KR20150067009A

KR20150067009A - 수동광정렬을 위한 결합구조를 갖는 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하는 광커넥터어셈블리, 광전송부재커넥터모듈

Info

Publication number: KR20150067009A
Application number: KR1020140119308A
Authority: KR
Inventors: 김동희; 박건철; 이익균; 이승훈
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2015-06-17

Abstract

본 발명은, 수동광정렬(passive optical alignment)이 가능한 결합구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하는 광커넥터어셈블리 및 광전송부재커넥터모듈에 관한 것으로, 광신호 채널 개수만큼의 광소자, 광소자(141)를 제어하는 제어소자(142), 소정의 위치에 상기 광소자(141) 및 상기 제어소자(142)가 실장되는 기판(150), 광커넥터플러그(200)와의 면접(面接)을 이루는 리셉터클측인터페이스부(164), 입출사되는 광신호(180)를 소정의 각도만큼 편향시켜 광로(光路)를 형성하는 기능을 구비한 광신호반사부(161)가 형성되어 있는 리셉터클블럭(160)을 포함하여 이루어지고, 기판(150)과 상기 리셉터클블럭(160)간의 광정렬은, 상기 기판(150)에 형성되어 있는 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)와, 상기 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)에 대응하여 상기 리셉터클블럭(160)에 형성되어 있는 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)와의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100)을 제공한다.

Description

수동광정렬을 위한 결합구조를 갖는 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하는 광커넥터어셈블리, 광전송부재커넥터모듈{An optical connector receptacle, an optical connector assembly and an optical fiber connector module having an assemblying structure for passive light alignment}

본 발명은 기기 내의 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 전송을 위한 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하는 광커넥터어셈블리 및 광전송부재커넥터모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수동광정렬(passive optical alignment)이 가능한 결합구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하는 광커넥터어셈블리 및 광전송부재커넥터모듈에 관한 것이다.

최근 기기 내 또는 기기 간에 고화질, 3D 영상 콘텐츠와 같은 대용량 데이터 고속 전송 기술이 대두되고 있으며, 또한 신호 감쇄, 노이즈, EMI/EMC, Impedance Matching, Cross Talk, Skew, 연결배선 소형화 등이 이슈화 되고 있다.

일반적으로, 기기 내 또는 기기 간 데이터 전송에 있어, 즉 기기 내에서는 구리 배선 기반의 전기 리드가 사용되고, 기기 간에서는 이를 이용한 케이블이 사용되고 있으나, 구리 배선은 대용량 데이터 고속 전송 니즈를 충족시키지 못할 뿐만 아니라, 앞서 언급한 각종 기술적 이슈를 해소하지 못하고 있다.

이를 해결하기 위한 기술로 최근에 광 연결 기술이 연구 개발되고 있다. 광 모듈은 수십 채널의 병렬 전기신호 라인을 직렬 광 신호 라인으로 대체하여 대용량 데이터 고속 전송이 가능하며, 노이즈, EMI/EMC, Impedance Matching, Cross Talk, Skew, 연결배선 소형화 등의 기술적 문제를 해소할 수 있다.

광학소재를 이용한 광 전송 및 광 연결 기기 등을 다양한 이용환경에 적용하기 위해 많은 종류의 광 커넥터, 광모듈 등의 제품이 개발되고 있다. 이들은 분리되어 있는 두 개 이상의 광경로(light pathway)를 연결하는 커넥팅 기능을 기본적으로 제공함과 동시에, 굴절, 반사, 간섭 및 회절 등의 광학적 현상을 이용하여, 광 신호 전송로를 형성 및 변경하고, 광 신호를 증폭 또는 병합하는 기능 등을 추가로 제공한다. 이러한 구성을 갖는 광 요소는 두 개의 다른 영역-광영역 및 전기영역-을 연결하는 기능을 하거나, 또는 광영역과 광영역을 연결하는 역할을 수행하면서, 동시에 최적의 전송효율을 보장하기 위한 설계를 제공한다. 문제는 광커넥터시스템 등에 포함되는 구성요소들에 내재하고 있는 오차들이다. 예를 들어, 광소자를 기판위에 장착하는 장비(다이 본더 등)에는 필연적으로 오차가 내재하므로, 광소자의 최종적인 실장 위치는 불확정적이며, 광전송부재의 경우에도 코어의 중심이 편심되는 등 제조 영역의 오차가 발생한다는 점이다.

위에서 언급된 문제점을 해결하기 위해, 능동 광정렬(active optical alignment)의 공정이 대두되었다. 능동 광정렬이란, 광소자 등 광신호 전송을 위한 구성요소들이 최적으로 배치 또는 배열되어 최적의 광 전송효율을 내는 지점 내지 상태를 탐색하여 찾아내고, 그러한 지점 내지 상태를 유지할 수 있도록 고정하는 일련의 과정을 의미한다. 그러나, 능동 광정렬은 작업과정에 시간이 많이 소요되어 대량생산에는 부적합하므로, 최근에는 커넥터 내부에 구조적 요소들을 설계배치하여 광정렬을 도모하거나, 직접 광요소들의 위치를 광경로상에 배치하려는 수동광정렬의 방식이 확산되는 추세이다.

또한, 전자기기가 소형화됨에 따라, 그에 사용되는 광커넥터 등의 광기기에 있어서도 소형화, 저배화의 이슈가 있어, 이러한 요구사항을 충족하기 위한 기기 내부의 요소들에 있어 기존 레이아웃을 최적화하거나 새로운 레이아웃을 고안하는 것이 중요해지고 있다.

도 1의 광 모듈[이하 '종래기술1'이라 함]은 송신부(10a)와 수신부(10b) 및 송신부와 수신부 간의 연결 배선인 광 전송로(2)로 구성된다. 송신부는 기판(6a) 상의 VCSEL 칩(3a), 전극패드(5a), 본딩 와이어(7a), 액상수지(8a) 및 높이지지부재(4a)로 구성되고, 수신부는 기판(6b) 상의 PD 칩(3b), 전극패드(5b), 본딩 와이어(7b), 액상수지(8b) 및 높이지지부재(4b)로 구성된다.

도 1의 광 모듈의 동작을 살펴보면, 송신부와 연결된 보드로부터의 전기신호는 기판(6a) 상의 전극패드(5a)를 통한 Driver-IC[미도시]의 제어를 받아 VCSEL 칩(3a)에서 광 신호로 변환 및 수직 출사되고, 광전송로(2)의 끝단에 형성된 45° 미러 면에 반사되어 경로를 바꾼 후, 광전송로(2)를 통해 수신부로 전송된다.

수신부에서는 광전송로(2)의 끝단에 형성된 45° 미러 면에 반사되어 경로를 바꾼 후, 기판(6b) 상의 PD 칩(3b)으로 입사되고, 기판(6b) 상의 전극패드(5b)를 통한 IC[미도시]의 제어를 통해 PD 칩(3b)에서 전기신호로 변환되어 수신부와 연결된 보드로 입력된다.

도 2 및 도 3에 도시된 광전기 복합형 커넥터는 일본 공개특허 제2010-266729호(발명의 명칭: "광전기 복합형 커넥터")[이하 '종래기술2'이라 함]에 개시된 내용이며, 이를 설명하면 다음과 같다. 도 3의 종래기술2는 기기 내 보드에 장착된 리셉터클(receptacle)이라 불리는 커넥터(30)에 체결되는 플러그(plug)(20)로 구성되며, 상기 플러그(20)는 하우징(21), 이 하우징(21)의 양 측면에 장착된 전기단자(22)와 그라운드단자(23), 하우징(21)의 내부 바닥면에 장착된 그라운드판(24), 이 그라운드판(24)에 장착된 서브 마운트(25) 상의 VCSEL 칩(26), Driver-IC(27), 전기단자(22) 및 그라운드단자(23)와 VCSEL 칩(26) 및 Driver-IC(27) 간의 연결 배선 기능의 본딩 와이어(28), 하우징(21) 내부에 삽입된 광파이버(29)를 포함한다.

JP

2010-266729

A

종래기술1은 광로의 90도 변경을 위해, 광 전송부재의 끝단면이 축 방향과 45°를 이루도록 하는 절삭하는 추가 가공 공정이 필요할 뿐만 아니라, 광소자를 회로기판에 실장하는데 사용되는 다이본더(die bonder)에 필연적으로 존재하는 장비오차를 보정하기 위해 능동 광정렬(active optical alignment) 공정이 필수적으로 포함되어야 한다. 종래기술1에서의 광정렬 공정은, 광소자의 구동회로를 가동한 후, 발생한 광신호에 대해 광스펙트럼분석기(optical spectrum analyzer) 등의 계측장비를 활용하여 전송효율을 측정하고, 이 전송효율이 소정의 조건을 만족하는 상태를 탐색하여, 해당 상태에서의 위치에 광소자, 광전송부재를 순차적으로 고정시키는 단계로 이루어진다. 그런데, 이러한 능동 광정렬을 거치면, 일정 수준 이상의 광 전송효율을 보장하기는 하지만, 기본적으로 시행착오(trial and error)기법에 근거하므로, 상대적으로 많은 시간과 비용이 든다는 문제가 존재한다.

한편, 종래기술2은 그라운드판(24) 위의 Driver-IC(27)와 하우징(21) 측면의 전기단자(22) 간을 와이어 본딩 공정으로 전기적 연결해야 되는데, 소형화, 저배화 사이즈의 플러그(20) 상에서 본딩 와이어(28)를 구현하기가 어려우며, 특히 전기단자(22)의 핀(pin) 수가 많아지는 경우에는 와이어 본딩 공정이 난해해진다.또한, 종래기술2는 소형 사이즈의 플러그(20) 하우징(21) 내부에 모든 소자 및 부품을 실장해야 하므로, 공정 난이도가 높고, 상대적으로 크기가 큰 Driver-IC(27)가 플러그측에 위치하므로, 플러그의 소형화가 곤란할 수 있다는 문제점이 존재한다.

또한, 종래기술2은 웨이퍼로 제작한 서브 마운트(25)에 VCSEL 칩(26)을 올려 그라운드판(24)에 장착한 상태에서 광파이버(29)를 그라운드판(24)에 올려 VCSEL 칩(26)과 광 정렬하는데, VCSEL 칩(26)과 광파이버(29)가 상대적으로 고정되지 않아 광 정렬이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 또한, 플러그(20)를 리셉터클(30)에 체결하거나(꽂거나) 리셉터클(30)로부터 착탈하는데(빼는데)있어 플러그에 손으로 잡을 수 있는 부분이 없어 조작이 어려운 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응 하기 위하여 제안된 것이다.

광신호 채널 개수만큼의 광소자, 광소자(141)를 제어하는 제어소자(142), 소정의 위치에 상기 광소자(141) 및 상기 제어소자(142)가 실장되는 기판(150), 광커넥터플러그(200)와의 면접(面接)을 이루는 리셉터클측인터페이스부(164), 입출사되는 광신호(180)를 소정의 각도만큼 편향시켜 광로(光路)를 형성하는 기능을 구비한 광신호반사부(161)가 형성되어 있는 리셉터클블럭(160)을 포함하여 이루어지고, 기판(150)과 상기 리셉터클블럭(160)간의 광정렬은, 상기 기판(150)에 형성되어 있는 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)와, 상기 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)에 대응하여 상기 리셉터클블럭(160)에 형성되어 있는 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)와의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100)을 제공한다.

또한, 전술한 광커넥터리셉터클(100) 및 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(210), 상기 광전송부재(210)가 장착되는 광전송부재장착부(223)와 상기 리셉터클측인터페이스부(164)와 맞대는 면에 형성되는 플러그측인터페이스부(221)를 구비하는 플러그블럭(220)을 포함하여 이루어지는 광커넥터플러그(200)를 포함하여 이루어지고, 상기 광커넥터플러그(200)과 상기 광커넥터리셉터클(100)간의 광정렬은, 상기 리셉터클블럭(160)에 형성된 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)와, 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)에 대응하여 상기 플러그블럭(220)에 형성된 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226) 간의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리를 제공한다.

또한, 광신호 채널 개수만큼의 제1광전송부재(310)와, 제1광전송부재장착부(323), 제2광전송부재어셈블리(400)와의 결합을 위한 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326) 및 제2광전송부재어셈블리(400)와 면접(面接)을 이루는 제1인터페이스부(321)를 구비하는 제1옵티컬블럭(320)을 포함하여 구성되는 제1광전송부재어셈블리(300);

상기 광신호 채널 개수만큼의 제2광전송부재(410)와, 상기 제2광전송부재장착부(423), 상기 제1정렬홈부(325)와 상기 제2정렬홈부(326)에 대응되어 각각 형성되어 있는 제1정렬돌부(424)와 제2정렬돌부(425) 및 상기 제1인터페이스부(321)에 맞대는 면에 형성되는 제2인터페이스부(421)를 구비한 제2옵티컬블럭(420)을 포함하여 구성되는 제2광전송부재어셈블리(400)를 포함하여 이루어지고, 제1광전송부재어셈블리 및 제2광전송부재어셈블리간의 광정렬은, 상기 제1정렬홈부(325)와 상기 제1정렬돌부(424) 및 상기 제2정렬홈부(326)와 상기 제2정렬돌부(425)간의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈을 제공한다.

본 발명의 광커넥터리셉터클 및 광커넥터어셈블리는, 그 주요효과로서, 저배화를 도모한다는 제1효과, 광정렬시간을 단축할 수있다는 제2효과 및 사용성을 증대시킨다는 제3효과를 갖는다.

제 1효과에 관련하여서는, 옵티컬블럭에 미러부를 구비하고 광경로를 형성함으로써 광전송부재(210)를 기판면에 평행하게 위치시킬 수 있어 소형화, 저배화가 가능해진다.

제 2효과에 있어서는, 종래의 광모듈들이 구성요소간의 상대적 위치나 배열 등을 시행착오의 방법으로 변경하면서, 최적의 전송효율을 만들어내는 지점을 찾아가는 공정, 즉 능동 광정렬(active optical alignment)의 과정이 필수적이었던 데 반해, 본 발명은, 이러한 별도의 능동광정렬 공정의 필요없이, 구성요소의 결합 즉시 소정의 광 전송효율을 얻을 수 있도록 하는 수동 광정렬(passive optical alignment)을 적용한다.

제3효과와 관련하여서는, 광전송부재관련부분을 미러부가 구비된 리셉터클과 광전송부재가 장착된 플러그로 분리하여 설계하고, 실사용시에는 이들간 조립으로 광경로를 완성하는 방식을 채택함으로써, 부품의 교체시 비용을 절감할 수 있게 하고, 현장 사용에 있어 편리함을 제공한다.

또한, 본 발명의 광전송부재커넥터모듈은, 광정렬(optical alignment)을 보장하는 광전송부재어셈블리 간의 체결구조로서의 2식의 정렬돌부와 정렬홈부에 있어, 이들이 제조 및 가공오차에도 불구하고 이러한 오차를 흡수하여 성공적으로 결합하기 위한 구성을 포함하도록 한다. 이로써, 종래의 광모듈들이 구성요소간의 상대적 위치나 배열 등을 시행착오의 방법으로 변경하면서, 최적의 전송효율을 만들어내는 지점을 찾아가는 공정, 즉 능동 광정렬(active optical alignment)의 과정이 필수적이었던 데 반해, 본 발명은, 이러한 별도의 능동광정렬 공정의 필요없이, 구성요소의 결합 즉시 소정의 광 전송효율을 얻을 수 있도록 하는 수동 광정렬(passive optical alignment)을 구현할 수 있게 한다.

또한, 이렇게 제시된 결합구조를 이용하여 실제 결합을 수행하는 과정에서, 결합을 용이하게 하는 절차가 주요 내용인 결합방법을 제시한다. 이는 특히 본 발명의 광전송부재어셈블리들을 자동화된 조립공정, 즉 로봇을 사용하여 조립을 수행하는 경우, 활용가능성이 높다.

마지막으로 광전송부재들을 결합구조를 통해 연결할 수 있도록 함으로써, 융착장비등 별도의 기구가 필요하지 않다는 사용편의성을 제공한다.

도 1은 종래기술1에 관한 설명도이다.
도 2는 종래기술2의 플러그 및 리셉터클을 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래기술2의 플러그의 세부 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 광커넥터리셉터클(100)에 광커넥터플러그(200)가 결합되는 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 리셉터클블럭(160)에 있어, 일실시예의 구성을 나타내는 저면도이다.
도 6(a)는 본 발명의 리셉터클블럭(160)의 일실시예의 저면도이고, 도 6(b)는 광경로의 형성양상을 나타내는 A-A’ 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어, 기판(150)과 리셉터클블럭(160)의 결합양태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어, 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부와 기판(150)에 실장된 광소자(141)가 광정렬되는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기판(150)에 형성된 장공형관통홀의 기능을 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 장공형관통홀과 기판에 형성된 정렬돌부간의 끼워맞춤공차에 관하여 설명하는 설명도이다.
도 11(a)는 본 발명의 광커넥터플러그(200)에 형성된 장공형홈부의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 11(b)는 광커넥터플러그의 후면의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 플러그블럭(220)에 형성된 장공형홈부와 리셉터클측체결부와의 결합시 장공형홈부의 기능을 나타내는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어, 체결을 용이하게 하기 위해 챔퍼링(170)한 모습을 나타내는 정면도이다.
도 14는 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 제1옵티컬블럭(320)의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 제2옵티컬블럭(420)의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 16는 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 결합구조의 일실시예에 있어서, 장공형홈부의 기능을 설명하는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 결합구조의 일실시예에 있어서, 장공형홈부과 정렬돌부간의 끼워맞춤공차에 관하여 설명하는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 일실시예에 있어, 광전송부재간 광정렬되는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 제1광전송부재어셈블리(300)와 제2광전송부재어셈블리(400)간의 결합모습을 나타내는 사시도이다.
도 20은 본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

광정렬보장과 관련하여서, 본 발명은 광소자의 광입출사면과 광전송부재에 의해 전송되는 광신호가 서로 수직을 이루도록 하면서 근접시키는, 이른바 버트 커플링(butt coupling) 방식을 응용하여 구현한다. 버트 커플링은 본래 광소자와 광전송부재의 종단면과의 상호 위치를 예정하고 조어(造語)된 개념이기는 하나, 이들외의 광요소들-집광기능을 하는 렌즈, 특정형상의 광투과부 등-이라도, 그들이 광신호경로(light pathway)상에 존재하는 경우에, 이들 각 요소를 거치면서 손실없이 광신호가 전송되기 위해서는 역시 광정렬의 개념이 도입되어야 하므로, 이하에서는 광소자와 광전송부재가 아니더라도 광요소들을 근접시켜 광정렬하는 경우에는 버트 커플링의 개념을 사용하여 설명하고자 한다.

이러한 방식으로 광요소와 광요소를 연결함에 있어, 요소간의 광신호 입출사면을 상호 접촉하는 방식뿐만 아니라, 비접촉이되 그 사이의 거리를 가깝게 유지하는 방식도 고려하여야 한다. 이는 상호 직접접촉하는 경우가 좀더 이상적이지만, 자동화된 공정을 이용하는 경우 발생하는 필연적인 제조오차를 고려할 때, 차라리 두 요소를 근접시키는 정도로 타협을 하고, 별도로 이러한 오차를 보정할 수 있는 요소를 구비하는 것이 효과적이기 때문이다.

버트 커플링의 경우, 이상적인 완전 광정렬(ideal optical alignment)의 조건은, 결합되는 광요소들의 광신호 입출사포인트가 서로 최대한 정확하게 일치시키면서, 이들간의 거리를 최소화하는 것을 통해 구현할 수 있다. 그러나, 광커넥터를 구성하는 내부의 각 구성요소 상호간의 위치 오차 및 각 광요소에 내재하는 제작오차를 감안한다면, 위와 같은 완전 광정렬은 불가능하다. 따라서, 현실적으로 가능한 수준의 광정렬을 위해, 다음의 두가지 광정렬 방법을 고려할 수 있다.

첫째, 광요소와 광요소간의 상대적 위치를 계속 변화시키면서 광전송효율이 최대가 되는 지점을 탐색하고, 상기 광전송효율이 최대가 되는 시점에서의 위치에 관련된 광요소의 상대적 위치를 고정하는 제1광정렬방법과 둘째, 제1광요소가 탑재되는 플랫폼 역할을 하는 부재인 제1플랫폼부와 대응되는 별도의 제2광요소가 탑재되는 플랫폼역할을 하는 부재인 제2플랫폼부를 두고, 상기 제1광요소는 상기 제1플랫폼부의 기준위치에 대해 소정의 확정된 위치에 실장된다는 제2조건, 상기 제2광요소는 상기 제2플랫폼부의 기준위치에 대해 확정된 위치에 장착된다는 제3조건과 함께, 상기 제1플랫폼부와 상기 제2플랫폼부의 위치를 정렬하는 제1조건을 충족시킴으로써 광정렬을 도모하는 제2광정렬 방법을 고려할 수 있다. 제1광정렬 방법은 소위 능동광정렬(active optical alignment)이며, 제2광정렬 방법은 소위 수동광정렬(passive optical alignment)이라 할 수 있다. 제1광정렬 방법은 광측정장비를 활용하여 측정된 광전송효율을 이용하므로, 광정렬에 대한 신뢰도가 높은 반면, 몇 단계에 걸쳐 광전송시스템의 구성요소들의 장착 위치를 순차적으로 정렬하여 고정해야 하므로, 공정이 복잡해지고, 전체공정시간이 길어지게 된다. 제2광정렬 방법은 상기 제2조건 및 제3조건의 성립과 함께, 소정의 허용한계내 수준에서의 광정렬을 보장할 수 있는 제1조건- 상기 제1플랫폼부와 상기 제2플랫폼부의 위치를 정렬하기 위한 조건-을 충족시키는 체결구조를 제안하는 것으로 귀결된다. 이러한 체결구조를 이용하여 정렬이 완료되면, 별도의 능동광정렬 작업이 필요없게 되어 전체공정 속도 및 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 이러한 제1, 제2 및 제3조건이 모두 성립되는 경우, 논리적으로 완전한 광정렬을 구현할 수 있게 되는 것이지만, 그 중 선택적으로 일부의 조건이 충족된다 하여 광정렬이 실패하는 것은 아니다. 다만, 부품이 소형화될수록, 부품의 제원에 대해 사용장비 및 금형의 오차가 갖게 되는 비중이 커지게 되고, 이러한 오차에도 불구하고, 광정렬을 이루기 위해서는 위의 세가지 조건의 전부 충족의 필요성이 커진다고 할 수는 있다.

이하, 전술한 원리를 응용한 실시예를 개시한다.

<제1 실시예>

본 제1실시예는 수동광정렬을 위한 결합구조를 구비한 광커넥터리셉터클 및 이를 포함하여 이루어지는 광커넥터어셈블리에 대한 것이다.

본 실시예의 광정렬을 위한 제1조건은, 광커넥터리셉터클에 있어서는, 리셉터클블럭(160)과 기판(150) 각각에 형성되는 2식의 정렬돌부와 2식의 정렬홈부를 결합하는 것을 통해 충족시키고, 광커넥터어셈블리에 있어서는, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200) 각각에 형성되는 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169) 와 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)의 결합에 의해 충족시킬 수 있다. 또한, 광정렬을 위한 제2조건과 제3조건이 문제되는 바, 상기 결합요소들의 결합으로 이들간의 중심축이 정렬되면, 이러한 중심축들에 대하여 소정의 상대적 위치에 각각 자리잡은 광소자(141)와 제1광투과부어레이의 광투과부 상호간, 그리고 제2광투과부어레이의 광투과부와 제3광투과부어레이의 광투과부 상호간은 그 중심이 기하학적 정렬-결과적으로 광정렬-되게 되는데, 상기 ‘소정의 상대적 위치’를 정하는 조건이 바로 제2조건 및 제3조건이다.

이하, 본 발명의 광커넥터리셉터클(100) 및 광커넥터어셈블리의 구성요소 및 각 구성요소 간의 관계 등 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 광커넥터리셉터클(100)은, 광신호 채널 개수만큼의 광소자(141), 제어소자(142), 소정의 위치에 광소자(141) 및 제어소자(142)가 실장되고, 리셉터클블럭(160)과의 결합을 위한 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)가 형성되어 있는 기판(150), 광커넥터플러그(200)와의 면접(面接)을 이루는 리셉터클측인터페이스부(164), 입출사되는 광신호(180)를 소정의 각도만큼 편향시켜 광로(光路)를 형성하는 기능을 구비한 광신호반사부(161) 및 광소자(141)를 덮어 수납하는 기능을 하는 공동(空洞, cavity)부(162) 및 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)에 대응하여 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)가 형성되어 있는 리셉터클블럭(160)을 주요구성요소로 갖는다.

또한 본 발명의 광커넥터어셈블리는, 전술한 광커넥터리셉터클(100)에 덧붙여 광전송부재(210)과 플러그블럭(220)을 포함하여 이루어지는 광커넥터플러그(200)를 더 포함한다. 광커넥터어셈블리에 있어, 광신호 및 전기신호의 관점에서는, 본 발명을 송신부에 사용하는 경우, 광소자(141)는 발광소자로서, 레이저다이오드(laser diode) 또는 VCSEL()가 채택될 수 있으며, 광전송부재(210)로부터 전송되어 온 광신호가 광커넥터플러그(200)의 플러그블럭(220)을 투과하여 광커넥터리셉터클(100)의 리셉터클측인터페이스에 입사된 후, 리셉터클블럭(160)의 내부를 일정거리만큼 투과한 후, 광신호반사부(161)에 의해 경로가 편향된다. 이렇게 편향된 광신호는 공동부(162)에 의해 수납되어 있는 광소자(141)로 입사되어 전기신호로 변환된다. 또한, 본 발명을 수신부에 사용하는 경우, 광소자(141)는 수광소자로서 PD(Photo Diode)를 채택할 수 있으며, 제어소자(142)에 의해 발생하는 전기신호에 의해 구동되는 광소자(141)로부터 방출된 광신호는 리셉터클블럭(160)의 공동부(162)를 지나 리셉터클블럭(160)의 내부를 투과하여 진행한 뒤, 광신호반사부(161)에서 경로가 편향되어 나아가다가 리셉터클측인터페이스부(164) 및 광커넥터플러그(200)의 플러그측인터페이스를 통해 플러그블럭(220)으로 입사되며, 이후, 광전송부재(210)의 코어부로 진입하여 전송되게 된다.

광커넥터플러그로부터 광신호를 접수하여 광소자(141)로 전송하거나, 이에 대해 역경로로 광신호를 전송하는 기능을 하는 광커넥터리셉터클(100)에 있어서, 광소자(141)는 본발명의 광커넥터가 단일 광신호채널을 위한 것일 때는 단일 광소자를 사용하지만, 멀티채널을 위한 것일 때는 채널 개수만큼의 광소자가 소요되어, 소위 광소자어레이(array)를 이루게 할 수 있다.

제어소자(142)는 Driver-IC 로서 광소자(141)를 구동하는 역할을 하며, 외부구동회로와도 전기적으로 접속되어 있어야 한다.

광소자(141) 및 제어소자(142)가 실장되는 기판(150)은 리셉터클블럭이 결합되는 등 지지역할을 기능하여야 하여 그에 따른 강성 및 강도가 요구되므로, 적절한 두께를 갖는 PCB 기판으로 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 그 상면으로부터 이면에 이르기까지 형성되는 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)은 드릴링 공정, 레이저가공공정, CNC/NC 밀링 공정 등으로부터 선택되는 공정을 통해 가공할 수 있다.

광소자(141) 및 제어소자(142)를 기판(150)에 실장하기 위해서는 기판(150)에 각 소자간 또는 외부 회로와 소자간을 전기적으로 접속하기 위한 패턴을 가진 전극패드들이 형성되어 있어야 하며, 광소자(141) 및 제어소자(142)를 전극패드에 실장하는 방법으로는 와이어 본딩, 플립 칩 본딩, SMT(surface mounting technology), 리플로우(reflow)의 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 와이어 본딩은 광소자를 서브스트레이트에 전기적 접속하는 것으로, 열 압착 공정과 초음파 본딩 방식 등을 고려할 수 있다. 열 압착 공정은 열과 압력을 가하여 접합부를 형성하며 전기 방전 또는 토치를 이용하여 직경 10-20㎛인 와이어의 끝 부분을 용융시키고 압력을 가하여 볼 본드(Ball Bond)를 형성한다. 접합조건으로 캐펄래리팁(Capillary Tip)을 이용하여 두 번째 접합 위치에서 와이어(Wire)에 압력을 가하여 접합부를 형성하고 와이어를 끊는 방식으로 웨지 본드(Wedge Bond)라고 한다. 접합속도는 대략 6bpm(bond per minute)이다. 초음파 본딩 공정은 수직 방향의 압력과 수평 방향으로 60KHz 정도의 초음파 진동을 가하여 상온에서 와이어를 패드에 접합한다. 압력과 진동에 의해 산화 막이 파괴되어 금속 접촉이 발생하고 상온에서 작업하므로 냉접부(Cold weld)를 형성한다. 패드 양단의 접합부는 볼웨지(Ball-wedge) 또는 웨지-웨지 본드(Wedge-wedge bond) 형태이며 웨지-웨지본드(Wedge-wedge bond)인 경우 캐펄래리팁(Capillary Tip)과 다른 형태의 툴(Tool)을 사용할 수 있다. 와이어(Wire) 재료로서는 Au나 Cu를 사용하며 접합속도는 대략 240bpm(bond per minute)이다. 플립칩 본딩은 광소자를 서브스트레이트 후면에 장착하는 방법으로 광소자와 서브스트레이트를 금(Gold) 혹은 납땜 범프(Solder Bump) 등을 이용하여 접합하는 공정이다. 또한, 도전성 페이스트를 소자의 후면에 도포하고, 리플로우(reflow) 장비를 이용해 열풍을 가하면, 상기 페이스트가 용융되어 솔더볼을 형성하게 되는데, 이를 SMT(Surface Mount Technology)라 하며, 소자 패키징 공정시, 저배화 및 소형화에 유리하다.

리셉터클블럭(160)은 광신호(180)의 편향(미러반사)을 통한 광경로(light pathway) 형성기능 및 광커넥터플러그(200) 또는 광소자(141)와의 인터페이스측에서 광신호정렬에 있어서의 보정 기능을 구비하는 일종의 옵티컬서브어셈블리(optical sub assembly)로서, 특히 상기 각 인터페이스부 및 광신호반사부(161)를 어떤 형상으로 구성할지 결정하는 것이 중요하다. 도6 내지 도8에는 이러한 리셉터클블럭(160)의 일실시예가 도시되어 있다.

리셉터클블럭(160)의 리셉터클측인터페이스부(164)는 광커넥터플러그(200)와 접속함에 있어, 광커넥터플러그(200)에 형성된 플러그측인터페이스부(221)와 서로 면접(面接)을 이루는 부위로서, 광신호가 이들 인터페이스부를 순차적으로 통과하여 감에 있어, 광정렬이 이루어져야 한다. 이러한 광정렬을 심화하기 위해 리셉터클측인터페이스부(164)에는 소정의 형상을 갖는 광투과부들이 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 플러그측인터페이스부(221)에 형성되는 광투과부어레이의 내용과 함께 후술하기로 한다.

리셉터클블럭(160)에 형성되는 광신호반사부(161)는 별도의 금속코팅면을 두어 구현할 수도 있으나, 바람직하게는 광신호(180)의 진행방향과 소정의 각도를 이루는 광신호반사면을 리셉터클블럭(160) 자체에 형성함으로써, 광소자(141)에서 출사되거나, 광전송부재(210)로부터 입사된 광신호(180)를 약 90도 경로변경할 수 있다. 이러한 광경로 형성양상의 일실시예가 도 6(b)에 도시되어 있다. 이는 리셉터클블럭(160) 소재의 굴절률이 공기의 굴절률보다 크기 때문에 생기는 빛의 전반사 현상을 이용한 것이다. 이러한 소정의 각도는 상기 리셉터클블럭(160) 소재의 굴절률이 약 1.41일 때, 전반사를 위한 임계각도가 약 45.1도임을 감안하여, 광신호반사부(180)에 입사되는 광신호(180)가 전반사될 수 있도록, 광신호(180)의 광신호반사면에 대한 입사각이 상기 임계각도보다 커지도록 결정되어야 한다. 만약 입사각이 상기 임계각도보다 작아지면, 전반사가 이루어지지 않고, 광신호(180)의 일부선속(線束)이 광신호반사면을 투과해버리게 되어 신호손실이 발생하게 되기 때문이다.

리셉터클블럭(160)에 형성되는 공동(空洞, cavity)부(162)는, 리셉터클블럭(160)과 기판(150)과의 결합시 리셉터클블럭(160)을 기판(150)의 상방으로부터 덮을 때, 리셉터클블럭(160)과 기판(150)의 밀착을 위해 광소자(141) 실장 부위와의 간섭을 피하고, 해당 부위를 수납하기 위한 공간이 필연적으로 요청되기 때문에 리셉터클블럭(160)의 모재(母材)에서 일부위를 함입하여 파낸 형상으로 형성한다. 공동부(162) 내부에는 광제어소자(142)를 반드시 포함할 필요는 없으나, 공동부(162) 내부에 포함시키면 칩을 보호하는 의미도 있으므로, 이런 사항을 고려하여 결정한다.

리셉터클블럭(160)의 공동부(162)에는, 전술한 광신호반사부(161)에서 반사된 광신호를 투과하고, 아래에 위치하는 광소자(141)로 보내기 위한 기능을 하는 광투과부가 형성된다. 특히 멀티채널에 대응하기 위해서는 이러한 광투과부도 채널 수만큼 형성되어야 하므로, 소위 제1광투과부어레이(array)(163)를 형성하게 된다. 광신호를 투과하고, 설정된 지점으로 집광하는 등 광정렬에 있어 보정기능을 수행하기 위한 것으로서의 광투과부의 형상은, 특히 볼록렌즈 형상을 갖게 할 수 있는데, 이를 통해 정렬이 어긋난 광신호, 즉 광축으로부터 이격되어 입출사된 광신호를 광축상에 형성된 렌즈의 초점 영역으로 집광할 수 있으며, 수광소자 및 발광소자 모두에 대응하여 사용 가능하다. 또한, 일반적으로 볼록렌즈의 곡률반경이 커지면 초점거리가 길어지게 됨을 감안하여 렌즈의 곡률반경 등 제원을 결정하여야 한다.

광신호는 리셉터클블럭(160)의 내부에서 일정 거리만큼을 통과하여야 하므로, 이를 위해 리셉터클블럭(160)은 사용되는 광신호의 파장대역을 투과하는 소재로 된 것이어야 한다. 이 때의 투과율은 70% ~ 100% 에 이르러야 하며, 이러한 투과율 높은 소재로서 바람직하게는, 실리콘(silicon)계, 에폭시(epoxy)계, ABS, 아크릴(acrylic)계, 폴리올레핀(polyolefine)계 및 또는 이들의 공중합체 중 어느 하나 이상을 선택하여 적용할 수 있다. 특히 실리콘 수지(resin)는, 그 구성에 있어 분자구조는 규소와 산소가 번갈아 있는 실록산 결합의 형태로 된 규소를 뼈대로 하며, 규소에 메틸기, 페닐기, 히드록시기 등이 첨가된 열가소성 또는 열경화성 수지로서, 전기 절연성, 내구성 및 내열성이 우수하다.

리셉터클블럭(160)은 광커넥터플러그(200)측과의 광정렬 및 기판(150)에 형성된 광소자(141)와의 광정렬 모두에 관여하므로, 정밀하게 성형되어야 한다. 또한, 그 소재가 바람직하게는 상기 언급한 합성수지로 되므로, 그 성형방법은 공정 속도나 최종 품질이 우수한 사출성형 방법을 통해 제작하는 것이 바람직한데, 사출성형공정의 하나의 실시예는 다음과 같다. 수지분말을 배합한 후 특정 온도까지 가열하여 용융시키고, 교반기를 이용해 교반한 후, 금형의 주입구에 준비된 수지 용융액을 주입한 후, 응고되면 금형을 분리하는 것이다. 리셉터클 블록의 사출성형을 위한 금형은 상기 언급한 광신호반사면을 포함하는 몸체형상뿐만 아니라, 전술한 광투과부의 상세형상, 기판(150)과의 결합을 위한 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167) 및 광커넥터플러그(200)와의 결합을 위한 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)의 형상까지도 반영하여 설계되어야 한다. 물론, 리셉터클블럭(160)을 자동화CNC 공정 또는 밀링가공 등의 공정으로 제조할 수도 있다.

리셉터클블럭(160)에 형성된 제1정렬돌부 및 제2정렬돌부의 형상은 사각기둥, 삼각기둥, 원기둥 등에서 선택할 수 있지만, 원기둥 이외의 모양으로 구성하는 경우, 제조오차 등으로 인해 결합이 어려워질 수 있고, 원기둥인 경우가 단면인 원의 중심위치와 반지름이라는 두 가지 파라미터만으로 위치정보를 확정할 수 있으므로, 결합구조로서 더 바람직하다. 제1정렬돌부 및 제2정렬돌부의 축방향 길이에 있어, 그 길이가 길어지면, 결합상태를 유지하는데 더 유리하기는 하지만, 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)들에 결합되어 기판(150)의 후면으로 돌출되는 부위의 크기도 커지므로, 저배화에 악영향을 줄 수 도 있으므로, 이를 감안한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 광커넥터리셉터클(100)에 덧붙여, 광커넥터플러그(200)를 추가하면 광커넥터어셈블리가 이루어진다. 광커넥터플러그(200)는 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(210), 광전송부재장착부(223)와 리셉터클블럭(160)에 형성된 리셉터클측인터페이스부(164)와 맞대는 면에 형성되는 플러그측인터페이스부(221)를 갖춘 플러그블럭(220)을 포함하여 이루어진다.

플러그블럭(220)은 광 신호가 그 내부에서 일정 거리를 통과하므로 투명 부재를 사용하여 성형하여야 하는데, 바람직하게는 사출성형이나 몰딩의 방법으로 성형한다. 또한, 그 소재는 광전송부재(210)로 송신되는 특정 파장대역을 갖는 광 신호 또는 광전송부재(210)로부터 수신되는 특정 파장대역의 광 신호에 대해, 그 파장대역의 광투과율이 70 ~ 100 % 인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 광 신호의 파장대역은 650 nm, 850 nm, 980 nm, 1310 nm, 1550 nm 등이 될 수 있는데, 이를 감안한다면, 바람직하게는 실리콘(silicon)계, 에폭시(epoxy)계, 올레핀계, ABS 수지 중 어느 하나를 포함하는 합성물을 사용할 수 있다. 광전송부재(210) 장착부(223)의 형성은 플러그블럭(220)의 사출성형금형에 해당 형상을 반영하여 플러그블럭(220)과 일체로 사출성형되게 하는 제1방법 또는 사출공정에서는 플러그블럭(220)만을 성형한 후, 레이저 절삭, NC, 밀링 등의 사후 공정을 통해 광전송부재장착부(223)를 추가로 형성하는 제2방법 중 선택할 수 있으나, 공정 속도나 공정 정밀도 등을 감안하였을 때, 전자의 방법이 더 바람직하다. 상기 광전송부재장착부(223)를 소정의 폭과 깊이를 갖는 홀(hole) 형상으로 형성하는 경우, 상기 폭과 깊이는 광전송부재(210)와의 끼워맞춤 공차를 고려하여 결정하여야 한다. 광전송부재(210)의 장착 후 삽입 반대 방향으로 이탈하는 것을 방지하기 위해, 접착용수지를 사용하여, 플러그블럭(220)과 광전송부재(210)를 고정할 수 있는데, 접착용 수지로는 에폭시(epoxy) 등을 사용할 수 있다.

플러그블럭(220)에 형성되는 플러그측인터페이스부(221)와 리셉터클블럭(160)에 형성되는 리셉터클측인터페이스부(164)는 광커넥터플러그(200)와 광커넥터리셉터클(100)의 결합시 서로 맞대어지는 부분이다. 이 부분에는 광신호를 투과하고, 상대 요소로 전송하는 기능을 하는 광투과부가 형성될 수 있다. 특히 멀티채널에 대응하기 위해서는 이러한 광투과부도 채널 수만큼 형성되어야 하므로, 소위 광투과부어레이(array)를 형성하게 된다. 즉 리셉터클측에는 제2광투과부어레이(165)가, 플러그측에는 제3광투과부어레이(222)가 형성되는 것이다. 광신호를 투과하고, 설정된 지점으로 집광하는 등 광정렬에 있어 보정기능을 수행하기 위한 것으로서의 광투과부의 형상은, 특히 볼록렌즈 형상을 갖게 할 수 있는데, 이를 통해 정렬이 어긋난 광신호, 즉 광축으로부터 이격되어 입출사된 광신호를 광축상에 형성된 렌즈의 초점 영역으로 집광할 수 있으며, 수광소자 및 발광소자 모두에 대응하여 사용 가능하다. 또한, 일반적으로 볼록렌즈의 곡률반경이 커지면 초점거리가 길어지게 됨을 감안하여 렌즈의 곡률반경 등 제원을 결정하여야 한다.

다음으로, 광커넥터리셉터클(100)과 기판(150)과의 광정렬결합을 위한 구성에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 광요소간 광정렬을 보장하기 위해서는 제1조건, 제2조건 및 제3조건이 충족되어야 하는데, 리셉터클블럭(160)과 기판(150)과의 결합에 있어서 제1조건의 충족은 리셉터클블럭에 형성된 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)와 기판(150)에 형성되어 있는 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)의 결합에 의해 이루어진다.

제1조건을 충족시켜 광정렬을 확보하기 위해서는 기판(150)상 광소자(141)실장위치 설정시의 기준점과 상기 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부들의 위치 설정에 있어서의 기준점을 서로 정렬하는 구조가 필요한데, 여기서 전자인 기준점은 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)가 되고, 후자인 기준점은 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)가 되며, 이들의 정렬은 제1정렬돌부(166)와 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬돌부(167)와 제2정렬홈부(152)의 끼워맞춤에 의해 구현된다. 다만, 전술한 바와 같이 광소자(141)의 실장위치 및 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부들의 위치는 제1정렬돌부(166)와 제2정렬돌부(167) 및 제1정렬홈부(151)과 제2정렬홈부(152)의 각 수평단면중심을 연결하는 연결선분 상에, 나아가 이들의 ‘등분점’상에 설정하는 것이 바람직하므로, 실제로는 이들 각각의 개별위치가 아닌, 제1정렬돌부(166)와 제2정렬돌부(167)간 간격(제1간격) 및 제1정렬홈부(151)과 제2정렬홈부(152)간의 간격(제2간격)만이 의미가 있다.

문제는 상기 제1간격, 제2간격에 대해서도 제작오차가 개입된다는 점인데, 즉, 기판(150)상에 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)의 성형시 이용되는 드릴링 머신이나 CNC/NC 밀링머신 등의 사용시에는 장비오차가 필연적으로 발생하며, 리셉터클블럭(160)의 사출성형에 있어서도 사출금형설계시 제작오차가 발생하며, 나아가 그러한 제작오차도 금형마다 각기 다르게 된다는 것이다. 비록 상기 제1간격과 제2간격이 동일한 값으로 설정된다 하더라도 실제 제작되는 과정에서, 제1간격 및 제2간격 간에는 차이가 발생하여 정렬결합은 불완전하게 되는데, 이러한 오차들의 존재로 인해, 제1정렬홈부(151)과 제1정렬돌부(166)는 결합이 이루어지지만 제2정렬홈부(152)과 제2정렬돌부(167)가 끼워맞춤되지 않는 등의 상황이 발생하여 전체적으로 체결이 실패하게 될 가능성이 존재한다. 일반적으로, 제1조건이 성립하기 위해서는, 첫째, 제1간격 및 제2간격에 있어 발생하는 오차의 차이가 관리되어야 하고, 이것이 어렵다면 최소한 그러한 차이를 흡수할 수 있는 구조를 제시하여야 하며(제1-1조건), 둘째, 제1정렬돌부(166)와 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬돌부(167)와 제2정렬홈부(152)의 끼워맞춤공차가 관리되어야 한다(제1-2조건).

먼저, 제1-1조건에 대하여, 본 발명은 제1정렬돌부(166), 제2정렬돌부(167) 및 제1정렬홈부(151)은 각각 원형단면을 가지고, 제2정렬홈부(152)은 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성되는 장공형관통홀로 구성하는 것을 제안한다. 이러한 장공형관통홀은, 장공형관통홀의 중심점인 기준위치에 대해 제1정렬홈부(151) 방향인 내측과 그 반대 방향인 외측방향 모두에 대해 소정의 길이만큼 길게 형성되어야 한다. 내측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 짧은 경우에 대응하는 것이고, 외측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 긴 경우에 대응하는 것이며 이에 대하여는 도 9의 설명도를 참고한다. 이러한 장공형관통홀의 일실시예가 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 상기 소정의 길이는 상기 언급한 장비를 이용한 홀가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 한다. 이러한 장공형관통홀의 형상을 설계함에 있어, 상기 연결선 방향으로만 길게 형성하여야 하고, 연결선과 수직한 방향으로는 제2정렬돌부(167)의 지름길이와 동일한 길이를 유지하여야 한다. 그렇지 않으면, 전술한 광정렬의 제2조건과 제3조건의 성립이 불가능해지기 때문이다.

다음으로, 제1-2조건에 대하여, 제1정렬홈부(151)과 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬홈부(152)과 제2정렬돌부(167)가 도 10(a)에서와 같이 적당한 공차를 가지고 끼워맞춤결합된다면, 이들 각 쌍(pair)은 중심축이 정렬되었다고 간주하여야 한다. 이러한 공차는 상기 언급한 장비를 이용한 홈부가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 하는데, 정렬홈부보다 정렬돌부 단면의 직경이 더 큰 경우- 죔새가 발생하는 경우- 에는 광정렬의 신뢰성은 증대되지만, 결합이 불가능하게 될 우려가 있고, 반대로, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 정렬돌부보다 정렬홈부 단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 틈새가 발생하는 경우에는 결합은 용이해지지만, 광정렬의 신뢰성이 저하될 우려가 있다는 것을 감안하여야 한다. 본 발명의 경우, 결합구조를 형성하는 기판(150) 및 블록의 소재적 특성을 감안 할 때, 억지끼워맞춤이나 헐거운끼워맞춤에 해당하는 공차보다는 중간끼워맞춤이 가능한 공차를 적용하는 것이 바람직하다.

물론, 전술한 제1-1조건 및 제1-2 조건에 있어서, 정밀한 장비나 공정을 사용함을 통해 앞서 언급된 오차 및 공차의 스케일(scale)이, 제품의 실제 치수에 대해 무시할만한 오더(order)이거나, 제품의 소재가 일정 정도 무른 성질이 있어, 오차가 존재하더라도 결합에 지장이 없는 경우에는, 제1정렬홈부(151), 제1정렬돌부(166), 제2정렬홈부(152) 및 제2정렬돌부(167) 모두를 원형단면으로 구성하는 것도 무방할 것이다. 특히 PCB기판(150)의 경우는, 상대적으로 낮은 강도를 갖는 기판 소재의 특성상 앞서 언급한 제1-1조건 및 제1-2조건을 엄격히 충족하지 않아도 되는데, 이는 설령 정렬돌부의 직경이 정렬홈부의 직경보다 크다거나, 상기 제1간격과 제2간격간의 오차가 있다 하더라도, 결합과정에서 PCB 기판에 형성된 정렬홈부의 내벽이 일부 마멸되면서 강제로 결합이 이루어지는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, PCB을 이용한 실시예에서, 제1-2조건에 있어서의 끼워맞춤공차는 낮은 수준의 억지끼워맞춤공차로도 할 수 있고, 제1-1조건에 있어서도 굳이 제2정렬홈부(152)을 장공형관통홀로 할 것이 아니라 단순 원형단면을 갖는 것으로 구성하는 것으로 충분하다. 또한, 높은 가공정밀도를 갖는 장비들을 사용하여 본 발명의 기판을 가공하는 경우에는 상기 언급한 장공형관통홀이 아닌 정원 단면을 가지도록 제2정렬홈부를 구현하여도 무방할 것이다.

다음으로, 제2조건을 성립시키기 위한 구성은, 기판(150) 상의 광소자(141) 실장 위치를 기판(150)의 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정함을 통해 이루어진다. 일례로, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 네 개의 광소자(141)를 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점 등에 실장할 수도 있다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 광소자(141) 실장 위치를 설정하는 것이 바람직할 것이다. 나아가 상기 연결선분의 등분점상에 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서의 소정의 상대적 위치는 후술할 제3조건을 성립시키기 위한 구성에서 언급되는 ‘소정의 상대적 위치’와 연동되어야 하는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

다음으로 제3조건을 성립시키기 위한 구성은, 제1광투과부어레이(163)를 이루는 각 광투과부의 중심을 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정하는 것이다. 일례로, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 제1광투과부어레이(163)를 구성하는 네 개의 광투과부들의 중심을 각각 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점 등에 위치시킬 수도 있다. 이를 다시 표현한다면 광소자의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 정렬돌부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 평행하는 관계라 할 수 있다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 다시 표현한다면 광소자의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 결합돌부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 일치하는 관계라고 할 수 있다.

나아가 상기 연결선분의 ‘등분점상’에 설정하는 것이 위치설정의 용이성 차원에서 더욱 바람직하다. 이 때, 상기 ‘소정의 상대적 위치’는 전술한 광소자(141)의 실장과 관련한 ‘소정의 상대적 위치’와 정확히 일치하여야 한다.

요컨대, 기판(150)에 있어 기준 위치인 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 광소자(141)들이 항상 위치하게 되어 제2조건이 충족되고, 리셉터클블럭(160)에 있어 기준 위치인 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 공동부(162)에 형성되는 광투과부들이 위치하게 되어, 제3조건이 충족되는 것이다.

다음으로는, 상기 제2조건 및 제3조건의 충족을 위한 설계와 구현간의 오차가 어떻게 흡수되는 지를 설명한다.

광소자(141)의 실장위치가 결정되면, 실제로 그 위치에 전극패드가 형성되고, 그 위에 광소자(141)가 실장되어야 하는데, 통상 광소자(141)를 다이본딩하는 장비의 작동오차는 수십에서 수백마이크로미터이므로, 그 정도의 오차가 발생함을 감안해야 한다. 이는, 광소자(141)를 실장함에 있어, 실제 제작품에서의 광소자(141)는 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터의 오차가 수반된다는 의미이다.

또한, 제1광투과부어레이(163)의 각 광투과부의 위치가 확정되면, 실제로 이를 반영하여리셉터클블럭(160)이 성형되는데, 리셉터클블럭(160)은, 수지(resin)재질로 되며, 바람직하게는 사출성형(injection molding) 등의 방법으로 성형된다. 이때, 사출금형의 제작오차는 통상 수십에서 수백 마이크로미터이내이므로, 실제 제작품에서의 각 광투과부는 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터만큼 이격되어 위치된다는 의미이다. 이들 각 조건별 발생 오차는 누적되므로, 실제 발생한 오차는 광소자(141)의 실장오차와 광투과부의 이격오차의 합이 되는데, 이러한 오차의 발생은 불가피한 것이며, 다만 실장되는 광소자(141)의 크기나 광전송부재(210)의 코어부 직경값을 적절히 큰 값으로 설정하여 그 영향을 무화(無化)해야 할 뿐이다. 다시 말하면, 광소자(141)의 크기나 광전송부재(210)의 코어부 직경값을 적절히 설정한다면, 전술한 제2조건 및 제3조건 관련 오차는 더 이상 영향이 없게 되므로, 제2조건 및 제3조건이 충족된다고 말할 수 있게 된다는 의미이다.

또한, 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)의 모서리를, 각각 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)과의 용이한 결합을 위해 도 13에 도시된 바와 같이 모따기(chamfering)(170)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 1-2조건을 충족시키기 위해, 헐거운끼워맞춤의 공차는 지양하므로, 상기 결합구조를 이용하여 리셉터클블럭(160)과 기판(150)을 결합하는 것은 용이하지 않으며, 나아가, 자동화 공정을 이용하여 조립기계를 이용하는 경우에는 이러한 기계의 작동오차까지 더해지게 되므로, 원활한 조립이 더 어려울 수 있다. 따라서, 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)의 모서리를 모따기하면, 이들의 끝단부의 단면크기는 원래의 단면크기보다 줄어들게 되므로, 이들을 제1정렬홈부(151)과 제2정렬홈부(152)의 수직상방에 위치시킨 후, 하방으로 이송하여 결합을 시도할 때, 용이하게 자리를 잡을 수 있게 되고, 일단 정렬홈부의 입구에 정렬돌부가 자리를 잡게 되면 이후 장착과정은 쉽게 이루어질 수 있다. 모따기의 경사도는 20도 에서 60도 사이의 각도 중 임의의 각도를 선택할 수 있으나, 끝단부 단면크기가 원래의 단면크기보다 너무 작아지면, 삽입과정에서 측면부에 충돌이 발생할 수 있고, 이 둘간의 크기에 별차이가 없다면, 모따기하는 의미가 없을 것이므로, 모따기의 경사도로서는 45도를 선택하는 것이 바람직하다.

기판(150)에 형성된 제1정렬홈부 및 제2정렬홈부의 입구에 경사형(테이퍼형) 탭부(tapered tab)를 가공하는 것을 고려할 수도 있으나, 기판(150) 두께는 상대적으로 얇아 이러한 탭부 가공이 어려울 뿐만 아니라, 특히 PCB기판인 경우, 상대적으로 낮은 강도로 인해, 결합부위의 일부가 마멸되면서 결합이 상대적으로 용이하게 이루어질 수 있음을 감안할 때, 탭부가공을 생략하여도 무방하다.

다음으로는 특히, 제2정렬홈부(152)이 장공형관통홀인 경우에 있어서, 리셉터클블럭(160)과 기판(150)과의 결합방법에 대해 설명한다. 제2정렬홈부(152)에 제2정렬돌부(167)가 먼저 결합되면, 제1정렬홈부(151)의 단면 형상은 정원(正員)형상이어서 그 중심축과 제1정렬돌부(166)의 중심축이 일직선상에 위치하지 않고 이격되어 있으면 이들간 결합은 어려워진다는 감안할 때, 결국 전체적인 체결은 실패하게 되는데, 특히 자동화된 조립공정에서 기계에 의해 조립이 수행되는 경우에는 더욱 문제될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 소정의 단계로 구성된 결합방법을 제안한다. 첫째, 제1정렬돌부(166)를 제1정렬홈부(151)에 소정의 깊이만큼 삽입한다. 이러한 소정의 깊이의 결정에 있어서, 그 깊이가 너무 커지면, 제2정렬돌부(167)의 중심축과 제2정렬홈부(152)(장공형)의 중심축이 많이 어긋나버려 결합이 불가능해지고, 그 깊이가 너무 작으면, 제2정렬돌부(167)와 제2정렬홈부(152)의 결합단계로 나아갈 때, 약간의 움직임에도 제1정렬홈부(151)에 일부 삽입되어 있던 제1정렬돌부(166)가 쉽게 이탈해버려 다시 삽입을 시도해야하는 상황이 발생할 수 있음을 감안하여야 한다. 둘째, 상기 제1정렬돌부(166)의 상기 제1정렬홈부(151)에의 삽입상태를 유지하면서, 상기 리셉터클블럭(160)이 상기 기판(150)에 대해 평행하게 위치될 때까지 상기 제2 정렬돌부를 상기 제2정렬홈부(152)에 삽입한다. 첫째단계에서의 제1정렬돌부(166)의 삽입분보다 제2정렬돌부(167)의 삽입분이 커지면, 다시 제1정렬돌부(166) 및 제1정렬홈부(151)의 중심축이 서로 크게 어긋나 결합과정의 진행이 어려워질 수 있으므로, 제2정렬돌부(167)의 삽입은 리셉터클블럭(160)이 기판(150)에 대해 평행하게 위치하는 시점까지 수행하는 것이 바람직하다. 셋째, 리셉터클블럭(160)의 기판(150)에 대한 상대적 위치를 평행하게 유지하면서 가동범위 끝까지 삽입하여 결합을 완료한다. 이를 위해서는 결합을 위한 압력을 리셉터클블럭(160)의 두 지점, 바람직하게는 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)가 형성되어 있는 지점 위에서 동일한 크기로 가하는 것을 고려한다.

리셉터클블럭(160)과 기판(150)과의 결합에 있어, 본 발명의 실시 환경에서 진동이나 외부 충격력 등이 발생하다면, 제1정렬돌부(166)나 제2정렬돌부(167) 중 어느 하나가 정렬홈부로부터 부분이탈할 가능성이 있고, 이렇게 되면, 광정렬이 파괴되므로, 광신호의 손실이 발생하게 된다. 이러한 상황을 방지하게 위해, 상기 결합방법의 첫째단계에 앞서 리셉터클블럭(160)과 기판(150)의 접촉면에 접착제를 도포하는 과정을 더 둔다면, 결합구조를 이용하여 결합이 완료된 후에 리셉터클과 기판(150)간의 면접촉까지도 보장할 수 있게 되어, 외력에 의해 결합부위의 일부가 해제방향으로 이동하여 광정렬이 흐뜨러지는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 다만, 접착제 도포과정에서, 광신호의 경로상에 접착제가 흘러 묻지 않도록 주의하여야 한다.

다음으로, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 광정렬결합을 위한 구성에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 결합에 있어서 제1조건의 충족은 광커넥터리셉터클에 형성된 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)와 광커넥터플러그에 형성된 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)의 결합에 의해 이루어진다. 제1, 제2리셉터클측체결부 및 제1, 제2플러그측체결부들의 단면형상은 사각형, 삼각형, 원 등에서 선택할 수 있지만, 원 이외의 모양으로 구성하는 경우, 제조오차 등으로 인해 결합이 어려워질 수 있고, 원인 경우, 그 중심위치와 반지름이라는 두 가지 파라미터만으로 평면상의 위치를 확정할 수 있으므로, 결합구조로서 더 바람직하다.

제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)는 소정의 간격을 가지고 설치되는데, 이 간격에 따라 제2광투과부어레이(165)를 이루는 광투과부들간의 간격이 결정된다. 물론, 이러한 간격과 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)간의 간격은 동일하게 설정되어야 한다.

이제 앞서 언급한 제1조건을 충족시켜 광정렬을 확보하기 위해서는 플러그의 광투과부들의 위치설정시의 기준점과 상기 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부들의 위치 설정에 있어서의 기준점을 서로 정렬하는 구조가 필요한데, 여기서 후자의 기준점은 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)가 되고, 전자의 기준점은 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)가 되며, 이들의 정렬은 제1리셉터클측체결부(168)와 제1플러그측체결부(225) 및 제2리셉터클측체결부(169)와 제2플러그측체결부(226)의 끼워맞춤에 의해 구현된다. 다만, 전술한 바와 같이 광소자(141)의 실장위치 및 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부들의 위치는 제1리셉터클측체결부(168)와 제2리셉터클측체결부(169) 및 제1리셉터클측체결부(168)과 제2 리셉터클측체결부 의 각 수평단면중심을 연결하는 연결선분 상에, 나아가 이들의 ‘등분점’상에 설정하는 것이 바람직하므로, 실제로는 이들 각각의 개별위치가 아닌, 제1리셉터클측체결부(168)와 제2리셉터클측체결부(169)간 간격(제1간격) 및 제1플러그측체결부(225)와 제2플러그측체결부(226)간의 간격(제2간격)만이 의미가 있다.

문제는 상기 제1간격, 제2간격에 대해서도 제작오차가 개입된다는 점인데, 즉 리셉터클블럭(160) 또는 플러그블럭(220)의 사출성형에 있어서 사출금형설계시 제작오차가 발생하는데, 그러한 제작오차도 금형마다 각기 다르게 된다는 것이다. 비록 상기 제1간격과 제2간격이 동일한 값으로 설정된다 하더라도 실제 제작되는 본 발명에 있어, 제1간격 및 제2간격 간에는 차이가 발생하여 정렬결합은 불완전하게 되는데, 이러한 오차들의 존재로 인해, 제1리셉터클측체결부(168)와 제1플러그측체결부(225)는 결합이 이루어지지만 제2리셉터클측체결부(169)와 제2플러그측체결부(226)가 끼워맞춤되지 않는 등의 상황이 발생하여 전체적으로 체결이 실패하게 될 가능성이 크다. 일반적으로, 제1조건이 성립하기 위해서는, 첫째, 제1간격 및 제2간격의 차이가 관리되어야 하고, 이것이 어렵다면 최소한 그러한 차이를 흡수할 수 있는 구조를 제시하여야 하며(제1-1조건), 둘째, 제1리셉터클체결부(돌부형상)과 제1플러그측체결부(225)(홈부형상) 및 제2리셉터클측체결부(169)(돌부형상)과 제2플러그측체결부(226)(홈부형상)의 끼워맞춤공차가 관리되어야 한다(제1-2조건).

먼저, 제1-1조건에 대하여, 본 발명은 제1리셉터클측체결부(168), 제2리셉터클측체결부(169) 및 제1플러그측체결부(225)는 각각 원형단면을 가지고, 제2플러그측체결부(226)는 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성되는 장공형관통홀로 구성하는 것을 제안한다. 이러한 장공형관통홀은, 장공형관통홀의 중심점인 기준위치에 대해 제1플러그측체결부(225) 방향인 내측과 그 반대 방향인 외측방향 모두에 대해 소정의 길이만큼 길게 형성되어야 한다. 내측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 짧은 경우에 대응하는 것이고, 외측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 긴 경우에 대응하는 것이다. 상기 소정의 길이는 상기 언급한 장비를 이용한 홀가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 한다. 이러한 장공형관통홀의 형상을 설계함에 있어, 상기 연결선 방향으로만 길게 형성하여야 하고, 연결선과 수직한 방향으로는 제2리셉터클측체결부(169)의 지름길이와 동일한 길이를 유지하여야 한다. 그렇지 않으면, 전술한 광정렬의 제2조건과 제3조건의 성립이 불가능해지기 때문이다. 그러한 실시예가 도 11 및 도12에 도시되어 있다.

다음으로, 제1-2조건에 대하여, 제1플러그측체결부(225)와 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2플러그측체결부(226)와 제2리셉터클측체결부(169)가 적당한 공차를 가지고 끼워맞춤결합된다면, 이들 각 쌍(pair)은 중심축이 정렬되었다고 간주하여야 한다. 이러한 공차는 상기 언급한 장비를 이용한 홈부가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 하는데, 홈부보다 돌부 단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 죔새가 발생하는 경우에는 광정렬의 신뢰성은 증대되지만, 결합이 불가능하게 될 우려가 있고, 반대로, 돌부보다 홈부단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 틈새가 발생하는 경우에는 결합은 용이해 지지만, 광정렬의 신뢰성이 저하될 우려가 있다는 것을 감안하여야 한다. 본 발명의 경우, 결합구조를 형성하는 블록의 소재적 특성을 감안 할 때, 억지끼워맞춤이나 헐거운끼워맞춤에 해당하는 공차보다는 중간끼워맞춤이 가능한 공차를 적용하는 것이 바람직하다.

물론, 전술한 제1-1조건 및 제1-2 조건에 있어서, 정밀한 장비나 공정을 사용함을 통해 앞서 언급된 오차 및 공차의 스케일(scale)이, 제품의 실제 치수에 대해 무시할만한 오더(order)이어서, 오차가 존재하더라도 결합에 지장이 없는 경우에는, 제1플러그측체결부(225), 제1리셉터클측체결부(168), 제2플러그측체결부(226) 및 제2리셉터클측체결부(169) 모두를 원형단면으로 구성하는 것도 무방할 것이다.

다음으로, 제2조건을 성립시키기 위한 구성은, 리셉터클측인터페이스에 형성되는 제2광투과부어레이(165)를 이루는 각 광투과부의 중심 위치를 리셉터클 블록상의 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정함을 통해 이루어진다. 일례로, 상기 연결선분을 5등분하는 4개의 점을 상정하고, 네 개의 광투과부의 중심을 각각 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점 등에 위치시킬 수 있다. 이를 다시 표현한다면 제2광투과부어레이를 이루는 각 광투과부들의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 리셉터클측체결부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 평행하는 관계라 할 수 있다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 광투과부의 중심위치를 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 다시 표현한다면 상기 광투과부들의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 리셉터클체결부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 일치하는 관계라고 할 수 있다. 나아가 상기 연결선분의 등분점상에 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서의 소정의 상대적 위치는 후술할 제3조건을 성립시키기 위한 구성에서 언급되는 ‘소정의 상대적 위치’와 연동되어야 하는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

다음으로 제3조건을 성립시키기 위한 구성은, 제3광투과부어레이(222)를 이루는 각 광투과부의 중심을 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정하는 것이다. 일례로, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 제3광투과부어레이(222)를 구성하는 네 개의 광투과부들의 중심을 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점 등에 위치시킬 수도 있다. 이를 다시 표현한다면 제3광투과부어레이를 이루는 각 광투과부들의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 플러그측체결부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 평행하는 관계라 할 수 있다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 광투과부의 중심위치를 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 다시 표현한다면 상기 광투과부들의 중심들을 연결하는 선분이 2개의 플러그측체결부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 일치하는 관계라고 할 수 있다. 나아가 상기 연결선분의 ‘등분점상’에 설정하는 것이 위치설정의 용이성 차원에서 더욱 바람직하다. 이 때, 상기 ‘소정의 상대적 위치’는 전술한 제2광투과부어레이(165)를 이루는 광투과부들과 관련한 ‘소정의 상대적 위치’와 정확히 일치하여야 한다.

요컨대, 광커넥터리셉터클(100)에 있어 기준 위치인 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 리셉터클블럭(160)에 형성된 광투과부들이 항상 위치하게 되어 제2조건이 충족되고, 광커넥터플러그(200)에 있어 기준 위치인 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226)에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 플러그블럭(220)에 형성된 광투과부들이 위치하게 되어, 제3조건이 충족되는 것이다.

또한, 제2 및 제3광투과부어레이(222)의 각 광투과부의 위치가 확정되면, 실제로 이러한형상정보를 반영하여 리셉터클블럭(160) 및 플러그블럭(220)이 성형되는데, 리셉터클블럭(160)은, 수지(resin)재질로 되며, 바람직하게는 사출성형(injection molding) 등의 방법으로 성형된다. 이때, 사출금형의 제작오차는 통상 수십에서 수백 마이크로미터이내이므로, 실제 제작품에서의 각 광투과부는 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터만큼 이격되어 위치된다는 의미이다. 이들 각 조건별 발생 오차는 누적되므로, 실제 발생한 오차는 제2광투과부어레이(165)의 광투과부들과 제3광투과부어레이(222)의 광투과부들의 이격 위치오차의 합이 되는데, 이러한 오차의 발생은 불가피한 것이며, 다만 실장되는 광소자(141)의 크기나 광전송부재(210)의 코어부 직경값을 적절히 큰 값으로 설정하여 그 영향을 무화(無化)해야 할 뿐이다. 다시 말하면, 광소자(141)의 크기나 광전송부재(210)의 코어부 직경값을 적절히 설정한다면, 전술한 제2조건 및 제3조건 관련 오차는 더 이상 영향이 없게 되므로, 제2조건 및 제3조건이 충족된다고 말할 수 있게 된다는 의미이다.

광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 결합은, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)에 각각 형성된 2식의 체결부(167)와 대응체결부(225)의 결합을 통해 이루어지지만, 이들 결합요소를 결합하는 것 외에, 실시과정에서의 신뢰성, 안정성을 도모하기 위해, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 접촉부위에 별도의 접착제를 도포하여 접착하는 추가 공정을 둘 수 있다. 이 때는 각 광투과부 및 광신호가 투과되는 광경로(light pathway) 상에 위치한 부위에 접착제가 흘러 묻지 않도록 주의하여야 한다.

또한, 제1리셉터클측체결부(168)(돌부형상) 및 제2리셉터클측체결부(169)(돌부형상)의 모서리를, 각각 제1플러그측체결부(225)(홈부형상) 및 상기 제2플러그측체결부(226)(홈부형상)와의 용이한 결합을 위해 모따기(chamfering) (170)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 1-2조건을 충족시키기 위해, 헐거운끼워맞춤의 공차는 지양하므로, 상기 결합구조를 이용하여 리셉터클블럭(160)과 기판(150)을 결합하는 것은 작업상 용이하지 않을 수 있으며, 나아가, 자동화 공정을 이용하여 조립기계를 이용하는 경우에는 이러한 기계의 작동오차까지 더해지게 되므로, 원활한 조립이 더 어려울 수 있다. 따라서, 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)의 모서리를 모따기(170)하면, 이들의 끝단부의 단면크기는 원래의 단면크기보다 줄어들게 되므로, 이들을 제1플러그측체결부(225)와 제2플러그측체결부(226)로 결합을 시도할 때, 용이하게 자리를 잡을 수 있게 되고, 일단 홈부입구에 돌부가 일단 자리를 잡게 되면 이후의 장착과정은 쉽게 이루어질 수 있다. 모따기의 경사도는 20도 에서 60도 사이의 각도 중 임의의 각도를 선택할 수 있으나, 끝단부 단면크기가 원래의 단면크기보다 너무 작아지면, 삽입과정에서 측면부에 충돌이 발생할 수 있고, 이 둘간의 크기에 별차이가 없다면, 모따기하는 의미가 없을 것이므로, 모따기의 경사도로서는 45도를 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 제1플러그측체결부(225)와 제2플러그측체결부(226)의 입구에는 경사형탭부(227)(tapered tab)를 가공하는 것을 고려할 수 있다. 이렇게 하면, 홈부의 입구가 넓어지게 되는 효과가 있어, 돌부와의 체결의 초기 단계에서 결합을 용이하게 유도하는 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이 이러한 경사형탭부의 경사도도 45도로 하는 것이 바람직하다.

다음으로는 특히, 제2플러그측체결부(226)가 장공형관통홀인 경우에 있어서, 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 광정렬결합구조를 이용한 결합방법에 대해 설명한다. 제1플러그측체결부(225)의 단면 형상은 정원(正員)형상이어서 그 중심축과 제1리셉터클측체결부(168)의 중심축이 일직선상에 위치하지 않고 이격되어 있으면 이들간 결합은 어려워진다는 감안할 때, 제2플러그측체결부(226)에 제2리셉터클측체결부(169)가 먼저 결합되면, 결국 전체적인 체결은 실패하게 되는데, 특히 자동화된 조립공정에서 기계에 의해 조립이 수행되는 경우에는 더욱 문제될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 소정의 단계로 구성된 결합방법을 제안한다. 첫째, 제1리셉터클측체결부(168)를 제1플러그측체결부(225)에 소정의 깊이만큼 삽입한다. 이러한 소정의 깊이의 결정에 있어서, 그 깊이가 너무 커지면, 제2리셉터클측체결부(169)의 중심축과 제2플러그측체결부(226)(장공형)의 중심축이 많이 어긋나버려 결합이 불가능해지고, 그 깊이가 너무 작으면, 제2리셉터클측체결부(169)와 제2플러그측체결부(226)의 결합단계로 나아갈 때, 약간의 움직임에도 제1플러그측체결부(225)에 일부 삽입되어 있던 제1리셉터클측체결부(168)가 쉽게 이탈해버려 다시 삽입을 시도해야하는 상황이 발생할 수 있음을 감안하여야 한다. 둘째, 상기 제1리셉터클측체결부(168)의 상기 제1플러그측체결부(225)에의 삽입상태를 유지하면서, 상기 광커넥터리셉터클(100)이 상기 광커넥터플러그(200)에 대해 평행하게 위치될 때까지 상기 제2리셉터클측체결부(169)를 상기 제2플러그측체결부(226)에 삽입한다. 이때의 제2리셉터클측체결부(169)의 삽입분이 첫째단계에서의 제1리셉터클측체결부(168)의 삽입분보다 커지면, 다시 제1리셉터클측체결부(168) 및 제1플러그측체결부(225)의 중심축이 서로 크게 어긋나 이후 결합과정의 진행이 어려워질 수 있으므로, 제2리셉터클측체결부(169)의 삽입은 광커넥터리셉터클(100)이 광커넥터플러그(200)에 대해 평행하게 위치하는 시점까지 수행하는 것이 바람직하다는 것이다. 셋째, 광커넥터리셉터클(100)의 광커넥터플러그(200)에 대한 상대적 위치를 평행하게 유지하면서 가동범위 끝까지 삽입하여 결합을 완료한다. 이를 위해서는 결합을 위한 압력을 광커넥터리셉터클(100)의 두 지점, 바람직하게는 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)가 형성되어 있는 지점 위에서 동일한 크기로 가하는 것을 고려한다.

광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)와의 결합에 있어, 본 발명의 실시 환경에서 진동이나 외부 충격력 등이 발생하다면, 제1리셉터클측체결부(168)나 제2리셉터클측체결부(169) 중 어느 하나가 광커넥터플러그(200)로부터 부분이탈할 가능성이 있고, 이렇게 되면, 광정렬이 파괴되므로, 광신호의 손실이 발생하게 된다. 이러한 상황을 방지하게 위해, 상기 결합방법의 첫째 단계에 앞서 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)의 접촉면에 접착제를 도포하는 과정을 더 둔다면, 결합구조를 이용하여 결합이 완료된 후에 광커넥터리셉터클(100)과 광커넥터플러그(200)간의 면접촉까지도 보장할 수 있게 되어, 외력에 의해 결합부위의 일부가 해제방향으로 이동하여 광정렬이 흐뜨러지는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 다만, 접착제 도포과정에서, 광신호의 경로상에 접착제가 흘러 묻지 않도록 주의하여야 한다.

<제 2 실시예>

본 발명의 광전송부재커넥터모듈의 구성요소 및 이들간의 관계 등 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 광전송부재커넥터모듈은, 광신호 채널 개수만큼의 제1광전송부재(310)와, 제1광전송부재장착부(223), 제2광전송부재어셈블리(400)와의 결합을 위한 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326) 및 제2광전송부재어셈블리(400)와 면접(面接)을 이루는 제1인터페이스부(321)를 구비하는 제1옵티컬블럭(320)으로 구성되는 제1광전송부재어셈블리(300)와, 역시 광신호 채널 개수만큼의 제2광전송부재(410), 제2광전송부재장착부(423), 제1정렬홈부(325)와 제2정렬홈부(326)에 대응되어 각각 형성되어 있는 제1정렬돌부(424)와 제2정렬돌부(425) 및 제1인터페이스부(321)에 맞대는 면에 형성되는 제2인터페이스부(421)를 구비한 제2옵티컬블럭(420)으로 이루어지는 제2광전송부재어셈블리(400)를 주된 구성요소로 한다. 이러한 구성의 일실시예가 도 19 및 도 20 에 도시되어 있다.

광신호의 관점에서 보면, 제1광전송부재어셈블리(300)로부터 제2광전송부재어셈블리(400)로의 방향으로 전송될 수도 있고, 그 역방향으로 전송될 수도 있다. 전자의 경우를 상술하면, 제1광전송부재(310)를 통해 전송된 광신호는 제1옵티컬블럭(320)의 내부를 일정거리만큼 이동한 후, 제1인터페이스부(321)와 제2인터페이스부(421)를 차례로 통과하면서 제2광전송부재어셈블리(400)의 제2옵티컬블럭(420)으로 전송되며, 다시 제2옵티컬블럭(420)의 내부를 일정 거리만큼 이동한 후, 제2광전송부재(410)의 코어(core)부로 입사되어 전송을 이어가게 된다. 본 발명은 광신호에 있어, 단일 채널 및 멀티 채널 모두에 대응할 수 있다.

도 14 및 도 15에 각각 그 실시예가 도시된 바와 같은 제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420)은 상호 결합을 위한 결합구조의 각 형상만이 상이할뿐 나머지 기능 및 형상 등은 대동소이하므로, 이하 옵티컬블럭이라 통칭하면서 설명하고자 한다. 옵티컬블럭은 광 신호가 그 내부에서 일정 거리를 통과하므로 투명한 부재를 사용하여 성형하여야 하는데, 그 소재는 광전송부재로 송신되는 특정 파장대역을 갖는 광 신호 또는 광전송부재로부터 수신되는 특정 파장대역의 광 신호에 대해, 그 파장대역의 광투과율이 70 ~ 100 % 인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 광 신호의 파장대역은 650 nm, 850 nm, 980 nm, 1310 nm, 1550 nm 등이 될 수 있는데, 이를 감안한다면, 바람직하게는 실리콘(silicon)계, 에폭시(epoxy)계, 올레핀계, ABS 수지, 폴리올레핀계 또는 이들의 공중합체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 합성물을 사용할 수 있다. 특히 실리콘 수지(resin)는, 그 구성에 있어 분자구조는 규소와 산소가 번갈아 있는 실록산 결합의 형태로 된 규소를 뼈대로 하며, 규소에 메틸기, 페닐기, 히드록시기 등이 첨가된 열 가소성 또는 열 경화성 수지로서, 전기 절연성, 내구성 및 내열성이 우수하다.

옵티컬블럭의 성형방법은 공정 속도나 최종 품질이 우수한 사출성형 방법을 통해 제작하는 것이 바람직한데, 사출성형공정의 하나의 실시예는 다음과 같다. 수지분말을 배합한 후 특정 온도까지 가열하여 용융시키고, 교반기를 이용해 교반한 후, 금형의 주입구에 준비된 수지 용융액을 주입한 후, 응고되면 금형을 분리하는 것이다. 옵티컬블럭의 사출성형을 위한 금형은, 몸체형상뿐만 아니라, 후술할 인터페이스부에 형성되는 광투과부의 상세형상, 상대 옵티컬블럭과의 상호 결합을 위한 홈부 또는 돌부의 형상까지도 반영하여 설계되어야 한다.

옵티컬블럭에 형성되는 제1인터페이스부(321)와 제2인터페이스부(421)는 제1광전송부재어셈블리(300)와 제2광전송부재어셈블리(400)의 결합시 서로 맞대어지는 부분이다. 이 부분에는 광신호를 투과하고, 상대 요소로 전송하는 기능을 하는 광투과부가 형성된다. 특히 멀티채널에 대응하기 위해서는 이러한 광투과부도 채널 수만큼 형성되어야 하므로, 소위 광투과부어레이(array)를 형성하게 된다. 즉 제1옵티컬블럭(320)에는 제1광투과부어레이(322)가, 제2옵티컬블럭(420)에는 제2광투과부어레이(422)가 형성되는 것이다. 광신호를 투과하고, 설정된 지점으로 집광하는 등 광정렬에 있어 보정기능을 수행하기 위한 것으로서의 광투과부의 형상은, 특히 볼록렌즈 형상을 갖게 할 수 있는데, 이를 통해 정렬이 어긋난 광신호, 즉 광축으로부터 이격되어 입출사된 광신호를 광축상에 형성된 렌즈의 초점 영역으로 집광할 수 있다. 또한, 일반적으로 볼록렌즈의 곡률반경이 커지면 초점거리가 길어지게 됨을 감안하여 렌즈의 곡률반경 등 제원을 결정하여야 한다.

제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420)과의 광정렬결합을 위해, 본 발명의 광정렬결합구조에서는 제1옵티컬블럭(320)에 소정의 간격을 가지고 형성되는 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326)와 이러한 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326)에 대응하여 상기 제2옵티컬블럭(420)의 일면에 형성되는 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬돌부(425)로 이루어지는 결합구조를 제안한다.

정렬돌부들의 형상은 사각기둥, 삼각기둥, 원기둥 등에서 선택할 수 있지만, 원기둥 이외의 모양으로 구성하는 경우, 제조오차 등으로 인해 결합이 어려워질 수 있고, 원기둥인 경우, 단면인 원의 중심위치와 반지름이라는 두 가지 파라미터만으로 평면상의 위치를 확정할 수 있으므로, 결합구조로서 더 바람직하다.

2개의 정렬홈부는 소정의 간격을 가지고 설치되는데, 이 간격에 따라 그 안쪽에 위치하는 채널개수만큼의 광투과부들 간의 간격이 결정된다. 물론, 결합을 가능하게 하기 위해, 2개의 정렬홈부간 간격과 2개의 정렬돌부간의 간격은 동일하게 설정되어야 한다.

이제 앞서 언급한 제1조건을 충족시켜 도 18에 도시된 바와 같이 광정렬을 확보하기 위해서는 제1광투과부어레이(322)에서의 광투과부들의 위치 설정시의 기준점과 제2광투과부어레이(422)에서의 광투과부들의 위치 설정에 있어서의 기준점을 서로 정렬하는 구조가 필요한데, 여기서 전자의 기준점은 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326)가 되고, 후자의 기준점은 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬돌부(425)가 되며, 이들의 정렬은 제1정렬돌부(424)와 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬돌부(425)와 제2정렬홈부(326)의 끼워맞춤에 의해 구현된다. 다만, 후술하는 바와 같이 제1광투과부어레이(322) 및 제2광투과부어레이(422)를 이루는 각 광투과부들은 각각 제1정렬홈부(325)와 제2정렬홈부(326) 및 제1정렬돌부(424)와 제2정렬돌부(425)의 각 수평단면중심을 연결하는 연결선분 상에, 나아가 이들의 ‘등분점’상에 설정하는 것이 바람직하므로, 실제로는 이들 각각의 개별위치가 중요하다기보다 제1정렬돌부(424)와 제2정렬돌부(425)간 간격(제1간격) 및 제1관통정렬홀과 제2관통정렬홀간의 간격(제2간격)만이 의미가 있다.

문제는 상기 제1간격, 제2간격에 대해서도 제작오차가 개입된다는 점인데, 즉, 옵티컬블럭의 사출성형에 있어 사출금형설계시 제작오차가 발생하는데, 그러한 제작오차도 금형마다 각기 다르게 된다는 것이다. 비록 상기 제1간격과 제2간격이 동일한 값으로 설정된다 하더라도 실제 제작되는 본 발명에 있어, 제1간격 및 제2간격 간에는 차이가 발생하여 정렬결합은 불완전하게 되는데, 이러한 오차들의 존재로 인해, 제1정렬홈부(325)와 제1정렬돌부(424)는 결합이 이루어지지만 제2정렬홈부(326)와 제2정렬돌부(425)가 끼워맞춤되지 않는 등의 상황이 발생하여 전체적으로 체결이 실패하게 될 가능성이 크다. 일반적으로, 제1조건이 성립하기 위해서는, 첫째, 제1간격 및 제2간격에 있어 발생하는 오차의 차이가 관리되어야 하고, 이것이 어렵다면 최소한 그러한 차이를 흡수할 수 있는 구조를 제시하여야 하며(제1-1조건), 둘째, 제1정렬돌부(424)와 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬돌부(425)와 제2정렬홈부(326)의 끼워맞춤공차가 관리되어야 한다(제1-2조건).

먼저, 제1-1조건에 대하여, 본 발명은 제1정렬돌부(424), 제2정렬돌부(425) 및 제1정렬홈부(325)는 각각 원형단면을 가지고, 제2정렬홈부(326)는 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성되는 장공형홈부로 구성하는 것을 제안한다. 이러한 장공형홈부는, 장공형홈부의 중심점인 기준위치에 대해 제1정렬홈부(325) 방향인 내측과 그 반대 방향인 외측방향 모두에 대해 소정의 길이만큼 길게 형성되어야 한다. 내측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 짧은 경우에 대응하는 것이고, 외측으로 길게 형성된 부위는 제1간격이 제2간격보다 긴 경우에 대응하는 것이다. 상기 소정의 길이는 사출금형제작의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 한다. 또한, 이러한 장공형관통홀의 형상을 설계함에 있어, 상기 연결선 방향으로만 길게 형성하여야 하고, 연결선과 수직한 방향으로는 제2정렬돌부(425)의 지름길이와 동일한 길이를 유지하여야 한다. 그렇지 않으면, 후술할 광정렬의 제2조건과 제3조건의 성립이 불가능해지기 때문이다. 도 16에는 이러한 장공형홈부의 기능이 도시되어 있다.

다음으로, 제1-2조건에 대하여, 제1정렬홈부(325)과 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬홈부(326)와 제2정렬돌부(425)가 적당한 공차를 가지고 끼워맞춤결합된다면, 이들 각 쌍(pair)은 중심축이 정렬되었다고 간주하여야 한다. 이러한 공차 역시 사출금형제작의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 하는데, 홈부보다 돌부 단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 죔새가 발생하는 경우에는 광정렬의 신뢰성은 증대되지만, 결합이 불가능하게 될 우려가 있고, 반대로, 돌부보다 홈부 단면 직경이 더 큰 경우, 즉 틈새가 발생하는 경우에는 결합은 용이해지지만, 광정렬의 신뢰성이 저하될 우려가 있다는 것을 감안하여야 한다. 본 발명의 경우, 결합구조를 형성하는 기판 및 블록의 소재적 특성을 감안 할 때, 억지끼워맞춤이나 헐거운끼워맞춤에 해당하는 공차보다는 도 17(b)에 도시된 바와 같은 중간끼워맞춤이 가능한 공차를 적용하는 것이 바람직하다. 도 17(a)에 도시된 바와 같이 돌부와 홈부간에 끼워맞춤공차가 관리되지 못하면, 광정렬이 어려워지게 된다.

물론, 전술한 제1-1조건 및 제1-2 조건에 있어서, 정밀한 장비나 공정을 사용함을 통해 앞서 언급된 오차 및 공차의 스케일(scale)이, 제품의 실제 치수에 대해 무시할만한 오더(order)이거나, 제품의 소재가 일정 정도 무른 성질이 있어, 오차가 존재하더라도 결합에 지장이 없는 경우나 정밀도가 높은 가공장비를 이용하여 가공하여 가공오차의 최소화가 보장된 경우에는, 제1정렬홈부, 제1정렬돌부(424), 제2정렬홈부 및 제2정렬돌부(425) 모두를 원형단면으로 구성하는 것도 무방할 것이다.

다음으로, 제2조건을 성립시키기 위한 구성은, 제1인터페이스에 형성되는 제1광투과부어레이(322)를 이루는 각 광투과부의 중심 위치를 제1옵티컬블럭(320)상의 2개의 정렬홈부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정함을 통해 이루어진다. 일례로, 4채널 광커넥터모듈에 있어서, 상기 연결선분을 5등분하는 4개의 점을 상정하고, 네 개의 광투과부의 중심을 각각 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점에 위치시킬 수 있다는 것이다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 광투과부의 중심위치를 설정하는 것이 바람직할 것이다. 나아가 상기 연결선분의 등분점상에 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 여기서의 소정의 상대적 위치는 후술할 제3조건을 성립시키기 위한 구성에서 언급되는 ‘소정의 상대적 위치’와 연동되어야 하는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

다음으로 제3조건을 성립시키기 위한 구성은, 제2광투과부어레이(422)를 이루는 각 광투과부의 중심을 2개의 정렬돌부의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정하는 것이다. 일례로, 4채널 광커넥터모듈에 있어서, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 네 개의 제2광투과부어레이(422)를 구성하는 광투과부들의 중심을 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점에 위치시킬 수도 있다는 것이다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 설정하는 것이 바람직할 것이다. 나아가 상기 연결선분의 ‘등분점상’에 설정하는 것이 위치설정의 용이성 차원에서 더욱 바람직하다. 또한, 이 때, 상기 ‘소정의 상대적 위치’는 전술한 제1광투과부어레이(322)를 이루는 광투과부들과 관련한 ‘소정의 상대적 위치’와 정확히 일치하여야 한다.

요컨대, 제1옵티컬블럭(320)에 있어 기준 위치인 2개의 정렬홈부에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 제1인터페이스부(321)에 형성된 광투과부들이 항상 위치하게 되어 제2조건이 충족되고, 제2옵티컬블럭(420)에 있어 기준 위치인 2개의 정렬돌부에 대하여 기하학적으로 확정된 위치에 제2인터페이습부에 형성된 광투과부들이 항상 위치하게 되어, 제3조건이 충족되는 것이다.

다음으로는, 상기 제2조건 및 제3조건의 충족을 위한 설계와 구현간의 오차는 어떻게 흡수되는 지를 설명한다. 제1 및 제2광투과부어레이(422)의 각 광투과부의 위치가 확정되면, 실제로 이러한형상정보를 반영하여 제1옵티컬블럭(320) 및 제2옵티컬블럭(420)이 성형되는데, 옵티컬블럭은, 수지(resin)재질로 되며, 바람직하게는 사출성형(injection molding) 등의 방법으로 성형된다. 이때, 사출금형의 제작오차는 통상 수십에서 수백 마이크로미터이내이므로, 실제 제작품에서의 각 광투과부는 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터만큼 이격되어 위치될 수 밖에 없다. 이들 각 조건별 발생 오차는 누적되므로, 실제 발생한 오차는 제1광투과부어레이(322)의 광투과부들과 제2광투과부어레이(422)의 광투과부들의 이격 위치오차의 합이 되는데, 이러한 오차의 발생은 불가피한 것이며, 다만 실장되는 광소자의 크기나 광전송부재의 코어부 직경값을 적절히 큰 값으로 설정하여 그 영향을 무화(無化)해야 할 뿐이다. 다시 말하면, 광소자의 크기나 광전송부재의 코어부 직경값을 적절히 크게 설정한다면, 전술한 제2조건 및 제3조건 관련 오차는 더 이상 영향이 없게 되므로, 제2조건 및 제3조건이 충족된다고 말할 수 있게 된다는 의미이다.

또한, 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬돌부(425)의 모서리를, 각각 제1정렬홈부(325) 및 상기 제2정렬홈부(326)과의 용이한 결합을 위해 모따기(chamfering) (427)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 1-2조건을 충족시키기 위해, 헐거운끼워맞춤의 공차는 지양하므로, 상기 결합구조를 이용하여 옵티컬블럭 상호간을 결합하는 것은 용이하지 않을 수 있으며, 나아가, 자동화 공정을 이용하여 조립기계를 이용하는 경우에는 이러한 기계의 작동오차까지 더해지게 되므로, 원활한 조립이 더 어려울 수 있다. 따라서, 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬돌부(425)의 모서리를 모따기(427)하면, 이들의 끝단부의 단면크기는 원래의 단면크기보다 줄어들게 되므로, 이들을 제1정렬홈부(325)와 제2정렬홈부(326)와의 결합을 시도할 때, 용이하게 자리를 잡을 수 있게 되고, 일단 정렬홈부 입구에 정렬돌부가 자리를 잡게 되면 이후의 장착과정은 쉽게 이루어질 수 있다. 모따기(427)의 경사도는 20도 에서 60도 사이의 각도 중 임의의 각도를 선택할 수 있으나, 끝단부 단면크기가 원래의 단면크기보다 너무 작아지면, 삽입과정에서 측면부에 충돌이 발생할 수 있고, 이 둘간의 크기에 별차이가 없다면, 모따기하는 의미가 없을 것이므로, 모따기의 경사도로서는 45도를 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 모따기 실시예가 도15에 도시되어 있다.

또한, 제1정렬홈부(325)와 제2정렬홈부(326)의 입구에는 도14에 도시된 바와 같은 경사형 탭부(327)(tapered tab)를 가공하는 것을 고려할 수 있다. 이렇게 하면, 홈부의 입구가 넓어지게 되는 효과가 있어, 돌부와의 체결의 초기 단계에서 결합을 용이하게 유도하는 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이 이러한 경사형 탭부(327)의 경사도도 45도로 하는 것이 바람직하다.

다음으로는 특히, 제2정렬홈부(326)가 장공형홈부인 경우에 있어서, 제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420)간의 광정렬결합구조를 이용한 결합방법에 대해 설명한다. 제2정렬홈부(326)에 제2정렬돌부(425)가 먼저 결합되면, 제1정렬홈부(325)의 단면 형상은 정원(正員)형상이어서 그 중심축과 제1정렬돌부(424)의 중심축이 일직선상에 위치하지 않고 이격되어 있으면 이들간 결합은 어려워진다는 감안할 때, 결국 전체적인 체결은 실패하게 되는데, 특히 자동화된 조립공정에서 기계에 의해 조립이 수행되는 경우에는 더욱 문제될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 소정의 단계로 구성된 결합방법을 제안한다. 첫째, 제1정렬돌부(424)를 제1정렬홈부(325)에 소정의 깊이만큼 삽입한다. 이러한 소정의 깊이의 결정에 있어서, 그 깊이가 너무 커지면, 제2정렬돌부(425)의 중심축과 제2정렬홈부(326)(장공형)의 중심축이 많이 어긋나버려 결합이 불가능해지고, 그 깊이가 너무 작으면, 제2정렬돌부(425)와 제2정렬홈부(326)의 결합단계로 나아갈 때, 약간의 움직임에도 제1정렬홈부(325)에 일부 삽입되어 있던 제1정렬돌부(424)가 쉽게 이탈해버려 다시 삽입을 시도해야하는 상황이 발생할 수 있음을 감안하여야 한다. 둘째, 상기 제1정렬돌부(424)의 상기 제1정렬홈부(325)에의 삽입상태를 유지하면서, 상기 리셉터클블럭이 상기 기판에 대해 평행하게 위치될 때까지 상기 제2 정렬돌부를 상기 제2정렬홈부(326)에 삽입한다. 첫째단계에서의 제1정렬돌부(424)의 삽입분보다 제2정렬돌부(425)의 삽입분이 커지면, 다시 제1정렬돌부(424) 및 제1관통정렬홀의 중심축이 서로 크게 어긋나 결합과정의 진행이 어려워질 수 있으므로, 제2정렬돌부(425)의 삽입은 제2옵티컬블럭(420)이 제1옵티컬블럭(320)에 대해 평행하게 위치하는 시점까지 수행하는 것이 바람직하다. 셋째, 제2옵티컬블럭(420)의 제1옵티컬블럭(320)에 대한 상대적 위치를 평행하게 유지하면서 가동범위 끝까지 삽입하여 결합을 완료한다. 이를 위해서는 결합을 위한 압력을 제2옵티컬블럭(420)의 두 지점, 바람직하게는 제1정렬돌부(424) 및 제2정렬돌부(425)가 형성되어 있는 지점 위에서 동일한 크기로 가하는 것을 고려한다.

제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420) 간의 결합에 있어, 본 발명의 실시 환경에서 진동이나 외부 충격력 등이 발생하다면, 제1정렬돌부(424)나 제2정렬돌부(425) 중 어느 하나가 결합되어 있는 정렬홈부로부터 부분이탈할 가능성이 있고, 이렇게 되면, 광정렬이 파괴되므로, 광신호의 손실이 발생하게 된다. 이러한 상황을 방지하게 위해, 상기 결합방법의 첫째단계에 앞서 제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420)이 접촉되는 면에 접착제를 도포하는 과정을 더 둔다면, 결합구조를 이용하여 결합이 완료된 후에 제1옵티컬블럭(320)과 제2옵티컬블럭(420)간의 면접촉까지도 보장할 수 있게 되어, 외력에 의해 결합부위의 일부가 해제방향으로 이동하여 광정렬이 흐뜨러지는 것을 원천적으로 방지할 수 있다. 다만, 접착제 도포과정에서, 광신호의 경로상에 접착제가 흘러 묻지 않도록 주의하여야 한다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

100 : 광커넥터리셉터클
141 : 광소자
142 : 제어소자
150 : 기판
151 : 제1정렬홈부
152 : 제2정렬홈부
160 : 리셉터클블럭
161 : 광신호반사부
162 : 공동부
163 : 제1광투과부어레이
164 : 리셉터클측인터페이스부
165 : 제2광투과부어레이
166 : 제1정렬돌부
167 : 제2정렬돌부
168 : 제1리셉터클측체결부
169 : 제2리셉터클측체결부
170 : 모따기(챔퍼링)
180 : 광신호
200 : 광커넥터플러그
210 : 광전송부재
220 : 플러그블럭
221 : 플러그측인터페이스부
222 : 제3광투과부어레이
223 : 광전송부재장착부
225 : 제1플러그측체결부
226 : 제2플러그측체결부
227 : 경사형탭부

300 : 제1광전송부재어셈블리
310 : 제1광전송부재
320 : 제1옵티컬블럭
321 : 제1인터페이스부
322 : 제1광투과부어레이
323 : 제1광전송부재장착부
325 : 제1정렬홈부
326 : 제2정렬홈부
327 : 경사형탭부

400 : 제2광전송부재어셈블리
410 : 제2광전송부재
420 : 제2옵티컬블럭
421 : 제2인터페이스부
422 : 제2광투과부어레이
423 : 제2광전송부재장착부
424 : 제1정렬돌부
425 : 제2정렬돌부
427 : 모따기(챔퍼링)

Claims

광커넥터플러그와 연결되어 광신호를 전송하는 광커넥터리셉터클에 있어서,
광신호 채널 개수만큼의 광소자(141);
상기 광소자(141)를 제어하는 제어소자(142);
소정의 위치에 상기 광소자(141) 및 상기 제어소자(142)가 실장되는 기판(150);
광커넥터플러그(200)와의 면접(面接)을 이루는 리셉터클측인터페이스부(164), 입출사되는 광신호(180)를 소정의 각도만큼 편향시켜 광로(光路)를 형성하는 기능을 구비한 광신호반사부(161) 및 상기 광소자(141)를 덮어 수납하는 기능을 하는 공동(空洞, cavity)부(162)가 형성되어 있는 리셉터클블럭(160);
을 포함하여 이루어지고,
상기 기판(150)과 상기 리셉터클블럭(160)간의 광정렬은, 상기 기판(150)에 형성되어 있는 제1정렬홈부(151) 및 제2정렬홈부(152)와, 상기 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)에 대응하여 상기 리셉터클블럭(160)에 형성되어 있는 제1정렬돌부(166) 및 제2정렬돌부(167)와의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1에 있어서,
상기 리셉터클블럭(160)은, 상기 광소자(141)를 덮어 수납하는 기능을 하는 공동(空洞, cavity)부(162)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1에 있어서,
상기 광소자(270)는, 그 중심들을 연결하는 선분이 상기 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 일치하거나 평행한 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 2에 있어서,
상기 공동(空洞)부(162)에는 광신호를 집광하는 기능을 구비한 광투과부를 광신호 채널 개수만큼 구비한 제1광투과부어레이(array)(163) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 4에 있어서,
상기 제1광투과부어레이(163)에 구비된 광투과부들은, 그 중심들을 연결하는 선분이 상기 제1정렬돌부(166) 및 상기 제2정렬돌부(167)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분과 일치하거나 평행한 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1에 있어서,
상기 제1정렬홈부(151), 상기 제1정렬돌부 (166) 및 상기 제2정렬돌부(167)는 각각 원형단면을 갖고,
상기 제2 정렬홈부(152)는, 상기 제1 정렬홈부 (151) 및 상기 제1 정렬홈부 (152)의 중심축간 위치오차 및 상기 제1정렬돌부(166) 및 상기 제2정렬돌부(167)의 중심축간 위치오차를 흡수하는 기능을 하기 위해, 상기 제1 정렬홈부 (151) 및 상기 제2 정렬홈부(152)의 각 중심축의 연결선 방향으로 길게 형성된 장공형관통홀인 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1에 있어서,
상기 제1정렬홈부(151), 상기 제2정렬홈부(152), 상기 제1정렬돌부(166) 및 상기 제2정렬돌부(167)는 각각 원형단면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1에 있어서,
상기 제1정렬돌부(166) 및 상기 제2정렬돌부(167)의 모서리는, 각각 상기 제1정렬홈부(151) 및 상기 제2정렬홈부(152)과의 용이한 결합을 위해 모따기(chamfering)(170)되는 것을 특징으로 하는 광커넥터리셉터클(100).
청구항 1 내지 청구항 8 중 선택되는 어느 한 항의 광커넥터리셉터클(100);
광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(210), 상기 광전송부재(210)가 장착되는 광전송부재장착부(223)와 상기 리셉터클측인터페이스부(164)와 맞대는 면에 형성되는 플러그측인터페이스부(221)를 구비하는 플러그블럭(220)을 포함하여 이루어지는 광커넥터플러그(200);
를 포함하여 이루어지고,
상기 광커넥터플러그(200)과 상기 광커넥터리셉터클(100)간의 광정렬은, 상기 리셉터클블럭(160)에 형성된 제1리셉터클측체결부(168) 및 제2리셉터클측체결부(169)와, 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)에 대응하여 상기 플러그블럭(220)에 형성된 제1플러그측체결부(225) 및 제2플러그측체결부(226) 간의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 리셉터클측인터페이스부(164) 및 상기 플러그측인터페이스부(221)에는 각각 광신호를 집광하는 기능을 하는 광투과부를 광신호 채널 개수만큼 구비한 제2광투과부어레이(165) 및 제3광투과부어레이(222)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 10에 있어서,
상기 제2광투과부어레이(163)에 구비된 광투과부들은, 그 중심들을 연결하는 선분이 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)의 각 수평단면중심의 연결선과 일치하거나 평행한 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 10에 있어서,
상기 제3광투과부어레이(222)에 구비된 광투과부들은, 그 중심들을 연결하는 선분이 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 각 수평단면중심의 연결선과 일치하거나 평행한 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)는 각각 원형단면을 갖는 돌부로 되고, 상기 제1플러그측체결부(225)는 원형단면을 갖는 홈부로 되고,
상기 제2플러그측체결부(226)는 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)의 중심축간 위치오차 및 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 중심축간 위치오차를 흡수하는 기능을 하기 위해, 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 각 중심축의 연결선 방향으로 길게 형성된 장공형홈부로 된 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)는 각각 원형단면을 갖는 돌부로 되고, 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)은 각각 원형단면을 갖는 홈부로 되는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)의 모서리는 모따기(chamfering)(170)되고, 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 입구에는 경사형탭부(227)가 형성되어 있어, 상기 광커넥터플러그와 광커넥터리셉터클의 결합을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)는 각각 원형단면을 갖는 돌부로 되고, 상기 제1리셉터클측체결부(168)는 원형단면을 갖는 홈부로 되고,
상기 제2리셉터클측체결부(169)는 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)의 중심축간 위치오차 및 상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 중심축간 위치오차를 흡수하는 기능을 하기 위해, 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2플러그측체결부(169)의 각 중심축의 연결선 방향으로 길게 형성된 장공형홈부로 된 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)는 각각 원형단면을 갖는 돌부로 되고, 상기 제1리셉터클측체결부(225) 및 상기 제2리셉터클측체결부(226)은 각각 원형단면을 갖는 홈부로 되는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
청구항 16또는 청구항 17에 있어서,
상기 제1플러그측체결부(225) 및 상기 제2플러그측체결부(226)의 모서리는 모따기(chamfering)(170)되고, 상기 제1리셉터클측체결부(168) 및 상기 제2리셉터클측체결부(169)의 입구에는 경사형탭부가 형성되어 있어, 상기 광커넥터플러그와 광커넥터리셉터클의 결합을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 광커넥터어셈블리.
서로 분리된 광전송부재를 광신호 채널별로 연결하는 광전송부재커넥터모듈에 있어서,
광신호 채널 개수만큼의 제1광전송부재(310)와, 제1광전송부재장착부(323), 제2광전송부재어셈블리(400)와의 결합을 위한 제1정렬홈부(325) 및 제2정렬홈부(326) 및 제2광전송부재어셈블리(400)와 면접(面接)을 이루는 제1인터페이스부(321)를 구비하는 제1옵티컬블럭(320)을 포함하여 구성되는 제1광전송부재어셈블리(300);
상기 광신호 채널 개수만큼의 제2광전송부재(410)와, 상기 제2광전송부재장착부(423), 상기 제1정렬홈부(325)와 상기 제2정렬홈부(326)에 대응되어 각각 형성되어 있는 제1정렬돌부(424)와 제2정렬돌부(425) 및 상기 제1인터페이스부(321)에 맞대는 면에 형성되는 제2인터페이스부(421)를 구비한 제2옵티컬블럭(420)을 포함하여 구성되는 제2광전송부재어셈블리(400);
를 포함하여 이루어지고,
제1광전송부재어셈블리 및 제2광전송부재어셈블리간의 광정렬은, 상기 제1정렬홈부(325)와 상기 제1정렬돌부(424) 및 상기 제2정렬홈부(326)와 상기 제2정렬돌부(425)간의 소정의 공차를 갖는 끼워맞춤결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈.
청구항 19에 있어서,
상기 제1인터페이스부(321) 및 상기 제2인터페이스부(421)에는 각각 광신호를 집광하는 기능을 하는 광투과부를 광신호 채널 개수만큼 구비한, 제1광투과부어레이(array)(322) 및 제2광투과부어레이(422)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈.
청구항 20에 있어서,
상기 제1광투과부어레이(322) 및 제2광투과부어레이(422)를 이루는 광투과부들은 각각 상기 제1정렬홈부(325)과 상기 제2정렬홈부(326)의 각 수평단면중심의 연결선상 및 상기 제1정렬돌부(424)와 상기 제2정렬돌부(425)의 각 수평단면중심의 연결선상에 그 중심이 정렬되는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈.
청구항 19에 있어서,
상기 제1정렬돌부(424), 상기 제2정렬돌부(425) 및 상기 제1정렬홈부(325)는 각각 원형단면을 갖고, 상기 제2정렬홈부(326)는, 상기 제1정렬홈부(325) 및 상기 제2정렬홈부(326)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성된 장공형홈부로 되어 상기 제1정렬돌부(424) 및 상기 제2정렬돌부(425)의 중심축간 위치오차 및 상기 제1정렬홈부(325) 및 상기 제2정렬홈부(326)의 중심축간 위치오차를 흡수하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈.
청구항 22에 있어서,
상기 제1정렬돌부(424) 및 상기 제2정렬돌부(425)의 모서리는 모따기(chamfering)(170)되고, 상기 제1정렬홈부(325) 및 상기 제2정렬홈부(326)의 입구에는 경사형탭부가 형성되어 있어, 상기 제1광전송부재어셈블리(300)와 제2광전송부재어셈블리(400)의 결합을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 광전송부재커넥터모듈.