KR20040098688A

KR20040098688A - 광 모듈

Info

Publication number: KR20040098688A
Application number: KR1020030030899A
Authority: KR
Inventors: 이종식; 문기태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-11-26
Also published as: JP2004341535A; EP1477835A1; US20040228580A1

Abstract

광 모듈이 개시된다. 개시된 광 모듈은 광 소자와, 광 소자에 연결되는 광 섬유 및, 광 소자와 광 섬유가 위치하고 광 섬유가 안착되는 고정용 그루브가 형성된 기판을 구비하는 광 모듈에 있어서, 고정용 그루브와 직교하도록 상기 기판의 에지에 인접하여 형성되고, 광 섬유를 고정시키는 접착제를 고정용 그루브로 가이드하는 가이드 그루브를 구비한다. 광섬유의 고정 신뢰성이 향상되어 생산 수율이 증가되고 광통신의 성능이 향상된다.

Description

광 모듈{Optical module}

본 발명은 광 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광섬유를 안정적으로 고정시킬 수 있는 광 모듈에 관한 것이다.

광통신에서, 전송을 위해 전기 신호를 광 신호로 전환하고 수신을 위해 광신호를 다시 전기 신호로 변환하는 광 모듈은 필수적이다. 광 모듈의 구조에서 광의 생성, 검출, 변조 및, 분배 기능을 실행하기 위한 다양한 광학 소자를 광 섬유에 연결하고 상기 광 섬유를 기판에 안착시키는 고도의 기술이 요구되므로 지금까지 어려 가지 방법으로 광 섬유를 고정시키는 기술이 개발되고 있다.

도 1은 미국특허 6,300,151 B1에 개시된 종래의 광 모듈의 일 구조를 간략히 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 광 모듈(10)에는 실리콘 웨이퍼(11) 상에 광 섬유(16)를 장착시키기 위한 제1고정 그루브(17)와, 제1고정 그루브(17)에 직교하도록 연장되고 제1고정 그루브(17)보다 더 낮은 바닥면을 가지는 조정 그루브(12)와, 조정 그루브(12)의 후방에 사각형으로 형성되고 제1고정 그루브(17)보다 약간 높은 바닥면을 가지는 제2고정 그루브(15)와, 조정 그루브(12)에 직교하도록 제1그루브(17)에 연장되어 제2고정 그루브(15)의 중심에 형성되고 바닥면이 제1고정 그루브(17)와 동일한 높이를 가지는 레이저 빔 가이딩 슬롯(13)이 형성되어 있다. 참조부호 14는레이저 빔 가이딩 슬롯(13)의 상면에 마련된 금속 패터닝을 통해 형성된 금 도금된 영역 상에 장착되는 광검출기를 보인다.

제1고정 그루브(17)에는 광 섬유(16)가 에폭시 등의 접착제에 의해 고정되고, 제2고정 그루브(15)에는 광 검출기(14)가 고정된다. 조정 그루브(12)는 광 섬유(16)와 광 검출기(14) 사이를 소정 간격 유지하는 기능을 한다.

일반적으로, 광 섬유(14)의 고정 신뢰성은 유효 거리에 비례한다. 하지만, 도시된 광 모듈(10)에서는 조정 그루브(13)가 광 검출기(14)에 근접하여 위치하므로 광 섬유(14)의 유효 거리가 감소하고 광 섬유(14)의 에지까지 접착제가 침투하기가 어려워 광 섬유(14) 고정의 신뢰성을 확보하기가 어렵다.

도 2는 일본 특개평 제11-109188호에 개시된 종래의 광 모듈을 간략히 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 개시된 종래의 광 모듈은 도 1에 개시된 광 모듈과 유사한 구조를 가지나, 실리콘 기판(21) 상에 광 섬유(미도시)가 안착되는 V- 그루브(22)에 직교하도록 제1그루브(23)와 제2그루브(24)가 형성되어 있는 점이 상이하다. 제2그루브(24)는 제1그루브(23)보다 깊이와 폭을 크게 형성함으로써 제2그루브(24)가 형성된 부분의 실리콘 기판(21)의 두께가 가장 얇게 형성되어 실리콘 기판(21)에 가해지는 열과 응력을 흡수할 수 있으며, 광 섬유의 하에지에 접착제의 침투를 더욱 용이하게 할 수 있다. 참조부호 25는 레이저 다이오드가 설치되는 영역과 참조부호 26은 광검출기가 설치되는 영역을 나타내고, 참조부호 27은 금속막을 나타낸다.

하지만, 도 2에 도시된 형태의 광 모듈은 역시 광 섬유의 유효 거리를 감소시키며 외부 응력에 대해 크랙 등의 결함이 발생할 확률이 높아 광 모듈의 생산 수율의 저하를 가져올 수 있다.

도시된 형태 이외에도 종래의 광 모듈에는 광 섬유를 고정시키는 V-그루브에 직교하도록 V-그루브의 중간 지점에 소정 깊이로 사각형의 그루브를 형성한 구조도 공개되어 있다. 도 3은 사각형의 그루브가 형성된 구조의 광 모듈에서 온도에 따른 트래킹 에러의 분포를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 온도가 25~85℃에서 나타나는 트래킹 에러의 분포로부터, 트래킹 에러가 에러 한계인 ±1.0을 초과하는 불량 광 모듈이 생산되는 것을 볼 수 있다.

이 외에도 광학 캡을 기판 상면에 결합시키는 구조 등이 종래에 개시되어 있으나, V-그루브로 흘러야하는 접착제의 흐름을 오히려 방해하여 광 섬유를 효율적으로 고정시키지 못한다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 광 섬유 고정의 신뢰성을 높이고 양산성을 확보할 수 있는 구조를 가지는 광 모듈을 제공하는 것이다.

도 1은 미국특허 제6,300,151호에 개시된 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 2는 일본 특개평 제11-109188호에 개시된 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 3은 종래의 광 모듈을 사용하는 경우 시료의 크기와 트래킹 에러 사이의 상관 관계를 보인 그래프,

도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 5a는 본 발명의 제3실시예에 따른 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 광 모듈을 간략히 보인 사시도,

도 6은 도 4a에 도시된 광 모듈을 사용하는 경우 시료의 크기와 트래킹 에러 사이의 상관 관계를 보인 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

30a, 30b, 40a, 40b ; 광 모듈 31, 41 ; 기판

32, 42 ; 절연막 33, 43 ; 금속막

34, 44 ; 고정용 그루브 35, 45 ; 광원

36, 46 ; 광검출기 37, 47 ; 광 섬유

37', 47' ; 삽입용 그루브

38a, 38b, 48a, 48b ; 가이드 그루브

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

광 소자와, 상기 광 소자에 연결되는 광 섬유 및, 상기 광 소자와 상기 광 섬유가 위치하고 상기 광 섬유가 안착되는 고정용 그루브가 형성된 기판을 구비하는 광 모듈에 있어서,

상기 고정용 그루브와 직교하도록 상기 기판의 에지에 인접하여 형성되고, 상기 광 섬유를 고정시키는 접착제를 상기 고정용 그루브로 가이드하는 가이드 그루브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 또한,

광 소자와, 상기 광 소자와 연결되는 광 섬유, 상기 광 소자와 상기 광 섬유가 위치하고 상기 광 섬유가 안착되는 고정용 그루브가 형성된 기판 및, 상기 광 섬유가 삽입되도록 상기 고정용 그루브와 대향하여 형성된 삽입용 그루브가 형성되어 상기 기판에 결합되는 광학 캡을 구비하는 광 모듈에 있어서,

상기 고정용 그루브와 직교하도록 상기 기판의 에지에 인접하여 형성되고, 상기 광 섬유를 고정시키기 위한 접착제를 상기 고정용 그루브로 가이드하는 가이드 그루브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈을 제공한다.

상기 가이드 그루브는 상기 기판의 표면을 관통하거나, 상기 기판의 표면에 소정 길이로 형성된다.

상기 가이드 그루브는 바닥면과 측면이 직각을 이루거나, 바닥면과 측면이 둔각을 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 가이드 그루브는 상기 에지에 형성되어 단차를 이루도록 형성될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 광 모듈을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈을 간략히 나타낸 사시도이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈(30a)은 기판(31)과, 기판(31) 상에 적층된 절연막(32)과, 외부 전원과 연결되도록 절연막(32) 상에 형성되는 금속막(33)과, 광 섬유(37)가 안착되는 고정용 그루브(34)와, 광 섬유(37)로 광 신호를 송신하는 광원(35)과, 광 신호를 수광하여 전기적 신호로 변환함으로써 정보를 검출하는 광검출기(36)를 구비한다. 여기서, 기판(31)은 실리콘으로 형성되고, 절연막(32)은 실리콘 옥사이드로 형성될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 광 모듈(30a)에는 종래의 구조와 달리 고정용 그루브(34)의 에지에 고정용 그루브(34)와 직교하여 +자로 형성되고 접착제를 가이드하는 가이드 그루브(38a)가 형성된 특징을 가진다. 도시된 가이드 그루브(38a)는 기판(31)의 에지에 인접하여 좌우 끝단까지 관통하도록 형성되다. 하지만, 가이드 그루브(38a)의 길이와 폭, 깊이는 접착제를 효율적으로 고정용 그루브(34)로 가이드할 수 있도록 다양하게 조절될 수 있음은 물론이다. 도시된 가이드 그루브(38a)는 기판(31)의 에지에 인접하여 위치함으로써 광 섬유(37)의 유효 거리를 최대한 확보하여 광 섬유(37)의 고정 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.

가이드 그루브(38a)의 형태는 도시된 바와 같이 바닥면과 측면이 직각으로 만나는 사각형의 형태일 수도 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 바닥면에 대해 측면이 경사지도록 바닥면과 측면이 둔각으로 만나는 형태로 형성될 수도 있다. 가이드 그루브(38a)의 형태는 도시된 형태 이외에도 다른 형태로 형성될 수 있다. 가이드 그루브(38a)는 일반적으로 포토 공정을 이용하여 패터닝되지만 기계적인 그라인딩 고정을 이용하여 형성될 수도 있다.

도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 광 모듈의 구조를 간략히 보인 사시도이다. 도 4b에 도시된 광 모듈(30b)은 도 4a에 도시된 광 모듈의 구조에 광학캡(39)을 더 구비되어 있다. 광학 캡(39)은 기판(31)과 결합하여 광 섬유(37)를 더욱 강하게 고정시키는 역할을 한다.

도 4b를 참조하면, 광학 캡(39)에는 광 섬유(37)를 삽입할 수 있도록 고정용 그루브(37)와 대향하도록 나란히 형성된 삽입용 그루브(34')가 형성되어 있다. 역시, 가이드 그루브(38b)를 통해 접착액이 주입되면 모세관 현상에 의해 상기 접착액은 고정용 그루브(37) 및 삽입용 그루브(34')로 진행하여 광 섬유(37)를 그루브(37, 34')에 강하게 접착시킨다. 도시된 가이드 그루브(38b)는 바닥면과 측면이 둔각을 이루도록 형성되어 도 4a에 도시된 사각형의 가이드 그루브(38a)보다 더 빠른 속도로 접착액을 진행시킨다.

도 5a는 본 발명의 제3실시예에 따른 광 모듈의 구조를 간략히 보인 사시도이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 광 모듈(40a)은 도 4a에 도시된 광 모듈(30a)과 유사한 구조를 가지나, 가이드 그루브(48)가 기판(41)의 에지에 면하여 형성됨으로써 가이드 그루브(48a)의 일 측면이 외부로 노출된다. 도시된 가이드 그루브(48a)는 고정용 그루브(44)와 직교하여 T자로 형성되고 측면과 바닥면이 직각으로 만나 ??자 형태를 이루고 있다. 여기서, 참조부호 41은 실리콘 기판, 42는 절연막, 43은 금속막, 44는 고정용 그루브, 45는 광원, 46은 광검출기를 나타낸다.

도 5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 광 모듈의 구조를 간략히 보인 사시도이다.

도 5b를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 광 모듈(40b)은 도 5a에 도시된 광 모듈(40a)과 달리 광학 캡(49)을 더 구비하고 있으며, 도 4b에 도시된 광 모듈(30b)과 유사한 구조를 가지나, 가이드 그루브(48)가 기판(41)의 에지에 면하여 형성됨으로써 가이드 그루브(48a)의 일 측면이 외부로 노출된 차이점을 가진다. 도시된 가이드 그루브(48b)는 고정용 그루브(44)와 직교하여 T자로 형성되고 측면과 바닥면이 둔각으로 만나 벤치 형태를 이루고 있다. 여기서, 참조부호 41은 실리콘 기판, 42는 절연막, 43은 금속막, 44는 고정용 그루브, 45는 광원, 46은 광검출기 및, 44'은 삽입용 그루브를 나타낸다.

도 6은 도 4a에 도시된 광 모듈(30a)을 사용한 경우 트래킹 에러의 분포를 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 트래킹 에러는 시료의 크기에 관계없이 에러 한계인 ±1.0 이내로 나타나고 있어 본 발명의 실시예에 따라 형성된 광 모듈(30a)이 광통신에 적용시 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 본 발명의 광 모듈은 광 섬유 하에지에 가이드 그루브를 형성하여 섬유 고정을 위한 유효 길이를 1.5 배이상 향상시킴으로써 접착제의 도포와 침투를 용이하게 한다. 따라서, 본 발명의 광모듈은 고정이 신뢰성이 향상되어 크랙 등과 같은 불량을 최소한으로 억제함으로써 양산 수율을 증가시킨다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본발명의 기술적 사상에 의해 가이드 그루브를 다양하게 형성할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광 모듈의 장점은 광 섬유 고정의 신뢰성을 향상시켜 불량률을 감소시킴으로써 양산 수율을 증가시킬 수 있다는 것이다.

Claims

광 소자와, 상기 광 소자에 연결되는 광 섬유 및, 상기 광 소자와 상기 광 섬유가 위치하고 상기 광 섬유가 안착되는 고정용 그루브가 형성된 기판을 구비하는 광 모듈에 있어서,

상기 고정용 그루브와 직교하도록 상기 기판의 에지에 인접하여 형성되고, 상기 광 섬유를 고정시키는 접착제를 상기 고정용 그루브로 가이드하는 가이드 그루브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
광 소자와, 상기 광 소자와 연결되는 광 섬유, 상기 광 소자와 상기 광 섬유가 위치하고 상기 광 섬유가 안착되는 고정용 그루브가 형성된 기판 및, 상기 광 섬유가 삽입되도록 상기 고정용 그루브와 대향하여 형성된 삽입용 그루브가 형성되어 상기 기판에 결합되는 광학 캡을 구비하는 광 모듈에 있어서,

상기 고정용 그루브와 직교하도록 상기 기판의 에지에 인접하여 형성되고,상기 광 섬유를 고정시키기 위한 접착제를 상기 고정용 그루브로 가이드하는 가이드 그루브를 구비하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 상기 기판의 표면을 관통하는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 상기 기판의 표면에 소정 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 바닥면과 측면이 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 바닥면과 측면이 둔각을 이루는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 5 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 상기 에지에 형성되어 단차를 이루는 것을 특징으로 하는 광 모듈.
제 6 항에 있어서,

상기 가이드 그루브는 상기 에지에 형성되어 단차를 이루는 것을 특징으로 하는 광 모듈.