利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的制作方法

本发明涉及利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构。

更具体地，涉及利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，该结构不需要单独的密封封装，可以将光接收模块结构封装结构化为层叠结构而制作成紧凑的尺寸。

另外，涉及利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，该结构通过倒装接合工序，将上、下部硅基板对齐位置粘接，不需要准备用于实时监控及组装的单独的构成要素，就可以密封模块的内部。

并且，涉及利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，随着在硅基板的槽部对齐及组装各构成要素，防止外力造成构成要素的损伤及对齐状态变形等，可以提高机械性耐久性。

背景技术：

最近以增强现实(ar)为基础的智能手机游戏在全世界范围内引起热潮，这种游戏的种类也逐渐多样地增加。但是，为了驱动增强现实(ar)内容，会产生相当数量的数据通信量，对系统造成超负荷。尽管如此，可以愉快地享受相应服务的方法依靠“光通信”技术。

作为有无线通信技术中的一种的光通信是取代现有的电信号而利用光的通信手段，是可以将大量的数据无中断地以超高度传递的技术。

在作为互联网普及率、互联网平均速度及宽带互联网第一的互联网强国的韩国，这是想当然地使用的技术，但是在通信基础设施还不充分的国家是受瞩目的事业。

已经有使用一根光纤达到10gbps以上传送容量的光通信技术被商用化，最近使用波分复用(wdm，wavelengthdivisionmultiplexing)方式的光通信，即，在一根光纤中将传送速度为10gbps或25gbps的彼此不同波长的光信号进行复用，传送几十至100gbps的数据，并且，为了实现更高传送速度，开发仍在继续。

最多使用光通信技术的大型互联网门户网站公司的情况下，运营大规模数据中心，为了满足几百gps的传送速度，数据中心以极大规模细密地连接。为了提高这种数据中心的光通信模块的密度，减小光通信模块的大小很重要。

现有技术文献公开了这种技术的一例。

下述现有技术文献中公开了一种传送路径扩展器，其特征在于，包括：排列板，具有设置部、第一基准孔和第二基准孔，所述设置部用于设置在光元件被安装于设定位置的基板上，所述第二基准孔与所述第一基准孔隔着第一间隔形成；光纤固定块，固定设置有与所述光元件进行光通信的光纤，具有插入于所述第一基准孔的第一立柱和插入于所述第二基准孔的第二立柱；及外壳，围绕所述光纤固定块和所述排列板；所述第二立柱比所述第一立柱在所述第一基准孔的插入更松地插入于所述第二基准孔，所述设定位置位于通过所述第一基准孔和所述第二基准孔的第一基准线上、与所述第一基准线交差且从第一基准孔隔着第二间隔的位置，由隔着所述第一基准孔位于所述第二基准孔的对面的第二基准线决定。

但是，如上所述的现有技术，设置高价格的外壳以包围光纤固定块和排列板，在用外壳密封的结构的情况下，需要将多种光元件部件一个个一一组装并将其粘贴排列，所以具有工序复杂价格上升的问题。

技术实现要素：

技术课题

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于，提供一种利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，该结构不需要单独的密封封装，将光接收模块封装结构化为层叠结构，减少长度、高度及宽度，可以制作成紧凑的尺寸。

另外，本发明提供一种利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，该结构通过倒装接合工序将上、下部硅基板对齐位置和粘接，不需要准备用于实时监控及组装的单独的构成要素，可以密封模块的内部。

并且，本发明提供一种利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，该结构由于在硅基板的槽中对齐及组装各构成要素，防止外力造成构成要素的损伤及对齐状态变形等，可以提高机械性耐久性。

课题解决方案

为实现所述目的，根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的特征在于，包括：光学连接部110，用于连接位于光线路末端的光连接器和光接收模块；光学封装部120，为减少光的损失且减少逆复用元件的大小，将从所述光学连接部110接收的光信号分离为各波长的光信号之后，将分离的各光信号会聚及反射；前置放大元件部130，接收从所述光学封装部120反射的光信号之后变换为电信号；印制电路板140，用于将通过所述前置放大元件部130变换的电信号传送到外部电路；第一硅基板150，组装所述光学封装部120的构成要素；及第二硅基板160，组装所述前置放大元件部130的构成要素；将所述第一硅基板150和第二硅基板160的两侧之间通过焊料170粘接进行粘接使其密封的同时形成层叠结构。

另外，其特征在于，所述光学连接部110，包括：插座111，与形成于光线路末端的光纤连接器结合；金属环112，位于所述插座的内部空间对齐光线；圆筒形套管113，位于所述插座和金属环之间；及梯度折射率透镜114，位于所述金属环的后端侧和插座的内部，将入射的分散光变换为平行光。

另外，其特征在于，所述光学封装部120包括：玻璃块121，为光信号逆复用元件；无反射膜镀层122，形成于所述玻璃块的一侧面，使光信号通过；反射膜镀层123，形成于所述玻璃块的一侧面，反射光信号；薄膜滤光片124，在形成有所述无反射膜镀层及反射膜镀层的所述玻璃块的另一侧面以一定的间隔形成，使对应频带的波长通过；反射镜125，将从所述薄膜滤光片分离而水平发散的平行光向下方向垂直变换；及阵列透镜126，位于所述反射镜的下侧，将从所述反射镜反射的平行光变换为会聚光。

另外，其特征在于，所述前置放大元件部130包括：阵列光检测元件131，检测基于发散的会聚光的电信号；阵列前置放大元件132，将从所述阵列光检测元件检测出的电信号放大输出；通路孔133，用金属密封，将放大的信号传递到所述印制电路板140；及引线134，连接所述阵列光检测元件和阵列前置放大元件，连接所述阵列前置放大元件和通路孔而传送信号。

另外，其特征在于，所述无反射膜镀层122和反射膜镀层123形成于所述玻璃块121的一侧面，区分形成为无反射膜镀层和反射膜镀层，所述无反射膜镀层形成于光入射的玻璃块的预定区域，所述反射膜镀层形成于形成有所述无反射膜镀层的区域以外的区域。

另外，其特征在于，所述第一硅基板150形成有用于组装所述光学封装部120的构成要素的槽部，通过倒装芯片接合工序对齐粘接。

另外，其特征在于，所述阵列透镜126一体设置于与所述薄膜滤光片124对应的方向的反射镜125的一侧面或所述反射镜的下部面。

另外，其特征在于，所述第二硅基板160上形成有用于组装所述前置放大元件部130的构成要素的槽部，前置放大元件部的构成要素以规定的图案通过自动接合工序粘接为小片接合及引线接合。

另外，其特征在于，所述第一硅基板150及第二硅基板160通过深槽刻蚀形成上部开放的槽部180，通过干刻工序形成安装槽181以便放置构成要素中的一个的芯片，在所述槽部的下部一侧形成通路孔133。

发明的效果

如上所述，根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，为了快速连接各种数据，不需要单独的密封封装，将光接收模块封装结构化为层叠结构，以便数据中心的规模大且光纤可以紧密连接，具有可以减小长度、高度及宽度，制作成紧凑的尺寸的效果。

另外，将上、下部硅基板通过倒装接合工艺对齐位置并粘接，不需要准备用于实时监控及组装的单独的构成要素，可以提高生产效率，具有密封设置于硅基板内的多个芯片的效果。

另外，随着在硅基板的槽中排列及安装各构成部件，防止因外力的构成部件的损伤及排列状态变形等，具有大大提高机械性耐久性的效果。

附图说明

图1是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的层叠结构的平面图及剖面图。

图2是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的光信号的移动过程的剖面图。

图3是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的阵列透镜的实施例的剖面图。

图4是用于说明根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的组装工序的图。

图5是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的硅基板的其它实施例的图。

图6是表示根据图5的硅基板的变形例的图。

具体实施方式

本说明书及权利要求书中使用的用语和词语不应限于通常或词典上的意义来解释，基于申请人为了用最佳的方法说明自己的发明可以适当定义用语的概念的原则，应当解释为符合本发明的技术思想的意义和概念。

因此，本说明书中记载的实施例和附图中所示的构不过是本发明的最优选的实施例，不代表本发明的全部技术思想，应当理解在本申请提出的时刻存在可以代替它们的多样的等同物和变形例。

下面，在参照附图说明之前，为了突出本发明的主旨，事先声明对不必要的事项即本领域普通技术人员可以显而易见地添加的公知结构不予图示或具体说明。

图1是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的层叠结构的平面图及剖面图。

如1图所示，根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构包括：光学连接部110、光学封装部120、前置放大元件部130、印制电路板140、第一硅基板150及第二硅基板160。

接收部110包括：与形成于光线路末端的光纤连接器结合的插座111；位于所述插座的内部空间对齐光线的金属环112；位于所述插座和金属环之间的圆筒形的套管113；及位于所述金属环的后端侧和插座的内部，将入射的分散光变换为平行光的梯度折射率透镜114。

这时，所述金属环112、套管113及梯度折射率透镜114在插座111的内部具有彼此相同的中心轴。

尤其是，形成平行光的梯度折射率透镜可以用具有适当焦距的凸透镜代替。

所述光学连接部110与仅由金属环和套管构成的现有的插座部相比，特征在于追加插入了梯度折射率透镜114，梯度折射率透镜或凸透镜具有将分散光变换为平行光的功能。

关于用于形成完美平行光的焦距位置，利用梯度折射率透镜114，可在不需要单独的主动对齐的情况下，就能形成比较完美的平行光。

另外，梯度折射率透镜114采用在具有圆筒形结构的插座111内部不需要与具有相同的圆筒形结构的金属环112进行单独的对齐工序而插入安装于插座111的结构，可以仅以机械性精密度固定在准确的位置。

因此，根据本发明的光学连接部110，可以消除在现有的光接收模块中由使用用于形成平行光的非球面凸透镜和主动对齐方式带来的组装工序的复杂性和制作合格率低下的问题，所述主动对齐方式为了使所述非球面凸透镜位于准确的焦距，一边测量光检测元件的光电流一边找到非球面凸透镜的位置进行固定。

另一方面，所述光学封装部120为了减少光的损失且减少逆复用元件的大小，将从所述光学连接部110接收的光信号分离为各波长的光信号之后，会聚及反射分离的各光信号。

所述光学封装部120包括：作为光信号逆复用元件的玻璃块121；形成于所述玻璃块的一侧面且使光信号通过的无反射膜镀层122；形成于所述玻璃块的一侧面且使光信号反射的反射膜镀层123；在形成有所述无反射膜镀层及反射膜镀层的所述玻璃块的另一侧面以一定的间隔形成且使对应频带的波长通过的薄膜滤光片124；将从所述薄膜滤光片分离而水平发散的平行光向下方向垂直变换的反射镜125；及位于所述反射镜的下侧且使从所述反射镜反射的平行光变换为会聚光的阵列透镜126。

所述无反射膜镀层122和反射膜镀层123形成于所述玻璃块121的一侧面，区分形成为无反射膜镀层和反射膜镀层，所述无反射膜镀层形成于光输入的玻璃块的预定区域，所述反射膜镀层形成于除形成有所述无反射膜镀层的区域的区域。

所述无反射膜镀层122具有将由通过梯度折射率透镜114入射的光被玻璃块121反射带来的损失最小化的功能，反射膜镀层123具有将从形成于相反侧的薄膜滤光片反射而返回的光重新反射后入射到薄膜滤光片的功能。

即，所述光学封装部120可以通过如下工序制作：在具有规定的折射率和厚度的玻璃块一侧面的一部区域加工无反射膜镀层122，在同一面的其它区域加工反射膜镀层123之后，切下使其具有预定的大小之后，将切下的玻璃块121以精密的角度研磨为其剖面形成平行四边形的形态，将预先制作的多个薄膜滤光片124依次粘贴在玻璃块的与形成有镀层部的一侧面对应的另一侧面的预定的位置。

所述反射镜125是用于将来自薄膜滤光片124的光信号反射到下层的阵列光检测元件131的结构，以一定角度(大约45度)倾斜形成，可以形成为在一侧面镀敷有反射膜的棒形态的镜子形态。

所述阵列透镜126是将把这样反射的发散光变换成会聚光的透镜集成为一个部件而成的，通过将反射镜125和阵列透镜126结合为一个，可以减少不必要的休积及空间。但是，根据需要，可以将阵列透镜部和反射镜部分离为两个单独部件。

图2是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的光信号的移动过程的剖面图；图3是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的阵列透镜的实施例的剖面图。

如图2及3所示，所述阵列透镜126可以一体设置于与所述薄膜滤光片124对应的方向的反射镜125的一侧面或所述反射镜的下部面。

与所述反射镜125及阵列透镜126的顺序无关，根据阵列透镜126的位置，第一硅基板150的形状可以改变。

(a)的情况下，阵列透镜126位于反射镜125的下部时，在第一硅基板150，不管是否贯穿都需要用于放置阵列透镜126的槽。

(b)的情况下，阵列透镜126位于反射镜125的一侧面时，在第一硅基板150不需要用于放置阵列透镜126的槽，但是反射镜126及阵列透镜126的位置可能变动。

另一方面，所述前置放大元件部130包括：检测基于发散的会聚光的电信号的阵列光检测元件131；将从所述阵列光检测元件检测出的电信号放大输出的阵列前置放大元件132；用金属密封，将放大的信号传递到所述印制电路板140的通路孔133；连接所述阵列光检测元件和阵列前置放大元件，连接所述阵列前置放大元件和前置传递槽使信号流动的引线134。

所述阵列光检测元件131是指具有检测光信号变换为电信号的作用的元件，作为代表有pin光电二极管(pin-pd)或具有光信号的放大功能的雪崩光电二极管(apd)等。

所述阵列光检测元件131通过将多个元件做成单个部件形成于一个半导体基板上，具有各光检测元件的对齐容易的优点。

阵列前置放大元件132通过将从阵列光检测元件131传递的电信号放大，可以选择信号来调节。

放大的信号通过所述通路孔133传递到印制电路板140，这时在形成于第二硅基板160的槽进行密封的同时，通路孔中可以填满金属，以便传递电信号。

所述引线134具有将阵列光检测元件131和阵列前置放大元件132分别电连接到阵列前置放大元件132和通路孔133的功能，可以通过引线接合(wirebonding)工序粘接。

在此，引线接合工序是在部件的电极粘贴引线等的工序，是在被加热的微球(pellet)上放上引线之后瞬间加热压紧的方法。

另一方面，在用于组装所述光学封装部120的构成要素的第一硅基板150上，放置固定作为光学封装部120的构成要素的玻璃块121、薄膜滤光片124、反射镜125及阵列透镜126，为形成用于放置各构成要素进行位置对齐及固定的槽部(未图示)，可以用刻蚀(etching)方法加工。

所述第一硅基板可以在与阵列透镜对应的位置形成贯穿的一定大小的槽，但是在传递光信号时，光的波长可以通过硅，所以与槽的贯穿与否无关。这时，通过所述第一硅基板传递光信号的情况下，为了最小化光信号的损失，可以在第一硅基板的表面镀上无反射膜。

尤其是，通过形成有用于各构成要素的对齐及放置的槽部的第一硅基板150，各构成要素中阵列透镜126通过倒装接合(flipchipbonding)工序对齐粘接，不需要执行现有技术中的主动对齐，仅以机械性精密度即可进行位置对齐。

现有的光通信信模块在组装构成要素时，每次组装和排列各构成要素时都需要进行监控确认角度，因此具有生产率下降、价格增加等问题，但是通过倒装式接合工序组装光通信模块时，不需要用于对准平行光的角度的动态的实时监控。

另外，反射镜125的情况下，不需要准备用于角度调节及安装的单独的构成要素，所以减少制作工序时间及费用，可以提高生产效率。

另外，通过在第一硅基板150的槽中排列及放置各构成部件，可以防止因外力的构成要素的损伤及排列状态变形等，还可以提高光学封装部120的机械耐久性。

另一方面，组装所述前置放大元件部130的多个构成要素的第二硅基板160位于所述第一硅基板160的下部，为了形成用于分别放置所述前置放大元件部的多个构成要素进行位置对齐及固定的槽部(未图示)，可以用刻蚀(etching)方法加工。

在所述第二硅基板上，以规定的图案通过自动接合工序以小片接合及引线接合粘接前置放大元件部的多个构成要素。

通过在所述第二硅基板160的槽部对齐及放置前置放大元件部的多个构成要素，防止因外力的构成部件的损伤及排列状态变形等，还可以提高前置放大元件部的机械耐久性。

尤其是，为了组装第二硅基板和第一硅基板，在第二硅基板的上部两侧面，通过焊料170粘接而粘接构成层叠结构，所述第二硅基板上一体化设置了所述前置放大元件部130的多个构成要素，所述第一硅基板上一体化设置了光学封装部120。

如上所述，通过倒装芯片工序对齐位置并粘接所述第一硅基板和第二硅基板，从而不需要单独的密封封装就将光接收模块封装结构化为层叠结构，减少长度、高度及宽度，不仅可以制作成紧凑的尺寸，还可以密封模块内部，从外部保护组装于第二硅基板上的电子芯片。

图4是用于说明根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的组装工序的图。

如图4所示，根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构，若完成前置放大元件部130的一体化，通过金属焊料170粘贴在第二硅基板160的上部，与第一硅基板150粘接固定。这时，第一、第二硅基板利用倒装接合工序，可以将上下部对齐固定。

进行密封是因为：光学封装部120与有无密封无关，组装有阵列光检测元件131及阵列前置放大元件132的第二硅基板160的密封与不合格率的关系最密切。

因此，通过沿着所述第一、第二硅基板的外部周边用金属焊料密封，不必放入单独的被密封的封装内也具有密封效果，可以减少体积，随着合格率的增加，具有价格也变得便宜的效果。

图5是表示根据本发明的利用层叠结构的波分复用阵列光接收模块的封装结构的硅基板的其它实施例的图；图6是表示根据图5的硅基板的变形例的图。

如图5所示，所述第一硅基板150及第二硅基板160通过深槽刻蚀(deepgroveetching)形成上部开放的槽部180，通过干法刻蚀工序形成放置槽181，以便可以设置构成要素之一的芯片，可以在所述槽部的下部一侧形成通路孔133。

因此，根据组装在硅基板上的构成要素的种类及位置，可以使用通路孔，如图6所示，还可以将硅基板用作盖子。

另一方面，上面利用图1至图仅说明了本发明的主要事项，由于可以在其技术范围内可以进行多样的设计，本发明不限于图1至图6的构成及功能是显而易见的。

另外，根据本发明的层叠结构中为了一次使用多个波长而利用了复用的方法，但是根据需要，与结构无关，使用独立的结构或阵列形态的结构均可，因此不特别限定。