KR20020052398A

KR20020052398A - 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020052398A
Application number: KR1020000081649A
Authority: KR
Inventors: 구본조; 박성웅; 이재일; 김현정; 김진철; 강지훈; 문춘기
Original assignee: 권문구; 엘지전선 주식회사
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-04

Abstract

본 발명은 수신모듈에 관한 것으로 상세하게는, 수동정렬법을 사용하여 포토 다이오드와 실리콘 광기판에 식각을 하여 와이어 본딩과 플립칩 본딩 공정 과정을 생략할 수 있는 수신모듈 조립 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 기술은 광 파이버로부터 입사되는 광 신호를 포토 다이오드로 입사시키기 위해 광 파이버에 포토 다이오드를 정렬하여야 하며, 포토 다이오드의 수신 영역이 작기 때문에 포토 다이오드가 실리콘 광기판의 정확한 위치에 놓여져 있어야 한다. 포토 다이오드를 정확한 위치에 고정하기 위해서는 플립칩 본딩이 필요하며, 와이어 본딩 공정을 생략하기 위해 포토 다이오드의 한쪽면에 p형 전극과 n형 전극을 만드는 경우에도 광 파이버와의 정렬을 위해 플립칩 본딩 공정이 필요하여 제작공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

본발명은 실리콘 광기판의 포토 다이오드가 놓이는 자리에 정확하게 포토 다이오드의 크기 만큼 식각하여 플립칩 본딩 과정을 생략할 수 있고, 포토 다이오드의 크기를 식각을 이용하여 일정하게 제어할 수 있으며, 포토 다이오드의 전극도 한쪽면에 모두 형성함으로써 와이어 본딩 공정도 필요하지 않게되어 제조공정이 간단해 지며 제작 비용을 대폭 감소시키는 효과가 있다.

Description

수동정렬을 이용한 수신모듈 조립장치 및 방법{ Apparatus and method of passive aligned receiver package}

일반적으로, 수신모듈을 제작하는데 있어서 광 파이버(fiber)의 정렬 방법에 따라 능동정렬법과 수동정렬법을 사용한다. 능동정렬법으로 수신모듈을 제작할 때는 포토 다이오드를 TO CAN이라는 조립형태로 만든 후에 레이저 용접을 사용하여 광 파이버에 정렬하는데, 이 때 TO CAN을 만들기 위해 와이어 본딩이 필요하며 레이저 용접 시에 많은 제작 비용이 들어간다.

따라서, 제작비용을 낮추기 위해 수동정렬법을 이용하여 수신모듈을 제작하는데 종래에는 와이어 본딩과 플립칩 본딩을 사용하여 수신 모듈을 제작하는 방법을 사용하였다.

종래에 수신모듈 제작방법인 능동정렬법과 수동정렬법 중에서 수동정렬법을 사용하여 제작시의 구성은 포토 다이오드, 광파이버, 실리콘 광기판 등으로 이루어진다. 광 파이버로부터 입사되는 광 신호를 포토 다이오드로 입사시키기 위해 광 파이버에 포토 다이오드를 정렬하여야 하며, 포토 다이오드의 수신 영역이 작기 때문에 포토 다이오드가 실리콘 광기판의 정확한 위치에 놓여져 있어야 한다.

또한, 포토 다이오드를 정확한 위치에 고정하기 위해서는 플립칩 본딩이 필요하며, 와이어 본딩 공정을 생략하기 위해 포토 다이오드의 한쪽면에 p형 전극과 n형 전극을 모두 만드는 경우에도 광 파이버와의 정렬을 위해 플립칩 본딩 공정이 필요하여 제작공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

도면 도1은 종래의 포토 다이오드(10)의 구조를 도시한 도면으로, 양면으로 구성되어 앞면에는 수신영역(11)과 p형 전극(12)이 있고, 뒷면에는 n형 전극(13)으로 구성된다.

종래에는 포토 다이오드(10)의 크기를 일정하게 ±1㎛ 이내로 제어할 수 없으며, 실리콘 광기판의 구조가 광 파이버만 고정시키기 위해 V형 홈 형태를 실리콘 위에 형성하고 광 파이버와의 정렬을 위해 포토 다이오드를 플립칩 본딩으로 해결하여 제작공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이, 종래에 수신모듈을 제조함에 있어서 와이어 본딩과 플립칩 본딩의 공정이 수반되어 제작비용과 공정이 복잡하며, 포토 다이오드(10)의 크기를 일정하게 제조할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 수신모듈을 제작함에 있어서 포토 다이오드의 한면에 p형 전극과 n형 전극을 만들고, 실리콘 광기판에 포토 다이오드와 광 파이버를 정확히 고정하기 위해 식각을 사용하며, 와이어 본딩과 플립칩 본딩을 사용하지 않도록 하여 제작 공정을 줄이고 비용을 감소시키는 수신 모듈을 제작하는 데 있다.

도1은 종래의 포토 다이오드의 구조를 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 포토 다이오드의 구조를 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따른 수신모듈의 조립 구조를 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 수신 모듈의 조립 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10, 20, 30 : 포토 다이오드, 11, 21 : 수신 영역,

12, 22 : p형 전극, 13, 23 : n형 전극,

24 : V형 홈(groove), 25 : 넥타이형 홈,

31 : 광 파이버,

32 : 실리콘 광기판(Silicon Optical Bench).

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 수신 모듈을 제작하는데 있어서, 전기적인 신호를 광신호로 변환하는 포토 다이오드와, 광신호를 입사시키는 광 파이버와 상기 포토 다이오드와, 상기 광 파이버를 고정시키는 실리콘 광기판을 포함한다.

또한, 본 발명은 포토 다이오드의 앞면에 p형 전극과 n형 전극을 모두 만들기 위해 반절연 InP 기판에 PIN 구조를 갖는 박막성장을 하는 단계와; 포토 다이오드의 앞면에 p형 전극과 n형 전극을 형성시키는 단계와; 포토 다이오드의 크기를 정확히 제어하기 위해 상기 포토 다이오드를 절단하기 전에 한쪽 방향을 소정의 모양으로 식각을 하고 다른 한쪽도 소정의 형태로 식각하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 와이어 본딩과 플립칩 본딩을 사용하지 않고 수동 정렬법을 이용하여 수신 모듈을 제작하는 것으로 특히 이것을 구성하는 포토 다이오드와 광 파이버 그리고 포토 다이오드와 광 파이버를 고정시키는 실리콘 광기판(Silicon Optical Bench)으로 구성된다.

도2는 본 발명에 따른 포토 다이오드(20)의 구조를 도시한 것으로, p형 전극(22)과 n형 전극(23)이 칩의 앞면에 형성되어 있는 구조이며, 양쪽 방향에 서로 다른 형태로 V형(24) 모양의 식각과 넥타이형(25) 모양의 식각을 하여 포토 다이오드(20)의 크기를 일정하게 ±0.5㎛ 이내로 제어할 수 있다.

한편, 도3은 본 발명에 따른 수신모듈 조립 구조를 도시한 도면으로, 실리콘 광기판(32)의 구조는 우선 포토 다이오드(30)를 고정하기 위해 포토 다이오드(30)의 크기와 똑같은 크기로 실리콘을 사용하여 식각되어 있고 광 파이버(31)를 고정시키기 위한 V 형 홈 모양으로 식각된 형태를 가진다. 포토 다이오드(30)가 놓여 있는 자리에 포토 다이오드(30)의 p형 전극과 n형 전극과 같은 위치로부터 메탈 선(33)을 만들어 놓았고 광 파이버(31)가 놓여지는 V 형 홈 끝단에 반사율을 높이기 위해 메탈이 코팅되어져 있다.

도면 도 4는 수동정렬법으로 수신모듈을 제작하는 공정의 순서도로 설명하면 다음과 같다.

포토 다이오드(20)의 앞면에 p형 전극(22)과 n형 전극(23)을 모두 만들기 위해 반절연 InP 기판에 PIN 구조를 갖는 박막성장을 한다(단계 50). 포토 다이오드(20)의 제조과정을 사용하여 포토 다이오드(20)의 앞면에 p형 전극(22)과 n형 전극(23)을 형성시킨다(단계 51). 포토 다이오드(20)의 크기를 정확히 제어하도록 칩을 절단하기 전에 한쪽 방향은 넥타이(necktie)(25) 모양으로 식각을 하고 다른 한쪽은 V형 홈(24) 모양으로 식각을 한다(단계 52). 식각 공정이 끝나면 브레이킹(breaking) 공정으로 ±0.5㎛ 이내의 오차 크기를 갖는 칩을 만들어 내며, 실리콘 광기판(32)에 절연막을 마스크로 이용하여 포토 다이오드(30)의 크기와 동일한 크기로 실리콘 광기판(32)을 식각한 후 다시 절연막을 마스크로 하여 광 파이버(31)를 고정시키기 위해 V 형 홈 모양의 식각을 한다(단계 53). 절연막을 다시 증착한 후 포토 다이오드(30)가 놓여질 자리의 p형 전극과 n형 전극의 위치로부터 메탈선(33)을 만들고 광 파이버(31)를 고정시키기 위해 V형 홈 끝단에 메탈을 코팅하며, 제작된 실리콘 광기판(32)을 일정한 크기로 절단을 한다(단계 54). 제작된 실리콘 광기판(32) 위에 포토 다이오드(30)의 전극을 아래 방향으로 하여 고정시키고 광 파이버(31)를 V형 홈 위에 고정시킨다(단계 55). 단계 55에서 제작된 것을 수신 모듈에 장착하는 순서로 제작을 한다(단계 56).

이상과 같이, 본 발명은 실리콘 광기판(32)의 포토 다이오드(30)가 놓이는 자리에 정확하게 포토 다이오드(30)의 크기 만큼 식각하여 플립칩 본딩 과정을 생략할 수 있고, 포토 다이오드(30)의 크기를 식각을 이용하여 일정하게 제어할 수 있으며, 포토 다이오드(30)의 p형 전극과 n형 전극을 한쪽면에 모두 형성함으로써 와이어 본딩 공정도 필요하지 않게 된다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정하지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자라면 자명한 범위 내에서 본 발명을 여러가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이와같은 수정 및 변경은 본 발명의 기술적 범주에 해당함을 밝혀 둔다.

이상과 같이, 본발명은 실리콘 광기판 위에 식각을 하여 포토 다이오드와 광 파이버를 정확히 고정할 수 있어 플립칩 본딩 과정을 생략할 수 있고, 포토 다이오드를 ±0.5㎛ 이내의 오차 크기를 갖는 칩으로 일정하게 제어할 수 있으며, 포토 다이오드의 전극도 한쪽면에 모두 형성함으로써 와이어 본딩 공정도 필요하지 않게 되어 제조공정이 줄어들며 제작 비용을 대폭 감소시키는 효과가 있다.

Claims

수신 모듈을 제작하는데 있어서,

전기적인 신호를 광신호로 변환하는 포토 다이오드와, 광신호를 입사시키는 광 파이버와 상기 포토 다이오드와, 상기 광 파이버를 고정시키는 실리콘 광기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 장치.
제1항에 있어서,

상기 포토 다이오드는 앞면에 p형 전극과 n형 전극을 형성하며, 상기 포토 다이오드의 크기를 일정하게 절단하기 위해 양방향으로 소정의 모양으로 식각하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 장치.
제1항에 있어서,

상기 실리콘 광기판은 상기 포토 다이오드를 고정시키기 위해 소정의 형태로 식각되며, 상기 광 파이버를 고정시키기 위해 소정의 형태로 식각되어서 상기 포토 다이오드와 상기 광 파이버를 정확한 위치에 고정시키는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 장치.
포토 다이오드의 앞면에 p형 전극과 n형 전극을 모두 만들기 위해 반절연 InP 기판에 PIN 구조를 갖는 박막성장을 하는 단계와;

포토 다이오드의 앞면에 p형 전극과 n형 전극을 형성시키는 단계와;

포토 다이오드의 크기를 정확히 제어하기 위해 상기 포토 다이오드를 절단하기 전에 한쪽 방향을 소정의 모양으로 식각을 하고 다른 한쪽도 소정의 형태로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 방법.
제 4항에 있어서,

상기 포토 다이오드의 크기와 동일한 크기로 실리콘 광기판에 절연막을 마스크로 이용하여 식각한 후 다시 절연막을 마스크로 하여 광 파이버를 고정시키기 위해 소정 모양으로 상기 실리콘 광기판 위에 식각을 하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 방법.
제5항에 있어서,

상기 실리콘 광기판 위에 포토 다이오드가 놓여질 자리의 전극 위치로부터 메탈선을 만들고 광 파이버를 고정시키기 위해 소정 모양의 홈 끝단에 메탈을 코팅하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 방법.
제5항에 있어서,

상기 실리콘 광기판을 일정한 크기로 절단하며, 제작된 상기 실리콘 광기판 위에 포토 다이오드의 전극을 아래 방향으로 하여 고정시키고 광 파이버를 소정 모양의 홈 위에 고정시키며, 이렇게 제작된 것을 수신 모듈에 장착하는 것을 특징으로 하는 수동정렬을 이용한 수신모듈 조립 방법.