阅读说明：本技术 集成半导体激光器驱动电路芯片的光传输装置及制造方法 (optical transmission device integrated with semiconductor laser driving circuit chip and manufacturing method thereof ) 是由 朴基成 李吉同 黄月渊 梁国贤 于 2018-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光传输装置,所述光传输装置包括：基板；光信号输出部,设置于所述基板上且向第一方向输出光信号；光信号输出驱动电路芯片,设置于所述基板上且向所述光信号输出部提供电流；反射部,位于所述光信号输出部及所述光信号输出驱动电路芯片之间,将朝不同于所述第一方向的第二方向输出的所述光信号输出部的光向不同于所述第一方向及所述第二方向的第三方向反射；以及监视用光传感器,接收向所述第三方向反射的光,生成与所述反射的光相当的电流。(The present invention relates to an optical transmission device including: a substrate; an optical signal output unit that is provided on the substrate and outputs an optical signal in a first direction; an optical signal output driver circuit chip disposed on the substrate and supplying a current to the optical signal output part; a reflection unit located between the optical signal output unit and the optical signal output driver circuit chip, and reflecting light of the optical signal output unit, which is output in a second direction different from the first direction, toward a third direction different from the first direction and the second direction; and a monitoring photosensor that receives light reflected in the third direction and generates a current corresponding to the reflected light.)

集成半导体激光器驱动电路芯片的光传输装置及制造方法

技术领域

本发明涉及集成有半导体激光器驱动电路芯片的光传输模块及其制造方法。

背景技术

集成有半导体激光器驱动IC的光传输模块的情况下，从半导体激光器前面输出的光信号会聚到光纤进行传送，向半导体激光器的后方输出的光进入监视用光传感器产生正比于光强度的电流，在驱动电路中其用于稳定半导体激光器的光输出。

图1表示使用半导体激光器的一般的光传输装置。如图1所示，光信号输出部10向前方输出光信号。输出的光信号通过透镜20会聚而入射到光纤30。光信号输出驱动电路40向光信号输出部10提供电流而输出光信号,光信号的强度正比于光信号输出驱动电路40提供的电流的大小。

光信号输出部10的光信号强度可能随着周边温度或光信号输出部10的使用期间等发生变化，因此可能进行不稳定的光信号传送。

光信号输出部10还向半导体激光芯片的后方射出光，向后方射出的光的强度正比于向前方输出的光信号强度。监视部50使用光传感器感测向光信号输出部10的后方射出的光，向电力控制部输出与感测到的光的强度相当的电流。

电力控制部60根据所述电流向光信号输出驱动电路40输出控制信号，光信号输出驱动电路40根据控制信号改变电流的大小，使光信号输出部10输出一定强度的光信号。

另外，随着光信号输出部10输出高速的光信号，光信号输出部10和光信号输出驱动电路40之间的配置距离越是增大，越可能引起光信号的畸变。

因此，最近对于10Gbps以上的高速光传输模块，正在进行光信号输出驱动电路40和光信号输出部10的封装的研究，其通过在光传输模块内部一起集成半导体激光器驱动IC芯片，可以防止光信号的畸变。

发明内容

技术课题

根据本发明的实施例的光传输装置及其制造方法，提供一种光封装结构，在高速工作的半导体激光器的后方有效地接近设置驱动电路芯片及光传感器这两个芯片，从而在传送高速光信号时减少光信号的畸变。

本申请的课题不限于上面提及的课题，普通技术人员可以根据下面的记载，应当能够清楚地理解未提及的其它课题。

课题解决方案

根据本发明的一方面，提供一种光传输装置，其包括：基板；光信号输出部，设置于所述基板上且向第一方向输出半导体激光器的光信号；光信号输出驱动电路芯片，设置于所述基板上且向所述光信号输出部提供电流；反射部，位于所述光信号输出部及所述光信号输出驱动电路芯片之间，将朝与所述第一方向不同的第二方向输出的所述光信号输出部的光向与所述第一方向及所述第二方向不同的第三方向反射；以及监视用光传感器，被输入向所述第三方向反射的光，生成与所述反射的光相应的电流。

可选的，所述光信号输出部和所述光信号输出驱动电路芯片的间隔是0.2mm至0.5mm。

可选的，所述反射部由与所述基板相同的材质构成，且包括从所述基板突出的反射用主体和蒸镀于所述反射用主体上的反射层。

可选的，所述反射层与底部电连接。

可选的，在所述基板上形成由与所述反射层相同的材质构成的导电性物质。

所述反射的光可以在所述反射部和所述监视用光传感器之间的空的空间行进。

可选的，根据本发明的一方面的光传输装置还包括：监视用基板，设有所述监视用光传感器；以及支撑部，用于将所述监视部用基板从所述反射部隔开。

根据本发明的一方面的光传输装置，设有所述监视用光传感器，还包括从所述反射部隔开的监视用基板，所述监视用光传感器与所述监视用基板相比，与所述反射部更近。

可选的，所述监视用光传感器与导电部引线接合，所述导电部填充于所述监视用基板上形成的通孔中。

根据本发明的一方面的光传输装置，设有所述监视用光传感器，还包括从所述反射部隔开的监视用基板，所述反射的光透过所述监视用基板而到达所述监视用光传感器。

可选的，所述监视用光传感器和所述监视用基板倒装片接合。

可选的，感测所述反射的光的所述监视用光传感器的受光区域位于与所述监视用基板邻接的所述监视用光传感器一侧的对面。

根据本发明的其它方面，提供一种光传输装置的制造方法，包括如下步骤：蚀刻基板，从而形成从所述基板突出且具有倾斜面的反射用主体；在所述反射用主体上形成可进行光的反射的反射层；在要设置光信号输出部的所述基板的第一区域蒸镀黏接物质，所述光信号输出部向第一方向输出光信号且输出被所述反射用主体的反射层反射的第二方向的光；以及在要设置光信号输出驱动电路芯片的所述基板的第二区域蒸镀黏接物质，所述光信号输出驱动电路芯片向所述光信号输出部提供电流。

可选的，根据本发明的另一方面，光传输装置的制造方法还包括：对所述反射用主体区域以外的所述基板的剩余区域的至少一部分进行干法蚀刻，增加所述反射用主体的厚度。

可选的，所述第一区域和所述第二区域之间的距离为0.2mm至0.5mm。

发明效果

根据本发明的实施例的光传输装置及光传输装置的制造方法，在光信号输出部和光信号输出驱动电路芯片之间具有反射部，所述反射部将从光信号输出部射出的光朝向位于半导体激光器及驱动电路芯片的上端的监视用光传感器反射，从而可以接近半导体激光器的后方设置驱动电路芯片，传送高速光信号时，减少光信号的畸变。

本申请的效果不限于上面提及的效果，关于未提及的其它效果，普通技术人员可以根据下面的记载清楚地理解。

附图说明

图1及图4表示一般的半导体激光器光传输装置。

图2表示根据本发明的实施例的光传输装置的剖面图。

图3表示根据本发明的实施例的光传输装置的俯视图。

图5及图6表示根据本发明的其它实施例的光传输装置。

图7表示根据本发明的实施例的光传输装置用基板的制造工序。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。但是，附图仅是为了更容易揭示本发明而提供的，普通技术人员应当容易理解本发明的范围不是由附图的范围限定。

另外，本申请使用的用语是仅是为了说明特定的实施例而使用的，不是用于限定本发明。在文章中未清楚表明的情况下，单数的表达包含复数的表达。

本申请中，应当理解“包括”或“具有”等用语是为了指定说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合而存在的，而不是预先排除一个以上的其它特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

图2表示根据本发明的实施例的光传输装置的剖面图，图3表示根据本发明的实施例的4通道光传输装置的俯视图。

如图2及图3所示，根据本发明的实施例的光传输装置包括：基板110、光信号输出部130、光信号输出驱动电路芯片150、反射部170、监视用光传感器190。

基板110可以包括硅光具座(Si Optical Bench)，但是不限于此。

光信号输出部130设置于基板110上，向第一方向输出半导体激光器的光信号。光信号可以从光信号输出部130的一侧面输出。这样的第一方向的光信号入射到透镜(未图示)会聚，所会聚的光信号可以入射到光纤(opticalfiber)(未图示)进行传送。

光信号输出驱动电路芯片150设置于基板110上，向光信号输出部130提供电流。这时，光信号输出部130可以输出电流的波形相关的光信号。用于体现多通道(multi-channel)的多个光信号输出驱动电路芯片150和与其相应的多个光信号输出部130可以设置于基板110上。

例如，如图3所示，在基板110上具备用于形成4个通道的4个光信号输出驱动电路芯片150，分别从光信号输出驱动电路芯片150接收各个电流，4个光信号输出部130可以分别输出光信号。

这种光信号输出驱动电路芯片150和光信号输出部130为了提供电流，可以引线接合。

反射部170位于光信号输出部130及光信号输出驱动电路芯片150之间，将朝与第一方向不同的第二方向输出的光信号输出部130的光向与第一方向及第二方向不同的第三方向反射。为了将第二方向的光朝第三方向反射，反射部170可以具有倾斜角度θ的倾斜面。

例如，光信号输出部130不仅从光信号输出部130的一侧面输出光信号，在与所述一侧面相对的另一面也可以射出光。这时，向第三方向反射的光的强度与向第一方向输出的光信号的强度成正比。反射部170以光信号输出驱动电路芯片150和光信号输出部130为基准，可将从所述另一侧面射出的光朝向位于基板110的对面的监视用光传感器190反射。

监视用光传感器190被输入朝向第3方向反射的光，生成与反射的光相应的电流。即，监视用光传感器190可以生成与所反射的光的强度成正比的强度的电流。

监视用光传感器190输出的电流被输入到电力控制部(未图示)，电力控制部将基于监视用光传感器190的电流强度的控制信号输出到光信号输出驱动电路芯片150，光信号输出驱动电路芯片150根据控制信号改变电流的大小，从而使得光信号输出部130输出一定强度的光信号。

如前面通过图1说明，为了减少信号畸变来传送诸如25Gbps以上的高速光信号，设置于基板70上的光信号输出驱动电路芯片40和光信号输出部10的距离需要尽量接近。

因此，如图4(a)所示，一般的单通道(single channel)光传输模块的情况下，在光信号输出部10下端配置光信号输出驱动电路芯片40，从而可以减小光信号输出部10和光信号输出驱动电路芯片40的配置距离。这时，配置距离需为0.2mm到0.5mm左右，才能减少信号畸变来传送10Gbps至25Gbps的高速光信号。

但是，如图4(b)所示，多通道光传输模块的情况下，包括多个光通信输出部10的光通信输出阵列(array)80或多个个别光通信输出部10可以设置在基板70。一般这种多通道光传输模块的情况下，各光通信输出阵列80的邻接的光通信输出部10中心之间的距离为250μm至750μm。

这样，光通信输出阵列80的光通信输出部10之间的距离窄，难以在多个光通信输出部10下端的每一个配置光信号输出驱动电路芯片40。为了解决这种情况，需要增加各通道的半导体激光器光通信输出部10之间的距离，这种多通道光模块的情况下，由于半导体激光器阵列或监视用光传感器阵列的各通道之间的间隔已经被标准化，因此光传输装置的制造者难以任意地加长光通信输出部10之间的距离。

另外，配合商用化的光通信输出阵列80，光纤的间隔为250μm至750μm的多通道光纤阵列(未图示)已商用化，从而光传输装置的制造者任意加长光通信输出部10之间的距离，也没有多大的意义。

因此，如图4(b)所示，需要在光通信输出阵列80的后方配置光信号输出驱动电路芯片40，但是在光通信输出阵列80的后方配置有监视用光传感器50，需要感测到光信号输出部10向后方射出的光，因此难以很近地配置光通信输出阵列80和光信号输出驱动电路芯片40。

与一般的光传输装置比较，如图2及3所示，根据本发明的实施例的光传输装置，在光信号输出驱动电路芯片150和光信号输出部130之间设置反射部170，反射部170可以将光信号输出部130向第二方向射出的光朝向监视用光传感器190反射到第三方向。

这时，反射部170可以通过光刻工序制造于基板110上，反射部170即使位于光信号输出部130及光信号输出驱动电路芯片150之间，也可以减小光信号输出部130及光信号输出驱动电路芯片150的间隔，以便可以减少畸变来传送25Gbps以上的高速光信号。对于反射部170的制造工序，下面参照附图详细说明。

若要减小畸变的同时传送25Gbps以上的高速光信号，光信号输出部130及光信号输出驱动电路芯片150的间隔可以是0.2mm至0.5mm，在所述两者之间可以配置反射部170。

如通过图2及图3说明，光信号输出驱动电路芯片150和光信号输出部130设置于一个基板110上，因此根据本发明的实施例的光传输装置可以实现为模块形态。

另一方面，通过反射部170反射的光可以在反射部170和监视用光传感器190之间的空的空间行进到达监视用光传感器190。即，如图2及图3所示，根据本发明的实施例的光传输装置还可以包括：具备监视用光传感器190的监视用基板200，以及从反射部170隔开监视用基板200的支撑部210。这时，监视用基板200可以是陶瓷基板，但是不限于此。

这样，支撑部210隔开监视用基板200和反射部170，因此支撑部210隔开的监视用基板200和反射部170之间可以是空的空间，因此通过反射部170反射的光在反射部170和监视用光传感器190之间的空的空间行进而到达监视用光传感器190。

这样反射的光通过空的空间，光可以无障碍地行进，因此监视用光传感器190的动作可以稳定且准确地进行。

另外，如参照前面图2说明，根据本发明的实施例的光传输装置具备监视用光传感器190，还可以包括从反射部170隔开的监视用基板200。这时，监视用光传感器190可能比监视用基板200更接近反射部170。

因此，监视用光传感器190可以与填充于监视用基板200上形成的通孔(via hole)中的导电部进行引线接合。因此，监视用光传感器190的一端可以和左侧通孔的导电物质的一侧连接，左侧通孔的导电物质的另一侧与电力控制部引线接合。另外，可选的，监视用光传感器190的另一端可以和右侧通孔的导电物质的一侧连接，右侧通孔的导电物质的另一侧与电力控制部引线接合。

另外，如图5所示，根据本发明的其它实施例的光传输装置设有监视用光传感器190，还可以包括从反射部170隔开的监视用基板200。这时，通过反射部170向第三方向反射的光可以透过监视用基板200到达监视用光传感器190。因此，监视用基板200可以是诸如玻璃基板的透光性基板。

这样反射的光通过监视用基板200到达监视用光传感器190，因此监视用光传感器190的受光区域可以与监视用基板200邻接配置或接触配置，因此，监视用光传感器190和监视用基板200可以进行倒装片接合(flip chipbonding)。

另外，如图6所示，反射的光通过监视用基板200到达监视用光传感器190，感测反射的光的监视用光传感器190的受光区域可以位于与监视用基板200邻接的监视用光传感器190一侧的另一边。因此，监视用光传感器190可以包括背面入射型监视光传感器(backside illumination monitoring photodiode)。

作为参考，在图5及图6中为了方便说明未图示支撑部210。

下面，参照附图，对根据本发明的实施例的光传输装置的制造方法进行说明。

图7表示根据本发明的实施例的光传输装置的硅基板的制造工序。如图7(a)所示，将基板110按照掩膜图案刻蚀，从而形成从基板110突出且具有倾斜面的反射用主体171。这时，刻蚀可以是基于化学湿刻蚀(chemical wetetching)的V槽刻蚀(V groove etching)。另外，基板110可以是硅晶片，但是不限于此。

倾斜面的角度可以随着基板110的结晶结构或切割硅锭的方向不同。例如，倾斜面的角度可以是45度或54.7度，但是不限于此。

如图7(b)所示，根据本发明的实施例的光传输装置的基板制造方法还可以包括如下步骤：对反射用主体171区域以外的基板110的剩余区域中至少一部分进行干法刻蚀，以增加反射用主体171的厚度。这时，通过干法刻蚀可以对基板110沿垂直方向进行刻蚀。

如图2所示，如上增加反射用主体171的厚度是因为需要考虑光信号输出部130用半导体激光器的厚度。不同于本发明的实施例，若不增加反射用主体171的厚度，则反射部170的高度降低，可能无法充分反射光信号输出部130用半导体激光器朝第二方向射出的光。

另外，如图7(c)所示，在反射用主体171上形成可以反射光的反射层173。反射层173可以由导电性物质构成，导电性物质可以是Au和Ti的层叠结构，但是不限于此。

如上，反射部170可以包括反射主体及反射层173。这时，反射用主体171由于是通过基板110的刻蚀形成的，所以由与基板110相同的材质构成，可以从基板110突出。反射层173可以通过蒸镀于反射用主体171上来形成。

这样的反射层173由导电性物质构成，因此反射层173可以与底部电连接。因此，如图7(c)所示，反射层173不仅可以蒸镀于反射用主体171上，还可以蒸镀于基板110的至少一部分区域。即，在基板110上可以形成与反射层173相同材质形成的导电性物质。

如图7(d)及图7(e)所示，在要设置光信号输出部130的基板110的第一区域蒸镀黏接物质230，所述光信号输出部130向第一方向输出光信号且输出第二方向的光，该第二方向的光被形成于反射用主体171的反射层173反射。

另外,如图7(d)及图7(e)所示，在要设置光信号输出驱动电路芯片150的基板110的第二区域蒸镀黏接物质230，所述光信号输出驱动电路芯片150向光信号输出部130提供电流。

这时，第一区域及第二区域的设定可以通过SiO₂钝化(passivation)蒸镀进行，黏接物质230可以是Au/Sn合金的焊料(solder)，但不限定于此。

另外，第一区域及第二区域的设定可以同时进行，在第一区域及第二区域蒸镀黏接物质230也可以同时进行。

这样，反射部170通过光刻工序形成于第一区域和第二区域之间，因此第一区域和第二区域之间的距离可以是0.2mm至0.5mm，以便光信号输出部130和光信号输出驱动电路芯片150接近配置为可以减少或消除高速光信号的畸变的程度。

如上所述，说明了根据本发明的实施例，除了前面说明的实施例以外，本发明可以不脱离其主旨和范围而具体化为其它特定形态，这一事实对本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，上述的实施例应认定为不是限定性的，而是例示性的，因此本发明不限于上述的说明，可以在所附的权利要求书范围及其同等范围内进行变更。