KR20050045145A

KR20050045145A - 반도체 광패키지

Info

Publication number: KR20050045145A
Application number: KR1020030079106A
Authority: KR
Inventors: 조시연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-05-17
Also published as: US7300212B2; US20050100348A1

Abstract

본 발명에 따른 광통신용 반도체 광패키지는 상기 반도체 광패키지에서 발생한 열을 외부로 발산시키며, 그 상면 및 하면을 관통하는 하나 이상의 홀들이 형성된 냉각판과, 그 하부면에 하나 이상의 홈들이 형성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 각 홈들이 상기 냉각판의 각 홀들에 대응되도록 상기 냉각판 상에 안착된 광 송신 모듈과, 상기 홀을 관통하며 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 하우징과 상기 광 송신 모듈을 결합시키는 하나 이상의 나사들을 포함한다.

Description

반도체 광패키지{SEMICONDUCTOR OPTICAL PACKAGE}

본 발명은 반도체 광패키지에 관한 것으로서, 특히 장거리 광통신을 위한 광신호를 생성하는 스몰 폼 팩터(Small Form Factor) 구조의 광송신 모듈을 포함하는 반도체 광패키지에 관한 것이다.

종래의 광송신 모듈의 구조로는 티오 캔(TO-CAN) 구조의 광송신 모듈과, 스몰 폼 팩터 구조의 광송신 모듈 등이 있다. 상술한 티오 캔 구조의 광송신 모듈은 저가의 저속 광 변조기로서 사용되고 있으며, 상술한 스몰 폼 팩터 구조의 광송신 모듈은 광 소자들의 집적도가 우수하며 그로 인해서 보다 안정적이고 고속의 광신호 통신을 위한 광송신 모듈로 사용되고 있다.

그러나, 상술한 폼 팩터 구조의 광송신 모듈은 고속의 광통신용으로 사용 가능한 만큼 많은 열이 발생하는 문제가 있으며, 상술한 문제를 해결하기 위해서 복수의 냉각 수단들을 포함하는 반도체 광패키지의 형태로 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 광패키지의 측면을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 반도체 광패키지는 상기 반도체 광패키지에서 발생하는 열을 외부로 발산시키기 위한 냉각판(102)과, 상기 냉각판(102) 상에 안착되는 스몰 폼 팩터 구조의 광송신 모듈(101)을 포함한다.

상기 광송신 모듈(101)은 광신호를 생성하는 반도체 레이저(150)와, 상기 반도체 레이저(150)에서 생성된 광신호의 세기를 모니터링하는 포토 다이오드(140)와, 상기 반도체 레이저(150) 및 포토 다이오드(140)를 지지하는 기판(160)과, 상기 광송신 모듈의 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 열전 냉각 소자들(120, 130)과, 상술한 광 소자 및 냉각 소자들(120, 130, 140, 150, 160)을 실장하는 하우징(110)을 포함한다.

상기 하우징(110)은 상기 냉각판(102) 상에 안착되는 하부면의 좌우로 연장되는 돌출부들(111a, 111b)이 형성된 버터플라이(Butterfly) 구조로서, 상기 돌출부들(111a, 111b)는 상기 냉각판(102)과 상기 하우징을 결합시키기 위한 하나 이상의 홀(112)이 관통하도록 형성된다.

상기 냉각판(102)은 상기 광송신 모듈(101)의 내부에서 발생하는 열을 발산시키는 소자로서 그 상면에 상기 광송신 모듈(101)이 안착되며, 상기 돌출부(111a, 111b)의 상기 홀(112)에 대응되는 위치에 홈(미도시)이 형성된다.

상기 광송신 모듈(101)은 상기 돌출부(111a, 111b)의 홀(112)로부터 상기 냉각판(102)의 홈으로 삽입된 나사(미도시)에 의해서 상기 냉각판(102) 상에 고정됨으로써, 내부에서 발생한 열을 상기 냉각판(102)을 통해서 외부로 발산시킨다.

그러나, 버터플라이 구조의 하우징을 포함하는 광송신 모듈은 보다 소형화된 고속의 광통신을 위한 반도체 광패키지에 적용하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 보다 소형화되고, 열발산 효율이 향상된 초고속의 반도체 광패키지를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 광통신용 반도체 광패키지는,

상기 반도체 광패키지에서 발생한 열을 외부로 발산시키며, 그 상면 및 하면을 관통하는 하나 이상의 홀들이 형성된 냉각판과;

그 하부면에 하나 이상의 홈들이 형성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 각 홈들이 상기 냉각판의 각 홀들에 대응되도록 상기 냉각판 상에 안착된 광 송신 모듈과;

상기 홀을 관통하며 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 하우징과 상기 광 송신 모듈을 결합시키는 하나 이상의 나사들을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바른 실시예에 따른 광 송신 모듈을 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 광 송신 모듈을 포함하는 반도체 광 패키지의 하부면을 나타낸다. 도 2와 3을 참조하면, 본 발명의 바른 실시예에 따른 반도체 광패키지는 상기 반도체 광패키지에서 발생한 열을 외부로 발산시키기 위한 냉각판(300)과, 상기 냉각판(300) 상에 안착되는 광 송신 모듈(200)과, 상기 냉각판(300)과 상기 광 송신 모듈(200)을 결합시키는 하나 이상의 나사들(310a, 310b)을 포함한다.

상기 냉각판(300)은 그 상면에 상기 광송신 모듈(200)이 안착됨으로써 상기 반도체 광패키지에서 발생한 열을 외부로 발산시키고, 그 상면 및 하면을 관통하는 하나 이상의 홀들(301a, 301b)이 형성된다.

상기 광송신 모듈(200)은 서브마운트(260)와, 광신호를 생성하는 광원(250)과, 상기 광신호를 모니터링 하기 위한 포토 다이오드(240)와, 서미스터(230)와, 상기 광송신 모듈(200)의 내부 온도를 조절하는 열전냉각 소자(220)와, 상기 광원(250)에서 생성된 광신호를 상기 광 송신 모듈(200)의 외부로 출력하는 광섬유(201)와, 다수의 렌즈들(270, 290)과, 아이솔레이터(280)와, 상술한 소자들을 실장하는 하우징(210)을 포함한다.

상기 서브마운트(260)는 상기 광원(250) 및 상기 포토 다이오드(240)를 지지하며, 상기 광원(250) 및 포토 다이오드(240)는 솔더 범프(Solder Bump)를 사용해서 플립 칩 본딩에 의해서 상기 서브마운트(240) 상에 고정된다.

상기 광원(250)은 페브리-페롯 레이저, 분포 궤환 레이저, 전계 흡수 변조기가 집적된 반도체 레이저 등을 포함할 수 있으며, 기설정된 파장의 광신호를 생성한다.

상기 포토 다이오드(250)는 상기 서브마운트(260)의 일측에 위치하며, 상기 광원(250)에서 생성되는 광신호를 지속적으로 모니터링한다.

상기 렌즈들(270, 290)은 상기 광원(250)에서 생성된 광신호를 상기 광섬유(201)의 일단으로 수렴시키기 위한 소자들로서, 상기 광원(250) 및 아이솔레이터(280)의 사이에 위치된 볼렌즈(270)와, 상기 아이솔레이터(280) 및 상기 광섬유(201)의 사이에 위치된 그린 렌즈(290) 등을 사용할 수 있다.

상기 아이솔레이터(280)는 상기 그린 렌즈(290)와 상기 볼렌즈(270)의 사이에 위치됨으로써 상기 볼렌즈(270)로부터 입력된 광신호를 상기 그린 렌즈(290)로 통과시키고, 상기 그린 렌즈(290)로부터 입력되는 일부의 광이 상기 볼렌즈(270)로 입력되는 것을 방지한다.

상기 광섬유(201)는 브이 구루브(V-Groove; 미도시) 등을 이용해서 수동 또는 능동 정렬 방식으로 상기 광원에 대향되도록 상기 하우징(210)의 일측에 형성된 개구(미도시)에 정렬되며, 정렬 후에는 에폭시 등으로 상기 하우징(210)에 고정된다.

상기 서미스터(230)는 상기 서브마운트(260)의 일측에 안착되며, 상기 광송신 모듈(200)의 내부 온도를 감지하는 역할을 한다.

상기 열전냉각 소자(220)는 상기 서미스터(230)가 감지하는 상기 광 송신 모듈(200) 내부의 온도와, 유지하고자 하는 온도를 비교해서 상기 광 송신 모듈 내부(200)의 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 즉, 상기 열전 냉각 소자(220)는 상기 광 송신 모듈(200) 내부에 과도하게 발생한 열을 상기 냉각판(300)을 통해서 외부로 발산시킨다.

상기 하우징(210)은 그 하부면에 하나 이상의 홈들(210a, 210b)이 형성되며, 상기 하우징(210)은 상기 각 홈들(210a, 210b)이 상기 냉각판()의 각 홀들(301a, 301b)에 대응될 수 있도록 상기 냉각판(300) 상에 안착된다.

상기 나사들(310a, 310b)은 상기 각 홀(301a, 301b)에 대응되는 복수개로서, 상기 나사들(310a, 310b)은 상기 냉각판(300)의 하면으로부터 상기 하우징(210)의 상기 홈들(210a, 210b) 각각에 삽입됨으로써 상기 광송신 모듈(200)과 상기 냉각판(300)을 결합시킨다.

본 발명에 따른 초고속 광통신을 위한 반도체 광패키지는 그 상, 하면을 관통하는 복수의 홀이 형성된 냉각판에 광송신 모듈을 고정시킴으로써 광송신 모듈에서 발생한 열을 보다 효율적으로 발산시킬 수 있고, 그 부피를 보다 소형화시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 광패키지의 측면을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 바른 실시예에 따른 광송신 모듈을 나타내는 도면,

도 3은 도 2에 도시된 광 송신 모듈을 포함하는 반도체 광 패키지의 하부면을 나타내는 도면.

Claims

광통신용 반도체 광패키지에 있어서,

상기 반도체 광패키지에서 발생한 열을 외부로 발산시키며, 그 상면 및 하면을 관통하는 하나 이상의 홀들이 형성된 냉각판과;

그 하부면에 하나 이상의 홈들이 형성된 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 상기 각 홈들이 상기 냉각판의 각 홀들에 대응되도록 상기 냉각판 상에 안착된 광 송신 모듈과;

상기 홀을 관통하며 상기 홈에 삽입됨으로써 상기 냉각판과 상기 광 송신 모듈을 결합시키는 하나 이상의 나사들을 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 1항에 있어서, 상기 광송신 모듈은,

서브마운트와;

상기 서브마운트 상에 안착되며, 기설정된 파장의 광신호를 생성하는 광원과;

상기 광원에서 생성된 상기 광신호를 모니터링 하는 포토 다이오드와;

상기 서브마운트의 일측에 위치하며 상기 광원의 발열 상태를 감지해내는 서미스터와;

상기 서미스터로부터 감지된 상기 광송신 모듈 내부의 온도와, 유지하고자 하는 온도를 비교해서 상기 광송신 모듈의 내부 온도를 조절하는 열전냉각 소자를 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 2항에 있어서, 상기 광 송신 모듈은,

상기 광원에서 생성된 광신호를 상기 광 송신 모듈의 외부로 출력하는 광섬유와;

상기 광섬유와 상기 광원의 사이에 위치됨으로써 상기 광원에서 생성된 광신호를 상기 광섬유의 일단으로 수렴시키는 볼 렌즈를

상기 광섬유와 상기 볼 렌즈의 사이에 삽입됨으로써 상기 광섬유로부터 상기 볼 렌즈로 광이 입사되는 것을 방지하는 아이솔레이터를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 3항에 있어서, 상기 광 송신 모듈은,

상기 아이솔레이터와 상기 광섬유의 사이에 상기 광신호를 상기 광섬유로 집속시키기 위한 그린 렌즈를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 2항에 있어서,

상기 광원은 페브리-페롯 레이저를 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 2항에 있어서,

상기 광원은 분포 궤환 레이저를 포함함을 특징으로 하는 반도체 광패키지.
제 2항에 있어서,

상기 광원은 전계 흡수 변조기가 집적된 반도체 레이저를 포함하는 반도체 광패키지.