KR101067117B1 - 광도파로의 미러홈 형성방법, 광도파로 및 광도파로를 갖는인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광도파로의 미러홈 형성방법, 광도파로 및 광도파로를 갖는 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광도파로에 수평 단면이 두 반원 사이로 직사각형이 개재된 형상인 미러홈을 형성하는 방법, 이를 이용한 광도파로 및 인쇄회로기판에 관한 것이다.

광도파로, 드릴비트, 미러면, 반사면, 미러홈

Description

광도파로의 미러홈 형성방법, 광도파로 및 광도파로를 갖는 인쇄회로기판{OPTICAL WAVEGUIDE, A METHOD OF FORMING A MIRROR FOR OPTICAL WAVEGUIDE, AND A PRINTIED CIRCUIT BOARD COMPRISING THE OPTICAL WAVIGUIDE}

본 발명은 광도파로의 미러홈 형성방법, 광도파로 및 광도파로를 갖는 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광신호 전송을 위한 광도파로의 미러홈 형성방법 및 이를 이용하여 제작된 광도파로 및 광도파로를 갖는 인쇄회로기판에 관한 것이다.

전자부품에서 데이터의 고속화 및 고용량화에 의해 기존의 구리기반 전기배선을 이용한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board) 기술이 그 한계에 이르고 있다. 이에 따라, 종래의 구리기반 전기배선의 문제점을 극복할 수 있는 기술로서 광배선을 포함하는 인쇄회로기판이 주목을 받고 있다.

광배선을 포함하는 인쇄회로기판은 고분자 중합체(Polymer) 또는 광섬유(Optical Fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신할 수 있는 광도파로(Optical Waveguide)를 인쇄회로기판 내에 삽입하는데, 이를 EOCB(Electro-Optical Circuit Board)라고 한다. EOCB는 통신망의 스위치와 송수신장비, 데이터 통신의 스위치와 서버, 항공우주산업과 항공 전자공학의 통신, UMTS(Universal Mobile telecommunication System)의 이동전화 기지국, 또는 슈퍼 컴퓨터 등에서 백플레인(Backplane) 및 도터 보드(Daughter Board)에 적용되고 있다.

도 1은 광신호를 전달할 수 있는 광-전기 혼재 리지드-플렉서블 인쇄회로기판의 단면도가 도시된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광 전기 혼재 인쇄회로기판(1)은 광신호 전송용 광도파로(30)와 전기신호 전송용 회로층(50)을 모두 포함하는 구성이다. 이중 광 도파로는 여기서, 광도파로는 코어(core)라 불리는 굴절률이 높은 중심부분과, 클래드(clad)라 불리는 주변의 굴절률이 낮은 부분으로 이루어져 광신호를 전송한다.즉, 광송신모듈(10)에서 송신된 광신호를 광수신모듈(20)로 전송하는 통로로서 작용한다. 광도파로는 일반적으로 다양한 기판 위에 하부 클래딩층을 만들고, 그 위에 코어층을 코팅한 후 코어층에 패턴을 형성하고 다시 상부 클래딩층을 코팅하는 적층식 방법으로 제조된다.

이러한 광도파로는 광송신모듈(10)로부터 출사된 광신호의 방향을 전환하는 미러(31)와 광수신모튤(20)로 입사하는 광신호의 방향을 전환하는 미러(33)을 구비할 것이 요구된다.

이러한 미러는 일반적으로 광도파로에 형성된 경사면에 형성되는데 이러한 경사면은 도 2에 도시된 바와 같이 엑시머 레이저를 비스듬히 조사하여 형성하거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 다이싱 블레이드(60)를 사용하는 방식이 공지되어 있다.

그러나, 엑시머 레이저의 경우 대면적 가공성, 및 기판 공정성은 낮은 반면 이를 위한 장비의 설비 투자비와 제조단가가 매우 높다는 단점이 있다.

또한, 다이싱 블레이드(60)를 사용하는 경우에는 코어 패턴의 간격을 줄일 수 없어 인쇄회로기판을 고밀도화를 구현할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 코어(30)가 클래드층(40)에 개재된 복수의 코어패턴(30a, 30b)으로 구성된 경우, 코어패턴(30a)과 코어패턴(30b) 사이의 간격을 줄일 수 없다.

이는 도 5에 도시된 바와 같이, 다이싱 블레이드(60)를 사용하는 경우에는 불필요하게 가공되는 범위(X)가 넓어, 그 범위(X) 이내에는 미러 반사면의 위치가 다른 코어패턴을 배치할 수 없기 때문이다.

게다가, 다이싱 블레이드(60)를 사용하는 방식 역시 대면적 가공성 및 기판 공정성이 낮고 설비 투자비가 높다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 코어패턴의 피치를 줄일 수 있으며, 기판 공정성이 높고 설비 투자비가 낮은 광도파로의 구조 및 이의 제조방법을 제안한다.

본 발명에 따른 광도파로 미러홈 형성방법은, (A) 광신호 전송용 광도파로를 제공하는 단계; (B) 막대형 드릴을 회전면에 수직한 방향으로 상하이동하여 상기 드릴의 단부를 상기 광도파로에 삽입하는 단계; 및 (C) 상기 드릴을 상기 광도파로의 광신호 전송방향의 수직한 방향으로 평행이동하여 상기 광도파로에 미러홈을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 광도파로는 광신호 전송용 코어를 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 드릴은 직경이 일정하게 감소하는 단부를 가지며, 상기 단부의 단면은 이등변 삼각형 또는 등변 사다리꼴인 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 코어는 클래드 내부에 삽입된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 단부의 단면은 꼭지점이 이루는 각이 90°인 직각 이등변 삼각형인 또는 대변의 연장선이 이루는 각이 90°인 등변 사다리꼴인 것에 있다.

본 발명에 따른 미러홈을 갖는 광도파로는, 광신호 전송용 광도파로; 및 상기 광도파로에 형성된 미러 형성용 미러홈;을 포함하고, 상기 미러홈은 수평 단면이 두 반원 사이에 직사각형이 개재된 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 미러홈은 제1 수직 단면이 이등변 삼각형 또는 등변 사다리꼴 형상을 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 미러홈은 상기 제1 수직 단면에 수직하는 제2 수직 단면이 등변 사다리꼴 형상을 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 미러홈의 바닥면에 형성된 미러를 더 포함하는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 미러홈에 충전된 절연물질 또는 금속물질을 더 포함하는 것에 있다.

본 발명에 따른 광도파로를 갖는 인쇄회로기판은, 전기신호 전송용 회로층 및 광신호 전송용 광도파로를 갖는 인쇄회로기판에 있어서, 상기 광도파로는 미러 형성용 미러홈을 포함하고, 상기 미러홈은 수평 단면이 두 반원 사이에 직사각형이 개재된 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더 욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 방법으로 광도파로에 미러홈을 형성하는 경우 미러홈을 형성하기 위해 불필요하게 가공되는 부위의 범위를 최소화할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 불필요하게 가공되는 부위가 코어로부터 미러홈 형성시 사용되는 막대형 드릴의 반지름(D/2)까지의 범위로 줄어든다.

이에 따라, 광도파로 내에 복수개의 코어가 존재하는 경우라도 코어와 코어 사이의 간격을 최소 드릴의 반지름(D/2) 만큼으로 줄일 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 고밀도 인쇄회로기판을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 광도파로의 미러홈 형성방법, 광도파로 및 광도파로를 갖는 인쇄회로기판의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부된 도면의 전체에 걸쳐, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 중복되는 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공되는 광도파로의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광도파로의 미러홈 형성방법을 개략적으로 도시하는 측면도이고, 도 8은 도 7에 따른 미러홈 형성방법의 평면도이고, 도 9는 도 7에 따른 미러홈 형성방법에 사용될 수 있는 바림직한 드릴의 단면을 도시하는 도면이다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 클래드층(400) 내부에 두 개의 코어패턴(300a, 300b)을 갖는 코어(300)가 삽입된 광신호 전송용 광도파로가 제공된다. 본 실시예의 광도파로는 하부클래드층, 코어(300) 및 상부클래드층을 순차적층하거나 일괄적층하여 형성된 광도파로가 예시적으로 도시된다. 여기서, 클래드층(400)은 코어(300)를 통해 효율적인 광신호의 전송이 이루어질 수 있도록 코어(300)를 감싸는 구성이다. 클래드층(400)은 예를 들면, 아크릴(acryl), 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 불소화아크릴, 또는 불소화 폴리이미드 등의 폴리머 계열의 재질로 이루어진다. 코어(300)는 클래드층(400) 사이에 개재되며, 광신호가 전달되는 경로로서 기능한다. 코어(300) 역시 클래드층(400)과 유사한 폴리머 계열의 재질로 이루어지는데, 효율적인 광신호 전송을 위하여 클래드층(400)보다 높은 굴절률을 갖는다.

본 실시예에서는 클래드층(400)이 코어(300)를 감싸는 형태의 광도파로만을 예시적으로 도시 및 서술하지만 이에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니고, 클래 드층(400) 상부에 코어(300)가 적층된 상태의 광도파로가 제공될 수 있다.

한편, 도 6에는 본 발명의 명확한 설명을 위하여 코어(300) 및 클래드층(400)으로 이루어진 광도파로만을 도시하였으나, 광도파로는 절연층 또는 인쇄회로기판에 적층된 상태로 제공될 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

다음, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 광도파로가 제공되면 막대형 드릴(600)을 회전면에 수직한 방향으로 상하이동하여 드릴(600)의 단부를 광도파로에 삽입한다. 이후, 드릴(600)을 광도파로의 광신호 전송방향의 수직한 방향으로 평행이동하여 광도파로에 미러홈(500)을 형성한다.

이때, 드릴(600)은 막대형 또는 바(Bar)형상의 드릴 비트로서 강철, 세라믹 또는 다이아몬드로 이루어지거나 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어진 것이 사용될 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 드릴(600)은 직경이 일정하게 감소하는 단부를 가지는 것을 사용한다. 드릴(600) 단부의 단면은 도 9a에 도시된 바와 같이 이등변 삼각형 또는 도 9b에 도시된 바와 같이 등변 사다리꼴인 것이 사용될 수 있다. 여기서, 드릴(600) 단부의 단면은 꼭지점이 이루는 각이 90°인 직각 이등변 삼각형인 또는 대변의 연장선이 이루는 각이 90°인 등변 사다리꼴인 것이 바람직하다.

본 실시예에 따른 방식으로 광도파로에 미러홈(500)을 형성하는 경우 미러 홈(500)을 형성하기 위해 불필요하게 가공되는 부위의 범위를 최소화할 수 있다. 즉, 본 실시예에서 불필요하게 가공되는 부위는 코어(300)로부터 드릴(600)의 반지름(D/2)까지의 범위로 줄어든다.

따라서 광도파로 내에 복수개의 코어패턴(300a, 300b)이l 존재하는 경우라도 코어패턴(300a)과 코어패턴(300b) 사이의 간격을 최소 드릴(600)의 반지름(D/2) 만큼으로 줄일 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 고밀도 인쇄회로기판을 구현할 수 있다.

도 10은 도 7에 따른 미러홈(500) 형성방법으로 미러가 형성된 광도파로의 평면도이다. 도 11은 도 10에 도시된 미러홈(500)의 확대 사시도이다. 도 12는 도 10에 도시된 광도파로를 I-I 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 13은 도 10에 도시된 광도파로를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 상술한 공정으로 형성된 미러홈(500)을 갖는 광신호 전송용 광도파로는 수평 단면이 두 반원 사이에 직사각형이 개재된 형상의 미러홈(500)을 갖는다. 다른 말로 표현하자면, 미러홈(500)을 상부에서 내려다보면 직사각형의 대변에 각각 반원이 붙은 형상이 된다.

미러홈(500)의 형상을 보다 구체적으로 서술하면, 광도파로를 I-I 선을 따라 절단한 단면도 상에서 미러홈(500)의 단면 즉, 미러홈(500)의 제1 수직 단면은 도 12에 도시된 바와 같이, 이등변 삼각형 또는 등변 사다리꼴 형상이다. 또한, 광도파로를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도 상에서 미러홈(500)의 단면, 즉, 제1 수직 단면에 수직하는 제2 수직 단면은 등변 사다리꼴 형상이다. 이때, 편의상 미러홈(500)의 형상은 드릴(600) 측부에 의해 형성되어 단면이 수직선인 홈부의 형상을 제외한 드릴(600)의 단부에 의해 형성된 부분만을 지칭하는 것으로 해석된다.

상술한 공정으로 형성된 미러홈(500)의 바닥면에 금속 스퍼터링, 도금, 및 페이스트 충전 등의 방식으로 광신호 반사용 미러를 형성할 수 있으며, 이에 대해서는 상세한 서술을 생략한다.

또한 전기신호를 전송하기 위한 회로층 및 상술한 공정으로 형성된 광도파로를 갖는 인쇄회로기판의 제조공정 중에서 상술한 미러홈(500)은 층간 절연물질 또는 금속물질로 충전될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 광신호를 전달할 수 있는 광-전기 혼재 리지드-플렉서블 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 2는 엑시머 레이저를 이용한 종래의 반사면 가공방식을 도시하는 도면이다.

도 3은 다이싱 블레이드를 이용한 종래의 반사면 가공방식을 도시하는 도면이다.

도 4는 두 개의 코어패턴을 갖는 광도파로를 도시하는 도면이다.

도 5는 도 4에 도시된 광도파로에 다이싱 블레이드를 이용하여 반사면을 가공하는 공정을 도시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에서 제공되는 광도파로의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광도파로의 미러홈 형성방법을 개략적으로 도시하는 측면도이다.

도 8은 도 7에 따른 미러홈 형성방법의 평면도이다.

도 9는 도 7에 따른 미러홈 형성방법에 사용될 수 있는 바림직한 드릴의 단면을 도시하는 도면이다.

도 10은 도 7에 따른 미러홈 형성방법으로 미러가 형성된 광도파로의 평면도이다.

도 11은 도 10에 도시된 미러홈의 확대 사시도이다.

도 12는 도 10에 도시된 광도파로를 I-I 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 13은 도 10에 도시된 광도파로를 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

300 코어 400 클래드층

500 미러홈 600 드릴

Claims (11)

1. (A) 광신호 전송용 광도파로를 제공하는 단계;

   (B) 막대형 드릴을 회전면에 수직한 방향으로 상하이동하여 상기 드릴의 단부를 상기 광도파로에 삽입하는 단계; 및

   (C) 상기 드릴을 상기 광도파로의 광신호 전송방향의 수직한 방향으로 평행이동하여 상기 광도파로에 미러홈을 형성하는 단계;

   를 포함하는 광도파로 미러홈 형성방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광도파로는 광신호 전송용 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 미러홈 형성방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 드릴은 직경이 일정하게 감소하는 단부를 가지며, 상기 단부의 단면은 이등변 삼각형 또는 등변 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 광도파로 미러홈 형성방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 코어는 클래드 내부에 삽입된 것을 특징으로 하는 광도파로 미러홈 형 성방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 단부의 단면은 꼭지점이 이루는 각이 90°인 직각 이등변 삼각형인 또는 대변의 연장선이 이루는 각이 90°인 등변 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 광도파로 미러홈 형성방법.
6. 광신호 전송용 광도파로; 및

   상기 광도파로에 형성된 미러 형성용 미러홈;

   을 포함하고,

   상기 미러홈은 수평 단면이 두 반원 사이에 직사각형이 개재된 형상인 것을 특징으로 하는 미러홈을 갖는 광도파로.
7. 제6항에 있어서,

   상기 미러홈은 제1 수직 단면이 이등변 삼각형 또는 등변 사다리꼴 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 미러홈을 갖는 광도파로.
8. 제7항에 있어서,

   상기 미러홈은 상기 제1 수직 단면에 수직하는 제2 수직 단면이 등변 사다리꼴 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 미러홈을 갖는 광도파로.
9. 제6항에 있어서,

   상기 미러홈의 바닥면에 형성된 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미러홈을 갖는 광도파로.
10. 제9항에 있어서,

    상기 미러홈에 충전된 절연물질 또는 금속물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미러홈을 갖는 광도파로.
11. 전기신호 전송용 회로층 및 광신호 전송용 광도파로를 갖는 인쇄회로기판에 있어서,

    상기 광도파로는 미러 형성용 미러홈을 포함하고,

    상기 미러홈은 수평 단면이 두 반원 사이에 직사각형이 개재된 형상인 것을 특징으로 하는 광도파로를 갖는 인쇄회로기판.

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