 광섬유 정렬의 틀어짐을 최소화 할 수 있어서 신뢰성을 갖는 제품 제작이 가능하며, 다채널 어레이형(또는 배열형) 소자로 제작시 제작 양품 수율이 높으므로 제작 단가가 낮아서 가격 경쟁력을 높일 수 있는 이점이 있다.
According to the optical module and the manufacturing method of the present invention as described above, it is possible to miniaturize, and to manufacture the necessary parts using a semiconductor process, it is possible to mass-produce parts of the same standard, not only to reduce the unit cost but also various forms Optical transmission / reception module and packaging are possible, and it is possible to attach the optical fiber more firmly by using double epoxy to minimize the distortion of the optical fiber alignment, so that it is possible to manufacture a product with high reliability and multi-channel array type (or The production yield is high when the device is manufactured in an array type), so the manufacturing cost is low, thereby increasing the price competitiveness.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 결합 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical module according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 결합 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈은 크게, 기판(100), 스페이서(Spacer)(200), 덮개(300) 및 광섬유(400)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, an optical module according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
여기서, 기판(100)은 예컨대, 사각판 형상으로 복수의 단위소자 영역으로 정의되어 있으며, 기판(100)의 각 단위소자 영역 상에 복수개의 광소자 칩(110)이 가로 및/또는 세로 배열 즉, 어레이 형태로 배열하여 결합된다.Here, the
이러한 기판(100)은 스페이서(200)와 덮개(300)를 고정시키는 기반이 되며, 기판(100)의 재질로는 예컨대, 반도체(Semiconductor), 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB), 세라믹(Ceramic), 유리(Glass) 또는 플라스틱(Plastic) 등을 사용할 수 있다.The
또한, 기판(100) 상에는 광소자 칩(110)을 전기적으로 연결할 수 있도록 예컨대, 다이 본딩(Die Bonding) 및 와이어 본딩(Wire Bonding) 등을 할 수 있는 복수의 전극들(lids)(미도시)이 형성될 수 있다. 이러한 전극들은 외부의 회로와 전기적인 접속을 용이하게 할 수 있도록 기판(100)의 일측면으로 연장되어 형성됨이 바람직하다.In addition, a plurality of electrodes (not shown) capable of, for example, die bonding, wire bonding, or the like may be electrically connected to the
또한, 기판(100)은 스페이서(200)보다 약간 크게 하여 다른 회로와 연결시키기 위한 전극들을 스페이서(200)의 외측으로 노출시킬 수도 있고, 비아홀(Via Hole)을 사용하여 웨이퍼 레벨(Wafer Level)로 패터닝을 하고 상기 비아홀을 중심으로 다이싱(Dicing)하여 내부의 전극이 자연스럽게 연결되도록 할 수도 있다.In addition, the
한편, 두 개의 전극만을 필요로 하는 단순한 포토다이오드(Photo Diode, PD)나 표면 발광 레이저다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode, VCSLE)와 같은 단순 레이저다이오드(Laser Diode, LD)의 경우에는 기판(100) 상에 두 개의 전극으로 이루어진 전극패턴만 있으면 되며, 여러 전극이 필요한 TIA(Transimpedance Amplifier)가 집적된 포토다이오드 광 모듈이나, 레이저다이오드(LD)에 모니터 포토다이오드(Monitor PD)가 필요한 경우에는 필요한 수만큼의 전극을 형성하면 된다.On the other hand, in the case of a simple laser diode (LD) such as a simple photo diode (PD) or a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSLE) that requires only two electrodes, the
다른 한편, 기판(100)과 스페이서(200), 스페이서(200)와 덮개(300)의 결합은 예컨대, 에폭시(Epoxy), 솔더(Solder) 또는 금속(Metal) 등을 사용하여 단단히 접착할 수 있다. 이때, 솔더나 금속을 사용할 경우, 접착하고자 하는 양 접촉면에 통상의 반도체 공정을 사용하여 필요한 모양의 금속 또는 솔더패턴을 형성 또는 증착하여 접착시킬 수 있다. 이 경우 전극패턴과 솔더패턴 사이에는 추가의 절연층 형성이 필요하다.On the other hand, the bonding of the
또 다른 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 기판(100) 상에 바로 스페이서(200)를 결합하였지만, 이에 국한하지 않으며, 기판(100) 및 광소자 칩(110)과 스페이서(200) 사이에 광소자 칩(110)의 지지 또는 높이 조정을 위하여 기판(100)의 전극과 다이본딩된 서브마운트(submount)(미도시)가 더 구비될 수도 있다.On the other hand, in one embodiment of the present invention, but coupled to the
이 경우, 상기 서브마운트는 스페이서(200)와 동일한 크기로 형성되는 바, 이러한 서브마운트는 기판(100)의 상면에 결합되어 있으며, 상기 서브마운트의 상면에 광소자 칩(110) 및 스페이서(200)가 결합된다.In this case, the submount is formed in the same size as the
복수개의 스페이서(200)는 높이 조절을 위한 중간층으로서, 광소자 칩(110)과 광섬유(400)의 광 결합을 일정하게 유지하기 위한 층이다.The plurality of
이러한 스페이서(200)는 기판(100)의 평면으로부터 일정한 높이를 갖는 기둥 형태(예컨대, 사각기둥, 원통형, 육각기둥 등)로 이루어지는 바, 어레이 형태로 배열된 각각의 광소자 칩(110)을 감싸도록 일정간격 이격되게 구비되어 있다.The
이러한 각각의 스페이서(200)는 상면과 하면의 일정영역(바람직하게, 중앙부분)을 관통하도록 관통홀(미도시)이 형성되어 있으며, 이러한 관통홀은 기판(100)과의 결합 시 광소자 칩(110)이 삽입되어 외부로부터 광소자 칩(110)을 보호하는 기능과 광소자 칩(110), 덮개(300) 및 광섬유(400)로 구성되는 결합 광학계의 적절한 거리 설정을 하는 기능을 수행한다.Each of the
또한, 상기 관통홀의 크기는 광소자 칩(110)과 일정간격 이격되어 삽입될 수 있도록 광소자 칩(110)보다 크게 형성됨이 바람직하다.In addition, the size of the through hole may be larger than that of the
한편, 스페이서(200)의 재질은 예컨대, 금속, 유리, 플라스틱, 폴리머, 세라믹 또는 반도체 등을 사용할 수 있으며, 특히 단단하면서 기판(100)이나 덮개(300)와 가깝거나 유사한 선팽창계수를 갖는 물질을 사용하는 것이 유리하다.Meanwhile, the material of the
그리고, 복수개의 덮개(300)는 각각의 광섬유(400)를 지지하는 것으로서, 어레이 형태로 배열된 각 스페이서(200)의 상측 관통홀을 폐쇄하도록 각각의 스페이서(200) 상에 결합되며, 통상 사각판 형상을 갖는다.In addition, the plurality of covers 300 support the respective
이러한 덮개(300)는 사용하고자 하는 광원의 파장에서 투명한 물질을 사용하며, 양면이 연마(Polishing)된 유리, 플라스틱 또는 반도체 기판 등이 가능하다. 예를 들어, 실리콘, InP, GaAs와 같은 반도체 기판의 경우, 가시광선 영역에서는 불투명하지만, 장파장 광통신용 파장인 약 1.3um, 1.5um 대역에서는 빛을 통과하므로 본 발명의 덮개(300)로 사용할 수 있다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 덮개(300)는 연마된 양면에 무반사 코팅을 수행하여 반사 손실을 줄여서 사용하는 것이 유리하다.The
그리고, 복수개의 광섬유(400)는 통상적으로 빛을 이용하여 정보를 전달하기 위한 것으로서, 각각의 광섬유(400)는 어레이 형태로 배열된 덮개(300) 상에 각 광소자 칩(110)의 위치와 대응되도록 정렬하여 제1 에폭시(450)를 통해 결합되어 있다. 또한, 광섬유(400)는 다채널(예컨대, 4, 8 또는 16채널 등) 광섬유로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the plurality of
한편, 제1 에폭시(450)는 예컨대, 자외선 경화성 에폭시(UV epoxy)로서, 높은 유리전이온도(Tg)(약 120~140℃ 정도)를 가지고 있으며, 약 90~110mW 정도(바람직하게는, 약 100mW 정도)에서 약 1분~3분(바람직하게는, 약 2분) 동안의 자외선(UV) 노출에 의해 자외선 경화시킴으로써 광경화성이 된다.On the other hand, the
이때, "Tg"는 중합상의 "유리전이온도"이다. 중합체의 유리전이온도는 중합체가 Tg미만의 온도에서는 단단한 유리질 상태에서 Tg이상의 온도에서는 유동성 혹은 고무성 상태로 전이되는 온도이다.At this time, "Tg" is the "glass transition temperature" of a polymerized phase. The glass transition temperature of a polymer is the temperature at which the polymer transitions from a hard glassy state at temperatures below Tg to a fluid or rubbery state at temperatures above Tg.
또한, 광섬유(400) 정렬의 틀어짐을 최소화 할 수 있도록, 기판(100) 상에 어레이 형태로 구비된 복수개의 스페이서(200), 덮개(300) 및 제1 에폭시(450)를 비롯한 각 광섬유(400)의 일부분이 기판(100) 상에 몰딩(Molding)되도록 제2 에폭시(500)를 이용하여 한번 더 고정 결합시킨다.In addition, each
이러한 제2 에폭시(500)는 열경화성 에폭시(Thermal epoxy)(예컨대, 1액형 또는 2액형 에폭시)로서, 제1 에폭시(450)가 변형되지 않도록 제1 에폭시(450)의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 경화 온도(바람직하게는, 약 90~110℃ 정도)에서 약 2시간~4시간(바람직하게는, 약 3시간 정도) 동안의 가열을 통해서 열경화시킴으로써 열경화성이 된다.The
이와 같이 덮개(300)에 다채널의 광섬유(400)가 단단히 고정되어 각각의 광소자 칩(110)으로 빛을 입사시키거나, 반대로 각각의 광소자 칩(110)에서 방출되는 빛을 각각의 광섬유(400)로 입사시키게 된다.In this way, the
예를 들어, 광소자 칩(110)이 수광소자인 포토다이오드(PD)인 경우에는 광섬유(400)에서 출력되는 빛이 포토다이오드(PD)에 최대한 결합(Coupling)되도록 정렬을 하며, 광소자 칩(110)이 레이저다이오드(LD)나 발광다이오드(LED)와 같은 발광소자일 경우에는 광소자 칩(110)에서 방출되는 빛이 광섬유(400)로 최대한 결합되도록 광섬유(400)를 정렬하여 제1 및 제2 에폭시(450 및 500)로 단단히 고정시킨다.For example, when the
이때, 광섬유(400)의 정렬은 능동정렬(Active Alignment) 또는 수동정렬(Passive Alignment) 방법을 모두 사용할 수 있다. 상기 수동정렬의 경우에는 기판(100)에 부착된 각 광소자 칩(110)과의 정밀한 정렬을 위하여 필요한 패턴들이 기판(100)과 덮개(300)에 형성되어야 한다.At this time, the alignment of the
상기 능동정렬의 경우에는 기판(100)에 고정된 각 광소자 칩(110)으로부터 방출된 광원의 빛이 실제 각 광섬유(400)로 결합되거나, 또는 각 광섬유(400)에서 출력되는 빛이 포토다이오드(PD)에 최대한 결합되는 위치를 찾아서 제1 및 제2 에폭시(450 및 500)로 경화하여 단단히 고정시키면 된다.In the case of the active alignment, the light of the light source emitted from each
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈은, 어레이 형태로 복수개의 광소자 칩(110)이 부착된 기판(100), 각 광소자 칩(110)에 대응되도록 복수개의 스페이서(200) 및 덮개(300)를 어레이 형태로 차례로 적체한 후, 각 광소자 칩(110)의 위치와 대응되도록 다채널의 광섬유(400)를 정렬하여 사용하고자 하는 파장에서(또는 투과시키고자 하는 파장에서) 제1 및 제2 에폭시(450 및 500)를 이용하여 덮개(300) 상에 고정하면 완성된다.The optical module according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above includes a plurality of
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 모듈은 기판(100), 스페이서(200), 덮개(300) 및 광섬유(400)를 결합하여 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 광섬유(400)를 부착하지 않고 PLC(Planar Lightwave Circuits)기판의 출력이나 입력 도파로(Waveguide)에 바로 붙여서 사용할 수도 있다.On the other hand, the optical module according to an embodiment of the present invention is configured by combining the
다른 한편, 광소자 칩(110)과 광섬유(400)의 광 결합 효율은, 덮개(300)의 형상 및 두께, 스페이서(200)의 두께 및 구조물 내에서의 광소자 칩(110)의 위치에 의하여 결정될 수 있다.On the other hand, the optical coupling efficiency of the
상기와 같이 본 발명의 수직형태의 광섬유 정렬방법은, 광섬유가 z축 공간으로 향하고 소형의 광섬유 지지 기판 즉, 덮개(300)를 사용하므로 최소한의 공간을 사용할 수 있으며, 여러 종류의 부품들을 사용하더라도 적절하게 배치하면, 기존의 수평형태의 패키징과 비교하여 더 작은 크기의 패키징을 할 수 있어서 공간적/비용적 효과가 있으며, 자외선 경화성 에폭시 및 열경화성 에폭시로 이루어진 제1 및 제2 에폭시(450 및 500)를 이중으로 사용하므로 광섬유 정렬의 틀어짐을 최소화 할 수 있어서 제작 양품 수율을 높여 경쟁력을 갖는 제품을 생산할 수 있으며, 다채널 어레이형(또는 배열형) 소자로 제작시 제작 양품 수율이 높으므로 제작 단가가 낮아서 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
As described above, in the vertical alignment method of the present invention, since the optical fiber is directed toward the z-axis space and uses a small optical fiber support substrate, that is, the
전술한 본 발명에 따른 광 모듈 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
Although a preferred embodiment of the optical module according to the present invention and a method for manufacturing the same have been described, the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to implement and this also belongs to the present invention.
100 : 기판, 110 : 광소자 칩,
200 : 스페이서, 300 : 덮개,
400 : 광섬유, 450 : 제1 에폭시,
500 : 제2 에폭시100: substrate, 110: optical element chip,
200: spacer, 300: cover,
400: optical fiber, 450: first epoxy,
500: second epoxy
Claims (6)
적어도 하나의 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 각각의 광소자 칩이 삽입되도록 상기 기판 상에 어레이 형태로 결합되는 스페이서;
각 스페이서의 관통홀을 폐쇄하도록 각각의 스페이서 상에 어레이 형태로 결합되는 덮개;
각각의 덮개 상에 각 광소자 칩의 위치와 대응되도록 제1 에폭시를 이용하여 어레이 형태로 고정 결합되는 광섬유; 및
상기 기판 상에 각각의 스페이서, 덮개 및 제1 에폭시를 비롯한 상기 광섬유의 일부분이 몰딩되도록 형성된 제2 에폭시를 포함하되,
각 광섬유를 통해 전달되는 빛을 각 광소자 칩으로 입사시키거나, 각 광소자 칩에서 방출되는 빛을 각 광섬유로 입사시키도록 구성되고, 상기 제1 에폭시는 자외선 경화성 에폭시로 이루어지며, 상기 제2 에폭시는 상기 제1 에폭시의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 경화 온도로 열경화되는 열경화성 에폭시로 이루어지며, 상기 제1 에폭시는 120~140℃ 온도범위의 유리전이온도(Tg)를 가지며, 90~110mW에서 1~3분 동안의 자외선(UV) 노출에 의해 광경화되며, 상기 제2 에폭시는 90~110℃ 온도범위에서 2~4시간 동안의 가열을 통해서 열경화되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
A substrate having an optical device chip in an array form thereon;
At least one through hole formed therein, the spacer being coupled in an array form on the substrate such that each optical device chip is inserted into the through hole;
A cover coupled in array form on each spacer to close through holes in each spacer;
An optical fiber fixedly coupled in an array form using a first epoxy so as to correspond to a position of each optical device chip on each cover; And
A second epoxy formed to mold a portion of the optical fiber, including each spacer, cover and first epoxy, onto the substrate,
The light transmitted through each optical fiber is incident to each optical device chip, or the light emitted from each optical device chip is incident to each optical fiber, wherein the first epoxy is made of an ultraviolet curable epoxy, and the second Epoxy is composed of a thermosetting epoxy that is thermoset at a curing temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the first epoxy, the first epoxy has a glass transition temperature (Tg) of 120 ~ 140 ℃ temperature range, 90 ~ Photocuring by ultraviolet (UV) exposure for 1 to 3 minutes at 110mW, the second epoxy is thermally cured by heating for 2 to 4 hours in the temperature range of 90 ~ 110 ℃.
상기 광섬유는 다채널 광섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 모듈.
The method according to claim 1,
The optical fiber is characterized in that the multi-channel optical fiber.
적어도 하나의 관통홀을 갖는 복수의 스페이서를 마련한 후, 상기 관통홀에 각각의 광소자 칩이 삽입되도록 각 스페이서를 어레이 형태로 상기 기판 상에 결합하는 단계;
각 스페이서의 관통홀을 폐쇄하도록 복수의 덮개를 어레이 형태로 결합하는 단계;
각각의 덮개 상에 각 광소자 칩의 위치와 대응되도록 제1 에폭시를 이용하여 광섬유를 어레이 형태로 고정 결합하는 단계; 및
제2 에폭시를 이용하여 상기 기판 상에 복수의 스페이서, 덮개 및 제1 에폭시를 비롯한 상기 광섬유의 일부분을 몰딩시키는 단계를 포함하되,
상기 제1 에폭시는 자외선 경화성 에폭시로 120~140℃ 온도범위의 유리전이온도(Tg)를 가지고, 90~110mW에서 1~3분 동안의 자외선(UV) 노출에 의해 광경화시키며, 상기 제2 에폭시는 상기 제1 에폭시의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 경화 온도로 열경화되는 열경화성 에폭시로 90~110℃ 온도범위에서 2~4시간 동안의 가열을 통해서 열경화시키는 것을 특징으로 하는 광 모듈의 제조방법.Coupling the plurality of optical device chips in an array form on the substrate;
Providing a plurality of spacers having at least one through hole, and then combining the spacers on the substrate in an array so that each optical device chip is inserted into the through holes;
Combining the plurality of covers in an array so as to close through holes of each spacer;
Fixing the optical fibers in the form of an array using a first epoxy to correspond to the position of each optical device chip on each cover; And
Molding a portion of the optical fiber including a plurality of spacers, a lid and a first epoxy on the substrate using a second epoxy, wherein
The first epoxy is a UV curable epoxy having a glass transition temperature (Tg) in the temperature range of 120 ~ 140 ℃, photocured by UV (UV) exposure for 1 to 3 minutes at 90 ~ 110mW, the second epoxy Is a thermosetting epoxy which is thermoset at a curing temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the first epoxy, and a method of manufacturing an optical module, characterized in that it is thermally cured by heating for 2 to 4 hours in a temperature range of 90 to 110 ° C. .
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9768583B2 (en) | 2015-11-04 | 2017-09-19 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Multi-channel optical module and manufacture method thereof |
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JPS5661183A (en) | 1979-10-25 | 1981-05-26 | Toshiba Corp | Sealing method for parts for optical communication |
JP2001083375A (en) | 1999-09-16 | 2001-03-30 | Hitachi Cable Ltd | Optical module |
JP2007305736A (en) | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method of optical module |
-
2011
- 2011-03-10 KR KR1020110021240A patent/KR101175300B1/en active IP Right Grant
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