KR970002933Y1 - 광통신 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

광통신 장치

제1도는 본 고안과 관련한 사용에 적합한 리드 프레임 장치의 실시예를 도시한 도면.

제2도는 필수적 전자 회로 및 관련된 광서브 조립체의 부착을 나타내는 제1도의 리드 프레임의 일부를 도시한 도면.

제3도는 광소자가 리드 프레임에 직접 부착되며 커넥터 리셉터클을 구비하는 분리 기부 부재가 부착된 광소자에 정렬되는 본 고안의 한 실시예에 특히 적합한 다른 리드 프레임 장치의 일부를 도시한 도면.

제4도는 제3도에 도시된 바와 같은 전자 소자 및 광소자를 구비하는 성형패키지의 절결 측면도.

제5도는 제4도의 패키지의 일부절결 사시도.

제6도는 단편 부분 기부 부재-커넥터 리셉터클을 사용하는 성형 패키지의 다른 실시예의 절결 측면도.

제7도는 제6도에 도시된 바와 같이 한 쌍의 기부 부재 커넥터-리셉터클 단편 부분을 사용하며, 한쌍의 광-전자 조립체와 함께 사용하기 위한 성형 송수신기 패키지의 부분 절결 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 리드 프레임 24 : 집적 회로

32 : 광소자 33 : 설치부

34 : 렌즈 소자 46 : 기부 부재

50 : 패키지 52 : 리셉터클

88 : 코팅부

[고안의 배경]

[기술분야]

본 고안은 광통신 시스템을 위한 패키지에 관한 것으로, 특히 성형된 리드 프레임 장치를 사용하는 광 패키지 장치에 관한 것이다.

[종래기술의 설명]

광통신 장치를 패키지하는 많은 다른 장치가 존재한다.

근래의 작업은 광소자와 광소자를 작용하는데 필요한 전자 장치를 동일 유니트에 수용하는 패키지 설계가 개발되어 있다. 많은 이러한 단일 패키지는 전자 장치용 혼성 집적 회로(HIC) 사용의 결과로서 광서브 조립체가 HIC에 부착됨으로 상대적으로 비경제적이다. 따라서 상기 패키지와 관련된 광서브조립체에 사용된 단편 부품은 종종 기계 가공된 금속 부품을 형성하여 시스템의 비용을 증가시킨다. 다양한 단편 부품(즉 외부 하우징, 광서브 조립체 및 HIC)을 결합시키는데 있어서 제작상 문제점도 존재한다. 끝으로 많은 경우에 있어서, 송수신기 패키징 방법은 제조상 문제를 야기시키고 패키지 시스템의 전체적인 비용을 증가시킨다.

개선된 패키지 설계는 1990년 3월 27일자 W. H. 버튼 등에 허여된 미합중국 특허 제4,911,519호에 개시되어 있다. 개시된 장치에 있어서, 종래의 패키지의 HIC는 광서브조립체(optical subassembly) (OSA)에 부착을 위한 특수한 쌍의 단부 프롱리드(end prong leads)를 구비하는 종래의 16개 핀 이중 직렬식 패키지(DIP)에 의해 대채된다. DIP와 광서브조립체는 그후에 플라스틱 성형 패키지 프레임내에 조립된다. 플라스틱 성형 프레임은 접속된 광섬유의 수반되는 부착을 위해 성형된 광커넥터 리셉터클을 구비하도록 장치된다. 이어서 상기 장치는 패키지 바닥에 설치된 금속리드로 커버된다. DIP의 사용뿐만 아니라 프레임 및 커넥터 조립체용 성형 플라스틱 단편 부품을 사용하는 것에 의해 현저한 절약이 실현된다.

[고안의 개요]

본 고안은 광패키지 장치에 관한 것으로, 특히 트랜스퍼몰딩 리드 프레임에 근거한 패키지의 사용에 관한 것이다.

리드 프레임 부분은 관련 광소자의 작동에 필요한 전자 회로(예를 들어 광송신용 구동 회로 또는 광수신용 증폭 결정회로)의 배치 및 부착에 이용된다. 반도체 광소자는 리드 프레임과 관련 전자 장치에 결합된다. 이어서 광 및 전자 장치는 성형 기술을 사용하여 적합한 재료(예를 들어 플라스틱)에 의해 캡슐화된다.

본 고안은 OSA가 전선에 의해 리드 프레임에 접속되는 종래의 광서조립체(OSA)내에 삽입된 광소자 (그리고 필요시 렌즈요소)를 사용한다. 전자장치 및 OSA는 그 최종 패키지를 형성하도록 성형 기술을 사용하여 캡슐화된다. 성형 작업은 커넥터 리셉터클이 외부 패키지 하우징의 단일 부재로 되도록 수행된다.

광서브조립체는 리드 프레임에 대해 광소자(예로서 렌즈가 있는 LED)의 직접 부착에 의해 대체된다. 특히 리드 프레임은 광소자의 제1주면의 부착을 위한 패들형 리드를 구비하도록 형성된다. 광소자의 형태 및 배치에 따라서 광신호의 전달을 허용하기 위하여 광소자의 활성 영역에 정렬된 구멍을 구비하도록 패들이 설계된다. 제2리드는 잔존 전기 접속을 제공하도록 광소자의 대향 주면에 결합된다. 기부 부재는 리드 프레임 구멍과의 정렬로 리드 프레임에 부착되어 광소자에 대한 광섬유의 결합을 용이하게 하는데 사용된다. 기부 부재는 결합 렌즈를 구비하며 커넥터 리셉터플을 제공하도록 형성되며 패키지에 대해 접속된 광섬유의 물리적부착을 제공하는데 사용된다. 또, 상술한 바와 같이 종래의 광기부 부재가 사용될 수 있으며, 외부 패키지가 커넥터 리셉터클을 구비하도록 성형된다.

제1도에는 다수의 분리 광전자 패키지로 사용하기 위한 다수의 리드 프레임 부분을 구비하는 리드프레임(10)이 도시되었다. 본 고안의 잇점은 리드 프레임 구조의 사용으로 송신기, 수신기 또는 송수신기 같은 다수의 광전자 패키지의 동시 제조를 가능하게 하는 것이다. 종래의 전자 집적회로 공정과 유사하게, 다수의 집적회로가 리드 프레임(10)의 위치(12)를 따라서 동시에 부착 및 배선 결합된다. 본 고안에 따라서, 관련된 다수의 광소자는 위치(12)에서 리드 프레임(10)에 결합되며, 하기에 설명되는 바와 같이 성형 공정(예를 들어 트랜스터몰딩)을 사용하여 캡슐화된(encapsulated) 전자 및 광소자의 조합이 최종 패키지된 조립체(점선 패키지 외곽(M)으로 표시함)를 형성하게 된다. 성형 작업이 완성되면, 리드 프레임(10)은 점선(14)을 따라서 절단되어 다수의, 최종 패키지 조립체를 형성한다. 나머지 도면은 단일 리드 프레임 부분을 설명하였으며 다양한 항목이 이와 관련된다. 단일 리드 프레임 부분의 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 일반적으로 다수의 광전자조립체는 동시에 제조 형성된다는 것을 이해하게 된다.

제2도에 나타낸 단일 리드 프레임 부분(20)은 집적 회로(24)가 부착되는 중앙 바닥 평 패들(22)을 구비한다.

집적 회로(24)는 배선 결합을 사용하여 리드 프레임 부분(20)의 선택된 리드(26)에 결합된다. 일정한 수신기 배치에 필요한분리 전기용량 소자(28)는 제2도에 도시한 바와 같이 리드 프레임 부분(20)에 부착된다. 광서브조립체(optical subassembly: OSA) (30) (제2도에 분해도로 도시)는 전기 리드(31)를 가지는 설치부(33)상에 지지된 광소자(32)와 기부 부재(36)내에 수용된 렌즈 소자(34)를 구비한다. 상기 기부 부재(36)는 외부 패키지의 성형 하우징과 양립되는 물질(예를 들어 액정 폴리며, 성형플라스틱, 가공 플라스틱 또는 가공금속)을 구비한다. OSA (30)의 리드(31)는 그후 리드 프레임 부분(20)의 한 단부(39)에 설치된 한쌍의 단부프롱 리드(37,38)(prong leads)를 사용하여 리드 프레임 부분(20)에 부착된다. 제2도에 도시한 바와 같이, 단부 프롱리드(37,38)는 소정의 광접속(도시않음)의 방향을 수용하기 위하여 리드 프레임 부분(20)의 평면에 대해 약 90°에서 상향으로 굽어진다. 대안으로 OSA (30)의 리드(31)는 단부 프롱리드(37,38)가 리드 프레임 부분(20)의 평면에 남은채 하향으로 굽어진다. 하기에 상술되는 바와 같이, 제2도에 설명한 바와 같은 조합은 실제로 성형 작업을 사용하여 캡슐화되어 최종 패키지 조립체를 형성한다.

제3도는 캡슐화되는 다른 장치가 도시되어 본 고안에 관련된 광전자 패키지를 형성한다. 전자 집적 회로(24)는 제2도와 관련하여 상술한 것과 동일하다. 그러나 대조적으로 광소자(32)는 어떤 분리 광서브조립체 하우징없이 리드 프레임 부분(20)상에 바로 설치된다. 특히 광소자(32)는 리드 프레임 부분(20)의 일부로서 형성된 리드 프레임 패들(40)상에 설치된다. 도시한 바와 같이 패들(40)은 구멍(42)을 가지도록 형성되어 이를 통해 광신호의 통과를 허용한다(대안적으로 광소자(32)의 방출 또는 수용면이 방해받지 않도록 패들(40)의 대향면 상에 광소자(32)가 설치된다). 광소자(32)에 대한 잔존 접속은 패들(40)에 인접 형성된 리드(44)에 의해 제공된다. 본 실시예의 잇점은 집적 회로 및 광소자의 배치 및 부착에 관련된 조립체 공정을 단순화할 수 있는 것이다. 특히 동일한 물리적 평면(즉 리드 프레임(21)의 평면)을 따른 집적 회로(24)와 광소자(32)의 배치는 자동 부착 작업을 허용하여 집적 회로와 광소자를위해 동시에 수행된다. 광소자 부착에 이어, 기부 부재(46)는 제3도에 도시한 바와 같이 패들(40)과 리드(44)의 후방측에 부착되어 광결합을 형성한다. 그후 부착된 기부부재(46)를 가지는 리드 프레임 유지 광소자(32)의 부분은 제4도에 도시한 형태를 취하도록 90°상향으로 굽어진다.

제3도 장치의 최종 패키지 변형이 제4도에 절개 측면도로 도시되었다. 제2도의 장치를 위해 유사한 패키지가 형성될 수 있다. 도시한 바와 같이, 집적 회로 및 광소자(24,32) [기부 부재(46) 또는 제2도 실시예의 OSA (30)를 구비] 를 완전히 캡슐화(encapsulate)하도록 주형외부 패키지(50)가 형성된다. 패키지(50)의 후방부는 예를 들어 종래의 16개핀 이중 직렬식 패키지(dual-in-line-packagek: DIP)의 크기 및 형상인 주형 본체를 구비한다. 다른 형상이 사용될 수 있다. 그러나 표준 패키지 설계에 대한 순응은 후방부(R)가 국제 패키지 표준에 순응하기 때문에 트림-앤-폼 공구(trim-and-form tools) 뿐만 아니라 주형 공구의 설계를 단순화시키는 것을 알게되었다. 더 중요한 것은 종래 패키지 설계의 용도는 자동 기계류[예를 들어 픽-앤-플레이스(pick-and-place)에 허용되어 인쇄 회로 기판상의 패키지의 후속 조립에 사용된다. 패키지(50)의 전방부(F)는 기부 부재(46)의 치수를 수용하도록 상부로 플레어(flare)된다. 하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 패키지(50)는 최종 패키지의 일부로서 커넥터 리셉터클(52)을 구비하도록 성형될 수 있다.

상술한 바와 같이, 패키지(50)를 형성하는데 사용된 성형 기술은 종래의 집적 회로 패키지에 사용된 바와 같은 트랜스퍼몰딩이다.

트랜스퍼몰딩에 있어서, 열경화성 주형 복합체의 예열된 충전물은 절연성 예열기로부터 단일 입구 포트를 통하여 주형 캐비티로 이동된다. 공지된 바와 같이 트랜스퍼몰딩은 본 고안의 실시예에 필요한 삽입 성형의 형태에 극히 적합하며, 내부 광 기부 부재로 정렬된 커넥터 리셉터클을 정확하게 성형하는 것이 바람직하다. 성형공정시 리드 프레임 부분(21) [즉 리드(26)] 은 적소에 가능한한 부품을 고정하여 유지하도록 체결된다. 기부 부재(46)도 신축자재 핀(54)에 의해 적소에 유지되며 핀은 회로(24)를 형하는 기부 부재(46)의 이동을 방지한다. 리셉터클(52)의 내부 보어(58)를 만들기 위해 맨드릴(56)이 사용된다. 맨드릴(56)도 기부 부재(46)를 고정 유지하며 성형 작업시에 반드시 열경화성 물질이 기부 부재(46)로 들어가는 것을 방지한다. 추가적인 물질이 공공안으로 유동하도록 주형 캐비티가 충전되면 핀(54)이 신축된다.

제5도는 제4도의 설명과 관련하여 성형된 패키지의 일부분 절개 사시도이다. 상기 목적에 명백하게, 성형 공정시에 패키지(50)의 일부로 형성된 커넥터 리셉터클(52)이 도시되었다. 제5도의 장치에 대하여, 패키지(50)는 패키지(50)의 측벽(62,63)을 통하여 리드(26)가 나가도록 형성된다.

상술한 바와 같이, 제2도의 OSA (30) 같은 종래의 광서브 조립체는 OSA와 커넥터 리셉터클 조합에 의해 대체된다. 대안적으로 제3도의 기부 부재(46) 같은 종래의 기부 부재는 베이스 부재와 커넥터 리셉터클 조합에 의해 대체된다. 양쪽 배치로 그와 같이 결합된 단편 부분의 사용으로 단순한 성형이 사용되는 것을 허용한다. 제6도는 특히 OSA-리셉터클(72) 조합(또는 대안적으로 제3도의 실시예를 사용하는 경우라면 기부 부재-리셉터클조합)을 나타내는 패키지(70)도 집적 회로(24)를 가지는 리드 프레임(20)을 구비한다. 성형 작업시에는 리드프레임(20)과 OSA-리셉티클(72)이 적소에 정지한채로 유지되도록 체결된다. 그러므로 리셉터클(72)의체결은 성형시에 OSA 부분의 이동을 제한하고 분리 리셉터클(72)의 체결은 성형시에 OSA 부분의 이동을 제한하고 분리 리셉터클 핀에 대한 필요성을 제거한다. 상술한 바와 같이, 더 이상 커넥터 리셉터클을 성형하기 위한 필요성이 없기 때문에 제4도의 상술한 실시예와 관련된 것보다 단순하다. 그러므로 압축 성형 또는 사출 성형(트랜수퍼몰딩도)에 제한되지 않고 포함되는 다양한 다른 기술이 외부 패키지를 형성하는데 사용된다. 맨드릴(74)은 OSA-리셉터클(72)을 통하여 삽입되어 성형 작업시에 부품의 이동 가능성도 감축하는데 사용된다.

제7도는 한쌍의 광소자 및 관련 전자 장치가 단일 외부 패키지(82)내에 수용되는 대안 장치(80)를 나타낸다. 한쌍의 광소자는 광송신 장치와 광수신 장치를 포함하여 광송수신기를 형성한다. 대안적으로 소자쌍은 한쌍의 광송신 장치(예를 들어 스파링 장치나 이중 파장 송신기로 사용하기 위한)또는 한쌍의 광수신 장치를 포함한다. 제7도의 실시예에 대하여, 제3도와 관련되는 상술한 장치는 광소자가 리드 프레임에 집적 부착되는 곳에 사용된다. 또한 장치(80)는 제6도와 관련하여 상술한 바와 같이 기부 부재 및 커넥터 리셉터클의 조합을 구비하는 단편부(84)를 구비한다. 그러므로 기부 부재 및 커넥터 리셉터클의 조합은 상술한 패키지(82)의 주형 설계를 단순화시킨다. 표면 설치 부착에 적합한 다수 리드(86)가 나타나 있으며, 장치(80)의 측벽(85)을 통하여 돌출하고 있다. 추가로 팡치(80)는 외부 패키지(82) 위에 배치된 금속 코팅부(88)를 구비하는 것이 나타나 있다. 금속 코팅부(88)는 필요한 곳에 패키지(82)내에 포함된 부품에 대해 EMI차폐를 제공하는데 사용된다.

Claims (19)

1. 적어도 하나의 활성 반도체 광소자(32)와, 상기 적어도 하나의 광소자를 작동하기 위한 전자 집적 회로(24)를 구비하는 광통신 장치에 있어서, 상기 광소자와 전자 회로가 부착된 리드 프레임 부분(20)과, 상기 리드 프레임 부분에 결합된 전기 리드(31)를 가지는 광 반도체 장치, 상기 전기 리드가 연장되도록 상기 광장치를 지지하는 설치부(33)와, 렌즈 소자(34)와, 상기 렌즈 소자를 수용하며 상기 광 장치와 부착된 광섬유 사이의 광 결합을 용이하게 하는 기부 부재(36)를 구비하는, 광서브 조립체(30)와, 상기 전자회로와 상기 적어도 하나의 광소자에 캡슐화되도록 배치된 성형 외부 패키지(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 상기 장치에 대해 광섬유의 부착을 용이하게 하는 레셉터클(52)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 외부 패키지는 리셉터클을 구비하도록 성형된 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
4. 제3항에 있어서 상기 장치는 패키지내에 수용되고 상기 광소자에 대해 광섬유의 결합을 제공하기 위한 광소자와 정렬된 기부 부재(46)를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 기부 부재는 광소자와 정렬된 렌즈 소자(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 광소자는 리드 프레임 부분에 직접 부착되어 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 장치는 광소자에 정렬되며 리셉터클을 구비하도록 형성된 기부 부재(46)를 또한 구비하며, 외부 패키지는 기부 부재의 리셉터클 부분이 노출된 채로 남아있도록 허용하기 위하여 성형된 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 기부 부재는 광소자와 정렬된 렌즈 소자를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
9. 제2항에 있어서, 상기 장치는 리드 프레임 부분에 전기 결합된 광소자를 지지하는 설치 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 장치는 성형된 외부 패키지를 지나 배치된 금속 코팅부(88)를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 활성 반도체 광소자는 광송신 장치를 구비하며, 상기 전자 회로는 송신 구동 회로를 구비하며 광송신기를 형성하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 활성 반도체 광소자는 광수용 장치를 구비하며, 상기 전자 회로는 증폭 결정 회로를 구비하며 광수신기를 형성하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 활성 반도체 광소자는 한쌍의 광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 한쌍의 광소자는 광송수신 장치를 형성하도록 송신 장치와 수신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
15. 제11항에 있어서, 상기 한쌍의 광소자는 한쌍의 광송신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
16. 제11항에 있어서, 상기 한쌍의 광소자는 한쌍의 광수신 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 외부 성형 외부 패키지는 성형 플라스틱 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 성형 플라스틱 물질은 열경화성 트랜스퍼몰딩 플라스틱 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 광소자가 부착된 리드 프레임 부분은 리드 프레임의 평면에 대해 90°로 굽어진 것을 특징으로 하는 광통신 장치.