KR100546063B1 - 광송신 모듈 팩키지 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 광송신 모듈 팩키지는 서브기판과; 레이저 다이오드들과; 상기 레이저 다이오드들로부터 송출되는 광신호를 집속시키기 위한 볼렌즈와; 상기 서브기판에 고정 설치되며 상기 레이저 다이오드가 설치되는 제1지지부와, 상기 제1지지부로부터 연장되며 상기 볼렌즈를 지지하는 제2지지부들을 가지는 적어도 하나의 서브 마운트 부재를 포함한다.

광송신, 레이더 다이오드, 렌즈

Description

광송신 모듈 팩키지{the modules package structure for optical correspondence}

도 1은 종래 광송신 모듈 팩키지를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 다른 광송신 광모듈 팩키지를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 광모듈 유니트를 도시한 분리 사시도,

도 4는 광모듈 유니트의 다른 실시예를 나타내 보인 분리 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30; 스템

40; 레이저 다이오드

50; 볼렌즈

60; 광모듈 유니트

62; 서브 마운트 부재

본 발명은 광송신 모듈 팩키지에 관한 것으로, 더 상세하게는 레이져 다이 오드와 광섬유의 정렬 구조가 개선된 광송신 모듈 팩키지에 관한 것이다.

광가입자망 또는 광을 이용한 컴퓨터 네트워크와 같이 저렴한 비용으로 정보를 교환하고자 하는 광통신망은 광섬유 설치에 따른 비용을 낮추기 위해 집중국(center office) 또는 호스트와 개별 가입자 또는 단말기 사이를 한가닥의 광섬유로 연결하는 단일 광섬유 분배망을 가진다. 이러한 단일 광섬유 분배망을 통하여 정보를 동시에 송, 수신하기 위해서는 신호광의 파장을 분할하여 사용하는 파장분할다중화(WDM) 방식이 사용되고 있다.

광모듈은 레이저다이오드 모듈과, 포토다이오드 모듈을 분리 제작하여 왔으나 최근에 들어서 저렴한 비용을 특징으로 하는 광가입자망 및 컴퓨터 광네트워크가 확산 됨에 따라 한가닥(단일)의 광섬유를 통해 광신호를 동시에 송,수신 할 수 있는 양방향성 광모듈의 수요가 급증하고 있다. 이러한 양방향성 광모듈은 지금까지 보편적으로 사용되어 오고 있는 TO형 레이저 다이오드 모듈과 TO형 포토 다이오드 모듈을 광필터를 중심으로 기계적으로 조합한 형태를 가지고 있다.

상기 광송신을 위한 레이저 다이오드 모듈의 일 예로서는 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 다이오드(11)를 금속스템(12)에 부착하고, 볼 렌즈(13)가 장착된 금속으로 이루어진 캔(14)을 금속스템(12)과 결합하여 광축을 정렬시켜 왔다. 그러나 이러한 구조는 상기 레이저다이오드(11)와 볼렌즈(13)가 금속스템(12)과 캔(14)에 의해 지지되어 있으므로 온도 변화에 다른 금속스템(12)과 캔(14)이 열팽창됨으로써 광경로의 왜곡이 심하게 나타난다. 또한 금속스템에 레이저다이오드(11)를 부착하고 캔(14)에 볼 렌즈(13)를 부착함으로써 상대적으로 팩키지의 크기가 커져 직접형 소형광모듈의 제작이 어렵다.

한국 공개 특허등록 제10-0289040호에는 도파로를 구비한 반도체 레이저와 광 수신용 수광소자로 이루어진 양방향 광소자를 단일 칩 상에 집적시키고 이를 단일 광섬유에 광 결합시킨 것으로, 실리콘으로 이루어진 수동정렬용 기판에 플립 칩이 본딩되고 광섬유 정열을 위한 브이 홈이 형성된 양 방향 광통신 모듈이 개시되어 있다.

이러한 광통신 모듈은 습식 시각방법에 의해 실리콘 기판을 가공하기 때문에 광섬유의 지지부 및 레이저 다이오드의 장착부의 깊이의 제어가 어렵고, 물질의 특성상 레이져 다이오드를 1Gbps 이상으로 고속 동작시키는 것이 어렵다.

한국 공개 특허 제2001-0009499호에는 광 커넥터 조립체가 개시되어 있다.

개시된 광 커넥터 조립체는 전기적 연결을 하는 스템과, 상기 스템 상에 설치되는 마운트와, 상기 마운트 상에 장착된 광소자를 구비하는 광모듈과, 입사광을 전송하는 광섬유와, 상기 광모듈과 소정간격 유지한 상태로 상기 결합공에 끼워지고 상기 슬리브의 탄성바이어스에 의해 고정되며 입사광을 전달하는 페롤과, 상기 페롤을 상기 광섬유 일단에 고정하는 페롤 홀더를 구비한다.

이러한 광 커넥터 조립체는 광모듈이 스템과 별도의 마운트에 의해 지지되고 페롤에 슬리이브가 설치되어 있으므로 소형화가 어렵다.

발 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접형 소형 광모듈의 제작이 가능하고, 광축정렬 및 포커싱 특성을 향상시킬 수 있는 광송신 모듈 팩 키지를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 각 부품을 세라믹 기판에 장착함으로써 열팽창 및 수축에 따른 영향을 최소화 할 수 있으며, 초고주파 동작특성을 향상시켜 10Gbps 이상의 고속동작이 가능한 광송신 모듈 팩키지를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 레이저다이오드 및 렌즈의 높이의 정밀제어가 용이하여 패키징 및 고정에 따른 정렬시간의 단축이 용이한 광송신 모듈 팩키지를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광송신 모듈 팩키지는,

서브기판과;

레이저 다이오드들과; 상기 레이저 다이오드들로부터 송출되는 광신호를 집속시키기 위한 볼렌즈와;

상기 서브기판에 고정 설치되며 상기 레이저 다이오드가 설치되는 제1지지부와, 상기 제1지지부로부터 연장되며 상기 볼렌즈를 지지하는 제2지지부들을 가지는 적어도 하나의 서브 마운트 부재를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 서브기판에 볼렌즈가 안착되는 인입부가 형성되고, 상기 서브기판에 볼 렌즈 및 인피던스 정합용 도금선과 본딩패드가 설치된다.

대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 광송신 모듈 팩키지는,

서브기판과, 레이저 다이오드들과, 상기 레이저 다이오드들로부터 송출되는 광신호를 집속시키기 위한 볼렌즈와, 상기 서브기판에 고정 설치되며 상기 레이저 다이오드가 설치되는 제1지지부와 상기 제1지지부로부터 연장되며 상기 볼렌즈를 지지하는 제2지지부들을 가지는 적어도 하나의 서브 마운트 부재를 포함하는 광모모듈 유니트와;

상기 광모듈 유니트가 장착되는 베이스부를 가지는 스템;

상기 스템과 결합되어 광모듈유니트를 감싸며 개구가 형성된 캔;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 캔의 개구에는 광의 집속을 위한 별도의 집속렌즈가 더 구비될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광송신 모듈 팩키지의 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 광송신 모듈 팩키지는 레이저 다이오드로부터 출력된 송신광을 볼 렌즈에 의해 집속 시킨 후 광섬유를 통하여 전송하는 것으로 레이저 다이오드와 볼 렌즈의 광축 정렬이 용이하고, 서브마운트 부재에 의해 이들의 높이 조절이 용이하다. 도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 광송신 모듈 팩키지의 일예를 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 광송신모듈 팩키지는 리드핀(31)과 베이스부(32)를 가지는 스템(30)과, 상기 스템(30)에 설치되며 레이저 다이오드(40)와 볼 렌즈(50)의 상대적 위치가 고정되는 광모듈 유니트(60)와, 상기 스템(30)과 결합되어 광모듈유니트(60)를 감싸며 볼렌즈(50)와 대응되는 측에 개구(71)가 형성된 캔(70)을 구비한다. 상기 캔(70)이 설치되는 개구에는 투시창 또는 보조렌즈가 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 광송신 모듈 팩키지(10)를 구성요소별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 광모듈 유니트(60)는 스템(30)에 의해 지지되는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 질화 알루미늄 또는 세라믹으로 이루어진 서브기판(61)과, 상기 서브기판(61)에 고정되는 것으로, 상기 볼레즈(50)와 레이저 다이오드(40)를 지지하기 위한 적어도 하나의 서브마운트 부재(62)를 구비한다. 상기 서브 마운트 부재(62)는 상기 레이저 다이오드(40)가 상면에 설치되며 이와 인접되는 측에 레이저 다이오드(40)를 구동시키기 위한 인피던스 정합용 도금선 또는 회로패턴, 본딩패드 등이 설치된 제1지지부(62a)와, 상기 제1지지부(62a)의 양측으로부터 연장되어 상기 볼렌즈(50)을 지지하는 제2지지부(62b)(62c)들을 구비한다. 상기 서브마운트 부재(62)는 상기 서브기판(61)과 같이 질화 알루미늄 또는 세라믹등으로 이루어질 수 있으며, 이들을 도 4에 도시된 바와 같이 적층하여 볼렌즈(50)와 레이저 다이오드(40)의 높이를 조절할 수 있다. 여기에서 상기 서브기판(61)에 대한 서브마운트 부재(62)의 고정이나 적층된 서브마운트 부재(62) 상호간의 고정 및 볼렌즈(50)와 서브마운트 부재의 고정은 실버 페이스트 또는 에폭시수지를 도포하여 고정 할 수 있다.

한편 상기 볼렌즈(50)와 대응되는 서브기판(61)의 상면에는 볼렌즈(50)의 위치를 고정하거나 높이 조절을 위한 인입부(61a)가 형성될 수 있으며, 상기 서브기판(61)에 서브마운트부재(62)가 일체로 형성될 수도 있다. 그리고 상기 제2지지부(62b)(62c) 사이의 간격은 볼렌즈(50)의 직경보다 좁게하여 볼렌즈(50)가 제2지지부(62b)(62c)에 의해 지지 될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 실시예에 있어서 제1지지부(62a)의 상면에 레이저 다이오드(40)가 설치된 것을 일예로 들어 설명하였으나 이에 한정되지 않고 수광을 위한 광 모듈인 경우에는 상기 제1지지부에 포토 다이오드를 설치할 수도 있다. 제1지지부에 포토 다이오드를 설치하는 경우에는 도면에 도시되어 있지 않으나 볼렌즈와 대응되는 제1지지부의 내면에 설치함이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 광송신 모듈 팩키지(10)는 레이저 다이오드(40)로부터 출력된 송신광이 볼렌즈(50)에 의해 집속된 후 광필터(미도시)를 통과하여 광섬유(30)의 단부로 집속시킴으로써 광신호를 송신하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광송식 모듈 팩키지는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째: 광송신 모듈 팩키지는 볼렌즈와 레이저 다이오드가 지지되는 서브 기판과 서브 마운트부재가 상대적으로 열팽창량이 작은 세라믹으로 이루어져 있으므로 볼렌즈와 레이저 다이오드 사이의 간격 변화를 줄일 수 있으며 나아가서는 레이저 다이오드로부터 송출되는 송신광의 포커스 특성을 향상시킬 수 있어 광송신출력의 변화를 줄일 수 있다.

둘째; 서브기판에 볼 렌즈와 레이저 다이오드가 고정 설치되어 있으므로 기계적 공차에 의한 수동정렬 방법을 사용할 수 있으며, 이들의 정렬에 따른 작업공수를 줄일 수 있다.

셋째; 세라믹으로 이루어진 홀더에 임피던스 정합을 위한 회로패턴과 와이어 본딩을 위한 패드를 설치할 수 있어 집적형 광모듈의 제작이 가능하다.

넷째; 본 발명에 있어서, 상기 캔의 개구에 랜즈가 설치됨으로써 레이저 다이오드로부터 발생된 송신광을 다단 집속할 수 있어 포커싱 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 서브기판과;

   레이저 다이오드들과; 상기 레이저 다이오드들로부터 송출되는 광신호를 집속시키기 위한 볼렌즈와;

   상기 서브기판에 고정 설치되며 상기 레이저 다이오드가 설치되는 제1지지부와, 상기 제1지지부로부터 연장되며 상기 볼렌즈를 지지하는 제2지지부들을 가지는 적어도 하나의 서브 마운트 부재를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 서브기판에 볼렌즈가 안착되는 인입부가 형성된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 서브기판에 볼 렌즈 및 인피던스 정합용 도금선과 본딩패드가 설치된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제2지지부 사이의 간격이 볼렌즈의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
5. 서브기판과, 레이저 다이오드들과, 상기 레이저 다이오드들로부터 송출되는 광신호를 집속시키기 위한 볼렌즈와, 상기 서브기판에 고정 설치되며 상기 레이저 다이오드가 설치되는 제1지지부와 상기 제1지지부로부터 연장되며 상기 볼렌즈를 지지하는 제2지지부들을 가지는 적어도 하나의 서브 마운트 부재를 포함하는 광모모듈 유니트와;

   상기 광모듈 유니트가 장착되는 베이스부를 가지는 스템;

   상기 스템과 결합되어 광모듈유니트를 감싸며 개구가 형성된 캔;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 서브기판에 볼렌즈가 안착되는 인입부가 형성된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 서브기판에 볼 렌즈 및 인피던스 정합용 도금선과 본딩패드가 설치된 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 제2지지부 사이의 간격이 볼렌즈의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 광송신 모듈 팩키지.

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