KR20070015993A - 반도체 칩 사이의 광연결을 위한 소켓식 전광/광전 변환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 O-PCB에 사용되는 전광/광전 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 소자와 전기적으로 연결될 수 있는 결합부를 구비한 상부 소켓; 전기신호와 광신호로 변환하는 전광 변환부와 광신호를 전기신호로 변환하는 광전 변환부 및 상기 전광 변환부와 광전 변환부를 구동하는 구동회로를 구비한 전광/광전 변환기 모듈; 및 O-PCB와 광신호 전송이 가능하도록 연결되는 하부 소켓; 을 포함하여 이루어지고, 상기 상부소켓과 전광/광전 변환기 모듈 및 하부 소켓이 차례대로 적층되어 일체로서 형성되는 소켓식 전광/광전 변환기와 상기 전광/광전 변환기 모듈이 상기 구동회로와 전기적으로 연결되는 직병렬 변환기 및 병직렬 변환기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓식 전광/광전 변환기에 관한 것이다.
따라서, 본 발명에 의한 소켓식 전광/광전 변환기는 전광/광전 변환기 모듈이 매입형성되는 소자의 제조 단가를 상승시키지 않아 경제적이고 O-PCB의 설계 및 제작을 용이하게 할 수 있으며, 직병렬 변환기 및 병직렬 변환기를 더 포함하여 이루어짐으로써 고속으로 병렬 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 동기화 문제를 해결할 수 있게 된다는 효과가 있다.
O-PCB, 광도파로, 전광/광전 변환기, 소켓식
Description
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 소켓식 전광/광전 변환기에 대한 사시도.
도 2는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 소켓식 전광/광전 변환기에 대한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기가 O-PCB에 장착되는 구조를 도시한 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 반도체 칩 20 : 소켓식 전광/광전 변환기
11 : 상부 소켓 12 : 전광/광전 변환기 모듈
13 : 광전 변환부 14 : 전광 변환부
15 : 구동 회로 16 : 직병렬 변환기
16' : 병직렬 변환기 17 : 하부 소켓
30 : O-PCB
본 발명은 O-PCB에 사용되는 전광/광전 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 널리 범용적으로 사용되고 있는 반도체 소자와 전기적으로 연결될 수 있는 상부 소켓과 O-PCB와 신호전송이 가능하도록 하는 하부 소켓 및 전기적 신호와 광신호를 상호 변환할 수 있는 전광/광전 변환부를 구비한 소켓식 전광/광전 변환기에 관한 것이다.
근래에는 집적회로(Integrated Circuit;IC) 기술이 고도로 진보되어 이들의 동작속도 및 집적 규모가 향상됨에 따라 마이크로 프로세서의 고성능화 및 메모리 칩의 대용량화가 매우 빠른 속도로 현실화되고 있다. 이에 따라 대용량 병렬 컴퓨터로 구성되는 차세대 정보통신 시스템이나 대용량의 정보를 고속으로 전송하는 테라비트(Tb/s)급 이상의 비동기 전송모드(Asynchronous Transfer-Mode;ATM) 스위칭 시스템 등에서는 더욱 향상된 신호 처리 능력을 필요로 하기 때문에 신호 전송의 고속화 및 배선의 고밀도화가 요구된다.
그러나, 종래의 디바이스는 보드와 보드 및/또는 칩과 칩 사이와 같이 비교적 짧은 거리 간의 정보 전달이 주로 전기 신호에 이루어지기 때문에 신호의 고속화 및 배선의 고밀도화에 한계를 가지고 있었으며, 배선의 자체 저항으로 인한 신 호지연이 문제점으로 부각되고 있다. 더불어 신호 전송의 고속화 및 배선의 고밀도화는 전자기 간섭(EMI)으로 인한 노이즈 발생의 원인으로 작용하기 때문에 그에 대한 대책도 필요하게 되며, 배선의 길이가 길어지게 되면 전송선 효과가 전기배선의 성능을 좌우함에 따라 전송선 효과는 표피효과를 통해 전기 신호를 감쇠시킬 뿐만 아니라 배선이 적절하게 종단되지 않으면 신호의 다중반사를 일으키게 된다. 또한 보드간의 전기적 연결선에 있어서, 데이터 전송속도가 시스템 전체의 처리 속도를 제한하는 병목구간이 되고 있기 때문에 전기적 배선의 단점을 해결하기 위한 방안이 요구되고 있다.
최근에 들어 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로 고분자 중합체(Polymer)와 유리섬유(Glass Fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신할 수 있는 광도파로(Optical Waveguide)를 PCB에 삽입하게 되었으며, 이를 O-PCB(Optical Printed Circuit Board)라고 한다. 이러한 O-PCB는 전기적인 신호와 광신호를 혼재하여 동일 보드 내에서 초고속 데이터 통신은 광신호로 전송되며, 소자 내에서는 데이터의 저장/신호 처리를 위해 전기적인 신호로 변환할 수 있도록 구리판 회로 패턴을 형성한 상태에서 광도파로 및 광신호의 산란을 방지하는 크래딩(Cladding)을 삽입한 PCB를 말한다.
광배선은 디바이스와 디바이스, 보드와 보드 또는 칩과 칩 사이와 같이 여러 부분에 적용할 수 있으며, 특히 칩과 칩 사이와 같이 비교적 짧은 거리에서의 신호 전송을 위한 광전송 통신 시스템 구축에 적합하다.
이와 같은 광연결을 위하여 광도파로가 매입된 O-PCB의 제조기술과 더불어 광연결 패키징 기술의 개발도 병행하여 진행되고 있다. 광연결 패키징 기술이란 디바이스와 디바이스, 보드와 보드 또는 칩과 칩 사이에서 빛을 통한 신호의 상호 전송을 가능하게 하는 기술을 총괄하는 명칭이라고 설명할 수 있으며, 여기에는 10채널 이상의 레이저 다이오드 어레이 기술, 고분자 광도파로 제조기술, 광송수신 소자와 광선로간의 신호연결을 위한 실리콘 광학벤치, 렌즈, 마이크로 미러 등과 같은 다양한 단위 기술을 예로 들 수 있다.
본 발명은 이 중에서 특히 광신호와 전기신호를 상호 변환하는 전광/광전 변환기에 관한 것이다. O-PCB 자체는 광신호의 전달이 가능하도록 하는 통로 역할을 하는 광도파로를 구비하는 것에 주된 목적을 가지고 있는 것이며, 이와는 별도로 광신호와 전기신호를 상호 변환하는 장치도 요구된다. 이는 일반적으로 사용되는 디바이스나 칩 등은 거의 모두가 전기적 신호로써 데이터를 처리/저장하기 때문에, 전기신호를 광신호로 변환하여 송신하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하는 장치가 요구되는 것이다.
현재 널리 사용되는 전광 변환장치로는 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser;표면방출 레이저)을 들수 있으며, 광전 변환장치로는 PD(Photo Diode;포토 다이오드)를 들 수 있다. VCSEL은 입력되는 전기신호에 따라 작동하는 구동회로(Driving Circuit)에 의하여 고속으로 변조되어 레이저, 즉 광신호를 방출하는 장치이며, 포토 다이오드는 광신호를 수신하여 이에 대응하는 전기신호를 발생시키는 장치로서 상기 전기신호로 변환된 신호는 별도의 수신회로(Receiving Circuit)등을 통하여 다른 디바이스나 칩등에 전달된다.
이와 같은 VCSEL과 포토 다이오드를 O-PCB 상에 배치하는 방법은 여러 가지가 있다. 첫번째는 집적회로를 설계함에 있어서 이와 일체로서 VCSEL와 포토 다이오드를 매입하여 하나의 칩으로 제조하는 것이다. 두번째는 VCSEL과 포토 다이오드만을 일체로서 제작하여 사용하며 이 때 집적회로를 구비한 칩과는 별도의 전기배선을 통하여 연결하는 것이다.
첫번째 방법은 집적회로와 VCSEL과 포토 다이오드 사이를 연결하는 별도의 외부 전기배선이 불필요하기 때문에 O-PCB의 배선을 설계하는 것이 상대적으로 편리하며 집적회로와 VCSEL과 포토 다이오드 사이의 데이터 전송의 신뢰성이 매우 높다는 장점이 있다. 그러나, 이 방법은 새로이 일체형 칩을 설계 제조하여야 하므로 제조단가가가 상승되어 고가의 제품이 됨으로써 O-PCB가 널리 사용되지 못하도록 하는 장벽으로 작용할 수 있으며, 집적회로 또는 VCSEL과 포토 다이오드 중 어느 한 부분에 이상이 발생하는 경우라도 칩 전체를 교환해야 한다는 문제점을 가지고 있다.
두번째 방법은 VCSEL과 포토 다이오드만을 매입한 소자를 개발하면 되므로 제조단가가 낮아 저가로 생산이 가능하여 널리 사용되기 용이하며, 집적회로 또는 VCSEL과 포토 다이오드 중 어느 한 부분에 이상이 발생하는 경우에는 이상이 발생한 소자만을 교환하면 된다는 점에서 경제적이라는 장점을 가진다. 그러나, VCSEL과 포토 다이오드가 매입된 소자와 집적회로를 구비한 칩을 연결하기 위해서는 별도의 외부배선을 O-PCB 상에 마련해야 하므로 O-PCB의 제조가 복잡해지고 O-PCB의 전체적인 크기가 커지게 된다는 문제점을 가지고 있다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 특별히 VCSEL과 포토 다이오드가 매입된 소자를 제조하는 비용을 상승시키지 않으면서도, 별도의 외부 전기배선을 필요로 하지 않아 O-PCB의 설계 및 제작을 용이하게 할 수 있는 반도체 소자간 광연결을 위한 소켓식 전광/광전 변환기를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기신호와 광신호를 상호 변환하는 광전/전광 변환기를 구비한 소자에 있어서, 반도체 칩(10)과 전기적으로 연결될 수 있는 결합부를 구비한 상부 소켓(11); 전기신호와 광신호로 변환하는 전광 변환부(14)와 광신호를 전기신호로 변환하는 광전 변환부(13) 및 상기 전광 변환부 (14)와 광전 변환부(13)를 구동하는 구동회로(15)를 구비한 전광/광전 변환기 모듈(12); 및 O-PCB(30)와 광신호 전송이 가능하도록 연결되는 하부 소켓(17);을 포함하여 이루어지고, 상기 상부 소켓(11)과 전광/광전 변환기 모듈(12) 및 하부 소켓(17)이 차례대로 적층되어 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 소켓식 전광/광전 변환기(20)를 제공한다.
또한, 상기 전광/광전 변환기 모듈(12)은 상기 구동회로(15)와 전기적으로 연결되는 직병렬 변환기(16) 및 병직렬 변환기(16')를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓식 전광/광전 변환기(20)를 제공한다.
이하에서는 이러한 구성을 바탕으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상술하기로 한다.
본 발명에 따른 일실시예를 도시한 도 1은 상부 소켓(11)과 전광/광전 변환기 모듈(12) 및 하부 소켓(17)의 적층 구조를 나타내고 있다.
여기에서 상부 소켓(11)은 일반적으로 널리 사용되는 집적회로를 구비한 반도체 칩(10)이 전기적으로 접속되는 결합부를 구비하고 있으며, 상기 상부 소켓(11)과 결합부의 전체적인 크기나 구조는 본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기(20)에 결합되는 칩의 핀수나 크기에 따라 다양하게 만들어질 수 있다.
또한, 상기 상부 소켓(11)은 그 아래에 배치되는 전광/광전 변환기 모듈(12) 과 전기적으로 연결된다. 구체적인 연결 상태는 상기 칩에 구비된 각각의 핀에 내부적으로 접속된 집적회로에 따라 달라지며, 예를 들면 상기 집적회로가 수신하는 데이터가 입력되는 핀은 상기 전광/광전 변환기 모듈(12) 내부에 구비된 광전 변환부(13)와 연결되고, 상기 집적회로가 송신하는 데이터가 출력되는 핀은 상기 전광/광전 변환기 모듈(12) 내부에 구비된 전광 변환부(14)와 연결되게 된다.
상기 상부 소켓(11) 아래에 배치되는 전광/광전 변환기 모듈(12)은 전기신호와 광신호로 변환하는 전광 변환부(14)와 광신호를 전기신호로 변환하는 광전 변환부(13) 및 상기 전광 변환부(14)와 광전 변환부(13)를 구동하는 구동회로(15)를 구비하여 이루어진다.
전광 변환부(14)는 전기신호를 광신호로 변환시키는 부분으로서, 예를 들면 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser;표면방출 레이저)나 표면발광 다이오드(LED)가 사용될 수 있으며, 광전 변환부(13)는 광신호를 전기신호로 변환시키는 부분으로서, 예를 들면 포토 다이오드(Photo Diode;포토 다이오드)가 사용될 수 있다. 이러한 전광 변환부(14)와 광전 변환부(13)는 적어도 하나 이상이 구비될 수 있으며, 이는 상기 칩이 각각 몇 개의 입력핀과 출력핀을 구비하고 있는 가에 대응하여 달라지게 된다.
구동회로(15)는 상부 소켓(11)에 접속되어 있는 반도체 칩(10)으로부터 수신된 전기신호에 대응하여 상기 전광 변환부(14)를 구동시킴으로써 광신호가 출력되도록 제어하는 역활과 함께, 상기 광전 변환부(13)에 의하여 광신호부터 변환된 전 기신호를 상부 소켓(11)에 접속되어 있는 칩으로 송신하는 역할을 한다.
하부 소켓(17)은 적층된 상기 상부 소켓(11)과 전광/광전 변환기 모듈(12)을 지지하며 O-PCB(30)에 탈착이 가능하도록 부착 고정되며, 상기 O-PCB(30)와 광신호 전송을 할 수 있는 창(Window)를 제공하는 역할을 한다. 또한 상기 하부 소켓(17)이 부착 고정되는 상기 O-PCB(30)에는 광도판로 외에도 접지선과 전원선을 기판 위에 구비하고 있으며, 상기 접지선과 전원선은 상기 하부 소켓(17)과 연결되어 상부 소켓(11)에 접속되어 있는 반도체 칩(10)과 전광/광전 변환기 모듈(12) 내에 배치된 각각의 소자에 전원을 공급하는 역할을 한다.
이러한 상부 소켓(11)과 전광/광전 변환기 모듈(12) 및 하부 소켓(17)은 차례대로 적층되어지고 융착 등의 과정을 거쳐 하나의 소자로 만들어지게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 일실시예에 대하여 도시하고 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예는 상기 소켓식 전광/광전 변환기(20)에 있어서, 상기 상기 전광/광전 변환기 모듈(12)에 직병렬 변환기(Deserializer;Des)(16) 및 병직렬 변환기(Serializer;Ser)(16')를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
직병렬 변환기(16)는 직렬부호를 병렬부호로 변환하는 장치를 말하며, 병직 렬 변환기(16')는 이의 역으로 병렬부호를 직렬부호로 변환하는 장치를 말한다. 이는 테라비트(Tb/s)급 속도의 병렬부호로 데이터를 전송하는 경우 한 번에 전송되는 여러 개의 병렬 데이터들의 정확한 동기화를 이루기 어려운 점을 해결하기 위해서 구비하는 것이다. 상기 직병렬 변환기(16) 및 병직렬 변환기(16')는 상기 상부 소켓(11)위에 접속된 반도체 칩(10)과 전광/광전 변환기 모듈(12)을 전기적으로 연결하는 회로의 사이에 배치되어, 상기 반도체 칩(10)으로부터 전송된 병렬 데이터는 병직렬 변환기(16')에 의하여 직렬 데이터로 변환되어 상기 전광/광전 변환기 모듈(12) 내에 구비된 전광 변환부(14)로 전달되며, 상기 전광/광전 변환기 모듈(12) 내에 구비된 광전 변환부(13)로부터 수신된 직렬 데이터는 직병렬 변환기(16)에 의하여 병렬 데이터로 변환되어 상기 반도체 칩(10)으로 전달된다.
도 3은 본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기(20)가 O-PCB(30)에 장착되는 것을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 널리 사용되는 반도체 칩(10)은 본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기(20)의 상부 소켓(11)에 전기적으로 접속되며, 상기 소켓식 전광/광전 변환기(20)는 O-PCB(30)의 사전에 정하여진 부분에 장착된다. 이 때 소켓식 전광/광전 변환기(20)의 하부 소켓(17)에 형성된 창과 상기 O-PCB(30)에 매입된 광도파로의 끝단에 연결되도록 관통형성된 구멍과 일치되도록 정렬되며 장착된다. 이로써 상기 O-PCB(30)는 상기 소켓식 전광/광전 변환기(20)에 전원을 공급하는 접지선과 전원선을 제외하고는 별도의 외부 전기배선을 형성할 필요없이 광도파로를 매입형성하기만 하면 용이하게 광연결 회로를 구성할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기에 의하면 특별히 VCSEL과 포토 다이오드가 매입형성되는 소자의 제조 단가를 상승시키지 않아 경제적이며, 별도의 외부 전기배선을 필요로 하지 않는 O-PCB를 사용할 수 있게 되어 O-PCB의 설계 및 제작을 용이하게 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 소켓식 전광/광전 변환기에 있어서 직병렬 변환기 및 병직렬 변환기를 더 포함하여 이루어짐으로써 고속으로 병렬 데이터를 전송할 때 발생할 수 있는 동기화 문제를 해결할 수 있게 된다.
Claims (2)
- 전기신호와 광신호를 상호 변환하는 광전/전광 변환기를 구비한 소자에 있어서,반도체 칩(10)과 전기적으로 연결될 수 있는 결합부를 구비한 상부 소켓(11);전기신호와 광신호로 변환하는 전광 변환부(14)와 광신호를 전기신호로 변환하는 광전 변환부(13) 및 상기 전광 변환부(14)와 광전 변환부(13)를 구동하는 구동회로(15)를 구비한 전광/광전 변환기 모듈(12); 및O-PCB(30)와 광신호 전송이 가능하도록 연결되는 하부 소켓(17);을 포함하여 이루어지고, 상기 상부 소켓(11)과 전광/광전 변환기 모듈(12) 및 하부 소켓(17)이 차례대로 적층되어 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 소켓식 전광/광전 변환기.
- 제1항에 있어서,상기 전광/광전 변환기 모듈(12)은 상기 구동회로(15)와 전기적으로 연결되는 직병렬 변환기(16) 및 병직렬 변환기(16')를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소켓식 전광/광전 변환기.
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| KR100900966B1 (ko) * | 2007-07-26 | 2009-06-08 | 한국전자통신연구원 | 채널간 높은 격리도를 가지는 마이크로웨이브 이미징 장치및 그 방법 |
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| JP4129071B2 (ja) | 1998-03-20 | 2008-07-30 | 富士通株式会社 | 半導体部品および半導体実装装置 |
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| JP2003287659A (ja) | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Seiko Epson Corp | 光モジュール、光伝送装置及び光モジュール用半導体基板 |
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- 2005-08-02 KR KR1020050070720A patent/KR100730989B1/ko not_active IP Right Cessation
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