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KR100546760B1 - Vertical coplanar waveguide and microstrip line interconnection apparatus and optical module using same - Google Patents

Vertical coplanar waveguide and microstrip line interconnection apparatus and optical module using same Download PDF

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KR100546760B1
KR100546760B1 KR1020030066331A KR20030066331A KR100546760B1 KR 100546760 B1 KR100546760 B1 KR 100546760B1 KR 1020030066331 A KR1020030066331 A KR 1020030066331A KR 20030066331 A KR20030066331 A KR 20030066331A KR 100546760 B1 KR100546760 B1 KR 100546760B1
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KR
South Korea
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strip
conductive strip
dielectric substrate
conductive
ground plane
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KR1020030066331A
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최광성
엄용성
윤호경
김종덕
문종태
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 수십 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고속 전기 신호의 진행 방향을 코플라나 웨이브 가이드(coplanar waveguide)와 마이크로 스트립 라인(microstrip line)간의 수직 굽음(orthogonal bend)을 이용하여 수직 방향에서 수평 방향으로 바꾸기 위한 것이다. 마이크로 스트립 라인과 코플라나 웨이브 가이드는 유전체 기판을 포함하고 있고 마이크로 스트립 라인의 경우 유전체 기판 밑면에 전도성 그라운드 면이 있고 상면에 전도성 스트립 라인이 있으며, 코플라나 웨이브 가이드의 경우 유전체 기판 밑면에 전도성 그라운드 면이 없고 상면 가운데에 전도성 스트립 라인이 그라운드 스트립 라인 사이에 존재한다. 마이크로 스트립 라인과 코플라나 웨이브 가이드는 직각으로 배열되어 있으며(forming a corner junction) 코플라나 웨이브 가이드의 그라운드 스트립 라인은 마이크로 스트립 라인의 전도성 그라운드 면과 전기적으로 연결되며 코플라나 웨이브 가이드의 전도성 스트립 라인은 마이크로 스트립 라인의 전도성 스트립 라인과 전기적으로 연결된다. The present invention uses a vertical bend between a coplanar waveguide and a microstrip line to change the direction of a high-speed electrical signal of several tens of gigahertz (GHz) or more from a vertical direction to a horizontal direction. It is for. The microstrip line and coplanar waveguide contain a dielectric substrate, and the microstrip line has a conductive ground plane on the bottom of the dielectric substrate and a conductive strip line on the top, and the coplanar waveguide has a conductive ground plane on the bottom of the dielectric substrate. There is no conductive stripe line in the middle of the upper surface between the ground strip line. The microstrip line and the coplanar waveguide are forming a corner junction, and the ground strip line of the coplanar waveguide is electrically connected to the conductive ground plane of the microstrip line. It is electrically connected with the conductive strip line of the micro strip line.

Description

코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구 및 이를 이용한 광 수신 모듈{Vertical coplanar waveguide and microstrip line interconnection apparatus and optical module using same}Vertical coplanar waveguide and microstrip line interconnection apparatus and optical module using same

도 1은 종래 그라운디드 코플라나 웨이브 가이드(grounded coplanar waveguide)간의 수직 굽음(orthogonal bend) 기구를 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a vertical orthogonal bend mechanism between conventional grounded coplanar waveguides.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구를 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view of the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구를 나타내는 사시도.Figure 3 is a perspective view of the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism according to another embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구의 전기적 특성을 측정하기 위한 기구를 나타내는 사시도.Figure 4a is a perspective view of the instrument for measuring the electrical properties of the coplanar wave guide and microstrip line vertical connection mechanism according to the present invention.

도 4b는 도 4a와 같은 기구의 전기적 특성(리턴 로스, return loss, S11)을 측정한 결과.Figure 4b is a result of measuring the electrical characteristics (return loss, return loss, S11) of the same mechanism as in Figure 4a.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구에 포함되는 코플라나 웨이브 가이드의 변형예를 보인 개략도들.5A to 5C are schematic views showing a modification of the coplanar wave guide included in the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구에 포함되는 마이크로 스트립 라인의 변형예를 보인 개략도들.6A to 6C are schematic views showing modifications of the micro strip line included in the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism of the present invention.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 수신 모듈을 나타내는 사시도. 7 is a perspective view showing a light receiving module according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 표면 입사형 광 수신 소자를 사용하는 고속 광 수신 모듈(표면 입사형 고속 광 수신 모듈)과 RF 응용 분야에 관한 것으로, 특히 수십 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고속 전기 신호를 수직 굽음 기구를 통해서 광과 전기 혹은 전기와 전기의 진행 방향을 수직에서 수평 방향으로 바꿔 주는 전이 기구 및 이를 이용한 광 수신 모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high speed light receiving module (surface incident high speed light receiving module) using a surface incident light receiving element and an RF application field. The present invention relates to a transition mechanism and a light receiving module using the same to change the direction of light and electricity or the electricity and electricity from vertical to horizontal.

최근 통신 트래픽이 증가함에 따라 고속의 전기 신호를 적은 손실로 효과적으로 전달할 필요성이 증가하고 있으며 RF 응용분야에 따라서는 수십 GHz 이상의 고속 전기 신호를 수직 굽음 형태의 전이 기구를 통해 전달할 필요성이 발생하고 있다. 특히, 표면 입사형 고속 광 수신 모듈의 경우 입사광과 출력 전기 신호의 방향이 직각 방향이기 때문에 입사광과 출력 전기 신호 방향을 동일하게 해 줄 필요가 있다. Recently, as communication traffic increases, the necessity of effectively delivering high-speed electrical signals with low losses increases, and according to RF applications, the necessity of delivering high-speed electrical signals of several tens of GHz or more through a vertical bending transition mechanism is occurring. In particular, in the case of the surface incident type high speed light receiving module, since the direction of the incident light and the output electric signal is at right angles, it is necessary to make the incident light and the output electric signal directions the same.

마이크로 스트립 라인(microstrip line)과 코플라나 웨이브 가이드(coplanar waveguide)는 많은 RF 용용에 사용되고 있는 전송선(transmission line)이다. 대부분의 마이크로 스트립 라인과 코플라나 웨이브 가이드에 있어서 직각 굽음(right angle bend)은 동일 평면, 즉 수평면에서 발생한다. 일반적으로 이러한 전송선로의 수직 굽음은 케이블이나 리본(ribbon)을 연결하여 달성되거나 또는, 같은 종류의 전송선로를 수직으로 연결하거나 코플라나 웨이브 가이드와 코엑셜 라인(coaxial line) 등과 같이 서로 다른 전송선로를 이용하여 연결한다. 그러나 이러한 연결 기술은 크기나 무게가 크거나 비용이 많이 소모될 뿐만 아니라 고속 전기 신호가 수직 전이(orthogonal transition) 기구를 통과할 때 발생하는 복잡한 스퓨리어스 모드들(spurious modes)로 인해 수십 GHz 정도의 고속 전기 신호를 처리하기에 부적합하다. Microstrip lines and coplanar waveguides are transmission lines that are used in many RF applications. For most microstrip lines and coplanar waveguides, right angle bends occur in the same plane, ie horizontal plane. In general, the vertical bending of the transmission line is achieved by connecting cables or ribbons, or by connecting the same type of transmission lines vertically, or by connecting different transmission lines such as coplanar wave guides and coaxial lines. To connect. However, this connection technology is not only large, expensive, or expensive, but also high speeds of tens of GHz due to the complex spurious modes that occur when high-speed electrical signals pass through orthogonal transitions. Not suitable for processing electrical signals.

종래 수직 연결 기구의 예는 미국특허 제5,561,405호에 개시되어 있다. 도 1은 미국특허 제5,561,405호에서와 같은 그라운디드 코플라나 웨이브 가이드(grounded coplanar waveguide : GCPW) 라인 수직 연결 기구를 나타내는 개략도이다. 제1 GCPW 라인(5)은 기판(10), 기판(10) 밑면의 그라운드 면(15), 기판(10) 상면의 두 개의 그라운드 면 스트립(20a, 20b), 그리고 두 개의 그라운드 면 스트립(20a, 20b) 사이에 샌드위치된 전도성 스트립(25)으로 이루어져 있다. 많은 비아(30)들이 기판(10) 상면의 그라운드 면 스트립(20a, 20b)과 기판(10) 밑면의 그라운드 면(15)을 전기적으로 연결시키기 위해 형성되어 있다. 제1 GCPW 라인(5)과 마찬가지로, 제2 GCPW 라인(35)도 기판(40), 기판(40) 밑면의 그라운드 면(45), 기판(40) 상면의 두 개의 그라운드 면 스트립(50a, 50b), 그리고 두 개의 그라운드 면 스트립(50a, 50b) 사이에 샌드위치된 전도성 스트립(55)으로 이루어져 있다. 많은 비아(60)들이 기판(40) 상면의 그라운드 면 스트립(50a, 50b)과 기판(40) 밑면의 그라운드 면(45)을 전기적으로 연결시키기 위해 형성되어 있다. Examples of conventional vertical connection mechanisms are disclosed in US Pat. No. 5,561,405. 1 is a schematic representation of a grounded coplanar waveguide (GCPW) line vertical connection mechanism as in US Pat. No. 5,561,405. The first GCPW line 5 has a substrate 10, a ground plane 15 on the bottom of the substrate 10, two ground plane strips 20a, 20b on the top surface of the substrate 10, and two ground plane strips 20a. , 20b) sandwiched between conductive strips 25. Many vias 30 are formed to electrically connect the ground surface strips 20a and 20b on the top surface of the substrate 10 and the ground surface 15 on the bottom surface of the substrate 10. Like the first GCPW line 5, the second GCPW line 35 also has a substrate 40, a ground surface 45 at the bottom of the substrate 40, and two ground surface strips 50a, 50b at the top of the substrate 40. And a conductive strip 55 sandwiched between two ground face strips 50a and 50b. Many vias 60 are formed to electrically connect the ground surface strips 50a and 50b on the top surface of the substrate 40 and the ground surface 45 on the bottom surface of the substrate 40.

제1 및 제2 GCPW 라인들(5, 35)은 직각 방향으로 정렬해 있다. 이 때 각각의 기판(10, 40) 상면의 그라운드 면 스트립들(20a, 20b, 50a, 50b)은 전도성 에폭시 등을 이용해 전기적으로 연결시켜 준다. 제2 GCPW 라인(35)의 전도성 스트립(55)의 일부분을 잘라내어 기판(40)을 노출시킨 다음 그곳에 제1 GCPW 라인(5)을 수직으로 정렬한 후 제1 GCPW 라인(5)의 전도성 스트립(25)과 제2 GCPW 라인(35)의 전도성 스트립(55)을 전기적으로 연결한다. 수직 접합 부분의 코너 부분은 캐패시턴스(capacitance)가 크므로 이들 코너 부분의 전도성 스트립(25, 55)과 그라운드 면 스트립(20a, 20b, 50a, 50b) 사이에는 간격(gap)(65)을 넓혀주어 캐패시턴스를 줄여 주어야 한다. The first and second GCPW lines 5, 35 are aligned in a perpendicular direction. At this time, the ground surface strips 20a, 20b, 50a, and 50b of the upper surfaces of the substrates 10 and 40 are electrically connected using a conductive epoxy or the like. A portion of the conductive strip 55 of the second GCPW line 35 is cut out to expose the substrate 40, and then the first GCPW line 5 is vertically aligned there and the conductive strip of the first GCPW line 5 ( 25) and the conductive strip 55 of the second GCPW line 35 are electrically connected. Since the corner portions of the vertical joint portions have a large capacitance, a gap 65 is widened between the conductive strips 25 and 55 and the ground surface strips 20a, 20b, 50a and 50b of these corner portions. Capacitance should be reduced.

이렇게 해서 구현한 종래의 기술은 표면 입사형 광 수신 소자에 적용할 경우 광 수신 방향과 전기 출력 방향이 반대 방향이 되어 적용할 수 없다. 즉, 광 입력을 위한 광 화이버와 전기 출력을 위한 커넥터가 겹치게 되어 모듈을 구현할 수 없게 된다. 또한, 전기장의 분포가 복잡한 GCPW 라인을 적용하였기 때문에 비록 코너 부분의 간격(65)을 주어 캐패시턴스를 보상해 주었더라도 수십 GHz 이상의 고속 전기 신호의 수직 전이시에는 제1 GCPW 라인(5)과 제2 GCPW 라인(35) 사이에 복잡한 스퓨리어스 모드들이 발생하여 수십 GHz 이상의 고속 전기 신호를 적은 손실로 전송하기가 어렵다.The conventional technology implemented in this way cannot be applied because the light receiving direction and the electric output direction are opposite to each other when applied to the surface incident light receiving element. That is, the optical fiber for the optical input and the connector for the electrical output overlap, and thus the module cannot be implemented. In addition, since the GCPW line having a complicated electric field distribution is applied, the first GCPW line 5 and the second in the vertical transition of a high-speed electric signal of several tens of GHz or more, even though the capacitance is compensated for by the interval 65 of the corner portion. Complex spurious modes occur between the GCPW lines 35, making it difficult to transmit high-speed electrical signals above tens of GHz with little loss.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기적 손실을 최소화하면서 수십 GHz 이상의 고속 전기 신호의 진행 방향을 수직 방향에서 수평 방향으로 전이시키는 수직 전이 기구를 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a vertical transition mechanism for shifting the advancing direction of a high-speed electric signal of several tens of GHz or more from the vertical direction to the horizontal direction while minimizing the electrical loss.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 이러한 수직 전이 기구를 이용하여 광 손실이 적은 고속 광 수신 모듈을 제공하는 것이다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a high speed optical receiving module with low optical loss by using such a vertical transition mechanism.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 전이 기구는 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인의 수직 연결 기구이다. 이 수직 연결 기구는 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인이 모서리 접합을 통해 직각으로 배열된 것이다. 상기 코플라나 웨이브 가이드는 제1 유전체 기판, 상기 제1 유전체 기판 상면의 가장 자리에 형성된 그라운드 면 스트립, 및 상기 제1 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제1 전도성 스트립으로 구성된다. 상기 마이크로 스트립 라인은 제2 유전체 기판, 상기 제2 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제2 전도성 스트립, 및 상기 제2 유전체 기판 밑면의 그라운드 면으로 구성된다. 상기 제1 유전체 기판 밑면이 상기 제2 전도성 스트립을 향한 상태에서 상기 코플라나 웨이브 가이드와 상기 마이크로 스트립 라인이 모서리 접합을 통해 직각으로 배열되며, 상기 그라운드 면 스트립은 상기 그라운드 면과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전도성 스트립은 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나온 상기 제2 전도성 스트립과 전기적으로 연결되어 있다. The vertical transition mechanism according to the present invention for achieving the above technical problem is a vertical connection mechanism of the coplanar wave guide and the micro strip line. The vertical connection mechanism is a coplanar waveguide and a microstrip line arranged at right angles through the edge junction. The coplanar wave guide includes a first dielectric substrate, a ground plane strip formed at an edge of the top surface of the first dielectric substrate, and a first conductive strip formed at the center of the top surface of the first dielectric substrate. The micro strip line includes a second dielectric substrate, a second conductive strip formed in the center of the upper surface of the second dielectric substrate, and a ground surface of the bottom surface of the second dielectric substrate. The coplanar wave guide and the micro strip line are arranged at right angles through a corner junction with the bottom surface of the first dielectric substrate facing the second conductive strip, the ground plane strip being electrically connected to the ground plane, The first conductive strip is in electrical connection with the second conductive strip passing through the side of the first dielectric substrate.

본 발명에 따른 수직 연결 기구에 있어서, 상기 코플라나 웨이브 가이드 상면의 그라운드 면 스트립은 전도체에 의하여 상기 마이크로 스트립 라인 밑면의 그라운드 면과 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기 전도체는 전도성 에폭시 또는 솔더(solder)일 수 있다. 그리고, 상기 전도체의 폭은 상기 코플라나 웨이브 가이드 상면의 그라운드 면 스트립의 폭과 같거나 이보다 작은 것이 바람직하다. In the vertical connection mechanism according to the present invention, it is preferable that the ground plane strip of the top surface of the coplanar wave guide is connected to the ground plane of the bottom surface of the microstrip line by a conductor. The conductor may be a conductive epoxy or solder. The width of the conductor is preferably equal to or smaller than the width of the ground plane strip on the top of the coplanar waveguide.

본 발명에 따른 수직 연결 기구에 있어서, 상기 제1 전도성 스트립은 전도성 에폭시 또는 솔더에 의해 상기 제2 전도성 스트립과 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제2 전도성 스트립의 폭이 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나 겹치는 부분에서 점차적으로 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상을 가지거나 사각형 형태로 줄어드는(abrupt step) 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 전도성 스트립의 폭이 점차적으로 가늘어지는 형상을 가지거나 사각형 형태로 줄어드는 형상을 가질 수 있다. In the vertical connection mechanism according to the present invention, the first conductive strip may be connected to the second conductive strip by conductive epoxy or solder. In addition, the width of the second conductive strip may have a tapered or tapered shape that is gradually tapered at portions overlapping the side surface of the first dielectric substrate. In addition, the width of the first conductive strip may have a shape that is gradually tapered or reduced in the shape of a rectangle.

특히, 상기 그라운드 면 스트립은 나란한 두 개의 스트립이고 상기 제1 전도성 스트립은 상기 두 개의 그라운드 면 스트립 사이에 샌드위치된 것일 수 있다. 대신에, 상기 그라운드 면 스트립은 상기 제1 유전체 기판의 세 변을 덮는 일체형 스트립이고 상기 제1 전도성 스트립은 상기 그라운드 면 스트립으로 덮이지 않은 나머지 한 변을 향하여 연장하는 것일 수 있다. In particular, the ground plane strip may be two side by side strips and the first conductive strip may be sandwiched between the two ground plane strips. Instead, the ground plane strip may be an integral strip covering three sides of the first dielectric substrate and the first conductive strip extends toward the other side not covered by the ground plane strip.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 수신 모듈은 상기한 바와 같은 본 발명의 수직 연결 기구의 그라운드 면 스트립 상에 표면 입사형 광 수신 소자가 집적된 것이다. 상기 표면 입사형 광 수신 소자는 기판, 상기 기판 상면의 그라운드 면, 광 수신 윈도우, 및 전도성 스트립으로 구성된 것으로, 광 화이버로부터 오는 광파를 상기 광 수신 윈도우에서 받아 전기적 신호로 바꿔 이를 본딩 와이어나 리본을 통하여 본 발명의 수직 연결 기구의 제1 전도성 스트립으로 전달하고 이 전달된 신호를 본 발명의 수직 연결 기구의 제2 전도성 스트립으로 전달하는 것이다. 특히, 상기 광 화이버를 통하여 들어오는 광 신호가 전기적 출력 신호의 방향과 평행하게 되는 것을 특징으로 한다. In another aspect of the present invention, a light receiving module according to the present invention integrates a surface incident light receiving element on a ground plane strip of a vertical connection mechanism of the present invention. The surface incident light receiving device includes a substrate, a ground surface of the substrate, a light receiving window, and a conductive strip. The surface incident light receiving element receives light waves from the optical fiber in the light receiving window and converts the light waves into electrical signals to replace the bonding wire or ribbon. Through the first conductive strip of the vertical coupling mechanism of the present invention and to transfer the transmitted signal to the second conductive strip of the vertical coupling mechanism of the present invention. In particular, the optical signal coming through the optical fiber is characterized in that it is parallel to the direction of the electrical output signal.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 본 발명의 목적 및 이점은 하기 설명에 의해 보다 명확하게 나타날 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a coplanar wave guide and a micro strip line vertical connection mechanism according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 코플라나 웨이브 가이드(95)는 제1 유전체 기판(100), 제1 유전체 기판(100) 상면의 가장자리에 형성된 나란한 두 개의 그라운드 면 스트립(105a, 105b)과, 두 개의 그라운드 면 스트립(105a, 105b) 사이에 샌드위치되어 제1 유전체 기판(100) 가운데에 위치한 제1 전도성 스트립(110)으로 이루어져 있다. 마이크로 스트립 라인(115)은 제2 유전체 기판(120), 제2 유전체 기판(120) 상면 가운데의 제2 전도성 스트립(125)과, 제2 유전체 기판(120) 밑면의 그라운드 면(130)으로 이루어져 있다. 코플라나 웨이브 가이드(95)는 제1 유전체 기판(100)의 밑면이 제2 전도성 스트립(125)을 향한 상태로 마이크로 스트립 라인(115)과 직각 방향으로 정렬해 있다. 이 때 코플라나 웨이브 가이드(95)의 두 개의 그라운드 면 스트립(105a, 105b)은 마이크로 스트립 라인(115)의 그라운드 면(130)과 전도성 에폭시 혹은 솔더(solder)와 같은 전도체(135)를 통하여 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 전도체(135)의 폭은 그라운드 면 스트립(105a, 105b)의 폭과 같거나 이보다 작은 것이 바람직하다. 그리고, 코플라나 웨이브 가이드(95)의 제1 전도성 스트립(110)은 코플라나 웨이브 가이드(95)의 제1 유전체 기판(100) 측면을 지나온 마이크로 스트립 라인(115)의 제2 전도성 스트립(125)과 전도성 에폭시나 솔더 등을 통해 전기적으로 연결되어 있다. Referring to FIG. 2, the coplanar wave guide 95 includes a first dielectric substrate 100, two parallel ground strips 105a and 105b formed at an edge of an upper surface of the first dielectric substrate 100, and two grounds. A first conductive strip 110 is sandwiched between the face strips 105a and 105b and positioned in the center of the first dielectric substrate 100. The micro strip line 115 includes a second dielectric substrate 120, a second conductive strip 125 in the center of the top surface of the second dielectric substrate 120, and a ground surface 130 at the bottom of the second dielectric substrate 120. have. The coplanar wave guide 95 is aligned in a direction perpendicular to the micro strip line 115 with the bottom surface of the first dielectric substrate 100 facing the second conductive strip 125. At this time, the two ground plane strips 105a and 105b of the coplanar wave guide 95 are electrically connected to the ground plane 130 of the microstrip line 115 and through a conductor 135 such as a conductive epoxy or solder. May be connected. The width of the conductor 135 is preferably equal to or less than the width of the ground face strips 105a and 105b. Then, the first conductive strip 110 of the coplanar wave guide 95 is the second conductive strip 125 of the micro strip line 115 passing through the side of the first dielectric substrate 100 of the coplanar wave guide 95. It is electrically connected through a conductive epoxy or solder.

코플라나 웨이브 가이드(95)와 마이크로 스트립 라인(115)의 직각 연결시 코플라나 웨이브 가이드(95) 밑면의 방향이 마이크로 스트립 라인(115) 방향으로 설정되어 있으므로 표면 입사형 광 수신 모듈에 적용시 광 입사 방향과 전기 신호 출력 방향이 같게 되어 모듈 구성이 가능하게 된다. 전기장의 분포가 간단한 코플라나 웨이브 가이드(95)를 사용하였기 때문에 별도의 비아 설계가 필요없고 코플라나 웨이브 가이드(95)에서 마이크로 스트립 라인(115)으로의 수직 전이시 전기적 손실을 발생시키는 스퓨리어스 모드들이 발생하지 않는다. 코너 부분에서의 캐패시턴스 증가 효과가 작으므로 종래기술에서와 같은 별도의 간격을 적용할 필요 없다. 또한, 별도로 전송선로의 일부를 들어낼 필요가 없는 구조이다.When the coplanar wave guide 95 and the micro strip line 115 are connected at a right angle, the bottom of the coplana wave guide 95 is set in the direction of the micro strip line 115 so that when applied to the surface incident light receiving module, The incidence direction and the electrical signal output direction become the same, thereby enabling a module configuration. Since coplanar waveguides (95) with simple electric field distributions are used, spurious modes that do not require a separate via design and generate electrical losses during vertical transition from coplanar waveguides (95) to microstrip lines (115) Does not occur. Since the capacitance increase effect in the corner portion is small, it is not necessary to apply a separate spacing as in the prior art. In addition, the structure does not need to lift out a part of the transmission line separately.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구를 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view illustrating a coplanar wave guide and a micro strip line vertical connection mechanism according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 코플라나 웨이브 가이드(95')에서 그라운드 면 스트립(105)은 제1 유전체 기판(100)의 세 변을 덮는 일체형 스트립이다. 제1 전도 성 스트립(110')은 그라운드 면 스트립(105)과 이격되어 그라운드 면 스트립(105)으로 덮이지 않은 나머지 한 변을 향하여 연장하여 있다. 나머지는 도 2를 참조하여 설명한 제1 실시예의 설명을 그대로 원용할 수 있다. Referring to FIG. 3, the ground plane strip 105 in the coplanar wave guide 95 ′ is an integral strip covering three sides of the first dielectric substrate 100. The first conductive strip 110 ′ is spaced apart from the ground plane strip 105 and extends toward the other side not covered by the ground plane strip 105. For the rest, the description of the first embodiment described with reference to FIG. 2 may be used as it is.

도 4a는 본 발명에 따른 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 수직 연결 기구의 전기적 특성을 측정하기 위해, 코플라나 웨이브 가이드(95")의 제1 전도성 스트립(110")과 그라운드 면 스트립(105) 사이에 50 오옴 박막 저항(140)을 만들어 이를 마이크로 스트립 라인(115)과 직각으로 연결한 기구를 나타내는 사시도이다. 응용에 따라서는 도 4a의 구조를 본 발명의 변형예에 따른 수직 연결 기구로서 사용할 수도 있다. FIG. 4A shows the first conductive strip 110 ″ and ground plane strip () of the coplanar wave guide 95 ″ to measure electrical characteristics of a vertical connection mechanism consisting of a coplanar wave guide and a micro strip line according to the present invention. 50 is a perspective view illustrating a mechanism in which a 50 ohm thin film resistor 140 is formed between and connected to the micro strip line 115 at a right angle. Depending on the application, the structure of figure 4a may be used as a vertical connection mechanism according to a variant of the invention.

도 4b는 도 4a에 도시한 것과 같은 기구의 전기적 특성(리턴 로스, return loss, S11)을 측정한 결과이다. 40 GHz까지 리턴 로스가 14 dB 미만이므로, 일반적으로 광 모듈 패키징에서 권장되는 사양인 10 dB 미만의 리턴 로스 조건을 만족시킴을 알 수 있다. FIG. 4B is a result of measuring electrical characteristics (return loss, return loss, S11) of the mechanism as shown in FIG. 4A. Since the return loss down to 40 GHz is less than 14 dB, it can be seen that it satisfies the return loss condition of less than 10 dB, which is generally recommended in optical module packaging.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인으로 이루어진 수직 연결 기구에 포함되는 코플라나 웨이브 가이드의 변형예를 보인 개략도들이다. 5a to 5c are schematic views showing a modification of the coplanar wave guide included in the vertical connection mechanism consisting of the coplanar wave guide and the micro strip line of the present invention.

도 5a는 코플라나 웨이브 가이드의 제1 전도성 스트립(110a)의 폭이 점차적으로 가늘어지는 형상, 특히 익스포넨셜하게 가늘어지는 경우를 도시한 것이다. 도 5b는 제1 전도성 스트립(110b)의 폭이 점차적으로 가늘어지는 형상, 특히 선형적으로 가늘어지는 경우를 도시한 것이다. 도 5c는 제1 전도성 스트립(110c)의 폭이 급 격하게 사각형 형태로 줄어드는 형상을 가진 경우를 도시한 것이다. FIG. 5A illustrates a case in which the width of the first conductive strip 110a of the coplanar wave guide is gradually tapered, particularly in the case of exonentially thinner. 5B illustrates a case in which the width of the first conductive strip 110b is gradually tapered, in particular linearly tapered. FIG. 5C illustrates a case in which the width of the first conductive strip 110c has a sharply reduced shape in a square shape.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구에 포함되는 마이크로 스트립 라인의 변형예를 보인 개략도들이다.6a to 6c are schematic views showing a modification of the micro strip line included in the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism of the present invention.

도 6a는 마이크로 스트립 라인의 제2 전도성 스트립(125a)의 폭이 제1 유전체 기판(도 2나 도 3의 100) 측면을 지나 겹치는 부분에서 점차적으로 가늘어지는 형상, 특히 익스포넨셜하게 가늘어지는 경우를 도시한 것이다. 도 6b는 제2 전도성 스트립(125a)의 폭이 선형적으로 점차 가늘어지는 경우를 도시한 것이다. 도 6c는 제2 전도성 스트립(125a)의 폭이 급격하게 사각형 형태로 줄어드는 형상을 가진 경우를 도시한 것이다. FIG. 6A shows a gradually tapered shape, particularly exonentially tapered, at a portion where the width of the second conductive strip 125a of the microstrip line overlaps the side of the first dielectric substrate (100 in FIG. 2 or FIG. 3). It is shown. FIG. 6B illustrates a case where the width of the second conductive strip 125a is gradually thinned linearly. FIG. 6C illustrates a case in which the width of the second conductive strip 125a is abruptly reduced in the shape of a rectangle.

도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인 수직 연결 기구에 포함되는 제1 전도성 스트립 및/또는 제2 전도성 스트립의 폭은 RF 성능을 개선하기 위해 변경될 수 있다. 5A to 5C and 6A to 6C, the widths of the first conductive strip and / or the second conductive strip included in the coplanar wave guide and the micro strip line vertical connection mechanism of the present invention are used to determine the RF performance. Can be changed to improve.

도 7은 본 발명의 수직 연결 기구의 응용예로서 도 3에 도시한 것과 같은 수직 연결 기구의 코플라나 웨이브 가이드(95') 상의 그라운드 면 스트립(105)에 광 수신 소자(200)를 실장하여 광 화이버(225)를 통해 들어온 광파를 전기적 신호로 바꾼 후 이를 코플라나 웨이브 가이드(95')와 마이크로 스트립 라인(115)의 직각 전이를 이용하여 광축과 전기적 신호 축을 평행으로 만드는 제3 실시예를 나타내는 개략도이다. FIG. 7 shows an example of the application of the vertical coupling mechanism of the present invention, in which the light receiving element 200 is mounted on the ground plane strip 105 on the coplanar wave guide 95 'of the vertical coupling mechanism as shown in FIG. The third embodiment converts the light wave introduced through the fiber 225 into an electrical signal and makes the optical axis parallel to the electrical signal axis by using a right-angle transition between the coplanar wave guide 95 'and the micro strip line 115. Schematic diagram.

광 수신 소자(200)는 기판(220), 기판(220) 상면의 그라운드 면(221), 광 수신 윈도우(222) 및 전도성 스트립(223)으로 이루어져 있다. 광 수신 소자(200)의 그라운드 면(221)은 본딩 와이어나 리본(224a)을 통하여 코플라나 웨이브 가이드(95') 상면의 그라운드 면 스트립(105)과 전기적으로 연결되어 있고 광 수신 소자(200)의 전도성 스트립(223)은 본딩 와이어나 리본(224b)을 통하여 코플라나 웨이브 가이드(95')의 제1 전도성 스트립(110)과 전기적으로 연결되어 있다. 광 화이버(225)를 통해 들어온 광파는 광 수신 소자에 의해 전기적 신호로 바꿔져 제1 전도성 스트립(110)으로 전달되고, 전달된 신호는 제2 전도성 스트립(125)으로 전달되어, 적은 손실로 광 화이버(225)와 같은 방향으로 출력될 수 있다. The light receiving device 200 includes a substrate 220, a ground surface 221 on the top surface of the substrate 220, a light receiving window 222, and a conductive strip 223. The ground surface 221 of the light receiving element 200 is electrically connected to the ground plane strip 105 on the top of the coplanar wave guide 95 'via a bonding wire or ribbon 224a and is connected to the light receiving element 200. The conductive strip 223 is electrically connected to the first conductive strip 110 of the coplanar wave guide 95 'via a bonding wire or ribbon 224b. The light waves entering through the optical fiber 225 are converted into electrical signals by the light receiving element and transmitted to the first conductive strip 110, and the transmitted signals are transmitted to the second conductive strip 125, so that light with little loss is achieved. It may be output in the same direction as the fiber 225.

이와 같이 본 발명에 따른 수직 연결 기구에 표면 입사형 광 수신 소자를 탑재한 광 수신 모듈은 광 수신 방향과 RF 신호의 출력 방향이 같으므로 광 수신 모듈 분야에 폭넓게 사용될 수 있는 구조이다.As described above, the optical receiving module having the surface incident light receiving element mounted on the vertical connection mechanism according to the present invention has the same structure as the optical receiving direction and the output direction of the RF signal.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. As mentioned above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious.

코플라나 웨이브 가이드 설계 시 전기장 분포가 복잡한 그라운디드 코플라나 웨이브 가이드 대신 밑면에 그라운드 면이 없는 코플라나 웨이브 가이드를 채용하므로 전기장 분포를 간단히 할 수 있고 이로 인하여 마이크로 스트립 라인과의 전이시에도 복잡한 스퓨리어스 모드들이 발생하지 않는다. 따라서, 수십 GHz 이상 의 고속 전기 신호를 적은 손실로 수직 방향에서 수평 방향으로 전이할 수 있다. 또한, 수직 전이를 위한 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인의 구성이 기구 소형화에 용이하고 조립 생산성이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 표면 입사형 광 수신 소자를 위한 모듈 구성시 수십 GHz 이상의 고속 전기적 신호를 입사된 광 신호와 같은 방향으로 만들어주어 모듈 구성을 용이하게 한다. The coplanar waveguide design uses a grounded coplanar waveguide with no ground plane instead of the grounded coplanar waveguide, which simplifies the electric field distribution and thus allows for complex spurious modes during transition to microstrip lines. They do not occur. Thus, a high speed electrical signal of several tens of GHz or more can be transitioned from the vertical direction to the horizontal direction with little loss. In addition, the configuration of the coplanar wave guide and the micro strip line for the vertical transition has the advantage of easy to miniaturize the instrument and excellent assembly productivity. In particular, when constructing a module for a surface incident light receiving device, a high-speed electrical signal of several tens of GHz or more is made in the same direction as the incident light signal, thereby facilitating the module configuration.

Claims (13)

제1 유전체 기판, 상기 제1 유전체 기판 상면의 가장 자리에 형성된 그라운드 면 스트립, 및 상기 제1 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제1 전도성 스트립으로 구성된 코플라나 웨이브 가이드; 및A coplanar wave guide comprising a first dielectric substrate, a ground surface strip formed at an edge of the upper surface of the first dielectric substrate, and a first conductive strip formed at the center of the upper surface of the first dielectric substrate; And 제2 유전체 기판, 상기 제2 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제2 전도성 스트립, 및 상기 제2 유전체 기판 밑면의 그라운드 면으로 구성된 마이크로 스트립 라인을 포함하고,A microstrip line comprising a second dielectric substrate, a second conductive strip formed in the middle of an upper surface of the second dielectric substrate, and a ground surface of a bottom surface of the second dielectric substrate, 상기 제1 유전체 기판 밑면이 상기 제2 전도성 스트립을 향한 상태에서 상기 코플라나 웨이브 가이드와 상기 마이크로 스트립 라인이 모서리 접합을 통해 직각으로 배열되며, 상기 그라운드 면 스트립은 상기 그라운드 면과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전도성 스트립은 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나온 상기 제2 전도성 스트립과 전기적으로 연결되어 있는 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인의 수직 연결 기구.The coplanar wave guide and the micro strip line are arranged at right angles through a corner junction with the bottom surface of the first dielectric substrate facing the second conductive strip, the ground plane strip being electrically connected to the ground plane, And the first conductive strip is electrically connected with the second conductive strip passing through the side of the first dielectric substrate. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 면 스트립은 전도체에 의하여 상기 그라운드 면과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구.The vertical connection mechanism of claim 1, wherein the ground plane strip is connected to the ground plane by a conductor. 제2항에 있어서, 상기 전도체의 폭은 상기 코플라나 웨이브 가이드 상면의 상기 그라운드 면 스트립의 폭과 같거나 이보다 작은 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구.3. The vertical coupling mechanism of claim 2 wherein the width of the conductor is less than or equal to the width of the ground plane strip on the top of the coplanar waveguide. 제2항에 있어서, 상기 전도체는 전도성 에폭시 또는 솔더(solder)인 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구. The vertical connection mechanism of claim 2, wherein the conductor is a conductive epoxy or a solder. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 스트립은 전도성 에폭시 또는 솔더에 의해 상기 제2 전도성 스트립과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구.The vertical connection mechanism of claim 1, wherein the first conductive strip is connected to the second conductive strip by conductive epoxy or solder. 제1항에 있어서, 상기 제2 전도성 스트립의 폭이 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나 겹치는 부분에서 점차적으로 가늘어지는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구.The vertical connection mechanism of claim 1, wherein the width of the second conductive strip is gradually tapered at a portion overlapping past the side surface of the first dielectric substrate. 제1항에 있어서, 상기 제2 전도성 스트립의 폭이 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나 겹치는 부분에서 사각형 형태로 줄어드는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구.The vertical connection mechanism of claim 1, wherein a width of the second conductive strip is reduced in a quadrangular shape at an overlap portion past the side of the first dielectric substrate. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 스트립과 상기 제2 전도성 스트립의 연결 부위에서 상기 제1 전도성 스트립의 폭이 점차적으로 가늘어지는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구. The vertical connection mechanism as claimed in claim 1, wherein the width of the first conductive strip is gradually tapered at the connection portion between the first conductive strip and the second conductive strip. 제1항에 있어서, 상기 제1 전도성 스트립과 상기 제2 전도성 스트립의 연결 부위에서 상기 제1 전도성 스트립의 폭이 사각형 형태로 줄어드는 형상을 가진 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구. The vertical connection mechanism of claim 1, wherein a width of the first conductive strip is reduced in a quadrangular shape at a connection portion between the first conductive strip and the second conductive strip. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 면 스트립은 나란한 두 개의 스트립이고 상기 제1 전도성 스트립은 상기 두 개의 스트립 사이에 샌드위치된 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구. 2. The vertical connection mechanism of claim 1 wherein the ground side strips are two side by side strips and the first conductive strip is sandwiched between the two strips. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 면 스트립은 상기 제1 유전체 기판 상면의 세 변을 덮는 일체형 스트립이고 상기 제1 전도성 스트립은 상기 그라운드 면 스트립으로 덮이지 않은 나머지 한 변을 향하여 연장하는 것을 특징으로 하는 수직 연결 기구. The method of claim 1, wherein the ground plane strip is an integral strip covering three sides of the top surface of the first dielectric substrate and the first conductive strip extends toward the other side not covered by the ground plane strip. Vertical linkage. 수직 연결 기구; 및Vertical connection mechanism; And 기판, 상기 기판 상면의 그라운드 면, 광 수신 윈도우, 및 전도성 스트립으로 구성된 표면 입사형 광 수신 소자를 포함하고, A surface incident light receiving element comprising a substrate, a ground surface of the substrate upper surface, a light receiving window, and a conductive strip; 상기 수직 연결 기구는,The vertical connection mechanism, 제1 유전체 기판, 상기 제1 유전체 기판 상면의 가장 자리에 형성된 그라운드 면 스트립, 및 상기 제1 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제1 전도성 스트립으로 구성된 코플라나 웨이브 가이드; 및A coplanar wave guide comprising a first dielectric substrate, a ground surface strip formed at an edge of the upper surface of the first dielectric substrate, and a first conductive strip formed at the center of the upper surface of the first dielectric substrate; And 제2 유전체 기판, 상기 제2 유전체 기판 상면의 가운데에 형성된 제2 전도성 스트립, 및 상기 제2 유전체 기판 밑면의 그라운드 면으로 구성된 마이크로 스트립 라인을 포함하고,A microstrip line comprising a second dielectric substrate, a second conductive strip formed in the middle of an upper surface of the second dielectric substrate, and a ground surface of a bottom surface of the second dielectric substrate, 상기 제1 유전체 기판 밑면이 상기 제2 전도성 스트립을 향한 상태에서 상기 코플라나 웨이브 가이드와 상기 마이크로 스트립 라인이 모서리 접합을 통해 직각으로 배열되며, 상기 그라운드 면 스트립은 상기 그라운드 면과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전도성 스트립은 상기 제1 유전체 기판 측면을 지나온 상기 제2 전도성 스트립과 전기적으로 연결되어 있는 코플라나 웨이브 가이드와 마이크로 스트립 라인의 수직 연결 기구이고, The coplanar wave guide and the micro strip line are arranged at right angles through a corner junction with the bottom surface of the first dielectric substrate facing the second conductive strip, the ground plane strip being electrically connected to the ground plane, The first conductive strip is a vertical connection mechanism of a coplanar wave guide and a micro strip line electrically connected to the second conductive strip passing through the first dielectric substrate side, 상기 표면 입사형 광 수신 소자는 상기 그라운드 면 스트립 상에 위치하여 광 화이버로부터 오는 광파를 상기 광 수신 윈도우에서 받아 전기적 신호로 바꿔 이를 본딩 와이어나 리본을 통하여 상기 제1 전도성 스트립으로 전달하고 전달된 신호는 상기 제2 전도성 스트립으로 전달하는 표면 입사형 광 수신 소자를 위한 광 수신 모듈. The surface incident light receiving element is located on the ground plane strip and receives light waves from the optical fiber in the light receiving window, converts them into electrical signals, and transmits them to the first conductive strip through bonding wires or ribbons. Is a light receiving module for a surface incident light receiving device for transmitting to the second conductive strip. 제12항에 있어서, 상기 광 화이버를 통하여 들어오는 광 신호가 전기적 출력 신호의 방향과 평행하게 되는 것을 특징으로 하는 광 수신 모듈. 13. The optical receiving module according to claim 12, wherein the optical signal coming through the optical fiber is parallel to the direction of the electrical output signal.
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