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KR101276508B1 - Optical interconnection module - Google Patents

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KR101276508B1
KR101276508B1 KR1020110131470A KR20110131470A KR101276508B1 KR 101276508 B1 KR101276508 B1 KR 101276508B1 KR 1020110131470 A KR1020110131470 A KR 1020110131470A KR 20110131470 A KR20110131470 A KR 20110131470A KR 101276508 B1 KR101276508 B1 KR 101276508B1
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KR
South Korea
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optical
substrate
optical device
device package
wiring module
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KR1020110131470A
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Inventor
이승훈
이익균
박건철
송인덕
Original Assignee
엘에스엠트론 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 기기 내에서 보드 간 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 고속 전송을 위한 광전 배선 모듈에 관한 것으로, 광 직접 접속(butt-coupling), 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 위한 수평 정렬 구조의 광소자 패키지(예; VCSEL PKG, PD PKG) 기반의 광전 배선 모듈을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 광전 배선 모듈에 있어서, 소자의 장착 및 연결을 위한 배선 및 전극패드가 형성된 기판; 외부 기기에 전기 접속을 위해 상기 기판에 장착된 전기커넥터; 신호의 광전 변환 또는 전광 변환을 수행하는 광소자 패키지; 상기 광소자 패키지의 구동을 제어하는 광제어소자; 및 상기 광소자 패키지에서 출사 또는 입사되는 광신호를 전송하는 광전송로를 포함하며, 상기 광소자 패키지는 하우징으로 광소자 칩이 덮여있는 구조이며, 상기 광소자 패키지는 상기 기판과의 전기적 연결을 위한 리드를 포함하며, 상기 광소자 패키지의 리드는 상기 기판의 상부면에 형성된 전극패드 위에 전기적 연결되게 장착되어, 상기 광소자 칩의 광 입사 또는 출사 방향이 상기 기판의 길이 방향과 같이 수평 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈을 제공한다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic wiring module for high speed data transfer between boards in a device or high speed data transfer between devices. To provide a photoelectric wiring module based on an optical device package (eg, VCSEL PKG, PD PKG).
To this end, the present invention is a photoelectric wiring module, comprising: a substrate having wiring and electrode pads for mounting and connecting devices; An electrical connector mounted to the substrate for electrical connection to an external device; An optical device package for performing photoelectric conversion or all-optical conversion of a signal; An optical control element controlling a driving of the optical element package; And an optical transmission path for transmitting an optical signal emitted or incident from the optical device package, wherein the optical device package has a structure in which an optical device chip is covered by a housing, and the optical device package is used for electrical connection with the substrate. The lead of the optical device package is mounted to be electrically connected to the electrode pad formed on the upper surface of the substrate, the light input or output direction of the optical device chip has a horizontal structure, such as the longitudinal direction of the substrate It provides a photoelectric wiring module, characterized in that.

Description

광전 배선 모듈{Optical Interconnection Module}Photoelectric wiring module

본 발명은 광전 배선 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기기 내에서 보드 간 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 고속 전송을 위한 광전 배선 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic wiring module, and more particularly, to a photoelectric wiring module for high-speed data transfer between boards or high-speed data transfer between devices in a device.

특히, 본 발명은 광 직접 접속(butt-coupling), 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 위한 수평 정렬 구조의 광소자 패키지(예; VCSEL PKG, PD PKG) 기반의 광전 배선 모듈에 관한 것이다.
In particular, the present invention relates to a photoelectric wiring module based on an optical device package (eg, VCSEL PKG, PD PKG) having a horizontal alignment structure for optical butt-coupling and passive optical alignment.

최근의 전자 기기(예; 스마트폰, 스마트TV, 컴퓨터, 태블릿 PC, 디스플레이, 디지털 카메라, 캠코더, MP3, 게임기, 네비게이션 등)은 IT 기술 발전에 힘입어 고성능, 고속화, 집적화 및 소형화(박형화)가 진행되고 있다.Recent electronic devices (e.g. smartphones, smart TVs, computers, tablet PCs, displays, digital cameras, camcorders, MP3s, game consoles, navigation, etc.) are becoming more powerful, faster, more compact, and smaller (thinner) thanks to the development of IT technology. It's going on.

최근의 전자 기기 트렌드는 기기 내 또는 기기 간에 고화질, 3D 영상 콘텐츠와 같은 대용량 데이터 고속 전송 기술을 요구하고 있으며, 이에 따라 신호 감쇄, 노이즈, EMI/EMC, Impedance Matching, Cross Talk, Skew, 연결배선 소형화 등이 큰 이슈로 부각되고 있다.Recent electronic device trends require high-speed data transfer technologies such as high-definition and 3D video content within and between devices, resulting in signal attenuation, noise, EMI / EMC, impedance matching, cross talk, skew, and miniaturization of connection wiring. The back is emerging as a big issue.

일반적으로, 기기 내 또는 기기 간 데이터 전송에 있어 구리 기반의 배선, 즉 기기 내에서는 전기 커넥터가 사용되고, 기기 간에서는 전기 케이블이 사용되고 있다.In general, electrical connectors are used in copper-based wiring, that is, in devices, and between devices, and electric cables are used between devices.

그러나, 구리 배선은 대용량 데이터 고속 전송 니즈를 충족시키지 못할 뿐만 아니라, 앞서 언급한 최근의 전자 기기 트렌드에 부합한 각종 기술적 이슈를 해소하지 못하고 있다.However, not only does copper wiring not meet the need for large-capacity data high-speed transmission, but also does not solve various technical issues in line with the recent electronic device trend mentioned above.

이를 해결하기 위한 기술로 최근에 광 배선 기술이 연구, 개발되고 있다. 즉, 광 배선은 수십 채널의 병렬 전기신호 라인을 직렬 광신호 라인으로 대체하여 대용량 데이터 고속 전송이 가능하며, 노이즈, EMI/EMC, Impedance Matching, Cross Talk, Skew, 연결배선 소형화 등의 기술적 문제를 해소할 수 있다.In order to solve this problem, optical wiring technology has recently been researched and developed. In other words, the optical wiring is capable of transmitting high-capacity data at high speed by replacing the parallel electric signal lines of several dozen channels with the serial optical signal lines, and solving the technical problems such as noise, EMI / EMC, impedance matching, cross talk, skew, and miniaturization of connection wiring. I can eliminate it.

도 1은 기기 내 보드 간 연결에 사용되는 종래기술의 광 케이블 모듈에 대한 일실시예 사시도이다.1 is a perspective view of an embodiment of a prior art optical cable module used for board-to-board connections in a device.

도 1에 도시된 광 케이블 모듈은 일본 등록특허 제4631671호(발명의 명칭: "광 케이블 모듈 및 광 케이블 모듈을 가지는 전자 기기")[이하 '종래기술1'이라 함]에 개시된 내용이며, 이를 설명하면 다음과 같다.The optical cable module shown in FIG. 1 is the content disclosed in Japanese Patent No. 4631671 (name of the invention: "electronic device having an optical cable module and an optical cable module") (hereinafter referred to as 'prior art 1'). The explanation is as follows.

도 1의 광 케이블 모듈은 송신부(10a)와 수신부(10b)로 구성되며, 송신부는 기판(6a) 상의 VCSEL 칩(3a), 전극패드(5a), 본딩 와이어(7a), 액상수지(8a) 및 높이지지부재(4a)로 구성되고, 수신부는 기판(6b) 상의 PD 칩(3b), 전극패드(5b), 본딩 와이어(7b), 액상수지(8b) 및 높이지지부재(4b)로 구성되고, 송신부와 수신부 간의 연결 배선으로 광도파로(2)로 구성된다.The optical cable module of FIG. 1 includes a transmitter 10a and a receiver 10b. The transmitter includes a VCSEL chip 3a, an electrode pad 5a, a bonding wire 7a, and a liquid resin 8a on a substrate 6a. And a height supporting member 4a, and the receiving portion is composed of a PD chip 3b, an electrode pad 5b, a bonding wire 7b, a liquid resin 8b, and a height supporting member 4b on the substrate 6b. It consists of the optical waveguide 2 by the connection wiring between a transmitter and a receiver.

도 1의 광 케이블 모듈 동작을 살펴보면, 송신부와 연결된 메인보드의 전기신호(즉 영상 데이터)는 기판(6a) 상의 전극패드(5a)를 통한 Driver-IC[미도시]의 제어를 통해 VCSEL 칩(3a)에서 광신호로 변환되며, VCSEL 칩(3a)로부터 윗방향으로 수직 출사되어 광도파로(2)의 끝단의 45° 미러면에 반사되어 광도파로(2)를 통해 수신부로 전송된다.Referring to the operation of the optical cable module of FIG. 1, an electrical signal (ie, image data) of a main board connected to a transmitter is controlled by a driver-IC (not shown) through an electrode pad 5a on the substrate 6a. 3a) is converted into an optical signal, and is emitted vertically upward from the VCSEL chip 3a and reflected on a 45 ° mirror surface at the end of the optical waveguide 2 and transmitted to the receiver through the optical waveguide 2.

수신부에서는 광도파로(2)의 끝단의 45° 미러면을 통해 광신호가 아랫방향으로 수직 반사되어 기판(6b) 상의 PD 칩(3b)으로 입사되며, 기판(6b) 상의 전극패드(5b)를 통한 TIA[미도시]의 제어를 통해 PD 칩(3b)에서 전기신호로 변환되어 수신부와 연결된 디스플레이보드로 입력된다.In the receiver, the optical signal is vertically reflected downward through the 45 ° mirror surface at the end of the optical waveguide 2 and is incident on the PD chip 3b on the substrate 6b. Through control of the TIA (not shown), the PD chip 3b is converted into an electrical signal and input to a display board connected to the receiver.

도 2는 기기 내 칩 간 연결에 사용되는 종래기술의 광전 변환 모듈에 대한 일실시예 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of one embodiment of a prior art photoelectric conversion module used for chip-to-chip connection in a device.

도 2에 도시된 광전 변환 모듈은 대한민국 등록특허 제810665호(발명의 명칭: "광전변환모듈 및 그 제조방법")[이하 '종래기술2'라 함]에 개시된 내용이며, 이를 설명하면 다음과 같다.The photoelectric conversion module illustrated in FIG. 2 is disclosed in Korean Patent No. 810665 (name of the invention: “photoelectric conversion module and its manufacturing method”) (hereinafter, referred to as “Prior Art 2”). same.

도 2의 광전 변환 모듈은 PCB(500) 상에 송신부(200)와 수신부(300)가 구성되며, 송신부와 수신부 간의 연결 배선으로 광도파로(400)가 구성된다.In the photoelectric conversion module of FIG. 2, a transmitter 200 and a receiver 300 are configured on a PCB 500, and an optical waveguide 400 is configured as a connection line between the transmitter and the receiver.

송신부(200)는 IC기판(200a)과, 이 IC기판(200a)의 상면에 형성된 전극패드(211, 212), 이 IC기판(200a)의 측면에 형성된 전극패드(220)와, 상기 전극패드(211, 212)를 통해 IC기판(200a)의 상면에 본딩된 Driver-IC(230)와, 상기 전극패드(220)를 통해 IC기판(200a)의 측면에 본딩된 VCSEL 칩(251)으로 구성된다.The transmitter 200 includes an IC substrate 200a, electrode pads 211 and 212 formed on the upper surface of the IC substrate 200a, electrode pads 220 formed on the side of the IC substrate 200a, and the electrode pad. Driver-IC 230 bonded to the upper surface of the IC substrate 200a through 211 and 212, and a VCSEL chip 251 bonded to the side of the IC substrate 200a through the electrode pad 220. do.

수신부(300)는 IC기판(300a)과, 이 IC기판(300a)의 상면에 형성된 전극패드(311, 312), 이 IC기판(300a)의 측면에 형성된 전극패드(320)와, 상기 전극패드(311, 312)를 통해 IC기판(300a)의 상면에 본딩된 TIA(330)와, 상기 전극패드(320)를 통해 IC기판(300a)의 측면에 본딩된 PD 칩(350)으로 구성된다.
The receiver 300 includes an IC substrate 300a, electrode pads 311 and 312 formed on the upper surface of the IC substrate 300a, an electrode pad 320 formed on the side of the IC substrate 300a, and the electrode pad. TIA 330 bonded to the upper surface of the IC substrate 300a through 311 and 312, and a PD chip 350 bonded to the side of the IC substrate 300a through the electrode pad 320.

그런데, 종래기술1은 VCSEL 칩과 광도파로 간에 45° 미러면을 이용한 수직 정렬 구조를 가지고 높이지지부재를 사용하기 때문에 광 손실 문제, 광 결합 이격거리 발생 문제, 저배화가 불리하여 소형화할 수 없는 문제점이 있다.However, the prior art 1 has a vertical alignment structure using a 45 ° mirror plane between the VCSEL chip and the optical waveguide, and uses a height support member, which is disadvantageous in terms of optical loss, optical coupling spacing, and low magnification. There is a problem.

또한, 종래기술1은 VCSEL 칩 보호를 위해 밀봉 액상수지를 사용하기 때문에 액상수지 팽창으로 광도파로가 영향을 받아 광 포커싱이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.In addition, the prior art 1 uses a sealed liquid resin to protect the VCSEL chip, there is a problem that the optical focusing is not properly performed because the optical waveguide is affected by the expansion of the liquid resin.

또한, 종래기술1은 제조 공정에서 광도파로 45° 가공 공정이 필요하며, VCSEL 칩과 광도파로 간 정렬을 수작업에 의해 미세하게 조정해야 되기 때문에 양산 속도가 현저히 떨어지는 문제점이 있다.In addition, the prior art 1 requires a 45 ° optical waveguide process in the manufacturing process, and has a problem in that the mass production speed is remarkably decreased because the alignment between the VCSEL chip and the optical waveguide needs to be finely adjusted by hand.

종래기술2는 IC기판의 측면에 VCSEL 칩을 전극패드와 솔더볼을 사용해 장착하기 때문에 VCSEL 칩의 고정을 보장하지 못하며, 그에 따라 VCSEL 칩의 물리적 장착 불안정성 문제점이 있다.Prior art 2 does not guarantee the fixing of the VCSEL chip because the VCSEL chip is mounted on the side of the IC substrate using electrode pads and solder balls, and thus there is a problem of physical mounting instability of the VCSEL chip.

또한, 종래기술2는 VCSEL 칩의 표면에 광도파로를 접착제를 사용해 장착하기 때문에 광도파로의 물리적 고정을 보장하지 못하며, 그에 따라 광 포커싱이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.In addition, the prior art 2 does not guarantee physical fixation of the optical waveguide because the optical waveguide is mounted on the surface of the VCSEL chip using an adhesive, and thus there is a problem in that optical focusing is not properly performed.

또한, 종래기술2는 제조 공정에서 pick-up 장비를 사용해 VCSEL 칩을 IC기판의 측면에 위치시켜 장착하는데 공정 신뢰성을 보장하지 못해 양산성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.In addition, the prior art 2 has a problem in that the manufacturing process is not guaranteed to ensure the reliability of the process to mount the VCSEL chip on the side of the IC substrate by using the pick-up equipment in the manufacturing process, significantly reduced production.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 저가격, 소형화(높이/면적), 대량 생산성(제조 용이성, 공정 단순화)을 보장하면서, 광 결합 신뢰성 보장, 부품 장착 물리적 안정성 보장을 위한, 기기 내에서 보드 간 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 고속 전송을 위한 광전 배선 모듈을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems and meet the above requirements, while ensuring low cost, miniaturization (height / area), mass productivity (easiness of manufacture, process simplification), and guarantee optical coupling reliability. In order to ensure the physical stability of component mounting, the present invention provides a photoelectric wiring module for high-speed data transfer between boards or high-speed data transfer between devices within a device.

즉, 본 발명은 저비용, 고신뢰성의 제조 공정을 가지면서 기기 내 및 기기 간에 범용적으로 적용될 수 있는 상용화 가능한 광전 배선 모듈을 제공하고자 하며, 특히 광 직접 접속(butt-coupling), 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 위한 수평 정렬 구조의 광소자 패키지(예; VCSEL PKG, PD PKG) 기반의 광전 배선 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
That is, the present invention is to provide a commercially available photovoltaic wiring module that can be applied universally in and between devices while having a low cost, high reliability manufacturing process, and in particular, butt-coupling, passive optical alignment ( An object of the present invention is to provide a photoelectric wiring module based on an optical device package (eg, VCSEL PKG, PD PKG) having a horizontal alignment structure for passive alignment.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광전 배선 모듈에 있어서, 소자의 장착 및 연결을 위한 배선 및 전극패드가 형성된 기판; 외부 기기에 전기 접속을 위해 상기 기판에 장착된 전기커넥터; 신호의 광전 변환 또는 전광 변환을 수행하는 광소자 패키지; 상기 광소자 패키지의 구동을 제어하는 광제어소자; 및 상기 광소자 패키지에서 출사 또는 입사되는 광신호를 전송하는 광전송로를 포함하며, 상기 광소자 패키지는 하우징으로 광소자 칩이 덮여있는 구조이며, 상기 광소자 패키지는 상기 기판과의 전기적 연결을 위한 리드를 포함하며, 상기 광소자 패키지의 리드는 상기 기판의 상부면에 형성된 전극패드 위에 전기적 연결되게 장착되어, 상기 광소자 칩의 광 입사 또는 출사 방향이 상기 기판의 길이 방향과 같이 수평 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a photoelectric wiring module, comprising: a substrate on which wiring and electrode pads for mounting and connecting devices are formed; An electrical connector mounted to the substrate for electrical connection to an external device; An optical device package for performing photoelectric conversion or all-optical conversion of a signal; An optical control element controlling a driving of the optical element package; And an optical transmission path for transmitting an optical signal emitted or incident from the optical device package, wherein the optical device package has a structure in which an optical device chip is covered by a housing, and the optical device package is used for electrical connection with the substrate. The lead of the optical device package is mounted to be electrically connected to the electrode pad formed on the upper surface of the substrate, the light input or output direction of the optical device chip has a horizontal structure, such as the longitudinal direction of the substrate It provides a photoelectric wiring module, characterized in that.

상기와 같은 본 발명은 광전 배선 모듈의 소자 및 부품을 별도의 가공 없이 그대로 사용할 수 있으며, 저비용, 고신뢰성으로 대량 생산이 용이하며, 이러한 소자 및 부품을 기판에 장착하는 공정이 용이하여 제조 속도 등의 양산성을 보장할 수 있다. 아울러, 광전송로의 미러면 가공 공정을 하지 않아도 된다.The present invention as described above can be used as it is, without any additional processing of devices and components of the photoelectric wiring module, easy to mass production with low cost, high reliability, easy to process the process of mounting such devices and components on the substrate, manufacturing speed, etc. Can ensure the mass production of. In addition, it is not necessary to perform the mirror surface processing process of an optical transmission path.

또한, 본 발명은 광소자 패키지와 광전송로 간의 수평 정렬 구조로서, 렌즈, 미러 등의 별도의 부재 없이 광소자 패키지와 광전송로가 서로 근접된 거리로 광 직접 접속(butt-coupling)될 수 있고, 광소자 패키지와 광전송로 결합 시 계측장비로 측정을 하면서 위치 조정 등을 수행하는 능동 광학 정렬이 아닌 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 할 수 있고, 광 결합 신뢰성 보장, 부품 장착 물리적 안정성 등을 보장할 수 있다.In addition, the present invention is a horizontal alignment structure between the optical device package and the optical transmission path, the optical device package and the optical transmission path can be directly connected (butt-coupling) at a distance close to each other without a separate member such as a lens, a mirror, When optical device package and optical transmission path are combined, passive optical alignment can be performed instead of active optical alignment that performs position adjustment while measuring with measurement equipment, ensuring optical coupling reliability, physical stability of component mounting, etc. can do.

또한, 본 발명은 수직 정렬이 아닌 수평 정렬 구조를 가지기 때문에 광 결합 이격거리를 최소화하여 광전 배선 모듈의 소형화, 저배화를 도모할 수 있다.In addition, since the present invention has a horizontal alignment structure instead of vertical alignment, it is possible to miniaturize and reduce the size of the photoelectric wiring module by minimizing the light coupling separation distance.

또한, 본 발명은 기기 내 및 기기 간에 범용적으로 적용될 수 있으며, 응용 제품에 적용되는데 있어 성능, 신뢰성을 보장할 수 있어 광전 배선 모듈의 상용화를 도모할 수 있다.
In addition, the present invention can be applied universally in and between devices, and can be applied to an application product to ensure performance and reliability, thereby enabling commercialization of the photoelectric wiring module.

도 1은 기기 내 보드 간 연결에 사용되는 종래기술의 광 케이블 모듈에 대한 일실시예 사시도.
도 2는 기기 내 칩 간 연결에 사용되는 종래기술의 광전 변환 모듈에 대한 일실시예 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 광전 배선 모듈에 대한 일실시예 사시도.
도 4는 본 발명에서 제시하는 광소자 패키지에 대한 일실시예 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 송수신부를 구비한 광전 배선 모듈에 대한 일실시예 사시도.
도 6은 본 발명의 광전 배선 모듈이 적용되는 기기를 보여주기 위한 설명도.
도 7은 본 발명의 광전 배선 모듈에 사용되는 전기커넥터를 보여주기 위한 설명도.
1 is a perspective view of one embodiment of a prior art optical cable module used for board-to-board connections in a device;
2 is a perspective view of one embodiment of a prior art photoelectric conversion module used for in-device chip connection.
3 is a perspective view of an embodiment of a photoelectric wiring module according to the present invention;
Figure 4 is a perspective view of an embodiment of an optical device package proposed in the present invention.
Figure 5 is a perspective view of an embodiment of a photoelectric wiring module having a transceiver according to the present invention.
6 is an explanatory diagram for showing a device to which the photoelectric wiring module of the present invention is applied.
7 is an explanatory diagram showing an electrical connector used in the photoelectric wiring module of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
The above objects, features, and advantages will become more apparent from the detailed description given hereinafter with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains may share the technical idea of the present invention. It will be easy to implement. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 광전 배선 모듈에 대한 일실시예 사시도이다.3 is a perspective view of an embodiment of a photoelectric wiring module according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광전 배선 모듈(30)의 송신부 또는 수신부는 기판(31) 상의 전기커넥터(32), 광제어소자(33), 광소자 패키지(34), 광전송로(35) 및 전극패드(36)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the transmitting unit or the receiving unit of the photoelectric wiring module 30 according to the present invention is an electrical connector 32, an optical control element 33, an optical element package 34, and an optical transmission path on the substrate 31. 35 and an electrode pad 36.

도 4는 본 발명에서 제시하는 광소자 패키지에 대한 일실시예 사시도이며, 본 발명의 이해를 도모하고자 투시도를 도시하였다. 도 4a는 광소자 패키지(34)를 45° 측면 위에서 바라 본 투시도이고, 도 4b는 광소자 패키지(34)를 밑에서 위로 바라 본 투시도이다.4 is a perspective view of an embodiment of an optical device package according to the present invention, and a perspective view is shown for the purpose of understanding the present invention. 4A is a perspective view of the optical device package 34 viewed from a 45 ° side view, and FIG. 4B is a perspective view of the optical device package 34 viewed from the bottom up.

도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광소자 패키지는 소정 크기의 개구부(46)가 형성된 하우징(45)과, 하우징(45) 내에 실장되는 광소자 칩(44)과, 광소자 칩(44)의 전극패드(42)에 전기적 연결되어 하우징(45)의 바닥면에서 외부로 노출된 형태의 리드(43)로 구성된다. 여기서, 하우징(45)은 광소자 칩(44)을 모두 덮거나, 광소자 칩(44)의 광 입사 또는 출사 방향의 일부 측면만을 덮는 형태의 구조를 가질 수 있다. 이러한 본 발명의 광소자 패키지를 일명 'Side View 광소자 패키지'라 정의할 수 있으며, 사출물 하우징과 금속 리드와 광소자 칩으로 패키징하여 구현할 수 있다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the optical device package of the present invention includes a housing 45 having an opening 46 having a predetermined size, an optical device chip 44 mounted in the housing 45, and an optical device chip. The lead 43 is electrically connected to the electrode pad 42 of the 44 and exposed to the outside from the bottom surface of the housing 45. Here, the housing 45 may have a structure that covers all of the optical device chip 44 or covers only a part of the side surface of the optical device chip 44 in the light incident or exiting direction. Such an optical device package of the present invention may be defined as a 'side view optical device package', and may be implemented by packaging an injection molded housing, a metal lead, and an optical device chip.

특히, 본 발명에서 광소자 패키지(34)의 리드(43)는 하우징(45)의 바닥면에 형성되어 기판(31)의 상부면에 형성된 전극패드(36) 위에 전기적 연결되게 장착되며, 기판(31) 상의 광소자 패키지(34) 장착 위치에 대해 광 입사 또는 출사 방향이 기판의 길이 방향과 같이 수평 구조를 갖게 광소자 칩(44)이 하우징(45) 내에 실장되어 있다. 여기서, 광소자 패키지(34)를 기판(31)에 장착하는데 있어 광소자 패키지(34)의 리드(43)와 기판(31)의 전극패드(36) 간에 플립 칩 본딩(flip chip bonding), SMT, 리플로우(reflow), 와이어 본딩(wire bonding) 중 어떠한 공정을 사용해도 무방하다.In particular, in the present invention, the lead 43 of the optical device package 34 is formed on the bottom surface of the housing 45 to be electrically connected to the electrode pad 36 formed on the top surface of the substrate 31. The optical element chip 44 is mounted in the housing 45 so that the direction of light incidence or emission is parallel to the mounting position of the optical element package 34 on the 31. Here, in mounting the optical device package 34 to the substrate 31, flip chip bonding, SMT, between the lead 43 of the optical device package 34 and the electrode pad 36 of the substrate 31. , Reflow or wire bonding can be used.

도 4c는 본 발명에서 제시하는 광소자 패키지에 대한 다른 실시예를 보여주는 사시도이다.Figure 4c is a perspective view showing another embodiment of the optical device package proposed in the present invention.

도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광소자 패키지는 절연성기판(81) 상면에 전극패드(82)가 형성되어 있으며, 절연성기판 상면의 전극패드(82)와 전기적 연결되는 리드(83)가 절연성기판(81)의 측면에 형성되어 있다. 상기 절연성기판(81) 상면의 전극패드(82)에 광소자 칩(84)이 장착되며, 상기 절연성기판(81) 상면의 광소자 칩(84)을 덮는 하우징(85)을 포함한다. 상기 하우징(85)의 상부는 소정 크기를 갖는 개구부(86)가 형성되어 있다. 이러한 광소자 패키지는 사출물 하우징과 금속 리드와 광소자 칩으로 패키징하여 구현할 수 있다.As shown in FIG. 4C, in the optical device package according to another exemplary embodiment, an electrode pad 82 is formed on an upper surface of the insulating substrate 81, and is electrically connected to the electrode pad 82 on the upper surface of the insulating substrate 81. The lead 83 is formed on the side of the insulating substrate 81. The optical device chip 84 is mounted on the electrode pad 82 on the upper surface of the insulating substrate 81, and includes a housing 85 covering the optical device chip 84 on the upper surface of the insulating substrate 81. The upper portion of the housing 85 is formed with an opening 86 having a predetermined size. Such an optical device package may be implemented by packaging an injection molding housing, a metal lead, and an optical device chip.

도 4c의 광소자 패키지의 리드(83)는 기판(31)의 상부면에 형성된 전극패드(36) 위에 전기적 연결되게 장착되어, 기판(31) 상에 광소자 패키지가 장착되는 경우에 광소자 칩(44)의 광 입사 또는 출사 방향이 기판(31)의 길이 방향과 같이 동일한 수평 선 상에 이루어지게 된다.The lead 83 of the optical device package of FIG. 4C is mounted to be electrically connected to the electrode pad 36 formed on the upper surface of the substrate 31 so that the optical device chip is mounted when the optical device package is mounted on the substrate 31. The light incidence or emission direction of the 44 is made on the same horizontal line as the longitudinal direction of the substrate 31.

본 발명에서 도 4와 같은 광소자 패키지를 안출한 이유는 다음과 같다.The reason why the optical device package as shown in Figure 4 in the present invention is as follows.

일반적으로 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저 다이오드)은 DBR 레이저가 그 끝이 돌려진 형태로서 통상의 LD와 다르게 광이 측면이 아닌 표면에서 방출된다.In general, a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) is a type in which a DBR laser is rotated at its end, and light is emitted from a non-lateral surface unlike a normal LD.

즉, VCSEL 칩의 다이가 광전 배선 모듈의 기판 상면에 장착되어 기판 윗방향으로 광을 방출하며, 광전송로와 광 결합을 하기 위해 45° 미러면을 사용해 90°로 수직되게 경로 변경을 해 줘야 한다.That is, the die of the VCSEL chip is mounted on the upper surface of the substrate of the photoelectric wiring module to emit light upward, and the path must be changed vertically at 90 ° using a 45 ° mirror surface to couple the light with the optical transmission path. .

다시 말하면, 기판에 올려진 광전송로를 향해 광을 방출할 수 있게 VCSEL 칩을 기판에 장착할 수 없으며, 그에 따라, 종래기술에서 설명한 바와 같이 VCSEL 칩을 기판 상면에 장착하거나 기판 측면에 장착하는 경우에 많은 문제점이 발생함을 확인할 수 있다.In other words, the VCSEL chip cannot be mounted on the substrate to emit light toward the optical transmission path mounted on the substrate, and thus, when the VCSEL chip is mounted on the upper surface of the substrate or on the side of the substrate as described in the related art. You can see that there are a lot of problems.

한편, 주지의 LED 패키지도 광 출사면의 반대면측[즉 칩의 다이 부분]에 리드가 형성된 구조이므로 이 역시 기판에 올려진 광전송로를 향해 광을 방출할 수 없다. 즉, LED 패키지 구조를 광전 배선 모듈에 전용하더라도 광 결합을 보장할 수 없는 것이다.On the other hand, the well-known LED package also has a structure in which leads are formed on the side opposite to the light exit surface (i.e., the die portion of the chip), which also cannot emit light toward the optical transmission path mounted on the substrate. That is, even if the LED package structure is dedicated to the photoelectric wiring module, optical coupling cannot be guaranteed.

이에, 본 발명에서는 기판 위에서 VCSEL 칩과 광전송로가 평행한 동일 축 상에 배치되어 광 결합할 수 있게 하기 위해[주; 이를 본 발명에서는 '수평 정렬 구조'라 정의함] 도 4와 같은 광소자 패키지를 제시하며, 이로부터 광 직접 접속(butt-coupling), 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 달성할 수 있는 것이다.Thus, in the present invention, the VCSEL chip and the optical transmission path are arranged on the same axis in parallel on the substrate to enable optical coupling. In the present invention, it is defined as a 'horizontal alignment structure'. The optical device package shown in FIG. 4 is provided, and from this, optical direct connection (butt-coupling) and passive optical alignment (passive-alignment) can be achieved.

물론, VCSEL과 PD가 동일한 구조를 가지기 때문에 본 발명에서 PD도 도 4와 같이 광소자 패키지화 할 수 있다. 즉, 후술할 발광소자 패키지(54) 및 수광소자 패키지(64)는 상기 설명한 광소자 패키지(34)의 구조를 따른다.Of course, since the VCSEL and the PD have the same structure, in the present invention, the PD can be packaged as an optical device as shown in FIG. 4. That is, the light emitting device package 54 and the light receiving device package 64 to be described later follow the structure of the optical device package 34 described above.

상기 발광소자 패키지(54)는 발광소자 칩을 구비하고, 이 발광소자 칩은 소정 파장 대역 및 수~수십 Gbps 성능을 갖는 VCSEL, LED 등으로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 VCSEL인 것이 좋다. 상기 수광소자 패키지(64)는 수광소자 칩을 구비하고, 이 수광소자 칩은 PD 등으로 구현될 수 있다.The light emitting device package 54 includes a light emitting device chip, and the light emitting device chip may be implemented as a VCSEL, an LED, or the like having a predetermined wavelength band and performance of several to several tens of Gbps, and preferably, the VCSEL. The light receiving device package 64 may include a light receiving device chip, and the light receiving device chip may be implemented with a PD or the like.

본 발명의 광소자 패키지(34)와 광전송로(70) 간 광 결합 구조에 대해서는 하기에서 다시 상세히 후술하기로 한다.The optical coupling structure between the optical device package 34 and the optical transmission path 70 of the present invention will be described later in detail.

이하, 기술 설명 이해를 도모하고자 본 발명에 대해 도 5를 참조하여 송신부 및 수신부를 구비한 광전 배선 모듈로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG. 5 as a photoelectric wiring module including a transmitter and a receiver in order to understand the technical description.

도 5는 본 발명에 따른 송수신부를 구비한 광전 배선 모듈에 대한 일실시예 사시도이다.5 is a perspective view of an embodiment of a photoelectric wiring module having a transceiver according to the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광전 배선 모듈(40)의 송신부(50)는 제1기판(51) 상의 제1전기커넥터(52), 발광제어소자(53), 발광소자 패키지(54) 및 제1전극패드(55)를 포함하고, 수신부(60)는 제2기판(61) 상의 제2전기커넥터(62), 수광제어소자(63), 수광소자 패키지(64) 및 제2전극패드(65)를 포함하고, 송신부(50)와 수신부(60) 간에 광전송로(70)가 구성된다. 부가적으로, 송신부(50)의 제1기판(51), 광전송로(70) 및 수신부(60)의 제2기판(61)에는 전기신호 전송을 위한 별도의 전기 배선이 더 형성되어 있을 수 있다.As shown in FIG. 5, the transmitting unit 50 of the photoelectric wiring module 40 according to the present invention includes a first electrical connector 52, a light emitting control element 53, and a light emitting device package (1) on the first substrate 51. 54 and a first electrode pad 55, and the receiver 60 includes a second electrical connector 62, a light receiving control element 63, a light receiving element package 64, and a second on the second substrate 61. An electrode pad 65 is included, and an optical transmission path 70 is formed between the transmitter 50 and the receiver 60. In addition, a separate electrical wire for transmitting an electrical signal may be further formed on the first substrate 51 of the transmitter 50, the optical transmission path 70, and the second substrate 61 of the receiver 60. .

도 5의 광전 배선 모듈의 소자 및 부품, 즉 제1전기커넥터(52), 발광제어소자(53), 발광소자 패키지(54), 제2전기커넥터(62), 수광제어소자(63), 수광소자 패키지(64)는 서로 독립적으로 기판(51, 61) 상에 배치되는 구조를 가진다. 이러한 소자 및 부품은 기판 상에 개별적으로 또는 동시에 플립 칩 본딩(flip chip bonding), SMT, 리플로우(reflow), 와이어 본딩(wire bonding) 등과 같은 어느 하나의 공정 또는 선택적 조합 공정을 통해 장착될 수 있다.Elements and components of the photoelectric wiring module of FIG. 5, that is, the first electrical connector 52, the light emitting control element 53, the light emitting element package 54, the second electric connector 62, the light receiving control element 63, and the light receiving element The device package 64 has a structure disposed on the substrates 51 and 61 independently of each other. These devices and components can be mounted on the substrate individually or simultaneously through any one process or optional combination process such as flip chip bonding, SMT, reflow, wire bonding, and the like. have.

상기 제1기판(51) 및 제2기판(61)은 각종 소자를 장착(실장)하기 위한 배선 및 전극패드를 구비하고 있다. 이러한 기판(51, 61)은 단면 PCB, 양면 PCB, 다층 PCB, FPC, IC기판, 인터포저 등 절연 특성을 갖는 기재로 이루어지면 족하고, 고밀도, 소형화 회로 구현이 용이한 다층 PCB인 것이 바람직하다.The first substrate 51 and the second substrate 61 are provided with wirings and electrode pads for mounting (mounting) various elements. The substrates 51 and 61 may be formed of a substrate having insulation characteristics such as a single-sided PCB, a double-sided PCB, a multilayer PCB, an FPC, an IC substrate, an interposer, and are preferably a multilayer PCB that is easy to implement high density and miniaturized circuits.

즉, 도 5와 같이 제1기판(51)은 제1전기커넥터(52), 발광제어소자(53), 발광소자 패키지(54)의 리드(다이)와의 전기적 접속을 위한 제1전극패드(55) 등과 같은 배선 및 전극패드가 형성되어 있다. 제2기판(61)은 제2전기커넥터(62), 수광제어소자(63), 수광소자 패키지(64)의 리드(다이)와의 전기적 접속을 위한 제2전극패드(65) 등과 같은 배선 및 전극패드가 형성되어 있다.That is, as shown in FIG. 5, the first substrate 51 has a first electrode pad 55 for electrical connection with the first electrical connector 52, the light emitting control device 53, and the lead (die) of the light emitting device package 54. Wirings and electrode pads are formed. The second substrate 61 includes wirings and electrodes, such as a second electrical connector 62, a light receiving control element 63, and a second electrode pad 65 for electrical connection with a lead (die) of the light receiving element package 64. The pad is formed.

상기 발광제어소자(53)는 제1전기커넥터(52)를 통해 입력받은 전기신호 신호처리를 거쳐 이 전기신호가 광신호로 변환되도록 발광소자 패키지(54)를 구동, 제어한다. 이러한 발광제어소자(53)는 SerDes 칩, Driver-IC, 저항기 등의 부품으로 구성될 수 있다.The light emitting control device 53 drives and controls the light emitting device package 54 to convert the electric signal into an optical signal through an electric signal signal processing input through the first electric connector 52. The light emission control element 53 may be composed of components such as a SerDes chip, a driver IC, and a resistor.

상기 수광제어소자(63)는 수광소자 패키지(64)를 구동, 제어하여 광전송로(70)로부터 입력받은 광신호를 전기신호로 변환되도록 하여 신호처리 한다. 이러한 수광제어소자(63)는 TIA(Trans-impedance Amplifier), 증폭기, SerDes 칩 등의 부품으로 구성될 수 있다.The light receiving control device 63 drives and controls the light receiving device package 64 so as to convert an optical signal received from the optical transmission path 70 into an electrical signal to process the signal. The light receiving control device 63 may be formed of components such as a TIA (Trans-impedance Amplifier), an amplifier, a SerDes chip, and the like.

상기 광전송로(70)는 광도파로, 광파이버(예; POF 등) 등으로 구현될 수 있으며, 광 전송 매개체로서 코어, 클래드를 구비하면 족하다.The optical transmission path 70 may be implemented as an optical waveguide, an optical fiber (eg, POF, etc.), and may include a core and a clad as an optical transmission medium.

본 발명에서 발광소자 패키지(54)와 광전송로(70) 간의 광 결합, 수광소자 패키지(64)와 광전송로(70) 간의 광 결합에 대해 도 3과 도 4를 함께 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The optical coupling between the light emitting device package 54 and the optical transmission path 70 and the optical coupling between the light receiving device package 64 and the optical transmission path 70 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 as follows. same.

도 3 및 도 4에서, 광소자 패키지(34)의 리드(43)를 기판(31) 상의 전극패드(36) 위에 올려 장착하고, 광전송로(35)의 소정 길이로 돌출된 코어를 광소자 패키지(34)의 하우징(45) 상부에 형성된 소정 크기를 갖는 개구부(46)로 삽입한다. 이때, 광전송로(35)의 코어 끝단을 광소자 패키지(34) 내부의 광소자 칩(44)의 출사면(또는 입사면)에 거의 근접되는 위치(예; 수십 ㎛ 이내의 이격 거리)까지 삽입하는 것이 바람직하다. 덧붙여, 광소자 패키지(34)의 개구부(46)의 직경은 광전송로(35)의 코어의 직경과 동일하거나 소정 크기 이상 더 큰 것이 바람직하다.3 and 4, the lead 43 of the optical device package 34 is mounted on the electrode pad 36 on the substrate 31, and the core protruding to a predetermined length of the optical transmission path 35 is mounted on the optical device package. It is inserted into an opening 46 having a predetermined size formed on the housing 45 of the 34. In this case, the core end of the optical transmission path 35 is inserted to a position (eg, a separation distance within several tens of micrometers) which is almost close to the exit surface (or the entrance surface) of the optical device chip 44 in the optical device package 34. It is desirable to. In addition, the diameter of the opening 46 of the optical device package 34 is preferably equal to or larger than the diameter of the core of the optical transmission path 35.

그리고, 광소자 패키지(34)의 개구부(46)를 통해 광 투과성 에폭시를 주입해 하우징(45) 내부를 충진하여, 서로 이격된 광전송로(35) 코어와 광소자 칩(44) 출사면(또는 입사면) 사이의 광 결합을 보상하고, 광전송로(35) 코어의 흔들거림을 잡아줘 고정 부착되도록 한다. 여기서, 광 투과성 에폭시는 광전송로(35)와 비슷한 굴절률을 가지며, 광 투과성이 좋은 폴리머 계열의 에폭시를 사용하는 것이 바람직하다. 일례로, 1.2 ~ 1.8의 굴절률을 가지고, 광전송로(35)의 파장 대역에서 80 ~ 95%의 광 투과율을 가지는 광 투과성 에폭시가 사용될 수 있다.Then, the light-transmitting epoxy is injected through the opening 46 of the optical device package 34 to fill the inside of the housing 45, so that the optical transmission path 35 core and the optical device chip 44 exiting surface (or Compensating the light coupling between the (incident surface), and to shake the core of the optical transmission path 35 to be fixedly attached. Here, the light transmissive epoxy has a refractive index similar to that of the optical transmission path 35, and it is preferable to use a polymer-based epoxy having good light transmittance. For example, a light transmissive epoxy having a refractive index of 1.2 to 1.8 and a light transmittance of 80 to 95% in the wavelength band of the optical transmission path 35 may be used.

한편, 광전송로(35)의 흔들거림 방지 및 고정 부착을 위하여 광전송로(35)를 기판(31) 상에 올리고 광전송로(35)의 측면 및 하면에 에폭시 접착, 충진을 할 수 있다.On the other hand, in order to prevent shaking and fixed attachment of the optical transmission path 35, the optical transmission path 35 may be placed on the substrate 31 and epoxy bonding and filling may be performed on the side and bottom surfaces of the optical transmission path 35.

위와 같은 광소자 패키지와 광전송로 간 광 결합 구조를 갖는 본 발명의 광전 배선 모듈은 다음과 같은 장점이 있다.The photoelectric wiring module of the present invention having the optical coupling structure between the optical device package and the optical transmission path as described above has the following advantages.

광소자 패키지 등을 포함하는 광전 배선 모듈의 소자 및 부품을 별도의 가공 없이 그대로 사용할 수 있으며, 저비용, 고신뢰성으로 대량 생산이 용이하며, 이러한 소자 및 부품을 기판에 장착하는 공정이 용이하여 제조 속도 등의 양산성을 보장할 수 있다. 아울러, 광전송로의 미러면 가공 공정을 하지 않아도 된다.The components and parts of the photoelectric wiring module including the optical device package can be used as they are without additional processing, and the mass production is easy with low cost and high reliability. The mass productivity of this etc. can be ensured. In addition, it is not necessary to perform the mirror surface processing process of an optical transmission path.

광소자 패키지와 광전송로 간의 수평 정렬 구조로서, 렌즈, 미러 등의 별도의 부재 없이 광소자 패키지와 광전송로가 서로 근접된 거리로 광 직접 접속(butt-coupling)될 수 있고, 광소자 패키지와 광전송로 결합 시 계측장비로 측정을 하면서 위치 조정 등을 수행하는 능동 광학 정렬이 아닌 수동 광학 정렬(passive-alignment)을 할 수 있고, 광 결합 신뢰성 보장, 부품 장착 물리적 안정성 등을 보장할 수 있다.As a horizontal alignment structure between the optical device package and the optical transmission path, the optical device package and the optical transmission path can be directly butt-coupling at a close distance to each other without a separate member such as a lens and a mirror, and the optical device package and the optical transmission path When combined with a furnace, passive optical alignment can be performed instead of active optical alignment that performs position adjustment while measuring with measurement equipment, and can guarantee optical coupling reliability and physical stability of component mounting.

수직 정렬이 아닌 수평 정렬 구조를 가지기 때문에 광 결합 이격거리를 최소화하여 광전 배선 모듈의 소형화, 저배화를 도모할 수 있다.Because of the horizontal alignment structure rather than the vertical alignment, the optical coupling separation distance can be minimized, thereby miniaturizing and lowering the photoelectric wiring module.

기기 내 및 기기 간에 범용적으로 적용될 수 있으며, 응용 제품에 적용되는데 있어 성능, 신뢰성을 보장할 수 있어 광전 배선 모듈의 상용화를 도모할 수 있다.It can be applied universally in and between devices, and can be applied to application products to ensure performance and reliability, thereby enabling the commercialization of photoelectric wiring modules.

다음으로, 본 발명의 광전 배선 모듈의 전기커넥터, 즉 전기 접속 인터페이스에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.Next, an electrical connector, ie, an electrical connection interface, of the photoelectric wiring module of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 본 발명의 광전 배선 모듈이 적용되는 기기를 보여주기 위한 설명도이고, 도 7은 본 발명의 광전 배선 모듈에 사용되는 전기커넥터를 보여주기 위한 설명도이다.6 is an explanatory diagram for showing a device to which the photoelectric wiring module of the present invention is applied, and FIG. 7 is an explanatory diagram for showing an electrical connector used in the photoelectric wiring module of the present invention.

본 발명의 광전 배선 모듈은 기기 내에서 보드 간 대용량 데이터 고속 전송 또는 기기 간 대용량 데이터 고속 전송에 사용될 수 있는데, 기기 내에 탑재되는 경우에는 광전 배선 모듈이 보드에 장착되며, 기기 간에 탑재되는 경우에는 광전 배선 모듈이 해당 기기에 장착된다.The photoelectric wiring module of the present invention can be used for high-speed data transfer between boards in a device or high-speed data transfer between devices. When mounted in a device, the photoelectric wiring module is mounted on a board, and when mounted between devices, The wiring module is mounted on the device.

이를 위해 광전 배선 모듈의 송신부(50) 및 수신부(60)는 보드 또는 기기와의 전기적 접속을 위한 제1전기커넥터(52) 및 제2전기커넥터(62)를 각각 구비한다. 덧붙여, 일반적으로 보드와의 전기 접속 인터페이스는 전기커넥터, 기기와의 전기 접속 인터페이스는 전기단자로 통칭하는데, 본 발명에서 전기커넥터는 전기단자를 포함하는 것으로 정의한다.To this end, the transmitter 50 and the receiver 60 of the photoelectric wiring module include a first electrical connector 52 and a second electrical connector 62 for electrical connection with a board or device, respectively. In addition, generally, the electrical connection interface with the board is referred to as an electrical connector, and the electrical connection interface with the device is generally referred to as an electrical terminal. In the present invention, the electrical connector is defined as including an electrical terminal.

기기 내 광전 배선 모듈에 대해 스마트폰에서 CPU와 디스플레이 간 영상 데이터 전송을 예로 들며, 기기 간 광전 배선 모듈에 대해 DVD와 스마트TV 간 영상 데이터 전송을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.The video data transmission between the CPU and the display in the smartphone for the photoelectric wiring module in the device is taken as an example, and the video data transmission between the DVD and the smart TV for the photoelectric wiring module between the devices is as follows.

기기 내 광전 배선 모듈에서, 송신부(50)의 제1기판(51) 상의 제1전기커넥터(52)가 메인보드에 장착(탈착)되어 전기적 접속이 이루어지며, 메인보드에서 보내는 전기신호가 제1전기커넥터(52)를 통해 발광제어소자(53)로 입력된다. 한편, 수신부(60)의 제2기판(61) 상의 제2전기커넥터(62)가 디스플레이보드에 장착(탈착)되어 전기적 접속이 이루어지며, 수광제어소자(63)로부터 수신되는 전기신호가 제2전기커넥터(62)를 통해 디스플레이보드로 입력된다.In the photoelectric wiring module in the device, the first electrical connector 52 on the first substrate 51 of the transmitter 50 is mounted (detachable) on the main board to make an electrical connection, and the electrical signal sent from the main board is the first. It is input to the light emission control element 53 through the electrical connector 52. On the other hand, the second electrical connector 62 on the second substrate 61 of the receiver 60 is mounted (detachable) on the display board to make an electrical connection, and the electrical signal received from the light receiving control element 63 is second. It is input to the display board through the electrical connector 62.

기기 간 광전 배선 모듈에서, 송신부(50)의 제1기판(51) 상의 제1전기커넥터(52)가 DVD의 출력포트에 장착(탈착)되어 전기적 접속이 이루어지며, DVD의 전기신호가 제1전기커넥터(52)를 통해 발광제어소자(53)로 입력된다. 한편, 수신부(60)의 제2기판(61) 상의 제2전기커넥터(62)가 스마트TV의 입력포트에 장착(탈착)되어 전기적 접속이 이루어지며, 수광제어소자(63)로부터 수신되는 전기신호가 제2전기커넥터(62)를 통해 스마트TV로 입력된다.In the device-to-device photoelectric wiring module, the first electrical connector 52 on the first substrate 51 of the transmitter 50 is attached (detachable) to the output port of the DVD to make an electrical connection, and the electrical signal of the DVD is the first. It is input to the light emission control element 53 through the electrical connector 52. On the other hand, the second electrical connector 62 on the second substrate 61 of the receiver 60 is mounted (detachable) to the input port of the smart TV to make an electrical connection, the electrical signal received from the light receiving control element 63 Is input to the smart TV through the second electrical connector (62).

한편, 도 3에는 전기커넥터가 기판 하면에 장착되어 있는 것을 예로 들어 설명하였으나, 광소자 패키지 등 다른 부품이 장착된 동일한 면(기판 상면) 또는 기판 측면 또는 기판 상면(또는 하면)과 측면에 걸쳐 장착될 수 있다.In FIG. 3, the electrical connector is mounted on the lower surface of the substrate as an example. However, the electrical connector is mounted on the same side (substrate upper surface) or the side surface of the substrate or the upper surface (or lower surface) and the side on which other components such as an optical device package are mounted. Can be.

그리고, 전기커넥터 구조/형태에 대해 도 3에서 예시적으로 도시하였으나, 도 7과 같이 본 발명의 광전 배선 모듈에 사용되는 전기커넥터는 B2B 커넥터, FPC 커넥터, PCB to Wire 커넥터, MMI 커넥터, HDMI 커넥터, USB 커넥터 등 다양한 전기커넥터가 기판에 장착될 수 있다.In addition, although the electrical connector structure / shape is exemplarily illustrated in FIG. 3, the electrical connector used in the photoelectric wiring module of the present invention as shown in FIG. 7 includes a B2B connector, an FPC connector, a PCB to Wire connector, an MMI connector, and an HDMI connector. Various electrical connectors, such as USB connectors, can be mounted on the board.

전술한 본 발명의 일실시예에서는 단방향 데이터 전송의 광전 배선 모듈을 예로 들어 설명하였으나, 제1기판(51)에 송수신부를 함께 구성하고 제2기판(61)에 송수신부를 함께 구성하여 양방향 데이터 전송의 광전 배선 모듈을 구현할 수 있으며, 제1기판(51) 및 제2기판(61) 각각에 다수의 송수신부, 즉 광소자 패키지 어레이를 구성하여 다채널 양방향 데이터 전송의 광전 배선 모듈을 구현할 수도 있다.In the above-described embodiment of the present invention, the photoelectric wiring module of the unidirectional data transmission has been described as an example. However, the transmission / reception unit is configured together with the first substrate 51 and the transmission / reception unit is configured together with the second substrate 61 for bidirectional data transmission. An optoelectronic wiring module may be implemented, and a plurality of transceiver units, that is, an optical device package array, may be configured on each of the first substrate 51 and the second substrate 61 to implement an optoelectronic wiring module for multi-channel bidirectional data transmission.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 사출물 하우징에 광소자 칩을 패키징하여 광소자 패키지를 구성하였으나, 광소자(예; VCSEL, PD)와 광제어소자(예; Driver-IC, TIA, SerDes)를 사출물 하우징에 함께 단일 패키징하여 구현할 수도 있다.
In addition, in an embodiment of the present invention, an optical device package is formed by packaging an optical device chip in an injection molding housing, but an optical device (for example, VCSEL and PD) and an optical control device (for example, Driver-IC, TIA, SerDes) It can also be implemented in a single package together in an injection molding housing.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

31 : 기판 32 : 전기커넥터
33 : 광제어소자 34 : 광소자 패키지
35 : 광전송로 36 : 전극패드
42 : 전극패드 43 : 리드
44 : 광소자 칩 45 : 하우징
46 : 개구부
31 substrate 32 electrical connector
33: optical control device 34: optical device package
35: optical transmission path 36: electrode pad
42: electrode pad 43: lead
44: optical element chip 45: housing
46: opening

Claims (12)

광전 배선 모듈에 있어서,
소자의 장착 및 연결을 위한 배선 및 전극패드가 형성된 기판;
외부 기기에 전기 접속을 위해 상기 기판에 장착된 전기커넥터;
신호의 광전 변환 또는 전광 변환을 수행하는 광소자 패키지;
상기 광소자 패키지의 구동을 제어하는 광제어소자; 및
상기 광소자 패키지에서 출사 또는 입사되는 광신호를 전송하는 광전송로를 포함하며,
상기 광소자 패키지는 하우징으로 광소자 칩이 덮여있는 구조이며,
상기 광소자 패키지는 상기 기판과의 전기적 연결을 위한 리드를 포함하며,
상기 광소자 패키지의 리드는 상기 기판의 상부면에 형성된 전극패드 위에 전기적 연결되게 장착되어, 상기 광소자 칩의 광 입사 또는 출사 방향이 상기 기판의 길이 방향과 같이 수평 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
In the photoelectric wiring module,
A substrate on which wiring and electrode pads are formed for mounting and connecting devices;
An electrical connector mounted to the substrate for electrical connection to an external device;
An optical device package for performing photoelectric conversion or all-optical conversion of a signal;
An optical control element controlling a driving of the optical element package; And
It includes an optical transmission path for transmitting an optical signal emitted or incident from the optical device package,
The optical device package is a structure in which the optical device chip is covered with a housing,
The optical device package includes a lead for electrical connection with the substrate,
The lead of the optical device package is mounted so as to be electrically connected to the electrode pad formed on the upper surface of the substrate, the light input or output direction of the optical device chip has a horizontal structure as the longitudinal direction of the substrate Wiring module.
제 1 항에 있어서,
상기 광소자 패키지는,
소정 크기의 개구부가 형성된 하우징과,
상기 하우징 내에 실장되는 광소자 칩과,
상기 광소자 칩의 전극패드에 전기적 연결되어 상기 하우징의 바닥면에서 외부로 노출되어 있는 리드
를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method of claim 1,
The optical device package,
A housing having an opening of a predetermined size;
An optical device chip mounted in the housing;
A lead electrically connected to an electrode pad of the optical device chip and exposed to the outside from a bottom surface of the housing
Optoelectronic wiring module comprising a.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 광소자 패키지는,
절연성기판 상면에 전극패드가 형성되어 있고, 상기 절연성기판 상면의 전극패드와 전기적 연결되는 리드가 절연성기판 측면에 형성되어 있고, 상기 절연성기판 상면의 전극패드에 광소자 칩이 장착되어 있고, 상기 절연성기판 상면의 광소자 칩을 덮는 하우징에 소정 크기의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method of claim 1,
The optical device package,
An electrode pad is formed on an upper surface of the insulating substrate, a lead electrically connected to the electrode pad on the upper surface of the insulating substrate is formed on the side of the insulating substrate, and an optical device chip is mounted on the electrode pad on the upper surface of the insulating substrate. An opening having a predetermined size is formed in a housing covering an optical device chip on an upper surface of a substrate.
삭제delete 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 광소자 패키지와 상기 광전송로 간을 광 결합하는데 있어,
상기 광전송로의 소정 길이로 돌출된 코어를 상기 광소자 패키지의 하우징에 형성된 개구부에 삽입하는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method according to claim 2 or 4,
In optical coupling between the optical element package and the optical transmission path,
And a core protruding to a predetermined length of the optical transmission path into an opening formed in a housing of the optical device package.
제 6 항에 있어서,
상기 광전송로를 삽입하는데 있어,
상기 광전송로 코어 끝단을 상기 광소자 패키지 내부의 광소자 칩의 출사면 또는 입사면에 근접되는 위치까지 삽입하는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method according to claim 6,
In inserting the optical transmission path,
And inserting an end of the optical transmission path core to a position close to an exit surface or an entrance surface of an optical device chip in the optical device package.
제 6 항에 있어서,
상기 광소자 패키지와 상기 광전송로 간을 광 결합하는데 있어,
상기 광소자 패키지의 개구부를 통해 광 투과성 에폭시를 주입해 상기 광소자 패키지의 내부를 충진하는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method according to claim 6,
In optical coupling between the optical element package and the optical transmission path,
Optoelectronic wiring module, characterized in that to fill the inside of the optical device package by injecting a light-transmissive epoxy through the opening of the optical device package.
제 6 항에 있어서,
상기 광소자 패키지는,
상기 기판의 전극패드 위에서 플립 칩 본딩(flip chip bonding), SMT, 리플로우(reflow), 와이어 본딩(wire bonding) 중 어느 하나의 공정으로 상기 기판에 장착되는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method according to claim 6,
The optical device package,
And mounting on the substrate by any one of flip chip bonding, SMT, reflow, and wire bonding on the electrode pad of the substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 전기커넥터는,
기기 내 보드에 전기적 접속되기 위한 인터페이스를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method of claim 1,
The electrical connector,
A photoelectric wiring module having an interface for being electrically connected to a board in a device.
제 1 항에 있어서,
상기 전기커넥터는,
기기의 외부포트에 전기적 접속되기 위한 인터페이스를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method of claim 1,
The electrical connector,
A photoelectric wiring module having an interface for electrically connecting to an external port of a device.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 전기커넥터는,
상기 기판의 상면 또는 상기 기판의 하면 또는 상기 기판의 측면 또는 상기 기판의 상면과 측면에 걸쳐 또는 상기 기판의 하면과 측면에 걸쳐 상기 기판 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 광전 배선 모듈.
The method of claim 10 or 11,
The electrical connector,
And an upper surface of the substrate or a lower surface of the substrate or a side surface of the substrate or an upper surface and a side surface of the substrate or a lower surface and a side surface of the substrate.
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