KR20110008891A - ＳｉＯＢ를 이용한 ＴＯ ＣＡＮ 평행광 패키지 - Google Patents
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Abstract
광 결합 효율을 향상시켜 광 출력 POWER를 높여 장거리 전송이 가능하게 하고, 제조공정의 단순화 및 비용을 절감하게 하는 양방향 BOSA(Bi-directional Optical Sub-Assembly)용의 TO-CAN 평행광 패키지 및 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 레이저 다이오드 칩에서 발생하는 발산광을 반사시키도록 한쪽 측면이 임의의 각도로 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 상기 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비하여 TO Stem 상에 형성되는 SiOB 기판, 상기 제2 돌출면의 상부에 형성되는 레이저 다이오드 칩, 상기 제1 돌출면의 상부에 형성되어 상기 반사면을 통해 반사된 광을 수집하여 최상의 평행광을 생성하도록 상기 레이저 다이오드 칩 간의 최적의 거리 공차에 위치한 평행광 렌즈 및, 상기 SiOB 기판, 레이저 다이오드 칩 및 평행광 렌즈를 덮고 상기 TO Stem 상에 형성되는 TO CAP을 포함하는 TO CAN 평행광 패키지가 제공된다.
이에 의하면, 반사면이 구비된 SiOB 기판을 통해 레이저 다이오드 및 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 최적으로 조절하게 되고, 윈도우 글래스 내에 다수의 구성 요소를 형성하게 됨으로써, 광 결합 효율을 크게 향상시키고, 제조 시간 및 비용을 크게 낮추는 효과가 달성된다.
평행광, 광결합 효율, TO CAN, 평행광 패키지, 평행광 렌즈, 레이저 다이오드, SiOB
Description
본 발명은 평행광 패키지 및 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 광 결합 효율을 향상시켜 광 출력 POWER를 높여 장거리 전송이 가능하게 하고, 제조공정의 단순화 및 비용을 절감하게 하는 양방향 BOSA(Bi-directional Optical Sub-Assembly)용의 TO-CAN 평행광 패키지 및 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 광통신 기술의 발전으로 다양한 형태의 광통신 부품이 개발되고 있다. 이중에서도 데이터 전송을 광에 의해 고속으로 송,수신하기 위하여 단방향성인 옵티컬 서브-어셈블리(Optical Sub-Assembly; OSA) 또는 양방향성인 바이-디렉션 서브-어셈블리 (Bi-direction Optical Sub-Assembly)라는 광통신 부품이 개발되어 왔다.
통상적으로, 옵티컬 서브-어셈블리 또는 바이-디렉션 서브-어셈블리에는 레이저 다이오드, 모니터 포토 다이오드 및 평행광 렌즈 등으로 구성된 평행광 패키지를 채용하고 있는데, 평행광 패키지는 TO CAN 평행광 패키지, 세라믹 패키지, 금속 패키지 등과 같이 적용되는 모양, 형태에 따라 다양한 형태의 평행광 패키지로 나눠질 수 있다. 상기 TO CAN 평행광 패키지에 대하여 일예로 살펴보면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 타입에 따라 구분된 TO CAN 평행광 패키지의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1a는 종래의 렌즈 캡 타입의 TO CAN 평행광 패키지(100)를 나타내고, 도 1b는 종래의 윈도우 캡 + 평행광 렌즈 타입의 TO CAN 평행광 패키지(110)를 나타낸 것이다.
먼저, 도 1a에 도시한 종래의 렌즈 캡 타입의 TO CAN 평행광 패키지(100)는 TO Stem(101)의 위부분에 부착되는 모니터 포토 다이오드 칩(Monitor Photo Diode Chip, 102) 및 레이저 다이오드 칩(Laser Diode Chip, 103)과, 내부의 부품을 안전하게 밀봉하기 위한 캡 하우싱(Cap Housing, 104)과 평행광을 생성하기 위한 평행광 렌즈(Colliminating Lens, 105)가 결합된 구조인 평행광 렌즈 캡 하우싱(Collinating Lensed Cap Housing)으로 이루어지고, 도 1b에 도시한 종래의 윈도우 캡 + 평행광 렌즈 타입의 TO CAN 평행광 패키지(110)는 도 1a에서 설명한 것과 동일하게 TO Stem(111), 모니터 포토 다이오드 칩(112), 레이저 다이오드 칩(113), 렌즈 홀더(114), 렌즈 홀더(114) 내에 있는 평행광 렌즈(115)뿐만 아니라 윈도우 캡(116)을 더 구성하여 이루어지는데, 윈도우 캡(116)의 내부에 레이저 다이오드 칩(113) 및 모니터 포토 다이오드 칩(112)이 형성되는 구조를 갖는다.
도 1a의 렌즈 캡 타입의 TO CAN 평행광 패키지(100)는 고유 특성상 최상의 평행광을 만들기 위하여 레이저 다이오드 칩(103)과 평행광 렌즈(105) 간의 거리 공차를 정확히 조절하는데 촛점을 두고 있으나, 평행광 렌즈(105)와 결합된 캡 하 우싱(104)을 x 및 y 축으로 능동 정렬(active align)시켜 최대 광 결합효율(max coupling)을 얻는 위치에서 수동 용접(passive welding)을 행해야 하므로, 가장 중요한 레이저 다이오드 칩(103)과 평행광 렌즈(105) 간의 거리를 +/- 10um 이내로 맞출 수 없기 때문에 평행광이 구현될 수 없어 광 결합 효율이 떨어지는 문제점을 안고 있는 실정이다.
반면, 도 1b의 윈도우 캡 + 평행광 렌즈 타입(110)의 경우에는, 윈도우 캡(116)을 이용하여 밀봉된 후 상기 윈도우 캡(116)의 외곽에서 평행광 렌즈(115)를 정렬시키고 있으므로, 레이저 다이오드 칩(113)과 평행광 렌즈(115) 간의 거리를 렌즈 캡 타입(100)에 비하여 비교적 정확히 맞출 수 있는 장점을 가질 수 있으나, 다소 복잡한 3D(3차원) 능동 정렬(active align)을 행하는 관계로, 제조 시간 및 제조 공정이 복잡한 비 효율적인 문제점을 안고 있는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 평탄한 STEM위에 반사면을 구비한 SiOB 기판과 그 기판 윗부분 일정한 위치에 평행광 렌즈를 EPOXY등의 고정 수단을 이용하여 고정함으로써 기존의 방법과 같은 복잡한 능동정렬 방법을 사용하지 않고 간단한 수동 정렬 방법을 적용하여 렌즈 정렬시간 및 비용을 크게 낮추는 TO-CAN 평행광 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 TO-CAN 내부에 열전도가 우수한 HEAT SINK구조를 적용하여 열적인 구조를 최적화함으로서 레이저 다이오드와 모니터포토 다이오드의 고온 특성을 개선하여 기존 TO-CAN의 구조적인 단점을 보완하여 응용되는 광통신 모듈의 신뢰성을 향상 시키는 TO-CAN 평행광 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 TO CAN 평행광 패키지 외에도 세라믹 패키지, 금속 패키지, 플라스틱 패키지 등 다양한 형태의 평행광 패키지에 적용하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레이저 다이오드 칩에서 발생하는 발산광을 반 사시키도록 일측이 임의의 각도로 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 상기 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비하여 TO Stem 상에 형성되는 SiOB 기판, 상기 제2 돌출면의 상부에 형성되는 레이저 다이오드 칩, 상기 제1 돌출면의 상부에 형성되어 상기 반사면을 통해 반사된 광을 수집하여 최상의 평행광을 생성하도록 상기 레이저 다이오드 칩 간의 최적의 거리 공차에 위치한 평행광 렌즈 및, 상기 SiOB 기판, 레이저 다이오드 칩 및 평행광 렌즈를 덮고 상기 TO Stem 상에 형성되는 TO CAP을 포함하는 TO CAN 평행광 패키지가 제공된다.
여기서, 상기 TO CAN 평행광 패키지는, 제1 돌출면과 평행광 렌즈 사이에 형성되어, 평행광 렌즈를 고정하고, 레이저 다이오드 칩과 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 보정하는 렌즈 고정 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 TO CAN 평행광 패키지는, 제2 돌출면의 상부에 형성되되, 레이저 다이오드 칩과 임의의 높이로 단차를 두고 이웃하여 형성되는 모니터 포토 다이오드 칩을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, (a) 일측이 임의의 각도로 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 상기 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비한 SiOB 기판을 TO Stem 상에 형성하는 단계, (b) 레이저 다이오드 칩을 상기 제2 돌출면의 상부에 형성하는 단계, (c) 상기 제1 돌출면의 상부에 평행광 렌즈 고정 및 레이저 다이오드 칩과 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 보정하도록 렌즈 고정 수단을 형성하는 단계, (d) 상기 제1 돌출면의 상부 또는 상기 렌즈 고정 수단의 상부에 평행광 렌즈를 형성하는 단계, (e) 상기 제2 돌출면의 상부에 형성되되, 상기 레이저 다이오드 칩과 임의의 단차를 두고 이웃하여 모니터 포토 다이오드 칩을 형성하는 단계, 및 (f) TO Stem 상에 상기 SiOB 기판, 레이저 다이오드 칩, 평행광 렌즈 및 모니터 포토 다이오드 칩을 덮는 TO CAP을 형성하는 단계를 포함하는 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 (a) 단계는, 금속-상기 금속은 Au, Ag를 포함- 및 유전체-상기 유전체는 SiO2 및 SiN를 포함- 중 어느 하나의 재질로 반사면을 코팅 처리하여 반사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 (c) 단계는, AR 코팅된 투명 유리, 세라믹, 금속 및 플라스틱 중 어느 하나를 재질로 이루어진 렌즈 고정 수단을 이용하게 됨으로써, 거리 공차 보정을 용이하는 장점을 갖는다.
또한, 상기 (d) 단계는, 평행광 렌즈를 상기 제1 돌출면의 윗부분 일정한 위치상에 EPOXY등의 렌즈 고정 수단의 형성으로 평행광을 갖는 TO CAN 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기 (d) 단계는, 비구면, 구면, GRIN 및 실리콘 렌즈 중 어느 하나의 형태로 이루어진 평행광 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 반사면이 구비된 SiOB 기판을 통해 레이저 다이오드 및 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 최적으로 조절하게 되고, 윈도우 글래스 내에 다수의 구성 요소를 형성하게 됨으로써, 광 결합 효율을 크게 향상시켜 높은 광 출력을 이용한 양방향 광 트랜시버의 장거리 전송이 가능하고, 기존 능동 정렬을 통한 평 행광 TO CAN 공정을 수동 정렬로 개선하게 되어 제조 시간 및 비용을 크게 낮추는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존 TO CAN의 단점인 열특성을 향상하기 위하여 TO CAN 내부에 열전도가 우수한 HEAT SINK 재질을 사용하여 온도특성을 향상 시킴으로써 응용되는 광 트랜시버의 신뢰성을 향상시키는 효과가 달성된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
TO CAN 평행광 패키지의 구조 예
도 2는 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TO CAN 평행광 패키지(200)는 SiOB 기판(202), 레이저 다이오드 칩(203), 평행광 렌즈(204), TO CAP(205), 모니터 포토 다이오드 칩(206), 윈도우 글래스(207) 및 냉각소자/온도 센서(208) 등을 포함하여 구성된다. 각 구성요소는 참조 번호의 순서에 관계없이 설명한다.
먼저, 본 발명의 SiOB 기판(202)은 TO Stem(201) 상에 형성되고, 제1 돌출면(202a)과 제2 돌출면(202b)을 구비하게 되는데, 제1 돌출면(202a)은 레이저 다이 오드 칩(203)에서 발생하는 발산광을 반사시킬 수 있도록 임의의 각도로 기울어진 반사면과 상기 반사면의 상단과 수평으로 연장된 수평면으로 이루어진다.
여기서, 반사면은 레이저 다이오드 칩에서 발생하는 발산광을 정확히 반사시켜 평행광 렌즈(204)로 전송시키는 역할을 할 수 있도록 43°에서 48°의 각도 범위를 갖는다. 레이저 다이오드 칩(203)과 평행광 렌즈(204)간의 거리 공차를 최적하는데 도움이 되도록 제2 돌출면의 레이저 다이오드 칩을 놓는 위치가 기준이 된다. 상부의 수평면에는 이후에 설명할 평행광 렌즈(204)가 형성되는 면이다.
본 발명의 제2 돌출면(202b)은 제1 돌출면(202a)의 옆에 형성되고, 제1 돌출면(202a)과 일체로 하며, 상단이 크기가 다른 단차 구조로 이루어진다. 상단이 단차 구조를 갖는 이유는 상부에 형성될 레이저 다이오드 칩(203)의 후면으로 발산되는 레이저 광을 모니터 포토 다이오드 칩(206)의 최적의 위치에서 수광할 수 있도록 레이저 다이오드 칩(203)의 전단부에서 방출되는 출력을 안정적으로 제어하기 위함이다.
본 발명의 레이저 다이오드 칩(203)은 제2 돌출면(202b)의 상부에 형성되되, 다른 관점에서 보면 모니터 포토 다이오드(206)과 제1 돌출면(202a)의 반사면 사이에 형성된다. 이러한 레이저 다이오드 칩(203)은 TO Stem(201)으로부터 전기 신호를 입력받아 광 신호로 변환시켜 출력하되, 일부의 광 신호를 모니터 포토 다이오드(206)으로 전송하고, 대부분의 광 신호를 SiOB 기판(202)의 발산광의 형태로 하여 반사면으로 보내는 역할을 수행하게 된다.
본 발명의 평행광 렌즈(204)는 SiOB 기판(202)의 제1 돌출면(202a)의 상부에 형성되는데, 보다 구체적으로는, 제1 돌출면(202a)의 상단부에 있는 수평면 상에 형성될 수 있다. 평행광 렌즈(204)에 접하는 제1 돌출면(202a)의 수평면의 단면이 작은 관계로 접합이 용이한 새로운 구조물인 렌즈 고정 수단을 이용하여 평행광 렌즈(204)가 제1 돌출면의 수평면 상에 형성되는 것이 바람직하다. 렌즈 고정 수단에 대해서는 이후의 도 3에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 모니터 포토 다이오드 칩(206)은 제2 돌출면(202b)의 상부에 형성되되, 레이저 다이오드 칩(203)과 임의의 크기로 단차를 두고 이웃하여 형성되는 구조를 갖는다. 여기서 단차는 실제 SiOB 기판(202)의 제2 돌출면(202a) 상단의 높이가 다른 것을 의미하나, 이웃하는 레이저 다이오드 칩(203)과의 발광 및 수광점의 높이가 다름으로 인해 발생하는 차이일 수도 있다. 이와 같이 단차를 두는 이유는 레이저 다이오드 칩(203)의 후단부에서 방출되는 부터 광 출력을 최적의 위치에서 수광 하여 모니터 전류를 최적화함으로서 레이저다이오드 전단부에서 방출되는 광출력을 일정하게 유지하기 위함이다. 단차의 관계는 도 4에 보다 상세하게 나타내고 있다.
또한, 본 발명의 모니터 포토 다이오드 칩(206)은 레이저 다이오드 칩(203)의 자동 파워 컨트롤을 위하여 평면 수신형 및 엣지(EDGE) 수신 형태 중 어느 하나의 형태를 취할 수 있고, 레이저 다이오드의 후단부에서 방출되는 레이저 광이 포도 다이오드의 수광면에 반사되어 다시 되돌아오는 것을 방지하기 위하여 레이저 다이오드 칩(203)과 마주보는 선상에서 3°에서 7°의 범위 내로 좌우 조절되는 구조를 갖는다.
본 발명의 냉각소자(TE-Cooler)/온도 센서(208)는 온도보정을 수행하는 열전소자로서, To Stem(201)과 SiOB 기판(202) 사이에 형성되어 레이저 다이오드 칩(203)에서 발생되는 열을 HEAT SINK(미도시) 및 TO STEM을 통하여 외부로 방출시키는 역할을 하며, 고온 분위기에서도 레이저 다이오드 칩(203)의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로써, 중심 파장의 변화 및 광 출력을 상온과 같이 유지하여 DWDM(Dense Wavelength Division Multiflexing)과 같이 파장컨트롤이 매우 미세한 응용 분야에 적용할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
본 발명의 TO CAP(205)은 앞서 설명한 SiOB 기판(202), 레이저 다이오드 칩(203), 평행광 렌즈(204), 모니터 포토 다이오드 칩(206), 윈도우 글래스(207) 및 TEC(208) 등을 덮고, TO Stem(201) 상에 형성되는 구조로서, 상단이 개구된 구조를 이뤄, 평행광 렌즈(204)에서 생성된 최적 상태의 평행광을 윈도우 글래스(207)을 통하여 외부로 전송할 수 있게 한다.
렌즈 고정 수단의 예
도 3은 본 발명의 렌즈 고정 수단을 중심으로 한 TO CAN 평행광 패키지를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TO CAN 평행광 패키지(200)의 렌즈 고정 수단(209)은 SiOB 기판(202)의 제1 돌출면(202)과 평행광 렌즈(204) 사이에 형성되어, 평행광 렌즈(204)를 제1 돌출면(202)의 수평면에 고정시키는 역할을 한다. 평행광 렌즈(204)를 수평면에 단단히 고정하기 위해서는 렌즈 고정 수단(209) 상에 엑폭쉬와 같은 접착제를 붙이는 것이 바람직한데, 접착제로 인하여 평행광 렌즈(204)가 제1 돌출면(202)의 수평면에 고정될 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 렌즈 고정 수단(209)은 레이저 다이오드 칩(203)과 평행광 렌즈(204) 간에 거리 공차(210)를 보정하는 수단으로서 제공된다. 즉, 렌즈 고정 수단(209)은 레이저 다이오드 칩(203)과 평행광 렌즈(204) 간에 광 결합 효율에 지대한 영향을 미치는 거리 공차(210)를 조절할 수 있게 하는 수단으로 제공됨으로써, 거리 공차(210)를 최적화하여 광결합 효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상의 실시예에서와 같이, 각 구성요소(202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)는 TO CAN 평행광 패키지에 적용되는 것으로만 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 세라믹 패키지, 금속 패키지 및 플라스틱 패키지 등과 같은 다양한 형태의 패키지를 채용하여 사용하고 있는 관계로, 세라믹 패키지, 금속 패키지 및 플라스틱 패키지 등에서도 적용될 수 있다.
단차 관계의 예
도 4는 본 발명의 모니터 포토 다이오드 칩과 레이저 다이오드 칩 간의 관계를 예시적으로 설명하기 위한 도면으로서, 제2 돌출면(202b)의 상단이 단차로 이루어짐으로써, 각각의 단차된 양 부위에 형성된 모니터 포토 다이오드 칩(206)과 레이저 다이오드 칩(203) 간에는 소정의 높이(211)만큼 차이가 발생하게 된다. 이러한 높이의 차이로 인한 효과는 도 2의 설명에서 단차 관계로 설명하였으므로 여기서는 생략한다.
TO CAN 평행광 패키지의 제조방법의 예
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면으로서, 앞서 설명한 TO CAN 평행광 패키지의 특징을 채용하며, 중복되지 않는 범위 내에서 설명한다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법(300)은 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비한 SiOB 기판(202= 202a, 202b)을 TO Stem 상에 형성하는 과정(a)을 수행한다. 상기 (a) 단계의 수행 결과로, 제조된 반사면은 금속 및 유전체의 재질 중 어느 하나로 코팅 처리되며, Au 및 Ag 등과 같은 금속으로 코팅되거나, SiO2 및 SiN 등과 같은 유전체로 코팅되는 것이 바람직하다. 이와 같은 반사면의 코팅 처리는 레이저 다이오드 칩(203)으로부터 발산된 발산광의 반사 효율을 향상시킬 수 있는 역할을 하게 된다.
한편, SiOB 기판(202)의 제조 공정이 있어, SiOB 기판(202)은 레이저 다이오드 칩(203)이 부착되는 부분에 고주파 매칭(matching)을 위하여 스트립 라인(strip line), coplanar waveguide, 나선형 인덕터(inductor), thin film 저항 및 bulk type L,R,C 중 어느 하나를 사용하게 됨으로써, 레이저 다이오드 칩(203)의 성능이 향상될 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법(300)은 레이저 다이오드 칩(203)을 SiO2 기판의 제2 돌출면(202a)의 상부에 형성하는 과정(b)을 수행하며, 평행광 렌즈(204)의 고정 및 레이저 다이오드 칩(203)과 평행광 렌즈(204) 간의 거리 공차(210)를 보정하도록 SiO2 기판의 제1 돌출면(202a)의 상부에 렌즈 고정 수단(209)을 형성하는 과정(c)을 수행하게 된다.
상기 (c) 단계의 수행 결과로, 제조된 렌즈 고정 수단(209)은 AR 코팅된 투명 유리, 세라믹, 금속 및 플라스틱 중 어느 하나를 재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 상부에 형성될 평행광 렌즈(204)를 용이하게 부착되게끔 EPOXY 등과 같은 접착제의 사용이 용이하게 하기 위함이다.
다음으로, 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법(300)은 레이저 다이오드 칩(203)과 평행광 렌즈(204) 간의 최적의 거리 공차(210)를 발생시키도록 제1 돌출면(202a)의 상부 또는 렌즈 고정 수단(209)의 상부에 평행광 렌즈(204)를 형성하는 과정(d)을 수행하게 된다.
상기 (d) 단계의 수행 결과로, 제조된 평행광 렌즈(204)는 평행광의 수집을 용이하게 하기 위하여 비구면, 구면, GRIN 및 실리콘 렌즈 중 어느 하나의 형태로 이루어지며, 수동 정렬(passive align) 공정을 이용하여 SiO2 기판의 제1 돌출면(202a)과 SiOB 기판(202)의 중심에 각각 정렬됨으로서, 기존의 능동 정렬과 동일한 수준으로 평행광 형성의 정확도를 높일 수 있으면서도 공정 시간을 기존의 능동 정렬 방법보다 크게 단축시키는 장점을 가질 수 있게 된다. 이때, SiOB 기판(202)은 상단부에 정렬 키(align key)를 형성하여 이를 기준으로 수동 정렬이 가능하도록 하여 제작되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법은 SiO2 기판의 제2 돌출면(202b)의 상부에 모니터 포토 다이오드 칩을 형성하는 과정(e)을 수행하게 되는데, 레이저 다이오드 칩(203)과 단차를 두고 이웃하여 형성되도록 한다. 마지 막으로, 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법은 TO Stem 상에 앞서 설명한 SiOB 기판(202), 레이저 다이오드 칩(203), 평행광 렌즈(204) 및 모니터 포토 다이오드 칩(206) 등을 덮고 TO Stem(201) 상에 형성하는 과정(f)을 수행하게 됨으로써, 안전하게 밀봉이 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예에서 설명한 각 과정은 순서에 한정에 되지 않는다. 즉, SiOB 기판 상에 레이저 다이오드 칩(203)보다 모니터 포토 다이오드 칩(206)을 먼저 형성할 수도 있으며, 레이저 다이오드 칩(203)이 평행광 렌즈(204)보다 먼저 형성되는 등, 다양한 순서를 가질 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 위와 같은 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 타입에 따라 구분된 TO CAN 평행광 패키지의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 렌즈 고정 수단을 중심으로 한 TO CAN 평행광 패키지를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 모니터 포토 다이오드 칩과 레이저 다이오드 칩 간의 관계를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : TO CAN 평행광 패키지 201 : TO Stem
202 : SiOB 기판 203 : 레이저 다이오드 칩
204 : 평행광 렌즈 205 : TO CAP
206 : 모니터 포토 다이오드 칩 207 : 윈도우 글래스
208 : 냉각소자/온도 센서 209 : 렌즈 고정 수단
Claims (12)
- 레이저 다이오드 칩에서 발생하는 발산광을 반사시키도록 일측이 임의의 각도로 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 상기 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비하여 TO Stem 상에 형성되는 SiOB 기판,상기 제2 돌출면의 상부에 형성되는 레이저 다이오드 칩,상기 제1 돌출면의 상부에 형성되어 상기 반사면을 통해 반사된 광을 수집하여 최상의 평행광을 생성하도록 상기 레이저 다이오드 칩 간의 최적의 거리 공차에 위치한 평행광 렌즈 및,상기 SiOB 기판, 레이저 다이오드 칩 및 평행광 렌즈를 덮고 상기 TO Stem 상에 형성되는 TO CAP을 포함하는 TO CAN 평행광 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 TO CAN 평행광 패키지는,상기 제1 돌출면과 평행광 렌즈 사이에 형성되어, 상기 평행광 렌즈를 고정하고, 레이저 다이오드 칩과 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 보정하는 렌즈 고정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 TO CAN 평행광 패키지는,상기 제2 돌출면의 상부에 형성되되, 상기 레이저 다이오드 칩과 임의의 높이로 단차를 두고 이웃하여 형성되는 모니터 포토 다이오드 칩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지.
- 제3항에 있어서,상기 모니터 포토 다이오드 칩은,레이저 다이오드 칩의 자동 파워 컨트롤을 위하여 평면 수신형 및 에지 수신 형 중 어느 하나의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지.
- 제4항에 있어서,상기 모니터 포토 다이오드 칩은,3°에서 7°의 범위 내로 좌우 조절되는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 반사면은, 43°에서 48°의 각도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 TO CAN 평행광 패키지는,상기 To Stem과 SiOB 기판 사이에 온도 보정을 수행하는 냉각 소자 및 온도 센서를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 평행광 패키지.
- (a) 일측이 임의의 각도로 기울어진 반사면을 구비한 제1 돌출면과 상기 제1 돌출면과 이웃한 제2 돌출면을 구비한 SiOB 기판을 TO Stem 상에 형성하는 단계,(b) 레이저 다이오드 칩을 상기 제2 돌출면의 상부에 형성하는 단계,(c) 상기 제1 돌출면의 상부에 평행광 렌즈 고정 및 레이저 다이오드 칩과 평행광 렌즈 간의 거리 공차를 보정하도록 렌즈 고정 수단을 형성하는 단계,(d) 상기 제1 돌출면의 상부 또는 상기 렌즈 고정 수단의 상부에 평행광 렌즈를 형성하는 단계,(e) 상기 제2 돌출면의 상부에 형성되되, 상기 레이저 다이오드 칩과 임의의 단차를 두고 이웃하여 모니터 포토 다이오드 칩을 형성하는 단계, 및(f) TO Stem 상에 상기 SiOB 기판, 레이저 다이오드 칩, 평행광 렌즈 및 모니터 포토 다이오드 칩을 덮는 TO CAP을 형성하는 단계를 포함하는 TO CAN 평행광 패키지의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 (a) 단계는,금속-상기 금속은 Au, Ag를 포함- 및 유전체-상기 유전체는 SiO2 및 SiN를 포함- 중 어느 하나의 재질로 반사면을 코팅 처리하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 (c) 단계는,AR(Anti Reflection) 코팅된 투명 유리, 세라믹, 금속 및 플라스틱 중 어느 하나를 재질로 이루어진 렌즈 고정 수단을 이용하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 (d) 단계는,수동 정렬 공정을 이용하여 상기 제1 돌출면과 SiOB 기판의 중심에 평행광 렌즈를 정렬시켜 상기 평행광 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지의 제조방법.
- 제11항에 있어서,상기 (d) 단계는,비구면, 구면, GRIN 및 실리콘 렌즈 중 어느 하나의 형태로 이루어진 평행광 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 평행광 패키지의 제조방법.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014084546A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Lightron Fiber-Optic Devices Inc | Temperature controllable high bit rate laser diode |
| WO2014204094A1 (ko) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 주식회사 포벨 | 고속 통신용 to형 광소자 패키지 |
| KR101514243B1 (ko) * | 2013-12-27 | 2015-05-04 | 한국광기술원 | 광원장치 |
| US9287989B2 (en) | 2012-05-29 | 2016-03-15 | Alcatel Lucent | Optical data transmission device |
| JP2019192915A (ja) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | 半導体装置 |
| WO2019205163A1 (en) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Light detection and ranging sensors with multiple emitters and multiple receivers, and associated systems and methods |
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-
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9287989B2 (en) | 2012-05-29 | 2016-03-15 | Alcatel Lucent | Optical data transmission device |
| WO2014084546A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Lightron Fiber-Optic Devices Inc | Temperature controllable high bit rate laser diode |
| WO2014204094A1 (ko) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 주식회사 포벨 | 고속 통신용 to형 광소자 패키지 |
| KR101514243B1 (ko) * | 2013-12-27 | 2015-05-04 | 한국광기술원 | 광원장치 |
| JP2019192915A (ja) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | 半導体装置 |
| WO2019205163A1 (en) * | 2018-04-28 | 2019-10-31 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | Light detection and ranging sensors with multiple emitters and multiple receivers, and associated systems and methods |
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