KR20020077079A - Optical Module for Small Form - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소형형상요소형 광모듈에 관한 것으로 보다 상세하게는 패키지 외부로 돌출되는 핀을 수평방향으로 돌출시킴으로써 회로기판에 용이하게 장착할 수 있으며, 패키지의 전체적인 부피를 절감할 수 있어 광송신과 광수신용 모듈을 일체로 구성함이 가능한 광모듈을 개시한다.The present invention relates to a small element-type optical module, and more particularly, it can be easily mounted on a circuit board by protruding the pin protruding out of the package in the horizontal direction, and can reduce the overall volume of the package, so that the optical transmission and Disclosed are an optical module capable of integrally configuring an optical receiving module.
정보화시대가 도래하면서 많은 양의 정보를 전송할 수 있는 광을 이용한 광모듈에 대한 필요성이 제기되고 있다. 그 중에서 광을 이용한 광모듈은 모듈 자체가 가지고 있는 특성이 우수하여야 할 뿐만 아니라 오랜 시간 동안 자체의 특성을 유지해야 하는 높은 신뢰성이 요구된다. FTTH(fiber to the home)의 구현을 위한 광모듈의 보급을 촉진하기 위해서는 저렴한 가격이 유지되어야만 한다. 특히 광 전송 시스템의 용량이 커짐에 따라 광 전송 시스템에 탑재되는 광모듈의 크기를 줄여 단위 면적 당 탑재할 수 있는 모듈의 수량을 늘이려는 노력이 계속적으로 진행되고 있다.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. 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 are being 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.
일반적으로 전기신호를 광 신호로 또는 광 신호를 전기 신호로 바꾸어 주는광모듈의 능동소자(예를 들면 레이저 다이오드 및 포토 다이오드)와 광섬유를 정렬시키는 방법에는 능동 정렬 방식(active alignment method)과 수동 정렬 방식(passive alignment method)의 두 가지 방법이 이용된다.Generally, active alignment methods (such as laser diodes and photodiodes) of optical modules and optical fibers that convert an electrical signal into an optical signal or an electrical signal are used to align an optical fiber with an active alignment method and a passive alignment method. Two methods of passive alignment method are used.
능동 정렬 방식은 능동소자와 광섬유를 정렬하는 공정에 있어서, um단위 이하의 분해능을 가지는 설비를 이용해 미세하게 움직이면서 광출력이 최고로 나오는 위치를 찾는 방식이기 때문에 시간이 많이 소요되어 양산성이 저하되며, 뿐만 아니라 능동 정렬 방식을 수행하기 위해서는 부수적인 부품이 추가적으로 소요되어 광모듈의 저가격화에 어려운 단점이 있다.In the process of aligning the active element and the optical fiber, the active alignment method finds the position where the light output is best while moving finely by using a device having a resolution of um or less. In addition, it is difficult to reduce the cost of the optical module because additional components are required to perform the active alignment method.
수동 정렬 방식은 능동소자에 전류를 주입하지 않은 상태에서 능동소자와 광섬유를 정확하게 정렬하는 방식으로, 광섬유가 정확하게 정렬되는 위치와 능동소자의 위치가 광섬유를 정렬하는 공정 이전의 단계에서 정확하게 정렬된 상태에서만 최고의 광출력을 얻을 수 있다.Passive alignment is a method of accurately aligning the active element and the optical fiber without injecting current into the active element, where the position of the optical fiber is exactly aligned and the position of the active element is exactly aligned in the step before the process of aligning the optical fiber Only the best light output can be obtained.
현재까지 주로 제작되고 있는 광모듈은 광섬유를 정렬하는 공정에서 um 이하의 단위까지 조절이 가능한 고가의 설비가 이용되는 능동정렬 방식에 의해 제작되므로, 모듈을 제작하는데 소요되는 시간이 길어져 모듈 자체의 가격이 비싸고 생산성도 낮아지는 단점이 있다.Optical modules, which are mainly manufactured until now, are manufactured by active sorting method, which uses expensive equipment that can control up to um or less in the process of arranging optical fibers. This has the disadvantage of being expensive and lowering productivity.
또한 도 1a 및 1b의 기존의 8핀 mini-DIL 패키지의 경우 패키지의 외부면에 부착되어 있는 8개의 핀은 모듈의 수직방향으로 형성되어 있어 소형형상 요소형 패키지에 탑재하기 위해서는 패키지의 방향을 90도 각도로 회전시킨 후 회로기판에 탑재해야 한다. 이를 위해서는 패키지가 결합되는 회로기판 자체도 모듈방향에 대해 90도 각도로 회전시켜 탑재해야 하므로 제작공정이 복잡한 단점이 있다.In addition, in the conventional 8-pin mini-DIL package of FIGS. 1A and 1B, the eight pins attached to the outer surface of the package are formed in the vertical direction of the module. After rotating at an angle, it must be mounted on a circuit board. To this end, the circuit board itself to which the package is coupled must be rotated at an angle of 90 degrees with respect to the module direction, which is a complicated manufacturing process.
뿐만 아니라 패키지의 옆면에 8개의 핀이 수직방향으로 부착되어 있어 소형형상요소형 패키지를 제작시 송신과 수신을 위한 2개의 패키지를 나란하게 설치하는 것이 곤란한 문제가 지적된다.In addition, since eight pins are attached to the side of the package in a vertical direction, it is difficult to install two packages side by side for transmission and reception when manufacturing a small element package.
본 발명은 상기 지적된 문제점 중 핀구조와 관련해서 종래와는 다른 구조를 제안하고자 한다. 즉 본 발명의 목적은 핀구조를 패키지의 일면으로부터 외부로 수평방향으로 돌출시킴으로써 패키지의 부피를 경감시킴과 동시에 회로기판과의 연결이 용이해진 광모듈을 제공함에 있다.The present invention proposes a structure different from the conventional one with respect to the fin structure among the problems pointed out above. That is, an object of the present invention is to provide an optical module that reduces the volume of the package by easily protruding the pin structure from one surface of the package to the outside in a horizontal direction, and at the same time easy to connect to the circuit board.
도 1은 종래 광모듈의 (a) 사시도, (b) 단면도1 is a perspective view of a conventional optical module, (b) cross-sectional view
도 2는 본 발명의 광송신모듈의 단면도Figure 2 is a cross-sectional view of the optical transmission module of the present invention
도 3은 능동소자가 부착된 송신용 기판의 (a) 평면도, (b) 사시도, (c) 저면도.3 is a (a) plan view, (b) perspective view, and (c) bottom view of a transmitting substrate with an active element attached thereto;
도 4는 본 발명에 의한 광송신모듈의 분리사시도.Figure 4 is an exploded perspective view of the optical transmission module according to the present invention.
도 5는 본 발명의 광수신모듈의 단면도5 is a cross-sectional view of an optical receiving module of the present invention.
도 6은 수광소자가 부착된 수신용 기판의 (a) 정면도, (b) 사시도, (c) 저면도.6 is a front view, a perspective view, and a bottom view of a receiving substrate to which a light receiving element is attached.
도 7은 본 발명에 의한 광수신모듈의 분리사시도.Figure 7 is an exploded perspective view of the optical receiving module according to the present invention.
도 8은 본 발명에 의한 광송수신모듈의 분리사시도.8 is an exploded perspective view of the optical transmission module according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *
101,107: 기판 102: 광반사용 홈101,107: substrate 102: light reflecting groove
103: 발광소자 104,108: 수광소자103: light emitting element 104,108: light receiving element
106,110: 요홈부 111,113: 광섬유106,110 grooves 111,113 optical fiber
112,114: 페루울 115,115': 패키지112,114: Peruvian 115,115 ': Package
116,117: 렌즈 118,119: 가이드 파이프116,117: lens 118,119: guide pipe
120,121: 돌기구조체 124,124': 핀120,121: protrusion structure 124,124 ': pin
본 발명은 능동소자가 소정 위치에 부착된 기판과, 발광소자에서 발생한 빛을 광섬유에 전달하는 집광수단 및 외부와의 전기신호를 매개하는 핀이 구비된 패키지를 포함하는 광송신모듈로서,The present invention provides an optical transmission module including a package having an active element attached to a predetermined position, a light converging means for transmitting light generated from the light emitting element to an optical fiber, and a package having pins for mediating an electrical signal to the outside.
패키지에 설치되는 핀의 일단은 내부 능동소자와 전기적 접점을 형성하고, 타단은 패키지의 저면과 수평방향으로 외부로 돌출시킨 구조임을 특징으로 하는 광송신모듈을 포함한다.One end of the pin installed in the package forms an electrical contact with the internal active element, and the other end includes an optical transmission module characterized in that the structure protrudes outward in the horizontal direction with the bottom of the package.
또한 본 발명은 바람직하기로는 기판의 저면부 또는 패키지 내실 저면부 중 일방에 소정 형상의 돌기 구조체가 형성되고, 타방에 상기 돌기 구조체와 정합하는요홈부를 두어 상기 돌기구조체와 요홈부의 부착에 의해 수동정렬을 이루는 광송신모듈을 포함한다.In addition, the present invention preferably has a projection structure having a predetermined shape is formed on one of the bottom portion of the substrate or the bottom portion of the inner compartment of the package, and the other side is provided with a groove portion to match the protrusion structure, the manual alignment by the attachment of the protrusion structure and the groove portion It includes an optical transmission module forming a.
이하 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments as shown in FIGS. 2 to 4.
본 발명의 바람직한 실시예로서 도시한 상기 도면에 의하면 광송신모듈(100)은 집광수단이 전면에 구비되고, 패키지 저면과 수평하게 외부로 돌출시킨 핀구조가 구비된 집적모듈용 패키지(115)와, 상기 패키지의 내실 저면부에 부착되는 기판(101)과, 기판 상부에 부착되는 발광소자(103) 및 상기 발광소자의 광출력을 제어하기 위해 센서로 제공되는 수광소자(104)를 포함하고 있다.According to the drawing shown as a preferred embodiment of the present invention, the optical transmission module 100 is provided with an integrated module package 115 having a condensing means is provided on the front surface, and has a pin structure projecting outwardly horizontally with the bottom of the package; And a light emitting element 104 provided to a sensor to control light output of the light emitting element 103 and a light emitting element 103 attached to an upper portion of the inner chamber of the package. .
상기 실시예를 구성하는 집광수단은 패키지의 정면에 형성되는 렌즈 삽입구(122) 및 송신용 렌즈(116)와, 상기 렌즈 삽입구와 연통하여 설치되며 송신용 페루울(112)이 삽입되는 중공부(118a)가 형성된 송신용 가이드 파이프(118)를 포함하고 있다.The light converging means constituting the embodiment includes a lens insertion hole 122 and a transmission lens 116 formed on the front of the package, and a hollow portion in which the transmission Peru wool 112 is inserted in communication with the lens insertion hole. The transmission guide pipe 118 in which 118a was formed is included.
상기 집광수단의 위치는 패키지의 전면에 항상 고정적일 필요는 없다. 만일 발광소자의 발광면이 평면에 수직방향으로 형성된 경우에는 집광수단도 패키지의 상면에 형성되어야 할 것이다. 따라서 집광수단의 위치는 발광소자의 발광면의 위치에 따라 패키지 상에 유동적으로 구현할 수 있음에 유의해야 한다.The location of the light collecting means need not always be fixed to the front of the package. If the light emitting surface of the light emitting device is formed in a direction perpendicular to the plane, the light collecting means should also be formed on the upper surface of the package. Therefore, it should be noted that the position of the light collecting means can be flexibly implemented on the package according to the position of the light emitting surface of the light emitting device.
통상적으로 송신용 렌즈(116)는 볼렌즈로 구현이 가능하며 발광소자(103)로부터의 빛이 송신용 페루울(112)내의 광섬유(111)의 코아에 집중되도록 렌즈 삽입구(122)내의 미리 계산된 위치에 설치된다.In general, the transmitting lens 116 may be implemented as a ball lens, and the pre-calculation in the lens insertion hole 122 may be performed so that the light from the light emitting element 103 is concentrated on the core of the optical fiber 111 in the transmitting Peru wool 112. Is installed at the location.
송신용 가이드 파이프(118)는 광섬유(111)가 내부에 장착된 페루울(112)이 삽입되는 중공부(118a)를 구비하고 있다. 페루울의 형상은 특별히 한정되고 있지는 아니지만 바람직하기로는 페루울이 원통형상인 경우 중공부의 내경(118b)은 페루울의 외경과 실질적으로 일치시켜 임의의 방향으로 페루울이 삽입되더라도 광섬유(111)의 코아에 정확하게 광이 집중되도록 한다.The transmission guide pipe 118 is provided with the hollow part 118a into which the Peru wool 112 in which the optical fiber 111 was mounted is inserted. The shape of the Peruvian wool is not particularly limited, but preferably, when the Peruvian wool is cylindrical in shape, the inner diameter 118b of the hollow portion substantially coincides with the outer diameter of the Peruvian wool so that the core of the optical fiber 111 may be inserted in any direction. Make sure the light is focused correctly.
패키지(115)는 재질에 있어 특별히 한정되는 것은 아니지만 일반적으로 세라믹재질 또는 금속(합금을 포함한다) 및 이와 균등한 재질이 사용될 수 있다. 패키지 내실 저면에는 바람직하기로는 기판(101)을 고정하기 위해 형성된 소정 형상의 돌기구조체(120)가 구비되어지며, 패키지의 상면에는 기판의 도입을 위한 개구부와 덮게(126)가 구비되어 있다(이 경우 개구부의 위치도 집광수단의 위치에 따라 유동적으로 설치가능하며 특별히 고정되지는 아니한다).The package 115 is not particularly limited in material, but generally, a ceramic material or a metal (including alloy) and an equivalent material may be used. The bottom surface of the package chamber is preferably provided with a protrusion structure 120 having a predetermined shape formed to fix the substrate 101, and an opening and a cover 126 for introducing the substrate are provided on the upper surface of the package (this In this case, the position of the opening can also be installed fluidly according to the position of the light collecting means, and is not particularly fixed).
패키지 내실 저면부에 형성되는 돌기구조체(120)는 발광소자(103)가 렌즈에 최적의 위치에서 송신용 렌즈(116)로 빛을 입사시킬 수 있도록 높이가 미리 조정된 기판을 정확한 위치에 고정하기 위한 수단으로 제공된다. 상기 돌기구조체의 형상은 특별히 한정되지는 아니한다. 따라서 기판이 용이하게 부착되도록 V-홈, 또는 소정각도로 경사진 측벽을 가지는 메사구조가 이에 포함될 수 있다.The protrusion structure 120 formed on the bottom surface of the package inner compartment fixes the substrate having a height adjusted in advance so that the light emitting device 103 can inject light from the optimal position to the lens to the transmitting lens 116. It is provided as a means for. The shape of the protrusion structure is not particularly limited. Therefore, a mesa structure having a V-groove or a sidewall inclined at a predetermined angle may be included therein so as to easily attach the substrate.
패키지의 일면에는 내부의 능동소자(발광 및 수광소자 포함)와 외부회로기판(미도시)과를 전기적으로 연결하는 소정의 핀구조(124)가 구비된다. 핀은 통상적으로 리드프레임의 형태로 구현이 가능하며 종래 저면에 대해 수직방향으로 병렬로 설치되던 것과는 달리 패키지 저면과 수평하게 설치된다.One surface of the package is provided with a predetermined fin structure 124 that electrically connects an active element (including a light emitting and receiving element) and an external circuit board (not shown). The pin is typically implemented in the form of a lead frame and is installed horizontally with the bottom of the package unlike the conventional installation of the pin in parallel with the bottom.
도 4에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 패턴이 형성된 하부 절연판(124b) 상에 브레이징(brazing) 공법 등을 통해 상기 핀(124)을 부착시키고 그 위에 상부 절연판(124a)을 적층한 구조를 예시하고 있다.In the preferred embodiment of the present invention shown in Figure 4 is a structure in which the pin 124 is attached to the lower insulating plate 124b on which the pattern is formed by a brazing method or the like, and the upper insulating plate 124a is stacked thereon. To illustrate.
이때 바람직하기로는 핀(124)의 개수는 사용에 필요한 최소한의 것으로 구현함으로써 패키지의 전체적인 부피를 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 핀의 개수를 적어도 4개로 구현함으로써 전체 패키지의 부피를 현저히 줄이고 핀을 패키지 배면으로부터 수평방향으로 외부로 돌출시켜 회로기판에의 장착을 용이하게 해줌과 함께 송신모듈과 수신모듈을 일체로 제작할 수 있도록 한다.In this case, preferably, the number of pins 124 is implemented as the minimum required for use, thereby reducing the overall volume of the package. In the embodiment of the present invention, by implementing the number of pins to at least four, significantly reducing the volume of the entire package and protruding the pins outward in the horizontal direction from the rear surface of the package to facilitate mounting on the circuit board, while also transmitting and receiving modules To be able to manufacture integrally.
기판(101)은 바람직하기로는 반도체 기판으로 예를 들면 실리콘 재질이 이용될 수 있다. 최적의 빛이 렌즈(116)에 입사될 수 있도록 미리 높이가 조절된 기판(101)의 상면(101a) 전방에 발광소자(103)가 솔더(105)에 의해 부착되며, 그 후방에 상기 발광소자의 후면으로부터 조사되는 광의 세기를 감지하기 위한 모니터용 수광소자(104)가 솔더(105)에 의해 부착되며, 수광소자의 하부에 소정형상의 광반사용 홈(102)이 구비된다. 광반사용 홈(102)은 발광소자(103)의 후면으로부터 조사되는 광을 반사시켜 수광소자(104)의 표면에 입사시킨다. 바람직하기로 상기 광반사용 홈(102)은 기판의 결정의 방향성에 의해 정해지는 일정 형태의 폭과 깊이를 가지는 V자 형의 홈(groove)을 포함하지만 상기 기능을 수행하기에 족한 것인 한 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The substrate 101 is preferably a semiconductor substrate, for example, a silicon material may be used. The light emitting element 103 is attached by the solder 105 in front of the upper surface 101a of the substrate 101, the height of which is adjusted in advance so that optimal light is incident on the lens 116, and the light emitting element behind the light emitting element. A monitor light receiving element 104 for detecting the intensity of light irradiated from the rear surface of the light emitting device 104 is attached by the solder 105, and a light reflecting groove 102 having a predetermined shape is provided under the light receiving element. The light reflecting groove 102 reflects light irradiated from the rear surface of the light emitting element 103 and enters the surface of the light receiving element 104. Preferably, the light reflecting groove 102 includes a V-shaped groove having a predetermined width and depth determined by the crystallinity of the substrate, but is sufficient to perform the above function. It is not limited to this.
상기 발광소자와 수광소자의 위치도 반드시 상기 실시예에 국한되어지는 것은 아니다. 예를 들면 모니터용 수광소자위에 발광소자를 적층시키고 발광소자로부터 발광하는 빛의 일정량을 반사시켜 수광소자의 상면에 입사시키는 구성도 가능하다.The positions of the light emitting element and the light receiving element are not necessarily limited to the above embodiment. For example, the light emitting device may be stacked on the monitor light receiving device, and a predetermined amount of light emitted from the light emitting device may be reflected and incident on the upper surface of the light receiving device.
또한 기판(101)에는 발광소자(103) 및 수광소자(104)가 외부와의 전기적 접점을 제공하는 핀(124)과 전기적으로 도통되도록 소정 위치에 접점(132,133) 및 패턴이 구비된다.In addition, the substrate 101 is provided with contacts 132 and 133 and a pattern at a predetermined position such that the light emitting element 103 and the light receiving element 104 are electrically connected to the pin 124 which provides an electrical contact with the outside.
발광소자(103)는 통상적으로 레이저 다이오드가 이용될 수 있다. 바람직하기로는 상기 레이저 다이오드의 저면부에 단결정의 결정학적 특성에 의해 결정되는 방향성으로 인해 미리 정해진 높이와 크기를 가지는 요철형상의 구조(미도시)가 부여될 수 있다. 이러한 경우 발광소자(103)가 부착되는 기판(101)의 소정 위치에도 미리 정해진 높이와 크기를 가지며 이와 대응하는 구조의 요철형상의 구조가 부여됨으로써 특별한 정렬방식을 도입하지 않고서도 기판(101)에 발광소자(103)를 정확한 위치에 안착시킬 수 있다.The light emitting device 103 may typically use a laser diode. Preferably, the bottom portion of the laser diode may be provided with a concave-convex structure (not shown) having a predetermined height and size due to the orientation determined by the crystallographic characteristics of the single crystal. In this case, a predetermined height and size are also given to a predetermined position of the substrate 101 to which the light emitting device 103 is attached, and a concavo-convex structure having a corresponding structure is given to the substrate 101 without introducing a special alignment method. The light emitting device 103 can be seated in the correct position.
모니터용 수광소자(104)는 통상적으로 포토다이오드를 이용할 수 있다. 상기 수광소자(104)는 표면으로 입사된 빛의 세기를 감지하여 발광소자(103)의 전면으로부터 조사되는 광의 세기를 제어하는데 이용된다. 이때 구체적인 제어회로는 외부의 전자회로기판(미도시)상에 구현되어질 수 있으며 이에 관한 상세한 내용은 당업자에 자명한 사항으로 생략하기로 한다.The photodetector 104 for a monitor can typically use a photodiode. The light receiving element 104 is used to control the intensity of light irradiated from the front surface of the light emitting element 103 by sensing the intensity of light incident on the surface. In this case, a specific control circuit may be implemented on an external electronic circuit board (not shown), and details thereof will be omitted as obvious to those skilled in the art.
기판(101)은 저면부(101b)에 패키지 내실 저면부에 구비된 돌기구조체(120)와 형상 및 크기에서 정합하는 요홈부(106)가 구비된다. 상기 요홈부를 형성하기 위한 구체적인 방법에는 현재까지 알려진 통상의 식각방법이 모두 이용될 수 있어특별히 한정되지는 아니한다.The substrate 101 is provided with a recess portion 106 that matches in shape and size with the protrusion structure 120 provided in the package inner chamber bottom portion at the bottom portion 101b. As a specific method for forming the recessed portion, all conventional etching methods known to date may be used, and are not particularly limited.
상기와 같이 기판의 요홈부(106)와 패키지 저면의 돌기구조(120) 간의 상호 접합을 통해 간단하게 수동정렬을 수행할 수 있다. 즉 발광소자의 최종 위치는 광축이 페루울(112) 내의 광섬유(111)의 코아에 정확하게 집중되도록 미리 조절된 방법으로 구현되므로 이후 패키지에 페루울(112)을 삽입고정하는 1단계의 공정만으로 간단하게 수동정렬을 수행함이 가능하다.As described above, manual alignment may be easily performed through mutual bonding between the recess 106 of the substrate and the protrusion structure 120 of the bottom of the package. That is, the final position of the light emitting device is implemented in a pre-adjusted manner so that the optical axis is precisely concentrated in the core of the optical fiber 111 in the Peru wool 112, and then only a one-step process of inserting the Peru wool 112 into the package is simple. Manual sorting is possible.
본 발명은 상기 광송신모듈을 적어도 2이상 병렬하여 패키지를 일체화하여 구성되는 멀티형 광송신모듈을 포함한다.The present invention includes a multi-type optical transmission module configured to integrate the package by at least two or more parallel to the optical transmission module.
또한 본 발명은 수광소자가 소정 위치에 부착된 기판과, 수광소자로 빛을 전달하는 집광수단 및 외부와의 전기신호를 매개하는 핀이 구비된 패키지를 포함하는 광수신모듈로서,In another aspect, the present invention provides a light receiving module comprising a substrate having a light receiving element attached to a predetermined position, a light collecting means for transmitting light to the light receiving element, and a package having pins for mediating an electrical signal to the outside.
패키지에 설치되는 핀의 일단은 내부 능동소자와 전기적 접점을 형성하고, 타단은 패키지의 저면과 수평방향으로 외부로 돌출시킨 구조임을 특징으로 하는 광수신모듈을 포함한다.One end of the pin to be installed in the package forms an electrical contact with the internal active element, the other end includes a light receiving module characterized in that the structure protrudes outward in the horizontal direction with the bottom of the package.
또한 본 발명은 바람직하기로는 기판의 저면부 또는 패키지 내실 저면부 중 일방에 소정 형상의 돌기 구조체가 형성되고, 타방에 상기 돌기 구조체와 정합하는 요홈부를 두어 상기 돌기구조체와 요홈부의 부착에 의해 수동정렬을 이루는 광수신모듈을 포함한다.In addition, the present invention is preferably a projection structure of a predetermined shape is formed on one of the bottom portion of the substrate or the bottom portion of the inner compartment of the package, and the other side is provided with a groove portion to match the protrusion structure, the manual alignment by the attachment of the protrusion structure and the groove portion It includes a light receiving module constituting.
이하 도 5 내지 도 7에 도시한 상기 광수신모듈의 바람직한 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiment of the optical receiving module shown in Figures 5 to 7 will be described in more detail.
본 발명의 바람직한 실시예로서 도시한 상기 도면에 의하면 광수신모듈(200)은 집광수단이 전면에 구비되고, 패키지 저면과 수평하게 외부로 돌출시킨 핀구조가 구비된 집적모듈용 패키지(115')와, 상기 패키지의 내실 저면부에 부착되는 기판(107)과, 기판 정면에 부착되는 수광소자(108)를 포함하고 있다.According to the drawing shown as a preferred embodiment of the present invention, the light receiving module 200 has a light collecting means is provided on the front surface, the integrated module package 115 'having a pin structure protruding outwardly horizontally with the bottom of the package. And a substrate 107 attached to the inner chamber bottom portion of the package and a light receiving element 108 attached to the front surface of the substrate.
상기 실시예를 구성하는 집광수단은 패키지의 정면에 형성되는 렌즈 삽입구(123) 및 수신용 렌즈(117)와, 상기 렌즈 삽입구와 연통하여 설치되며 수신용 페루울(114)이 삽입되는 중공부(119a)가 형성된 수신용 가이드 파이프(119)를 포함하고 있다.The light collecting means constituting the embodiment includes a lens insertion hole 123 and a receiving lens 117 formed at the front of the package, and a hollow portion in which the receiving Peru wool 114 is inserted in communication with the lens insertion hole. The receiving guide pipe 119 in which the 119a was formed is included.
상기 집광수단의 위치는 광송신모듈에서와 마찬가지로 패키지의 정면에 항상 고정적일 필요는 없다.The location of the condensing means need not always be fixed to the front of the package as in the optical transmission module.
통상적으로 수신용 렌즈(117)는 볼렌즈로 구현이 가능하며 광섬유(113)로부터 수광소자(108)의 수광부에 빛이 집중되도록 렌즈 삽입구(123)내의 미리 계산된 위치에 설치된다.Typically, the receiving lens 117 may be implemented as a ball lens and is installed at a pre-calculated position in the lens insertion hole 123 so that light is concentrated on the light receiving portion of the light receiving element 108 from the optical fiber 113.
수신용 가이드 파이프(119)는 광섬유(113)가 내부에 장착된 페루울(114)이 삽입되는 중공부(119a)를 구비하고 있다. 페루울의 형상은 특별히 한정되고 있지는 아니하지만 바람직하기로는 페루울이 원통형상인 경우 중공부의 내경(119b)은 페루울의 외경과 실질적으로 일치시켜 임의의 방향으로 페루울이 삽입되더라도 수광소자(108)의 수광부에 정확하게 광이 집중되도록 한다.The receiving guide pipe 119 has a hollow portion 119a into which the Peru wool 114 into which the optical fiber 113 is mounted is inserted. The shape of the Peruvian wool is not particularly limited, but preferably, when the Peruvian wool is cylindrical in shape, the inner diameter 119b of the hollow portion substantially coincides with the outer diameter of the Peruvian wool so that the Peruvian wool may be inserted in any direction. Make sure the light is focused exactly on the light-receiving part of
패키지(115')의 내실 저면에는 기판(107)을 고정하기 위해 형성된 소정 형상의 돌기구조체(121)가 구비되어지며, 패키지의 상면에는 기판의 도입을 위한 개구부와 덮게(126')가 구비되어 있다(이 경우 개구부의 위치도 광송신모듈에서와 마찬가지로 집광수단의 위치에 따라 유동적으로 설치가능하며 특별히 고정되지는 아니한다).The inner bottom of the package 115 'is provided with a protrusion structure 121 having a predetermined shape formed to fix the substrate 107, and an opening and a cover 126' for introducing the substrate are provided on the upper surface of the package. (In this case, the position of the opening can also be installed in a flexible manner depending on the position of the light collecting means as in the optical transmission module, and is not particularly fixed).
패키지 내실 저면부에 형성되는 돌기구조체(121)는 광섬유(113)로부터 렌즈(117)로 입사되는 빛의 초점이 수광소자(108)의 수광부에 위치하도록 미리 높이가 조정된 기판을 정확한 위치에 고정하기 위한 수단으로 제공된다. 상기 돌기구조체는 형상에 있어 특별히 한정되지는 아니한다. 따라서 기판이 용이하게 부착되도록 V-홈, 또는 소정각도로 경사진 측벽을 가지는 메사구조가 이에 포함될 수 있다.The protrusion structure 121 formed at the bottom of the package inner compartment fixes the substrate having a height adjusted in advance so that the focus of light incident from the optical fiber 113 to the lens 117 is located at the light receiving portion of the light receiving element 108. It is provided as a means for. The protrusion structure is not particularly limited in shape. Therefore, a mesa structure having a V-groove or a sidewall inclined at a predetermined angle may be included therein so as to easily attach the substrate.
패키지의 일면에는 내부의 수광소자와 외부회로기판(미도시)과를 전기적으로 연결하는 소정의 핀구조(124')가 구비된다. 핀은 통상적으로 리드프레임의 형태로 구현이 가능하며 종래 저면에 대해 수직방향으로 병렬로 설치되던 것과는 달리 패키지 저면과 수평하게 설치된다. 상기 핀구조의 구체적인 예시는 도 4에서 개시하고 있는 광송신모듈에서의 구조와 동일하게 구현 가능하므로 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.One surface of the package includes a predetermined fin structure 124 ′ that electrically connects an internal light receiving element and an external circuit board (not shown). The pin is typically implemented in the form of a lead frame and is installed horizontally with the bottom of the package unlike the conventional installation of the pin in parallel with the bottom. Specific examples of the fin structure may be implemented in the same manner as the structure of the optical transmission module disclosed in FIG. 4, and thus a detailed description thereof will be omitted.
바람직하기로는 핀(124')의 개수는 사용에 필요한 최소한의 것으로 구현함으로써 패키지의 전체적인 부피를 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 핀의 개수를 적어도 4개로 구현함으로써 전체 패키지의 부피를 현저히 줄이고 핀을 패키지 배면으로부터 수평방향으로 외부로 돌출시켜 회로기판에의 장착을 용이하게 해줌과함께 송신모듈과 수신모듈을 일체로 제작할 수 있도록 해준다.Preferably, the number of pins 124 'may be reduced to the minimum required for use, thereby reducing the overall volume of the package. In the embodiment of the present invention, by implementing the number of pins to at least four, significantly reducing the volume of the entire package and protruding the pins outward in the horizontal direction from the back of the package to facilitate mounting on the circuit board, together with the transmission module and the receiving module. Allows you to build a single piece.
기판(107)은 특별히 한정되는 것은 아니지만 세라믹 재질이 이용될 수 있다. 상기 기판(107)은 정면(107a)에 수광소자(108)가 솔더(109)에 의해 부착되며 핀과 전기적으로 도통되도록 소정의 접점(134)이 구비된다.The substrate 107 is not particularly limited, but a ceramic material may be used. The substrate 107 is provided with a predetermined contact 134 on the front surface 107a such that the light receiving element 108 is attached by the solder 109 and is electrically connected to the pin.
수광소자(108)는 바람직하기로는 포토다이오드이며, 수광소자(108)는 수신용 렌즈(117)의 중심축과 실질적으로 일직선상으로 대향되도록 기판(107) 상의 소정 위치에 정렬하여 고정된다.The light receiving element 108 is preferably a photodiode, and the light receiving element 108 is fixedly aligned at a predetermined position on the substrate 107 so as to face substantially in a straight line with the central axis of the receiving lens 117.
기판(107)은 저면부(107b)에 패키지 내실 저면에 구비된 돌기구조체(121)와 정합하는 요홈부(110)가 구비된다. 상기 요홈부는 기판의 제작시 금형을 통해 제작되거나 별도의 절삭공정을 수행하여 제작할 수도 있어 특별한 한정을 요하지는 아니한다.The substrate 107 is provided with a recess 110 in the bottom portion 107b to mate with the protrusion structure 121 provided on the bottom surface of the package interior chamber. The recess is not particularly limited because the recess may be manufactured through a mold or may be manufactured by performing a separate cutting process.
상기와 같이 기판의 요홈부(110)와 패키지 저면의 돌기구조체(121) 간의 상호 접합을 통해 간단하게 수동정렬을 수행할 수 있다. 즉 수광소자(108)는 기판의 정면부에 페루울(114) 내의 광섬유(113)로부터 조사되는 광이 상기 소자의 수광부로 집중되도록 미리 조절된 방법으로 고정되므로 이후 패키지(115')에 페루울(114)을 삽입고정하는 1단계의 공정만으로도 간단하게 수동정렬을 수행함이 가능하다.As described above, manual alignment may be simply performed through mutual bonding between the recess 110 of the substrate and the protrusion structure 121 of the bottom surface of the package. That is, since the light receiving element 108 is fixed in a predetermined manner so that the light irradiated from the optical fiber 113 in the Peru wool 114 on the front surface of the substrate is concentrated in the light receiving portion of the device, the Peru wool in the package 115 ′ is then added. Manual alignment can be performed simply by the one-step process of inserting and fixing (114).
본 발명은 상기 광수신모듈을 적어도 2이상 병렬하여 패키지를 일체화하여 구성되는 멀티형 광수신모듈을 포함한다.The present invention includes a multi-type optical receiving module configured to integrate the package by at least two or more parallel to the optical receiving module.
또한 본 발명은 상기한 광송신모듈(100)과 광수신모듈(200)을 일체로 구성한광송수신모듈(300)을 포함한다.In another aspect, the present invention includes an optical transmission module 300 integrally configured with the optical transmission module 100 and the optical reception module 200.
도 8에 도시한 바와 같이 광송수신모듈의 패키지는, 이미 앞서 설명한 바와 같은 송신 및 수신용 가이드 파이프(118,119)가 1조의 렌즈 삽입구(122,123)와 연통하여 패키지 전면에 각각 형성되며, 내부에는 격막(305)으로 양분된 내실(A,B) 저면에 소정 형상의 돌기구조체(120,121)가 각각 형성된다. 또한 송신 및 수신용 기판의 저면부에는 상기 돌기구조체와 형상 및 크기에서 정합하는 요홈부(106,110)를 두어 기판의 저면을 패키지 내실에 정확히 정렬된 방법으로 안착시킬 수 있도록 한다.As illustrated in FIG. 8, in the package of the optical transmitting / receiving module, the transmitting and receiving guide pipes 118 and 119 as described above are formed in front of the package by communicating with a set of lens insertion holes 122 and 123, respectively. The protrusion structures 120 and 121 of predetermined shapes are formed on the bottom surfaces of the inner chambers A and B divided into two parts 305. In addition, the bottom portion of the substrate for transmission and reception is provided with grooves 106 and 110 that match the protrusion structure in shape and size so that the bottom surface of the substrate can be seated in a precisely aligned manner in the interior of the package.
패키지의 상면은 능동소자가 부착된 기판(101,107)의 탑재를 위한 소정의 개구부가 형성되고 덮게(126)를 통해 마감이 이루어진다.The upper surface of the package has a predetermined opening through which the openings for mounting the substrates 101 and 107 to which the active elements are attached are formed and covered.
상기 구성의 광송수신모듈은 광송신모듈(100) 및 광수신모듈(200)에 설치된 능동소자의 구동 및 제어를 위한 송수신용 전자회로기판(미도시)과 전기적으로 연결되어진다.The optical transmission / reception module having the above configuration is electrically connected to a transmission / reception electronic circuit board (not shown) for driving and controlling an active element installed in the optical transmission module 100 and the optical reception module 200.
또한 상기 광송수신모듈도 적어도 2이상 병렬하여 패키지를 일체화하여 구성되는 멀티형 광송수신모듈로서 구현이 가능하다.In addition, the optical transmission module can also be implemented as a multi-type optical transmission module configured by integrating a package at least two or more in parallel.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상기 광송수신모듈의 제조과정을 구체적으로 설명한다. 다만 와이어 본딩 등의 전기적 연결과정은 당업자에게 자명한 사항이므로 여기서는 생략한다.Hereinafter, the manufacturing process of the optical transmission module will be described in detail through a preferred embodiment of the present invention. However, since the electrical connection process such as wire bonding is obvious to those skilled in the art, it will be omitted here.
집적 모듈용 패키지(115)를 스테이지(미도시) 위에 올려놓고 레이저 다이오드(103)와 모니터용 포토 다이오드(104)가 부착된 실리콘 기판(101)을 픽업하여 집적 모듈용 패키지(115)의 일측 내실(A)로 이동시킨 후 실리콘 기판(101)의 저면에 형성된 경사진 측벽을 가지고 저면이 평탄한 직사각 형상의 요홈부(106)와 집적 모듈용 패키지(115) 내실 저면상에 형성된 상기 요홈부와 크기 및 형태에서 정합하는 경사진 측벽을 가진 메사구조체(120)에 의해 집적 모듈용 패키지(115)의 저면에 실리콘 기판(101)을 정확한 위치에 안착시킨다. 이때 메사구조체(120)의 상면에는 일정한 융점을 지니는 솔더가 도포되어 있다.The integrated module package 115 is placed on a stage (not shown), and the silicon substrate 101 to which the laser diode 103 and the photodiode 104 for the monitor are attached is picked up and an inner chamber of the package module 115 is integrated. After moving to (A), the groove having a slanted sidewall formed on the bottom surface of the silicon substrate 101 and having a flat rectangular bottom surface and the recess portion formed on the bottom surface of the inner chamber of the integrated module package 115 And the mesa structure 120 having the inclined sidewalls conforming in shape to seat the silicon substrate 101 at the correct position on the bottom surface of the package module 115. In this case, a solder having a predetermined melting point is coated on the upper surface of the mesa structure 120.
동일한 방법으로 포토 다이오드(108)가 부착된 세라믹 블록(107)을 픽업하여 집적 모듈용 패키지(115)의 타측 내실(B)로 이동시킨 후 세라믹 블록(107)의 저면에 형성된 경사진 측벽을 가지고 저면이 평탄한 직사각형상의 요홈부(110)와 집적 모듈용 패키지(115) 내부 저면에 형성된 상기 요홈부와 크기 및 형태에서 정합하는 경사진 측벽을 가진 메사구조체(121)에 의해 집적 모듈용 패키지(115)의 저면에 세라믹 블록(107)을 정확한 위치에 안착시킨다.In the same manner, the ceramic block 107 to which the photodiode 108 is attached is picked up and moved to the other inner chamber B of the package 115 for the integrated module, and has an inclined sidewall formed on the bottom of the ceramic block 107. Package module 115 for the integrated module 115 by a mesa structure 121 having a flat rectangular shape groove portion 110 and the inclined side wall matching the groove portion formed in the inner surface of the integrated module package 115 in size and shape. The ceramic block 107 is seated in the correct position on the bottom surface.
스테이지를 가열하여 메사구조체(120,121) 상의 솔더(미도시)를 용융시켜 집적 모듈용 패키지(115)에 송신을 위한 실리콘 기판(101)과 수신을 위한 세라믹 블록(107)을 정확한 위치에 고착시킨다.The stage is heated to melt solder (not shown) on the mesa structures 120 and 121 to fix the silicon substrate 101 for transmission and the ceramic block 107 for reception to the integrated module package 115 in the correct positions.
집적 모듈용 패키지(115)의 내부에 송신을 위한 실리콘 기판(101)과 수신을 위한 세라믹 블록(107)을 고착한 후에 질소 분위기에서 집적 모듈용 패키지 위의 덮게(126)를 전기용접하여 고정한다.After fixing the silicon substrate 101 for transmission and the ceramic block 107 for reception in the integrated module package 115, the cover 126 on the integrated module package is welded and fixed in a nitrogen atmosphere. .
집적 모듈용 패키지(115)의 내실(A,B)에 상기 송신용 실리콘 기판(101)과 수신용 세라믹 블록(107)을 정확한 위치에 안착시킨 다음, 집적 모듈용 패키지(115)정면에 부착된 1쌍의 송신용 가이드 파이프(118)와 수신용 가이드 파이프(119)의 중공부에 송신용 광섬유(111)를 포함하는 송신용 페루울(112)과 수신용 광섬유(113)를 포함하는 수신용 페루울(114)을 삽입하고 레이저 용접 등의 방법으로 고정시켜 완성한다.The transmitting silicon substrate 101 and the receiving ceramic block 107 are seated in the correct positions on the inner chambers A and B of the integrated module package 115, and then attached to the front surface of the integrated module package 115. Receiving including a transmitting Peru wool 112 and a receiving optical fiber 113 including a transmitting optical fiber 111 in the hollow of the pair of transmitting guide pipe 118 and the receiving guide pipe 119. The Peru wool 114 is inserted and completed by laser welding or the like.
본 발명에 의하면 패키지 외부로 돌출되는 핀을 저면과 수평방향으로 구현함으로써 회로기판에 용이하게 장착할 수 있으며, 핀의 개수를 적절히 조절하면 패키지의 전체적인 부피를 절감할 수 있어 광송신과 광수신용 모듈을 일체로 구성함이 가능해진다.According to the present invention, the pins protruding out of the package can be easily mounted on a circuit board by implementing them in a horizontal direction with the bottom surface. When the number of pins is properly adjusted, the overall volume of the package can be reduced, so that the module for light transmission and light reception is possible. It is possible to configure integrally.
또한 본 발명에 의하면 발광 또는 수광소자의 구동없이도 기판과 패키지의 수동정렬이 가능하며, 광모듈을 미리 정렬된 방식으로 제작하므로 간단히 설치할 수 있어 정렬에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.Further, according to the present invention, manual alignment of the substrate and the package is possible without driving the light emitting device or the light receiving device, and since the optical module is manufactured in a pre-arranged manner, it can be easily installed, thereby greatly reducing the time required for alignment.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| NORF | Unpaid initial registration fee |