KR101347133B1 - 광송수신 소자 제조방법 - Google Patents

광송수신 소자 제조방법 Download PDF

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KR101347133B1
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손정권
한세영
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Abstract

본 발명은 광송수신 소자 제조방법에 관한 것으로, 주기판부 및 주기판부에 수직으로 접합되는 보조기판부를 포함하고, 보조기판부에 형성되는 접합굴곡에 주기판부가 납땜되어 삽입됨으로써, 보조기판부의 접합성이 향상된다.

Description

광송수신 소자 제조방법{OPTICAL TRANSMITTING AND RECEIVING MANUFACTURE METHOD OF OPTICAL TRANSMITTING AND RECEIVING DEVICE}
본 발명은 광송수신 소자 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면실장기술을 이용하고, 전 공정을 일체화된 보드에서 진행하여 생산성을 향상시키는 광송수신 소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광 트랜시버 모듈(light transceiver module)은 광송신 모듈과 광수신 모듈이 하나의 패키지 내에 집적화된 설비이다.
광 트랜시버 모듈은 디지털화된 전기신호를 받아 레이저 다이오드(LD, Laser Diode)를 구동하여 광신호로 변환하고, 변환된 광신호는 광섬유를 통해 전송되어 광수신 모듈에 도달된다.
그리고, 광신호는 광소자인 광수신기의 포토다이오드(PD, Photo Diode)에서 전기 신호로 변환되고, 주증폭기에서 증폭되어 장비로 전달된다.
광 트랜시버 모듈은 전기신호를 광신호로 변환하는 트랜스미터와 광신호를 전기신호로 변속하는 RF신호를 손실 없이 입출력시키며, 외부의 다양한 환경에서 광소자가 최적상태로 동작하기 위하여 패키지 기술이 중요하다.
이러한 기술들을 이용하여 만들어진 중간제품을 TOSA(Transmitter Optical Sub-assembly)와 ROSA(Receiver Optical Sub-assembly)라 한다.
TOSA/ROSA 제조 공정은 공정 중 광정렬 후 티오캔(TO-can)과 렌즈, 몸체/슬리브를 고정하는 방식에 따라 두 가지로 구분한다.
즉, 금속 재질의 TOSA/ROSA에 적용되는 레이저 용접 방식과, 빛의 투과가 가능한 PEI(Polyethylenimine, 플라스틱의 한 종류) 재질의 TOSA/ROSA에 적용되는 자외선 경화 접착 방식이 있다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-0635375호(발명의 명칭 : 트랜시버 모듈 및 수동정렬을 위한 광학 벤치)에 개시되어 있다.
종래 저가형 표면 실장 소자(surface-mount devices:SMD)는 높은 생산성과 낮은 제조원가를 위하여 합성수지의 기판 또는 리드 프레임 방식을 사용하지만, 합성수지의 기판 또는 리드 프레임은 임피던스 매칭을 통한 설계가 어렵기 때문에 광송수신 모듈과 같은 고주파 소자에 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 고주파 설계가 가능한 세라믹 재질의 기판은 전극 형성 공정이 어렵고, 소형의 측면 전극을 구현하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 다수의 소자를 동시 조립할 수 없어서 제조단가가 높다는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 빅셀(vertical cavity surface emitting laser:VCSEL)과 같은 표면발광소자를 측면 발광형 패키지 구조로 제작하기에 적합하고, 제조단가를 낮추는 광송수신 소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 광송수신 소자는 주기판부; 및 상기 주기판부에 수직으로 접합되는 보조기판부를 포함하고, 상기 보조기판부에 형성되는 접합굴곡에 상기 주기판부가 납땜되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조기판부는 광송수신 부품이 표면실장되고, 상기 접합굴곡이 측단부에 형성되는 보조기판; 상기 보조기판에 형성되고, 상기 접합굴곡에 노출되어 전기신호를 전달하는 회로단자; 및 상기 접합굴곡에 코팅되어 상기 회로단자와 연결되는 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 소자.
상기 회로단자는 상기 접합굴곡에 형성되는 굴곡단자; 상기 굴곡단자와 연결되고, 상기 보조기판의 상측에 배치되는 탐침단자; 및 상기 탐침단자와 연결되고, 상기 광송수신 부품과 연결되는 연결단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 광송수신 소자 제조방법은 주기판부에 수직으로 접합되는 보조기판부를 정렬하는 단계; 상기 보조기판부에 광송수신 부품을 장착하는 단계; 상기 광송수신 부품을 와이어본딩하는 단계; 및 상기 광송수신 부품을 에폭시로 커버하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조기판부를 정렬하는 단계는 상기 보조기판부가 복수개로 구획된 기판묶음부를 제작하는 단계; 상기 기판묶음부를 안착판에 안착시키는 단계; 및 상기 보조기판부가 각각 노출되도록 개방홀이 형성되는 고정판을 상기 안착판에 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판묶음부를 제작하는 단계는 묶음틀에 복수개의 베이스기판을 구획하는 단계; 상기 베이스기판에 각각 가공홀을 형성하는 단계; 상기 가공홀에 도금층을 형성하는 단계; 상기 베이스기판을 절단하여 상기 가공홀이 상기 베이스기판의 단부에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안착판에서 돌출 형성되는 고정돌기가 상기 고정판에 삽입되어 상기 고정판의 위치를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광송수신 소자 제조방법은 보조기판부와 주기판부 접합 과정에서 땜납이 접합굴곡에 삽입되어 접합성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 광송수신 소자 제조방법은 상용화된 저가형 인쇄회로기판을 사용하면서 고주파 설계가 가능하여, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 광송수신 소자 제조방법은 기판묶음부에 복수개의 보조기판부가 형성되고, 안착판과 고정판에 의해 기판묶음부가 고정된 상태로 이동되면서 보조기판부에 대한 개별적인 표면실장이 이루어져, 보조기판부의 대량 생산이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자에서 보조기판부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 보조기판부를 정렬하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 기판묶음부를 제작하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 베이스기판이 복수개로 구획된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 각 베이스기판에 가공홀이 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 베이스기판의 가공홀에 도금층이 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 베이스기판이 절단된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 보조기판부가 정렬되는 상태를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 보조기판부가 정렬되는 상태를 개략적으로 나타내는 결합사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광송수신 소자 및 광송수신 소자 제조방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자에서 보조기판부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 보조기판부를 정렬하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 기판묶음부를 제작하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 베이스기판이 복수개로 구획된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법에서 각 베이스기판에 가공홀이 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 베이스기판의 가공홀에 도금층이 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 베이스기판이 절단된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 보조기판부가 정렬되는 상태를 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자의 제조방법에서 보조기판부가 정렬되는 상태를 개략적으로 나타내는 결합사시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자(1)에는 주기판부(10) 및 보조기판부(20)가 구비된다. 주기판부(10)는 광송수신을 위한 메인 인쇄회로기판이고, 보조기판부(20)는 주기판부(10)에 장착되는 서브 인쇄회로기판이다.
주기판부(10)와 보조기판부(20)는 합성수지와 같은 저가형 기판재질을 사용하여 제조된다.
보조기판부(20)는 주기판부(10)와 수직으로 결합된다. 따라서, 보조기판부(20)는 측면 발광형 패키지 구조가 가능하다.
이때, 보조기판부(20)의 측단부에는 복수개의 접합굴곡(25)이 형성되되, 보조기판부(20)의 회로 일부가 접합굴곡(25)을 통해 노출되어 측면 전극을 형성한다.
그리고, 보조기판부(20)와 주기판부(10)간의 접합과정에서 접합굴곡(25)에 납땜(15)이 삽입되어 보조기판부(20)와 주기판부(10)간의 접합 안정도가 높아진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조기판부(20)에는 보조기판(21), 회로단자(22) 및 도금층(23)이 형성된다.
보조기판(21)에는 광송수신 부품(24)이 표면실장되되, 측단부에 접합굴곡(25)이 형성된다.
회로단자(22)는 보조기판(21)에 형성되고, 접합굴곡(25)에 노출된다. 이러한 회로단자(22)는 보조기판(21)과 전기적으로 신호가 송수신된다.
도금층(23)은 접합굴곡(25)에 코팅되어 회로단자(22)와 연결되도록 전도성 물질로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로단자(22)에는 굴곡단자(221), 탐침단자(222) 및 연결단자(223)가 구비된다.
굴곡단자(221)는 접합굴곡(25)에 노출되도록 보조기판(21)의 단부 두께 방향으로 형성된다. 이러한 굴곡단자(221)에 도금층(23)이 도포된다.
탐침단자(222)는 굴곡단자(221)의 상단부와 연결되어, 보조기판(21)의 상측에 형성된다. 이러한 탐침단자(222)는 검사기와 접속되어 보조기판부(20)의 불량 여부를 판별하는데 사용된다.
연결단자(223)는 탐침단자(222)와 연결되고, 광송수신 부품(24)과 와이어본딩(30)을 통해 서로 연결된다.
한편, 와이이어본딩(30)이 완료된 광송수신 부품(24)은 에폭시(40)에 의해 커버된다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 소자 제조방법은 주기판부(10)에 수직으로 접합되는 보조기판부(20)가 정렬(S10)되고, 보조기판부(20)에 광송수신 부품(24)이 장착(S20)된다.
그런 다음, 광송수신 부품(24)이 보조기판부(20)에 와이어본딩(30)되고(S30), 와이어본딩(30)이 완료된 광송수신 부품(24)에는 광 투과가 가능한 에폭시(40)가 커버(S40)된다.
정렬된 보조기판부(20)는 제조라인을 따라 이동되고, 소자장치에 의해 와이어본딩(30)과 에폭시(40) 작업이 순차로 진행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조기판부(20)를 정렬하는 방법(S10)은 다음과 같다(도 10과 도 11 참조).
먼저, 보조기판부(20)가 복수개로 구획된 기판묶음부(100)를 제작(S11)하고, 기판묶음부(100)를 안착판(110)에 안착(S12)시킨다.
이때, 기판묶음부(100)의 행과 열에는 동일한 형상의 보조기판부(20)가 배열되고, 안착판(110)에는 기판묶음부(100)가 안착되기 위한 공간이 형성된다. 이러한 안착판(110)의 상측에는 고정돌기(111)가 돌출 형성된다.
기판묶음부(100)가 안착판(110)에 안착(S12)된 후, 고정판(120)을 안착판(110)에 적층(S13)한다. 이러한 고정판(120)이 기판묶음부(100)를 눌러주면 하중에 의해 기판묶음부(100)의 유동이 제한된다.
이때, 고정판(120)에는 각 보조기판부(20)가 외부로 노출되어 광송수신 부품(24) 설치공정이 실시될 수 있도록 개방홀(121)이 형성되고, 고정돌기(111)가 삽입되어 고정판(120)의 이동을 제한하기 위한 고정홀(122)이 형성된다.
따라서, 복수개의 보조기판부(20)가 정렬된 상태로 안착판(110)에 안착되고, 고정판(120)에 의해 고정되어 하나의 모듈을 형성하고, 이러한 모듈이 제조라인을 따라 이동되면서 복수개의 보조기판부(20)에 대한 작업이 신속하게 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판묶음부를 제작하는 방법(S11)은 다음과 같다.
먼저, 묶음틀(130)에 복수개의 베이스기판(200)을 구획(S111)한다(도 6 참조).
즉, 기판묶음부(100)에는 테두리를 형성하는 묶음틀(130) 및 묶음틀(130) 내부에 위치되고, 개별적으로 구획되는 베이스기판(200)이 형성된다.
이때, 베이스기판(200)은 묶음틀(130)에 일부가 결합되어 고정된 상태를 유지한다.
예를 들어, 사각판 형상을 하는 묶음틀(130)에 레이저 가공을 하여, 묶음틀(130)은 테두리를 형성하고, 테두리 내부에는 복수개의 베이스기판(200)이 구획된다.
베이스기판(200)이 구획(S111)되면, 각 베이스기판(200)에 복수개의 가공홀(210)이 형성(S112)된다(도 7 참조). 이러한 가공홀(210)은 베이스기판(200)의 일측 가장자리에 근접되도록 형성된다.
이때, 베이스기판(200)에는 전기적인 신호를 주고받을 수 있는 회로단자(22)가 형성되고, 이러한 회로단자(22)는 가공홀(210)에 노출되어 전극을 형성한다.
베이스기판(200)에 가공홀(210)이 형성(S112)되면, 가공홀(210)을 전도성 물질로 코팅하여 노출된 회로단자(22)와 연결되는 도금층(23)을 형성(S113)한다(도 8 참조). 도금층(23)은 가공홀(210)이 형성되는 베이스기판(200)에 부착된다.
가공홀(210)에 도금층(23)이 형성(S113)되면, 베이스기판(200)을 절단(S114)하여 가공홀(210)을 베이스기판(200)의 단부에 노출시킨다(도 9 참조).
이때, 절단공정을 통해 가공홀(210)이 외부로 노출된 베이스기판(200)은 광송수신 부품(24)이 표면실장되지 않은 도 2의 보조기판(21)이 된다.
베이스기판(200)의 절단으로 인해, 보조기판(21)에는 접합굴곡(25)이 형성되므로, 보조기판(21)이 주기판부(10)의 수직방향으로 밀착된 상태에서 납땜(15)되면, 땜납 일부가 접합굴곡(25)에 삽입되어 접합성이 향상된다.
한편, 기판묶음부(100)가 안착판(110)에 안착되어 이동되면서 각 보조기판부(20)에 대한 표면실장이 이루어진다.
즉, 안착판(110)이 제조라인을 따라 이동되면서, 각 보조기판부(20)에는 광송수신 부품(24)이 표면실장되고, 광송수신 부품(24)이 회로단자(22)와 와이어본딩(30) 된 후 에폭시(40)로 커버된다.
각 보조기판부(20)에 대한 표면실장 작업이 완료되면, 작업자는 안착판(110)과 고정판(120)을 분리하여 기판묶음부(100)를 꺼낸다.
그런 다음, 작업자는 각 보조기판부(20)와 연결된 묶음틀(130)을 절단하여, 개별적인 보조기판부(20)를 획득한다.
이때, 각 보조기판부(20)에 대한 표면실장 작업이 완료된 후, 검사기가 각 보조기판부(20)에 형성되는 회로단자(22)의 탐침단자(222)와 접속되어 보조기판부(20)의 불량여부를 판별할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 주기판부 20 : 보조기판부
21 : 보조기판 22 : 회로단자
23 : 도금층 24 : 광송수신 부품
25 : 접합굴곡 30 : 와이어본딩
40 : 에폭시 100 : 기판묶음부
110 : 안착판 111 : 고정돌기
120 : 고정판 121 : 개방홀
122 : 고정홀 130 : 묶음틀
200 : 베이스기판 221 : 굴곡단자
222 : 탐침단자 223 : 연결단자

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 주기판부에 수직으로 접합되는 보조기판부를 정렬하는 단계;
    상기 보조기판부에 광송수신 부품을 장착하는 단계;
    상기 광송수신 부품을 와이어본딩하는 단계; 및
    상기 광송수신 부품을 에폭시로 커버하는 단계를 포함하고,
    상기 보조기판부를 정렬하는 단계는
    상기 보조기판부가 복수개로 구획된 기판묶음부를 제작하는 단계;
    상기 기판묶음부를 안착판에 안착시키는 단계; 및
    상기 보조기판부가 각각 노출되도록 개방홀이 형성되는 고정판을 상기 안착판에 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 소자 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 기판묶음부를 제작하는 단계는
    묶음틀에 복수개의 베이스기판을 구획하는 단계;
    상기 베이스기판에 각각 가공홀을 형성하는 단계;
    상기 가공홀에 도금층을 형성하는 단계;
    상기 베이스기판을 절단하여 상기 가공홀이 상기 베이스기판의 단부에 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 소자 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 안착판에서 돌출 형성되는 고정돌기가 상기 고정판에 삽입되어 상기 고정판의 위치를 고정시키는 것을 특징으로 하는 광송수신 소자 제조방법.
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JP2002198572A (ja) * 2000-12-27 2002-07-12 Rohm Co Ltd 赤外線データ通信モジュール、およびその製造方法
KR20120100204A (ko) * 2011-03-03 2012-09-12 삼성전기주식회사 기판 고정 장치

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