KR20190015069A - 광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법 - Google Patents

광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 광모듈 플랫폼 기판; 상기 광모듈 플랫폼 기판의 상부 일 측에 접합되는 광원 마운트의 상부에 실장되는 광원소자; 상기 광원소자와 간격을 두고 광모듈 플랫폼 기판의 상부에 접합되는 도파로 마운트의 상부에 실장되는 도파로; 상기 광원 마운트와 도파로 마운트의 사이에 고정되는 렌즈 마운트; 상기 렌즈 마운트의 상부에 고정되는 렌즈;를 포함한다.
본 발명에 의한 광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법은 렌즈 마운트를 적용하여 광원과 도파로 간 광결합 효율을 최대화하고, 광정렬의 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법{Optical module platform structure and fabrication method}
본 발명은 다채널 광원과 도파로 간 광정렬에 있어 렌즈를 실장하기 위한 광모듈 플랫폼 구조 및 이를 제조하는 공정에 관한 기술이다.
최근 데이터센터, 인공지능 등의 산업이 급성장하며 더욱 많은 데이터를 빠른 시간 내에 송수신해야 하는 필요성이 대두되면서 광통신 기술이 주목을 받고 있다. 이에 따라, 광통신에서 핵심 역할을 감당하는 광 트랜시버 모듈의 소형화 및 고속화가 요구되고 있다.
광통신용 광트랜시버 모듈은 크게 광신호와 전기신호와의 변환(전광/광전) 역할을 담당하는 OSA(Optical Sub Assembly)부와 전기신호의 신호처리 역할을 담당하는 ESA(Electrical Sub Assembly)부로 구성이 된다.
여기서 OSA부는 다시 전기신호를 광신호로 바꾸어서 광신호를 전송하는 TOSA(Transmitter Optical Sub Assembly)와 수신된 광신호를 전기신호로 바꾸어 주는 ROSA(Receiver Optical Sub Assembly)로 구성된다.
TOSA와 ROSA 등 핵심 광부품 제작시 최대의 광결합 효율을 확보하기 위해 광송수신부에서의 LD(Laser Diode), PD(Photo Diode), Mirror, 렌즈, 도파로 등 광소자의 정밀한 광정렬이 필요하다.
단일모드 광섬유의 경우 광도파로 코어의 직경이 약 9μm 로 최대의 광결합 효율을 확보하기 위해서 렌즈의 광정렬 오차는 수 μm 이내가 허용된다.
최근 광모듈의 소형화 및 고속화가 요구되면서 다채널 광모듈의 사용이 급증하고 있으며, 광모듈의 크기를 줄이기 위해 TOSA/ROSA 내부에 사용되는 도파로의 코어와 클래딩 간의 굴절률 차이를 크게 함에 따라, 코어 층의 두께도 약 3μm 수준으로 줄어들고 있는 추세이다.
이에 따라, 광정렬 오차에 대한 민감도가 더욱 높아져 광부품 패키징 시 렌즈의 광 정렬 및 접합 공정에 시간과 비용이 소요되고 있는 실정이다.
일반적으로 LD와 도파로의 광 정렬을 위해 도시된 도 1과 같이 렌즈를 도파로와 LD 사이에 삽입 후 X-Y-Z 3축으로 위치 조정을 통해 도파로에 입사되는 광량이 최대치가 되도록 한다.
이때, 렌즈를 미세하게 제어하여 최적의 위치 조정을 한 후, 렌즈 하단부와 광모듈 플랫폼 기판 사이에 에폭시를 투여한 다음, 열 또는 자외선 파장대의 빛으로 에폭시를 경화시켜 렌즈를 고정하게 된다.
이러한 렌즈 고정시 사용되는 에폭시의 경화과정은 최초 액체 상태에서 자외선 파장대의 빛이나 열에 의해 반 고체 상태인 젤(Gel) 상태로 변한 후 고체 상태로 경화되는 특징을 가지고 있다.
이때, 액체에서 고체상태로 변하는 과정 중 에폭시 내부의 경화제가 증발하고, 이에 따라 에폭시의 부피가 줄어드는 수축 과정이 동반된다.
기존에 에폭시를 이용한 렌즈 조립 과정에서 렌즈와 플랫폼 기판 사이에는 에폭시 수축에 의한 수축력이 발생하며 이러한 수축력은 렌즈의 위치를 변화시키는 힘으로 작용한다.
일반적인 렌즈 조립 과정에서는 이러한 수축력에 대해 렌즈위치를 초기 최대 광정렬 지점에 유지하기 위해서 렌즈 집게(Lens Gripper)와 같은 홀더를 이용하여 렌즈를 강하게 하게 그립핑(Gripping) 하게 된다.
하지만, 도시된 도 2와 같이 에폭시 경화과정이 끝난 후에는 렌즈 집게에 의한 그립핑 힘(Gripping force)과 에폭시 수축력은 힘의 평형에 의해 렌즈의 위치가 유지되는데, 최종적으로 렌즈를 렌즈 집게에서 분리하게 되면 렌즈 그립핑 힘이 제거되면서 힘의 평형이 깨지게 되고 결국 에폭시 수축 방향으로 작용하는 힘에 의해 렌즈가 초기 정렬 위치에서 에폭시 수축 방향으로 위치 이동이 발행하게 되고, 이로 인해 결국 렌즈 위치 변화에 따른 광결합 손실이 발생하게 된다.
그리고 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 근래에는 에폭시 경화를 위한 자외선 빛의 에너지를 낮추거나 경화 온도를 낮춰 경화 시간을 연장하는데 이는 에폭시 경화 과정에서 젤 상태에서 고체로 변환되는 과정의 시간을 늘려 상대적으로 수축력이 작고 유동성이 남아 있는 젤 상태를 상대적으로 오래 지속하여 고체상태가 되기 전까지의 경화 과정 중에 점진적으로 렌즈 위치 오차를 미세하게 계속해서 보정함으로써 광정렬 오차를 최소화하는 방법을 적용하고 있다.
하지만, 이러한 공정방법은 에폭시 경화 시간이 길어 제품 생산 속도가 떨어지고 제품의 가격이 높아지는 단점이 있다.
따라서 제품의 양산성과 가격 경쟁력을 확보하기 위해서는 에폭시 경화 시간 단축이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0757233호
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 렌즈 마운트를 적용하여 광원과 도파로 간 광결합 효율을 최대화하고 렌즈 고정을 위해 사용되는 에폭시 경화시간을 최소화할 수 있는 광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 광 모듈 플랫폼 구조는 광모듈 플랫폼 기판; 상기 광모듈 플랫폼 기판의 상부 일 측에 접합되는 광원 마운트의 상부에 실장되는 광원소자; 상기 광원소자와 간격을 두고 광모듈 플랫폼 기판의 상부에 접합되는 도파로 마운트의 상부에 실장되는 도파로; 상기 광원 마운트와 도파로 마운트의 사이에 고정되는 렌즈 마운트; 상기 렌즈 마운트의 상부에 고정되는 렌즈;를 포함한다.
그리고 상기 광원 마운트 및 렌즈 마운트의 사이와 도파로 마운트 및 렌즈 마운트의 사이에는 각각 제 1 렌즈 마운트 가이드와 제 2 렌즈 마운트 가이드가 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드와 제 2 렌즈 마운트 가이드는 광모듈 플랫폼 기판과 간격을 두고 장착될 수 있다.
또한, 상기 광모듈 플랫폼 기판은 렌즈 마운트, 제 1 렌즈 마운트 가이드, 제 2 렌즈 마운트 가이드와 대응하는 부분으로 관통공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 마운트는 제 1 렌즈 마운트 가이드 또는 제 2 렌즈 마운트 가이드의 폭보다 크게 형성되고, 높이는 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드 또는 제 2 렌즈 마운트 가이드보다 낮게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 광원 마운트와 제 1 렌즈 마운트 가이드는 제 1 접합부를 통해 고정되고, 상기 도파로 마운트와 제 2 렌즈 마운트 가이드는 제 2 접합부를 통해 고정되며, 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드와 렌즈 마운트는 제 4 접합부를 통해 고정되고, 상기 제 2 렌즈 마운트 가이드와 렌즈 마운트는 제 5 접합부를 통해 고정될 수 있다.
이때, 상기 제 1, 2, 4, 5 접합부는 에폭시수지로 형성될 수 있다.
그리고 상기 광원소자와 도파로는 광경로상에 배치될 수 있다.
본원발명의 또 다른 특징인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법은 광모듈 플랫폼 기판의 상부에 일 측에 광원소자가 실장된 광원 마운트를 접합하는 광원소자 접합단계; 상기 광원 마운트의 측면으로 렌즈 마운트를 밀착시키는 렌즈 마운트 밀착단계; 상기 렌즈 마운트의 반대 측면으로 도파로가 실장된 도파로 마운트를 밀착시킨 후 상기 도파로 마운트를 광모듈 플랫폼 기판에 접합하는 도파로 접합단계; 상기 렌즈 마운트의 상부로 렌즈를 배치한 후 접착제를 도포하여 제 3 접합부를 형성하는 렌즈 고정단계; 및 상기 제 3 접합부 경화 시 접착제 수축에 의해 상기 렌즈 마운트가 Y축 방향으로 상승되었을 때, 상기 렌즈 마운트와 제 1 렌즈마운트 가이드 및 제 2 렌즈마운트 가이드를 접착제를 도포하여 제 4 및 5 접합부를 형성하는 렌즈 마운트 고정단계;를 포함한다.
그리고 상기 광원소자 접합단계와 렌즈 마운트 밀착단계의 사이로, 상기 광원 마운트와 렌즈 마운트의 사이로 제 1 렌즈 마운트 가이드를 장착한 다음, 상기 광원 마운트와 제 1 렌즈 마운트 가이드의 사이로 접착제를 도포하여 제 1 접합부를 형성하는 제 1 렌즈 마운트 가이드 설치단계;가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 마운트 밀착단계와 도파로 접합단계의 사이로, 상기 렌즈 마운트와 도파로 마운트의 사이로 제 2 렌즈 마운트 가이드를 장착한 다음, 상기 제 2 렌즈 마운트 가이드와 도파로 마운트의 사이로 접착제를 도포하여 제 2 접합부를 형성하는 제 2 렌즈 마운트 가이드 설치단계;가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 고정단계 후, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 마운트 가이드의 상부로 렌즈 마운트를 상승시킨 다음, 상기 렌즈 마운트와 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드의 사이에 접착제를 도포하여 제 4 및 5 접합부를 형성하는 렌즈 마운트 고정단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 마운트, 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드와 대응하는 광모듈 플랫폼 기판에 관통공을 형성할 수 있다.
여기서 상기 렌즈 마운트는 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 고정단계에서 렌즈는 렌즈 그리퍼를 통해 광원소자와 도파로 사이에 삽입된 후 상기 도파로 광출력이 최대가 되는 지점에 장착될 수 있다.
본 발명에 의한 광 모듈 플랫폼 구조 및 제조방법은 렌즈 마운트를 적용하여 광원과 도파로 간 광결합 효율을 최대화하고, 접착제의 수축방향과 광정렬 위치 오차발생이 최소가 되도록 내부 구성을 구성하여, 종래 기술에 비해 접착제의 경화속도를 빨리하면서도 광정렬의 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 광부품에서 광소자 광정렬을 나타낸 측면도.
도 2는 일반적인 에폭시 경화과정의 수축력과 렌즈 그리퍼에 작용하는 반력을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조를 나타낸 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 제 1 렌즈 마운트 가이드의 설치과정을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 제 2 렌즈 마운트 가이드 설치과정을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 최대 광결합 효율을 위한 렌즈의 정렬상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 접착제 수축에 의한 렌즈 마운트의 Y축 방향으로 이동하는 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 렌즈 마운트 부착과정을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법을 통한 X, Y, Z 축 변위에 따른 광결합 효율을 나타낸 예시 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조를 나타낸 측면도이다.
본원발명인 광 모듈 플랫폼 구조(10)는 광모듈 플랫폼 기판(20), 광원소자(30), 도파로(40), 렌즈 마운트(50), 렌즈(60), 제 1 렌즈 마운트 가이드(70), 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)를 포함한다.
상기 광모듈 플랫폼 기판(20)은 환경 및 목적 등에 따라 다양하게 형성되고, 본원발명에서 상기 광모듈 플랫폼 기판(20)은 소정의 크기를 가지는 판재 형상으로 형성된다.
그리고 상기 광모듈 플랫폼 기판(20)은 렌즈 마운트(50)와 제 1 렌즈 마운트 가이드(70) 및 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)와 대응하는 부분으로 관통공(22)이 형성된다.
여기서, 상기 광모듈 플랫폼 기판(20)에 관통공(22)을 형성한 것은 렌즈 마운트(50)와 제 1 렌즈 마운트 가이드(70) 및 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)가 광모듈 플랫폼 기판(20)에 접합되는 것을 차단하고, 필요시 렌즈 마운트(50)를 최대의 광결합 효율을 가지는 렌즈 위치까지 상향 이동하기 위함이다.
상기 광원소자(30)는 광모듈 플랫폼 기판(20)의 상부 일 측에 장착되는 광원 마운트(32)의 상부에 실장된다.
즉, 상기 광원소자(30)는 광모듈 플랫폼 기판(20)의 상부에 장착되는 광원 마운트(32)의 상부에 실장되어 전원 공급시 렌즈(60) 방향으로 빛을 조사하게 된다.
상기 도파로(40)는 광모듈 플랫폼 기판(20)의 상부 일 측에 장착되는 도파로 마운트(42)의 상부에 실장된다.
즉, 상기 도파로(40)는 광원소자(30)와 간격을 두고 상기 광모듈 플랫폼 기판(20)의 상부에 장착되는 도파로 마운트(42)의 상부에 실장되어 렌즈(60)를 거쳐 전달되는 빛을 전달시키게 한다.
상기 렌즈 마운트(50)는 광원 마운트(32)와 도파로 마운트(42)의 사이에 고정된다.
여기서, 상기 렌즈 마운트(50)는 환경 및 목적 등에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 본원발명에서 상기 렌즈 마운트(50)는 접착부를 통한 렌즈(60)의 위치 변형을 최소화할 수 있도록 사각형 또는 직사각형 형상의 블록의 형성된다.
그리고 상기 렌즈 마운트(50)와 광원 마운트(32)의 사이에는 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)가 장착되고, 상기 렌즈 마운트(50)와 도파로 마운트(42)의 사이에는 제 2 렌즈마운트 가이드(80)가 장착된다.
즉, 상기 렌즈 마운트(50)는 광원 마운트(32)와 도파로 마운트(42)의 사이에 배치된 후, 상기 광원 마운트(32)와 렌즈 마운트(50)의 사이에 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)를 고정하고, 상기 도파로 마운트(42)와 렌즈 마운트(50)의 사이에 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)를 고정하게 된다.
이때, 상기 광원 마운트(32)와 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)는 제 1 접합부(91)를 통해 고정되고, 상기 도파로 마운트(42)와 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)는 제 2 접합부(92)를 통해 고정되며, 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)와 렌즈 마운트(50)는 제 4 접합부(94)를 통해 고정되고, 상기 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)와 렌즈 마운트(50)는 제 5 접합부(95)를 통해 고정된다.
여기서, 상기 제 1, 2, 4, 5 접합부(91, 92, 94, 95)는 공지된 접착제 중 어느 하나로 형성되고, 본원발명에서 상기 제 1, 2, 4, 5 접합부(91, 92, 94, 95)는 에폭시수지로 형성된다.
상기 렌즈(60)는 렌즈 마운트(50)의 상부에 고정된다.
그리고 상기 렌즈(60)는 렌즈 마운트(50)와 사이에 형성되는 제 3 접합부(93)를 통해 고정하게 된다. 여기서, 상기 제 3 접합부(93)는 공지된 접착제 중 어느 하나로 형성되고, 본원발명에서 상기 제 3 접합부(93)는 에폭시수지로 형성된다.
즉, 상기 렌즈(60)는 렌즈 마운트(50)의 상부에 제 3 접합부(93)를 통해 고정장착되어, 상기 광원소자(30)에서 출력되는 빛을 도파로(40)에 집속하게 된다.
다음으로, 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법을 도시된 도면을 참조로 설명하면, 도 4는 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 제 1 렌즈 마운트 가이드의 설치과정을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 제 2 렌즈 마운트 가이드 설치과정을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 최대 광결합 효율을 위한 렌즈의 정렬상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 접착제 수축에 의한 렌즈 마운트의 Y축 방향으로 이동하는 예를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법에서 렌즈 마운트 부착과정을 나타낸 도면이다.
먼저, 도시된 도 4와 같이 광원소자(30)가 부착된 광원 마운트(32)를 광모듈 플랫폼 기판(20)에 접합한 후, 상기 광원 마운트(32)의 측면으로 에폭시 등과 같은 접착제를 이용하여 제 1 접합부(91)를 형성한 다음, 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)를 부착한다.
다음으로, 도시된 도 5와 같이 상기 렌즈 마운트(50)를 제 1 렌즈 마운트 가이드(70)의 측면에 밀착시킨 후 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)를 렌즈 마운트(50)의 반대 측면에 밀착시킨다.
이후, 도파로(40)가 실장된 도파로 마운트(42)를 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)의 측면을 밀착시킨 후, 상단에 도파로(40)가 실장된 도파로 마운트(42)와 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)의 사이에 에폭시 등과 같은 접착제를 이용하여 제 2 접합부(92)를 형성한 다음, 상기 도파로 마운트(42)의 하단면을 광모듈 플랫폼 기판(20)에 접합한다.
이때, 상기 광원 마운트(32), 제 1 및 제 2 렌즈 마운트 가이드(70, 80), 렌즈 마운트(50), 도파로 마운트(42) 등은 서로 접촉하는 각각의 좌우 측면에서 유격(Clearance)이 존재하지 않도록 최대한 밀착시킨다.
즉, 상기 광원 마운트(32)와 제 1 렌즈 마운트 가이드(70), 도파로 마운트(42)와 제 2 렌즈 마운트 가이드(80)는 광모듈 플랫폼 기판(20)에 위치 고정되며, 상기 렌즈 마운트(50)는 도시된 도 3에 표시된 X 및 Y 2축 방향으로 자유도를 갖고 Z축 방향으로는 이동할 수 없도록 자유도가 제한된다.
다음으로, 도시된 도 6과 같이 광원소자(30)와 도파로(40) 사이에 렌즈 그리퍼(100)를 이용하여 렌즈(60)를 삽입하고, 상기 도파로(40) 광출력이 최대가 되도록 X, Y 및 Z 축 각각의 방향으로 렌즈(60)를 위치 이동시켜, 상기 렌즈(60)가 최대 광결합 효율을 달성할 수 있는 지점을 선정한다.
이후, 상기 렌즈(60)를 최적의 광정렬 지점에 고정할 수 있도록 렌즈(60)의 하단면과 렌즈 마운트(50)의 상단부 사이에 에폭시 등과 같은 접착제를 이용하여 제 3 접합부(93)를 형성한다.
이때, 상기 제 3 접합부(93)가 형성되는 과정에서 필요시 렌즈 마운트(50)를 Y축 상방향으로 이동시켜 렌즈 마운트(50)를 렌즈의 하단면에 밀착시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제 3 접합부(93)를 경화하게 되면 렌즈 마운트(50)의 Y축 방향 자유도에 의해 상기 렌즈 마운트(50)가 Y축 상방향으로 이동하여 경화 후에도 수축 방향으로 반력을 발생시키지 않아 렌즈 마운트(50) 상부에 위치한 렌즈(60)를 초기 최적 광정렬 위치를 유지할 수 있게 된다.
이를 좀 더 보충설명하면, 상기 제 3 접합부(93)는 에폭시 등과 같은 접착제를 경화시켜 형성됨으로써 경화과정에서 경화제 증발로 인한 부피 감소로 수축력이 발생하게 된다.
즉, 도시된 도 1과 같이 렌즈를 광모듈 플랫폼 기판의 바닥면에 에폭시 등과 같은 접착제를 이용하여 고정할 경우, Y축 하향 방향의 수축력을 발생시키고, 이로 인해 렌즈의 최적의 광정렬 지점을 유지해야 하는 렌즈 그리퍼는 Y축 상향 방향으로 반력을 인가해야 한다.
이러한 반력은 에폭시와 같은 접착제의 경화가 완료된 이후에 렌즈 그리퍼로부터 렌즈를 분리하는 과정에서 제거되며, 상기 렌즈의 Y축 하향 방향으로 작용하고 있던 에폭시와 같은 접착제의 수축력만이 남게 되어, 결국 렌즈 마운트에 부착된 렌즈를 Y축 하향 방향으로 이동될 뿐만 아니라 결국에 광정렬 오차가 발생하게 된다.
그러나 본원발명의 제 3 접합부(93)는 경화과정에서의 수축은 렌즈 마운트(50)를 Y축 상방향으로 이동시킴으로써 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있게 된다.
이때, 상기 렌즈 마운트(50) 하단의 광모듈 플랫폼 기판(20)의 일정 영역은 에폭시 등과 같은 접착제로 인한 상기 렌즈 마운트(50)의 수축력이 발생하지 않도록 관통공(22)이 형성되어 있으며, 상기 관통공(22)은 필요시 렌즈 마운트(50)를 최대 광결합 효율을 가지는 렌즈의 위치까지 이동시키는 용도로도 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 제 3 접합부(93)에 수축 변형이 생기지 않도록 완전 경화한 후, 도시된 도 8과 같이 상기 렌즈 마운트(50)와 제 1 및 제 2 렌즈 마운트 가이드(70, 80) 사이 측면에 에폭시 등과 같은 접착제를 경화시켜 제 4 및 제 5 접합부(94, 95)를 형성한다.
이후, 상기 렌즈 그리퍼(100)를 렌즈(60)로부터 분리하면, 상기 광원소자(30)와 도파로(40) 간 렌즈(60)에 의한 광정렬이 모두 완료된다.
이와 같이, 에폭시 등과 같은 접착제 경화 과정에서 발생하는 Y축 방향의 수축의 주요 원인은 렌즈와 렌즈 마운트 사이의 제 3 접합부의 접착제 수축이 주요하며, Z축 방향의 수축은 제 4, 5 접합부의 접착제 수축이 주요하다.
하지만, Y축 방향으로 발생하는 제 3 접합부의 접착제 수축은 렌즈 마운트가 경화과정에서 자유도가 있어 렌즈 그리퍼에 반력을 발생시키지 않아 경화 종료 후에 렌즈 그리퍼를 제거하여도 렌즈의 어떠한 위치 변화도 발생시키지 않는다.
또한, Z축 방향으로 발생하는 제 4, 5 접합부의 수축은 렌즈 마운트를 기준으로 좌, 우에 대칭으로 존재하여 접착제 수축에 의한 수축력이 Z축 방향으로 서로 평행을 이루게 된다.
더욱이, 광원 마운트, 렌즈 마운트, 제1 및 2 렌즈 마운트 가이드, 그리고 도파로 마운트 등의 부품들이 유격이 없도록 밀착 배치되기 때문에 접합부 두께도 얇아져 접착제 수축에 의해 발생하는 수축력도 미미하다.
또한, 일반적으로 본 특허와 같이 렌즈를 이용한 광원과 도파로간 광정렬에서는 Z축 광정렬 허용오차(Optical Tolerance)가 X, Y 축에 비해 상대적으로 5배 이상 크다.
예를 들어 도시된 도 9와 같이 광섬유 광원간 광정렬의 경우 X 및 Y 축 광정렬 허용 오차는 90% 이상의 효율을 달성하기 위해서 수 ㎛ 이내의 정밀도가 필요한 반면, Z 축의 경우 수십 ㎛ 정도로 X, Y축에 비해 상대적으로 매우 크다.
따라서, 이상의 조건을 종합해 볼 때, Z축 상의 접착제 수축에 의한 광정렬 위치오차 발생은 미미하다.
결과적으로 본 특허에서는 접착제의 수축방향을 고려하여 광정렬 위치 오차발생이 최소가 되도록 내부 부품의 배치 구성에 대한 구조와 제작 공정에 대해 제안 하였으며 이로 인해 기존 기술에 비해 접착제의 경화 속도를 빨리하여도 광정렬 오차가 최소화되는 효과를 기대할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 광 모듈 플랫폼 구조 20 : 광모듈 플랫폼 기판
22 : 관통공 30 : 광원소자
40 : 도파로 50 : 렌즈 마운트
60 : 렌즈 70 : 제 1 렌즈 마운트 가이드
80 : 제 2 렌즈 마운트 가이드

Claims (15)

  1. 광모듈 플랫폼 기판;
    상기 광모듈 플랫폼 기판의 상부 일 측에 접합되는 광원 마운트의 상부에 실장되는 광원소자;
    상기 광원소자와 간격을 두고 광모듈 플랫폼 기판의 상부에 접합되는 도파로 마운트의 상부에 실장되는 도파로; 및
    상기 광원 마운트와 도파로 마운트의 사이에 고정되는 렌즈 마운트; 상기 렌즈 마운트의 상부에 고정되는 렌즈;를 포함하는 광 모듈 플랫폼 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원 마운트 및 렌즈 마운트의 사이와 도파로 마운트 및 렌즈 마운트의 사이에는 각각 제 1 렌즈 마운트 가이드와 제 2 렌즈 마운트 가이드가 장착되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 마운트 가이드와 제 2 렌즈 마운트 가이드는 광모듈 플랫폼 기판과 간격을 두고 장착되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광모듈 플랫폼 기판은 렌즈 마운트, 제 1 렌즈 마운트 가이드, 제 2 렌즈 마운트 가이드와 대응하는 부분으로 관통공이 형성되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 렌즈 마운트는 제 1 렌즈 마운트 가이드 또는 제 2 렌즈 마운트 가이드의 폭보다 크게 형성되고, 높이는 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드 또는 제 2 렌즈 마운트 가이드보다 낮게 형성되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광원 마운트와 제 1 렌즈 마운트 가이드는 제 1 접합부를 통해 고정되고, 상기 도파로 마운트와 제 2 렌즈 마운트 가이드는 제 2 접합부를 통해 고정되며, 상기 제 1 렌즈 마운트 가이드와 렌즈 마운트는 제 4 접합부를 통해 고정되고, 상기 제 2 렌즈 마운트 가이드와 렌즈 마운트는 제 5 접합부를 통해 고정되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 4, 5 접합부는 에폭시수지로 형성되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원소자와 도파로는 광경로상에 배치되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조.
  9. 광모듈 플랫폼 기판의 상부에 일 측에 광원소자가 실장된 광원 마운트를 접합하는 광원소자 접합단계;
    상기 광원 마운트의 측면으로 렌즈 마운트를 밀착시키는 렌즈 마운트 밀착단계;
    상기 렌즈 마운트의 반대 측면으로 도파로가 실장된 도파로 마운트를 밀착시킨 후 상기 도파로 마운트를 광모듈 플랫폼 기판에 접합하는 도파로 접합단계;
    상기 렌즈 마운트의 상부로 렌즈를 배치한 후 접착제를 도포하여 제 3 접합부를 형성하는 렌즈 고정단계; 및
    상기 제 3 접합부 경화 시 접착제 수축에 의해 상기 렌즈 마운트가 Y축 방향으로 상승되었을 때, 상기 렌즈 마운트와 제 1 렌즈마운트 가이드 및 제 2 렌즈마운트 가이드를 접착제를 도포하여 제 4 및 5 접합부를 형성하는 렌즈 마운트 고정단계;를 포함하는 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광원소자 접합단계와 렌즈 마운트 밀착단계의 사이로, 상기 광원 마운트와 렌즈 마운트의 사이로 제 1 렌즈 마운트 가이드를 장착한 다음, 상기 광원 마운트와 제 1 렌즈 마운트 가이드의 사이로 접착제를 도포하여 제 1 접합부를 형성하는 제 1 렌즈 마운트 가이드 설치단계;가 더 포함되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 마운트 밀착단계와 도파로 접합단계의 사이로, 상기 렌즈 마운트와 도파로 마운트의 사이로 제 2 렌즈 마운트 가이드를 장착한 다음, 상기 제 2 렌즈 마운트 가이드와 도파로 마운트의 사이로 접착제를 도포하여 제 2 접합부를 형성하는 제 2 렌즈 마운트 가이드 설치단계;가 포함되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 고정단계 후, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 마운트 가이드의 상부로 렌즈 마운트를 상승시킨 다음, 상기 렌즈 마운트와 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드의 사이에 접착제를 도포하여 제 4 및 5 접합부를 형성하는 렌즈 마운트 고정단계;를 포함되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 마운트, 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드와 대응하는 광모듈 플랫폼 기판에 관통공을 형성하는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 렌즈 마운트는 제 1 및 2 렌즈 마운트 가이드의 높이보다 낮게 형성되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 렌즈 고정단계에서 렌즈는 렌즈 그리퍼를 통해 광원소자와 도파로 사이에 삽입된 후 상기 도파로 광출력이 최대가 되는 지점에 장착되는 것인 광 모듈 플랫폼 구조의 제조방법.
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