KR20000016280A - 광전 장치 리셉터클 및 그 제조 방법_ - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 섬유 케이블을 광 반도체 요소에 결합시키는 광전 장치 리셉터클과, 이 리셉터클을 제조하는 방법을 개시한다. 광전 장치 리셉터클은 리셉터클 배열 블록 서브어셈블리(10)와 결합 모체부(94)를 포함한다. 리셉터클 배열 블록 서브어셈블리는 이 서브어셈블리내에 형성되는 적어도 하나의 그루브(18)를 갖는 제1 배열 블록 부재(12)를 포함한다. 제2 배열 블록 부재(14)는 상기 제1 배열 블록 부재와 정합되도록 제공된다. 광섬유(22)는 제1 배열 블록 부재에 배치된다. 각 광섬유는 광전 인터페이스 장치를 통해 광을 전송한다. 마지막으로 접착제(23)는 상기 제1 및 제2 장치 부재를 함께 고정하도록 사용된다. 리셉터클 배열 블록 서브어셈블리는 배열 블록에 광학적으로 배열된 광전 장치 어레이와, 광전 장치에 전기 접속을 하는 방법을 추가로 포함한다. 본 발명은 또한 유연 회로(60)와 이 유연 회로에 장착된 광전 반도체 요소(50)를 갖는 광전 장치 리셉터클도 개시한다. 광 반도체 요소에 전기적인 접속을 하는 유연 회로가 제공되고, 상기 결합된 제1 및 제2 배열 블록 부재에 장착된다. 광전 반도체 요소는 유연 회로에 장착되도록 제공된다.

Description

광전 장치 리셉터클 및 그 제조 방법

광신호를 전달하는데 사용되는 광섬유 리본 케이블은 미국 특허 제3,920,432호, 제4,289,558호 및 제4,980,007호에 명시되어 있는 것처럼 이미 공지되어 있다. 통신 매체의 판로가 계속적으로 증가되고 있기 때문에, 신호를 전달하고 상호접속간 로컬 장치에 광케이블을 이용하는 이점은 날로 증가되고 있다. 이러한 추세에 따라 리본 케이블을 다수의 장치에 접속시키는 것이 요구되어져 왔다.

이러한 리본 케이블을 장비 및 회로기판과 같은 장치에 접속시킬 때, 광전 장치 리셉터클은 필수적인 구성요소가 된다. 이러한 리셉터클은 광섬유 케이블과 광신호를 발생시키거나 검출하는 반도체 광전 장치간의 인터페이스 역할을 제공한다. 또한 이 리셉터클은 광 신호와 전기 신호간의 변경을 위한 기억장소를 제공한다. 리셉터클은 광전 장치를 위한 하우징이나 패키지로서 제공되고, 외부 환경으로부터 광전 장치를 보호한다. 리셉터클이 접속되는 경우 이 리셉터클은 광섬유 케이블상에 커넥터를 수용하는 해체 가능한 기계적인 결합 장치를 제공한다. 이 리셉터클은 광전 장치와 광섬유 케이블간의 광결합을 제공하고, 대체로 광전 장치에 전기적으로 접속시키고 광전 장치를 냉각시키도록 열 접속시키는 수단을 제공한다.

과거에는 광 다이오드, LED 혹은 레이저와 같은 광전 요소를 광섬유 케이블의 단부에 접속시키는 것은 난해하고 많은 비용이 요구되는 일이었다. 이러한 이유는 광전 장치와, 광섬유의 광 코어상에서의 광방출 및 검출 영역이 매우 작은 크기이기 때문이다. 따라서 장치와 섬유간의 정밀한 결합을 요구한다. 62.5㎛ 코어 멀티모드 섬유에 기초하는 시스템에서 좋은 광결합을 위한 결합 허용 오차는 대략 10㎛가 요구되며, 8㎛ 코어 싱글모드 섬유에 기초하는 시스템에서 좋은 광결합을 위한 결합 허용 오차는 대략 1㎛가 요구된다. 정밀한 결합을 유지하는 것은 리셉터클의 광전 요소를 처음 배치하는 것뿐만 아니라 작동하는 온도 범위 전체에 걸쳐 결합을 유지하는 리셉터클을 디자인하고, 케이블의 진동, 접속 혹은 잡아당김으로 발생되는 기계적인 외력이 존재한다는 문제점이 있다.

광전 장치와 연결된 케이블의 광섬유간의 광학적인 결합은 많은 방법으로 이루어질 수 있다. 대체로 케이블 커넥터에 물려있는 분리된 섬유 단부는 반도체 광전 장치의 광학적 작용 영역에 아주 근접하게 결합되어 배치될 수 있다. 하지만 커넥터를 리셉터클에 삽입시키지 않으면 외부 환경으로부터 광전 장치를 보호할 수 없기 때문에 이러한 접속은 실용적이지 않다. 옥외에서 접속시킴으로써 질적으로 저하되기 때문에, 비보호된 광전 장치는 현재 사용중인 장치에 적합하지 않으며, 기계적인 접속에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 따라서 현재의 리셉터클에 있어서, 리셉터클내에 장착하기 전에 대체로 밀폐시켜 봉인된 얇은 선 패키지(예를 들어 당업계에 이미 공지된 표준 TO 캔)에 싸여지고, 광결합은 패키지 벽부에 장착된 평면 윈도우를 통해 발생된다. 밀봉으로 패키지된 장치와 섬유간의 광결합을 효과적으로 수행하기 위해 밀봉 패키지 외부에 추가적인 렌즈(lenses)를 필요로 할 수 있다. 물론 광로(光路)의 모든 요소는 최적으로 연결하기 위해 정밀하게 결합되야만 한다.

상기 접근 방법은 사용 가능하지만 여러 가지 불이익이 있다. 무엇보다도, 광전 장치를 정밀하게 제조할 수 없다. 이러한 장치를 제조하는데 사용되는 사진 석판 및 에칭 공정의 결과로서 초미세한 물질적인 특성이 있게 된다. 대체로 이러한 특징은 여러 섬유에 일렬로 결합할 때 도움이 될 수 있지만, 상기 논의된 대표적인 패키지 방법에는 실행가능하지 않다. 이러한 이유는 이러한 장치를 표준 밀폐 봉인된 패키지에 장착할 때 패키지 내부에 정밀하게 배치할 수 없고, 따라서 패키지 몸체부를 리셉터클에 정밀하게 배치하기 위해 기준 표면으로서 패키지 몸체부가 사용될 수 없기 때문이다. 따라서 장치의 활성 영역은 처음부터 장치에 정밀하게 장착되지 않기 때문에 광학적으로 광섬유에 활성적으로 결합되야 한다. 즉, 이 장치는 전류가 통하고 최적의 광학적 결합이되는 위치로 로봇식으로 이동되야 한다. 이러한 형태의 활성 결합 공정은 속도가 느리고 비용이 많이 든다.

종래의 방법에 대한 다른 단점은 섬유 리본 시스템에 잘 맞지 않는다는 것이다. 이러한 단점에 대한 중요한 이유는 리본 케이블내의 광섬유간의 간격이 작기 때문이며, 대체로 250μ이다. 따라서, 크기의 제약 때문에, 각 TO형 패키지를 사용할 수 없다. 또한 싱글 윈도우 패키지에 장치 어레이를 패키지하는 것도 실행 불가능하다. 이러한 이유는 효율을 높이고 채널 대 채널의 광 혼선을 낮게 유지하는 동안, 장치 어레이에 섬유 어레이(250μ 피치)를 결합시킬 수 있는 싱글 광학 요소나 마이크로 광학 렌즈 어레이를 생성하는 것이 어렵기 때문이다.

광전 어레이를 광섬유 리본에 광학적으로 결속하기 위한 여러 가지 해결책이 제안되어져 왔다. 대체로 현존하는 기술은 2가지 범주로 된다. 제1 기술은 기판 표면에 블록을 결합하는 수동적인 결합을 포함하지만, 좀더 부정확하고 따라서 장치와 광섬유간의 광결합을 재생할 수 있는 높은 효율을 달성하는데 적합하지 않고, 특히 싱글 모드 섬유의 경우가 그러하다. 제2 기술은 대체로 광전를 배열 블록상의 표면에 활성 결합하는 것을 포함하고, 따라서 제조하는데 있어서 좀더 어렵고 비용이 많이 들지만, 정확하고 재생 가능하고 낮은 손실을 갖는 광학 결합을 달성하는데 효율적이다.

제1 기술의 실시예는 스워른 등과 보나 등의 PCT 출원 번호 PCT/US94/05749에 Parallel Optical Links With 50㎛ Ribbon Fibers, Laser Array Concepts and Fiber Skew Analysis, Proceedings of the 20th European Conference on Optical Communication(1994년 2권 829-832 페이지)로 개시된다. 이러한 각 시스템에 있어서, 광전 요소(대체로 광전 요소의 어레이)는 기판 표면상에 장착되고, 전기적으로 기판 표면에 접속된다. 기판 표면은 하나 이상의 기계적인 결합 특성(예를 들어, 구멍, 슬롯 또는 채널)을 가지고 있으며, 복수의 광섬유 스터브를 운반하는 배열 블록의 결합 특성을 갖는다. 이런식으로 광전 요소의 광전 요소와 배열 블록에서 광섬유 스터브의 수동적인 기계적 결합이 존재한다.

이러한 기술은 커다란 코어 크기를 갖는 섬유와의 낮은 성능을 갖는 상호결합에 적합하지만, 기계적인 배열 특성의 고유의 기계적인 허용 오차는 높은 성능을 갖는 작은 코어 크기를 갖는 섬유와의 상호결합에 이러한 기술을 사용하는 것을 제한한다. 게다가, 광전 장치를 기판 표면상에 장착하는 것이 필요한 것은 장치가 장착되는 회로 기판의 평면에 평행한 방위면에 접속될 수 있는 광전 리셉터클을 생성하는데 어려움을 부과한다.

특히 보나(Bona) 참조문은 광학 요소를 버트 결합(butt-coupling)시키는 평행한 광학 연결을 개시한다. 배열 핀을 통해 배열을 달성한다. 배열 핀은 일반적인 배열을 만족시키지만, 정밀한 배열을 요하는 경우에는 중요한 단점을 갖고 있으며, 특히 넓은 다중섬유 인터페이스에 그러하다. 특히, 2개의 핀에 의해 2개의 커넥터 배열 블록을 배열시키는 것은 시스템이 기계적으로 과도하게 억압되는 문제점이 있다. 즉, 복수의 핀 때문에 핀들이 완전하게 블록면과 수직이 되지 않는 경우 2개의 커넥터 블록이 긴밀하게 접촉하지 않을 수 있다. 또한 보나 참조문은 광학 링크를 통해 일부 통로만을 연장하는 광섬유를 갖는 광학 링크를 개시한다.

제2 기술의 실시예는 겔로웨이 등의 미국 출원 번호 제5,359,686호, 레비 등의 제5,271,083호, 레비 등의 제5,265,184호에 개시된다. 이 시스템에 있어서, 광전 요소는 대체로 투명한 접착제를 사용하거나 땜납 범프 결합에 의해 배열 블록상에 직접적으로 장착된다. 각 경우에 있어서 배열 블록은 인젝션 몰딩 플라스틱 배열 블록에 싸여진 복수의 몰딩된 도파관으로 구성된다. 이 모든 특허에 있어서, 플라스틱 배열 블록은 전력을 광전 요소에 공급하기 위해 광전 요소가 장착될 표면상에 전기적인 접속을 행한다. 플라스틱 배열 블록으로 전기적인 접속을 구성하고 그 블록으로부터 연장하는 리드프레임에 전기 접속된다.

몰딩 플라스틱 도파관이나, 이 도파관과 전기 접촉부를 갖는 몰딩 플라스틱 배열 블록을 사용하는 것은 많은 이유에서 불리하다. 우선적으로 몰딩 도파관은 광섬유 리본의 특정 광섬유로 광학적으로 맞춰지는 동안, 몰딩 도파관은 광학적으로 상이한 물질이 되며, 물질의 이러한 차이점에 의해 광학적 손실이 필수적으로 발생된다. 두 번째로 배열 블록은 몰딩 플라스틱의 온도 및 기계적인 특성(예를 들어 열팽창 및 열전도성)에 의해 제한되고, 몇몇 경우에 있어서, 높은 수행도 적용에 충분하지 않다. 마지막으로, 합치된 전기 접촉부는 높은 동작 주파수에서 노이즈와 간섭이 생성되고, 또한 고속 실행 환경에서 이러한 기술을 적용하는 것을 제한한다.

광전 요소를 광섬유 리본으로 연결하기 위해 광전 요소를 위한 리셉터클을 생성하는 현존하는 기술은 낮은 수행도에 큰 피치 상호 결합으로 효과적이지만, 광전 장치 리셉터클을 제공하고 현재의 기술의 불리함을 해결하고 비용 절감 효과와 제조의 용이함을 갖는 리셉터클 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 광섬유와 광섬유 리본에 사용되는 커넥터 및 이 광섬유와 광섬유 리본에 사용되는 광전 장치를 패키지하는 방법과 접속기에 관한 것이다. 특히 본 발명은 광전 장치와 접속된 광섬유 광학 케이블간에 광신호를 전달하는 리셉터클과 통합된 광섬유 스터브(stub)를 갖는 광전 장치용 접속 리셉터클에 관한 것이다.

도 1은 섬유 스터브가 적소에 있고 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재로부터 결합된 배열 블록에 대한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재에 대한 분해 조립도.

도 2a는 도 1과 도 2의 배열 블록에 대한 다른 실시예.

도 3은 본 발명의 배열 블록을 조립하는 방법을 나타내는 도면.

도 4는 공지된 반도체 광 방출 장치에 대한 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 유연 전자 회로를 나타내는 도면.

도 6a는 반도체 장치에 전기적으로 접속하기 위한 유연 전자 회로와, 배열 블록의 섬유 스터브에 결합된 반도체 광전 장치를 갖는 배열 블록을 나타내는 도면.

도 6b는 도 6a의 원으로 표시된 부분에 대한 확대도.

도 6c는 다른 배열 특성을 갖는 배열 블록에 대한 실시예를 나타내는 도면.

도 7은 광전 장치를 섬유 스터브로 배열하기 위한 배열 장치를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명을 적용시켜 설치된 실시예에 따른 광전 장치 리셉터클에 대한 일부 분해하여 간략하게 나타낸 도면.

도 9는 블록부내에 내장된 전기 리드를 갖는 배열 블록에 대한 실시예를 나타내는 도면.

도 10은 동시 섬유를 삽입하기 위해 배열 블록의 여러 부분을 고정하는 프레임을 나타내는 도면.

도 11은 긴 블록 부분에 배치된 섬유를 미리 형성하고, 분리된 블록을 절단하는 배열 블록을 조립하는 또다른 방법을 나타내는 도면.

도 12는 리셉터클 배열 블록, 커넥터 배열 블록 및 섬유 케이블을 하나의 연속하는 공정으로 제조하는 방법을 나타내는 도면.

도 13은 도 12에 도시된 공정으로 생성된 어셈블리를 절단한 후에 나타나는 모양을 나타내는 도면.

본 발명은 광섬유 리본 케이블을 광전 반도체 요소에 접속시키는 광전 장치 리셉터클을 개시한다. 광전 장치 리셉터클은 리셉터클 몸체부에 보유된 배열 블록으로 구성된다. 배열 블록은 짧은 광섬유(섬유 스터브) 부재의 어레이를 포함하고, 광결합 요소로서 기능한다. 배열 블록은 복수의 그루브를 갖는 제1 부재를 포함한다. 제2 부재는 제1 부재와 정합되어 제공된다. 광섬유 스터브는 제1 부재에 형성된 각 그루브에 배치되고, 리셉터클을 통해 광을 전송한다. 고정 수단은 배열 블록을 형성하기 위해 제1 장치 부재와 제2 장치 부재를 함께 고정하도록 제공된다. 광전 반도체 요소는 장착하도록 제공된다. 바람직한 실시예에 있어서, 배열 블록은 광섬유 리본 케이블의 단부상의 커넥터에 블록을 정밀하게 배열하는 기계적인 특성을 갖는다.

또한 본 발명은 배열 블록을 제조하는 방법을 포함한다. 이 방법은 복수의 그루브를 갖는 제1 배열 블록 부재를 제공하는 단계를 포함한다. 복수의 광섬유는 제1 배열 블록 부재에 형성된 그루브에 인접하여 배치된다. 제2 배열 블록 부재는 제1 배열 블록 부재상에 배치되어 복수의 섬유가 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재 사이에 존재하게 된다. 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재는 함께 고정되고 각 섬유는 제1 장치 부재의 각 그루브에 배치된다. 섬유 스터브의 대응하는 단부는 광전 장치와 케이블 커넥터와 결합되도록 준비되고, 광전 반도체 요소는 결합된 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재에 장착된다.

유연 회로와 이 회로상에 장착된 광전 반도체 요소를 갖는 광전 장치 리셉터클은 본 발명에 개시된다. 상기와 같이 광전 장치 리셉터클은 리셉터클 몸체부에 보유된 배열 블록으로 구성된다. 배열 블록은 광결합 소자로서 기능하는 섬유 스터브 어레이를 포함한다. 배열 블록은 복수의 그루브를 갖는 제1 부재를 포함한다. 제2 부재는 상기 제1 부재와 정합되도록 제공된다. 광섬유 스터브는 제1 부재에 형성된 각 그루브에 배치되어 리셉터클을 통해 광을 전송한다. 고정 수단은 배열 블록을 형성하도록 제1 장치 부재와 제2 장치 부재를 함께 고정하도록 제공된다. 광학 반도체 요소에 전기적인 접속을 제공하도록 하는 유연 회로가 제공되고, 결합된 제1 배열 블록 부재와 제2 배열 블록 부재에 장착된다. 광전 반도체 요소는 유연 회로에 장착되도록 제공된다.

또한 광전 인터페이스 시스템도 본 발명에 개시된다. 인터페이스 시스템은 배열 블록과 장착된 광전 반도체 요소를 포함하는 광전 장치를 제공하여 리셉터클 몸체부에 보유한다. 광섬유 리본 케이블은 인터페이스 시스템의 부품으로서 제공된다. 커넥터 블록 어셈블리도 제공되어, 커넥터 몸체부에 보유되고 리본 케이블에 부착된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 커넥터 블록과 배열 블록은 동일한 물질로 만들어진다.

본 발명의 장점은 에폭시로 만들어진 도파관이나 종래의 이러한 매체로 제안되는 바와 같이, 광섬유를 광결합 요소로 사용하여 광을 광전 장치 리셉터클의 구간 내로 통하여 전달하는 것이다. 이것은 접속된 리본 케이블과 같은 광 전송 특성을 이러한 장치 리셉터클에 제공한다. 게다가 광결합 요소를 제조하는데 사용되는 공정은 매우 간단하고 케이블상에 커넥터를 제조하는데 사용하는 공정과 매우 유사하다. 추가적으로 본 발명의 광전 장치 리셉터클은 광 리본 케이블 및 케이블 어셈블리와 일렬로 제조될 수 있다. 마지막으로 광전 장치는 종래의 참조문에서 개시된 바와 같이 배열 핀으로 제기된 것처럼, 본 발명의 섬유에 결합된다.

본 발명은 많은 섬유 광학 리본 케이블을 광학 반도체 요소에 접속시키는 광전 장치 리셉터클과 그 제조 방법에 관한 것이다. 장치 리셉터클은 광전반도체 요소를 접합시키는 배열 블록 어셈블리와, 섬유 광 리본 케이블의 단부상에 커넥터를 결합하는 리셉터클 몸체부로 만들어진다. 또한 본 발명은 광학 반도체 요소에 전기적인 접속을 제공하고 장치 리셉터클 상에 상기 반도체 요소를 장착하는 유연 전기 회로도 제공한다.

본 발명에 따라 만들어진 배열 블록 어셈블리(10)는 도 1과 도 2에 도시된다. 배열 블록 어셈블리(10)는 제1 어셈블리 부재(12)와 이 제1 어셈블리 부재와 정합되는 제2 어셈블리 부재(14)를 포함한다. 배열 블록 어셈블리(10)는 세라믹으로 만들어지는 것이 바람직하지만, 플라스틱이나 금속 물질로 만들어질 수도 있다. 또한 배열 블록 어셈블리(10)는 광섬유와 접속하는 배열 블록 어셈블리(10)의 일부에 대응하여 세라믹 또는 금속을 삽입시키는 플라스틱 몸체로 구성되는 것이 가능하다. 제1 어셈블리 부재(12)는 복수의 그루브(18)가 형성되는 정합 표면(16)을 갖는다. 제2 어셈블리 부재(14)는 그루브(18)에 섬유들을 견고하게 수용하도록 제공되는 평평한 정합 표면(20)을 갖는다.

그루브(18)는 각 섬유 스터브(22)를 수용하도록 제공되며 하기 좀더 상세하게 묘사되어진다. 그루브는 오직 제1 어셈블리 부재(12)상에, 제2 어셈블리 부재(14)상에 또는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 제1 및 제2 어셈블리 부재상에 형성될 수 있다. 추가적으로 바람직한 실시예의 그루브는 V형 그루브로 나타내지만, 사각형 그루브나 반원형 그루브와 같은 다른 형태의 그루브를 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 경우 사용될 수 있다. 제1 어셈블리 부재(12)도 각각 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)을 포함한다. 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)은 배열을 위한 것이며 하기 상세하게 기술되어진다.

도 2a에 도시된 것처럼 제2 어셈블리 블록부(14) 없이 배열 블록 어셈블리(10)를 만드는 것이 가능하다. 그루브(18)는 바람직한 실시예에서처럼 어셈블리 블록 구간을 통하는 각각의 섬유 스터브(22)를 보유하는 것이 바람직하다. 파팅(potting)과 같은 실시예에 도시된 투명한 결합제(23)는 그루브(18)내의 섬유(22)들을 수용하여 보호하도록 제공된다.

도 3은 연속하여 일렬로 나열된 조립 공정을 통해 배열 블록 어셈블리(10)를 제조하는 방법에 대한 개략도이다. 도 3은 본 발명을 제조하는 바람직한 실시예를 나타내고, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다면 각 배열 블록 어셈블리를 개별적으로 손으로 결합하는 다른 제조 방법도 가능하다. 이러한 점의 구체적인 참조문으로 양수인의 동시 계류중인 미국 특허 출원 번호 제08/456,571호(1995년, 6월 1일 출원)의 “FIBER OPTIC RIBBON CABLE ASSEMBLY AND METHOD OF MANUFACTURING SAME”이 있다.

적어도 하나의 광섬유(30)는 이러한 광섬유를 유지하는 적어도 하나의 대응하는 스풀로 당겨진다. 도 3은 3개의 섬유와 스풀을 도시하지만, 더 많은 섬유를 사용할 수 있다. 안내 장치(34:guiding comb)나 기능적으로 동등한 홈이 있는 롤러와 같은 것이 광섬유(30)들 사이의 고정된 측면 상호 섬유간 간격을 생성하는 구조로 제공된다. 바람직하게는 이 간격은 그루브(18)의 고정된 측면의 상호 섬유 간격에 대응한다. 광섬유(30)를 안내 장치(34)를 통해 이끌어진 후에, 제1 및 제2 배열 블록 어셈블리 부재(12, 14)는 광섬유 위아래 위치하게 된다. 다음으로 그 두 어셈블리 부재를 함께 결합 고정하기 위해 제1 또는 제2 어셈블리 부재중 하나의 어셈블리 부재의 정합 표면(16, 20)중 한 면상에 접착제를 바른다. 본 발명에 사용되는 접착제는 광학 커넥터에 흔히 사용되는 접착제이지만, 제1 및 제2 어셈블리 부재(12, 14)를 결합하기 위해 다른 기구를 사용할 수 있으며, 기계적인 래칭 기구나 용접 혹은 초음파 용접 등이 포함된다. 제1 및 제2 어셈블리 부재(12, 14)는 이들 사이에 광섬유(30)를 끼우기 위해 압축 롤러(42)로 발생되는 압력으로 함께 이동되고, 그로 인해 배열 블록 어셈블리(10) 내의 측면 상호 섬유 치수를 접착한다. 이 공정에서 완성된 배열 블록 어셈블리(10)는 섬유(30) 어레이로부터 절단되고, 이 섬유 스터브의 단부는 광학적으로 배열 블록 표면과 광학적으로 완성된 플러시(flush)가 된다.

도 4는 공지된 반도체 광 방출 요소(50)에 대한 정면도이다. 본 발명은 LED, 레이저 어레이, 에지 방출 레이저, 초발광 다이오드, 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSELs) 및 이 밖의 표면 방출 장치와 같은 복수의 상이한 광 방출 요소와 인터페이스 하도록 설계되었다. 또한, 본 발명은 복수의 상이한 광전 검출기와 인터페이스 하는 것이 가능하다. 바람직한 실시예에 있어서, 반도체 광 방출 요소(50)는 VCSEL이 된다. 도 4에 도시된 것처럼, VCSEL(50)은 어레이를 형성하도록 결합된 복수의 분리된 레이저로 구성된다. 이 어레이는 광을 방출하는 복수의 활성 영역(54)과, 장치에 전원을 공급하는 전기 접촉 패드(56, 58)를 갖는다.

도 5는 VCSEL(50)과 배열 블록(10) 사이를 접속시키는데 사용되는 유연 회로(60)를 나타낸다. 유연 회로(60)는 얇은 유연 중합 기판(68)상에 형성된 금속 트레이스(66)로 구성된다. 유연 회로(60)는 또한 접촉 패드(62, 64)를 갖는다. 유연 회로상의 접촉 패드(62, 64)에 VCSEL상의 접촉 패드를 배열하고, 접착제나 땜납 리플로우(reflow)를 압축하여 함께 패드를 접착시킴으로써 VCSEL(50)상의 접촉 패드(56, 58)에 전기적인 접속을 한다. VCSEL과 외부 전자 사이의 전기적인 접속은 유연 회로(60)상의 전도성 트레이스(66)를 통해 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 유연 회로(60)는 얇고 투명하여, VCSEL(50)은 하기 기술되어지는 것처럼 VCSEL(50)과 배열 블록(10) 사이에 접속될 때 유연 회로를 통해 광을 전송할 수 있다.

리셉터클 하위어셈블리(70)는 도 6a와 도 6b에 개략적으로 도시된다. 하위어셈블리(70)는 적소에 결합된 유연 회로(60)와 VCSEL(50)을 갖는 배열 블록(10)을 포함한다. VCSEL(50)은 장착되고 배열되며, 활성 영역(54)은 섬유 스터브(22)와 배열된다. 바람직한 실시예에 있어서, VCSEL(50)은 주위 환경으로부터 보호받기 위해 전기적 수지(72)로 도포된다. 마지막으로 예를 들어 볼(74)과 같은 배열 특징은 하기 좀더 자세하게 논의되는 것처럼 공동(24)에 결합된다.

제1 수용 공동(24)은 수용 홈을 형성하고 일부 배열 볼(74)을 그 홈내에 고정시키도록 기계화된다. 제2 수용 공동(26)(도 6a에 도시되지 않음)은 하기 상세하게 나타내는 것처럼 실제 배열 볼(74)의 일부를 수용하는 크기이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 보어(75)는 접착제의 삽입을 가능하도록 수용 공동(24)에 제공된다. 보어(75)는 도 6a에 도시되는 것처럼 어셈블리(10)의 하부로부터 상부로 이동하도록 형성될 수 있거나, 어셈블리(10)의 측면을 통과할 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 제1 및 제2 수용 공동은 어셈블리 블록 부재(12)의 구간을 연장할 수 있다. 일단 배열 볼(74)이 홈내에 수용되면, 접착제는 채널(75)을 통해 삽입되어 적소에 볼(74)을 고정시킨다. 접착제는 홈에 직접적으로 적용가능하고 배열 볼은 접착제가 균등하게 적용되기만 하면 정확하게 홈에 배열 볼(74)이 고정된다. 이러한 점에서, "ALIGNMENT ASSEMBLY FOR MULTIFIBER OR SINGLE FIBER OPTICAL CABLE CONNECTOR"란 명칭의 상기 참조 출원을 특히 참조.

상기 기술된 배열 특성은 볼(74)을 상기 배열 블록에 정확하게 배열되도록 제공하고, 차례로 각 광섬유를 정확하게 배열한다. 배열 특성(74)은 바람직하게도 고정밀 강철 볼 베어링인 것이 바람직하지만, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는다면 액체 크리스탈 중합체와 같은 텅스텐 카바이드, 세라믹, 금속 혹은 플라스틱과 같은 강철 볼 베어링의 정밀도를 갖는 다른 물질로도 형성될 수 있다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다면 다른 접착제를 사용할 수도 있다.

제1 수용 공동의 홈(24)은 1/2의 배열 볼(74)보다 덜 보유하도록 형성되는 것이 바람직하다. 제2 수용 공동(26)은 미끄러지듯이 맞물리는 크기이며 1/2 이상의 배열 볼(74)을 수용한다. 두 개의 장치를 함께 결합할 때 배열 볼(74)은 두 개의 장치에 의해 완전하게 에워싸지고, 그 장치들은 여러 방향으로 이동되는 것이 억제된다.

본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 경우라면 수용 공동과 배열 특성의 상당히 많은 선택적인 실시예가 가능하다. 예를 들어 도 6c에 도시된 것처럼, 배열 특성은 빔과 같은 돌출부(174)가 될 수 있으며, 적절하게 형성된 수용 공동(176)을 다른 어셈블리 블록부에 맞물리게 할 수 있다. 게다가, 수용 공동은 제1 및 제2 어셈블리 블록부 각각에 부분적으로 형성 가능하다.

VCSEL(50)을 섬유 스터브(22)에 광학적으로 배열하고 유연 회로(60)와 VCSEL(50)을 배열 블록(10)에 부착하는 것은 도 7에 도시된 것처럼 로봇식 어셈블리 장치에서 수행 가능하다. 유연 회로(60)에 결합된 VCSEL(50)을 구성하는 어셈블리를 들어올리기 위해 진공 척(82)을 갖추고 있는 로봇식 배치 암(80)을 사용한다. 척으로 어셈블리를 들어올릴 때 VCSEL을 척에 정밀하게 이용할 수 있다. VCSEL(50)상의 기준 표시를 척(82)상의 기준 표시에 배열하는 비젼 시스템을 사용하거나, 척상의 특징과 VCSEL이나 유연 회로상의 특성 사이의 기계적인 등록을 사용하여 등록을 수행할 수 있다. 배열 블록(10)은 이 블록의 공동(26)에 맞도록 기준 판 배열 볼(86)을 갖추고 배열 블록 배열 볼(74)을 수용하는 원통형 구멍(88)을 갖춘 기준 판(84)에 맞춤으로써 로봇식 어셈블리 장치에 정확하게 배치된다. 블록을 판에 구석에 배열하는 것은 배열 패드(90)에 의해 제공된다.

도 8에 도시된 광전 장치 리셉터클(92)은 리셉터클 몸체부(94)에 완성된 리셉터클 하위어셈블리를 장착하여 완료된다. 도 8에 도시된 것처럼, 완성된 장치 리셉터클(92)은 하위어셈블리(70)를 둘러싸는 리셉터클 몸체부(94)를 포함한다. 상기 기술된 것처럼, 하위어셈블리(70)는 유연 회로(60)와 적소에 접속되어 수지(72)로 도포된 VCSEL(50)을 가지며 수용 공동(24, 26)과 배열 볼(74)을 갖는 배열 블록(10)으로 구성된다. 하기 기술되는 것처럼 수용 슬롯(95)은 래칭 기구의 수용부(96)에 리셉터클 몸체부(94)에 있는 수용 슬롯(95)을 제공한다. 리셉터클(92)은 부착, 압축 조립, 몰딩, 기계적 래칭과 같은 이미 공지된 장착 수단으로 회로 기판(97)에 장착 가능하다. 현재의 많은 광전 리셉터클과 같지 않은 리셉터클(92)은 광접속의 방향 평면을 회로 기판(97)의 기판 표면의 평면과 평행하게 되도록 회로 기판(97)상에 장착한다.

또한 도 8은 리셉터클(92)과 접속되도록 적용된 바람직한 커넥터(98)를 나타낸다. 커넥터(98)는 광섬유 리본 케이블(102)에 부착된 커넥터 배열 블록(100)과 래치 기구(96)를 포함하는 커넥터 몸체부(104)로 구성된다. 커넥터 배열 블록(100)은 제1 및 제2 수용 공동과 리셉터클 배열 블록에 배열 볼을 갖고 도 8에는 도시되지 않는다. 래치 기구(96)는 커넥터(98)를 리셉터클(92)에 방출 가능하게 래치 하도록 수용 슬롯(95)에 삽입된다. 래치 기구(96)는 커넥터(98)를 배열 블록(10)과 결합을 유지하도록 기계적인 힘을 제공한다. 래치 기구는 요소들의 결합을 유지하도록 힘을 제공하지만, 배열 볼은 정확하게 제공된다.

본 발명의 대체 가능한 제1 실시예에 있어서, 도 9에 도시된 것처럼 광전 장치 리셉터클용 전기 리드는 플라스틱이나 세라믹으로 금속 리드 프레임상을 몰딩하여 제1 및 제2 배열 블록 부재중 하나 이상이 매립된다. 바람직한 실시예의 많은 요소는 대체 가능한 제1 실시예의 요소와 동일하기 때문에, 요소는 대응하여 확인될 것이다. 본 발명의 대체 가능한 제1 실시예따라 만들어진 배열 블록 어셈블리(110)는 도 9에 도시된다. 배열 블록 어셈블리(110)는 제1 어셈블리 부재(12)와 이 제1 어셈블리 부재와 정합되는 제2 어셈블리 부재를 포함한다. 배열 블록 어셈블리(110)는 세라믹으로 만들어지는 것이 바람직하지만, 플라스틱이나 금속 물질로 제조될 수 있으며, 예를 들어 광섬유와 인터페이스되는 복수의 배열 블록 어셈블리(110)에 대응하여 세라믹이나 금속을 삽입하는 플라스틱 몸체부를 포함할 수 있다. 제1 어셈블리 부재(12)는 복수의 그루브(18)가 형성된 정합 표면(16)을 갖는다. 마찬가지로, 제2 어셈블리 부재(14)는 정합 표면(16)의 그루브를 대체적으로 반영하여 형성된 복수의 그루브(18)를 갖는 정합 표면(20)을 갖는다.

제1 어셈블리 부재(12)는 각각 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)을 포함한다. 상기 기술된 것처럼, 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)은 배열을 위한 것이다. 배열 블록 어셈블리(110)도 각각 제1 및 제2 어셈블리 부재로부터 돌출된 전기 리드부(112, 114)를 포함한다. 리드 프레임 접촉부(116, 118)는 또한 VCSEL(50)의 접촉 패드와 전기적으로 접속하도록 제공된다. 리드 프레임 접촉부(116, 118)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다면, 광 방출 요소나 배열 블록의 다른 측면과 결합하는 표면이나 또는 양 측면상에 존재할 수 있다. 전기 리드부(112, 114)는 각각 리드 프레임 접촉부(116, 118)에 접속되고, 리드 프레임 접촉부(116, 118)에 각각 전원을 공급하도록 어셈블리(110)가 장착된 회로 기판에 접속된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 도 10에 도시된 것처럼 복수의 제1 배열 블록 부재(12)는 프레임(120)에 함께 고정된다. 동일하게 복수의 제2 배열 블록 부재는 섬유 어레이상에 있는 어셈블리용 프레임에 함께 고정된다. 각각의 제1 및 제2 배열 블록 부재(12, 14)를 조립한 후에, 프레임(120)을 제거한다. 이렇게 하여 많은 섬유를 동시에 많은 배열 블록으로 조립할 수 있고, 블록을 조립하는 시간과 비용을 줄일 수 있다.

도 11은 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸다. 특히 도 11은 복수의 광전 장치 리셉터클 배열 블록을 생성할 수 있는 배열 블록 형성품을 나타낸다. 배열 블록(130)은 배열 블록 어셈블리(110)와 유사하며, 따라서 동일한 요소는 동일한 참조 번호를 기입하였다. 배열 블록 어셈블리(110)에서처럼, 배열 블록 형성품(130)은 제1 및 제2 어셈블리 부재(12, 14)를 갖는다. 제1 어셈블리 부재(12)는 복수의 그루브(18)가 형성된 정합 표면(16)을 갖는다. 마찬가지로, 제2 어셈블리 부재(14)도 복수의 그루브(18)가 형성된 정합 표면(20)을 갖는다. 또한 제1 어셈블리 부재는 상기 기술된 것과 같은 목적으로 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)을 각각 갖는다. 배열 블록 형성품(130)은 제1 및 제2 어셈블리 부재(12, 14)로부터 돌출된 복수의 전기 리드 부재(112, 114)를 갖는다. 배열 블록 형성품(130)은 복수의 광전 장치 리셉터클을 만들도록 제공되며, 따라서 배열 블록 형성품(130)은 원하는 대로 길거나 짧게 형성할 수 있다. 배열 블록 형성품(130)이 길어지면 길어질수록, 광전 장치 리셉터클을 더 많이 만들 수 있다. 배열 블록 형성품(130)을 이용하여 복수의 광전 장치 리셉터클을 제조하는 조립 공정은 도 2에 도시된 방법과 매우 유사하다. 접합한 후에 형성품을 섬유 어레이 상에서 이등분하고, 어셈블리는 절단선(132)을 따라 분리되고, 섬유 스터브의 단부는 광학적으로 완성되어 분리된 배열 블록을 생성하게 된다. 배열 블록 어셈블리를 연속적으로 배열되게 생산하도록 인접하지만 개별적으로 분리된 배열 블록을 접하게 하는 것이 가능하다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 도 12에 도시된 것처럼 하나의 연속하는 공정으로 리셉터클 배열 블록, 커넥터 배열 블록 및 광섬유 리본 케이블을 제조하는 것이 가능하다. 그렇게 형성된 어셈블리는 도 13에 도시된 것처럼 절단되어 광섬유 케이블의 단부상에 이미 장착된 커텍터 배열 블록과 함께 리셉터클 배열 블록과 커넥터 배열 블록을 형성한다.

도 12에 도시된 공정은 도 3에 도시된 공정과 매우 유사하므로 동일한 요소는 동일한 참조 부호를 이용하여 표시하였다. 하나 이상의 광섬유(30)는 이러한 광섬유를 지니는 대응하는 일련의 스풀(32)로부터 당겨진다. 안내 장치(34)는 광섬유(30)들 사이에 고정된 측면 상호섬유 간격을 만드는 구조를 갖는다. 바람직하게도 그 간격은 그루브의 고정된 측면 상호섬유 간격에 대응한다. 광섬유(30)를 안내 장치(34)를 통해 이끈 후에, 제1 및 제2 수퍼 배열(super-alignment) 블록 어셈블리 부재(152, 154)를 갖는 수퍼 배열 블록(150)은 광섬유(30) 상하에 위치하게 된다. 따라서 접착제는 이러한 부재들을 함께 고정하는데 사용된다. 본 발명에 사용되는 접착제는 광 커네터용 접착제를 주로 사용하지만, 제1 및 제2 어셈블리 부재(152, 154)를 결합시키는 다른 기구를 사용할 수 있으며, 예로는 기계적 래칭 기구나 용접 장치, 초음파 용접 등을 포함한다. 다음으로 제1 및 제2 어셈블리 부재(152, 154)를 함께 가져와 그 두 부재사이에 광섬유(30)를 끼우고, 그렇게 끼움으로써 배열 블록 내에서 섬유간 측면 간격을 고정시킨다.

이후 공정에서 상부 접착 테잎(156)과 하부 접착 테잎(158)은 광섬유(30)를 끼우도록 유도되어 광섬유 리본 케이블(40)을 생성한다. 한 쌍의 압축 롤러(42)는 상기 테잎 층을 고정시키고 두 어셈블리 부재(152, 154)를 함께 압축하기 위해 필요한 힘을 제공하는데 사용되는 것이 바람직하다.

광섬유(30)와 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)를 조립하여 한줄로된 리본 케이블(40)을 형성함으로써, 광섬유상에 광 커넥터를 설치는데 필요한 상당한 시간과 비용을 절약하게 된다. 게다가 일렬로 통합된 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)를 제조하는 것은 연속적인 제조 공정으로 통합될 수 있으며, 이로 인해 생산비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)는 광섬유(30)의 직선 구간을 따라 이산적인 위치로 삽입될 수 있다. 수퍼 배열 블록 어셈블리의 위치와 수를 제어하여 일련의 케이블 세그먼트를 갖는 리본 케이블(40)을 연속하여 생성하는 것이 가능하고, 각 케이블 세그먼트는 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)를 연속하여 배치하여 효과적으로 확정된 길이를 갖는다.

도 13은 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)가 일렬로 제조되고 3번 절단된 완성된 리본 케이블(40)을 나타낸다. 어셈블리를 3개로 절단하여 한 쌍의 커넥터 배열 블록(160, 162)이 각각 제1 및 제2 광전 장치 리셉터클 배열 블록(172, 173)과 함께 형성된다.

도 13에 명확하게 도시되지 않은 커넥터 배열 블록(160)은 커넥터 배열 블록(162)으로 표시되는 것과 대체적으로 유사하다. 커넥터 배열 블록(162)은 제1 커넥터 배열 블록 부재(168), 제2 커넥터 배열 블록 부재(170)를 포함한다. 제1 및 제2 커넥터 배열 블록 부재(168, 170)는 제1 및 제2 어셈블리 부재(152, 150)이다. 각 섬유(30)는 커넥터 배열 블록 부재(168, 170) 사이에 끼워진다. 제1 및 제2 수용 공동(24, 26)은 각각 제공될 수 있다.

에폭시 또는 다른 광 전달 물질에 대립되는 것처럼 광전 장치 리셉터클(164, 166)의 광섬유(30)를 사용하여 리셉터클내의 빛 가이드는 자동적으로 케이블 커넥터의 섬유와 동일한 광 전달 특성(예를 들어 굴절률)을 갖고, 훌륭한 광결합을 형성한다. 리셉터클(173)을 커넥터 배열 블록(160)에, 리셉터클(172)을 커넥터 배열 블록(162)에만 결합시키는 것이 반드시 필요한 것은 아니지만, 그렇게 하는 것은 요소를 동일한 수퍼 배열 블록 어셈블리(150)로부터 제조되기 때문에 광학적 배열을 확실하게 한다. 상기 기술된 것처럼 본 발명에 따라 만들어진 몇몇 커넥터 배열 블록은 본 발명에 따라 만들어진 몇몇 광전 장치 리셉터클에 접속될 수 있다.

Claims (8)

1. 적어도 하나의 그루브(18)를 제1 리셉터클 배열 블록 부재(12)내에 갖는 상기 제1 리셉터클 배열 블록 부재와;

   상기 제1 리셉터클 배열 블록 부재내에 형성된 적어도 하나의 그루브내에 배치되고, 상기 배열 블록의 전체 구간상에 연장되는 적어도 하나의 광섬유(22)와;

   상기 적어도 하나의 광섬유에 인접하게 고정되게 장착된 광전 반도체 요소(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클.
2. 제1항에 있어서, 커넥터와 상기 배열 블록부를 배열하는 배열 수단(24, 26, 74)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 리셉터클 배열 블록부와 제2 리셉터클 배열 블록 부재를 에워싸고, 커넥터의 래칭 기구부(96)와 결합되는 수단(95)을 갖는 리셉터클 몸체부(94)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클.
4. 제3항에 있어서, 상기 커넥터(98)는 리본 케이블(102)에 결합되고, 서브어셈블리(92)와 결합가능하고, 상기 결합 수단과 맞물리는 래칭 기구부(96)와 상기 제1 및 제2 리셉터클 배열 블록 부재와 정합되는 커넥터 배열 블록(100)을 갖는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클.
5. 노출된 표면, 제1 리셉터클 블록 형성품 부재내에 형성된 적어도 하나의 그루브(18)를 갖는 결합 표면 및 한 쌍의 결합 표면을 갖는 상기 제1 리셉터클 블록 형성품 부재(12)를 제공하는 단계와,

   상기 제1 리셉터클 블록 형성품 부재내에 형성된 적어도 하나의 그루브에 인접하게 적어도 하나의 섬유를 배치하는 단계와,

   복수의 섬유를 제1 및 제2 리셉터클 블록 형성품 부재 사이에 위치하도록 복수의 섬유에 인접하고, 노출된 표면, 결합 표면 및 한 쌍의 결합 표면을 갖는 제2 리셉터클 블록 형성품 부재(14)를 배치하는 단계와,

   각각의 복수의 섬유가 상기 제1 리셉터클 블록 부재내에 형성된 적어도 하나의 그루브에 배치되도록 상기 결합 표면을 인접하게 하여 상기 제1 및 제2 리셉터클 블록 형성품 부재를 함께 고정시키는 단계와,

   광전 반도체 요소를 상기 결합된 제1 및 제2 리셉터클 블록 부재의 결합 표면에 배열하는 단계와,

   상기 배열된 광전 반도체 요소를 상기 결합된 제1 및 제2 리셉터클 블록 부재의 결합 표면에 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클 서브어셈블리를 제조하는 방법.
6. 노출된 표면, 광전 장치 리셉터클 서브어셈블리내에 형성된 적어도 하나의 그루브(18)를 갖는 정합 표면(16), 커넥터 결합 표면 및 광 반도체 요소 결합 표면을 갖는 제1 배열 블록 부재(12)와,

   노출된 표면, 상기 제1 블록 부재의 결합 표면과 결합되는 제2 장치 부재의 정합 표면(20), 커넥터 결합 표면 및 광 반도체 요소 결합 표면을 갖는 제2 배열 블록 부재(14)와,

   상기 제1 블록 부재의 결합 표면내에 형성된 적어도 하나의 그루브 각각에 배치되는 광섬유(22)와,

   상기 제1 및 제2 블록 부재를 함께 고정시키는 고정 수단(23)과,

   상기 서브어셈블리가 결합되는 광 반도체 요소에 전기적으로 접속하고, 상기 제1 및 제2 블록 부재의 광 반도체 요소 결합 표면에 장착된 유연 전기 회로(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클 서브어셈블리.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 리셉터클 배열 블록 부재를 에워싸는 리셉터클 몸체부(94)를 추가로 포함하고, 상기 리셉터클 몸체부는 커넥터(98)로부터 래칭 기구부를 수용하는 수단(95)을 수용하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클 서브어셈블리.
8. 제7항에 있어서, 상기 커넥터는 리본 케이블(102)에 결합되고, 상기 제1 및 제2 리셉터클 배열 블록 부재와 정합되는 커넥터 배열 블록부(100)와 래칭 기구를 갖는 커넥터 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 장치 리셉터클 서브어셈블리.