KR20070036710A

KR20070036710A - 광 가이드 보유 부재 및 광 모듈

Info

Publication number: KR20070036710A
Application number: KR1020060094896A
Authority: KR
Inventors: 히로시 하마사끼; 히데또 후루야마
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-04-03
Also published as: CN1940611A; US20070081769A1; US7441964B2; CN100485430C; KR100852019B1; JP4768384B2; JP2007094153A

Abstract

본 발명은 광 가이드가 끼워져 보유되는 관통 구멍(2)을 갖는 광 가이드 보유 부재(1)를 제공한다. 광 가이드 보유 부재(1)는 관통 구멍(2)의 개구가 개방된 장착 면 내에 매립된 전기 리드(5 및 7)를 갖는다. 전기 리드(5 및 7)는 장착 면상에 부분적으로 드러나 있고, 또한 장착 면에 교차하는 측면상에 드러난다. 광 반도체 장치는 전기 리드(5 및 7)의 드러난 일부에 전기적으로 접속되고, 광 가이드와 광 결합된다.

광 가이드 보유 부재, 전기 리드, 광 반도체 장치, 관통 구멍, 개구

Description

광 가이드 보유 부재 및 광 모듈{OPTICAL GUIDE HOLDING MEMBER AND OPTICAL MODULE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도.

도 2는 광 가이드 보유 부재를 제조하는 공정 동안에 도 1에 도시된 광 가이드 보유 부재상에 배치된 리드 프레임을 개략적으로 도시하는 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 리드 프레임을 개략적으로 도시하는 투시도.

도 4는 도 1에 도시된 광 가이드 보유 부재의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈을 개략적으로 도시하는 투시도.

도 6은 도 5에 도시된 광 모듈이 장착 모드상에 장착되는 배치 구조를 개략적으로 도시하는 투시도.

도 7은 도 5에 도시된 광 모듈이 플립-칩 회로로서 구현되는 배치 구조를 도시하는 단면도.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도.

도 9는 도 8에 도시된 광 가이드 보유 부재상에서의 전극 패턴을 도시하는 평면도.

도 10은 도 8에 도시된 광 가이드 보유 부재상에서의 다른 전극 패턴을 도시하는 평면도.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재의 부분적 확대도 뿐만 아니라 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도.

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 13은 도 12에 도시된 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 광 가이드 보유 부재

2: 관통 구멍

3: 전기 리드

4: 개구

5: 신호 와이어

6: 더미 와이어

7: 공통 와이어

본 발명은 광 통신 또는 전송 시스템에 사용되는 광 반도체 모듈에 관한 것으로, 특히 개선된 전기적 배선을 가진 광 모듈 및 광 가이드 보유 부재(optical guide holding member)에 관한 것이다.

최근에, 광 빔(light beam)을 반송파로서 이용하고 강도-변조(intensity-modulated) 또는 위상-변조(phase-modulated)시켜 신호를 전송하는 광 전송 및 통신 기술이 개발되고 다양한 분야에 널리 적용되고 있다. 이런 광 전송 및 통신 기술에서는, 광섬유 등의 광 가이드에 발광 또는 수광 소자 등의 반도체 장치를 광 결합시키는 광 결합(optical coupling) 장치를 제공하는 것이 요구된다.

이런 유형의 장치에 대해, 구현 비용을 낮추는 직접(direct) 광 결합(버트 조인트(butt joint))이라 하는 결합 방식을 이용하는 기술이 연구 및 개발되었으며; 이 기술은 한 다발의 광섬유와 광 반도체 장치를 서로 바로 근접하여 대향되도록 배치하여 렌즈 없이 광 결합을 달성한다. 직접 광 결합은 한 다발의 광섬유와 반도체 장치가 서로 수십 ㎛ 근접하여 배치되는 것을 필요로 한다. 따라서, JP-A 2001-159724(공개)에서는 광섬유 등을 보유하는 광 가이드 보유 부재(광섬유 고리(ferrule)라 함)의 주 면상에 직접적으로 전기적 배선을 행하고, 광 장치의 감광 영역 또는 발광 영역이 광섬유와 대향되도록 주 면상에 광 장치를 장착시키는 방법을 제안한다.

이 방법에 의해 광 반도체 장치는 광섬유에 바로 근접하여 배치될 수 있게 된다. 광 반도체 장치는 또한 광섬유에 대하여 광 가이드 보유 부재상에 장착될 수 있다. 이는 또한 플립-칩 구현 방법을 이용하여 광 반도체 장치가 측 방향으로 정확하게 장착될 수 있도록 해준다. 하여튼, 결과적으로 생성된 구조물에서는 부품 수가 줄어들고, 비용을 쉽게 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 보유 부재의 기재(base material)로서 수지(resin)를 사용함으로써 제조 비용을 급격히 감소시킬 수 있다. 전기적 배선이 광섬유를 위한 개구(opening)를 갖는 주 면상에 형성되어 측면으로 연재되는 경우, 전기적 신호가 광 빔의 전파 경로에 수직인 방향으로 출력될 수 있도록 하는 수직 배치가 실현된다. 이는 광섬유가 장착 보드의 장착면에 평행하게 연재될 수 있게 해주며, 따라서 광섬유가 이 장착면에 수직으로 연재되는 것을 방지한다.

그러나, JP-A 2001-159724(공개)에 기술된 광 모듈에서는, 광섬유를 장착 보드의 장착면에 평행하게 배치하기 위해 광 모듈이 장착 보드상에 장착되는 것을 필요로 한다. 따라서, 전기적 배선이 광 반도체 장치가 장착되는 광 가이드 보유 부재의 주 면상에 3차원으로 형성되도록 요구되고, 전기적 배선이 또한 주 면으로부터 측면으로 연재되도록 요구된다. 결과적으로, 이 구조물은 전기적 배선의 제조 공정이 3차원 공정을 포함하게 되는 단점을 가진다. 이는 불리하게도 공정을 복잡하게 하고 비용을 증가시킨다.

JP-A 2001-159724(공개)에 기술된 구조물에서는, 전기적 배선이 광 가이드 보유 부재의 외측면을 따라 L-형상으로 형성되고, 광 가이드 보유 부재의 측면상의 본딩 와이어(bonding wire)에 전기적으로 접속된다. 결과적으로, 본딩 동작은 전기적 배선의 전극부를 통해 광 가이드 보유 부재의 기재에 응력에 의한 변형을 가 한다. 한편, 광 가이드 보유 부재를 저비용으로 제조하기 위해, 기재로서 수지를 효과적으로 이용할 수 있고, 다양한 제품에 채용할 수 있다. 이 경우에, 기재는 수지이므로, 기재에 응력이 가해질 수 있어 기재가 움푹 패이게 된다. 이는 안전한 본딩을 달성하기 어렵게 하는데, 최악의 경우에 전극부가 변형되어 개방(open-circuit)될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 광 가이드를 보유하기 위한 보유 부재를 제공하며, 이 보유 부재는

제1 표면, 그 제1 표면에 인접한 제2 표면, 및 제1 표면상에 형성된 개구를 갖는 관통 구멍-상기 관통 구멍은 광 가이드를 보유하기 위해 본체 내에 연재됨-을 갖는 부재; 및

한 단부 및 대향 단부를 각각 갖는 전기 리드를 포함하며, 상기 전기 리드는 제1 표면상에 부분적으로 드러나도록 본체에 매립되고, 전기 리드의 대향 단부가 제2 표면상에 드러나도록 본체에 배치된다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 광 모듈을 제공하며, 상기 광 모듈은

광 가이드;

제1 표면, 그 제1 표면에 인접한 제2 표면, 및 제1 표면상에 형성된 개구를 갖는 관통 구멍-상기 관통 구멍은 본체로 연재되고, 상기 광 가이드는 상기 관통 구멍에서 보유됨-을 갖는 부재;

한 단부 및 대향 단부를 각각 갖는 전기 리드-상기 전기 리드는 제1 표면상 에 부분적으로 드러나도록 본체에 매립되고, 전기 리드의 대향 단부가 제2 표면상에 드러나도록 본체에 배치됨-; 및

전기 리드의 드러난 부분에 전기적으로 접속되는 전극을 갖고, 제1 표면상에 장착된 광 반도체 장치를 포함한다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 광 모듈과 광 가이드 보유 부재가 기술될 것이다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도이다.

도 1에서, 참조 부호(1)는 예를 들어, 광섬유 등의 광 가이드를 보유하는 부재를 나타낸다. 보유 부재(1)는 주 면, 즉 장착 면(8)과 대향 면을 가진 장방형으로 형성된 본체를 갖는다. 관통 구멍(2)은 본체에 형성되고, 본체에서 실제로 평행하게 배치된다. 관통 구멍(2)은 본체의 주 면(8)과 대향 면상에서 개방된다. 광 가이드들은 대향 면상의 개구로부터 관통 구멍(2) 내로 삽입되어, 광 가이드들은 각각 관통 구멍(2)에서 보유된다. 보유 부재(1)는 또한 주 면 측에서 보유 부재(1)의 본체에 매립된 전기 리드(3)를 가진다. 관통 구멍(2)의 개구(4)는 주 면(8)상에 일렬로 배치되고, 광 가이드의 단부면은 그 광 가이드의 단부면이 주 면상에 일렬로 배치되도록 주 면(8)상의 개구(4)에 위치된다. 광 가이드의 단부는 광 입력 또는 출력 포트로서 개구(4)로부터 드러난다. 광 장치가 장착 면(8)상에 장착된다.

광 가이드 보유 부재의 본체는 예컨대, 에폭시(epoxy) 수지에 약 3~30㎛ 크기의 약 80%의 글래스 필러(glass filler)를 혼합한 절연 물질을 몰드에 주입함으로써 형성된다. 전기 리드(3)의 각각은 예컨대, Cu, Cu 합금, 42 합금, 또는 인바 물질(invar material) 등의 도전 물질로 이루어진다. 전기 리드(3)의 표면은 Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb의 그룹 중에서 선택된 물질로 이루어진 단일 층으로 도금되거나, Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb의 그룹 중에서 선택된 물질들의 화합물의 다층으로 도금된다.

전기 리드(3)는 광 반도체 장치를 장착 면(8)상에 장착할 수 있도록 적어도 부분적으로 드러난다. 전기 리드(3)는 광 반도체 장치(14)에 전기적으로 접속된다. 바람직하게는 전기 리드(3)는 교대로 배치된 신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)를 포함한다. 따라서, 각 개구(4)와 각 신호 와이어(5)는 공통 와이어(7) 사이에 위치된다. 신호 와이어(5)는 고속 신호를 인출하는데 이용되고, 공통 와이어(7)는 전원 또는 접지에 이용된다. 이런 구조는 신호 와이어(5) 사이의 크로스토크를 감소시킨다. 대향 단부들, 즉 공통 와이어(7)의 절단 면(cut faces)은 장착 면(8)에 인접한 각각의 측면으로부터 드러나서 드러난 부분(31)을 형성하게 된다. 각 신호 와이어(5)의 한쪽 단부도 마찬가지로 드러난 부분(31)을 형성한다. 드러난 부분(31)의 표면을 도금할 수 있다. 도금 물질은 예컨대, Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb의 단일 층으로 이루어지거나, 이들 물질의 임의 화합물의 다층으로 이루어진다.

광 반도체 장치를 구동하는 구동 소자가 광 가이드 보유 부재(1)의 측면(32)으로부터 드러난 와이어(5 및 7)의 단부에, 본딩 등에 의해 접속된다. 측면(32)과 대향하는 다른 측면으로부터 드러난 각 와이어(7)의 단부는 범프(20)를 통해 장착 보드(17)에 접속된다.

이런 구조는 어떠한 특수 3차원 공정 없이, 장착 면(8)으로부터 측면(32)에 수직인 배선을 실제로 형성할 수 있다. 따라서, 광 가이드 보유 부재(1)는 그 표면, 즉 광 가이드에 평행인 측면에 쉽게 장착될 수 있다. 이런 구조에 의해 또한 측면(32)은 전기 리드(3)의 세로 방향으로, 본딩으로부터 유발되는 응력을 수용할 수 있게 된다. 결과적으로, 기재의 함몰(sinking)에 의해 야기되는 발생가능한 개방 또는 부적절한 본딩을 피할 수 있는 안정한 3차원 전기적 접속이 확립될 수 있다.

도 1에 도시된 구조는 도 2 내지 도 4를 참조하여 하기에 기술된 공정을 통해 형성될 수 있다.

도 2에서, 참조 부호(10)는 Cu로 이루어지는 리드 프레임을 나타낸다. 전기 리드(3)의 패턴이 리드 프레임상에 형성된다. 전기 리드(3)의 패턴은 에칭 또는 펀칭에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 에칭에 의해 전기 리드(3) 패턴을 형성함으로써, 리세스(recesses)와 돌기(protrusions)가 리드 프레임(10)의 단면상에 쉽게 형성되게 된다. 수지의 사출 성형에 있어서, 리세스와 돌기는 수지 내로 잠식되어 높은 앵커 기능(high anchor function)을 제공한다.

전기 리드(3), 즉 신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)는 초기에 결합 바(13;tie bars)를 통해 서로 결합된다. 미세 전극 패턴의 경우, 전극은 좁은 폭을 가지므로 패턴의 강도를 보장하긴 어렵다. 따라서, 바람직하게는 보조 결합 바(11)가 광 가이드 보유 부재(1)에 근접하여 미세한 전극 패턴의 리드 프레임(10)상에 제공될 수 있고, 신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)는 보조 결합 바(11)를 통해 서로 결합될 수 있어 도 2에 도시된 바와 같은, 패턴의 강도를 보장하게 된다. 참조 부호(12)는 리드 프레임(10)에 대한 위치결정 구멍(positioning hole)을 나타낸다. 하나의 광 가이드 보유 부재의 패턴이 도 2에 도시되어 있다. 그러나, 도 2에 도시된 리드 프레임(10)에서는 유사한 패턴이 상하로 배치되어 서로 결합되고, 또 다른 광 가이드 보유 부재(도시 생략)가 또한 패턴에 따라 배치될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광 가이드 보유 부재(1)에 대한 몰드가 리드 프레임(10)과 정렬되고, 수지가 몰드 내로 주입된다. 이 경우, 테(hoop)를 사용하는 연속적인 사출 성형을 수행할 수 있다. 사출 성형 이후에, 리드 프레임(10)이 도 3에 도시된 바와 같이, 형성된 광 가이드 보유 부재(1)에 고정된다. 리드 프레임(10)은 이런 구조물로부터 광 가이드 보유 부재(1)의 외형 쪽까지 절단되어, 하나의 광 가이드 보유 부재(1)를 생성한다. 그 후에 측면을 연마하여 거친 조각(burrs)을 제거하고 이 구조물을 Au 등으로 도금함으로써 보유 부재(1)가 완성된다.

도 4는 광 가이드 보유 부재(1)의 단면 구조를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 신호 와이어(5)의 절단면 중 한면은 보유 부재(1)의 측면으로부터 드 러나 있다. 각 공통 와이어(7)의 양쪽 절단면은 광 가이드 보유 부재(1)의 각 측면으로부터 드러나 있다.

신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)는 광 가이드 보유 부재(1)에 바로 인접하도록 리드 프레임(10)으로부터 절단된다. 그런 후 와이어(5 및 7)를 연마하여 거친 조각을 제거한다. 이런 공정에서, 와이어(5 및 7)을 형성하는 전기 리드(3)는 광 가이드 보유 부재(1)의 기재와는 다른 물질로 이루어진다. 이로 인해 전기 리드(3)와 광 가이드 보유 부재(1) 간의 연마 속도 차가 달라진다. 따라서, 연마된 면이 항상 평평하지는 않다. 또한, 연마 이후의 도금에 의해 측면으로부터의 전극, 즉 배선 부가 돌출되는 경향이 있다. 따라서, 측면은 평평하지 않고 대신 경사질 수 있다. 그러므로, 측면이 장착 보드상에 장착되는 경우, 약 50㎛ 높이의 단차(step)(도시 생략)를 광 가이드 보유 부재(1)의 측면상에 미리 형성시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러면, 단차가 제공된 부재에서는, 측면의 낮은 부분이 연마될 수 있고, 그 측면의 다른 부분은 장착 면과 마찬가지로 평평하게 유지된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 광 반도체 장치를 직접 조립할 수 있도록 하는 저비용의 구조가, 단순히 광 가이드 보유 부재(1)의 주 면, 즉 장착 면(8)에 전극 리드(3)를 매립함으로써 실현될 수 있다. 이런 구조는 전기 리드가 장착 면(8)으로부터 측면(32)으로 연재되고 광 반도체 장치가 장착되는 3차원 배선의 필요성을 제거한다. 다시 말하자면, 이런 구조는, 단순히 선형의 전기 리드(3)를 장착 면(8)에 매립하고 측면(32)으로부터 리드 단부를 드러냄으로써, 전극 인출용 전극 패드가 측면(32)상에 제공될 수 있도록 해준다. 따라서, 광섬유는 어떤 특수한 공 정 없이, 저비용으로 장착 면에 평행하게 장착될 수 있다.

이런 구조는 본딩으로부터 유발되어 측면(32)상에 가해진 응력이 전기 리드(3)의 세로 방향으로 수용될 수 있도록 해준다. 이는 기재의 함몰에 의해 야기된 발생가능한 개방 또는 부적절한 본딩을 피할 수 있는 안정한 3차원 전기적 접속을 제공한다.

(제2 실시예)

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 모듈을 개략적으로 도시하는 투시도이다. 제2 실시예에 따른 광 모듈에 대해 기술할 때, 도 1에 도시된 것과 동일한 구성소자들은 동일한 참조 부호로 표기되어 있다. 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

광 가이드 보유 부재(1)는 제1 실시예의 구조와 유사한 구조를 갖는다. 광 반도체 장치(14)는 감광 및 발광 면이 개구(4)와 대향하게 되도록 스터드 범프(stud bumps)(도시 생략)를 통해 광 가이드 보유 부재(1)의 장착 면상(8)의 전기적 배선(3), 즉 신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)상에 장착된다. 광섬유(15) 등의 광 가이드는 관통 구멍(2) 내로 고정적으로 삽입되어 광 모듈(16)을 생성한다. 이런 구조는 광 반도체 장치가 장착 면(8)으로부터 측면(32)으로 장착되는 전기 리드를 3차원적으로 배선할 필요성을 제거한다. 즉, 이런 구조는, 단순히 선형의 전기 리드(3)를 장착 면(8)에 매립하고 측면(32)으로부터 리드 단부를 드러냄으로써, 전극 인출용 전극 패드가 측면(32)상에 제공되도록 해준다. 따라서, 광섬유가 어떤 특수한 공정 없이 저비용으로 장착 면에 평행하게 장착되는 광 모듈이 획득될 수 있다.

이런 구조는 본딩으로부터 유발되어 측면(32)상에 가해진 응역이 전기 리드(3)의 세로 방향으로 수용될 수 있도록 해준다. 이는 기재의 함몰에 의해 야기된 발생가능한 개방 또는 부적절한 본딩을 피할 수 있는 3차원 전기적 접속을 확립할 수 있게 한다.

도 6은 도 5에 도시된 광 모듈이 장착 보드상에 장착되는 조립을 도시하는 투시도이다. 도 5에 도시된 광 모듈(16)은 장착 보드(17)상에 조립된다. 광 모듈(16)은, 이 광 모듈(16)의 한 측면으로부터 드러난 리드를 전극 패드로서 이용하여 광 모듈(16)에 바로 인접하여 배치된 구동 IC(18)상의 전극 패드(19)에, Au 와이어(20) 등을 통해 전기적으로 접속된다. 이런 배치는 3차원으로 형성된 수직 배선의 효과와 동일한 효과를 낸다. 따라서, 소형의 저비용의 광 조립물이 형성될 수 있다.

도 7은 고속 신호를 처리하도록 배선 길이를 최소화하는 플립-칩 구현 구조의 예를 도시한다. 전기적 배선(40)은 장착 보드(17)상에 형성되고, 각 부재는 전기적 배선(40)에 접속된다. 즉, 도 5에 도시된 광 모듈(16)은 전기 리드(3)의 단부면을 범프(42)를 통해 전기적 배선(40)에 접속시킴으로써 장착되고; 전기 리드(3)는 광 모듈(16)의 측면으로부터 드러난다. 광 반도체 장치(14)는 범프(43)를 통해 전기 리드(3)상에 사전 장착된다. 구동 IC(18)는 또한 자신을 범프(41)를 통해 전기적 배선(40)에 접속시킴으로써 장착된다.

이런 배치는 장치 구동 IC(18)와 광 반도체 장치(14) 사이에 흐르는 아날로 그 신호의 패스 길이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 이 배치는 더 고속의 신호를 처리할 수 있다.

(제3 실시예)

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도이다. 제3 실시예에 따른 광 모듈을 설명할 때, 도 1에 도시된 것과 동일한 구성소자는 동일한 참조 부호로 표기되어 있다. 따라서, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 8에서, 참조 부호(1)는, 장착 면(8)상의 개구(4) 뿐만 아니라 전기적 리드(3)와 광 가이드의 관통 구멍(2)을 가진, 그 개구로부터 광 가이드의 입력 또는 출력 단부가 노출되는 광 가이드 보유 부재를 나타낸다. 광 가이드 보유 부재(1)는 에폭시 수지를 몰드 내로 주입함으로써 형성된다. 전기 리드(3)는 도전 부재, 예컨대, Cu로 이루어지며, 그 표면은 Au 또는 SnAg 등의 솔더로 도금된다. 전기 리드(3)는 광 반도체 장치가 장착 면(8)상에 장착되도록 적어도 부분적으로 드러나 있다. 전기 리드(3)는 교대로 배치된 신호 와이어(5)와 공통 와이어(7)를 포함하고; 신호 와이어(5)는 고속 신호를 인출하는데 이용되고, 공통 와이어(7)는 전원 또는 접지에 이용된다.

이런 구조는 더미 와이어(6)가 장착 면(8)상에 제공되는 점을 제외하면 제1 실시예의 구조와 동일하다. 각 신호 와이어(5)와 그 대응하는 더미 와이어(6)는 장착 면(8)상의 대응하는 개구(4)에 대하여 실제로 대칭적으로 배치된다. 즉, 더미 와이어(6)는 개구(4)를 개재하여 신호 와이어(5)와 대향하여 형성된다. 각각의 공통 와이어(7)는 수직 방향으로, 즉 단측(short-side) 방향으로 장착 면(8)을 가로질러 설치된다. 즉, 공통 와이어(7)는 개구(4)에 대하여 실제로 대칭적으로 장착 면(8)상에 배치된다.

본 실시예는 더미 와이어(6)의 돌기를 제외하면 제1 실시예의 구조와 기본적으로 동일한 구조를 가지며, 이런 구조는 개구(4)에 대한 전기 리드(3)의 대칭성을 개선시킨다. 따라서, 본 실시예는 제1 실시예의 효과와 유사한 효과를 발휘할 뿐만 아니라 전기적 배선의 배치에 기초하여 하기의 효과를 낸다.

광 가이드 보유 부재(1)를 형성하기 위한 열 공정(thermal process) 동안, 광 가이드 보유 부재(1)의 기재와 전기 리드(3)의 금속 간의 열 팽창 계수 차에 의해 응력이 야기된다. 제2 실시예는 광 가이드의 관통 구멍(2)의 축 방향에 수직인 주 면(8) 내에서 응력을 대칭적으로 할 수 있다. 따라서, 이런 구조는 관통 구멍(2)의 변형을 축의 방향으로 대칭적으로 행하므로, 표면(8)의 각각의 관통 구멍(2)의 중심 축의 상대적 위치의 변위를 최소화할 수 있게 된다. 각각의 관통 구멍(2)의 기하 형상의 변형 또한 축의 방향으로 대칭적이다. 유익하게도, 이는 응력에 의해 야기된 변형에 대한 설계를 상당히 단순화한다.

또는, 개구(4)에 인접한 전기적 와이어(5, 6, 및 7)의 그 일부들은 개구(4)의 모양에 대해 둥근 아치(circular arcs)처럼 형성될 수 있어서, 개구(4)의 에지로부터 전기적 와이어(5, 6, 및 7)에 이르는 거리는 도 9에 도시된 바와 같이, 동일하다. 신호 와이어(5)와 더미 와이어(6)는 공통 와이어(7)보다 개구(4)에 보다 인접한 영역으로 연재되는 경우, 이하의 배치가 이용되어 배선의 대칭성을 더욱 개 선시키는데, 즉 개구(4)로부터 신호 와이어(5), 더미 와이어(6), 및 공통 와이어(7)에 이르는 거리들이 도 9에 도시된 바와 같이 동일하게 되도록 와이어(23)가 각각의 공통 와이어로부터 인출된다. 이런 배치는 열 공정 동안에 응력 분산의 수직 및 수평 대칭성을 개선시킨다. 이는 관통 구멍(2)의 응력에 의한 변형(straining)에 의해 야기된 외형의 변형을 보다 억제할 수 있게 한다.

신호 와이어(5)와 더미 와이어(6)가 공통 와이어(7)보다 개구(4)로부터 더 멀리 있는 경우, 각각의 공통 와이어(7)는 도 10에 도시된 바와 같이, 부분적으로 리세스될 수 있다. 이런 배치는 또한 열 공정 동안에 응력 분산의 수직 및 수평 대칭성을 개선시킨다. 이는 관통 구멍(2)의 응력에 의한 변형에 의해 야기된 외형의 변형을 보다 억제할 수 있게 한다.

(제4 실시예)

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시한 투시도이며, 광 가이드 보유 부재의 부분 확대도이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 모듈을 설명할 때, 도 1에 도시된 것과 동일한 구성소자는 동일한 참조 부호로 표기되어 있다. 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

각각의 전기 리드의 폭은 전기 리드의 피치와 일치하여 감소되는 경향이 있다. 따라서, 전기 리드가 광 가이드 보유 부재(1)에 매립되면, 이런 구조는 보유 부재(1)의 기재와 접촉하는 전기 리드의 영역을 감소시키는 경향이 있다. 이는 주 면의 법선 방향으로의 인장 강도(tensible strength)를 불충분하게 한다. 따라서, 전기 리드의 단면은 단순한 장방형 대신 다각형으로 형성되어 주 면의 법선 방향으 로 인장 강도를 증가시킨다.

구체적으로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 전기 리드의 단면은 주 면(8)으로부터 드러난 전기 리드의 일부가 광 가이드 보유 부재(1) 내에 매립된 전기 리드의 일부보다 좁게 되어 있다. 즉, 주 면을 따르는 전기 리드(3)(와이어(5 및 7))의 단면 모양은 전기 리드(3)가 그 매립된 표면 일부보다 그 깊이 매립된 일부가 더 넓게 되어 있다.

이런 구조에서, 전기 리드(3)의 드러난 일부(31)는 내부적으로 더 넓게 형성되어, 주 면의 법선 방향으로의 인장 강도를 증가시킬 수 있다. 이는 전기 리드(3)가 광 가이드 보유 부재(1)로부터 벗어나는 것(slipping out)을 방지할 수 있어, 신뢰성을 향상시킨다. 상기 단면 모양은 도 2에 도시된 바와 같은 전기 리드(3)를 갖는 그러한 리드 프레임의 형성 동안에 양면(double-side) 에칭에 의해 쉽게 형성될 수 있다.

(제5 실시예)

도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 가이드 보유 부재를 개략적으로 도시하는 투시도이다. 제5 실시예에 따른 광 모듈을 설명할 때, 도 1에 도시된 것과 동일한 구성소자는 동일한 참조 부호로 표기되어 있다. 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

도 12에 도시된 광 가이드 보유 부재(1)는 제1 실시예의 구성과 유사한 기본 구성을 갖는다. 본 실시예에서, 전기 리드(3)는 그 리드의 세로 방향 일부에 대응하는 리세스(33)를 갖는다. 이런 구조에서, 리세스(33)는 광 가이드 보유 부재(1) 의 기재 내에 잠식된다. 이는 주 면에 평행한 방향으로의 인장 강도를 증가시킬 수 있게 한다. 이런 구조는 전기 리드(3)의 형성 동안에 부분적 절반(partial half) 에칭에 의해 쉽게 형성될 수 있다.

전기 리드(3)의 리세스(33)는 관통 구멍(2)의 개구(4)가 도 13에 도시된 바와 같이 위치되어 있는 주 면으로부터 드러나 있을 수 있다. 이 경우, 주 면으로부터 부분적으로 드러난 전기 리드(3)는 임의 패턴을 형성할 수 있다. 그 다음, 이 패턴과 광 반도체 장치의 본딩 패턴을 정렬시킴으로써 드러난 부분을 제외하고는 전체 전기 리드를 솔더로 도금할 필요성을 제거한다. 이는 유동 솔더(running solder)로부터 야기되는 단락 또는 칩 오정렬 등의 결함을 방지할 수 있다.

(변형예)

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지는 않는다. 이 실시예들에서, 전기 리드의 절단면은 장착 면에 인접한 측면과 평면으로 되어 있다. 그러나, 전기 리드는 측면으로부터 돌출될 수 있다. 이 실시예들에서, 광 가이드로서 광섬유를 사용한다. 그러나, 광 도파관(waveguides)이 사용될 수도 있다. 또한, 광 가이드 보유 부재의 기재와 전기적 와이어의 물질은 명세서에서 요구된 것과 동일하거나 이들을 변경하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른, 전기 리드는 각각의 관통 구멍의 개구 중 하나가 위치된 광 가이드 보유 부재의 주 면, 즉 장착 면에 매립되어 있다. 전기 리드의 단부는 주 면에 인접한 제2 표면으로부터 드러나 있다. 이는 3차원 배선을 형성할 필요 없이 전극 인출용 전극 패드를 제2 표면상에 제공하게끔 할 수 있다. 결과적으로, 광 반도체 장치는 저비용으로 광섬유 등의 광 가이드에 직접 광 결합될 수 있다. 이는 광 모듈과 그 장착 보드 사이의 3차원의 전기적 접속을 쉽게 확립할 수 있도록 해준다.

따라서, 광 가이드 보유 부재와, 이런 광 가이드 보유 부재를 사용하는 광 모듈에 따르면, 전술된 바와 같이 광 반도체 장치를 저비용으로 광섬유 등의 광 가이드에 직접 광 결합시킬 수 있다. 이는 광 소자 장착 면과 보드 장착 면 사이에 3차원 전기적 배선을 안정적이고 쉽게 형성할 수 있게끔 한다. 광섬유는 또한 장착 보드에 평행하게 배치될 수 있다.

당업자에게는 추가적 장점 및 수정이 쉽사리 일어날 것이다. 따라서, 본 발명은 그 폭넓은 양상에 있어서 본원에 도시 및 기술된 특정한 상세 및 대표적인 실시예에만 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 수정이 첨부된 청구항 및 그 등가물에 의해 규정되는 일반적인 본 발명의 개념, 정신 또는 범위 내에서 행해질 수 있다.

본 발명은 광 가이드 보유 부재와, 이런 광 가이드 보유 부재를 사용하는 광 모듈을 제공하여, 광 반도체 장치를 저비용으로 광섬유 등의 광 가이드에 직접 광 결합시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

광 가이드를 보유하기 위한 보유 부재로서,

제1 표면, 상기 제1 표면에 인접한 제2 표면, 및 상기 제1 표면상의 개구를 갖는 관통 구멍-상기 관통 구멍은 상기 광 가이드를 보유하기 위해 본체 내에 연재됨-을 갖는 부재와,

상기 제1 표면상에 부분적으로 드러나도록 상기 본체 내에 매립되고, 상기 전기 리드의 대향 단부가 상기 제2 표면상에 드러나도록 상기 본체 내에 배치되는, 한 단부 및 대향 단부를 갖는 전기 리드

를 포함하는 광 가이드를 보유하기 위한 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 전기 리드의 상기 대향 단부는 외부 장치에 접속되어질 접속점으로서 형성되는 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 제1 표면상에 드러난 상기 전기 리드의 일부와 상기 제2 표면상에 드러난 상기 대향 단부는 모두 금속으로 도금되는 보유 부재.
제2항에 있어서,

상기 제1 표면상에 드러난 상기 전기 리드의 일부와 상기 제2 표면상에 드러난 상기 대향 단부는 모두 금속으로 도금된 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 본체는 글래스 필러(glass filler)를 가진 수지 물질로 이루어지고, 상기 전기 리드는 Cu, Cu 합금, 42 합금, 또는 인바 물질(invar material)을 포함하고, 상기 금속 도금은 필수적으로 Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질로 이루어지는 단일 층, 또는 필수적으로 Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질들의 화합물로 이루어진 다층을 포함하는 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 개구는 중점을 갖고, 상기 전기 리드는 상기 개구의 중점에 대해 점-대칭적으로 배치되는 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 전기 리드는 상기 제2 표면상에 평행인 단면에 상기 제1 표면상에 드러난 일부의 제1 폭과, 상기 제1 폭의 방향에 평행하며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 갖는 보유 부재.
제1항에 있어서,

상기 전기 리드는 상기 본체 내에 매립된 리세스부를 갖는 보유 부재.
광 모듈로서,

광 가이드;

제1 표면과, 상기 제1 표면에 인접한 제2 표면과, 상기 제1 표면상의 개구를 갖는 관통 구멍을 갖는 부재-상기 관통 구멍은 본체 내에 연재되고, 상기 광 가이드는 상기 관통 구멍 내에 보유됨-;

상기 본체 내에 매립되고 상기 제1 표면상에 드러난 일부를 갖고, 전기 리드의 대향 단부가 상기 제2 표면상에 드러나도록 상기 본체 내에 배치되는, 한 단부 및 대향 단부를 갖는 전기 리드; 및

상기 제1 표면상에 장착되고, 상기 전기 리드의 상기 드러난 일부에 전기적으로 접속된 전극을 갖는 광 반도체 장치

를 포함하는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 광 반도체 장치를 구동하고 상기 전기 리드의 상기 대향 단부가 전기적으로 접속되는 상기 광 반도체 장치의 출력을 수용하는 구동 IC 또는 수용 IC를 더 포함하는 광 모듈.
제9항에 있어서,

다른 광 가이드를 더 포함하고, 상기 본체는 상기 제1 표면상에 각각 개구를 갖는 다른 관통 구멍을 갖고, 상기 다른 관통 구멍은 상기 본체 내에 연재되어, 상기 다른 광 가이드가 상기 다른 관통 구멍 내에서 각각 보유되는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 전기 리드의 상기 대향 단부는 외부 장치에 접속되어질 접속점으로서 형성되는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 제1 표면상에 드러난 상기 전기 리드의 일부와 상기 제2 표면상에 드러난 전기 리드의 상기 대향 단부는 모두 금속으로 도금되는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 본체는 글래스 필러를 갖는 수지 물질로 이루어지고, 상기 전기 리드는 Cu, Cu 합금, 42 합금, 또는 인바 물질을 포함하고, 상기 금속 도금은 필수적으로 Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb로 이루어진 그룹 중에서 선택된 물질로 이루어지는 단일 층, 또는 필수적으로 Ni, Au, AgSn, AuSn, SnAgCu, SnZnBi, SnAgIn, SnBiAg, 또는 SnPb의 화합물에 의해 이루어진 그룹 중에 서 선택된 물질들의 화합물로 이루어진 다층을 포함하는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 개구는 중점을 갖고, 상기 전기 리드는 상기 개구의 중점에 대하여 점-대칭적으로 배치되는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 전기 리드는 상기 제2 표면상에 평행인 단면에 상기 제1 표면상에 드러난 일부의 제1 폭과, 상기 제1 폭의 방향에 평행하며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 갖는 광 모듈.
제9항에 있어서,

상기 전기 리드는 상기 본체 내에 매립된 리세스부를 갖는 광 모듈.