KR20090092205A - 광모듈 및 광모듈의 광연결 구조 - Google Patents

광모듈 및 광모듈의 광연결 구조

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KR20090092205A KR1020080042454A KR20080042454A KR20090092205A KR 20090092205 A KR20090092205 A KR 20090092205A KR 1020080042454 A KR1020080042454 A KR 1020080042454A KR 20080042454 A KR20080042454 A KR 20080042454A KR 20090092205 A KR20090092205 A KR 20090092205A
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 광소자가 집적되며, 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 기판; 및 광경로인 적어도 하나의 광도파로와, 상기 기판의 가이드 홀과 정렬되는 적어도 2 개의 가이드 홀을 구비한 광연결 블록을 포함하여,상기 가이드 홀에 삽입되는 상기 가이드 핀에 의해 상기 광모듈과 다른 광부품과의 광경로 정렬이 가능하게 구성된 광모듈을 제공한다. 본 발명에 의하면, 광모듈의 기판 및 광연결 블록에 광정렬을 위한 가이드 홀이 형성되어 광 인쇄회로기판과 같은 다른 광부품과 조립이 가이드 핀에 의해 이루어지기 때문에 조립 및 광정렬이 용이하고 접합부에서의 높은 광정렬도 통한 광효율 향상이 가능하다.

Description

광모듈 및 광모듈의 광연결 구조{OPTICAL MODULE AND OPTICAL CONNECTING STRUCTURE THEREOF}
본 발명은 광모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광도파로가 적층된 광 인쇄회로기판 또는 외부 광부품 간에 광연결을 조립식으로 패키징할 수 있는 광모듈 및 광모듈의 연결 구조에 관한 것이다.
최근에 고속 대용량의 데이터 전송에 대한 요구로 광을 이용한 광연결 기술이 주목받고 있다. 고속에서도 데이터 손실이 적은 효과적인 광연결을 위해서는 무엇보다도 외부의 환경 변화에도 안정적으로 동작할 수 있는 광모듈의 개발과 광모듈과 다른 광부품들간의 높은 광연결 효율을 가지는 광연결 구조의 개발이 필수적이다.
종래의 광모듈 및 광모듈 연결구조로서, 광도포로가 내장된 기판에서 광도파로의 단부에 결합홈을 형성하고, 상기 결합홈에 광연결 블럭을 설치하고 그 상부에 광송신용 발광소자 광수신용 수광소자 같은 광전소자를 설치한 예가 이미 알려져 있다.
그러나, 결합홈에 삽입된 광연결 블록의 광도파로와 기판의 광도파로 사이에는 자유공간이 존재하고, 이 자유공간 틈 때문에서 광 에너지가 손실되어 광효율이 떨어질 뿐만 아니라 광정렬이 정확하게 이루어지지 않은 비정렬(misarrangement)이 일어날 가능성이 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로, 광모듈을 광 인쇄회로기판 같은 다른 광부품과 광연결함에 있어서 광연결 작업을 조립식으로 용이하게 할 수 있고 높은 광효율을 얻을 수 있는, 가이드 핀을 이용하여 조립가능한 광모듈 및 광모듈의 광연결 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광모듈 내의 광소자들이 외부로부터 보호되고 광연결시 높은 내구성을 가질 수 있는, 가이드 핀을 이용하여 조립되는 광모듈 및 광모듈의 광연결 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 적어도 하나의 광소자가 집적되며, 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 기판; 및 광경로인 적어도 하나의 광도파로와, 상기 기판의 가이드 홀과 정렬되는 적어도 2 개의 가이드 홀을 구비한 광연결 블록을 포함하여, 상기 가이드 홀에 삽입되는 상기 가이드 핀에 의해 상기 광모듈과 다른 광부품과의 광경로 정렬이 가능하게 구성된 광모듈을 제공한다.
본 발명은, 상기 광모듈은 상기 기판의 상부로 충진 소재를 덮어 형성한 보호층을 구비하는 데, 일 예로서, 상기 기판의 보호층에는 광소자의 상부로 광연결 블록을 위한 장착홈이 형성되되, 상기 장착홈은 상기 광소자의 상부에 형성된 제 1 홈과, 상기 제 1 홈의 상부로 연결 형성되는 상기 제 1 홈보다 확대된 형태의 제 2 홈을 구비한 단턱진 형태로 형성되어, 상기 제 2 홈에 광연결 블록이 안착되어 가이드 홀에 삽입되는 가이드 핀에 의해 광경로 정렬이 이루어지는 진다. 다른 예로서, 광소자의 아래의 기판 하면에서는 광연결 블록의 광도파로와 정렬되는 관통홀을 구비한 결합홈이 형성되어, 상기 결합홈에 상기 광연결 블록이 안착되고, 상기 기판 및 상기 광연결 블록의 가이드 홀을 통해 삽입되는 가이드 핀에 의해 광경로 정렬된다.
본 발명은, 적어도 하나의 광소자가 집적되며, 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 기판; 및 광경로인 적어도 하나의 광도파로와, 상기 기판의 가이드 홀과 정렬되는 적어도 2 개의 가이드 홀; 및 상기 가이드 홀을 관통하는 가이드 핀을 포함하여 구성된 광모듈이 광 인쇄회로기판 표면에서 광도파로의 단부면으로부터 벗어난 부분에 장착되고, 상기 광 인쇄회로기판의 광도파로 단부면 상부에는 제 2 광연결 블록이 가이드 핀에 의해 광정렬 장착되며, 상기 광모듈의 광연결 블록과 상기 제 2 광연결 블록이 광섬유로 연결된 광모듈의 광연결 구조를 제공한다.
본 발명에 의하면, 광모듈의 기판 및 광연결 블록에 광정렬을 위한 가이드 홀이 형성되어 광 인쇄회로기판과 같은 다른 광부품과 조립이 가이드 핀에 의해 이루어지기 때문에, 조립 및 광정렬이 용이하고 접합부에서의 높은 광정렬도 통한 광효율 향상이 가능하다.
또한 본 발명에 의하면, 보호층에 의해 기판 및 광소자들이 덮혀 있는 구조이기 때 광소자의 보호 및 광모듈의 내구성을 향상이 가능하다. 또한 보호층에 형성된 장착홈에 광연결 블록이 설치되고 가이드 핀이 기판과 보호층과 광연결 블록에서 연속되는 가이드 홀을 통해 삽입 설치되므로 광소자 및 광연결 블록을 보호하면서도 높은 광정렬 효율을 달성할 수 있다. 또한, 가이드 홀이 형성된 기판의 아래에 광연결 블록을 위한 결합홈이 형성되어 있는 구조로의 변형이 가능한 바, 광 인쇄회로기판에 광모듈을 연결함에 있어 광모듈을 뒤집지 않고 광모듈의 아래면이 광 인쇄회로기판과 만나도록 연결할 수 있고, 이를 통해 광 조사의 상태를 손쉽게 육안으로 확인할 수 있는 장점을 가진다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 광연결 구조를 도시하고 있는 도면.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광모듈의 광연결 구조를 도시하고 있는 도면.
도 3 내지 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 광모듈의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광모듈의 구조를 설명하기 위한 단면도.
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 광모듈의 광연결 구조를 도시하고 있는 도면으로, 광모듈(20, 20')이 가이드 핀(50)을 이용하여, 광 인쇄회로기판(10) 상에 장착되어 있다.
광모듈(20, 20')은 기판(21)과 상기 기판(21) 상에 패키징된 광송신용 발광소자, 광수신용 수광소자와 같은 광소자들(23, 23')을 포함한다. 또한 기판(21)에는 발광소자를 구동시키는 구동 IC(24 또는 24')와 수광소자를 구동시키는 수신 IC(24' 또는 24)가 집적된다. 구동 IC와 수신 IC를 광전소자(24, 24')로 통칭한다. 광 인쇄회로기판(10)은 1 개 채널 또는 그 이상의 광도파로(12)를 구비하며, 표면에 가이드 핀 삽입을 위한 가이드 홀이 형성되어 있다. 도면에 도시된 광 인쇄회로기판(10)은, 중간에 단절된 부분없이 연장되어 단부면이 광 인쇄회로기판 표면에 노출된 광도파로(12)를 구비하고 있는데, 광 인쇄회로기판(10) 내부에서 직각으로 경로가 변경되어 있다.
본 발명에 따르면, 광모듈(20, 20')은, 내부에 1개 또는 2개 채널 이상의 광섬유 같은 광도파로가 삽입된 광연결 블록(40)을 포함하는데, 기판(21) 및 광연결 블록(40) 각각에는 적어도 2개의 가이드 홀이 형성되고, 상기 가이드 홀을 통해 삽입되는 가이드 핀(50)에 의해 광학적으로 정렬되면서 조립된다. 가이드 핀(50)은 광 인쇄회로기판(10)에 형성된 가이드 홀까지 연장되어 삽입되는바, 가이드 핀(50)은 광모듈(20, 20')을 광 인쇄회로기판(10)에 장착시킴과 동시에 광소자, 광연결 블록(40) 및 광 인쇄회로기판(10) 간의 광경로 정렬을 이루게 한다. 따라서 조립 공정 및 광학적 정렬이 간편해질 뿐만 아니라 높은 접속 효율을 가질 수 있게 된다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광모듈의 광연결 구조를 도시한 도면이다. 도 2 에 도시된 실시예를 도 1 에 도시된 실시예와 비교하면, 광모듈(20, 20')은 광 인쇄회로기판(10) 상에서 광도파로(12)의 단부면이 노출된 부분이 아닌 다른 부분에 장착되어 있다. 광도파로(12)의 단부면 상부에는 제 2 광연결 블록(40')이 장착되고, 광모듈(20, 20')의 광연결 블록(40)과 제 2 광연결 블록(40')이 광섬유(15)로 연결되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 광모듈(20, 20')에서 광소자(23)와 광연결 블록(40) 간의 광학적 정렬과, 제 2 광연결 블록(40')과 광 인쇄회로기판(10)의 광학적 정렬 및 조립이 가이드 핀(50, 50')에 의해 이루어진다. 광모듈(20, 20')의 기판(21) 및 광연결 블록(40) 각각에는 서로 정렬되는 가이드 홀이 형성되어 있으며, 제 2 광연결 블록(40') 및 광 인쇄회로기판(10)에도 가이드 홀이 정렬가능하게 형성되어 있다. 이들 가이드 홀에는 가이드 핀(50, 50')이 삽입된다. 본 실시예에 따르면 광모듈(20, 20')을 광 인쇄회로기판(10) 상에서 위치 제약없이 자유로이 설치할 수 있기 때문에 광 인쇄회로기판의 공간활용도를 극대화할 수 있으며, 높은 광 접속 효율을 가질 수 있게 된다.
도 3 내지 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 광모듈을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3 를 참조하면, 광모듈(20)은 기판(21)과, 상기 기판(21) 위에 집적된 광소자(23)와 광전소자(24)들을 포함한다. 광소자(23)와 광전소자(24)들이 기판(21)의 상부면에 패키징 되어 있으며, 골드 와이어(미도시)에 의해 서로 연결되어 있다. 다른 광부품과 광연결될 광소자(23)를 위하여, 기판(21)에는 가이드 핀 삽입을 위한 적어도 2개의 가이드 홀(22)이 형성된다. 상기 가이드 홀(22)은 광연결 블록 및/또는 광 인쇄회로기판과 같은 다른 광부품에 형성된 가이드 홀과 정렬되며, 이를 통해 가이드 핀이 삽입된다. 가이드 홀(22)은 기계적 드릴링 또는 레이저 드릴링 공법에 의해 형성될 수 있다. 가이드 핀을 사용하여 다른 광부품과의 연결 및 광학적 정렬이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 광모듈은 광소자(23)와 광전소자(24)가 패키징된 기판(21)의 상부에 에폭시 수지 등과 같은 충진 소재를 덮어 형성된 보호층(30)을 더 포함한다.
도면을 참조하면, 광소자(23)와 광전소자(24)가 장착된 기판(21)의 양 측면으로 측벽(32)이 형성되고, 그 측벽(32) 사이에 충진 소재를 충진하여 보호층(30)을 형성한다. 보호층(30)은 광소자 및 광소자들을 연결하는 골드 와이어들을 외부 환경으로 보호하고 광모듈의 내구성을 향상시킨다.
본 발명에 따르면 보호층(30)에는 광연결 블록(40)을 장착하기 위한 장착홈(35)이 형성된다. 장착홈(35)은 광연결 블록(40)과 광연결될 광소자(23)의 상부에 형성되는 데, 광소자(23)의 상부로 형성된 제 1 홈(35a)과 상기 제 1 홈(35a)의 상부로 연결 형성되며 제 1 홈(35a)보다 측면으로 확대된 형태의 제 2 홈(35b)을 포함한다. 제 1 홈(35a) 보다 제 2 홈(35b)이 측면으로 확대된 형태이므로 장착홈(35)은 내부에서 단턱진 형태를 가지게 되며, 따라서 제 2 홈(35b)의 바닥면에 광연결 블록(40)이 안착되는 것이 가능하다. 따라서 장착홈(35)에 광연결 블록(40)이 안착되는 경우, 광소자(23)와 광연결 블록(40)은 서로 접촉되지 아니한 상태로 광학적으로 연결되는 것이 가능하다. 에폭시 수지 등을 이용하여 광연결 블록의 상부를 충진 소재로 덮을 수 있다. 도 4 는 측벽(32)이 제거되지 않은 상태로 도시되어 있으나, 측벽(32)은 제거되는 것이 가능하고, 틀을 이용하여 측벽(32) 없이 보호층(30)을 형성하는 것도 가능하다.
기판(21)에 형성된 가이드 홀(22)이 보호층(30)으로 연장형성되므로, 가이드 홀(22)은 보호층(30) 및 기판(21)에서 연속되고, 이 가이드 홀(22)을 통해 가이드 핀(50)이 삽입된다.
도 5 를 참조하면, 광모듈(20)에 광연결 블록(40)이 장착된 상태가 도시되어 있다. 광연결 블록(40)은 중심에 광을 가이드하기 위한 광도파로(41)를 구비한다. 광도파로는 광섬유, 폴리머 광도파로로 형성된다. 광연결 블록(40)에는 광모듈(20)의 가이드 홀(22)과 정렬되는 가이드 홀(42)이 형성되어 있다. 가이드 홀(22, 42)들을 통해 가이드 핀(50)이 삽입된다. 이 구조에서는 광연결 블록(40)이 광소자(23)와 이격된 상태로 장착되므로 광소자(23)와 광연결 블록 (40)간의 직접 접촉으로 인한 변형 및 파손, 부품의 성능 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 가이드 핀(50)에 의해 광정렬이 비교적 간단하게 그리고 정확하게 이루어지는 것이 가능하므로 광효율이 향상된다. 도 5 에 도시된 광모듈이 광 인쇄회로기판에 장착된 상태를 도시한 것이 도 1 인데, 광모듈은 도 5 의 상태에서 역전되어 광 인쇄회로기판 위에 위치하게 되며 가이드 핀(50)이 광 인쇄회로기판(10)상의 가이드 홀까지 연장 삽입되면서 조립 및 광학적 연결이 이루어진다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광모듈을 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 기판(21)의 상부로 충진 소재를 덮어 보호층(30)을 형성한다. 이때 광소자(23)와 광전소자(24)는 보호층(30)에 의해 완전히 덮힌다. 도면에서는 일측 광전소자(24)는 다이 본딩된 상태로, 타측 광소자(23)는 플립칩 본딩된 상태로 도시되어 있으나, 접합 방식에 의해 본 발명이 제한되지 않는다. 광소자(23)와 기판 (21)사이의 공간은 빈 자유 공간으로 설정될 수 있으며, 광도파로용 에폭시 수지 등과 같은 소재의 보호층에 의해 충진될 수도 있다.
광학적으로 연결된 광소자(23)의 아래로 기판(21)의 하면에는 광연결 블록(40) 장착을 위한 결합홈(28)이 형성되어 있으며, 결합홈(28)에는 광연결 블록(40)의 광도파로(41)와 광학적으로 정렬되는 관통홀(27)이 기판을 관통하여 형성된다. 관통홀(27)은 광연결 블록(40)의 광도파로(41)와 광정렬을 이룬다. 광연결 블록(40)은 중심부에 내장된 광도파로(41)의 주변으로 2개의 가이드 홀(42)을 구비하고 있다. 기판(21)에도 광연결 블록(40)의 가이드 홀(42)과 정렬되는 가이드 홀(22)이 형성되고, 이들 가이드 홀을 통해 가이드 핀(40)이 삽입된다. 가이드 핀(40)은 아래로 연장되어 광 인쇄회로기판의 가이드 홀까지 삽입되고, 이를 통해 조립 및 광정렬을 이룬다.
도 6 에 도시된 광모듈은 도 1 에 도시된 광모듈의 광연결 구조와 달리 광소자가 광 인쇄회로기판의 상부로 위치한 상태로 광모듈을 장착하는 것이 가능하므로, 광소자의 상태를 용이하게 확인할 수 있게 되는 장점이 있다. 따라서 광 인쇄회로기판 에 광모듈을 장착할 때 상대적으로 유리하다.

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 광소자가 집적되며, 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 기판; 및
    광경로인 적어도 하나의 광도파로와, 상기 기판의 가이드 홀과 정렬되는 적어도 2 개의 가이드 홀을 구비한 광연결 블록을 포함하여,
    상기 가이드 홀에 삽입되는 상기 가이드 핀에 의해 상기 광모듈과 다른 광부품과의 광경로 정렬이 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 광모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광모듈은 상기 기판의 상부로 충진 소재를 덮어 형성된 보호층을 구비하는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판에는 발광소자를 구동시키는 구동 IC와 수광소자를 구동시키는 수신 IC가 집적된 것을 특징으로 하는 광모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 보호층에는 광소자의 상부로 광연결 블록을 위한 장착홈이 형성되되, 상기 장착홈은 상기 광소자의 상부에 형성된 제 1 홈과, 상기 제 1 홈의 상부로 연결 형성되는 상기 제 1 홈보다 확대된 형태의 제 2 홈을 구비한 단턱진 형태로 형성되며,
    상기 기판의 가이드 홀이 상기 보호층까지 연장 형성되어, 가이드 핀에 의한 광경로 정렬이 가능하게 구성한 광모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    광소자의 아래의 기판 하면에는, 광연결 블록의 광도파로와 광정렬되는 관통홀을 구비하며 상기 광연결 블록이 안착되는 결합홈이 형성되고,
    상기 기판 및 상기 광연결 블록의 가이드 홀을 통해 삽입되는 가이드 핀에 의해 광경로 정렬이 가능하게 구성된 광모듈.
  6. 적어도 하나의 광소자가 집적되며, 적어도 2 개의 가이드 홀이 형성된 기판; 및 광경로인 적어도 하나의 광도파로와, 상기 기판의 가이드 홀과 정렬되는 적어도 2 개의 가이드 홀; 및 상기 가이드 홀을 관통하는 가이드 핀을 포함하여 구성된 광모듈이 광 인쇄회로기판 표면에서 광도파로의 단부면으로부터 벗어난 부분에 장착되고,
    상기 광 인쇄회로기판의 광도파로 단부면 상부에는 제 2 광연결 블록이 가이드 핀에 의해 광정렬 장착되며,
    상기 광모듈의 광연결 블록과 상기 제 2 광연결 블록이 광섬유로 연결된 광모듈의 광연결 구조.
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