특허 개요
본 특허는 광섬유와 글래스 베이스의 광로를 정렬해 결합하는 광 연결 탑재 반도체 패키지 구조입니다. 복수 광섬유를 고정하는 페룰(ferrule)을 페룰 하우징에 수용하고, 하우징 선단의 제1 돌기부를 글래스 베이스 구조체의 제1 돌기 수용 홈에 삽입해 광섬유와 도파관의 위치를 맞춥니다. 글래스 베이스는 인터포저로서 광·전기 신호 전달 기반을 제공하며, 실리카 계열 제1 도파관과 패터닝된 SiN 제2 도파관 또는 폴리머·IOX·레이저 스크라이빙 기반 도파관을 적용할 수 있습니다.
- 핵심 기능
광섬유를 페룰에 고정한 뒤, 페룰 하우징의 돌기부와 글래스 베이스의 수용 홈을 결합해 광섬유 단부를 도파관에 대응하도록 위치 정렬합니다. 선택적으로 하우징 수용부와 제2 돌기부·제2 돌기 수용 홈을 더해 결합 지지와 기계적 고정을 보완합니다.
- 차별 강점
기존 광 집적 회로와 광섬유의 패키징에서는 광 도파로와 광섬유의 미스매칭으로 신호 전달이 불안정해질 수 있었습니다. 본 특허는 페룰 기반 광섬유 정렬과 돌기-홈 기반 기계 결합을 하나의 구조로 구현해, 정렬 정확도와 결합 강성을 함께 확보하는 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 실리콘 포토닉스, 광 집적 회로, 글래스 인터포저, 광 I/O 기반 칩-투-칩 링크 및 이종집적 패키징 분야에 활용 가능하며, SiN 도파관과 광섬유의 결합 설계로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 AI 반도체 칩렛, 고대역폭 메모리·프로세서 통합 패키지, 데이터센터용 광 인터커넥트 및 고속 광통신 모듈에 활용할 수 있습니다.
연구 개발 단계
광섬유를 고정하는 페룰, 페룰 하우징의 돌기부, 글래스 베이스의 수용 홈을 조합해 광섬유와 도파관의 미스얼라인을 방지하고 결합을 유지하는 구조적 작용이 제시됐습니다. 실제 패키지 환경에서의 광 결합 손실, 정렬 공차, 삽입·탈착 내구성, 열사이클 신뢰성 및 제조 수율의 실측 검증은 기재되지 않았습니다.
- 구성 시료: 글래스 베이스 구조체, 광섬유, 페룰 및 제1·제2 하우징 결합 구조
- 광학 구성: 실리카 제1 도파관과 패터닝된 SiN 제2 도파관을 포함하는 광 경로
- 결합 조건: 하우징 돌기부를 글래스 베이스의 대응 수용 홈에 삽입하는 기계적 정렬 방식
현재 성과
페룰이 복수 광섬유를 고정하고 글래스 베이스 도파관에 대응하도록 정렬합니다. 하우징의 돌기부와 글래스 베이스의 수용 홈이 결합 위치를 정해 광섬유와 도파관 사이의 미스얼라인 방지 및 원활한 광 신호 전송을 지향합니다.
패터닝된 SiN 박막으로 제2 도파관을 형성하는 구성이 기재됐으며, 제2 도파관의 전파 손실은 실리카 제1 도파관 대비 해당 범위일 수 있습니다. 온도 민감도는 제1 도파관의 약 1%일 수 있는 것으로 제시됐으나, 완성 패키지의 광 결합 손실과 신뢰성에 대한 실측 결과는 기재되지 않았습니다.
기존 패키징에서는 광 도파로와 광섬유의 미스매칭이 광 신호 전달 불안정성으로 이어질 수 있습니다. 본 특허는 페룰 하우징의 돌기부와 글래스 베이스의 대응 수용 홈을 이용해 광학 정렬과 기계적 결합을 동시에 구현합니다. 글래스 베이스 평면에 평행하거나 경사진 방향의 외력에도 결합이 유지될 수 있도록 한 점이 구조적 차별성입니다.
상용화까지 남은 부분
실제 패키지 환경에서 광섬유-도파관 간 광 결합 손실과 정렬 공차의 실측 검증
삽입·탈착 반복, 진동 및 열사이클 조건에서 돌기-홈 결합부의 기계적 신뢰성 검증
대면적 글래스 베이스 및 다채널 광섬유 적용 시 공정 재현성·조립 수율 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
광 연결 탑재 반도체 패키지의 글래스 베이스 구조체 및 광 신호 전송 장치의 결합 구조 및 이를 포함하는 광 연결 탑재 반도체 패키지
10-2024-0122931 (2024.09.10)
1029394670000 (2026.03.11)
김영현, 조경진
한양대학교 에리카산학협력단
한양대학교 에리카산학협력단