KR102612154B1 - 광통신 광원용 박스형 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈의 광정렬과 고정을 간단하고 용이하게 함으로써 저비용으로 패키지 내부의 기밀성 확보가 가능한 광통신 광원용 박스형 고속 변조 패키지에 관한 것이다.

Description

광통신 광원용 박스형 패키지{A BOX TYPE PACKAGES FOR A LIGHT SOURCE OF OPTICAL COMMUNICATION}

본 발명은 10Gbps 이상의 변조 속도를 가지는 광통신의 광원으로 사용되는 DFB-LD(distributed feedback laser diode) 또는 EML(electro-absorption modulated laser)을 실장할 수 있는 고속 변조용 박스형 패키지 구조에 관한 것이다.

최근, 광통신에 적용되는 광원으로는, 1260nm ~ 1620nm의 파장 대역중 지정된 단일 광파장으로 발진하는 DFB-LD(distributed feedback laser diode) 또는 EML(electro-absorption modulated laser)이 사용되고 있다.

상기 광원의 변조 속도는 10Gbps 또는 25Gbps 등이며, 점점 더 고속화되는 추세이다.

따라서, DFB-LD 또는 EML과 같은 광원(발광 소자)을 실장 하는 광통신용 패키지는, 광원의 출력광을 외부 광섬유로 광결합하는 광학계 구비와 같은 기본 기능 외에도, 광원의 광파장을 안정화시키기 위한 온도 조정 기능 및 외부 구동 회로의 10Gbps 또는 25Gbps의 고속 변조 신호를 손실이나 왜곡 없이 발광 소자로 전달하는 전기적 인터페이스(interface) 등을 구비해야 한다.

즉, 온도 조정용 열전 소자(thermo-electric cooler: TEC)를 내장하고, 외부 구동 회로와 광원(발광 소자) 사이를 임피던스 매칭 시키는 전기적 인터페이스를 가지면서, 이와 동시에, 광학적 인터페이스로서 렌즈 부착과 기밀성 확보가 용이한, 저가격의 양산성이 높은 새로운 광통신용 패키지 구조가 요구된다.

광통신용 패키지에 대한 종래의 기술은, 크게 원통형 구조를 가지는 TO형 패키지와 직육면체 구조를 가지는 박스형 패키지의 두 종류로 구분된다.

우선, TO형 광통신용 패키지는 발광 소자를 실장한 stem에 광학적 interface인 렌즈 cap을 동축으로 조립함으로써 패키지 가격이 낮고 양산성이 높아 지금까지 광통신용 패키지의 주류로 인식되고 있다. 그러나, TO형 광통신용 패키지는 10Gbps 이상의 고속 변조용으로는 적용이 어려운 단점을 가지고 있으므로 본 발명에서는 논외로 한다.

반면에, 박스형 광통신용 패키지는 직육면체 패키지에 임피던스 매칭된 세라믹 feed-through(전기적 interface)를 삽입함으로써 10Gbps 이상의 고속 변조용으로 적합한 구조를 가진다. 따라서 10Gbps 이상의 고속 변조 광원에 대한 수요가 대부분을 차지하는 현재에는 XMD(10Gbps miniature device) MSA(multi-source agreement)의 규격을 따르는 박스형 패키지가 국제적으로 통용되고 있다. 그러나, XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지는 가격이 높고 발광 소자를 실장 할 때 조립성이 낮다는 단점을 가지고 있다.

이하에서는, 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지의 구성 및 특징이 간단히 설명된다.

도 1은 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지의 구성도이다.

종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광 소자인 DFB-LD(11)의 출력광을 패키지 외부의 광섬유 페룰(14)로 결합시키기 위한 광학적 인터페이스와 FPCB(flexible printed circuit board)(28)을 통해 인가되는 변조 신호를 DFB-LD(11)로 전달하는 전기적 인터페이스를 구비하고 있으며, DFB-LD(11)의 동작 온도를 조정하기 위한 TEC(18)를 내장하고 있다.

또한, 종래의 박스형 광통신용 패키지는, 발광 소자를 기계적으로 보호하고, 외부 환경 요인을 차단하기 위한 기밀성을 확보하기 위해 직육면체의 금속 패키지 body(20), 사각형의 금속 뚜껑(LID)(27) 및 유리 윈도우(13)를 구비하고 있다.

종래의 박스형 광통신용 패키지의 장점은, 금속 패키지 body(20)를 관통하는 세라믹 feed-through(21)를 구비함으로써, 통상 differential 50[Ohm]으로 출력되는 외부 구동 회로의 변조 신호를 손실과 왜곡을 최소화하면서 DFB-LD(11)가 조립된 내부 배선 기판(16)으로 bonding wire(19)를 통하여 전달할 수 있다는 것이다.

여기서, 세라믹 feed-through(21)에는 배선 패턴을 가지는 패턴면(22)과 전면(全面) 전극의 ground면(23)이 있으며, 특히, DFB-LD(11)에 대응하는 배선은 differential 50[Ohm]으로 임피던스 매칭이 되어 있기 때문에, 박스형 광통신용 패키지는 10Gbps 이상의 고속 변조 신호 전달에 적합한 성능을 가지고 있다.

또한, 박스형 광원용 패키지에서는, 화살표로 표시된 발광 소자의 발산 광출력을 중심에 단일모드 광섬유가 삽입된 광섬유 페룰(14)로 집속시키기 위한 렌즈(12)를 지지 기구물(17) 상에서 LD(11)의 횡방향(XY) 및 종방향(Z)으로 3차원 광정렬을 할 수 있어 LD와 광섬유 사이에 높은 광결합 효율을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 렌즈(12)를 지지 기구물(17) 상에서 광정렬하고 고정시키는 공정이 복잡하고 양산성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 발광 소자인 DFB-LD(11)와 광섬유 페룰(14) 사이의 광경로에 대한 기밀성을 확보하기 위해 금속 패키지 body(20)를 유리 윈도우(13)로 밀봉하는 것이 필수적이며 이를 구현하는 패키지의 제작이 어렵고 가격이 높은 단점도 있다.

통상 종래의 박스형 광통신용 패키지는 Kovar 또는 SUS(stainless steel) 재질의 플랜지(24)를 구비하고 있어, 광섬유 페룰(14)이 삽입된 SUS 재질의 원통형 기구물(25)을 SUS 재질의 ring형 기구물(26)을 매개로 용이하게 부착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 광원용 박스형 패키지은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지에 있어서 밀봉용 유리 윈도우가 필요 없으며 렌즈의 광정렬과 고정이 용이한, 광통신 광원용 고속 변조 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 광원용 박스형 패키지는, 상단이 개방되어 있고, 일측면에 제1 관통홀이 형성되는 금속 재질의 패키지 바디; 상기 패키지 바디의 내부에 수용되고, 상부에 DFB-LD(distributed feedback laser diode)인 발광소자와 monitor PD(photo-diode)를 실장하는 세라믹 재질의 내부 배선 기판; 상기 패키지 바디의 내부에 수용되어 상부에 상기 내부 배선 기판이 조립되고, 상기 발광소자의 동작 온도를 조정하는 TEC; 일측면이 상기 패키지 바디의 일측면과 결합되어 외부에 배치되고, 상기 제1 관통홀과 대응되는 제2 관통홀을 구비하여, 상기 제2 관통홀의 중심축이 상기 발광소자의 광출력 축과 일치하고, 내경이 3.2mm인 링(Ring)형의 금속 플랜지; 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 통해 상기 패키지 바디의 내부로 삽입 가능하도록 형성되고, 내부에 상기 발광소자에서 발산하는 광출력을 광섬유 페롤로 집속시키기 위한 비구면의 렌즈가 배치되는 렌즈 캡; 양측면이 개방되고, 내부에 상기 광섬유 페롤이 수용되는 원통형 기구물; 상기 패키지 바디의 타측에 형성된 개구에 삽입되는 세라믹 피드스루(Ceramic Feed Through); 및 상기 패키지 바디의 상단을 폐쇄하는 금속뚜껑;을 포함하고, 상기 렌즈 캡은, 중공이 형성되되, 외주면은 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀에 삽입되도록 구성되고, 상기 중공 내부에 상기 렌즈가 압착 몰딩으로 형성되고, 외경이 2.5mm인 경통부; 및 상기 경통부의 일단에서 외주 방향으로 연장 형성되고, 상기 금속 플랜지와 결합되고, 외경이 5mm인 날개부;를 포함하고, 상기 경통부의 둘레를 따라 상기 날개부의 일측면에 링형의 돌기부가 형성되고, 상기 경통부를 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀에 삽입하고, 상기 렌즈의 중심축이 상기 발광소자의 광출력 축과 일치하도록 횡방향으로 광정렬된 후, 상기 금속 플랜지의 타측면에 상기 돌기부를 전기 저항 용접하여 금속 용융시켜 상기 렌즈 캡을 상기 금속 플랜지에 고정 결합하고, 상기 광통신 광원용 박스형 패키지는, 양측면이 개방되고, 내부에 상기 원통형 기구물의 일측이 수용되는 ring형 기구물을 더 포함하고, 상기 ring형 기구물의 일단에서 외주 방향으로 결합부가 연장 형성되고, 상기 결합부의 일측면이 상기 날개부의 타측면에 부착되어 고정되는 것이 바람직하다.

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본 발명에 따른 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지는 밀봉용 유리 윈도우가 필수적인 구조라서 패키지가 고가이고, 렌즈의 광정렬과 고정 공정이 복잡하고 양산성이 떨어지는 구조를 갖는 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지의 문제점을 극복하기 위하여 종래의 렌즈와 유리 윈도우를 발명의 핵심이 되는 삽입형 렌즈 캡(lens cap)으로 대체함으로써 패키지의 저가격화와 양산을 용이하게 하는 장점을 가진다.

즉, 본 발명에 따른 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지에 의하면, 종래의 렌즈와 유리 윈도우의 기능을 대체하는 렌즈 캡을 패키지 내부로 삽입하여 횡방향(XY)으로 광정렬을 한 후 플랜지에 전기 저항 용접을 함으로써 렌즈 캡의 고정과 패키지 밀봉을 동시에 구현하며, 전기 저항 용접에 의한 금속간 융용 접합 특성에 따라, 렌즈 캡의 고정(부착)과 패키지의 기밀성(hermeticity) 확보가 용이한 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 따른 광통신 광원용 박스형 고속 변조 패키지는 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지의 내부 구성 및 전기적 interface를 동일하게 가지고 있으므로, 온도 조정용 열전 소자(TEC)를 내장하여 발광 소자의 광파장을 정밀하게 조정 및 유지할 수 있고, 10Gbps 이상의 고속 변조를 지원할 수 있으므로 차세대 DWDM(파장분할 다중화) 광원용으로 적합한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 광통신용 패키지의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 박스형 고속 변조 패키지의 일실시예 구성도(측면도)
도 3은 본 발명에 따른 박스형 고속 변조 패키지의 일실시예 구성도(평면도)
도 4는 본 발명에 따른 렌즈 캡의 예시도

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

본 발명의 일 실시예 따른 광통신 광원용 박스형 패키지는, 종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 패키지의 외형과 10Gbps 이상의 고속 변조 신호에 대응하는 전기적 인터페이스 구조를 공유하면서 종래의 패키지가 가지는 광학적 인터페이스의 단점을 극복하기 위한 새로운 광학 구조를 제공한다.

즉, 본 발명에서는, 종래의 광학적 인터페이스를 구성하는 렌즈가 패키지 내부의 구조물에 부착되는 방식과 달리, 렌즈가 봉입(molding)된 렌즈 캡을 패키지 내부로 삽입하여 횡방향(XY)으로 광정렬을 한 후 플랜지에 부착시킨다.

이러한, 광학적 인터페이스를 패키지 외부에서 부착(광정렬 후 고정)시키는 방식은 종래의 내부 부착 방식이 가지는 단점, 즉 좁은 패키지 내부 공간에서 렌즈를 잡고 광정렬을 한 후 지지 기구물 상부에 에폭시 등을 이용하여 고정함으로써 공정 난이도가 높고 공정 시간이 길며 고정의 안정성이 낮은 단점들을 해소할 수 있다.

특히 본 발명의 렌즈 캡을 패키지의 플랜지에 부착할 때 전기 저항 용접 공정을 이용함으로써 렌즈 캡의 고정과 동시에 전기 저항 용접에 의한 금속간 융용 접합 특성에 따라 패키지의 기밀성(hermeticity) 확보가 용이하여 종래의 패키지의 고비용 요인인 유리 윈도우를 대체하는 장점을 가지고 있다.

요약하면, 본 발명의 광통신 광원용 박스형 패키지는, 종래의 10Gbps 이상의 고속 변조 성능을 가지는 DFB-LD 또는 EML용 XMD MSA를 준용하는 박스형 패키지에 대해, 전기 저항 용접이 가능한 렌즈 캡을 제공함으로써 유리 윈도우의 비용이 없는 패키지의 저가격화와 간단한 렌즈 부착 공정에 따른 높은 양산성을 가지고 있다.

이하에서는, 상기에서 간단히 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 광원용 박스형 고속 변조 패키지를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

특히, 1260nm에서 1620nm까지의 파장 대역의 DFB-LD 또는 EML이 광통신용 광원으로 주로 사용되고 있기 때문에, 이하의 설명에서는, DFB-LD가 본 발명에 적용되는 광원의 일예로서 설명하되, 파장이 다르거나 변조 속도가 다른 광원을 갖는 광통신 광원용 고속 변조 패키지에도 본 발명은 동일하게 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 광원용 XMD MSA를 준용하는 박스형 고속 변조 패키지의 구성도로서 각각 측면도와 평면도를 도시하고 있으며, 도 4는 본 발명에 따른 전기 저항 용접이 가능한 렌즈 캡의 예시도로, 특히 도 4에서 (a)는 측면도이고, (b)는 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광통신 광원용 고속 변조 패키지는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하며 상단이 개방되어 있는 금속 패키지 body(20), FPCB(flexible printed circuit board)(28)을 통해 인가되는 변조 신호를 DFB-LD(11)로 전달하는 전기적 인터페이스를 구비하고 있으며, 기밀성을 확보하기 위한 사각형의 금속 뚜껑(LID)(27)을 구비한다.

여기서 패키지의 외형과 금속 패키지 body(20)를 관통하는 세라믹 feed-through(21)로 구성되는 전기적 인터페이스에 대한 상세한 내용은 국제적인 광통신 광원용 제품의 호환성 협의체에서 합의한 XMD MSA에 정의되어 있으며, 본 발명도 XMD MSA의 TOSA(transmitter optical sub-assembly) type 1과 type 2를 준용하는 박스형 고속 변조 패키지를 대상으로 한다.

특히 박스형 패키지 제조 업체에서는 상기 XMD MSA를 준용하면서 TOSA 구성에 필수적인 LC receptacle를 부착할 수 있도록 플랜지(24)를 구비한 제품을 주로 판매하고 있으므로 본 발명도 이러한 상용품을 기반으로 구성된다.

본 발명의 직육면체의 금속 패키지 body(20)는 폭과 높이가 6mm 이하이고 길이는 12mm 이하이며, 1mm 이하의 돌출 높이를 가지는 원형 플랜지(24)의 외경은 약 5mm 근방이고 내경은 약 3.2mm 정도로서 패키지 내부까지 동일 내경으로 개방되어 있다.

패키지의 내부에는 DFB-LD의 동작 온도를 조정하기 위한 TEC(18)와 TEC 상부에 세라믹 재질의 내부 배선 기판(16)이 조립되며, DFB-LD(11), monitor PD(photo-diode)(15) 등이 배선 기판(16) 위에 조립되어 임피던스 매칭된 배선과 bonding wire(19)를 통하여 세라믹 feed-through(21)의 패턴면(22)으로 전기적으로 연결된다.

여기서, 배선 기판(16)에는 온도 검출용 thermistor가 조립되며 TEC에 대한 배선도 포함되나 본 발명의 요지와는 무관하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

마찬가지로 differential 50[Ohm] 구동의 DFB-LD 또는 single 50[Ohm] 구동의 EML에 대한 배선 구조와 feed-through(21)의 패턴면(22) 구조에 대한 설명 또한 생략하며, 이 부분은 통상의 공지 기술이 적용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 박스형 고속 변조 패키지의 내부 부품 조립시 DFB-LD(11)의 광출력 축(공진기)과 플랜지(24)의 개구부의 중심축이 가급적 서로 일치하여야 한다.

통상 TEC(18)와 배선 기판(16)의 두께 선정과 배선 기판(16) 상에서 DFB-LD(11) 조립 위치 조정으로 2개의 축 사이의 이격(off-set)을 수평 방향(X), 수직 방향(Y) 모두 ±0.3mm 이내로 관리하는 것은 쉽게 가능하다.

또한, 추후 렌즈 캡(30)의 삽입시 렌즈와 DFB-LD(11) 사이의 거리가 일정해야 함을 고려할 때, DFB-LD(11)의 광출력 면과 플랜지(24)의 외부 노출면 사이의 거리도 정밀하게 제어되어야 한다.

이에 대해서는, TEC(18) 상부에 DFB-LD(11)가 조립된 배선 기판(16)을 고정할 때, 플랜지(24)의 외부 노출면에 밀착되고 내부 삽입 봉이 DFB-LD(11)의 광출력 면의 지정 위치까지 연장된 철형(凸形) 치구를 사용하거나 vision system을 이용하면 축방향(Z)으로 ±0.1mm 이내의 오차 관리가 쉽게 가능하다.

도 2 및 3에서 예시된 내부 부품의 조립과 bonding wire(19) 공정이 완료된 후, seam sealing 장비를 사용하여 금속 뚜껑(LID)(27)을 금속 패키지 body(20)에 용접한다.

도 2 및 3에서 예시된 렌즈 캡(30)은 전기 저항 용접으로 플랜지(24)의 외부 노출면에 용접되며, 이때 전기 저항 용접에 사용되는 장비는 통상의 TO형 패키지에 렌즈 캡을 부착하는 장비와 동일한 고압, 고전류 인가에 의한 금속 경계면의 융용을 이용하는 원리를 가지며, 단지 본 발명의 경우 금속 패키지 body(20)를 잡는 전극과 렌즈 캡(30)을 잡는 전극의 형상만 다르다.

도 4에 예시된 본 발명의 렌즈 캡(30)은 렌즈(12)와 금속 재질(주로 SF20T가 사용됨)의 body로 구성되며, body는 다시 길이가 2~3mm인 경통부(31)와 두께가 0.5~1mm인 날개부(32)로 구성된다.

특히, 날개부(32)의 경통부(31) 쪽 면에는 폭 0.1~0.15mm, 높이 0.05~0.1mm의 삼각형 돌기(33)가 원형을 그리며 형성되어 있는데, 전기 저항 용접시 이 돌기에 압력과 전류가 집중되어 금속 융용이 발생함으로써 플랜지(24)와 렌즈 캡(30)의 고정과 동시에 기밀성 확보가 이루어 진다.

도 4에 예시된 본 발명의 렌즈(12)는 DFB-LD와 렌즈 전면 사이의 거리(L1)가 약 1.1mm이고 렌즈 후면과 광섬유 페룰 사이의 거리(L2)가 약 6.5mm이며 배율이 약 4인, 광통신 광원용으로 주로 사용되는 비구면 렌즈가 될 수 있으며 경통부(31) 내부에서 압착 molding으로 형성됨으로써 렌즈와 body 사이의 기밀성도 확보된다.

즉 플랜지(24)에 렌즈 캡(30)을 전기 저항 용접함으로써 종래의 유리 윈도우(13)와 동등한 기밀성이 보장된다.

도 4에 예시된 본 발명의 경통부(31)와 날개부(32)의 외경은 각각 약 2.5mm와 약 5mm이며, 특히 경통부(31)의 외경과 약 3.2mm인 플랜지(24)의 내경 사이의 여유 공간을 이용하여 패키지 내부 부품의 조립 과정에서 필연적으로 발생하는 DFB-LD(11)의 광출력 축(공진기)과 플랜지(24)의 개구부의 중심축 사이의 최대 이격량 ±0.3mm를 보정할 수 있다.

즉, 렌즈 캡(30)을 전기 저항 용접할 때, vision system을 이용하여 DFB-LD(11)의 광출력 축(공진기)과 렌즈(12)의 중심축을 인식한 후 두 축이 일치하도록 금속 패키지 body(20)를 잡고 있는 전극을 횡방향(XY)으로 이동시켜 용접하면 두 축 사이의 이격을 ±0.03mm 이내로 유지할 수 있다.

도 2 및 3에서 예시된 렌즈 캡(30)이 부착된 이후의 TOSA 제작 공정은, 종래의 박스형 광통신용 패키지와 동일하게, 광섬유 페룰(14)이 삽입된 SUS 재질의 원통형 기구물(25)이 SUS 재질의 ring형 기구물(26)을 매개로 부착되는 것으로 이루어지며 상세한 내용은 생략한다.

여기서 종래 기술과의 차이점은 종래 기술이 플랜지(24)에 ring형 기구물(26)이 부착되는 것에 반해 본 발명에서는 렌즈 캡의 날개부(32)의 외부 노출면에 ring형 기구물(26)이 부착되는 것이나, 플랜지(24)와 렌즈 캡의 날개부(32) 모두 ring형 기구물(26)의 부착에 사용되는 laser welding 공정 적용이 가능한 금속 재질이므로 기능상 동등하다.

즉 본 발명은 광섬유 페룰(14)이 삽입된 SUS 재질의 원통형 기구물(25)로 구성되는 LC receptacle을 부착함으로써 LC type TOSA를 제작하는 후속 공정에 대해 종래의 패키지와 동등한 여건을 제공한다.

도 2 및 3에서 DFB-LD(11)의 출력면과 렌즈(12) 전면 사이의 거리(L1)를 약 1.1mm로 유지하는 것이 중요하나, 실제 패키지 내부 부품 조립 오차와 렌즈 캡(30)의 경통부 길이 오차 및 렌즈 molding 위치 오차 등에 의해 L1에 최대 ±0.15mm 정도의 오차가 발생할 수 있다.

이러한 L1 오차는 약 6.5mm로 주어지는 L2에 약 ±0.9mm의 오차를 유발하는데, 이 오차는 XYZ 3방향의 광정렬을 가능케 하는 ring형 기구물(26)을 매개로 광섬유 페룰(14)이 삽입된 SUS 재질의 원통형 기구물(25)을 laser welding 공정으로 조립할 때 축방향(Z) 조정으로 보정이 가능하다.

상기에서 설명된 바와 같은 본 발명의 특징을 간단히 정리하면 다음과 같다.

종래의 XMD MSA를 준용하는 박스형 패키지는 렌즈를 패키지 내부에서 XYZ 방향으로 광정렬 할 수 있는 장점이 있으나 렌즈의 광정렬과 고정 공정이 복잡하고 양산성이 떨어질 뿐만 아니라 패키지의 기밀성 확보를 위해 고비용의 유리 윈도우가 필수적이어서 패키지의 가격이 높은 단점이 있다.

그러나, 본 발명에 따른 XMD MSA를 준용하는 광통신 광원용 박스형 고속 변조 패키지는 패키지 내부 삽입형 렌즈 캡을 전기 저항 용접함으로써 렌즈의 XY 방향 광정렬과 고정 및 기밀성 확보를 동시에 달성할 뿐만 아니라 간단한 공정으로서 쉽게 양산할 수 있는 구조를 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 10Gbps 이상의 고속 변조와 발광 소자에 대한 정밀한 동작 온도 제어 성능을 동시에 요구하는 차세대 DWDM 광통신 광원용 패키지 제품을 저비용으로 양산하는데 높은 활용도를 가지고 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11: 광원 12: 렌즈
16: 내부 배선 기판 18: TEC
20: 박스형 패키지 20a : 제1 관통홀
24: 플랜지 24a : 제2 관통홀
26 : ring형 기구물 26a : 결합부
30: 렌즈 캡 33: 삼각형 돌기

Claims (7)

1. 광통신 광원용 박스형 패키지에 있어서,
   상단이 개방되어 있고, 일측면에 제1 관통홀이 형성되는 금속 재질의 패키지 바디;
   상기 패키지 바디의 내부에 수용되고, 상부에 DFB-LD(distributed feedback laser diode)인 발광소자와 monitor PD(photo-diode)를 실장하는 세라믹 재질의 내부 배선 기판;
   상기 패키지 바디의 내부에 수용되어 상부에 상기 내부 배선 기판이 조립되고, 상기 발광소자의 동작 온도를 조정하는 TEC;
   일측면이 상기 패키지 바디의 일측면과 결합되어 외부에 배치되고, 상기 제1 관통홀과 대응되는 제2 관통홀을 구비하여, 상기 제2 관통홀의 중심축이 상기 발광소자의 광출력 축과 일치하고, 내경이 3.2mm인 링(Ring)형의 금속 플랜지;
   상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 통해 상기 패키지 바디의 내부로 삽입 가능하도록 형성되고, 내부에 상기 발광소자에서 발산하는 광출력을 광섬유 페롤로 집속시키기 위한 비구면의 렌즈가 배치되는 렌즈 캡;
   양측면이 개방되고, 내부에 상기 광섬유 페롤이 수용되는 원통형 기구물;
   상기 패키지 바디의 타측에 형성된 개구에 삽입되는 세라믹 피드스루(Ceramic Feed Through); 및
   상기 패키지 바디의 상단을 폐쇄하는 금속뚜껑;
   을 포함하고,
   상기 렌즈 캡은,
   중공이 형성되되, 외주면은 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀에 삽입되도록 구성되고, 상기 중공 내부에 상기 렌즈가 압착 몰딩으로 형성되고, 외경이 2.5mm인 경통부; 및
   상기 경통부의 일단에서 외주 방향으로 연장 형성되고, 상기 금속 플랜지와 결합되고, 외경이 5mm인 날개부;
   를 포함하고,
   상기 경통부의 둘레를 따라 상기 날개부의 일측면에 링형의 돌기부가 형성되고,
   상기 경통부를 상기 제1 관통홀 및 제2 관통홀에 삽입하고, 상기 렌즈의 중심축이 상기 발광소자의 광출력 축과 일치하도록 횡방향으로 광정렬된 후, 상기 금속 플랜지의 타측면에 상기 돌기부를 전기 저항 용접하여 금속 용융시켜 상기 렌즈 캡을 상기 금속 플랜지에 고정 결합하고,
   상기 광통신 광원용 박스형 패키지는,
   양측면이 개방되고, 내부에 상기 원통형 기구물의 일측이 수용되는 ring형 기구물을 더 포함하고,
   상기 ring형 기구물의 일단에서 외주 방향으로 결합부가 연장 형성되고, 상기 결합부의 일측면이 상기 날개부의 타측면에 부착되어 고정되는 광통신 광원용 박스형 패키지.
   
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