KR20020021161A

KR20020021161A - 수동 정렬을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020021161A
Application number: KR1020027000938A
Authority: KR
Inventors: 팔름스콕괴란; 그란베르그마트; 에릭센파울; 프뢰드흐크리스터; 박크린렌나르트; 룬드스트룀폰투스; 에릭손토마스; 바이에이더크리스찬
Original assignee: 클라스 노린, 쿨트 헬스트룀; 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-03-18
Also published as: CA2380240A1; EP1290481A1; SE0100367L; US20060007972A1; WO2001090794A1; AU6094201A; SE519713C2; CA2380240C; DE60142832D1; US7317746B2; EP1290481B1; US20020019068A1; ATE478356T1; CN1380987A; JP2003534568A; JP4808900B2; KR100902433B1; SE0100367D0

Abstract

본 발명은 낮은 비용의 어레이 섬유 액세스 구성 요소를 위한 정밀 및 수동 정렬 기술과 같은 정밀 및 수동 정렬을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 레이저 캐리어는 복제된 캐리어상의 정렬 구조를 사용하여 MT-인터페이스에 수동 정렬된다. 레이저 캐리어는 플래너 중합체 도파관을 갖는 실리콘 기판상에 장착된 플립-칩, 자기-정렬 반도체 레이저에 기초한다. 본 발명에 따르는 정렬에 대한 개념이 중합체 캐리어(5)상에 장착된 레이저 캐리어(1)의 정면도로서 도 1에 도시되어 있다.

Description

수동 정렬을 위한 방법 및 장치{NETHOD AND DEVICE FOR PASSIVE ALIGNMENT}

실리콘 및 중합체(polymer)에 대한 마이크로 구조 기술의 결합은 MT-인터페이스를 갖는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 도파관 FTTF 어레이 구성 요소를 제조하기 위해 사용되었다. 수동 정렬 구조는 모든 레이저 어레이, 다이오드 및 광 인터페이스용으로 사용되었다.

본 발명은 낮은 비용의 어레이(array) 섬유 액세스 구성 요소용의 정밀(precision) 및 수동 정렬 기술과 같은 정밀 및 수동 정렬을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 정렬의 개념을 갖는 중합체 캐리어상에 장착된 레이저 캐리어의 정면도.

도 2는 본 발명에 따라 캐리어 구조에 적응되는 정렬 트랜치(trenches)를 갖는 레이저 캐리어의 평면도.

도 3은 몰드(mould) 삽입체 및 형성된 중합체 캐리어에서 정렬 구조를 도시하는 본 발명에 따르는 중합체 캐리어의 정면도.

광대역의 사회는 전기 통신 네트워크의 증가된 용량을 요구한다. 오늘날, 최종 사용자에게 광 단일 모드 섬유를 배치하는데 있어 구성 요소에 대한 비용은 수용하기 어려울 정도로 고가이다. 비용을 감소시키기 위해, 어레이 기술, 수동 정렬 및 플라스틱 캡슐화(encapsulation)에 노력이 집중되어야 한다.

정의된 결합 및 시퀀스의 아래의 기술은 이하에서 설명되는 낮은 비용의 FTTH를 실현하기 위해 사전에 필요한 것이다. 실리콘 마이크로 매칭(silicon micromachining), 인화인듐(indiumphosfide, InP) 레이저 다이오드 어레이 기술,벤조사이클로 부텐(BCB) 도파관, 자기 정렬(self-aligning) 땝납 범프(bumps)에 의한 도파관에 대한 레이저 다이오드 어레이의 수동 정렬, 광 MT 인터페이스에 대한 도파관의 수동 정렬-마이크로 복제 기술 및 플라스틱 캡슐화.

레이저 캐리어(carrier)는 낮은 비용의 복제된 캐리어상의 정렬 구조를 사용하여 MT-인터페이스에 수동 정렬된다. 레이저 캐리어는 플래너(planar) 중합체 도파관을 갖는 실리콘 기판상에 장착되는 플립-칩(flip-chip), 자기 정렬 반도체 레이저에 기초한다. 본 발명에 따르는 정렬에 대한 개념은 중합체 캐리어상에 장착되는 레이저 캐리어의 정면도인 도 1에 도시되어 있다.

따라서, 낮은 비용 어레이 레이저 구성 요소에 대한 발명적 개념이 평가된다. 레이저 및 도파관 사이와 도파관 및 광 MT 인터페이스 사이에서 수동 정렬 기술이 형성될 수 있다. 기본 프로세스 및 기본 프로세스 시퀀스가 장래에 양호한 광 특성을 갖는 비용적으로 효율적인 상업용 구성 요소를 제조하는 요구를 충족시켜서 작용하는 것을 가능하게 할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

도 2를 참조하면, 레이저 캐리어(1)는 AuSn 땝납 범프를 사용하여 캐리어상의 도파관(3)에 수동 정렬된 가장자리-방출(edge-emitting) SM 레이저 어레이(2)를 포함한다. 참조 번호 /1/ 및 /2/를 참조하면, 정렬의 이러한 방법은 단일 모드 정밀을 제공하기 위해 사전에 도시되어 있다. 정렬은 용해 단계(melted phase)에서 범프가 생성되는 표면 장력(tension)에 의해 달성된다. 참조 번호 /3/을 참조하면, 예를 들어, 실리콘 기판상의 BCB의 플래너 도파관(3)은 레이저 어레이(2)로부터의 광을 캐리어(1)의 가장자리로 전도하여서, 접속용 도선 접속이 없고 장래에 통합되어야할 도파관 기능을 갖는 레이저 구성 요소를 가능하게 한다. 도 2를 참조하면, MT-인터페이스에 캐리어(1)를 정렬시키기 위해, 정렬 트랜치(4)가 바람직하게는 실리콘에 의해 만들어지는 캐리어(1)의 외부 부분으로 에칭(etched)된다.

이어서, 도 1을 참조하면, 레이저 캐리어(1)는 중합체 캐리어(5)상에 뒤집혀(upside down) 위치되어서, 레이저 캐리어상의 정렬 트랜치(4)를 수직 정렬 구조(6)에 피팅(fitting)하고 도파관(3)을 중합체 캐리어상의 수평 정렬 구조(7)에 피팅함으로써 MT-인터페이스에 수동적으로 위치된다. 도 3 및 참조 번호 /4/를 참조하면, 중합체 캐리어는 바람직하게는 몰드 삽입체(insert)(8)으로서 마이크로 구조(micro structured) 실리콘을 갖는 전송 몰딩에 기초하는, 복제 기술을 사용함으로써 만들어진다. 몰드 삽입체는 MT-인터페이스에 대한 상이한 크기의 V-홈, 중합체 캐리어에서 수직 정렬 구조(6) 및 수평 정렬 구조(7)를 나중에 생성시키는 수직 정렬 및 수평 정렬을 포함한다. 레이저 어레이에 대한 공간을 만들기 위해, 공동(cavity)이 중합체 캐리어의 정렬 구조 뒤에 형성될 수 있다. 이것은 몰드 삽입체상에서 접합된 빌딩 블록을 사용하여 행해지는 것이 바람직하다. 참조 번호 /4/ 및 /5/를 참조하면, 복제된 구조의 치수 제어 및 낮은 열 팽창을 달성하기 위해 수정으로 채워진 에폭시(Quartz filled epoxy)가 중합체로서 사용된다. 도 1을 참조하면, 복제된 캐리어의 MT 가이딩 홀(9)은 복제 단계 동안 몰드 삽입체상에 MT 가이딩 핀(10)을 위치시킴으로써 만들어진다.

이어서, 리드 프레임(lead frame)이 레이저 캐리어의 뒷부분(backside)상에 장착되고 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 전극에 접속된다. 이것은 레이저 캐리어가 접착함으로써 중합체 캐리어에 고정되기 이전에 행해진다. 최종으로, 이러한 패키지는 전송 몰딩을 사용하여 캡슐화되고 도파관 가장자리에서 광학적 가공을 달성하기 위해 다듬어진다.

레이저 어레이는 4개이 레이저 채널을 가질 수 있고, 여기에서, 단일 전극이 에피택셜(epitaxial) 측면에 나타날 수 있고, 레이저 어레이가 플립-칩 장착될 때, 캐리어에 접속될 수 있다.

레이저 캐리어는 실리콘상에서 드라이 에칭 및 리토그래피(litography)를 갖는 표준 마이크로 구조 기술을 사용하여 제조된다. 전극은 리프트-오프(lift-off) 기술 및 Ti/Pt/Ni/Au의 e-빔 증발(e-beam evaporation)에 의해 만들어진다. 이어서, 금 및 주석은 땜납 범프로서 광절연 마스크(photoresist mask)를 통해 전기 도금된다. 참조 번호 /3/을 참조하면, 플래너 BCB 도파관은 도파관 코어 사이에서, 하부 및 상부 클래드(cladding) 층에 의해 조립된다. 모든 이러한 층은 리토그래피 단계에서 만들어지는 도파관 코어의 위치 및 패턴을 스핀(spinning)시킴으로써 실리콘 기판상에 위치된다. 도파관의 단부 표면은 또한 드라이 에칭되어서, 도파관의 날카로운 가장자리를 생성시킨다. 이것은 레이저로부터 도파관 코어로의 양호한 결합 효율을 얻기 위해 행해진다. 최종적으로, 정렬 트랜치는 마스킹 물질로서 산화물을 갖는 DRIE(Deep Reactive Ion Etching, 깊은 반작용 이온 에칭)을 사용하여 기판으로 에칭된다.

(100) 방향성의 실리콘 와이퍼는 몰드 삽입체를 제조하는 KOH(30 vol.%)로 이방성적으로(anisotropically) 에칭된다. MT-가이딩 핀용의 v-홈이 두 개의 레벨로 이루어지기 때문에, 두 개이 다른 리토그래피 단계가 Si 산화물 및 Si 질화물과 함께 사용된다. 먼저, 더 큰 MT-구조가 마스킹 물질로서 질화물로 에칭된다. 질화물을 제거한 이후에, 구조의 나머지는 밑에 있는 산화물 마스크로 에칭된다. 빌딩 블록을 생성시키기 위해, 또 다른 실리콘 와이퍼가 이러한 와이퍼의 상부에 융해 접착된다. 이어서, 빌딩 블록 구조는 이러한 접착된 와이퍼로부터 외부로 에칭된다. 참조 번호 /4/를 참조하면, 몰드 삽입체의 모든 구조는 중합체 물질의 0.629%의 치수적 수축율에 대해 보상된다.

레이저 모듈의 광 특성은 적분구(integrating sphere)로 테스트될 수 있고 IP-커브는 각각의 개별 채널에 대해 기록될 수 있다.

전송 몰딩 이후의 복제된 구조의 전체 수축율은 조도계(profilometer)를 사용하여 모든 몰드 삽입체 및 복제된 캐리어상에서 구조를 측정할 때, 약 0.69%로 발견된다.

본 발명이 전술하고 도시한 본 발명의 예시적인 실시예에 제한되지 않고 변경물이 아래의 청구범위의 범위내에서 만들어질 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

참조

Claims

낮은 비용의 어레이 액세스 구성 요소를 위한 정밀 수동(precision passive) 기술과 같은 정밀 수동 정렬(alignment)을 위한 방법에 있어서,

레이저 캐리어(laser carrier)에 정렬 트랜치(trenches)를 제공하는 단계, 중합체(polymeric) 캐리어상에 수직 정렬 구조 및 수평 정렬 구조를 제공하는 단계 및 상기 중합체 캐리어상에 상기 레이저 캐리어를 배치하는 단계를 포함하며, 상기 정렬 트랜치는 상기 수직 정렬 구조와 일치시키도록 제공되고, 도파관은 상기 레이저 캐리어가 상기 중합체 캐리어상에 배치될 때 상기 수평 정렬에 정렬되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정밀 수동 정렬을 위한 방법.
낮은 비용의 어레이 섬유 액세스 구성 요소를 위한 정밀 수동 기술과 같은 정밀 수동 정렬을 위한 장치에 있어서,

레이저 캐리어(1)에는 정렬 트랜치(4)가 제공되고, 중합체 캐리어(5)에는 수직 정렬 구조(6) 및 수평 정렬 구조(7)가 제공되며, 상기 정렬 트랜치는 상기 수직 정렬 구조와 일치시키기 위해 제공되고, 도파관은 상기 레이저 캐리어가 상기 중합체 캐리어상에 위치될 때 수평 정렬에 정렬되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 정밀 수동 정렬을 위한 장치.