WO2019132075A1 - 광효율이 향상된 광학모듈 - Google Patents

광효율이 향상된 광학모듈 Download PDF

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WO2019132075A1
WO2019132075A1 PCT/KR2017/015739 KR2017015739W WO2019132075A1 WO 2019132075 A1 WO2019132075 A1 WO 2019132075A1 KR 2017015739 W KR2017015739 W KR 2017015739W WO 2019132075 A1 WO2019132075 A1 WO 2019132075A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical
substrate
submount
optical element
block
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/015739
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English (en)
French (fr)
Inventor
정새한솔
이상수
염주빈
송재호
Original Assignee
주식회사 옵텔라
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind

Definitions

  • the present invention relates to an optical module, and more particularly, to an optical module, in which an optical element is disposed on a submount to position an optical element at a predetermined height, thereby optimizing the distance between the tip of the optical waveguide and the optical element, To an optical module with improved optical efficiency.
  • TEL International Organization for Standardization
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional optical module disclosed in the prior art document 1.
  • the light incident through the AWG 200 is refracted by the end slope 240 of the waveguide 230 and is detected by the photodetector 310.
  • the light detected by the photodetector 310 is converted into an electric signal and transmitted to the driver 700 through the bonding wire M.
  • the optical module 10 is a photodetector for receiving light, and it may be a laser diode or the like which emits light if necessary.
  • the AWG 200 is mounted on the upper surface of the mount 100 and fixed to the AWG 200 by using a bonding pad 110.
  • the AWG 200 is mounted on the upper side of the optical detector 310, Respectively.
  • the beam emitted from the laser diode is reflected on the AWG block to form noise, which causes a problem that the optical quality is deteriorated.
  • the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an optical module with improved optical efficiency because the height or position of the submount can be arbitrarily adjusted. have.
  • the present invention improves the optical efficiency of the optical module to prevent scratches on the surface of the optical device due to contact of the block by appropriately adjusting the distance between the optical waveguide tip of the block and the optical device
  • the purpose is to provide.
  • the height and the position of the submount are arbitrarily adjusted so that the lead wire connecting the optical element side electrical terminal and the IC side electrical terminal is deflected, the distance between the optical element and the IC is reduced so that the bandwidth is widened And to provide an optical module with improved optical efficiency that can transmit signals at high speed.
  • the present invention relates to a semiconductor device, which comprises a substrate, an IC provided on the substrate, a submount formed to protrude on the substrate, an optical element for outputting or receiving an optical signal provided on the submount, An optical module having an optical element side electrical terminal and an IC side electrical terminal formed at mutually different heights, wherein the optical element side electrical terminal and the IC side electrical terminal of the bonding wire are formed at different heights, .
  • the optical element side electrical terminal of the bonding wire is disposed higher than the IC side electrical terminal.
  • the gap between the upper end of the optical device and the optical waveguide end is less than 50 ⁇ .
  • the substrate is composed of a base layer and a cover layer formed to protrude above the base layer.
  • the IC and the submount are disposed on a base layer between the cover layers, and the block is disposed on the upper side of the one- And the optical waveguide formed in the block extends parallel to the substrate and has a tip end reaching directly above the optical device.
  • the substrate comprises a base layer and a cover layer formed to protrude above the base layer, wherein the IC and the submount are disposed in a base layer between the cover layers, And the optical waveguide formed in the block extends perpendicularly to the substrate and has a tip end reaching directly above the optical device.
  • optical waveguide formed on the block extends parallel to the substrate and has a tip end reaching a side surface of the optical device.
  • the optical module according to the present invention optimizes the height or position of the submount to optimize the distance between the optical waveguide and the tip of the optical waveguide formed on the block, thereby preventing light scratches as well as improving optical efficiency.
  • the optical module according to the present invention can arbitrarily adjust the height and position of the submount to cause the lead wire connecting the optical element side electrical terminal and the IC side electrical terminal to be deflected so that the distance between the optical element and the IC The bandwidth is widened and the signal can be transmitted at a high speed.
  • the lead wire connecting the electrical terminals is deflected to shorten the distance between the terminals, .
  • the optical element side electric terminal of the bonding wire is arranged higher than the IC side electric terminal, the height of the sub mount can be increased regardless of the arrangement, and the optical efficiency can be further improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an optical module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the optical module according to the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the optical module according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional optical module disclosed in the prior art document 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an optical module according to the present invention.
  • the optical module 10 includes a substrate 12, an IC 13 mounted on the substrate 12, a submount 14 formed to protrude on the substrate 12, An optical element 15 for outputting or receiving an optical signal provided on the submount 14, a block 17 provided on the substrate 12 and provided with an optical waveguide 16, And a bonding wire 18 electrically connected between the IC chip 16 and the IC 13.
  • the substrate 12 is preferably a PCB or FPCB capable of an electrical interface and is made of a material having a high thermal conductivity to smoothly discharge heat generated in the optical device 15 to the outside. Therefore, the substrate 12 can be made of various materials having excellent thermal conductivity and being an insulating material, and can be made of materials such as silicon, silicon compounds such as Si, SiO, and SiO 2 , ceramics such as Al 2 O 3 and AlN, . In addition, it goes without saying that the substrate can smoothly discharge heat generated in the IC through a thermal via (not shown).
  • the substrate 12 includes a base layer 12a and cover layers 12b and 12c protruding upward from both sides of the base layer 12a. The block 17 is fixed to the cover layer 12c on one side of the cover layers 12b and 12c.
  • the IC 13 is provided to supply power to the optical device 15 or to transmit an electric signal generated by the optical device 15 to a control unit (not shown).
  • the IC 13 is installed to be supported by the base layer 12a of the substrate.
  • the submount 14 is formed to protrude on the substrate 12, and an optical element 15 is mounted on the substrate 12.
  • the submount 14 may be attached to the substrate 12 or may be formed integrally with the substrate 12 as required.
  • the submount 14 is set to a height in consideration of the gap between the optical element 15 provided on the top and the tip of the optical waveguide 16 formed on the block 17. When the gap between the optical element 15 and the tip end of the optical waveguide 16 is 50 mu m or more, the distance is too long to remarkably decrease the light efficiency.
  • the optical element 15 is installed on the submount 14 to output or receive an optical signal.
  • the optical element 15 may be a laser diode or a VCSEL used for optical communication.
  • the optical device 15 is a light receiving device for receiving an optical signal, the optical device is provided as a photodetector and the optical signal is transmitted in a direction opposite to that in the case where the optical device 15 is a light source.
  • a bonding wire 18 is provided to electrically connect the optical element 15 and the IC 13 to each other. If the heights of the contacts 15a and 13a are different when the lead wires are connected to the contact 15a of the optical element 15 and the contact 13a of the IC 13 at both ends of the bonding wire 18, So that the connection length can be reduced. Therefore, the length of the lead wire connecting the optical element 15 and the IC 13 is reduced to secure a wide bandwidth, which is advantageous for high-speed transmission.
  • the block 17 is made of a glass material and is transparent. However, it may be formed of an opaque material if necessary.
  • the block 17 is provided on one side cover layer 12c of the substrate 12, and an optical waveguide 16 is formed. Needless to say, the blocks 17 of different materials can be used as needed.
  • the optical waveguide 16 formed in the block 17 extends parallel to the substrate 12 and has a tip end reaching directly above the optical device 15.
  • the front surface of the block 17 is cut along with the tip of the optical waveguide 16, and the total reflection is performed through the cut surface 16a to refract light.
  • the cut surface 16a is provided at 41 degrees to prevent noise due to reflection of light, but may be formed at an angle of 45 degrees or another as needed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the optical module according to the present invention.
  • the optical module 20 includes a substrate 22, an IC 23 mounted on the substrate 22, a submount 24 formed to protrude on the substrate 22, An optical device 25 for outputting or receiving an optical signal provided on the submount 24 and a block 27 formed on the substrate 22 and provided with an optical waveguide 26 for guiding light, And a bonding wire 28 electrically connected between the optical element 26 and the IC 23.
  • the configuration of the substrate 22, the IC 23, the submount 24, the optical element 25, and the bonding wire 28 is similar to that of the first embodiment.
  • the characteristic configuration of the example will be mainly described.
  • the block 27 is provided on the cover layers 22b and 22c on both sides of the substrate 22 made up of the base layer 22a and the cover layers 22b and 22c protruding upward on both sides of the base layer 22a. And an optical waveguide 26 for guiding light is formed in the block 27.
  • the block 27 is made of a glass material and is transparent. Needless to say, it is of course possible to use a block 27 of a different material as necessary.
  • the optical waveguide 26 formed on the block 27 extends vertically to the substrate 22 and has a tip end reaching directly above the optical device 25.
  • the optical element 25 is a VCSEL
  • light emitted from the VCSEL is directly transmitted to the outside through the optical waveguide.
  • the optical device 25 is a photodetector
  • light applied through the optical waveguide 26 is directly incident on the photodetector to receive the optical signal.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the optical module according to the present invention.
  • the optical module 30 includes a substrate 32, an IC 33 mounted on the substrate 32, a sub- An optical device 35 for outputting or receiving an optical signal provided on the submount 34 and an optical waveguide 36 provided on a side surface of the substrate 32 and guiding light are formed A block 37 and a bonding wire 38 electrically connected between the optical element 36 and the IC 33.
  • the substrate 32 is preferably a PCB or FPCB capable of an electrical interface and is made of a material having a high thermal conductivity to smoothly discharge heat generated in the optical device 35 to the outside. Therefore, the substrate 32 may be made of various materials having excellent thermal conductivity and being an insulating material, and may be made of materials such as silicon and silicon compounds such as Si, SiO, and SiO 2 , ceramics such as Al 2 O 3 and AlN, .
  • the substrate 32 includes a base layer 32a and a cover layer 32b protruding upward from one side of the base layer 32a. The block 37 is closely attached to the side surface of the cover layer 32.
  • the IC 33 is provided to supply power to the optical device 35 or to transmit an electrical signal generated by the optical device 35 to a control unit (not shown).
  • the IC 33 is installed to be supported by the base layer 32a of the substrate.
  • the submount 34 is formed to protrude on the substrate 32, and an optical element 35 is mounted on the substrate 32.
  • the submount 34 may be attached to the substrate 32 or may be integrally formed with the substrate 32 as required.
  • the height of the submount 34 is set so that the center of the optical waveguide 36 coincides with the center where the light of the optical device 35 enters or exits. Further, when the gap between the optical element 35 and the tip end of the optical waveguide 36 is 50 mu m or more, the distance is too long to remarkably decrease the light efficiency.
  • the optical element 35 is installed on the submount 34 to output or receive an optical signal.
  • the optical element 35 When the optical element 35 is provided as a light source for outputting an optical signal, it may be a laser diode that emits light used for optical communication to the side.
  • the optical detector When the optical element 35 is a light receiving element for receiving an optical signal, the optical detector is provided as a photodetector and the optical signal is transmitted in a direction opposite to that when the optical element 35 is a light source.
  • a bonding wire 38 is provided to electrically connect the optical element 35 and the IC 33 to each other.
  • the contact points 35a of the optical element 35 and the contacts 33a of the IC 33 at both ends of the bonding wire 38 have different heights of the contacts 35a and 33a when the lead wires are connected to each other, So that the connection length can be reduced. Therefore, the length of the lead wire connecting the optical element 35 and the IC 33 is reduced, which is advantageous for high-speed data transmission without signal distortion.
  • the block 37 is closely attached to the submount 34 on the substrate 32 and an optical waveguide 36 is formed.
  • the block 37 is made of a glass material and is transparent. Needless to say, it is of course possible to use an opaque block 37 as required.
  • the optical waveguide 36 formed in the block 37 extends parallel to the substrate 32 and has a tip end reaching a side surface of the optical device 35.
  • the optical device 35 may be a laser diode that emits light to the side.
  • the optical device 35 is a photodetector, light applied through the optical waveguide 36 is directly incident on the photodetector and receives the optical signal.

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Abstract

본 발명은 광학모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서브마운트 상에 광소자를 설치하여 광소자를 소정의 높이에 위치시키므로 광도파로의 선단과 광소자의 거리를 최적화하여 광효율을 향상시키고 동시에 광소자의 스크래치를 방지할 수 있도록 된 광효율이 향상된 광학모듈에 관한 것이다. 본 발명은 기판과, 상기 기판상에 설치되는 IC와, 상기 기판상에 돌출되도록 형성된 서브마운트와, 상기 서브마운트 상부에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자와, 상기 기판의 상부에 설치되고 광도파로가 형성된 블록과, 상기 광소자와 상기 IC 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어를 포함하되, 상기 본딩와이어의 광소자측 전기단자와 IC측 전기단자가 서로 다른 높이에 형성되는 광학모듈을 제공한다.

Description

광효율이 향상된 광학모듈
본 발명은 광학모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서브마운트 상에 광소자를 설치하여 광소자를 소정의 높이에 위치시키므로 광도파로의 선단과 광소자의 거리를 최적화하여 광효율을 향상시키고 동시에 광소자의 스크래치를 방지할 수 있도록 된 광효율이 향상된 광학모듈에 관한 것이다.
스마트폰 보급률의 급속한 증가로 인해 대용량 콘텐츠 기반의 통신 서비스가 요청되고 이에 따라 데이터 트래픽 용량을 증가시키는 방안이 꾸준히 연구되고 있다. 이러한 연구개발 성과물의 호환을 위하여 통신관련 국제 표준화 기구는 동일 파장 멀티채널 기술 및 파장분할 다중화 기술에 대한 표준을 발표하였고, 많은 기관 및 연구자들이 이 표준에 따라 기술들의 실제적인 구현 방법을 연구하고 있다.
이러한 기술들은 저가화, 고속화, 소형화 및 저전력화의 관점에서 개발이 진행되고 있고, 이러한 관점에서 네트워크를 구성하는 구성품인 광트랜시버는 그 해결방안으로 레이저 어레이 기반 광학모듈이 개발되었고 실제 응용 분야에 사용되고 있다.
이러한 광학모듈의 일예가 미국공개특허 제2016-0349451호(이하. '선행기술문헌 1'이라함)에 개시되어 있다.
도 4는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 광학모듈의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 광학모듈은 인쇄회로기판(600)과, 상기 인쇄회로기판(600)의 상부에 형성된 마운트(100)와, 상기 마운트(100) 상에 설치된 복수의 광검출기(310)와 상기 복수의 광검출기(310)로 빛을 인가하는 기판 배열 도파로 격자(Arrayed Waveguide Grating, 이하 'AWG'라 함; 200) 및 상기 광검출기(310)에서 변환된 전기신호를 전달하는 IC(700)를 포함한다. 상기 AWG(200)를 통해 입사된 빛은 도파로(230) 단부 경사면(240)에 의해 굴절되어 광검출기(310)에서 검출하도록 구비된다. 또한 상기 광검출기(310)에서 검출된 빛은 전기신호로 변환되어 본딩와이어(M)를 통해 드라이버(700)로 전송된다. 상기 광학모듈(10)은 광을 수신하는 광검출기를 설명한 것으로 필요에 따라 광을 발산하는 레이저 다이오드 등을 설치할 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 광학모듈은 AWG(200)를 마운트(100)의 상방으로 돌출시킨 후 본딩패드(110)를 이용해 고정한 후 AWG(200)를 광도파로(230)의 선단이 광검출기(310)의 상방으로 오도록 구비하였다.
하지만 이와 같은 경우 광도파로(230) 선단의 경사면(240)과 광검출기(310) 사이에는 부득이하게 갭이 발생하고 이 갭으로 인해 광효율이가 떨어지는 문제점이 있다.
특히 광소자가 수신을 위한 광검출기가 아니라 발신을 위한 레이저 다이오드의 경우 빔 확산으로 인해 광파워가 더욱 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
더욱이 레이저 다이오드로부터 발산되는 빔이 AWG의 블록에 반사되어 노이즈를 형성하므로 광품질이 떨어지게 되는 문제점 또한 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서브마운트의 높이 또는 위치를 임의로 조절하므로 블록의 광도파로 선단과 광소자의 거리를 줄일 수 있으므로 광효율이 향상된 광학모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 서브마운트의 높이 또는 위치를 임의로 조절하므로 블록의 광도파로 선단과 광소자의 거리를 적정화하여 블록의 접촉으로 인한 광소자 표면에 스크래치를 미연에 방지할 수 있도록 된 광효율이 향상된 광학모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
아울러 본 발명은 서브마운트의 높이 및 위치를 임의로 조절하여 광소자측 전기단자와 IC측 전기단자를 연결하는 리드선이 처짐이 발생하도록 함으로서 상기 광소자와 상기 IC 사이의 거리를 줄이므로 대역폭이 넓어져 신호를 고속으로 전송할 수 있는 광효율이 향상된 광학모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 기판과, 상기 기판상에 설치되는 IC와, 상기 기판상에 돌출되도록 형성된 서브마운트와, 상기 서브마운트 상부에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자와, 상기 기판의 상부에 설치되고 광도파로가 형성된 블록과, 상기 광소자와 상기 IC 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어를 포함하되, 상기 본딩와이어의 광소자측 전기단자와 IC측 전기단자가 서로 다른 높이에 형성되는 광학모듈을 제공한다.
여기서 상기 본딩와이어의 광소자측 전기단자가 IC측 전기단자보다 높게 배치되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 광소자의 상단과 상기 광도파로 단부 사이의 간극이 50 ㎛ 미만 인 것이 바람직하다.
또한 상기 기판은 베이스층과 상기 베이스층의 상방으로 돌출되도록 형성된 커버층으로 이루어지고, 상기 커버층 사이의 베이스층에 상기 IC와 상기 서브마운트가 배치되며, 상기 블록이 상기 일측 커버층의 상부에 지지되고, 상기 블록에 형성된 광도파로가 상기 기판과 평행하게 연장되고 그 선단이 상기 광소자의 직상부까지 도달하도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 기판은 베이스층과 상기 베이스층의 상방으로 돌출되도록 형성된 커버층으로 이루어지고, 상기 커버층 사이의 베이스층에 상기 IC와 상기 서브마운트가 배치되며, 상기 블록이 상기 양측의 커버층의 상부에 지지되고, 상기 블록에 형성된 광도파로가 상기 기판과 수직으로 연장되고 그 선단이 상기 광소자의 직상부 까지 도달하도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 블록이 상기 기판의 일측에 밀착되고, 상기 블록에 형성된 광도파로가 상기 기판과 평행하게 연장되고 그 선단이 상기 광소자의 측면까지 도달하도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 광학모듈은 서브마운트의 높이 또는 위치를 임의로 조절하여 블록에 형성된 광도파로의 선단과 광소자의 거리를 최적화하므로 광효율의 개선 뿐만 아니라 동시에 광소자의 스크래치를 방지할 수 있다.
또한 상기와 같이 본 발명에 따른 광학모듈은 서브마운트의 높이 및 위치를 임의로 조절하여 광소자측 전기단자와 IC측 전기단자를 연결하는 리드선이 처짐이 발생하도록 함으로서 상기 광소자와 상기 IC 사이의 거리를 줄이므로 대역폭이 넓어져 신호를 고속으로 전송할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 광학모듈은 상기 광소자측 전기단자와 상기 IC측 전기단자가 서로 다른 높이에 형성됨으로 전기단자를 연결하는 리드선이 처짐이 발생하여 단자 사이의 거리를 단축하므로 광효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 광학모듈은 본딩와이어의 광소자측 전기단자가 IC측 전기단자보다 높게 배치되므로 배치에 구애받지 않고 서브마운트의 높이를 높일 수 있으므로 광효율을 더더욱 향상시킬 수 있다.
아울러 상기 광소자의 상단과 상기 광도파로 단부 사이의 간극을 최적화하므로 광도파로 선단과 접촉으로 인한 광소자의 스크래치를 미연에 더욱 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광학모듈의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학모듈의 제2실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학모듈의 제3실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 광학모듈의 단면을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명에 따른 광학모듈의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명에 따른 광학모듈의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 광학모듈(10)은 기판(12)과, 상기 기판(12)상에 설치되는 IC(13)와, 상기 기판(12)상에 돌출되도록 형성된 서브마운트(14)와, 상기 서브마운트(14) 상부에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자(15)와, 상기 기판(12)의 상부에 설치되고 광도파로(16)가 형성된 블록(17)과, 상기 광소자(16)와 상기 IC(13) 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어(18)를 포함한다.
상기 기판(12)은 전기적인 인터페이스가 가능한 PCB 또는 FPCB로서 광소자(15)에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출하기 위하여 열전도도가 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서 상기 기판(12)은 열전도도가 우수하고 절연성 물질인 다양한 소재가 사용될 수 있으며 Si, SiO, SiO2 등의 실리콘 및 실리콘 화합물, Al2O3, AlN 등의 세라믹 또는 이들을 혼합한 재질을 사용할 수 있다. 아울러 상기 기판은 서멀비아(미도시)를 통해 IC에서 발생한 열을 외부로 원활하게 방출할 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서 상기 기판(12)은 베이스층(12a)과 상기 베이스층(12a)의 양측에 상방으로 돌출된 커버층(12b, 12c)으로 이루어진다. 상기 커버층(12b, 12c) 중 일측의 커버층(12c) 상부에 상기 블록(17)이 고정 설치된다.
상기 IC(13)는 상기 광소자(15)에 전원을 공급하거나 광소자(15)에서 발생한 전기신호를 제어부(미도시)에 전송하도록 구비된다. 여기서 상기 IC(13)는 기판 중 베이스층(12a)에 지지되도록 설치된다.
상기 서브마운트(14)는 상기 기판(12)상에 돌출되도록 형성되며 상부에 광소자(15)가 장착된다. 상기 서브마운트(14)는 필요에 따라 상기 기판(12)에 부착할 수도 있고, 상기 기판(12)과 일체로 형성할 수도 있다. 여기서 상기 서브마운트(14)는 상부에 설치되는 광소자(15)와 상기 블록(17)에 형성된 광도파로(16) 선단 사이의 간극을 고려하여 높이를 설정하게 된다. 상기 광소자(15)와 상기 광도파로(16) 선단 사이의 간극은 50㎛ 이상일 경우 거리가 멀어 광효율이 현저히 떨어진다.
상기 광소자(15)는 상기 서브마운트(14)의 상부에 설치되어 광신호를 출력하거나 수신하게 된다. 상기 광소자(15)가 광신호를 출력하는 광원으로 구비될 경우 광통신에 사용되는 레이저 다이오드 또는 VCSEL일 수 있다. 아울러 상기 광소자(15)가 광신호를 수신하는 수광소자일 경우 광검출기로 구비되며 광소자(15)가 광원일 경우와 반대 방향으로 광신호가 전달된다.
상기 광소자(15)와 상기 IC(13)는 둘 사이를 전기적으로 연결하기 위하여 본딩와이어(18)가 구비된다. 상기 본딩와이어(18)의 양단인 상기 광소자(15)의 접점(15a)과 상기 IC(13)의 접점(13a)을 리드선을 연결하였을 때 접점(15a, 13a) 높이가 다른 경우 리드선의 자중에 의해 처짐이 발생하므로 그 연결 길이를 줄일 수 있다. 따라서 상기 광소자(15)와 상기 IC(13)를 연결하는 리드선의 길이가 줄어들어 넓은 대역폭을 확보함으로 보다 높은 고속전송에 유리하다.
상기 블록(17)은 본 실시예에서는 글래스재질로 이루어져 속이 투명하게 비치는 상태로 구비되지만 필요에 따라 불투명한 재질로 이루어질 수 있음은 물론이다. 아울러 상기 블록(17)은 상기 기판(12)의 일측 커버층(12c)에 설치되며 광도파로(16)가 형성되어 있다. 물론 필요에 따라 다른 재질의 블록(17)을 사용 수 있음은 물론이다. 여기서 상기 블록(17)에 형성되어 있는 광도파로(16)는 상기 기판(12)과 평행하게 연장되고 그 선단이 상기 광소자(15)의 직상부까지 도달하도록 구비된다. 본 실시예에서 상기 블록(17)의 전면은 광도파로(16)의 선단과 함께 사면으로 절취되어 절취면(16a)을 통해 전반사가 일어나 빛이 굴절된다. 여기서 상기 절취면(16a)은 빛의 반사로 인한 노이즈를 방지하기 위하여 41°로 구비되나 필요에 따라 45° 또는 다른 각도로 형성될 수 있음은 물론이다.
[제2실시예]
도 2는 본 발명에 따른 광학모듈의 제2실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 광학모듈(20)은 기판(22)과, 상기 기판(22)상에 설치되는 IC(23)와, 상기 기판(22)상에 돌출되도록 형성된 서브마운트(24)와, 상기 서브마운트(24) 상부에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자(25)와, 상기 기판(22)의 상부에 설치되고 빛을 안내하는 광도파로(26)가 형성된 블록(27)과, 상기 광소자(26)와 상기 IC(23) 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어(28)를 포함한다.
본 실시예에서는 기판(22), IC(23)와, 서브마운트(24)와, 광소자(25) 및 본딩와이어(28)의 구성은 제1실시예와 유사하므로 자세한 설명은 생략하고 본 실시예의 특징적인 구성을 중심으로 설명하도록 한다.
상기 블록(27)은 베이스층(22a)과 상기 베이스층(22a)의 양측에 상방으로 돌출된 커버층(22b, 22c)으로 이루어진 기판(22) 양측의 커버층(22b, 22c) 상부에 지지되도록 설치되며 상기 블록(27)의 내부에는 빛을 안내하는 광도파로(26)가 형성되어 있다. 상기 블록(27)은 모두 글래스재질로 이루어져 속이 투명하게 비치는 상태이다. 물론 필요에 따라 다른 재질의 블록(27)을 사용할 수 있음은 물론이다.
여기서 상기 블록(27)에 형성된 광도파로(26)는 상기 기판(22)과 수직으로 연장되고 그 선단이 상기 광소자(25)의 직상부까지 도달하도록 구비된다. 본 실시예에서 상기 광소자(25)가 VCSEL인 경우 VCSEL에서 발광한 빛은 광도파로를 통하여 바로 외부로 전달된다. 아울러 상기 광소자(25)가 광검출기인 경우 광도파로(26)를 통하여 인가된 빛이 바로 광검출기로 입사되어 광신호를 수신하게 된다.
[제3실시예]
도 3은 본 발명에 따른 광학모듈의 제3실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 광학모듈(30)은 기판(32)과, 상기 기판(32)상에 설치되는 IC(33)와, 상기 기판(32)상에 돌출되도록 형성된 서브마운트(34)와, 상기 서브마운트(34) 상부에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자(35)와, 상기 기판(32)의 측면에 설치되고 빛을 안내하는 광도파로(36)가 형성된 블록(37)과, 상기 광소자(36)와 상기 IC(33) 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어(38)를 포함한다.
상기 기판(32)은 전기적인 인터페이스가 가능한 PCB 또는 FPCB로서 광소자(35)에서 발생하는 열을 외부로 원활하게 방출하기 위하여 열전도도가 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서 상기 기판(32)은 열전도도가 우수하고 절연성 물질인 다양한 소재가 사용될 수 있으며 Si, SiO, SiO2 등의 실리콘 및 실리콘 화합물, Al2O3, AlN 등의 세라믹 또는 이들을 혼합한 재질을 사용할 수 있다. 본 실시예에서 상기 기판(32)은 베이스층(32a)과 상기 베이스층(32a)의 일측에 상방으로 돌출된 커버층(32b)으로 이루어진다. 상기 커버층(32)의 측면에 상기 블록(37)이 밀착 설치된다.
상기 IC(33)는 상기 광소자(35)에 전원을 공급하거나 광소자(35)에서 발생한 전기신호를 제어부(미도시)에 전송하도록 구비된다. 여기서 상기 IC(33)는 기판 중 베이스층(32a)에 지지되도록 설치된다.
상기 서브마운트(34)는 상기 기판(32)상에 돌출되도록 형성되며 상부에 광소자(35)가 장착된다. 상기 서브마운트(34)는 필요에 따라 상기 기판(32)에 부착할 수도 있고, 상기 기판(32)과 일체로 형성할 수도 있다. 여기서 상기 서브마운트(34)의 높이는 상기 광소자(35)의 빛이 입사되거나 출사되는 중심과 상기 광도파로(36)의 중심이 일치하도록 설정하게 된다. 또한 상기 광소자(35)와 상기 광도파로(36) 선단 사이의 간극은 50 ㎛ 이상일 경우 거리가 멀어 광효율이 현저히 떨어진다.
상기 광소자(35)는 상기 서브마운트(34)의 상부에 설치되어 광신호를 출력하거나 수신하게 된다. 상기 광소자(35)가 광신호를 출력하는 광원으로 구비될 경우 광통신에 사용되는 빛을 측면으로 출사하는 레이저 다이오드일 수 있다. 또한 상기 광소자(35)가 광신호를 수신하는 수광소자일 경우 광검출기로 구비되며 광소자(35)가 광원일 경우와 반대 방향으로 광신호가 전달된다.
상기 광소자(35)와 상기 IC(33)는 둘 사이를 전기적으로 연결하기 위하여 본딩와이어(38)가 구비된다. 상기 본딩와이어(38)의 양단인 상기 광소자(35)의 접점(35a)과 상기 IC(33)의 접점(33a)을 리드선을 연결하였을 때 접점(35a, 33a) 높이가 다른 경우 리드선의 자중에 의해 처짐이 발생하므로 그 연결 길이를 줄일 수 있다. 따라서 상기 광소자(35)와 상기 IC(33)를 연결하는 리드선의 길이가 줄어들어 신호의 왜곡없이 고속 데이터 전송에 유리하다.
상기 블록(37)은 기판(32) 상의 서브마운트(34)에 밀착 설치되며 광도파로(36)가 형성된다. 또한 상기 블록(37)은 모두 글래스재질로 이루어져 속이 투명하게 비치는 상태이다. 물론 필요에 따라 불투명한 재질의 블록(37)을 사용할 수 있음은 물론이다. 여기서 상기 블록(37)에 형성된 광도파로(36)는 상기 기판(32)과 평행하게 연장되고 그 선단이 상기 광소자(35)의 측면까지 도달하도록 구비된다. 본 실시예에서 상기 광소자(35)는 빛을 측면으로 발사하는 레이저다이오드일 수 있다. 아울러 상기 광소자(35)는 광검출기인 경우 광도파로(36)를 통해 인가된 빛이 바로 광검출기로 입사되어 광신호를 수신하게 된다.
[부호의 설명]
10, 20, 30 : 광학모듈
12, 22, 32 : 기판
13, 23, 33 : IC
14, 24, 34 : 서브마운트
15, 25, 35 : 광소자
13a, 15a, 23a, 25a, 33a, 35a : 접점
16, 26, 36 : 광도파로
17, 27, 37 : 블록
18, 28, 38 : 본딩와이어
12a, 22a, 32a : 베이스층
12b, 12c, 22b, 22c, 32b : 커버층

Claims (6)

  1. 기판과, 상기 기판상에 설치되는 IC와, 상기 기판상에 돌출되도록 형성된 서브마운트와, 상기 서브마운트 상에 설치된 광신호를 출력하거나 수신하는 광소자와, 상기 기판의 상부에 광도파로가 형성된 블록과, 상기 광소자와 상기 IC 사이를 전기적으로 연결하도록 구비된 본딩와이어를 포함하되,
    상기 본딩와이어의 광소자측 전기단자와 IC측 전기단자가 서로 다른 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본딩와이어의 광소자측 전기단자가 IC측 전기단자보다 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광소자의 상단과 상기 광도파로 단부 사이의 간극이 50㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 베이스층과 상기 베이스층의 상방으로 돌출되도록 형성된 커버층으로 이루어지고,
    상기 커버층 사이의 베이스층에 상기 IC와 상기 서브마운트가 배치되며, 상기 블록이 상기 일측 커버층의 상부에 지지되고, 상기 블록의 광도파로가 광소자의 직상부까지 도달하도록 구비된 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 베이스층과 상기 베이스층에 상방으로 돌출되도록 형성된 커버층으로 이루어지고,
    상기 커버층 사이의 베이스층에 상기 IC와 상기 서브마운트가 배치되며, 상기 블록이 상기 양측의 커버층의 상부에 지지되고, 상기 블록의 광도파로가 상기 기판과 수직으로 연장되고 그 선단이 상기 광소자의 직상부까지 도달하도록 구비된 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3의 어느 한 항에 있어서,
    상기 블록이 상기 기판의 일측에 밀착되고, 상기 블록에 형성된 광도파로가 상기 기판과 평행하게 연장되고 그 선단이 상기 광소자의 측면까지 도달하도록 구비된 것을 특징으로 하는 광학모듈.
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