KR100809396B1 - 광전 전송 배선판, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 광전전송 방법 - Google Patents

광전 전송 배선판, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 광전전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광전(光電) 전송 금속선과 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판(Printed Circuit Board; PCB)을 이용한 광전 전송 방법, 광전 전송 배선판, 및 이의 제조 방법을 포함한다. 상세하게, 상기 전송 방법은 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 적어도 한 개의 금속선과 상기 금속선과 접하는 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판에 광(光)과 전기(電氣)를 주입한다. 주입된 상기 광은 상기 금속선과 상기 유전체층의 계면을 통해 전달하고, 상기 금속선을 통해 전기를 전송한다.
금속선, 유전체층, 광전 전송 배선판, 표면 플라즈몬 폴라리톤

Description

광전 전송 배선판, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 광전 전송 방법{Opto-Electric Printed Circuit Board, method of preparing the same, and method of transmitting opto-electric using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전 전송 배선판(Printed Circuit Board; PCB)을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 광전 전송 금속선을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 광 전송을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 광전 전송 배선판의 광전 전송 금속선 두께 변화에 따라 광 전송 후 나타나는 근접장 분포 그림이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 광 전송 금속선과 전기 전송 금속선을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타낸 사시도이다.
도 9 내지 도 11은 기판을 포함하지 않는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타내는 사시도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:기판, 20: 광전 전송 금속선, 21, 23: 광 전송 금속선,
22, 24: 전기 전송 금속선 30:유전체층.
본 발명은 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton; SPP)을 이용하여 광(光)과 전기(電氣)를 동일한 광전(光電) 전송 배선판(Printed Circuit Board; PCB)에서 전송하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광전 전송 배선판에서, 광 전송은 유리, 실리카, 고분자등의 유전체층으로 만들어진 다중 모드(Multi Mode) 광도파로에 의해, 전기 전송은 동(銅)등의 금속으로 만들어진 전기선에 의해 각각 전송된다. 따라서 종래 광전 동시 전송 인쇄 회로 배선판(Printed Circuit Board, PCB)은 각각 다른 재질을 이용하여 광도파로와 전기선을 별개로 형성하게 되어, 공정이 복잡하고 공정수가 많은 문제점이 있다. 또한, 종래 인쇄 회로 배선판은 다중 모드를 사용하기 때문에 전송 속도 증가에 한계가 있다.
한편, 표면 플라즈몬 폴라리톤은 반대 실수 부호 유전율을 갖는 물체들 계면에 형성되는 것으로 상기 물체들의 계면을 따라 유사 이차원 파(Quasi Two-dimensional Wave)의 형태로 전파된다. 예를 들어 실리카, 유리 등의 유전체와 상기 유전체 내부에 형성된 금속 박막 사이의 계면에 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤이 발생할 수 있다. 이러한 표면 플라즈몬 폴라리톤은 주입된 빛에 의해 여기되어 진 행되고 다른 부분에서 빛을 재 방출할 수 있어 광도파에 이용될 수 있는 소지가 있다. 그러나 일반적으로 광도파로로 금속을 이용할 경우, 초고주파에 의한 광의 높은 에너지 즉 광자에너지로 인한 금속내 자유전자에 의한 흡수로 인해 몇 마이크로미터 내에서 약해지며 이는 너무 짧은 거리여서 광 도파를 위해 이용되는데는 한계가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용하여 광(光)과 전기(電氣)를 동일한 배선판(Printed Circuit Board; PCB)에서 유용하게 전송할 수 있는 광전(光電) 전송 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 광과 전기를 공통으로 전송할 수 있는 광전 전송 배선판을 제공하고자 한다.
아울러, 본 발명은 광과 전기를 전송할 수 있는 광전 전송 배선판을 용이하게 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 광전 전송 배선판(Printed Circuit Board; PCB)을 이용한 광전 전송 방법을 포함한다. 상세하게, 상기 전송 방법은 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 금속선과 상기 금속선과 접하는 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판에 광(光)과 전기(電氣)를 주입한다. 주입된 상기 광은 상기 금속선과 상기 유전체층의 계면을 통해 전달되고, 전기는 상기 금속선을 통해 전달된다. 그리고 전달된 상기 광과 전기는 상기 광전 전송 배선판으로부터 방출된다.
상기 광전 전송 배선판은 상기 금속선과 상기 유전체층의 계면에서 발생한 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용하여 광을 전달하고, 상기 금속선을 통해 전기를 전달할 수 있다.
또는 상기 금속선은 광을 전송하는 광 전송 금속선, 상기 광 전송 금속선보다 더 두껍고 전기를 전송하는 전기 전송 금속선을 포함하고, 상기 유전체층은 상기 광 전송 금속선과 접한다. 상기 광전 전송 배선판은 상기 광 전송 금속선과 상기 유전체층간에 발생한 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용하여 광을 전달하고 상기 전기 전송 금속선을 통해 전기를 전달할 수 있다.
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또한, 본 발명은 광전 전송 배선판들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광전 전송 배선판은 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 적어도 한 개의 금속선과 상기 금속선에 접하는 유전체층을 포함한다.
상기 금속선은 1 이상을 포함할 수 있다.
상기 금속선은 동일한 금속선을 이용하여 동시에 광과 전기를 전송할 수 있다. 이는 광과 전기가 주파수 차이가 매우 크기 때문에 간섭을 일으키지 않기 때문이다. 상기 광전 전송 금속선은 5 내지 200 ㎚의 두께를 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판은 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 광 전송 금속선, 상기 광 전송 금속선보다 더 두껍고 전기를 전송하는 전기 전송 금속선, 및 상기 광 전송 금속선과 접하는 유전체층을 포함한다. 따라서 광과 전기를 다른 금속선을 통해 전달할 수 있다. 상기 전기 전송 금속선은 두께와 폭이 각각 100 ㎚ 내지 5 ㎜ 를 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 유전체층은 저손실 고분자를 포함한다. 상기 저손실 고분자는 일반적인 고분자에서 불소등의 할로겐 원소 또는 중수소를 포함하는 것으로 예를 들어, 수소를 불소 치환된 폴리 아릴렌 에테르(FPAE; Fluorinated Poly Arylene Ether) 등이 있다.
상기 광전 전송 금속선, 상기 광 전송 금속선, 상기 전기 전송 금속선은 노블(noble) 금속족, 즉 ⅠB족 원소들 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 노블 금속족의 원소들은 전기전도성이 좋으면 표면 플라즈몬 폴라리톤 발생을 용이하게 유도할 수 있다.
또한, 상기 전기 전송 금속선은 알루미늄 등의 천이금속을 더 포함할 수 있다. 알루미늄은 전기전도성이 매우 우수하기 때문이다.
상기 광전 전송 배선판들은 기판을 더 포함할 수도 있다. 상기 기판으로 실리콘, 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.
아울러, 본 발명은 광전 전송 배선판을 제조하는 방법들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법은 기판에 하부 유전체층을 형성한다. 상기 하부 유전체층에 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 적어도 한 개의 금속선을 형성한다. 그리고 상기 금속선에 상부 유전체층을 형성한다.
상기 금속선은 하부 유전체층에 금속막을 형성하고 상기 금속막에 상기 금속선 형성을 위한 식각 마스크를 형성한 후 상기 식각 마스크를 이용하여 상기 금속막을 식각함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 방법은 기판에 하부 유전체층을 형성하고, 상기 하부 유전체층에 광 전송 금속선을 형성한 후, 상부 유전체층을 형성한다. 그리고 상기 하부 유전체층 또는 상부 유전체층에 상기 광 전송 금속선보다 더 두껍게 전기 전송 금속선을 형성한다.
상기 하부 유전체층에 전기 전송 금속선을 형성하는 경우, 상기 하부 유전체층에 금속막을 형성하고 상기 금속막에 광 전송 금속선과 전기 전송 금속선 형성을 위한 제1 식각 마스크를 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 이용하여 상기 금속막을 식각하여 상기 광 전송 금속선과 상기 전기 전송 금속선 각각 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 제거하고 상기 광 전송 금속선 노출을 위한 제2 식각 마스크를 형성한 후, 상기 제2 식각 마스크를 이용하여 상기 광 전송 금속선을 식각한다. 따라서 상기 광 전송 금속선의 두께가 상기 전기 전송 금속선의 두께보다 얇게 5 내지 200 ㎚의 두께로 형성될 수 있다.
또는 상기 금속선이 광 전송 금속선과 전기 전송 금속선으로 각각 형성되는 경우, 상기 하부 유전체층에 금속막을 형성하고 상기 금속막에 광 전송 금속선과 전기 전송 금속선 형성을 위한 제1 식각 마스크를 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 이용하여 상기 금속막을 식각하여 상기 광 전송 금속선과 상기 전기 전송 금속선을 형성한다. 상기 제1 식각 마스크를 제거하고 상기 전기 전송 금속선 노출을 위한 증착 마스크를 형성한 후, 상기 증착 마스크를 이용하여 상기 광 전송 금속선 상에 금속을 더 증착한다. 따라서 상기 전기 전송 금속선의 두께가 상기 광 전송 금속선의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다. 상기 광 전송 금속선은 5 내지 200 ㎚의 두께로 형성될 수 있다.
상기 전기 전송 금속선이 상부 유전체층에 형성되는 경우, 하부 유전체층을 형성하고 상기 하부 유전체층에 제1 금속막을 형성하고 광 전송 금속선을 위한 제1 식각 마스크를 형성한다. 상기 제1 식각 마스크를 이용하여 상기 제1 금속막을 식각하여 광 전송 금속선을 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 제거하고, 상부 유전체층을 형성한 후, 제1 금속막보다 더 두꺼운 제2 금속막을 형성한다. 그리고 상기 제2 금속막에 전기 전송 금속선을 위한 제2 식각 마스트를 형성한다. 상기 제2 식각 마스크를 이용하여 제2 금속막을 식각하여 전기 전송 금속선을 형성한다. 그리고 제2 식각 마스크를 제거한다.
상기 제조 방법들은 기판을 제거하는 단계를 더 포함하여 광전 전송 배선판 및 유전체를 포함하는 유연한 광전 전송 배선판을 제조할 수 있다.
다음에 설명하는 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 광전 전송 금속선을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판(10)상에 광전 전송 금속선(20)을 포함하는 유전체층 (30)이 구비된 광전 전송 배선판을 나타낸다.
상기 기판(10)은 실리콘 또는 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.
상기 기판(10)상에 하부 유전체층(31)을 증착한다. 상세하게 상기 하부 유전체층(31)으로 저손실 고분자(ZP50, Trade Marked ChemOptics, 굴절률 n = 1.5000, @1550 nm)를 사용하여 두께 20 mm가 되도록 회전 도포한 후, 250℃ 질소 분위기 오븐에서 2시간 동안 열경화시킨다. 상기 저손실 고분자는 불소가 치환된 폴리 아릴렌 에테르 (FPAE) 등을 사용할 수 있다. 상기 저손실 고분자를 사용함으로써 광 도파에 따른 거리를 증가할 수 있기 때문이다. 즉, 상기 도파 거리와 관련된 일 요소로서 광진행 손실을 줄여야 한다. 따라서 본 발명에서 광 도파의 적정 거리 확보를 위해 유전체층(30)으로 저손실 고분자를 사용할 수 있다.
상기 하부 유전체층(31) 상에 열 증착 방법으로 두께 14 nm가 되도록 금속막을 증착한다. 포토레지스트와 광리쏘그래피 방법과 습식 식각 방식으로 10mm의 폭으로 상기 금속막을 식각하여 광전 전송 금속선(20)을 형성한다. 상기 금속막으로 금, 은, 동과 같은 노블 금속족 즉, 1B 족 원소들과 알루미늄(Al) 등의 천이 금속 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다. 이들은 유전체층(30)과 접하여 표면 플라즈몬 폴라리톤의 발생을 용이하게 유도할 수 있으며, 또한 전기 전도성도 우수하기 때문이다.
상기 광전 전송 금속선(20)이 형성된 하부 유전체층(31) 상에 저손실 고분자(ZP50)를 두께 20 mm가 되도록 회전 도포한 후 250℃ 질소 분위기 오븐에서 2시간 동안 열경화시켜 상부 유전체층(32)을 형성한다.
이후, 상기 결과물을 일정 모양으로 잘라 유전체층(30) 내부에 광전 전송 금속선(20)이 형성된 구조를 완성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 광전 전송 금속선(20)은 t1의 두께와 w1의 폭을 갖는다. 이 때, t1은 5 내지 200 ㎚를 w1은 2 내지 100 ㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다. 광전 전송 금속선의 바람직한 두께 t1은 얇으면 얇을수록 도파 에너지가 상기 광전 전송 금속선으로 방산하게 되어, 도파 모드를 크게 할 수 있고 도파 거리가 증가할 수 있다. 도파 모드가 크면 클수록 광수신기 및 송신기 부분과의 접속을 쉽게 할 수 있다는 장점도 있다. 그러나 적정 두께 미만으로 얇아지면 저항값이 커져 많은 열이 발생된다. 즉 전기 전송이 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 광전 전송 금속선(20)의 두께 t1은 5 내지 200 ㎚임이 바람직하다.
이렇게 형성된 광전 전송 금속선(20)을 통하여 전기와 광을 동시에 전송한다. 상세하게, 전기 전도성을 갖는 상기 광전 전송 금속선(20)을 통하여 전기를 전송하고, 상기 광전 전송 금속선(20)과 유전체층(30)간의 계면에서 발생된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 통해 광을 전송한다. 상기 광과 전기는 주파수가 현저히 다르므로 동시에 전송하더라고 간섭이 발생할 염려가 없어, 광과 전기를 동시에 전송해야 하는 광전 전송 배선판에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 광전 전송 배선판을 이용하여 동영상이나 3차원 영상 등 고속 데이터는 광신호로 전달하고, 저속 데이터나 전력은 전기신호로 전달할 수 있다.
도 3 및 도 4는 광 전송을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 광전 전송 금속선(metal)과 유전체층(dielectric) 및 유전 체층(dielectric)의 계면에서 발생한 표면 플라즈몬 폴라리톤들이 결합(Couple)되어 광전 전송 금속선에 강하게 구속된 비대칭 모드(Asymmetric mode)를 형성한다.
또는 도 4를 참조하면, 표면 플라즈몬 폴라리톤들이 결합되어 유전체층의 상하부로 동일한 무한소(無限小) 꼬리(Evanescent tails)를 가지는 수 마이크로미터(mm) 펼쳐진 대칭 모드(Symmetric mode)를 형성한다.
상기와 같이 표면 플라즈몬 폴라리톤들이 비대칭 모드 또는 대칭 모드를 형성하면서 파의 형태로 상기 광전 전송 금속선을 따라 전송된다.
도 5는 본 발명의 광전 전송 배선판의 광전 전송 금속선 두께 변화에 따라 광 전송 후 나타나는 근접장 분포 그림이다.
도 5를 참조하면, 광전 전송 금속선의 두께를 14, 30, 100 nm로 변화함에 따라 대칭 모드에서 표면 플라즈몬 폴라리톤이 10 mm 길이 도파한 후 나타나는 근접장 분포 그림들이다. 상기 광전 전송 금속선은 10 mm의 폭을 갖는다.
상기 근접장 분포 그림들에 따르면, 광전 전송 금속선은 그 두께가 얇아질수록 모드의 크기는 더 커진다. 이는 표면 플라즈몬 폴라리톤이 광전 전송 금속선 내 강하게 구속되고 유전체층 속으로의 테일(tail)은 지수함수(Exponential function)로 길게 늘어나게 되기 때문이다. 따라서 광 도파 거리와 관련된 다른 요소로서 상기 광전 전송 금속선의 두께가 작용할 수 있다. 즉, 상기 광전 전송 금속선의 두께가 얇을수록 상기 광 도파 모드는 커지고 광수신기 및 송신기 부분과의 접속을 쉽게 할 수 있다.
또한, 광전 전송 금속선은 광 전송과 함께 전기 전송을 위해서도 사용된다. 전기 전송시에는 상기 광전 전송 금속선의 두께가 얇을수록 저항이 커져 열 발생량이 증가한다. 따라서 전기 전송을 원활히 하기 위해서는 상기 광전 전송 금속막의 두께를 무한히 줄일 수는 없다.
따라서 광 전송을 위한 본 발명의 광전 전송 금속선 또는 광 전송 금속선의 두께는 5 내지 200 ㎚를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 본 발명의 광전 전송 배선판을 이용하여 10 mm 이상 광 도파가 가능함으로 확인할 수 있다. 이러한 방식의 광 도파를 일반적으로 장주기(Long-range) 표면 플라즈몬 폴라리톤(LR-SPP)이라 한다.
따라서 본 발명은 장주기 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용한 광전 전송 배선판 및 그 응용에 유용하게 이용될 수 있다. 즉, 본 발명의 광전 전송 배선판은 고속 및 대용량의 광 데이터의 경우 광전 전송 금속선과 유전체의 계면에서 발생되는 표면 플라즈몬 폴라리톤에 의해, 저속 데이터 및 전력의 경우 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤 발생을 위한 광전 전송 금속선을 사용하여 빛과 전기 신호를 동시에 전달할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 광 전송 금속선과 전기 전송 금속선을 나타낸 사시도이다.
도 6과 7을 참조하면, 광 전송 금속선(21)과 전기 전송 금속선(22)을 구비한다. 기판(10)상에 하부 유전체층(31)을 형성하고, 금속막을 증착한다. 상기 금속막은 이후 형성되는 광 전송 금속선(21)의 두께 t2로 형성할 수 있으며, 또는 전기 전송 금속선(22)의 두께 t3로 형성할 수도 있다.
상기 금속막을 광 전송 금속선(21)의 두께 t2로 형성하는 경우, 도 1과 같이 금속막을 t2 두께로 형성한 후 w2의 폭을 갖는 상기 광 전송 금속선(21)과 w3의 폭을 갖는 전기 전송 금속선(22) 형성을 위한 제1 식각 마스크를 형성한다. 상기 w2는 2 내지 20㎛, w3은 100nm 내지 5mm인 것이 바람직하다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 이용하여 상기 금속막을 식각하여 t2 두께의 광 전송 금속선(21)과 t2 두께의 전기 전송 금속선(22)을 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 제거하고, 상기 전기 전송 금속선(22)을 노출하는 증착 마스크를 형성한다. 상기 증착 마스크를 이용하여 노출된 전기 전송 금속선(22) 상에 금속막을 t3-t2 두께로 더 증착한다. 따라서 전기 전송 금속선(22)의 두께는 t3로 상기 광 전송 금속선(21)의 두께 t2 보다 더 크게 형성될 수 있다. 이 때 더 증착하는 금속막은 광 전송 금속선(21)과 동일한 금속을 사용할 수도 있으며 다른 종류의 금속을 사용할 수도 있다.
상기 금속막을 광 전송 금속선(21)의 두께 t3로 형성하는 경우, 도 1과 같이 금속막을 t3 두께로 형성한 후 상기 제1 식각 마스크를 이용하여 t3 두께의 광 전송 금속선(21)과 t3 두께의 전기 전송 금속선(22)을 형성한다. 그리고 상기 제1 식각 마스크를 제거하고 상기 결과물에 상기 광 전송 금속선(21)을 노출하는 제2 식각 마스크를 형성한다. 그리고 상기 제2 식각 마스크를 이용하여 상기 광 전송 금속선(21)을 t3-t2 만큼 식각한다. 따라서 상기 광 전송 금속선(21)은 t2의 두께로 형성되고 상기 전기 전송 금속선(22)은 t3의 두께로 형성된다.
광 전송 금속선(21)과 전기 전송 금속선(22)이 형성된 결과물에 상부 유전체층(32)을 형성한다.
도 7을 참조하면, 상기 전기 전송 금속선(22)의 두께 t3은 상기 광 전송 금속선(21)의 두께 t2 보다 큰 것이 바람직하다. 이는 상기 도 5에서 설명된 바와 같이 광 도파 거리를 증가시키기 위해 상기 광 전송 금속선(21)의 두께는 얇은 것이 바람직하며, 상기 전기 전송 금속선(22)의 두께는 두꺼운 것이 바람직하다. 상세하게 상기 광 전송 금속선(21)은 5 내지 200 ㎚의 두께를, 상기 전기 전송 금속선(22)은 100 ㎚ 내지 5 ㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 광전 전송 배선판은 광 전송 금속선(21)과 유전체층(30)간의 계면에서 발생된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 통해 광을 전송하고, 다른 금속선으로 전기 전송 금속선(22)을 통해 전기를 전송할 수 있다. 따라서 광과 전기를 동일한 배선판이지만 각각 다른 금속선을 통해 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타낸 사시도이다.
도 8을 참조하면, 도 7과 같이 광 전송 금속선(23)과 전기 전송 금속선(24)을 별개로 형성한 광전 전송 배선판에 관한 것이다. 본 실시예에 따른 광전 전송 배선판은 유전체층과 금속선 간의 계면에서 발생하는 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용한 광 전송 금속선(23)은 유전체층(30)에 포함되도록 형성하고, 전기 전송 금속선은 전기 전도성을 갖는 금속선을 통해 전기를 전송하므로 유전체층(30) 상에 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 광전 전송 배선판은 도 1의 광전 배선판과 같이 형성한 후, 유전체층(30)에 전기 전송 금속선(24)을 더 형성한다. 단, 도 1의 광전 전송 배 선판에 포함된 광전 전송 금속선(20)은 본 실시예에서는 광 전송 금속선(23)으로 이용될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 기판을 포함하지 않는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광전 전송 배선판을 나타내는 사시도들이다.
도 9 내지 도 11은 각각 도 1, 도 6, 도 7의 광전 전송 배선판들에서 기판을 제거한 광전 전송 배선판들이다. 따라서 휘거나 접을 수 있는 플렉시블 광전 전송 배선판을 제조할 수 있다.
상기 살펴본 바와 같이, 본 발명은 광전 전송 금속선과 저손실 고분자 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판을 이용하여 광전 전송 방법을 제공한다. 상세하게 상기 광전 전송 금속선을 통해 전기를 전송하고, 상기 광전 전송 금속선과 상기 유전체층의 계면에 발생된 표면 플라즈몬 폴라리톤을 이용하여 광을 전송할 수 있다. 특히, 상기 유전체층으로 저손실 고분자를 사용함으로써 원하는 거리의 광 전송을 효과적으로 할 수 있다. 또한, 상기 광전 전송 금속선을 노블 금속족 원소들, 알루미늄 등의 천이금속 또는 이들의 합금을 사용함으로써 전기 전송도 효과적으로 행할 수 있다. 따라서 상기 전송 방법에 의해 광과 전기를 동일한 광전 전송 배선판을 이용하여 전송할 수 있다. 그리고 상기 전송 방법은 다중모드를 사용하지 않기 때문에 전송 속도의 증가가 용이하다.
또한, 본 발명은 광전 전송 금속선을 포함하는 광전 전송 배선판을 제공한다. 상기 광전 전송 금속선은 전기를 전송함과 동시에 이와 유전체층간 유도되는 표면 플라즈몬 폴라리톤에 의해 광을 전송할 수 있다. 특히 원하는 거리의 광 전송을 위해서는 상기 유전체층으로 저손실 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들어 불소 등의 할로겐 원소 또는 중수소와 탄소 결합을 포함하는 고분자들이 있다. 또한, 상기 광전 전송 금속선으로 노블 금속족 또는 알루미늄 등의 천이금속, 이들의 합금 등을 사용함으로써 전기 전도성이 우수하여 전기 전송이 효과적으로 이루어지며, 광 전송을 위한 표면 플라즈몬 폴라리톤의 유도가 용이하다. 따라서 상기 광전 전송 배선판은 광 전송 및 전기 전송을 효과적으로 진행할 수 있다.
아울러 본 발명은 재료의 접근이 용이하고 공정을 단순화함으로써 광전 전송 배선판을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (21)

  1. 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 광전 전송 금속선 및 상기 광전 전송 금속선과 접하는 유전체층을 포함하는 광전(光電) 전송 배선판의 광전 전송 방법에 있어서,
    상기 광전 전송 배선판에 광(光)과 전기(電氣)를 주입하는 단계,
    상기 광전 전송 금속선과 상기 유전체층의 계면을 통해 상기 광을 전달하는 단계,
    상기 광전 전송 금속선을 통해 상기 전기를 전달하는 단계, 및
    상기 광과 전기를 상기 광전 전송 배선판으로부터 방출하는 단계를 포함하는 광전 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광과 전기를 상기 광전 전송 배선판을 통해 동시에 전달하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체층은 불소 치환된 폴리 아릴렌 에테르(FPAE)인 것을 특징으로 하는 광전 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광전 전송 금속선은 ⅠB족 원소들 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광전 전송 배선판은 상기 유전체층에 형성된 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 방법.
  9. 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 적어도 한 개의 광전 전송 금속선, 및
    상기 광전 전송 금속선에 접하는 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 유전체층은 불소 치환된 폴리 아릴렌 에테르(FPAE)인 것을 특징으로 하는 광전 전송 배선판.
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 광전 전송 금속선은 ⅠB족 원소들 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 배선판.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 광전 전송 배선판은 상기 유전체층에 형성된 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 배선판.
  14. 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 광 전송 금속선,
    상기 광 전송 금속선보다 두껍고 전기를 전송하는 전기 전송 금속선, 및
    상기 광 전송 금속선과 접하는 유전체층을 포함하는 광전 전송 배선판.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 전기 전송 금속선은 두께와 폭이 각각 100 ㎚ 내지 5 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 광전 전송 배선판.
  17. 기판에 하부 유전체층을 형성하는 단계,
    상기 하부 유전체층에 접하여 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 적어도 한 개의 광전 전송 금속선을 형성하는 단계, 및
    상기 광전 전송 금속선에 접하여 상부 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 광전 전송 배선판의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 전송 배선판의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 기판에 하부 유전체층을 형성하는 단계,
    상기 하부 유전체층에 접하여 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 광 전송 금속선을 형성하는 단계,
    상기 광 전송 금속선에 접하여 상부 유전체층을 형성하는 단계, 및
    상기 하부 유전체층에 상에, 상기 광 전송 금속선보다 더 두껍게 전기 전송 금속선을 형성하는 단계를 포함하는 광전 전송 배선판의 제조 방법.
  21. 기판에 하부 유전체층을 형성하는 단계,
    상기 하부 유전체층에 접하여 5 내지 200 ㎚의 두께, 및 2 내지 100 ㎛의 폭을 갖는 광 전송 금속선을 형성하는 단계,
    상기 광 전송 금속선에 접하여 상부 유전체층을 형성하는 단계, 및
    상기 상부 유전체층에 상에, 상기 광 전송 금속선보다 더 두껍게 전기 전송 금속선을 형성하는 단계를 포함하는 광전 전송 배선판의 제조 방법.
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