KR960014128B1 - 광통신 장치 - Google Patents

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KR960014128B1
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사브리 아칼라트 무바팩
토마스 만찌오네 루이스
데이빗 로빈슨 스티븐
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아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니
웬디 더블유, 코바
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Abstract

내용 없음.

Description

광통신 장치
제1도는 본 발명에 사용되기에 적합한 리드프레임 장치의 도시도.
제2도는 본 발명의 특정 실시예와 연관된 전자 장치의 부착을 도시하는 제1도의 리드프레임의 일부의 도시도.
제3도는 지지 부재의 형성을 포함하여 제1인캡슐레이션에 후속되는 제2도의 장치의 도시도.
제4도는 광 서브 어셈블리의 부착후의 제3도의 장치의 도시도.
제5도는 커넥터 리셉터클이 최종 외부 패키지의 부품으로서 성형된, 최종 인캡슐레이션후의 제4도의 장치의 도시도.
제6도는 제1인캡슐레이션 단계뒤의 본 발명의 다른 장치의 도시도.
제7도는 커넥터 리셉터클을 포함하는 베이스 부재와 광학 장치의 부착후의 제6도의 장치의 도시도.
제8도는 베이스 부재의 리셉터클부가 외부 패키지 하우징 밖에 노출된 상태의 최종 성형후의 제7도의 장치의 도시도.
제9도는 광 어셈블리가 한쌍의 커넥터 리셉터클을 포함하도록 형성된, 성형 송수신 패키지의 형성과 같은 한쌍의 광학 장치의 조합된 패키징에 특히 적합한, 최종 인캡슐레이션 전의 본 발명의 다른 실시예의 도시도.
제10도는 다른 커넥터 리셉터클 디자인을 도시하는 제9도의 장치의 인캡슐레이티드 상태의 도시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 리드프레임 12 : 리드프레임 섹션
24 : 전자회로 26 : 리드
30 : 제1성형 패키지 36 : 지지 부재
40 : 광서브 어셈블리 44 : 광학 장치
42 : 광 베이스 부재 52 : 제2성형 패키지
54 : 커넥터 리셉터클 수단 110 : EMI 차단 수단
120 : 제3성형 패키지
[발명의 배경]
[기술분야]
본 발명은 광학 패키징 장치에 관한 것으로서, 특히, 성형 광학 패키징 장치에 관한 것이다.
[종래기술]
광통신 장치를 패키징하기 위한 여러 가지 장치가 존재한다.
최근의 연구결과는 광학 장치 및 그 광학 장치와 함께 동일한 유닛내에 수용되어 광학 장치를 작동시키는데 필요한 전자 장치를 제공하는 패키지 디자인을 개발하였다. 이러한 단일 패키지의 대부분은 전자 장치를 위하여 광학 어셈블리가 부착된 하이브리드 집적 회로(HIC)를 사용하는 결과로 비교적 값비싸다. 또한, 이러한 광학 서브 어셈블리는 정렬의 어려움이 있다고 알려졌다. 여러개의 부품을 정합 시키는 데에도 조립의 문제점이 있다(즉, 외부 하우징, 광 서브 어셈블리 및 HIC). 마지막으로, 많은 경우에 송신기와 수신기를 위한 패키징 방법은 독특하고 생산시 문제점을 초래하며 패키징 시스템의 전체적 경비를 증가시킨다.
개량된 패키지 디자인은 1990년 3월 27일자 W. H. Burton등에 허여된 미합중국 특허 제4,911,519호에 공개되었다. 공개된 장치에서, 종래 패키지의 HIC는 광 서브 어셈블리에 부착되기 위한 한쌍의 단부 프롱(prong)리드를 포함하는 종래의 16－핀 듀열－인－라인(dual－in－line) 패키지 (DIP)로 대치된다. DIP 및 광 서브 어셈블리는 다음에 플라스틱 성형 패키지 프레임내에 조립된다. 플라스틱 성형 프레임은 광섬유의 부착을 위한 성형 광 커넥터 리셉터클을 포함하도록 구성된다. 그 장치는 패키지 플로어에 접지된 금속 뚜껑으로 덮인다. DIP 및 프레임/커넥터 조립체의 성형 플라스틱 편을 사용하므로써 현저한 경비 절약이 달성되었다.
[발명의 요약]
본 발명은 광 패키징에 관한 것으로서, 특히, 성형 광 패키징 장치에 관한 것이다.
리드프레임섹션은 관련 광학 장치(송신기용 드라이버 회로 또는 수신기용 증폭기 및 결정 회로)를 작동시키는데에 필요한 전기 회로의 위치 설정 및 부착에 사용된다. 다음에는 전자 장치를 인캡슐레이트하기 위해 제1성형 작동이 수행된다. 지지 부재 또한 이 단계에서 성형되며, 지지 부재는 광 어셈블리는 베이스 부재의 후속 위치 설정에 사용된다. 제1성형 작동에 이어서, 광학 장치 및 관련 베이스 부재는 인캡슐레이티드 전자 장치에 부착된다. 전자 장치와 광학 장치의 조합물은 최종 패키지 장치를 형성하기 위해 제2성형 작동 동안에 인캡슐레이티드된다. 개량된 EMI 차단은 인캡슐레이티드 전자 장치위에 위치되고 전자 결합된 금속판을 사용하여 제공될 수 있다. 이 차단판은 최종 인캡슐레이션 단계전에 장치에 부착된다.
본 발명은 종래의 광 서브 어셈블리(OSA)내에 삽입된 광학 장치(필요시에는 렌즈 소자도 함께)를 사용할 수도 있는데, 광학 장치에서 나오는 전기 리드는 리드프레임에 연결되고 OSA의 베이스 부재부는 성형지지 부재위에 놓인다. 렌즈 소자(예로서, 구형렌즈, 섬유 스텁(fiber stub), 광 결합 제공을 위한 장치)를 수용하는 베이스 부재는 섬유를 패키지에 부착하는데에 필요한 리셉터클부를 포함하도록 형성될 수 있다. 또한, 광학장치와 전자 장치를 인캡슐레이트하는 최종 성형은 최종 성형 외부 패키지의 부품으로서 커넥터 리셉터클을 제공하도록 설계될 수 있다.
다른 장치에서, 광학 장치(예로서, 렌즈 LED)는 리드 프레임에 물리적으로 부착될 수 있다. 특히, 리드프레임은 광학 장치의 제1주면의 부착을 위해 패들형(paddle－like) 리드를 포함하도록 구성될 수 있다. 패들은 광 신호를 리드프레임을 통하도록 하기 위해 광학 장치의 활성 영역과 정렬된 애퍼쳐를 포함한다. 제2리드는 광학 장치의 대향 주면에 나머지 전기 부착을 위해 사용된다. 이러한 장치를 위해 지지 부재내에 위치된 베이스 부재는 광학 장치와 부착된 섬유 사이의 광 신호의 결합을 위한 렌즈 소자를 포함한다. 베이스 부재는 커넥터리셉터클을 포함하도록 구성될 수 있다. 또는, 최종 외부 패키지는 필요한 리셉터클을 포함하도록 성형될 수 있다.
[상세한 설명]
제1도를 참조하면, 리드프레임(10)이 도시되었는데, 그것은 다수의 별도의 광－전자 패키지와 함께 사용되기 위한 여러개의 리드프레임 섹션을 포함한다. 본 발명의 이점은 리드프레임 구조물의 사용은 송신기, 수신기 또는 송수신기와 다른 다수의 광－전자 패키지의 동시 조립을 허용하는 것이다. 종래의 전자 집적 회로 처리와 유사하게, 다수의 집적 회로는 리드프레임(10)의 위치(12)를 따라 동시에 부착된다. 본 발명에 따라서, 다수의 집적 회로는 동시에 인캡슐레이트되고, 후속 접착을 위한 리드는 노출시킨다. 특히, 관련된 다수의 광학 장치는 성형된 전자 장치와, 최종 패키지 조립체를 형성하기 위해서 인캡슐레이트된 전자 장치와 광학 장치의 조합체에 부착된다. 최종 성형 작동이 완료될 때, 리드프레임(10)은 다수의 최종 패키지 조립체를 형성하도록 점선(14)을 따라 절단될 수 있다. 나머지 도면은 단일 리드프레임섹션과 그와 연관된 여러 가지 부품을 도시한다. 단일 리드 프레임 섹션을 도시한 것을 단지 설명의 목적을 위한 것이고, 일반적으로 생산시에 많은 광전자어셈블 리가 동시에 형성된다.
제2도에 특히 단일 리드프레임섹션(20)이 도시되었다.
섹션(20)은 집적 회로(24)가 부착된 중심 접지 평면 패들(22)을 포함한다. 집적 회로(24)는 예로서 와이어 본드를 사용하여 리드프레임섹션(20)의 선택된 리드(26)에 결합된다. 특정 송신기 또는 수신기 구성에 필요한 별도의 용량 소자(28)는 제2도와 같이 리드프레임섹션(20)에 부착된다. 전자 장치(24,28)의 부착후에, 제3도와 같이 제1하우징(30)내에 전자 장치를 인캡슐레이트하기 위해 성형 작동이 수행된다. 광 서브 어셈블리를 하우징(30)에 부착하는데에 사용된 본 특정 실시예에서, 리드프레임섹션(20)의 한쌍의 단부 프롱 리드(32,34)는 노출 상태로 유지된다. 단부 프롱 리드(32,34)는 한쌍의 OSA 리드의 추후의 부착을 위해서 예로서 90°(도시된 바와 같이)의 각도로 위로 굽혀진다. 또는 단부 프롱 리드(32,34)는 리드프레임섹션(20)의 평면내에 유지되며 OSA 리드는 부착을 완료하기 위해 아래로 굽혀질 수도 있다. 제3도와 같이, 제1성형 작동은 지지 부재(36)를 형성하기 위해 사용되며, OSA의 베이스부는 지지 부재(36)상에 위치된다. 지지 부재(36)는 후속 성형 작동 동안에 조립의 안정성을 개선한다.
제4도를 참조하면, 광 서브 어셈블리(40)는 제3도의 장치에 부착되며, 베이스 부재(42)는 지지 부재(36)상에 위치 된다. 마운트(46)의 전기 리드(48)가 단부 프롱 리드(32,34)(제3도)에 결합되도록 광학 장치(44)는 마운트(46)상에 지지 된다. 베이스 부재(42)는 에폭시와 같은 접착제를 사용하여 지지 부재(36)에 부착될 수 있고 또는 맨드렐에 의해 정위치에 유지될 수도 있다. 맨드렐은 OSA(40)의 이동을 방지하고 최종 성형 작동 동안에 성형 재료가 베이스 부재(42)내로 들어가지 않게 하기 위해 사용된다. 제5도는 장치의 최종 패키지를 도시한다. OSA(40)와 인캡슐레이트 전자 하우징(30)은 성형 외부 하우징(42)에 의해 완전히 덮인다. 제5도의 특정 실시예에 대해서, 베이스 부재(42) (가상선으로 부분적으로 도시됨)는 하우징(52)내에 완전히 묻히며, 하우징(52)는 베이스 부재(42)와 정렬된 커넥터 리셉터클(54)을 포함하도록 형성된다.
상기와 같이, 전자 내부 패키지(30)와 최종 외부 패키지(52)를 형성하는 데에 사용되는 성형 기술은 종래의 집적 회로 패키징에 사용되는 트랜스퍼 성형이다. 트랜스퍼 성형에서, 열경화성 성형 컴파운트의 예열 충전물은 유전 예열로기부터 단일 입구 포트를 통해 성형 캐비티내로 이동된다. 공지된 바와 같이, 트랜스퍼 성형은 본 발명의 실시예의 커넥터 리셉터클과 같은 특정 향상을 정확히 형성하는 것이 필요한 삽입 성형에 가장 적합하다. 성형 공정동안에, 제2도의 리드프레임(20) (즉, 리드(26))은 부품을 가능한 고정 상태로 유지하기 위해 정 위치에 고정된다. 비교적 단순한 제1장방형 몰드는 전자 장치는 인캡슐레이트하기 위해 사용된다. 제2성형 작동을 위해서, 리드프레임(20)는 다시 정위치에 고정되고, OSA(40)의 이동을 방지하고 리셉터클(54)의 내부보어(53)를 만들기 위해 맨드렐이 사용된다. 제2성형 작동을 위해서, 커넥터 리셉터클(54)의 디자인을 포함하는 몰드가 전자 장치와 광학 부품을 인캡슐레이트하기 위해 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 별도의 광 서브 어셈블리의 사용은 광학 장치를 전자 장치와 연관된 리드 프레임에 직접 부착하는 것으로 대치될 수 있다. 제6도는 광학 장치의 직접 부착을 위한 특수한 한쌍의 리드(62, 64)를 포함하는 인캡슐레이트 전자 서브 어셈블리(60)를 도시한다. 리드(62)는 패들 형상을 가지며 애퍼쳐(66)를 포함할 수 있다. 광학 장치(68)(가상선으로 도시됨)는 장치(68)의 활성 영역이 애퍼쳐(66)와 정렬되도록 제1주면을 따라 패들(62)에 부착된다. 또는, 장치(68)는 애퍼쳐가 필요하지 않도록 패들(62)의 대향측에 부착될 수도 있다. 장치(68)에의 나머지 전기 접촉은 장치(68)의 대향 주면을 리드(64)에 와이어 본딩하므로써 형성된다.
제1도 내지 제5도와 연관하여 상술한 장치에서와 같이, 제6도의 장치도 장치(68)와 연결된 광섬유 사이의 광결합을 위하여 광 베이스 부재의 사용을 필요로 할 수 있다. 제7도 한 실시예를 도시하는데, 베이스 부재(70)는 지지 부재(72)상에 위치되고 장치(68)와 광 정렬되도록 패들(62)에 부착된다. 일반적으로, 베이스 부재(70)는 광결합을 개량하기 위해 렌즈 소자(예로서, 구형 렌즈 또는 섬유 스터브)를 포함할 수도 있다. 제7도의 특정 실시예에 대해서, 베이스 부재(70)는 커넥터 리셉터클(74)을 포함하도록 형성된다. 리셉터클을 포함하는 베이스 부재를 사용하는 것은 최종 성형 작동을 간단히 하고 (즉, 리셉터클을 성형할 필요가 없음), 리셉터클의 관련 광학 장치와 광학적으로 정렬되는 것을 보장 한다. 제8도는 최종 성형 작동후의 제7도의 장치를 도시한다. 이 공정에 사용된 몰드는 베이스 부재(70)의 리셉터클부(74)가 노출된 상태로 유지되도록 외부 하우징(80)을 형성하도록 구성된다.
본 발명의 리드프레임식 패키징 기술의 이점은 동일 성형 외부 패키지내에 광학 장치(또한, 관련 인캡슐레임트 전자 장치)가 몇개라도 묻힐 수 있다는 것이다. 일반적으로, 어레이형 패키지가 형성될 수 있다. 한 특정 실시예에서, 예로서 이중-파장 송신기 또는 수신기(또는 경제적인 장치) 또는 광 정송 장치(즉, LED 또는 레이저) 및 광 수신장치(즉, PIN 또는 애벌란시 광다이오드)를 포함하는 송수신기를 형성하도록 한쌍의 광학장치가 동시에 인캡슐레이트될 수 있다. 제9도는 특히 본 발명에 따른 송수신기 패키지(90)를 도시한다. 제 1OSA(92)(광 전송 장치와 필요한 렌즈 소자를 수용한다)는 제1지지 부재(96)상에 놓인 베이스 부재(94)를 포함한다. OSA(92)는 또한 인캡슐레이트 드라이버 전자 장치(98)에 전자적으로 결합된다. OSA(92)의 베이스 부재(94)는 커넥터 리셉터클(100)을 포함하도록 형성된다. 유사하게, 제2OSA(102)(광 수신 장치와 필요한 렌즈 소자를 수용한다)는 제2지지 부재(106)상에 놓인 베이스 부재(104)를 포함한다. OSA(102)은 인캡슐레이트 증폭기-결정 회로 전자 장치 (108)에 전기적으로 결함된다. 전자 장치(108)의 작동에 대한 전자기 간섭 (EMI)의 효과를 감소시키기 위해서, 금속판(110)이 패키지(108)위에 배치될 수 있고 또한 EMI 차단부를 형성하도록 접지 평면 출구 패키지(108)에 결합될 수 있다. 판(110)은 제1성형 작동 (전자 장치의 인캡슐레이션)후에 리드프레임에 부착된 별도의 금속편을 포함할 수 있다. 또는, 리드프레임은 차단부를 형성하기 위해 패키지 전자 장치위로 굽혀진 판부를 포함하도록 형성될 수도 있다.
제10도는 제9도의 장치가 인캡슐레이트된 상태를 도시 한다. 외부 패키지(120)는 제1OSA(92), 제1전자 장치(98), 제2OSA(102) 및 제2전자 장치(108)를 완전히 덮도록 성형된다. 패키지(120)는 제10도와 같은 디자인의 커넥터 리셉터클(122)을 포함한다. 특히, 커넥터 리셉터클(122)은 제1 및 제2OSA(92, 102)가 노출된 상태로 유지되도록 충분한 깊이의 구멍(124)을 포함한다. 외부 패키지(120)를 형성하기 위해 사용된 성형 작동은 커넥터 리셉터클(122)을 동시에 형성할 수 있다. 또는, 커넥터 리셉터클(122)은 제10도와 같은 장치를 형성하기 위해 패키지(120)위에 공정된 외부 패키지(120)로부터 분리된 부분을 포함할 수도 있다.

Claims (21)

  1. 리드 프레임 섹션(20)과, 능동 반도체 광 장치(44)와, 상기 광 장치(44)와 광섬유 사이의 커플링을 편리하게 하기 위한 베이스 부재(42)를 포함하는 광학적 수단(40)과, 상기 리드 프레임 섹션(20)에 부착되며 상기 능동 반도체 광 장치(44)의 동작을 위한 전자 회로(24)와, 상기 전자 회로(24)와 상기 광학적 수단(40)을 인켑슐레이트 하기 위해 배치된 제1 및 제2성형 배키지(30,52)와 , 상기 전자 회로(24)를 상기 능동 반도체 광 장치(44)에 전기 접속하기 위한 수단(32, 34, 48)을 포함하는 광통신 장치에 있어서, 상기 제1성형 패키지(30)는 상기 리드 프레임 섹션(20)에 성형되고 부착된지지 부재(36)를 부가로 포함하며, 상기 전자 회로(24)를 인캡슐레이트 하기 위해 배치되고, 상기 광학적 수단(40)의 상기 베이스 부재(42)는 상기 성형된 지지 부재(36)상에 놓이도록 배치되며, 상기 제2성형 패키지(52)는 상기 인캡슐레이트된 전자 회로(24)와, 상기 전자 회로(24)에 전기 접속된 상기 광학적 수단(40)을 둘다 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 광섬유를 부착하기 위한 커넥터 리셉터클 수단(54)을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2성형 패키지는 커넥터 리셉터클 수단을 포함하고, 광학 수단의 베이스 부재는 상기 제2성형 패키지 내에 묻히는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광학 수단의 베이스 부재는 커넥터 리셉터클을 포함하도록 형성되고, 제2성형 패키지는 베이스 부재의 커넥터 리셉터클부가 노출된 상태로 유지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 능동 광학 장치는 리드프레임 섹션에 직접 부착되고 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학 수단은 능동 광학 장치의 지지를 위한 장착 부내(46)를 포함하는 광 서브어셈블리를 포함하며, 상기 베이스 부재는 장착 부재와 정렬되는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 능동 광학 장치는 광 전송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 능동 광학 장치는 광 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1성형 패키지 위에 위치되고 리드프레임 섹션에 전기적으로 결합된 EMI 차단수단(110)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  10. 제1항에 있어서, 제1 및 제2성형 패키지는 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플라스틱 재로는 트랜스퍼-성형 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  12. 한쌍의 능동 광학 장치와 함께 사용하기 위한 광통신 장치에 있어서, 리드프레임 섹션(12)과, 제1광학 장치의 작동에 필요하고, 상기 리드프레임 섹션에 부착된 제1전자 회로(99)와, 제2광학 장치의 작동에 필요하고, 상기 제1전자 회로와 물리적으로 분리된 위치에서 상기 리드프레임 섹션에 부착된 제2전자 회로(108)와, 상기 제1전자 회로를 인캡슐레이트하고, 제1성형 지지 부재(96)를 포함하는 제1성형 패키지와, 상기 제2전자 회로를 인캡슐레이트하고, 제2성형 지지 부재(106)를 포함하는 제2성형 패키지와, 능동 반도체 광학 장치를 포함하며, 제1인캡슐레이트 전자 회로에 결합되고, 제1성형 지지 부재상에 놓인 제1지지 부재(94)를 포함하는 제1광학 수단(92)과, 능동 반도체 광학 장치를 포함하며, 제2인캡슐레이트 전자 회로에 결합되고, 제2성형 지지 부재상에 놓인 제2지지 부재(104)를 포함하는 제2광학 수단(102)과, 제1 및 제2성형 패키지와 제1 및 제2광학 수단을 덮도록 배치된 제3성형 패키지(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1광섬유를 부착시키기 위한 제1커넥터 리셉터클 수단과, 제2광섬유를 부착시키기 위한 제2커넥터 리셉터클 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제3성형 패키지는 제1 및 제2커넥터 리셉터클 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1광학 수단의 베이스 부재는 제1커넥터 리셉터클 수단을 포함하도록 형성되고, 상기 제2광학 수단의 베이스 부재는 제2커넥터 리셉터클 수단을 포함하도록 형성되고, 제3성형 패키지는 제1 및 제2베이스 부재의 커넥터 리셉터클부가 노출 상태로 유지되도록 형성된 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2광학 수단은 각각 광 전송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  17. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2광학 수단은 각각 광 전송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제1광학수단은 광 전송 장치를 포함하고, 제2광학 수단은 광 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2성형 패키지 위에 위치된 EMI 차단 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  20. 제12항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3성형 패키지는 플라스틱 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 트랜스퍼－성형 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
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