KR20040026989A - Package module of optical waveguide device by using passive alignment device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 광도파로 소자와 다수의 광섬유를 정렬하여 부착시키는 피그테일링(Pigtailing) 공정시 수동정렬이 가능한 기술을 제공하며, 광도파로 소자 패키징시 수동정렬 방식에 의한 패키징 공정이 가능하기 때문에 레이저광을 입력시키면서 출력되는 광의 세기를 모니터링 하면서 정렬할 필요가 없이 기계적인 조립만으로도 정렬이 완료되기 때문에 고속 패키징이 가능하여 대량생산을 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a package module of an optical waveguide device using a passive alignment device and a method of manufacturing the same, and provides a technique capable of manual alignment in a pigtailing process of aligning and attaching an optical waveguide device and a plurality of optical fibers. The packaging process by manual alignment method is possible when packaging the optical waveguide device, so it is not necessary to align while monitoring the intensity of the output light while inputting the laser light. It can work.
또한, 고정밀도가 요구되는 광섬유 수동정렬소자를 정밀한 사진식각공정을 통해 제작된 금형을 이용한 사출성형으로 대량 생산할 수 있으므로 제품의 단가를 낮출 수 있는 효과가 발생한다.In addition, the high-precision optical fiber passive alignment device can be mass-produced by injection molding using a mold manufactured through a precise photolithography process, thereby reducing the cost of the product.
Description
본 발명은 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광도파로 소자와 광섬유를 수동정렬 방식으로 패키징함으로써, 종래와 같이 레이저광을 입력시키면서 출력되는 광의 세기를 모니터링 하면서 정렬할 필요가 없이, 기계적인 조립만으로도 정렬이 완료되기 때문에, 고속 패키징이 가능하여 대량생산 및 제조단가를 줄일 수 있는 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a package module of an optical waveguide device using a passive alignment device and a method for manufacturing the optical waveguide device. More particularly, the optical waveguide device and an optical fiber are packaged in a manual alignment method, and thus the light outputted while inputting a laser light as in the prior art. Since the alignment is completed by mechanical assembly alone without the need to align the intensity monitoring, the package module and the manufacturing method of the optical waveguide device using a manual alignment element that can be packaged at a high speed to reduce mass production and manufacturing cost It is about.
일반적으로, 광소자의 패키징 공정이 매우 어려우며 고비용이 소요되는 이유는 제조된 광소자에 광섬유를 정렬하고 고정시키는 광섬유 실장 공정이 매우 어렵기 때문이다.In general, the packaging process of the optical device is very difficult and the high cost is because the optical fiber mounting process for aligning and fixing the optical fiber to the manufactured optical device is very difficult.
도 1은 일반적인 광도파로 소자의 패키징 공정 개념도로써, 광도파로소자(10)는 입력 광섬유 어레이(21)와 출력 광섬유 어레이(22)를 광학적으로 정렬시켜, 접착시킴으로써 패키징된다.1 is a conceptual view illustrating a packaging process of a general optical waveguide device. The optical waveguide device 10 is packaged by optically aligning and bonding the input optical fiber array 21 and the output optical fiber array 22.
그런데, 입출력 광섬유 어레이를 광도파로 소자에 정확히 정렬시키기 위해서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 광축 방향(X), 광축에 대한 수평직교 방향(Y)과 수직직교 방향(Z)의 직교방향성 변수들과, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광축(1)에 대하여, X,Y,Z 회전방향(??x, ??y, ??z)의 변수들에 대한 정렬이 이루어져야 한다.However, in order to accurately align the input / output optical fiber array with the optical waveguide device, as shown in FIG. 2A, the orthogonality parameters of the optical axis direction (X), the horizontal orthogonal direction (Y) and the vertical orthogonal direction (Z) with respect to the optical axis and 2B, alignment with respect to the optical axis 1 should be made with respect to the variables in the X, Y, Z rotational directions (?? x , ?? y , ?? z ).
즉, 광섬유 정렬공정에는 입력측에 6개, 출력측에 6개, 총 12개의 정렬 변수가 존재한다.That is, in the optical fiber alignment process, there are six alignment variables, six on the input side and six on the output side.
광섬유와 광도파로 소자의 정렬 공정은 이처럼 많은 변수가 존재함으로 인해 상당한 시간과 비용이 소요되는 매우 어려운 공정이다.The alignment process of optical fiber and optical waveguide devices is a very difficult process that takes considerable time and cost due to such many variables.
이하에서 종래 기술에 따른 광소자 패키징 공정 및 소자를 소개한다.Hereinafter, an optical device packaging process and device according to the prior art will be introduced.
첫 번째로, 다축 정렬 스테이지를 이용한 정렬 방법(통상, 능동 정렬(Active alignment)방법)은 6축 이상의 자유도를 가진 정밀 정렬 스테이지를 입력측과 출력측에 위치시키고, 각각의 스테이지(Stage)에 광섬유 어레이를 장착한다.First, the alignment method using the multi-axis alignment stage (normally, active alignment method) places a precision alignment stage having six degrees of freedom or more at the input side and the output side, and places an optical fiber array at each stage. Mount it.
그리고, 두 스테이지의 중간에 도파로 소자 칩을 위치시킨 후, 이들을 수작업(Manual)으로 정렬하거나 자동정렬 알고리즘을 구현시킨 자동 정렬 장치(Automatic alignment machine)를 이용하여 정렬한다.The waveguide device chips are positioned in the middle of the two stages, and then aligned using a manual alignment or an automatic alignment machine that implements an automatic alignment algorithm.
이 방법은 입력단에 레이저를 입사시키고 출력되는 광의 세기를 모니터링하면서 정렬공정을 진행한다는 점에서 능동 정렬(Active alignment) 방법이다.This method is an active alignment method in that the alignment process is performed while injecting a laser into the input terminal and monitoring the intensity of the output light.
이 방법은 광도파로 소자와 광섬유 어레이를 정렬시키기 위해서 입력측과 출력측에 각각 6개의 정렬변수가 있어 이들을 모두 만족시키는데 상당한 시간이 소요된다.This method has six alignment variables on the input side and the output side, respectively, to align the optical waveguide element and the optical fiber array, which takes considerable time to satisfy them.
그리고, 정렬하는데 시간을 줄이기 위해 자동 정렬 장치(Automatic alignment machine)를 사용하였지만, 이 장치는 상당히 고가이며, 이 장치에 샘플을 장착하는 시간 및 자동 정렬 시간이 상당히 긴 편이다.And although an automatic alignment machine was used to reduce the time to align, the device is quite expensive, and the time for loading a sample into the device and the automatic alignment time are quite long.
두 번째로, 미국 특허(US5046809, US5239601, US5357593, US5579424)에 개시된 광도파로 소자 칩에 광섬유 정렬 홈을 동시에 형성시키는 방법은 동일한 기판 상에 광도파로와 광섬유 정렬 홈을 동시에 형성시켜 광섬유를 실장시키는 방법으로써, 광도파로와 광섬유의 중심이 일치되는 수동정렬이 가능한 방법이다.Secondly, the method of simultaneously forming the optical fiber alignment grooves in the optical waveguide device chip disclosed in the US patents (US5046809, US5239601, US5357593, US5579424) is a method of simultaneously mounting the optical waveguide and the optical fiber alignment grooves on the same substrate to mount the optical fiber In this way, the passive alignment where the center of the optical waveguide and the optical fiber coincide is possible.
이 방법은 수동정렬이 가능하지만, 실리콘 기판 위에 도파로를 형성시키고, 그 도파로 끝단을 일괄적으로 식각해 낸 후, 노출된 기판의 상에 V-홈을 형성시키기 위한 사진식각공정 및 실리콘 벌크(Bulk) 식각공정을 수행하는데 상당한 어려움이 따른다.This method allows for manual alignment, but forms a waveguide on the silicon substrate, etches the end of the waveguide collectively, and then forms a V-groove on the exposed substrate and a silicon bulk (Bulk). There is considerable difficulty in performing the etching process.
또 하나의 단점으로 건식식각에 의해 노출된 도파로 단면의 질, 특히 표면 조도가 뛰어나지 못하며, 단면의 조도는 건식식각에 의한 벽면 조도에 의존할 수밖에 없으므로, 건식식각에 의한 벽면의 조도는 아무리 좋더라도 수십 nm의 값이며 보통은 수백 nm의 값을 가진다.Another disadvantage is that the quality of the waveguide cross-section exposed by dry etching, especially the surface roughness, is not excellent, and the roughness of the cross section depends only on the wall roughness by dry etching, so no matter how good the roughness of the wall by dry etching is, Values of several tens of nm, usually hundreds of nm.
세 번째로, 기존의 6축 정렬 방식에서 정렬 변수를 줄일 수 있는 미국 특허US4639074호에 개시된 구조는 광도파로가 형성된 기판의 표면을 정렬을 위한면으로 이용함으로 인해 입력측과 출력측에 각각 1개의 정렬변수만이 존재하는 구조이다.Third, the structure disclosed in US Patent US4639074, which can reduce the alignment variable in the conventional 6-axis alignment method, has one alignment variable on the input side and the output side, respectively, by using the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed as an alignment surface. Only structure exists.
이 구조는 기존의 6축 정렬 변수를 1축(x축) 하나로 줄였다는 점에서 효과적인 정렬 소자라 할 수 있으나, 기판의 표면이 평면으로 유지되는 도파로 소자에는 적용이 가능하지만 표면에 두꺼운 막을 형성시킨 후, 이를 식각하여 제작하는 실리카 광도파로 소자에 적용하기는 어려운 구조이다.This structure is an effective alignment device in that the existing 6-axis alignment variable is reduced to one axis (x-axis), but it is applicable to waveguide devices in which the surface of the substrate is kept flat, but a thick film is formed on the surface. After that, it is difficult to apply to the silica optical waveguide device manufactured by etching it.
즉, 실리카 광도파로 소자의 경우 제조 공정상 기판의 상부가 매우 울퉁불퉁한 면을 가지기 때문에 정렬을 위한 기준면으로 사용하기에는 부적절하다.That is, the silica optical waveguide device is not suitable for use as a reference plane for alignment because the upper portion of the substrate has a very uneven surface in the manufacturing process.
또한, 이 소자의 정렬방식은 입력측에 레이저광을 입사시키고, 출력되는 광의 세기를 모니터링하면서 정렬 공정을 수행함으로 능동 정렬 방식이다.In addition, the alignment method of the device is an active alignment method by injecting a laser light to the input side and performing the alignment process while monitoring the intensity of the output light.
네 번째로, 미국 특허 US5737138호에 개시된 수동정렬용 광섬유 정렬소자 제조 방법은 광도파로 소자를 위한 삽입부와 광섬유 정렬 홈이 형성되어 있어 수동정렬이 가능하도록 고안된 방법이다.Fourth, the method for manufacturing a passive alignment optical fiber alignment device disclosed in US Pat. No. 5,783,138 is a method designed to enable manual alignment because an insertion portion and an optical fiber alignment groove are formed for the optical waveguide device.
이 방법에서는 일정한 높이와 폭을 가진 광도파로 소자를 홈에 삽입하고 광섬유 정렬 홈에 광섬유를 삽입하면, 광도파로와 광섬유간의 정렬이 이루어진다.In this method, the optical waveguide element having a constant height and width is inserted into the groove and the optical fiber is inserted into the optical fiber alignment groove, whereby the optical waveguide and the optical fiber are aligned.
그리고, 수동정렬이 이루어지기 위해서 광도파로 소자 제작시 기판의 두께 및 폭을 정밀하게 1㎛ 이내로 일정하게 유지시켜야 하고, 소자내에서 도파로의 위치가 항상 정해진 위치에 있어야 도파로를 정렬소자에 삽입하였을 때, 도파로의 위치가 정렬소자의 광섬유 정렬홈에 일치된다.When the optical waveguide device is manufactured, the thickness and width of the substrate must be kept precisely within 1 μm in order to achieve manual alignment. When the waveguide is inserted into the alignment device, the waveguide must be always in a fixed position within the device. The position of the waveguide is matched with the optical fiber alignment groove of the alignment element.
그러나, 보통 광도파로 소자 공정은 하나의 기판에 다수의 광도파로 소자가형성되고, 이를 개별적으로 분리하기 위해 다이싱 쏘(Dicing Saw)공정을 이용하여 다수의 광도파로 소자가 형성된 기판을 절단해야 한다.However, in general, an optical waveguide device process requires cutting multiple substrates on which a plurality of optical waveguide devices are formed by using a dicing saw process to separate the optical waveguide devices on a single substrate and to separate them individually. .
이 경우, 도파로의 위치를 정해진 위치에 항상 있도록, 가공하기는 상당히 어려운 문제가 있다.In this case, there is a problem that it is quite difficult to process the waveguide so that the position of the waveguide is always at a predetermined position.
이상 전술된 종래 기술은 입력측과 출력측에 각각 6개의 정렬변수를 모두 만족시키는 어렵고, 수동정렬 방법에서는 실리콘 기판을 이용함으로 V홈 형성의 어려움과 표면 조도가 저하되는 등의 문제점이 발생한다.As described above, the above-described conventional technology is difficult to satisfy all six alignment variables on the input side and the output side, and in the manual alignment method, problems such as difficulty in forming V grooves and surface roughness are reduced by using a silicon substrate.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수동정렬 방식에 의한 패키징 공정을 수행함으로, 레이저광을 입력시키면서 출력되는 광의 세기를 모니터링 하면서 정렬할 필요가 없고, 기계적인 조립만으로 광도파로와 광섬유간의 정렬이 이루어지기 때문에 고속 패키징이 가능한 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by performing a packaging process by a manual alignment method, there is no need to align while monitoring the intensity of the light output while inputting the laser light, only by mechanical assembly SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a package module of an optical waveguide device using a passive alignment device capable of high-speed packaging and a method of manufacturing the optical waveguide and an optical fiber.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 복수의 광도파로들이 일정한 간격으로 이격되어 내장된 실리카막이 기판의 상부에 형성된 광도파로 소자와;According to a preferred aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide device in which a plurality of optical waveguides are spaced at regular intervals and embedded therein with an embedded silica film;
일측과 타측이 연통되는 수취홈과, 그 수취홈 내측에 형성된 복수의 홈들을 구비하며, 상기 수취홈으로 상기 실리카막의 일측과 타측을 각각 안착시키는 입,출력 광섬유 수동정렬소자와;An input / output optical fiber passive alignment device having a receiving groove in which one side and the other side communicate with each other, and a plurality of grooves formed in the receiving groove, and for seating one side and the other side of the silica film as the receiving groove;
상기 입, 출력 광섬유 수동정렬소자의 복수의 홈들에 각각 안착되어, 상기 광도파로와 광학적으로 정렬된 복수의 광섬유들로 구성된 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈이 제공된다.A package module of an optical waveguide device using a passive alignment device comprising a plurality of optical fibers aligned with the optical waveguide and optically aligned with each of the grooves of the input and output optical fiber passive alignment devices is provided.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 일측과 타측이 연통되는 수취홈과, 그 수취홈 내측에 형성된 복수의 V홈들을 구비한 광섬유 수동정렬소자를 제조하는 제 1 단계와;Another preferred aspect for achieving the above object of the present invention is to provide an optical fiber passive alignment device having a receiving groove in which one side and the other side is in communication, and a plurality of V grooves formed inside the receiving groove. Step 1;
상기 광섬유 수동정렬소자를 한 쌍이 이격되도록 위치시키는 제 2 단계와;A second step of positioning the pair of optical fiber passive alignment elements so as to be spaced apart;
상기 한 쌍의 광섬유 수동정렬소자 각각의 수취홈에 광도파로가 형성된 광도파로 소자를 안착시키는 제 3 단계와;A third step of seating an optical waveguide element having an optical waveguide formed in a receiving groove of each of the pair of optical fiber passive alignment elements;
상기 복수의 V홈들에 각각 대응시켜 광섬유들을 안착시키고, 상기 광섬유를 상기 광도파로와 광학적으로 정렬시키는 제 4 단계로 이루어진 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈의 제조 방법이 제공된다.A method of manufacturing a package module of an optical waveguide device using a passive alignment device comprising a fourth step of mounting optical fibers corresponding to the plurality of V grooves and optically aligning the optical fiber with the optical waveguide is provided.
도 1은 일반적인 광도파로 소자의 패키징 공정 개념도이다.1 is a conceptual view illustrating a packaging process of a general optical waveguide device.
도 2a와 2b는 일반적인 광도파로 소자와 광섬유 어레이를 정렬하기 위한 변수들을 도시한 상태도이다.2A and 2B are state diagrams illustrating parameters for aligning a typical optical waveguide device and an optical fiber array.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 수동정렬소자의 사시도이다.3 is a perspective view of an optical fiber passive alignment device according to the present invention.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 광도파로 소자의 사시도 및 단면도이다.4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view of an optical waveguide device according to the present invention.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 수동 정렬 소자를 이용하여 광도파로 소자를 패키징하고 정렬시키는 공정도이다.5A to 5C are process diagrams for packaging and aligning an optical waveguide device using the passive alignment device according to the present invention.
도 6은 도 5c의 a-a'선의 절단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line a-a 'of FIG. 5C.
도 7은 도 6의 A 영역의 확대도이다.FIG. 7 is an enlarged view of region A of FIG. 6.
도 8a 내지 8f는 본 발명에 따른 광섬유 수동정렬소자를 사출성형하기 위한 금형 코아를 제조하는 공정 사시도이다.8A to 8F are perspective views illustrating a process of manufacturing a mold core for injection molding an optical fiber passive alignment device according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
20,20a,20b : 광섬유 수동정렬소자 21 : 본체20, 20a, 20b: optical fiber passive alignment device 21: main body
22 : 수취홈 23 : V홈22: receiving groove 23: V groove
30 : 광도파로 소자 31 : 기판30 optical waveguide device 31 substrate
33 : 광도파로 40 : 광섬유33: optical waveguide 40: optical fiber
100 : 기판 110 : 물질막100 substrate 110 material film
115,125 : 개구 120 : 마스크115,125: opening 120: mask
150 : 금형 코아150: Mold Core
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 수동정렬소자의 사시도로써, 광섬유 수동정렬소자(20)는 본체(21)와; 상기 본체(21)의 어느 한 면에 형성되고, 일측과 타측이 연통되며, 광도파로 소자의 실리카막을 안착시킬 수 있는 수취홈(22)과; 상기 수취홈(22)의 내측으로 광섬유를 안착시킬 수 있도록 형성된 복수개의 일정폭(S)을 갖는 V홈(23)들로 구성된다.3 is a perspective view of an optical fiber passive alignment device according to the present invention, wherein the optical fiber passive alignment device 20 includes a main body 21; A receiving groove 22 formed on one surface of the main body 21 and communicating with one side and the other side and allowing the silica film of the optical waveguide device to be seated thereon; It is composed of V grooves 23 having a plurality of predetermined width (S) formed to seat the optical fiber in the receiving groove (22).
여기서, 광도파로가 형성된 실리카막을 안착시킬 수 있는 수취홈(22)의 폭(W1)은 후술되는 도 4a의 실리카막(32)의 폭(W2)보다는 수취홈(22)에 실리카막(32)을 삽입할 수 있는 허용공차 만큼 크다.Here, the width W1 of the receiving groove 22 that can seat the silica film on which the optical waveguide is formed is smaller than the width W2 of the silica film 32 of FIG. 4A, which will be described later. Is as large as the allowable tolerance.
도 4a와 4b는 본 발명에 따른 광도파로 소자의 사시도 및 단면도로써, 광도파로 소자는 기판(31)과; 그 기판(31)의 상부에 형성되며, 복수의 광도파로(33)들이 일정한 간격으로 이격되어 내장된 실리카막(32)으로 구성된다.4A and 4B are perspective and sectional views of an optical waveguide device according to the present invention, wherein the optical waveguide device includes a substrate 31; It is formed on the substrate 31, the plurality of optical waveguides 33 are composed of a silica film 32 embedded in a spaced apart at regular intervals.
상기 광도파로 소자는 기판 상부에 복수의 광도파로들이 일정한 간격으로 이격되어 각각 실리카막에 내장된 복수개의 광도파로 소자를 형성시키고, 이를 다이싱(Dicing)하여 개별 소자로 형성한다.In the optical waveguide device, a plurality of optical waveguide devices are spaced at regular intervals on a substrate to form a plurality of optical waveguide devices embedded in a silica film, and dicing them to form individual devices.
이 때, 상기 복수의 광도파로(33)들은 상기 기판(31)으로부터 동일한 높이로 형성되어 있다.In this case, the plurality of optical waveguides 33 are formed at the same height from the substrate 31.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 수동 정렬 소자를 이용하여 광도파로 소자를 패키징하고 정렬시키는 공정도로써, 먼저, 도 5a에서 입력 광섬유 수동정렬소자(20a)와 출력 광섬유 수동정렬소자(20b)가 이격되도록 위치시킨다.5A to 5C illustrate a process of packaging and aligning an optical waveguide device using a passive alignment device according to the present invention. First, the input optical fiber passive alignment device 20a and the output optical fiber passive alignment device 20b are spaced apart from each other in FIG. 5A. Position it as possible.
그 후, 광도파로 소자(30)를 입, 출력 광섬유 수동정렬소자(20a,20b)의 수취홈(22)에 안착시킨다.(도 5b)Thereafter, the optical waveguide element 30 is seated in the receiving groove 22 of the input and output optical fiber passive alignment elements 20a and 20b. (FIG. 5B).
마지막으로, 입, 출력 광섬유 수동정렬소자(20a,20b)의 복수의 V홈(23)들에 각각 대응시켜 광섬유들(40)을 안착시키고, 광학적으로 정렬시킨다.(도 5c)Finally, the optical fibers 40 are seated and optically aligned in correspondence with the plurality of V-grooves 23 of the input and output optical fiber passive alignment devices 20a and 20b, respectively (FIG. 5C).
이와 같은 공정을 수행하면, 기판(31)과, 그 기판(31)에 형성되며 복수의 광도파로(33)들이 이격되어 내장된 실리카막(32)이 구비된 광도파로 소자와; 일측과 타측이 연통되는 수취홈(22)과, 그 수취홈(22) 내측에 형성된 복수의 V홈(23)들을 구비하며, 상기 수취홈(22)으로 상기 광도파로 소자(32)의 일측과 타측을 각각 안착시키는 입, 출력 광섬유 수동정렬소자(20a,20b)와; 상기 입, 출력 광섬유 수동정렬소자(20a,20b)의 복수의 V홈(23)들에 각각 안착되어, 상기 광도파로와 광학적으로 정렬된 복수의 광섬유들(40)로 구성된 수동 정렬 소자를 이용한 광도파로 소자의 패키지 모듈의 형성이 완료된다.When the above process is performed, an optical waveguide device having a substrate 31 and a silica film 32 formed on the substrate 31 and having a plurality of optical waveguides 33 spaced apart from each other; And a receiving groove 22 in which one side and the other side communicate with each other, and a plurality of V grooves 23 formed inside the receiving groove 22, and having the receiving groove 22 as one side of the optical waveguide element 32. Input and output optical fiber passive alignment elements 20a and 20b for respectively seating the other side; Optical light using a passive alignment device comprising a plurality of optical fibers 40 optically aligned with the optical waveguide, respectively mounted in the plurality of V grooves 23 of the input and output optical fiber passive alignment devices 20a and 20b. Formation of the package module of the waveguide element is completed.
도 6은 도 5c의 a-a'선의 절단면도로써, 광도파로 소자(30)에 형성된 광도파로(33)들의 중심은 광섬유 수동 정렬소자(20)의 V홈(22)에 안착되는 광섬유의 중심과 일치되어 정렬된다.6 is a cross-sectional view taken along line a-a 'of FIG. 5C, wherein the centers of the optical waveguides 33 formed in the optical waveguide element 30 are centers of the optical fiber seated in the V groove 22 of the optical fiber passive alignment element 20. Is aligned with.
그리고, 광도파로(33)들은 일정한 간격(d)으로 형성되어 있다.The optical waveguides 33 are formed at regular intervals d.
도 7은 도 6의 A 영역의 확대도로써, 광도파로 소자에 안착된 광섬유의 중심과 광도파로 소자의 도파로 중심이 일치되는 모습을 보여준다.FIG. 7 is an enlarged view of region A of FIG. 6, in which the center of the optical fiber seated on the optical waveguide element coincides with the center of the waveguide of the optical waveguide element.
따라서, 광도파로(33)의 중심은 광섬유의 중심과 일치되어 정렬시키기 위하여, 하기 식 (1)의 조건을 만족하여야 한다.Therefore, in order to align the center of the optical waveguide 33 with the center of the optical fiber, the condition of the following equation (1) must be satisfied.
H + D = h + R/sin(θ/2) ----------------(1)H + D = h + R / sin (θ / 2) ---------------- (1)
여기서, 광섬유 수동정렬소자(20)의 V홈(23)에 형성된 각은 ' θ'이고, V홈 깊이가 'H', 광섬유의 반경이 'R', 수취홈(32)의 깊이가 'D', 기판과 실리카막의 접촉면에서 광도파로 중심까지의 거리가 'h'이다.Here, the angle formed in the V groove 23 of the optical fiber passive alignment device 20 is 'θ', the V groove depth is 'H', the radius of the optical fiber is 'R', the depth of the receiving groove 32 is 'D' ', The distance from the contact surface of the substrate to the silica film to the center of the optical waveguide is' h'.
도 8a 내지 8f는 본 발명에 따른 광섬유 수동정렬소자를 사출성형하기 위한 금형 코아를 제조하는 공정 사시도로써, 광섬유 수동정렬소자를 사출성형하기 위해서는 성형되는 금형의 캐비티(Cavity)상에 광섬유 수동정렬소자에 형성된 수취홈과 V홈의 반대 형상을 갖는 금형 코아가 장착되어 있어야 한다.8A to 8F are perspective views of a process for manufacturing a mold core for injection molding an optical fiber passive alignment device according to the present invention, in order to injection molding the optical fiber passive alignment device, an optical fiber passive alignment device is placed on a cavity of a mold to be molded. The mold core having the opposite shape of the receiving groove and the V groove formed in the groove should be mounted.
그러므로, 상기 금형 코아를 제조하는 것은 먼저, 기판(100)의 상부에 물질막(110)을 일정 두께로 형성시키고, 광섬유 수동정렬소자의 수취홈과 V홈의 반대 형상을 갖는 개구(125)가 형성된 마스크(120)를 이용하여 사진식각공정을 수행하여, 상기 물질막(110)에 광섬유 수동정렬소자의 수취홈과 V홈의 반대 형상을 갖는 개구(115)를 형성한다.(도 8a, 8b)Therefore, in manufacturing the mold core, first, the material film 110 is formed to have a predetermined thickness on the substrate 100, and the opening 125 having the opposite shape of the receiving groove and the V groove of the optical fiber passive alignment device is formed. A photolithography process is performed using the formed mask 120 to form an opening 115 having the opposite shape of the receiving groove and the V groove of the optical fiber passive alignment device in the material film 110. FIGS. 8A and 8B. )
여기서, 상기 물질막(110)은 PMMA(Poly Methyl Methacrylate)층 또는 감광막을 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the material film 110 may preferably use a poly methyl methacrylate (PMMA) layer or a photosensitive film.
그리고, 광섬유 수동정렬소자의 수취홈과 V홈의 반대 형상을 갖는 개구가 형성된 마스크(120)는 X-선 마스크가 바람직하다.In addition, an X-ray mask is preferably used for the mask 120 having an opening having an opposite shape to a receiving groove and a V groove of the optical fiber passive alignment device.
이 때, 사진식각공정은 상기 X-선 마스크를 통하여 X-선을 수직 노광하고, 현상액을 이용하여 노광된 물질막(110)을 제거하는 현상공정을 수행한다.At this time, the photolithography process is a vertical exposure of the X-rays through the X-ray mask, and performs a development process of removing the exposed material film 110 using a developer.
도 8c에서, 상기 물질막(110)의 광섬유 수동정렬소자의 수취홈과 V홈의 반대 형상을 갖는 개구(115)에 전기도금공정을 통하여 금속층(130)을 충진한다.In FIG. 8C, the metal layer 130 is filled in the opening 115 having the opposite shape of the receiving groove and the V groove of the optical fiber passive alignment device of the material film 110 through an electroplating process.
그 다음, 상기 금속층(130)의 표면을 연마하고(도 8d), 상기 물질막(110)을 제거하면, 기판(110)의 상부에 'T'자 형태의 금형 코아(150)가 형성된다.(도 8e)Next, when the surface of the metal layer 130 is polished (FIG. 8D) and the material layer 110 is removed, a mold core 150 having a 'T' shape is formed on the substrate 110. (FIG. 8E)
마지막으로, 상기 기판(110)으로부터 상기 금형 코아(150)를 이탈시키면, 광섬유 수동정렬소자의 수취홈과 V홈의 반대 형상을 어느 일면에 형성된 금형 코아(150)가 완성된다.(도 8f)Finally, when the mold core 150 is separated from the substrate 110, the mold core 150 having the opposite shape of the receiving groove and the V groove of the optical fiber passive alignment device is completed on one surface. (FIG. 8F).
이 금형 코아를 사출성형 장치의 광섬유 수동정렬소자가 형성되는 캐비티에 장착하여 광섬유 수동정렬소자를 사출성형하면, 광섬유 수동정렬소자를 손쉽게 대량생산할 수 있는 것이다.When the mold core is mounted in the cavity in which the optical fiber passive alignment device of the injection molding apparatus is formed, the optical fiber passive alignment device is injection molded, so that the optical fiber passive alignment device can be easily mass-produced.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 본 발명은 광도파로 소자와 다수의 광섬유를 정렬하여 부착시키는 피그테일링(Pigtailing) 공정시 수동정렬이 가능한 기술을 제공하며, 광도파로 소자 패키징시 수동정렬 방식에 의한 패키징 공정이 가능하기 때문에 레이저광을 입력시키면서 출력되는 광의 세기를 모니터링 하면서 정렬할 필요가 없이 기계적인 조립만으로도 정렬이 완료되기 때문에 고속 패키징이 가능하여 대량생산을 할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a technique capable of manual alignment during a pigtailing process of aligning and attaching an optical waveguide device and a plurality of optical fibers, and by a manual alignment method when packaging an optical waveguide device. Since the packaging process is possible, the alignment is completed by the mechanical assembly without the need to align while monitoring the intensity of the output light while inputting the laser light, thereby enabling high-speed packaging and mass production.
또한, 고정밀도가 요구되는 광섬유 수동정렬소자를 정밀한 사진식각공정을 통해 제작된 금형을 이용하여 사출성형으로 대량 생산할 수 있으므로 제품의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.In addition, since the optical fiber passive alignment device that requires high precision can be mass-produced by injection molding using a mold manufactured through a precise photolithography process, the cost of the product can be lowered.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
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