KR20150067010A - 광소자모듈 및 광정렬결합구조를 구비하는 광커넥터플러그 및 이를 포함하는 광커넥터플러그어셈블리 및 이의 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수동광정렬(passive optical alignment)이 가능한 광정렬결합구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그 및 광커넥터플러그어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 광신호 채널 개수만큼의 광소자, 광정렬용블럭과 결합하는 기능을 갖는 제1정렬홈부 및 제2정렬홈부가 형성되어 있고, 광소자가 실장되는 제1전극패드부가 일면에 구비되는 양면기판으로서의 제1기판을 포함하여 이루어지는 광소자모듈, 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재를 포함하여 이루어지는 광전송부재모듈, 광소자모듈과의 결합을 위해 상기 제1정렬홈부 및 상기 제2정렬홈부에 대응하여 형성되는 제1정렬돌부 및 제2정렬돌부를 구비하고, 상기 광전송부재의 인입(引入)에 있어 가이드(guide) 기능을 하는 광전송부재가이드홀이 형성되어 있는 광정렬용블럭, 광소자를 제어하는 제어소자, 제1전극패드부와 제어소자 간 전기적 연결을 위한 제2전극패드부가 형성되는 제2기판을 포함하여 이루어지는 제어소자모듈을 포함하여 이루어지고, 제2기판은, 광소자모듈 및 광정렬용블럭이 장착되기 위한 모듈장착부를 측면에 구비하고, 제1기판에는 제1전극패드부에 접속되는 비아홀(via hole)이 형성되어 있고, 제1기판의 후면측에서 끼워맞춤되어 비아홀의 관통전극에 접속되는 컨택트부재가 제2전극패드부와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그를 제공한다.

Description

광소자모듈 및 광정렬결합구조를 구비하는 광커넥터플러그 및 이를 포함하는 광커넥터플러그어셈블리 및 이의 제조방법. {A plug-type optical connector comprising optical chip module and optical alignment combination structure and an assembly including the same and a manufacturing method thereof.}

본 발명은 기기 내의 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 전송을 위한 광커넥터플러그 및 이를 포함하는 광커넥터플러그어셈블리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광소자모듈을 포함하며, 수동광정렬(passive optical alignment)이 가능한 광정렬결합구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그 및 광커넥터플러그어셈블리 및 그 제조방법에 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, 광전송부재(91)를 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(53), 광정렬용블럭(60)과 결합하는 기능을 갖는 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)가 형성되어 있고, 광소자(53)가 실장되는 제1전극패드부(52)가 일면에 구비되는 양면기판으로서의 제1기판(51)을 포함하여 이루어지는 광소자모듈(50), 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(91)를 포함하여 이루어지는 광전송부재모듈(90), 광소자모듈(50)과의 결합을 위해 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)에 대응하여 형성되는 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)를 구비하고, 상기 광전송부재(91)의 인입(引入)에 있어 가이드(guide) 기능을 하는 광전송부재가이드홀(65)이 형성되어 있는 광정렬용블럭(60), 광소자(53)를 제어하는 제어소자(83), 제1전극패드부(52)와 제어소자(83)간 전기적 연결을 위한 제2전극패드부(84)가 형성되는 제2기판(81)을 포함하여 이루어지는 제어소자모듈(80)을 포함하여 이루어지고, 제2기판(81)은, 광소자모듈(50) 및 광정렬용블럭(60)이 장착되기 위한 모듈장착부(82)를 측면에 구비하고, 제1기판(51)에는 제1전극패드부(52)에 접속되는 비아홀(via hole)이 형성되어 있고, 제1기판(51)의 후면측에서 끼워맞춤되어 비아홀(54)의 관통전극에 접속되는 컨택트부재(70)가 제2전극패드부(84)와 전기연결되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100)를 제공한다.

또한, 이러한 광커넥터플러그(100)의 광전송부재모듈(90)은, 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(91)를 광전송부재가이드홀(65)으로의 장착을 위해 채널별 분기()하는 기능을 하는 분기용블럭을 더 포함하는 것을 제공한다.

또한, 외부 별도 기판으로서의 제3기판 또는 기기 외부포트에 전기적으로 접속하는 기능을 구비한 인터페이스부(99)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그어셈블리(110)를 제공한다.

또한, 이러한 광커넥터플러그의 제조방법을 제공한다.

본 발명은, 그 주요효과로서, 저배화를 도모한다는 제1효과, 광정렬시간을 단축할 수있다는 제2효과, 모듈화원리 이용을 통한 공정합리화라는 제3효과를 가진다.

제 1효과에 관련하여서는, 광 신호의 진행 방향과 광소자 부착면이 수직을 이루며 근접하는 구성을 취하고, 광소자모듈(50)을 기판의 측면에 배치함으로서 광커넥터플러그(100)의 전체적인 높이를 줄임으로써 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.

제3효과에 있어서는, 광소자(53)를 별도의 모듈로 구성하고, 주 제작 공정과 별개의 공정에서 제조함을 통해, 전체적인 제조 공정을 계열화, 단순화하고, 전체 공정 제작 시간 저감 및 작업성 증대의 이점을 얻는다.

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 일실시예에 있어, 광소자모듈(50)의 전면 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 있어, 광소자모듈(50)의 후면 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어, 광정렬용블럭(60)을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어, 컨택트부재(70)를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어, 광정렬용블럭(60)과 광소자모듈(50)이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어, 제어소자모듈(80)의 기판에 형성되는 모듈장착부의형상을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제어소자모듈(80)에 실장되는 제어소자(83) 및 제2전극패드부(84)를 도시하는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제2전극패드부(84)와 컨택트부재(70)가 전기접속되는 모습을 나타내는 평면도 및 확대도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어, 분기용블럭의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 있어, 분기용블럭에 광전송부재(91)가 장착된 모습을 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 광커넥터플러그(100)의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 외부인터페이스부(99)가 부가된 광커넥터플러그어셈블리(110)의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 케이싱(111)이 부가된 광커넥터플러그(100)의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 17은 본 발명의 광정렬용블럭과 광소자모듈의 조립의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 광정렬용블럭, 광소자모듈의 조립체와 제어소자모듈과의 조립의 일실시예를 나타내는 사시도.
도 19는 본 발명의 광정렬용블럭, 광소자모듈, 제어소자모듈의 조립체와 광전송부재모듈의 조립의 일실시예를 나타내는 사시도.

광전송시스템인 광커넥터에 있어서, 저배화, 모듈화 및 광정렬보장이라는 세 가지의 이슈에 대해 본 발명은 다음과 같은 기술을 개시한다.

첫째, 저배화와 관련하여서는 광소자(53)가 탑재된 모듈을 기판의 ‘측면’에 장착하는 것을 통해 광커넥터의 최종 높이를 감축시킬 수 있다. 즉, 모듈을 기판의 ‘상면’에 장착하는 경우, 모듈의 높이와 기판의 두께의 합에 해당하는 길이가 광커넥터의 최종높이가 되는 것과 대비하여, 본 발명의 경우, 광소자탑재모듈의 높이의 상당 부분이 기판 측면의 두께에 포함되므로, 저배화에 있어 더 유리하다. 다만, 기판의 측면에 장착하는 경우, 총 접촉면적이 작기 때문에 광소자탑재모듈과 기판간의 견고한 결합을 위해서는 추가적인 결합구조가 요구될 수 있다.

둘째, 모듈화와 관련하여서, 본 발명은 광소자(53)를 제1기판(51)에 실장하는 광소자모듈(50), 광전송부재모듈(90) 및 제어소자모듈(80) 제조 공정을 별도로 두고, 이렇게 제조된 모듈들을 차후 메인공정의 해당 부분에 투입하여 전체 제조 공정 시간을 단축하고, 각 모듈별 품질검사를 통해 최종 제품의 품질을 높일 수 있다는 장점을 갖는다.

셋째, 광정렬보장과 관련하여서, 본 발명은 광소자의 광입출사면과 광전송부재에 의해 전송되는 광신호가 서로 수직을 이루도록 하는, 소위 버트 커플링(butt coupling) 방식을 채택하여 구현한다. 이러한 방식으로 광소자와 광전송부재를 연결하는 경우, 광전송부재 및 광소자에서 입출사되는 광신호가 즉시 서로간 통할 수 있다는 장점이 있지만, 수평기판의 상면과 광소자의 입출사면은 상대적으로 수직을 이루게 되므로, 광소자의 실장을 위한 별도의 리드프레임이나 별도의 기판이 필요하게 되는데, 본 발명은 이 중 후자-별도의 기판 위에 광소자를 실장하는 기법-를 이용한다. 나아가, 광소자입출사면과 광전송부재의 광신호입출사면을 상호 접촉하는 방식뿐만 아니라, 비접촉이되 광소자입출사면과 광전송부재의 광신호입출사면 사이의 거리를 가깝게 유지하는 방식도 가능할 것이다. 상호 직접접촉하는 경우는 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 효과적일 것이다.

버트 커플링의 경우, 이상적인 완전 광정렬(ideal optical alignment)의 조건은, 상기 광소자의 광입출사포인트가 상기 광전송부재의 노출된 코어(core)단면의 중심에 최대한 정확하게 일치하면서, 이들간의 거리를 최소화하는 것을 통해 구현할 수 있다. 그러나, 광커넥터를 구성하는 내부의 각 구성요소 상호간의 위치 오차 및 각 구성요소에 내재하는 제작오차를 감안한다면, 위와 같은 완전 광정렬은 불가능하다. 따라서, 현실적으로 가능한 수준의 광정렬을 위해, 다음의 두가지 광정렬 방법을 고려할 수 있다.

첫째, 광전송부재와 광소자의 상대적 위치를 계속 변화시키면서 광전송효율이 최대가 되는 지점을 탐색하고, 상기 광전송효율이 최대가 되는 시점에서의 위치에 광전송부재와 광소자의 상대적 위치를 고정하는 제1광정렬방법과 둘째, 광소자가 탑재되는 플랫폼 역할을 하는 부재인 제1플랫폼부와 광전송부재가 탑재되는 플랫폼역할을 하는 부재인 제2플랫폼부를 두고, 상기 광소자는 상기 제1플랫폼부의 기준위치에 대해 소정의 확정된 위치에 실장된다는 제2조건, 상기 광전송부재는 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, 본 발명의 구성요소에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 광커넥터플러그(100)는, 광소자, 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)가 형성되어 있고, 광소자(53)가 실장되는 제1전극패드부(52)가 형성된 제1기판(51)을 포함하여 이루어지는 광소자모듈(50), 광전송부재를 포함하는 광전송부재모듈(90), 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)를 구비하고, 광전송부재(91)의 가이드(guide) 기능을 하는 광전송부재가이드홀(65)이 형성되어 있는 광정렬용블럭(60), 광제어소자(83)가 실장되고, 제1전극패드부(52)와 제어소자(83)간 도통을 위한 제2전극패드부(84)가 형성되는 제2기판(81)을 주요 구성요소로 갖는다.

광신호 및 전기신호의 관점에서 본다면, 본 발명의 광커넥터플러그(100)가 송신부에 사용되는 경우, 광소자(53)로는 레이저다이오드(laser diode) 또는 VCSEL()가 채택될 수 있으며, 제어소자(83)로부터의 수신한 전기신호가 광소자를 구동하여 광신호를 출사하고, 이 광신호는 광정렬용블럭(60)에 장착되어 있는 광전송부재(91)의 코어에 진입하게 된다. 또한, 수신부에 사용되는 경우, 수광소자로는 PD(Photo Diode)를 채택할 수 있으며, 광전송부재(91)를 통해 전송된 광신호는 광소자의 입사면에 입사되어 전기신호로 변환된 후, 제어소자(83)에 의해 신호제어가 이루어진다.

제1기판(51)은, 광소자(53)가 실장되고, 광소자(53)와 관련된 전기신호들을 전송하며, 광정렬을위한 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)를 구비하는 기능을 갖춘 광소자모듈(50)의 주요구성요소이다. 그 소재로는 PCB기판이 적합하고, 그 일면에는 광소자(53)의 실장면을 이루는 제1전극패드부(52)가 형성되는데, 제1전극패드부(52)는 공지의 전극패드 형성 방법을 이용하여 가공한다. 상기 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)는 관통홀의 형상으로 이루어지며, 그 가공은 드릴링 공정, NC밀링, CNC공정 등을 통하는 것이 가능하다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

특히 제1기판(51)은 양면기판이어야 하는데, 이는 후술할 광정렬용블럭(60)과 상기 제1기판(51)의 광소자(53) 실장면은 서로 맞대어 결합되므로, 광소자(53)와 관련된 신호를 입출력하려면, 제1기판(51)의 후면을 이용하여야 하기 때문이다. 또한, 제1전극패드부(52)를 통한 전기신호를 제1기판(51)의 후면으로 가져오기 위한 비아홀(via hole)의 구조도 필요하게 된다. 도4 및 도5에 도시된 실시예에서의 제1기판(51)에는 제1전극패드부(52)에 접속되는 도전성 관통전극을 갖는 비아홀(via hole)이 공지의 방법으로 형성되어 있다. 비아홀(54)은 기판에 형성된 관통홀의 내벽면에 도전성 소재가 도금되거나 충진되어 기판의 전면과 후면간에 도통을 가능하게 하는 구조인데, 본 발명의 경우, 제1기판(51)의 전면과 후면간 도통을 가능케 한다. 도4에서 도시된 제1전극패드부의 실시예에서는 광신호 채널별로 전극패드 두 세트로 형성되어 있는데, 이는 두 개의 단자를 구비하고 있는 광소자(53)의 적용을 예정하고 있기 때문이다. 광정렬용블럭(60)은, 광정렬을 위한 구조, 즉 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)를 구비하고 있고, 광신호 채널수만큼의 광전송부재가이드홀(65)이 형성되어 있어, 삽입된 광전송부재(91)를 광소자(53) 인접 부위까지 가이드하여 버트 커플링(Butt Coupling)을 가능하게 하는 역할을 한다. 광정렬용블럭(60)은 합성수지 재질로 제작하는 것이 성형성, 경량화, 원가 차원에서 유리하며, 사출성형을 통해 제조하는 것이 바람직하다. 광전송부재가이드홀(65)의 성형에 있어, 그 내경값은 광전송부재(91) 가닥의 굵기와 관련하여 결정되어야 하는데, 일반적으로 광전송부재(91) 한가닥은 수백마이크로미터에서 수밀리미터의 직경을 가지는데, 광전송부재가이드홀(65)의 내경이 너무 작은 경우, 인입하는데 곤란할 수 있으므로, 이를 고려하여 광전송부재가이드홀(65)의 내경값을 정하여야 한다. 광정렬용블럭(60)은 광소자모듈(50)과 결합된 후, 제2기판(81)에 형성된 모듈결합부에 장착되므로, 그 형상은 후술할 제2기판(81) 상 모듈결합부의 형상과 대응되도록 성형되어야 한다.

또한, 광전송부재가이드홀(65)의 광소자(53) 측 끝단 부위에 광투과부를 형성하는 것을 고려할 수 있는데, 이러한 구성을 통해, 광전송부재가이드홀(65)을 따라 삽입된 광전송부재(91)의 코어와 광소자의 입출사면이 일정한 오차를 가지고 정렬되는 경우에도, 광신호를 집광할 수 있으므로, 정렬에 있어 보정의 효과를 누릴 수 있다. 즉, 광전송부재가이드홀이 광정렬용블럭을 완전히 관통할 수도 있으나, 광소자측 끝단부위 측은 관통시키지 않고, 해당부위에 광투과부를 형성시킬 수 있고, 결과적으로 광투과부는 광정렬블럭과 일체로 성형된다는 것이다. 특히 멀티채널에 대응하기 위해서는 이러한 광투과부도 채널 수만큼 형성되어야 하므로, 소위 광투과부어레이(array)를 형성하게 된다. 설정된 지점으로 광신호를 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.

또한, 위와같이 광투과부를 형성하는 경우, 광투과부는 광정렬용블럭(60)의 몸체와 일체로 형성되어 광 신호가 광정렬용블럭(60)의 내부에서 일정 거리를 통과하므로 광정렬용블럭은 투명 부재를 사용하여 성형하여야 한다. 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 중 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.

제어소자(83)는 Driver-IC 로서 광소자(53)를 구동하는 역할을 하며, 외부구동회로와도 전기적으로 접속되어 있어야 한다. 제2기판(81)은, 그 일면에 제어소자(83)가 실장되고, 상기 광소자모듈(50)이 그 측면에 장착될 수 있는 구조를 구비하며, PCB로 제조할 수 있는데, 그 측면두께는 상기 광소자모듈(50)이 측면에 안정적으로 장착될 수 있도록 하기 위해, 통상적으로 사용되는 PCB보다 좀 더 두꺼운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 모듈결합부는 광소자모듈(50)이 장착되도록 제2기판(81)상에 형성된 구조인데, 별도의 가공없이 제2기판(81)의 측면을 그대로 사용하는 실시예-측면에 제1기판(51)의 실장을 위한 범프(bump)를 직접 형성하는-도 가능하지만, 안정적으로 광소자모듈(50)이 고정되게 하기 위해서는 제2기판(81)의 측면 두께를 두껍게 할 필요가 있을 수 있고, 견고한 고정을 위해 접착제를 사용하여 부착하는 등의 추가 공정이 요청될 수도 있다. 따라서, 제2기판(81)의 측면 두께를 최소한으로 유지하면서 추가공정을 두지 않기 위해, 제2기판(81)의 모서리의 소정의 부분을 제거하는 방법으로 노치(notch)부를 형성하고, 이러한 노치부위에 광소자모듈(50) 및 광정렬용블럭(60)의 결합체를 안착시키는 방법을 개시하고 있다. 이렇게 되면, 전술한 광정렬용블럭(60)의 양측면에 형성된 소정의 부위와 제2기판(81)의 일면이 서로 넓게 접촉하게 되므로, 장착안정성을 더욱 제고할 수 있게 된다. 이러한 실시예는 도 9 내지 도11에 도시되어 있다.

제1기판(51)에 형성된 비아홀(54)의 관통전극과 제어소자(83)를 연결함에 있어, 본 발명에서는 제2기판(81)에 공지의 가공방법을 이용하여 형성한 제2전극패드부(84)를 두어 전기접속을 매개하도록 하는 구성을 취하는 것을 일실시예로 들 수 있다. 비아홀(54)의 관통전극과 제2전극패드부(84)간을 전기접속하는 방법으로는 직접 와이어본딩하는 등의 방식을 사용할 수도 있으나, 양자가 전기적으로 결합되어야 할뿐만 아니라 어느정도의 기계적 결합강도도 구비해야 하므로, 별도의 컨택트부재(70)를 사용하는 방법이 강구될 수 있다. 도 8에 개시된 실시예에서는, 제1기판(51)의 후면측에서 끼워맞춤되어 비아홀(54)의 관통전극에 접속되는 컨택트부재(70)가 제2전극패드와 전기연결되고 있다. 이 때, 비아홀(54)의 관통전극과 컨택트부재(70)의 접촉안정성을 제고하기 위해 이 두 요소간 결합에 있어, 억지끼워맞춤의 공차를 적용하는 것을 고려한다면, 전기신호의 의도치 않은 단락을 방지할 수 있다. 또한, 컨택트부재(70)의 접촉면적을 더 확보하기 위해, 제1기판(51) 후면상의 비아홀(54)의 입구 주위에 비아홀(54)의 관통전극과 접속되는 제3전극패드부(55)가 더 형성되고, 컨택트부재(70)는 상기 제3전극패드부(55)와도 전기접속될 수 있도록 그 형상을 결정할 수 있는데, 이러한 컨택트부재(70)의 형상의 실시예가 도 7에 도시되어 있다.

나아가 접촉안정성을 더 크게 확보하기 위해, 컨택트부재(70)와 비아홀(54)의 관통전극의 결합부위에 걸쳐 납땜, SMT(Surface Mount Technology) 또는 리플로우(reflow) 중 어느 하나의 공정에 의해 도전성 범프(bump) 또는 솔더볼(solder ball)을 형성하여 이들간의 기계적 결합 및 전기적 접합을 더욱 공고하게 할 수도 있다.

컨택트부재(70)와 제2전극패드부(84)의 전기적 접속은, SMT(Surface Mount Technology), 리플로우(reflow) 또는 와이어본딩(wire-bonding) 중에서 선택이 가능하다. 다만, 접합의 강도나 안정성 차원에서, 와이어본딩 공정보다는 SMT 및 리플로우 공정을 선택하는 것이 더 바람직하다.

다음으로, 광정렬결합을 위한 구성에 대해 설명하기로 한다. 이제 앞서 언급한 제1조건을 충족시켜 광정렬을 확보하기 위해서는 상기 광소자실장위치 설정시의 기준점과 상기 광전송부재가이드홀(65) 위치 설정에 있어서의 기준점을 서로 정렬하는 구조가 필요한데, 여기서 전자인 기준점은 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)가 되고, 후자인 기준점은 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)가 되며, 이들의 정렬은 제1정렬돌부(61)와 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬돌부(62)와 제2정렬홈부(58)의 끼워맞춤에 의해 구현된다. 다만, 전술한 바와 같이 광소자의 실장위치 및 광정렬용블럭(60)에 형성된 광전송부재가이드홀(65)의 끝단 위치는 제1정렬돌부(61)와 제2정렬돌부(62) 및 제1정렬홈부(57)와 제2정렬홈부(58)의 각 단면중심을 연결하는 연결선분 상에, 나아가 이들의 ‘등분점’상에 설정하는 것이 바람직하므로, 실제로는 이들 각각의 개별위치가 아닌, 제1정렬돌부(61)와 제2정렬돌부(62)간 간격(제1간격) 및 제1정렬홈부(57)와 제2정렬홈부(58)간의 간격(제2간격)만이 의미가 있다.

문제는 상기 제1간격, 제2간격에 대해서도 제작오차가 개입된다는 점인데, 즉, 제1기판(51)상에 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 성형시 이용되는 드릴링 머신이나 CNC/NC 밀링머신 등의 사용시 장비오차가 필연적이며, 광정렬용블럭(60)의 사출성형에 있어서도 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(57)와 제1정렬돌부(61)는 결합이 이루어지지만 제2정렬홈부(58)와 제2정렬돌부(62)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(61)와 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬돌부(62)와 제2정렬홈부(58)의 끼워맞춤공차가 관리되어야 한다(제1-2조건).

먼저, 제1-1조건에 대하여, 본 발명은 제1정렬돌부(61), 제2정렬돌부(62) 및 제1정렬홈부(57)는 각각 원형단면을 가지고, 제2정렬홈부(58)는 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성되는 장공형홈부로 구성하는 것을 제안한다. 이러한 장공형홈부는, 장공형홈부의 중심점인 기준위치에 대해 제1정렬홈부(57) 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 장공형홈부의 형상을 설계함에 있어, 상기 연결선 방향으로만 길게 형성하여야 하고, 연결선과 수직한 방향으로는 제2정렬돌부(62)의 지름길이와 동일한 길이를 유지하여야 한다. 그렇지 않으면, 전술한 광정렬의 제2조건과 제3조건의 성립이 불가능해지기 때문이다.

다음으로, 제1-2조건에 대하여, 제1정렬홈부(57)와 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬홈부(58)와 제2정렬돌부(62)가 적당한 공차를 가지고 끼워맞춤결합된다면, 이들 각 쌍(pair)은 중심축이 정렬되었다고 간주하여야 한다. 이러한 공차는 상기 언급한 장비를 이용한 홀가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 하는데, 홀보다 돌부 단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 죔새가 발생하는 경우에는 광정렬의 신뢰성은 증대되지만, 결합이 불가능하게 될 우려가 있고, 반대로, 돌부보다 홀단면의 직경이 더 큰 경우, 즉 틈새가 발생하는 경우에는 결합은 용이해 지지만, 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 중간끼워맞춤이 가능한 공차를 적용하는 것이 바람직하다.

1-2조건을 충족시키기 위해, 헐거운끼워맞춤의 공차는 지양하므로, 상기 결합구조를 이용하여 광정렬용블럭과 제1기판을 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, 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)의 모서리를 모따기하면, 이들의 끝단부의 단면크기는 원래의 단면크기보다 줄어들게 되므로, 이들을 제1정렬홈부와 제2정렬홈부로 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, 제1정렬홈부와 제2정렬홈부의 입구에는 테이퍼형탭부(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 테이퍼형 탭부의 경사도도 45도로 하는 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(57), 제1정렬돌부(61), 제2정렬홈부(58) 및 제2정렬돌부(62) 모두를 원형단면으로 구성하는 것도 무방할 것이다. 특히 제1기판(51)이 PCB인 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 기판의 홀 내벽이 일부 마멸되면서 강제로 결합이 이루어지는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, 제1기판(51)이 PCB로 되는 실시예에서는 제1-2조건에 있어서의 끼워맞춤공차는 낮은 수준의 억지끼워맞춤공차로 할 수 있고, 제1-1조건에 있어서도 굳이 제2정렬홈부(58)를 장공형홈부로 할 것이 아니라 단순 원형단면을 갖는 것으로 구성하는 것으로 충분하다.

본 발명에서 제2조건을 성립시키기 위한 구성은, 제1전극패드부(52) 상의 광소자(53) 실장 위치를 제1기판(51)의 제1정렬홈부(57)와 제2정렬홈부(58)의 각 중심을 연결하는 연결선에 대해 소정의 상대적 위치에 설정함을 통해 이루어진다. 일례로, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 네 개의 광소자를 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점 등에 실장할 수도 있다. 이를 일반적으로 표현하면, 상기 제1전극패드부(52) 상의 상기 광소자(53)의 실장 위치들을 연결한 선분은, 상기 제1정렬홈부(57)와 상기 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 평행하다는 것이 된다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 광소자 실장 위치를 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 일반적으로 표현한다면, 상기 제1전극패드부(52) 상의 상기 광소자(53)의 실장 위치들을 연결한 선분은, 상기 제1정렬홈부(57)와 상기 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 일치한다는 것이 된다. 나아가 상기 연결선분의 등분점상에 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 여기서의 소정의 상대적 위치는 후술할 제3조건을 성립시키기 위한 구성에서 언급되는 ‘소정의 상대적 위치’와 일치하도록 하여야 하는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

다음으로 제3조건을 성립시키기 위한 구성은, 광전송부재가이드홀(65)의 광소자(53) 측 입구의 중심을 제1정렬돌부(61)와 제2정렬돌부(62)의 각 단면 중심을 연결하는 선분에 대해 소정의 상대적 위치에 설정하는 것이다. 일례로, 상기 연결선분의 5등분점(4개)을 상정하고, 네 개의 광전송부재가이드홀(65)의 입구를 상기 5등분점을 기준으로 수직상방 3밀리미터지점에 위치시킬 수도 있다는 것이다. 이를 일반적으로 표현한다면, 상기 광전송부재가이드홀(65)의 상기 광소자(53) 측 입구의 중심을 연결한 선분은, 상기 제1정렬돌부(61)와 상기 제2정렬돌부(62)의 각 수평단면 중심을 연결하는 선분에 대해 평행하다는 것이 된다. 그러나, 설계 및 공정의 편의성을 위해, 연결선분에서 벗어난 지점보다는 상기 연결선분상의 위치에 설정하는 것이 바람직할 것이다. 이를 일반적으로 표현한다면, 상기 광전송부재가이드홀(65)의 상기 광소자(53) 측 입구의 중심을 연결한 선분은, 상기 제1정렬돌부(61)와 상기 제2정렬돌부(62)의 각 수평단면 중심을 연결하는 선분과 일치한다는 것이 된다. 나아가 위 일례에서처럼 상기 연결선분의 ‘등분점상’에 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 이 때, 상기 ‘소정의 상대적 위치’는 전술한 광소자의 실장과 관련한 ‘소정의 상대적 위치’와 정확히 일치하여야 하는데, 이는 이렇게 되어야 전술한 제1조건이 충족되었을 때, 광정렬이 이루어지게 되기 때문이다. 다음으로는, 상기 제2조건 및 제3조건의 충족을 위한 설계와 구현간의 오차가 어떻게 흡수되는 지를 설명한다.

광소자(53)의 실장위치가 결정되면, 실제로 제1전극패드부(52)를 해당 위치에 형성하고, 그 위에 광소자가 실장되어야 하는데, 통상 광소자를 다이본딩하는 장비의 작동오차는 수십에서 수백마이크로미터이므로, 이 정도의 오차가 발생함을 감안해야 한다. 이는, 광소자를 실장함에 있어, 실제 제작품에서의 광소자는 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터의 오차가 수반된다는 의미이다.

또한, 광전송부재가이드홀(65)의 끝단 위치가 확정되면, 실제로 이에 따라 광정렬용블럭(60)이 성형되어야 한다. 광정렬용블럭(60)은 수지(resin)재질로 되며, 바람직하게는 사출성형(injection molding) 등의 방법으로 성형되는데, 사출금형의 제작오차는 통상 수십에서 수백 마이크로미터이내이므로, 실제 제작품에서의 광전송부재가이드홀(65)은 설정 위치로부터 최대 수십에서 수백 마이크로미터만큼 이격되어 위치된다는 의미이다. 이들 각 조건별 발생 오차는 누적되므로, 실제 발생한 오차는 광소자의 실장오차와 광전송부재가이드홀(65)의 이격오차의 합이 되는데, 이러한 오차의 발생은 불가피한 것이며, 다만 실장되는 광소자(53)의 크기나 광전송부재(91)의 코어부 직경값을 적절히 큰 값으로 설정하여 그 영향을 무화(無化)해야 할 뿐이다. 다시 말하면, 광소자(53)의 크기나 광전송부재의 코어부 직경값을 적절히 크게 설정한다면, 전술한 제2조건 및 제3조건 관련 오차는 더 이상 영향이 없게 되므로, 제2조건 및 제3조건이 충족된다고 말할 수 있다.

광전송부재모듈(90)의 경우, 다채널 광신호를 처리하기 위해서는 복수의 가닥을 가진 광전송부재다발(91a)을 이용해 구성하는데, 광정렬은 각 채널마다 이루어져야 하고, 채널별 광정렬부재가 각 광정렬부재가이드홀에 장착되기 위해서는 다발의 끝부분은 채널별로 분리되어 사용되어야 한다. 다만, 광전송부재는 그 두께가 수백마이크로미터에서 수 밀리미터에 불과하므로, 다발이 아닌 단일 가닥으로 노출되어 실시되는 경우, 외부 장력이 가해지면 절단되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하고, 광정렬용블럭(60)의 광전송부재가이드홀(65)로의 인입을 용이하게 하기 위해, 분기용블럭을 도입할 수 있다. 광전송부재다발(91a)을 삽입하는 인입부(94) 및 광전송부재다발(91a)을 채널별 낱개의 광전송부재로 분기하는 분기부(95)를 구비한 분기용블럭(93)과 고정용덮개(96)로 구성되어 있는 분기용블럭의 실시예가 도 12 및 도 13에 도시되어 있다.

나아가, 제2기판(81)에 별도의 인터페이스, 즉, 리드프레임 또는 전기단자를 구비하는 경우, 본 발명은 기기 내 광연결 기능을 하게 되며 이는 도 14에 도시된 실시예와 같은 구성을 갖게 된다. 또한, 외부 보드의 포트에 대응하는 전기커넥터를 구비하는 경우, 기기간 광연결 기능을 하게 된다. 이 때, 사용되는 전기커넥터는, B2B 커넥터, FPC 커넥터, PCB to Wire 커넥터, MMI 커넥터, HDMI 커넥터, USB 커넥터 등 다양한 종류로부터 선택할 수 있는데, 이렇게 외부 인터페이스부(99)를 더 포함하는 것은 광커넥터플러그어셈블리(110)라고 칭할 수 있다. 이러한 실시예가 도 15에 도시되어 있다.

또한, 이러한 광커넥터플러그어셈블리(110)를 별도의 케이싱(111)안에 장착하는 것을 고려할 수 있는데, 이로써 본 발명의 광커넥터플러그어셈블리(110)의 내구성을 증대시킬 수 있으며, 이러한 실시예는 도 16에 도시되어 있다.

이하에서는 본 발명의 광커넥터플러그의 제조방법의 각 단계들에 대해 자세히 상술하고자 한다.

첫째, 광소자모듈(50), 광전송부재모듈(90), 제어소자모듈(80) 및 광정렬용블럭(60)을 제조한다. 이들 요소간의 제조에 있어 그 상대적 순서는, 하나의 시계열상에서 선형적으로 이루어질 필요가 없고, 각각을 별개의 공정에서 제조한 다음, 제조된 모듈들을 차후, 메인공정에 투입하여 최종적으로 광커넥터플러그(100)를 제조하는방식을 취한다. 이러한 모듈화를 통해 전체 제조 공정시간을 단축할 수 있고, 각 모듈별 품질검사를 통해 최종 제품의 품질을 높이는 장점을 갖게 된다. 즉, 상기 광소자모듈(50), 광전송부재모듈(90) 및 제어소자모듈(80)의 제조 순서는 정해진 선후가 없고, 다만, 메인 공정 상에서 당해 모듈이 적기(適期)투입되기만 하면 된다.

광소자모듈(50)제조의 세부공정은, 상기 제1기판(51)에 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)를 가공하고, 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 각 중심을 연결하는 연결선에 대해 소정의 상대적 위치에 상기 제1전극패드부(52) 및 상기 비아홀(54)을 형성한 후, 제1전극패드부(52)에 상기 광소자(53)를 실장하는 순서로 이루어진다.

제1기판(51)에의 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58) 가공은, 기계적 드릴링 공정, PCB용 레이저를 이용하거나, 또는 CNC/NC 밀링 공정 등을 통할 수 있는데, 공통적으로, 홈부를 형성할 제1기판(51)상의 위치를 선정하고, 홈부를 가공한 후, 홈부 내벽면의 조도를 측정관리 하는 순서로 가공이 이루어진다. 기계적 드릴링 공정의 경우, 본격적으로 기판과 수직한 드릴링 포스(force)를 가하여 홈부가공을 수행하기 이전, 먼저 선정된 위치에 작은 자리를 내는 것이 필요한데, 이를 통해 드릴팁(tip)이 기판상에서 옆으로 밀리지 않도록 하여 정밀한 가공을 할 수 있다. 기계적 드릴링 공정을 이용하여 홈부를 가공하는 경우, 후술할 CNC 공정이나 레이저 공정을 이용하는 것보다 홈부의 위치를 설정하고, 설정된 위치에 정확하게 가공함에 있어 부족할 수 있고, 홈부 가공 이후, 후술할 홈부와 돌부의 끼워맞춤 공차와 관련되는 홈부의 내벽면의 조도(粗度, roughness) 관리에 있어 내벽면 연삭 등의 추가공정이 필요할 수 있는 등 난해점이 있을 수 있다. CNC공정을 이용하는 경우는, 컴퓨터에 미리 홈부의 형상 및 위치 정보를 입력하고, 그 정보에 의거하여 절삭을 진행하므로 가공시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 레이저가공공정은 비접촉 작업에 기반을 두고 있고, 자동화 라인 구성에 적합하며, 정밀제어가 가능하며, 고속의 스캔 속도로 인해 짧은 공정 시간 구현이 가능하다. 사용되는 레이저의 종류로는 UV 레이저, 이산화탄소 가스 레이저 등이 있으며, 천공방식에 따라 퍼커션식, 트레패닝(trepanning)식, 헬리컬(helical)식 등의 방식 중 선택하여 사용할 수 있다. 구체적인 작업은 제1기판(51)의 두께에 따라, 1회 샷(shot)의 에너지, 샷의 수, 전체 에너지합 등을 제어하여 공정을 실행한다.

이 때, 제2정렬홈부(58)는, 제1정렬홈부(57)와 제2정렬홈부(58)간 간격의 제조오차와 광정렬용블럭(60)에 형성된 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)간 간격의 제조오차를 흡수하는 기능을 하기 위해 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)를 연결하는 연결선 방향으로 길게 형성된 장공형홈부로 가공하는 것을 고려할 수 있다. 또한 선택적으로 이들 정렬홈부에는 정렬돌부와의 결합을 용이하게 하기 위한 탭부를 형성할 수 있고, 바람직하게는 그 형상을 테이퍼형(tapered tab)탭부로 할 수 있다. 이러한 사항을 반영한 실시예가 도 4에 도시되어 있다.

제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 가공 이후에는, 제1전극패드부(52)가 형성되는 위치로서, 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대한 소정의 상대적 위치를 결정한다. 이 위치는 실질적으로 광소자(53)의 실장위치와 관련되는 것이며, 후술할 광정렬용블럭(60)에 형성되는 광전송부재가이드홀(65)의 위치와 함께 광정렬을 보장하기 위한 것이므로, 엄밀하게 결정되어야 한다. 제1전극패드부(52)는 공지의 전극패드형성방법을 이용하여 형성한다. 이후, 제1전극패드부(52)의 패턴 형상이 결정되면, 제1전극패드부(52)와 제1전극패드부(52)가 형성된 제1기판(51)의 후면간을 도통시키는 관통전극이 형성되어 있는 비아홀(54)의 위치가 결정되게 된다. 비아홀(54)은 기판의 전면과 후면을 전기적으로 도통하게 하는 관통전극이 그 내벽면에 형성되어 있는 기판 상 관통홀로서, 기판에 홀가공 후, 그 내벽면에 구리 등 도전성 금속 또는 폴리머를 도금 내지 함입시켜 관통전극을 형성하는 방법으로 수행한다. 다만, 본 발명에서는 이러한 비아홀(54)에 후술하는 바와 같은 컨택트부재(70)가 삽입됨을 감안하여, 상기 관통전극을 이루는 도금막의 두께가 결정되어야 한다. 관통홀의 가공은, 전술한 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)의 가공에서와 마찬가지로, 기계적 드릴링 공정, PCB용 레이저를 이용하거나, 또는 CNC/NC 밀링 공정 등을 통하여 이행한다. 이후, 제1전극패드부(52)가 형성된 제1기판(51)면의 이면에 있어, 전술한 비아홀(54)의 주위로 별도의 전극패드부(제3전극패드부(55))를 선택적으로 형성할 수도 있다.

제1전극패드부(52)에 광소자(53)를 실장하는 방법으로는 와이어 본딩, 플립 칩 본딩, SMT(surface mounting technology), 리플로우(reflow)의 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 와이어 본딩은 광소자(53)를 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.

광전송부재를 광신호 채널별로 분기하는 분기부(95)가 구비된 분기용블럭(93)을 포함하여 구성되는 광전송부재모듈(90)제조는, 광전송부재다발의 끝부분으로부터 소정의 길이만큼의 부분을 미리 분리하고, 분기부(95)에 상기 분리된 각 광전송부재를 끼워넣은 후, 상기 인입부(94)에 상기 광전송부재다발을 인입하며, 고정용덮개(96)를 덮어 상기 광전송부재를 고정하는 순서로 진행된다. 분기용블럭 및 고정용덮개(96)는 일반적인 열경화성 또는 열가소성 플라스틱 소재로 성형할 수 있고, 인입부(94)와 인입부(94)에 삽입된 광전송부재다발을 봉하는 별도의 부재를 사용할 수도 있다.

제어소자모듈(80)제조의 세부공정은, 상기 모듈장착부(82)가 성형된 상기 제2기판(81)을 준비하고, 제2기판(81)에 제어소자(83)를 실장하는 순서로 이루어진다. 제2기판(81)에 형성되는 모듈장착부(82)는 후술할 광정렬용블럭(60) 및 광소자모듈(50)의 결합체가 장착되는 부위로서 제2기판(81)에서 소정의 형상을 가진 부분을 제거함으로서 형성할 수 있다. 일실시예로서 사각형의 단면을 갖는 노치(notch)형상을 제2기판(81)의 일측면 모서리부에 형상하는 것을 고려할 수 있다. 해당 노치형상의 제원은 이에 결합될 광정렬용블럭(60)이 큰 오차 없이 결합욀 수 있도록 결정되어야 한다. 모듈장착부(82)를 형성하기 위한 부재 제거 과정은 레이저커팅공정 또는 절단용 프레스 공정을 통해 수행할 수 있는데, 장비의 정밀도 및 출력에 따라, 모듈장착부(82) 형상의 최내측 모서리 주변 부위에는 제거작업이 완벽하게 이루어지지 않을 가능성이 있다. 따라서, 광소자모듈(50)을 이루는 제1기판(51)의 일면이 제2기판(81)의 모듈결합부의 내측 일면과 완전히 접촉될 수 있도록, 상기 최내측 모서리를 포함하는 실린더 등 형상을 갖는 부분을 추가로 더 제거하는 과정을 둘 수 있다.

제어소자(83)를 제2기판(81)에 실장함에 있어, 와이어 본딩, 플립 칩 본딩, SMT(surface mounting technology), 리플로우(reflow)의 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

광정렬용블럭(60)제조는 광정렬용블럭(60)에 형성되는 광전송부재가이드홀(65) 및 제1결합돌부 , 제2결합돌부가 정밀하게 형성되어야 하는 요구조건을 충족하기만 하면, 자동화CNC 공정 또는 밀링가공 등의 공정으로 제조할 수도 있으나, 공정 속도나 최종 품질이 우수한 사출성형공정을 통해 이루어지는 것이 바람직하다. 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. 광정렬용블럭(60)의 사출성형을 위한 금형은 몸체형상뿐만 아니라, 광전송부재가이드홀(65) 및 광소자모듈(50)과의 결합을 위한 2개의 결합돌부의 형상까지도 반영하여 설계되어야 한다.

광전송부재장착부의 형성은 광정렬용블럭(60)의 사출성형금형에 해당 형상을 반영하여 광정렬용블럭(60)과 일체로 사출성형되게 하는 제1방법 또는 사출공정에서는 블럭몸체만을 성형한 후, 레이저 절삭, NC, 밀링 등의 사후 공정을 통해 광전송부재장착부를 추가로 형성하는 제2방법 중 선택할 수 있으나, 공정 속도나 공정 정밀도 등을 감안하였을 때, 제1방법이 더 바람직하다. 상기 광전송부재 장착부를 소정의 폭과 깊이를 갖는 홀(hole) 형상으로 형성하는 경우, 상기 폭과 깊이는 광전송부재와의 끼워맞춤 공차를 고려하여 결정하여야 한다.

광정렬용블럭(60)에 있어, 특히 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)의 형상은 당연히 광소자모듈(50)의 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)와 일치하여야 하고, 바람직하게는 그 수평단면의 형상은 원으로 형성한다. 나아가, 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)의 모서리를 모따기(champfer)할 수 있는데, 이렇게 되면, 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)와의 결합을 좀 더 용이하게 할 수 있다.

둘째, 제1정렬돌부(61)와 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬돌부(62)와 제2정렬돌부(62)를 끼워맞춤결합하는 방법으로 상기 광소자모듈(50)과 상기 광정렬용블럭(60)을 결합한다. 이러한 결합의 일실시예가 도 17에 도시되어 있다.

이때의 끼워맞춤공차는, 광정렬과 관련하여 중요한 의미를 갖는데, 앞서 언급한 장비 및 공정을 이용한 홈부가공 및 돌부가공의 통상적인 제작오차를 감안하여 결정하여야 한다. 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 기판 및 광정렬용블록의 소재적 특성을 감안 할 때, 억지끼워맞춤이나 헐거운끼워맞춤에 해당하는 공차보다는 중간끼워맞춤이 가능한 공차를 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이 제2결합홈부를 장공형홈부로 형성하는 경우에는, 제2결합홈부측부터 결합을 시도하려 하면, 결합이 실패할 수 있으므로, 좀더 특수한 절차를 통해 결합을 진행한다. 상술하자면, 제1정렬홈부(57)의 단면 형상은 정원(正員)형상이어서 그 중심축과 제1정렬돌부(61)의 중심축이 일직선상에 위치하지 않고 이격되어 있으면 이들간 결합은 어려워지므로, 제2정렬홈부(58)에 제2정렬돌부(62)가 먼저 결합되면, 결국 전체적인 체결은 실패하게 되는데, 특히 자동화된 조립공정에서 기계에 의해 조립이 수행되는 경우에는 더욱 문제될 수 있다는 것이다. 우선, 제1정렬돌부(61)를 제1정렬홈부(57)에 소정의 깊이만큼 삽입한다. 이러한 소정의 깊이의 결정에 있어서, 그 깊이가 너무 커지면, 제2정렬돌부(62)의 중심축과 제2정렬홈부(58)(장공형)의 중심축이 많이 어긋나버려 결합이 불가능해지고, 그 깊이가 너무 작으면, 제2정렬홈부(58)와 제2정렬돌부(62)의 결합단계로 나아갈 때, 약간의 움직임에도 제1정렬홈부(57)에 일부 삽입되어 있던 제1정렬돌부(61)가 쉽게 이탈해버려 다시 삽입을 시도해야하는 상황이 발생할 수 있음을 감안하여야 한다. 그 다음, 제1정렬돌부(61)의 제1정렬홈부(57)에의 삽입상태를 유지하면서, 제1기판(51)이 광정렬용블럭(60)에 대해 평행하게 위치될 때까지 상기 제2정렬돌부(62)를 상기 제2정렬홈부(58)에 삽입한다. 이 때의 제2정렬돌부(62)의 삽입분보다 전단계에서의 제2정렬돌부(62)의 삽입분이 커지면, 다시 제1정렬돌부(61) 및 제1정렬홈부(57)의 중심축이 서로 크게 어긋나게 되어, 이후 결합과정의 진행이 어려워질 수 있으므로, 제1정렬돌부(61)의 삽입은 제1기판(51)이 광정렬용블럭(60)에 대해 평행하게 위치하는 시점까지 수행하는 것이 바람직하다는 것이다. 마지막으로, 광정렬용블럭(60)의 제1기판(51)에 대한 상대적 위치를 평행하게 유지하면서 가동범위 끝까지 삽입하여 결합을 완료한다.

광소자모듈(50)과 광정렬용블럭(60)과의 결합 후 이탈을 방지하기 위해, 광소자모듈(50)과 광정렬용블럭(60)의 접촉면에 접착제를 도포하는 과정을 더 둔다면, 결합구조를 이용하여 결합이 완료된 후에 이들간의 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.

셋째, 광소자모듈과 광정렬용블럭의 조립체와 제어소자모듈을 전기접속하고 결합한다. 그 세부 절차로는, 먼저 컨택트부재(70)를 비아홀(54)에 삽입한다. 광소자는 제1전극패드부(52)에 실장되어 있고, 제1전극패드부(52)는 비아홀(54)의 관통전극에 전기접속되어 있으므로, 결론적으로 상기 컨택트부재(70)가 비아홀(54)에 삽입되어 관통전극에 접속되면 광소자(53)와 전기접속되는 것과 마찬가지이다. 컨택트부재(70)의 형상은 크게 비아홀(54)에 삽입되는 부위와 후술할 제2전극패드부(84)와의 전기접속을 위한 부위로 되는데, 비아홀(54)에 삽입되는 부위는 비아홀(54)의 직경과의 관계에서 끼워맞춤공차와 관련되어 있다. 컨택트부재(70)의 비아홀(54) 삽입부위의 크기가 비아홀(54)의 직경보다 크면, 억지끼워맞춤이 이루어지고, 작으면 헐거운끼워맞춤이 되는데, 전자의 경우는 조립성에 문제가 있을 수 있고, 후자는 비상시적으로 비접촉이 발생하여 전기신호의 단락이 발생할 수 있다. 따라서 컨택트부재(70)의 비아홀(54) 삽입부위의 크기는 비아홀(54)직경과의 관계에서 중간끼워맞춤의 공차로 관리되는 것이 바람직하다. 이때, 컨택트부재(70)와 비아홀(54)을 끼워맞춤한 후, 이 둘의 전기적 접속을 더욱 보장하기 위해 끼워맞춤부위에 추가로 전기적 결합을 주기 위해, 납땜 또는 리플로우(reflow) 공정의 방법으로 범프(bump) 또는 솔더볼(solder ball)을 결합부위 주위에 형성할 수 있다. 다만, 범프는 기판상에 직접 형성하는 것이 어려우므로, 범프를 형성하기 위해서는 전술한 제3전극패드부(55)가 제1기판(51)의 이면 및 비아홀(54)의 주위에 형성되어 있어야 한다.

다음으로는, 제2기판(81)에 형성되어 있는 모듈장착부(82)에 앞선 둘째단계에서 결합한 광소자모듈(50)과 광정렬용블럭(60)의 결합체를 장착한다. 이러한 장착의 일실시예가 도 18에 도시되어 있다.그 다음, 컨택트부재(70)를 제2전극패드부(84)와 전기 접속하는데, 그 방법으로는 와이어 본딩, SMT(surface mounting technology), 리플로우(reflow)의 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

넷째, 광전송부재모듈과 앞선 단계에서의 결합체를 조립한다. 이러한 조립의 일실시예가 도 19에 도시되어 있다. 그 방식은, 전송부재가이드홀(65)에 분기된 광전송부재를 삽입하여 가동범위 끝까지 인입(引入)함을 통해 이루어진다. 이 때, 광전송부재 장착 후 삽입 반대 방향으로 이탈하는 것을 방지하기 위해, 접착용수지를 사용하여, 광전송부재가이드홀(65)과 광전송부재를 고정할 수 있는데, 접착용 수지로는 에폭시(epoxy) 등을 사용할 수 있다.

인터페이스부(99)와 제어소자(83)는 제어소자(83)의 핀 내지 단자와 인터페이스부(99)의 단자간, 제2기판(81)상 별도로 형성되어 있는 전극패드부를 매개로 전기접속될 수 있다.

나아가, 구성된 조립체를 내부에 포함하는 케이싱부를 장착할 수 있다. 그 형상은 도 16에 도시된 실시예와 같이 인터페이스부(99)와 광전송부재묶음다발의 일부만을 외부로 노출하는 형태가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

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.

50 : 광소자모듈
51 : 제1기판
52 : 제1전극패드부
53 : 광소자
54 : 비아홀
55 : 제3전극패드부
57 : 제1정렬홈부
58 : 제2정렬홈부(장공형)
59 : 테이퍼형 탭부
60 : 광정렬용블럭
61 : 제1정렬돌부
62 : 제2정렬돌부
65 : 광전송부재가이드홀
70 : 컨택트부재
80 : 제어소자모듈
81 : 제2기판
82 : 모듈장착부
83 : 제어소자
84 : 제2전극패드부
90 : 광전송부재모듈
91a : 광전송부재다발
91b : 광전송부재
93 : 분기용블럭
94 : 인입부
95 : 분기부
96 : 고정용덮개
99 : 인터페이스부
100 : 광커넥터플러그
110 : 광커넥터플러그어셈블리
111 : 케이싱

Claims (15)

1. 광소자(53)를 별도의 모듈로 구비하는 광커넥터플러그(100)에 있어서,
   광신호 채널 개수만큼의 광소자(53), 광정렬용블럭(60)과 결합하는 기능을 갖는 제1정렬홈부(57) 및 제2정렬홈부(58)가 형성되어 있고, 상기 광소자(53)가 실장되는 제1전극패드부(52)가 일면에 구비되는 양면기판으로서의 제1기판(51)을 포함하여 이루어지는 광소자모듈(50);
   광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(91)를 포함하여 이루어지는 광전송부재모듈(90);
   상기 광소자모듈(50)과의 결합을 위해 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)에 대응하여 형성되는 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)를 구비하고, 상기 광전송부재(91)의 인입(引入)에 있어 가이드(guide) 기능을 하는 광전송부재가이드홀(65)이 형성되어 있는 광정렬용블럭(60);
   상기 광소자(53)를 제어하는 제어소자(83), 상기 제어소자(83)가 실장되는 제2기판(81)을 포함하여 이루어지고, 상기 광소자모듈과 전기적으로 연결되는 제어소자모듈(80);
   을 포함하여 이루어지고,
   상기 제2기판(81)은, 상기 광소자모듈(50) 및 상기 광정렬용블럭(60)이 장착되기 위한 모듈장착부(82)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1기판(51)에는 상기 제1전극패드부(52)에 접속되는 비아홀(via hole)(54)이 형성되어 있고, 상기 제2기판에는 제2전극패드부(84)가 형성되며, 상기 비아홀(54)의 상기 제1기판(51)의 후면측에서 끼워맞춤되어 관통전극에 접속되는 컨택트부재(70)가 상기 제2전극패드부(84)와 전기적 접속되어,
   상기 광소자모듈(50)과 상기 제어소자모듈(80)가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1기판(51) 후면상의 상기 비아홀(54)의 입구 주위에 상기 비아홀(54)의 관통전극과 접속되는 제3전극패드부(55)가 더 형성되고, 상기 컨택트부재(70)는 상기 제3전극패드부(55)와도 전기접속되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 모듈장착부(82)는, 상기 광소자모듈(50) 및 상기 광정렬용블록의 결합체가 안착할 수 있도록 상기 제2기판(81)의 모서리를 소정의 형상으로 제거하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1정렬돌부(61), 상기 제2정렬돌부(62) 및 상기 제1정렬홈부(57)는 각각 원형단면을 가지고, 상기 제2정렬홈부(58)는 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심의 연결선 방향으로 길게 형성되는 장공형홈부로 되어 상기 제1정렬돌부(61)와 상기 제2정렬돌부(62)간의 위치오차 및 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)간의 위치오차를 흡수할 수 있고, 상기 제1정렬홈부(57)와 상기 제1정렬돌부(61) 및 상기 제2정렬홈부(58)와 상기 제2정렬돌부(62)는 광정렬을 보장하기 위해 소정의 공차를 가지고 끼워맞춤결합되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1정렬홈부(57), 상기 제2정렬홈부(58), 상기 제1정렬돌부(61) 및 상기 제2정렬돌부(62)는 각각 원형단면을 갖도록 형성되고, 상기 제1정렬홈부(57)와 상기 제1정렬돌부(61) 및 상기 제2정렬홈부(58)와 상기 제2정렬돌부(62)는 광정렬을 보장하기 위해 소정의 공차를 가지고 끼워맞춤결합되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 제1정렬돌부(61) 및 상기 제2정렬돌부(62)의 모서리는 모따기(champfering)되고, 상기 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)에는 테이퍼형 탭부(59)(tapered tab)가 형성되어 있어, 상기 광소자모듈(50)과 상기 광정렬용블럭(60)의 결합을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1전극패드부(52) 상의 상기 광소자(53)의 실장 위치들을 연결한 선분은, 상기 제1정렬홈부(57)와 상기 제2정렬홈부(58)의 각 수평단면중심을 연결하는 선분에 대해 평행하거나 일치하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 광전송부재가이드홀(65)의 상기 광소자(53) 측 입구의 중심을 연결한 선분은, 상기 제1정렬돌부(61)와 상기 제2정렬돌부(62)의 각 수평단면 중심을 연결하는 선분에 대해 평행하거나 일치하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광정렬용블럭(60)은, 광신호의 파장대역을 투과하는 소재로 이루어지고, 상기 광전송부재(91)를 통해 전송된 광신호를 상기 광소자(53)로 집광하기 위한 기능을 하는 광투과부를 상기 광전송부재가이드홀(65)의 상기 광소자(53)측 입구 부위에 구비하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광투과부는 볼록렌즈의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광전송부재모듈(90)은, 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(91)를 상기 광전송부재가이드홀(65)에 장착하기 위해 광신호 채널별 분기()하는 기능을 하는 분기용블럭(93)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그(100).
13. 청구항 1 내지 청구항 6 및 청구항 8 내지 청구항 12 중 선택되는 어느 하나의 항의 광커넥터플러그(100);
    외부 별도 기판으로서의 제3기판 또는 기기 외부포트에 전기적으로 접속하는 기능을 구비한 인터페이스부(99);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그어셈블리(110).
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광커넥터플러그어셈블리(110)는, 상기 광커넥터플러그(100)와 상기 인터페이스부(99)를 내부에 포함하는 케이싱(111)(casing)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그어셈블리(110).
15. 광신호 채널 개수만큼의 광소자(53)를 포함하는 광소자모듈(50), 광신호 채널 개수만큼의 광전송부재(91)를 포함하는 광전송부재모듈(90), 상기 광소자의 제어를 위한 제어소자(83)를 포함하는 제어소자모듈(80), 및 광전송부재가이드홀(65)을 구비하는 광정렬용블럭(60)을 포함하여 이루어지는 광커넥터플러그(100)의 제조방법에 있어서,
    (i)광소자모듈(50), 광전송부재모듈(90), 제어소자모듈(80) 및 광정렬용블럭(60)을 각각 제조하는 단계;
    (ii)상기 광소자모듈(50)과 상기 광정렬용블럭(60)을 결합하는 단계;
    (iii)상기 (ii)단계에서의 결합체와 상기 제어소자모듈(80)을 전기접속하고 결합하는 단계;
    (iv)상기 광전송부재모듈(90)과 상기 (iii)단계에서의 결합체를 조립하는 단계;
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 (ii)단계에서의 결합은 상기 광소자모듈에 형성되는 제1정렬홈부(57) 및 상기 제2정렬홈부(58)와 상기 광정렬용블럭(60)에 형성되는 제1정렬돌부(61) 및 제2정렬돌부(62)의 끼워맞춤에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 광커넥터플러그의 제조방법.

Images