KR100407954B1 - 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 광소자가 부착되고, 상기 광소자와 연계하여 광섬유의 위치와 광섬유 코아의 높이를 조절하는 광소자 정렬용 홈을 구비한 광학벤치에서, 상기 광학벤치는 기판을 준비하는 단계; 상기 소정 기판 표면에 광학벤치의 패턴을 가진 마스터를 제작하고, 마스터 위에 몰드의 전구체를 주조, 세정하여 몰드를 제조하는 단계; 상기 제조된 몰드의 소정 패턴을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 단계로 이루어져, 광소자와 광섬유의 정렬을 위해 소정 패턴을 갖는 광학벤치를 형성할 때 상기 소정 패턴을 형성하기 위한 마스크를 몰드를 이용하여 형성하기 때문에, 마스크 형성을 위한 사진식각공정(감광막 도포-노광-현상의 공정)이 생략되므로 공정이 간단해지고, 저가의 광학벤치 제작이 가능하다.

Description

광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법{Fabrication Method for Optical Bench of Optical Device subassemblies}

본 발명은 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법에 관한 것으로, 특히 도포-노광-현상의 사진식각공정을 이용하지 않고 공정이 간단화된 광학벤치 제조방법에 관한 것이다.

정보화 시대가 심화됨에 따라 음성, 영상, 그리고 디지털 데이터 등의 많은 양의 정보들의 신속한 전송이 요구되고 있다.

광통신기술은 광섬유가 갖는 초고속, 대용량의 신호전송능력을 이용하는 것으로서, 현재는 물론 장래에 있어서도 음성, 영상, 그리고 디지털 데이터 등의 정보의 생성과 처리에 이용될 것이다.

광전송을 위해서는 전기신호를 광신호로, 반대로 광신호를 전기신호로 변화해주는 장치가 필요하다.

광송신 및 광수신 모듈은 각각 레이저 다이오드 및 광검출기를 전-광 및 광-전 변환소자로 하는 전-광 및 광-전 변환장치이며, 광송신 및 수신모듈의 보급을 위해서는 소형이며 저가일 필요가 있다.

외부의 광섬유를 모듈 내부의 반도체 레이저 및 광검출기 장치와 인접하여 광결합시키는 것이 대단히 어렵다.

즉, 반도체 레이저 및 광검출기 장치 등의 광소자를 광섬유와의 결합은 광소자의 미크론 정도의 매우 정교한 기계적인 정렬과 레이저 용접과 같은 고가의 접착방식을 필요로 한다.

이러한 종래의 기술은 부품의 수가 많고 정렬작업이 복잡하여 그 공정비용이 비싸지는 단점이 있다.

또한, 광부품들은 광소자 표면에서 광전 혹은 전광변환이 이루어지므로 표면의 오염과 대기와의 반응은 소자의 특성을 열화시키게 되므로 공기와 단절된밀봉(hermetic sealing)이 필요하게 된다.

따라서 하나의 모듈로서 사용하는 것이 유리하며, 현재 개발되어지고 있는 광결합 장치는 각각의 광학 부품을 하나의 모듈로써 제작하고자 하는 방향으로 진행되고 있다.

최근에는 상기의 단점을 개선하고자 사진식각법 기술을 포함하는 반도체 공정 기술을 이용하게 되었다.

이러한 기술을 사용함으로써 실리콘 기판을 가공하여 매우 정밀한 기계적 구조물의 제작이 가능하게 되고, 이를 각종 광소자 및 부품의 조립을 위한 기판으로 사용하고자 하는 것이 실리콘 광학벤치 기술이다.

이와 같은 반도체 공정기술에는 미세패턴을 형성하기 위해서 필수적으로 사진식각법 기술을 포함하게 된다.

이때 패턴이 형성된 사진 마스크가 필요하게 되는데 마스크의 종류에 따라 가공할 수 있는 패턴의 해상도가 결정된다.

일반적으로 이러한 마스크는 제작비용이 비싸고 한번 제작하면 수정이 불가능한 문제점이 있다.

또한 광원의 파장에 의한 회절간섭에 의해 해상도가 근본적으로 제한되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 사진식각 기술(감광막 도포-노광-현상 공정)을 사용하지 않고 패턴을 형성하여 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 광소자 부모듈의 광학벤치를 제조하기 위한 몰드 제조 과정 도식도.

도2 및 도3은 상기 도1와 같이 제조된 몰드를 이용하여 광소자 부모듈의 광학벤치 제조 과정 도식도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 기판 110 : 광학벤치의 패턴

120 : 마스터 130 : 몰드의 전구체

140 : 몰드 150 : 전구체

170 : 실리콘 기판

180 : 패턴

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법의 특징은 광소자가 부착되고, 상기 광소자와 연계하여 광섬유의 위치와 광섬유 코아의 높이를 조절하는 광소자 정렬용 홈을 구비한 광학벤치에서, 상기 광학벤치는 (a) 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 소정 기판 표면에 광학벤치의 패턴을 가진 마스터를 제작하고, 마스터 위에 몰드의 전구체를 주조, 세정하여 몰드를 제조하는 단계; (c) 상기 제조된 몰드의 소정 패턴을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 제조되는데 있다.

상기 (c)단계는 상기 소정 패턴의 몰드에 전구체를 형성하는 단계; 상기 몰드의 높이와 같도록 전구체를 선택적으로 제거하여 평활화시키는 단계; 상기 평활화된 전구체가 형성된 몰드를 상기 기판 상에 배치시키는 단계; 상기 몰드를 상기 기판으로부터 떼어내어 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 (c)단계는 상기 소정 패턴의 몰드를 상기 기판 상에 배치하는 단계; 상기 몰드의 소정 패턴에 의해 상기 몰드와 상기 기판의 빈공간의 일측에 전구체를 배치시키는 단계; 상기 배치된 전구체를 상기 빈공간으로 흡수시키는 단계; 상기 빈공간에 흡수된 전구체를 고체화시키고 상기 몰드를 떼어내어 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 광소자 부모듈의 광학벤치를 제조하기 위한 몰드 제조 과정을 도시한 것이고, 도2 및 도3은 상기 도1과 같이 제조된 몰드를 이용하여 광학벤치의 제조 과정을 도시한 것이다.

광소자 부모듈은 크게 광소자가 부착되고, 상기 광소자와 연계하여 광섬유의 위치와 광섬유 코아의 높이를 조절하는 광소자 정렬용 홈을 구비한 광학벤치, 상기 광섬유의 삽입 및 고정을 위한 몰드 하우징, 상기 광학벤치를 부착하고 이 광학벤치의 높이를 조절하기 위한 받침대, 그리고 이들을 기계적으로 지지하고 외부와의 전기적 연결을 제공하기 위한 PCB 기판으로 구성된다.

본 발명은 상기와 같은 광소자 부모듈에서 광학벤치의 제조에 관한 것이다.

상기 광학벤치의 제조는 도1, 도2 및 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 광학벤치의 제조 공정은 (a)~(c)단계에 걸쳐 이루어진다.

(a)단계; 기판을 준비한다. 상기 기판은 실리콘으로 이루어진다.

(b)단계; 소정 패턴의 몰드를 제조한다.

(c)단계; 상기 제조된 몰드의 소정 패턴을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 형성한다.

상기 소정 패턴의 몰드는 일레스토머(elastomer) 물질을 이용하여 형성하고, 제작된 상기 몰드를 사용하여 패턴을 형성한다.

이와 같은 방법으로 고가의 사진 마스크의 제작이 필요없게 되고, 노광 및 현상의 공정이 필요없게 됨으로써 저가의 광학벤치 제작이 가능해진다.

상기 (b)단계에서, 소정 패턴의 몰드의 제작방법을 도1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1과 같이, 소정 기판(100) 표면에 원하는 광학벤치의 패턴(110)을 가진 마스터(master, 120)를 제작한다.

상기 마스터(120) 위에 몰드의 전구체(130)를 주조(casting)하고, 주조된 몰드의 전구체(130)를 세정하고, 상기 몰드의 전구체(130)를 마스터(120)로부터 떼어냄으로써 몰드(140)를 제조한다.

상기 소정 패턴의 몰드(140)는 일레스토머(elastomer) 물질을 이용하여 형성한다.

이와 같은 몰드(140)를 만드는데 사용되는 일레스토머의 재료로는 PDMS(polydimethylsilane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimide), 그리고 페놀 포말데하이드 폴리머(phenol formaldehyde polymer) 등을 사용할 수 있다.

이들 중에서 PDMS는 반응성이 없고, 또한 잘 깨어지지 않고, 일레스토머의 성질을 가지고 있을 뿐만 아니라 낮은 표면에너지를 가지고 있어 패터닝한 후에 마스터(120)로부터 쉽게 떨어뜨릴 수가 있어 일반적으로 가장 많이 사용되어지고 있다.

상기 (c)단계에서, 상기 도1과 같이 형성된 소정 패턴의 몰드를 이용한 패턴의 제조 방법을 도2 및 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이와 같이 형성된 몰드(140)를 가지고 패턴은 2가지 방법에 의해 형성하는데 다음과 같은 방법에 의해 이루어진다.

먼저, 도2는 마이크로 트랜스퍼 몰딩(microtransfer molding(μTM))에 의해 패턴을 제조하는 방법이다.

상기 소정 패턴의 몰드(140)에 상기 전구체(150)를 형성한다.

이어, 상기 몰드(140)의 높이와 같도록 전구체(150)를 선택적으로 제거하여 평활화시킨다.

평평한 PDMS로 긁어내거나 질소를 불어서 과량의 전구체(150)를 제거한다.

상기 평활화된 전구체(150)가 형성된 몰드(140)를 실리콘 기판(170) 상에 배치시킨다.

이어, 상기 몰드(140)를 상기 실리콘 기판(170)으로부터 떼어내어 패턴(180)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

그리고, 도3은 MIMIC(micromolding in capillaries)에 의해 패턴을 제조하는 방법이다.

먼저, 상기 소정 패턴의 몰드(140)를 실리콘 기판(170) 상에 배치한다.

상기 몰드(140)를 기판의 표면에 놓으면 실리콘 기판(170)의 표면과 몰드(140) 사이에 빈공간이 형성된다.

이어, 상기 몰드(140)의 소정 패턴에 의해 상기 몰드(140)와 실리콘 기(170)판의 빈공간의 끝에 전구체(150)를 배치시킨다.

점도가 낮은 전구체(150)를 빈공간의 열린 끝에 놓으면 모세관 현상에 의해 빈공간으로 전구체(150)가 들어가 채우게 된다.

이와 같이 상기 배치된 전구체(150)를 상기 빈공간으로 흡수시키고, 상기 빈공간에 흡수된 전구체(150)를 고체화시키고 상기 몰드(140)를 떼어내어 패턴(180)을 형성한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

광소자와 광섬유의 정렬을 위해 소정 패턴을 갖는 광학벤치를 형성할 때 상기 소정 패턴을 형성하기 위한 마스크를 몰드를 이용하여 형성하기 때문에, 마스크 형성을 위한 사진식각공정(감광막 도포-노광-현상의 공정)이 생략되므로 공정이 간단해지고, 저가의 광학벤치 제작이 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 광소자가 부착되고, 상기 광소자와 연계하여 광섬유의 위치와 광섬유 코아의 높이를 조절하는 광소자 정렬용 홈을 구비한 광학벤치에서,

   상기 광학벤치는

   (a) 기판을 준비하는 단계;

   (b) 상기 소정 기판 표면에 광학벤치의 패턴을 가진 마스터를 제작하고, 마스터 위에 몰드의 전구체를 주조, 세정하여 몰드를 제조하는 단계;

   (c) 상기 제조된 몰드의 소정 패턴을 이용하여 상기 기판 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법.
2. 삭제
3. 제2항에 있어서, 상기 몰드는 PDMS(polydimethylsilane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimide), 그리고 페놀 포말데하이드 폴리머(phenol formaldehyde polymer) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 (c)단계는

   상기 소정 패턴의 몰드에 전구체를 형성하는 단계;

   상기 몰드의 높이와 같도록 전구체를 선택적으로 제거하여 평활화시키는 단계;

   상기 평활화된 전구체가 형성된 몰드를 상기 기판 상에 배치시키는 단계;

   상기 몰드를 상기 기판으로부터 떼어내어 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 (c)단계는

   상기 소정 패턴의 몰드를 상기 기판 상에 배치하는 단계;

   상기 몰드의 소정 패턴에 의해 상기 몰드와 상기 기판의 빈공간의 일측에 전구체를 배치시키는 단계;

   상기 배치된 전구체를 상기 빈공간으로 흡수시키는 단계;

   상기 빈공간에 흡수된 전구체를 고체화시키고 상기 몰드를 떼어내어 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자 부모듈의 광학벤치 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 기판은 실리콘인 것을 특징으로 하는 광소자 부모듈의광학벤치 제조방법.