KR100901446B1 - 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 구동 IC, 상기 발광소자의 형상에 맞는 전극패턴과 광 신호를 외부로 전달하기 위한 관통홀 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드와 그라운드 패드가 형성된 LTCC 베이스 기판, 및 상기 LTCC 베이스 기판의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간, 상기 발광소자 실장용 제 2 공간을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 수직 관통된 비아홀이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부를 구비하는 LTCC 블록을 포함하며, 상기 제 1 공간 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되어 있는 것으로, LTCC 기판을 적용한 하나의 소자로서 패키징함으로써 기판에 표면 실장을 통한 대량 생산이 가능하게 된다.
광접속 모듈, LTCC, 패키지, 비아홀, 컨택패드, 표면실장, 실장 공간

Description

광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법 {Package structure for transmitting/receiving module and manufacturing method thereof}
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 광접속 모듈 패키지 구조의 3차원 사시도이다.
도2는 상기 도1에 도시된 광접속 모듈 패키지 구조의 평면도이다.
도3a 내지 도3e는 본 발명의 일실시예에 광접속 모듈의 패키지 구조의 제제작 공정을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광접속 모듈을 광섬유를 이용해서 브리지 형태의 연결예이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : LTCC 베이스 기판 12 : 전극패턴
14 : 그라운드 패드 15 : 관통홀
16 : 전원패드 20 : LTCC 블록
22 : 제 1 공간 23 : 비아홀
24 : 제 2 공간 25 : 컨택패드
30 : 구동칩 40 : 발광소자 또는 수광소자
100: 광 송신 모듈 200 : 광 수신 모듈
300 :광섬유
본 발명은 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광신호를 방출하고 수신하는 광송신부 또는 광수신부를 구성하는 모듈을 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 적용한 하나의 소자로서 패키징함으로써 기판에 표면 실장을 통한 대량 생산이 가능하도록 한 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 저속의 전자 시스템에서 회로 기판과 회로기판, 칩과 칩 또는 시스템간의 연결은 전기적인 금속 배선을 통하여 이루어지나, 대용량 병렬 컴퓨터로 구성되는 차세대 정보통신 시스템이나 1Tb/s급 이상의 ATM 스위칭 시스템 등에서와 같이 정보가 대용량화되고, 전송 속도가 향상됨에 따라 이러한 금속 배선을 이용할 경우 스큐(skew), EMI(electromagnetic interference) 등과 같은 전기적인 문제가 발생되어 시스템의 동작 효율이 저하되고 시스템 집적화가 어려워진다.
근래에 들어 이동통신 분야의 발전으로 3G, 4G와 같은 미래의 휴대폰과 PDA에서 디지털 TV를 시청하거나 녹화가 가능할 것으로 예상되며 이로 인한 데이터 요구량이 증가할 것으로 예상된다.
또한, 향후 더 높은 전송 요구량에 따라 메인보드와 디스플레이 사이를 연결하는 기존의 폴리이미드를 이용하는 전기전송의 연성회로기판(flexible PCB)은 전 송의 한계에 도달하게 된다.
한편, 최근에 광 송신/수신 모듈을 이용하여 광 연결을 이루는 기술이 개발되었는데, 광 송신/수신 모듈 내부의 광 결합 방식으로는 45°의 경사각으로 위치된 반사경을 구비하는 리본 광섬유 다채널 광 커넥터에 광 수신 소자를 직접 결합시키는 방식, 45°의 경사각으로 위치된 반사경을 구비하는 폴리머(polymer) 광도파로에 광 송수신 소자를 폴리머 광도파로에 수직으로 결합시키고 폴리머 광도파로를 다채널 광 커넥터에 연결시키는 방식, 플라스틱 팩키지에 고정된 광 송수신 소자를 다채널 광 커넥터에 수직으로 결합시키는 방식 등이 이용된다.
상기 광원에서 광을 수직 연결하여 광 도파로로 결합하는 기술은 "광모듈" 또는 "광 접속 모듈"로 알려져 있다.
그러나, 상기 광 모듈 또는 광 접속 모듈은 광 송신부 또는 광 수신부로 구성이 되고 구동 IC와 발광 소자 또는 수광 소자와 같은 반도체 소자들을 포함하고 있지만, 제조 공정상 동일한 웨이퍼 상에 형성되기가 어렵다.
따라서, 상기 소자들은 기판 상에 플립칩 형태로 실장되고 주로 와이어 본딩을 통해 결선된다.
그러나, 상기 제조 과정은 현재의 대량 생산에 적용되고 있는 표면실장기술(SMT, Surface Mounting Technology)을 적용하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 광신호를 방출하고 수신하는 광송신부 또는 광수신부를 구성하는 모듈을 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판을 적용한 하나의 소자로서 패키징함으로써 기판에 표면 실장을 통한 대량 생산이 가능하도록 한 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 광송신부의 광원부 또는 광 수신부의 수광부를 전극 패드와 반대편에 위치시켜서 평판 도파로나 광섬유를 브리지 형태로 연결하기가 용이한 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조는, 구동 IC, 발광소자가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC, 상기 발광소자의 형상에 맞는 전극패턴과 상기 발광소자로부터 방출되는 광 신호를 외부로 전달하기 위한 관통홀 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드와 그라운드 패드가 형성된 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 베이스 기판, 및 상기 LTCC 베이스 기판의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간, 상기 발광소자 실장용 제 2 공간을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴, 상기 전원 패드 또는 상기 그라운드 패드에 연결되는 수직 관통된 비아홀이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부를 구비하는 LTCC 블록을 포함하며, 상기 LTCC 블록의 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC가 결선되며, 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 발광소자가 실장되고 상기 제 1 공간 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조는, 구동 IC, 수광소자가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC, 상기 수광소자의 형상에 맞는 전극패턴과 상기 수광소자로 수신되는 광 신호를 외부에서 전달받기 위한 관통홀 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드와 그라운드 패드가 형성된 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 베이스 기판, 및 상기 LTCC 베이스 기판의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간, 상기 수광소자 실장용 제 2 공간을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴, 상기 전원 패드 또는 상기 그라운드 패드에 연결되는 수직 관통된 비아홀이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부를 구비하는 LTCC 블록을 포함하며, 상기 LTCC 블록의 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC가 결선되며, 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 수광소자가 실장되고 상기 제 1 공간 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조에 있어서, 상기 관통홀 어레이의 관통홀 내부 표면에 금속막이 코팅된 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조에 있어서, 상기 관통홀의 내부 표면에 코팅된 금속막은 Au, Ag, Cu, Al, Pt에서 선택되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조에 있어서, 상기 발광소자는 표면방출레이저(VCSEL) 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조에 있어서, 상기 수광소자는 포토 다이오드 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법은 LTCC 베이스 기판에 구동 IC와 발광소자의 형상에 맞는 전극패턴, 그라운드 패드, 전원패드를 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 발광소자가 실장되는 위치에 정렬하여 광신호를 외부로 전송하는 통로가 되는 관통홀을 가공 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 일면 위로 상기 구동 IC를 실장하기 위한 제 1 공간과 상기 발광소자를 실장하기 위한 제 2 공간을 분리하여 구비하는 LTCC 블록을 적층 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 전극패턴, 전원패드, 그라운드패드와 대응되는 상기 LTCC 블록의 소정 부분에 수직으로 관통하는 비아홀을 형성하는 단계와, 상기 비아홀이 형성된 상기 LTCC 블록의 상면에서 컨택패드를 형성하는 단계와, 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC를 결선하고, 상기 제 2 공간 내부에서 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 발광소자를 실장하는 단계, 및 상기 제 1 공간 내부에 액상의 고분자 소재를 충진하고 자외선 또는 열로 경화하여 밀봉하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법은 LTCC 베이스 기판에 구동 IC와 수광소자의 형상에 맞는 전극패턴, 그라운드 패드, 전원패드를 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 수광소자가 실장되는 위치에 정렬하여 광신호를 외부부터 수신하는 통로가 되는 관통홀을 가공 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 일면 위로 상기 구동 IC를 실장하기 위한 제 1 공간과 상기 수광소자를 실장하기 위한 제 2 공간을 분리하여 구비하는 LTCC 블록을 적층 형성하는 단계와, 상기 LTCC 베이스 기판의 전극패턴, 전원패드, 그라운드패드와 대응되는 상기 LTCC 블록의 소정 부분에 수직으로 관통하는 비아홀을 형성하는 단계와, 상기 비아홀이 형성된 상기 LTCC 블록의 상면에서 컨택패드를 형성하는 단계와, 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC를 결선하고, 상기 제 2 공간 내부에서 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 수광소자를 실장하는 단계, 및 상기 제 1 공간 내부에 액상의 고분자 소재를 충진하고 자외선 또는 열로 경화하여 밀봉하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 LTCC 베이스 기판에 형성된 관통홀의 내부 표면에 금속 반사면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법에 있어서, 상기 LTCC 베이스 기판에 전원패드를 형성하는 단계에서 수동소자로서 커패시터를 상기 전원패드 아래에 형성하여 내장하고 그라운드 패드와 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 도면에 도시된 실시예에 대 하여 더욱 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 광접속 모듈 패키지 구조의 3차원 사시도이고, 도2는 상기 도1에 도시된 광접속 모듈 패키지 구조의 평면도이다.
도1, 도2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 광접속 모듈 패키지 구조는 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 베이스 기판(10), 구동 IC 실장용 제 1 공간(22), 상기 발광소자 실장용 제 2 공간(24)을 각각 분리 형성하는 LTCC 블록(20)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 LTCC(low temperature co-fired ceramic)는 800~1000℃ 정도의 저온에서 세라믹과 금속의 동시 소성 방법을 이용하여 기판을 형성하는 것으로서, 녹는점이 낮은 글라스와 세라믹이 혼합되어 적당한 유전율을 갖는 그린 시트(green sheet)를 형성시키고 그 위에 은이나 동을 주원료로 한 도전성 페이스트를 인쇄하여 적층한 후 기판을 형성시키게 되며, 캐패시터, 저항, 인덕터 등의 수동소자들을 기판 내부에 내장(embeded)함으로써 고집적화, 경박단소화, 고 신뢰성을 이룰 수 있게 된다.
또한, 세라믹과 은을 사용한 LTCC 패키지는 전기적, 열적 특성이 매우 우수하여, 광접속 모듈과 같이 수 GHz 이상으로 동작하는 부품들을 패키징하는 데 매우 적합하다.
상기 LTCC 베이스 기판(10)에는 구동 IC(30), 발광소자(40)가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC(30), 상기 발광소자(40)의 형상에 맞는 전극패턴(12)과 상기 발광소자(40)로부터 방출되는 광 신호를 외부로 전달하기 위한 관통홀(15) 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드(16)와 그라운드 패드(14)가 형성된다.
또한, 상기 LTCC 블록(20)은 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간(22), 상기 발광소자 실장용 제 2 공간(24)을 각각 독립적으로 분리 형성한다.
그리고, 도1, 도2를 참조하면, 상기 LTCC 블록(20)의 주변 가장자리부에는 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴(12), 상기 전원 패드(16) 또는 상기 그라운드 패드(14)에 연결되는 수직 관통된 비아홀(Via hole, 23)이 가공 형성되어 있다.
상기 비아홀은 또한 상기 LTCC 블록(20) 상부면의 소정위치에서 노출되어 다수의 컨택 패드부((25)를 형성하게 된다.
이때, 상기 LTCC 블록(20)에서 비아홀(23)이 노출되는 상부면에 형성된 컨택 패드부(25)는 외부의 다른 기판과 전기적으로 접촉되는 경우와 같이 외부 인터페이스를 위한 것이다.
도1, 도2를 참조하면, 상기 구동 IC(30)와 발광소자(40)의 형상에 맞는 전극패턴을 형성하는 LTCC 베이스 기판(10)은 가능한 300㎛ 이하로 얇을수록 바람직한데, 그 이유로는 관통홀(15)을 통해 빛이 나가고 들어오는 과정에서 손실을 최소화하기 위한 것이다.
여기에서, 상기 LTCC 공정의 장점을 이용하여 LTCC 베이스 기판(10) 내부에 RLC 수동 소자를 내장하여 형성하는 것도 가능하다.
상기 내장하는 수동소자로서 커패시터를 전원패드(16) 아래에 형성시켜 그라 운드 패드(14)와 연결시킨다면 외부 전원에서 유입되는 전원 노이즈를 감소시킬 수 있다.
광 송신 모듈에는 상기 제 2 공간(24) 내에 실장되는 발광소자(40)로서 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 어레이가 실장되고 상기 VCSEL 어레이로부터 광신호를 전달하는 관통홀 어레이(20)에는 금속 반사면이 형성된다.
여기서, 상기 LTCC 베이스 기판(10)에 형성된 상기 관통홀 어레이(15)의 내벽에 도금되는 금속은 Au, Ag, Cu, Al, Pt에서 선택될 수 있는 것이다.
또한, 상기 LTCC 블록(20)의 상기 제 1 공간(22) 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 상기 전극패턴(12)과 접촉하고 와이어 본딩에 의하여 구동 IC(30)가 결선되며, 상기 제 2 공간 내부(24)에는 상기 전극패턴(12)과 접촉하여 발광소자(40)가 실장된다.
이때, 상기 제 1 공간(22) 내부는 구동 IC의 실장 후에 와이어 본딩이 되어 있는데, 상기 와이어 본딩은 외부의 충격에 매우 민감하므로 소자의 신뢰성을 높이기 위해서 상기 제 1 공간(22) 내부는 자외선(UV) 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 채워져서 밀봉(sealing)된다.
상기 제 1 공간(22)과 상기 제 2 공간(24) 사이에는 벽에 의하여 분리 형성되어 있는데, 이는 제 1 공간(22) 내부를 고분자 소재로 충진하였을 때, 액상의 고분자 소재가 경화되기 전에 제 2 공간(24)으로 유입되고 모세관 현상에 의하여 제 2 공간(24) 바닥에 있는 관통홀(15)로 유입되어 빛이 오가는 통로를 오염시키는 것을 방지하는 역할을 한다.
따라서, 구동 IC(30)와 발광소자(40)를 패키징하기 위해서는 도1에 도시된 바와 같이 마치 욕조 형태의 구조가 매우 효율적이다.
상기 제 1 공간(22)을 채우고 있는 고분자 소재가 경화되면 LTCC 블록(20)의 상부면을 막는 특별한 공정이 없이도 바로 위의 소자를 사용 가능하게 된다.
이때, 상기 LTCC 블록(20)의 높이는 상기 제 1 공간(22)에서 구동칩(30)을 실장한 후 와이어 본딩했을 때 본딩 와이어의 높이보다 높아야 한다.
도1, 도2에 도시된 패키지 구조는 광 수신 모듈에도 동일하게 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조의 LTCC 베이스 기판(10)은 구동 IC, 수광소자가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC, 상기 수광소자(40)의 형상에 맞는 전극패턴(12)과 상기 수광소자로 수신되는 광 신호를 외부에서 전달받기 위한 관통홀(15) 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드(16)와 그라운드 패드(14)가 형성된다.
또한, LTCC 블록(20)이 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간(22), 상기 수광소자 실장용 제 2 공간(24)을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판(10)에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴(12), 상기 전원 패드(16) 또는 상기 그라운드 패드(14)에 연결되는 수직 관통된 비아홀(23)이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부(25)를 구비한다.
이때, 상기 LTCC 블록(20)의 상기 제 1 공간(22) 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 상기 전극패턴(12)과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC(30)가 결선되며, 상기 제 2 공간(24) 내부에 상기 전극패턴(12)과 접촉하여 수광소자(40)가 실장되고 상기 제 1 공간(22) 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되는 것이다.
여기에서, 상기 광 수신 모듈에는 수광소자(40)로서 포토다이오드(Photo Diode) 어레이가 사용된다.
상기 LTCC 기판(10)에 형성되는 회로패턴(12)은 광송신부 또는 광수신부와 연결을 위한 커넥터와 발광소자 또는 수광소자(40)를 구동하기 위한 구동칩(30)에 전기 신호 전달을 위한 것이다.
상기 관통홀(15)의 내부 표면을 금속으로 도금하는 이유는 발광소자에서 방출되거나 또는 수광소자에서 수신되는 광신호가 도금된 금속에 의해서 전반사하여 발광소자의 광도파로 사이의 결합손실을 줄일 수 있고, 광도파로와 수광소자 사이의 결합 손실을 줄일 수 있기 때문이다.
도3a 내지 도3e는 본 발명의 일실시예에 광접속 모듈의 패키지 구조의 제제작 공정을 나타내는 개략적인 사시도이다.
먼저, 광접속 모듈의 패키지 구조를 제작하기 위하여 도 3a와 같이 LTCC 베이스 기판(10)에 구동 IC(30)와 발광소자(40)의 형상에 맞는 전극패턴(12), 그라운드 패드(14), 전원패드(16)를 형성한다.
이때, 상기 LTCC 베이스 기판(10)에 전원패드(16)를 형성하는 단계에서 수동소자로서 커패시터를 상기 전원패드(16) 아래에 내장하고 그라운드 패드(14)와 연 결하는 과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 발광소자(40)가 실장되는 위치에 정렬하여 광신호를 외부로 전송하는 통로가 되는 관통홀(15) 어레이를 기계적 드릴 또는 레이저 가공을 통하여 형성한다(도3a).
다음으로, 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 일면 위로 상기 구동 IC(30)를 실장하기 위한 제 1 공간(22)과 상기 발광소자(40)를 실장하기 위한 제 2 공간(24)을 분리하여 구비하는 LTCC 블록(20)을 적층하여 욕조형 구조로 형성한다(도3b).
다음에, 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 전극패턴(12), 전원패드(16), 그라운드패드(14)와 대응되는 상기 LTCC 블록(20)의 벽면을 타고 수직으로 관통하는 비아홀(23)을 형성하게 된다(도3c).
다음으로, 상기 비아홀(23)이 형성된 상기 LTCC 블록(20)의 상면에서 컨택패드(25)를 형성하게 된다(도3d).
마지막으로, 상기 제 1 공간(22) 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판(10)의 상기 전극패턴(12)과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC(30)를 결선하고, 상기 제 2 공간(24) 내부에서 상기 전극패턴(12)과 접촉하여 발광소자(40)를 실장한다(도3e).
이때, 상기 제 1 공간 내부(22)에 액상의 고분자 소재를 충진하고 자외선 또는 열로 경화하여 밀봉하게 된다.
상기 광접속 모듈의 패키지 구조의 제작 공정에 있어서, 광 수신 모듈인 경우에는 상기 발광소자 대신에 수신소자를 적용하여 제작하게 되면 광 수신 모듈의 패키지 구조가 제조된다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광접속 모듈을 광섬유를 이용해서 브리지 형태로 연결한 모습을 나타낸다.
도4에서 광 송신 모듈(100)과 광 수신 모듈(200)은 각각 광 신호가 출사되거나 수신되는 부분은 전극패드(12)와 반대편에 위치하여 광섬유(300)에 의하여 연결되어 있다.
또한, 상기 광접속 모듈의 패키지 구조에서 상기 LTCC 블록(20)의 상면에 형성된 컨택 패드(25)를 아래로 향하게 하고 다른 기판의 단자부에 상기 컨택패드는 전기적 접촉을 할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 광접속 모듈의 패키지 구조 및 그 제조 방법에 따르면 광송신부 또는 광수신부를 구성하는 모듈을 LTCC 기판을 적용한 하나의 소자로서 패키징함으로써 기판에 표면 실장을 통한 대량 생산이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 광송신부의 광원부 또는 광 수신부의 수광부를 전극 패드와 반대편에 위치시켜서 평판 도파로나 광섬유를 브리지 형태로 연결하기가 용이하게 되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연 한 것이다.

Claims (10)

  1. 구동 IC, 발광소자가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC, 상기 발광소자의 형상에 맞는 전극패턴과 상기 발광소자로부터 방출되는 광 신호를 외부로 전달하기 위한 관통홀 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드와 그라운드 패드가 형성된 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 베이스 기판; 및
    상기 LTCC 베이스 기판의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간, 상기 발광소자 실장용 제 2 공간을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴, 상기 전원 패드 또는 상기 그라운드 패드에 연결되는 수직 관통된 비아홀이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부를 구비하는 LTCC 블록을 포함하며,
    상기 LTCC 블록의 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC가 결선되며, 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 발광소자가 실장되고 상기 제 1 공간 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되어 있고, 상기 LTCC 기판에 형성된 상기 관통홀 어레이의 관통홀 내부 표면에 금속 반사면이 코팅된 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조.
  2. 구동 IC, 수광소자가 실장되는 위치에서 상기 구동 IC, 상기 수광소자의 형상에 맞는 전극패턴과 상기 수광소자로 수신되는 광 신호를 외부에서 전달받기 위한 관통홀 어레이, 외부 전원을 연결하기 위한 전원 패드와 그라운드 패드가 형성된 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 베이스 기판; 및
    상기 LTCC 베이스 기판의 일면 상에 적층되고 상기 구동 IC 실장용 제 1 공간, 상기 수광소자 실장용 제 2 공간을 각각 분리 형성하며, 상기 LTCC 베이스 기판에서 외부로 연결하기 위한 상기 전극패턴, 상기 전원 패드 또는 상기 그라운드 패드에 연결되는 수직 관통된 비아홀이 형성되어 상부면의 소정위치에서 다수의 컨택 패드부를 구비하는 LTCC 블록을 포함하며,
    상기 LTCC 블록의 상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC가 결선되며, 상기 제 2 공간 내부에 상기 전극패턴과 접촉하여 수광소자가 실장되고 상기 제 1 공간 내부는 자외선 또는 열로 경화되는 액상의 고분자 소재로 밀봉되어 있고, 상기 LTCC 기판에 형성된 상기 관통홀 어레이의 관통홀 내부 표면에 금속 반사면이 코팅된 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 관통홀의 내부 표면에 코팅된 금속은 Au, Ag, Cu, Al 또는 Pt에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 표면방출레이저(VCSEL) 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 수광소자는 포토 다이오드 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조.
  7. LTCC 베이스 기판에 구동 IC와 발광소자의 형상에 맞는 전극패턴, 그라운드 패드, 전원패드를 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 발광소자가 실장되는 위치에 정렬하여 광신호를 외부로 전송하는 통로가 되는 관통홀을 가공 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판에 형성된 관통홀의 내부 표면에 금속 반사면을 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 일면 위로 상기 구동 IC를 실장하기 위한 제 1 공간과 상기 발광소자를 실장하기 위한 제 2 공간을 분리하여 구비하는 LTCC 블록을 적층 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 전극패턴, 전원패드, 그라운드패드와 대응되는 상기 LTCC 블록의 소정 부분에 수직으로 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀이 형성된 상기 LTCC 블록의 상면에서 컨택패드를 형성하는 단계;
    상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC를 결선하고, 상기 제 2 공간 내부에서 상기 전극패턴과 접촉하여 발광소자를 실장하는 단계; 및
    상기 제 1 공간 내부에 액상의 고분자 소재를 충진하고 자외선 또는 열로 경화하여 밀봉하는 단계를 포함하는 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법.
  8. LTCC 베이스 기판에 구동 IC와 수광소자의 형상에 맞는 전극패턴, 그라운드 패드, 전원패드를 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 수광소자가 실장되는 위치에 정렬하여 광신호를 외부로부터 수신하는 통로가 되는 관통홀을 가공 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판에 형성된 관통홀의 내부 표면에 금속 반사면을 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 일면 위로 상기 구동 IC를 실장하기 위한 제 1 공간과 상기 수광소자를 실장하기 위한 제 2 공간을 분리하여 구비하는 LTCC 블록을 적층 형성하는 단계;
    상기 LTCC 베이스 기판의 전극패턴, 전원패드, 그라운드패드와 대응되는 상기 LTCC 블록의 소정 부분에 수직으로 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀이 형성된 상기 LTCC 블록의 상면에서 컨택패드를 형성하는 단계;
    상기 제 1 공간 내부에서 상기 LTCC 베이스 기판의 상기 전극패턴과 접촉하여 와이어 본딩에 의하여 구동 IC를 결선하고, 상기 제 2 공간 내부에서 상기 전극패턴과 접촉하여 수광소자를 실장하는 단계; 및
    상기 제 1 공간 내부에 액상의 고분자 소재를 충진하고 자외선 또는 열로 경화하여 밀봉하는 단계를 포함하는 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 LTCC 베이스 기판에 전원패드를 형성하는 단계에서 수동소자로서 커패시터를 상기 전원패드 아래에 형성하여 내장하고 그라운드 패드와 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광접속 모듈의 패키지 구조의 제조 방법.
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