KR101525253B1 - 광도파로 디바이스의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판에 실장된 수발광 소자와, 광도파로를 비교적 저렴한 가격으로 간단하고 대량 생산이 가능한 방법으로 고정밀도로 접속할 수 있는 우수한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것으로, 금속 기판(20)의 한쪽면에 절연층(22)을 형성하고, 상기 금속 기판(20)에 형성된 얼라인먼트 마크를 사용하여 제 1 포토 마스크를 위치 결정하여 노광·현상을 실시함으로써 도체층(28)을 형성한 후, 그 반대측면에 동일하게 상기 얼라인먼트 마크를 사용하여 제 2 포토 마스크를 위치 결정하여 노광·현상을 실시함으로써 도체층(28)의 패드(28a)에 실장되는 발광소자(40)와 광도파로 필름(41)의 광결합용 개구(36)를 형성하고, 상기 패드(28a)에 발광소자(40)를 실장한 후, 상기 광결합용 개구(36)를 이용하여 광도파로 필름(41)을 금속 기판(20)에 고정하고, 발광소자(40)와 광도파로 필름(41)을 광결합시키도록 한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광통신, 광 정보처리 등, 광학을 이용한 각종 전기·전자 기술에 널리 사용되는 광도파로 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광도파로 디바이스는 발광소자로부터 발광되는 광을, 광도파로에 의해 전파시키거나, 반대로 광도파로에 의해 전파된 광을, 수광소자에 수광시킴으로써 광결합을 실시하는 것이지만, 그 결합시에는 서로의 광축을 동축상에 설정하는 것이 중요하고, 높은 위치 결정 정밀도가 요구된다. 최근, 이와 같은 위치 결정을 간단하게 실시할 수 있는 리셉터클(receptacle) 구조를 구비한 광도파로 디바이스(광 모듈을 포함)가 제안되어 광 통신 등에 널리 사용되고 있다(일본 공개특허공보 2006-154553호 참조).
예를 들어, 상기 일본 공개특허공보 2006-154553호에 기재된 광 모듈은 도 6에 도시한 바와 같이, 평면형 발광소자 등의 광소자(1)가 탑재된 기판(2)과, 가요성 광도파로(3)를, 상기 광소자(1)에 대해서 동일 광축이 되는 배치로 위치 결정할 수 있는 리셉터클을 구비하고 있다.
또한, 상기 리셉터클은 가요성 광도파로(3)를 위치 결정하기 위한 안내로가 되는 하측홈(5)이 설치된 제 1 리셉터클 부재(6)와, 동일하게 안내로가 되는 상측홈(7)이 설치된 제 2 리셉터클 부재(8)로 구성되어 있고, 기판(2)의 상면으로부터 세워 설치되는 가이드핀(9, 10)과, 상기 제 1 리셉터클 부재(6), 제 2 리셉터클 부재(8)의 각각의 하면에 설치된 가이드 구멍(11, 12)을 끼워 맞춤으로써 일체적으로 조립할 수 있게 되어 있다.
그러나, 이것은 리셉터클 구조를 형성하기 위해 제 1 리셉터클 부재(6)와 제 2 리셉터클 부재(8)라는 2개의 부품을 제작하는 공정과, 이들 부품을 기판(2) 상에 조립하는 공정이 필요하고 번잡한 수고를 요한다는 문제가 있다. 또한, 광소자(1)와 가요성 광도파로(3)의 위치 결정을, 상기 조립된 리셉터클 구조에 의해 실시하므로, 각 부재의 가공 정밀도 및 조립 정밀도가 쌓여 전체의 정밀도를 좌우하게 되어 그 조정이 용이하지 않다는 문제도 있다.
또한, 리셉터클 구조를 구성하는 각 부재를, 높은 치수 정밀도로 얻고자 하면 고가의 고형 필러(수 미크론~수십 미크론 사이즈, 단분산)을 고농도로 함유한 수지를, 높은 치수 정밀도로 가공한 금형으로 수지 성형하지 않으면 안되고, 재료 비용이 높을 뿐만 아니라 상기 고형 필라에 의해 금형이 손상되기 쉬우므로, 금형의 유지비가 높아지는 문제도 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로 기판에 실장된 수발광소자와, 광도파로를 비교적 저렴하고 간단하고 대량 생산이 가능한 방법에 의해, 고정밀도로 접속시킬 수 있는, 우수한 광도파로 디바이스의 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 한쪽면에 절연층이 형성된 금속 기판에, 포토 마스크 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 A를 형성하는 공정과, 상기 금속 기판의 절연층 형성면을 제 2 감광성 수지층으로 피복하는 공정과, 얼라인먼트 마크 B를 갖는 제 2 포토마스크를 준비하고, 상기 제 2 포토마스크의 얼랄인먼트 마크 B와 상기 금속 기판의 얼라인먼트 마크 A를 위치맞춤함으로써 상기 제 2 포토 마스크를 상기 제 2 감광성 수지층에 대해서 위치결정하고, 그 상태에서 노광·현상을 실시함으로써 상기 제 2 감광성 수지층에 수발광소자 실장용 패드를 포함하는 도체 패턴을 전사하고, 제 2 감광성 수지층의 불필요 부분을 제거하는 공정과, 상기 제 2 감광성 수지층의 불필요 부분의 제거에 의해 나타난 도체 패턴을 따라서 도체층을 형성하는 공정과, 상기 금속 기판의 도체층 형성면과 반대측의 면을, 제 3 감광성 수지층으로 피복하는 공정과, 얼라인먼트 마크 C를 갖는 제 3 포토마스크를 준비하고, 상기 제 3 포토마스크의 얼라인먼트 마크 C와 상기 금속 기판의 얼라인먼트 마크 A를 위치맞춤함으로써 상기 제 3 포토마스크를 상기 금속 기판의 제 3 감광성 수지층 피복면에 대하여 위치결정하고, 그 상태에서 노광·현상을 실시함으로써 상기 제 3 감광성 수지층에 광결합용 개구 패턴을 전사하고, 제 3 감광성 수지층의 불필요 부분을 제거하는 공정과, 상기 제 3 감광성 수지층의 불필요 부분의 제거에 의해 나타난 광결합용 개구 패턴을 따라서 금속 기판에 개구 형성 가공을 실시하여 광결합용 개구를 형성하는 공정을 구비하고, 상기 도체층의 패드에 수발광소자를 실장한 후, 상기 광결합용 개구를 이용하여 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제 1 요지로 한다.
또한, 본 발명은 그 중에서도 특히 상기 광도파로로서 멀티 모드 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 광결합용 개구로서 슬릿 형상 개구를 형성하고, 상기 도체층의 패드에 수발광소자를 실장한 후 상기 슬릿 형상의 광결합용 개구에, 상기 멀티 모드 광도파로 필름의 일단을 끼워 넣어 고정함으로써, 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제 2 요지로 하고, 상기 광도파로서, 단부에 MT 커넥터가 설치된 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시키기 위한 관통 구멍을, 상기 광결합용 개구의 형성과 동일하게 하여, 광결합용 개구와 동시에 형성하고, 상기 금속 기판의 패드에 수발광소자를 실장한 후, 상기 관통 구멍에 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시켜 MT 커넥터를 부착 고정함으로써 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제 3 요지로 한다.
즉, 본 발명자는 수발광소자와 광도파로를 비교적 저렴하고 간단하게, 또한 높은 정밀도로 위치 결정한 상태에서 접속시킬 수 있는 방법에 대해서, 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 금속 기판에 미리 포토 마스크 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 형성해 두고, 그 얼라인먼트 마크를 이용하여, 포토리소그래피에 의해 수발광소자를 실장하는 패드를 포함하는 도체 패턴을 전사하여 도체층을 형성하고, 동일하게 포토리소그래피에 의해 광도파로와의 광결합용 개구 패턴을 전사하여 개구를 형성하도록 하면, 간단하고 정확하게 양자를 위치 결정할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달했다.
본 발명의 광도파로 디바이스의 제조 방법에 의하면 상기와 같이, 금속 기판에 미리 포토 마스크 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 A를 형성해 두고, 그 얼라인먼트 마크 A를 제 2 포토마스크와의 위치맞춤에 이용한 포토리소그래피에 의해 수발광소자를 실장하는 패드를 포함하는 도체 패턴을 전사하여 도체층을 형성하고 또한 동일하게 상기 얼라인먼트 마크 A를 제 3 포토마스크와의 위치맞춤에 이용한 포토리소그래피에 의해 광도파로의 광결합용 개구 패턴을 전사하여 개구를 형성하므로, 간단하고 정확하며, 상기 수발광소자와 광도파로를 위치 결정할 수 있어 높은 정밀도로 광결합을 실시할 수 있다. 따라서, 종래와 같은 번잡한 수고가 불필요해져 제조 비용과 작업 시간을 대폭 감소시킬 수 있는 이점을 갖는다.
그리고, 상기 제조 방법 중에서도 특히 상기 광도파로로서 멀티 모드 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 광결합용 개구로서 슬릿 형상 개구를 형성한 것은, 한번에 다수의 광결합을 간단하고 정확하게 실시할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 상기 제조 방법 중에서도 특히 상기 광도파로로서 단부에 MT 커넥터가 설치된 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시키기 위한 관통 구멍을, 상기 광결합용 개구와 동시에 형성하도록 한 것은, 기판에 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시키기 위한 구멍을 설치하는 공정을 일부러 구비할 필요가 없으므로, 시판의 MT 커넥터와 수발광소자의 광결합을 간단하고 정확하게 실시할 수 있다는 이점을 갖는다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태를 발광소자와 광도파로를 광결합하여 광도파로 디바이스를 제조하는 예를 사용하여 상세하게 설명한다.
이 예에 의하면 우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 평판 형상의 금속 기판(20)을 준비하고, 그 한쪽면에 감광성 폴리이미드 수지, 감광성 폴리아미드 수지, 감광성 에폭시 수지, 감광성 실리콘 수지 등으로 이루어진 제 1 감광성 수지층(21)을 형성한다. 상기 금속 기판(20)으로서는 스테인레스(SUS등)가 바람직하고, 그 두께는 목적으로 하는 광도파로 디바이스의 용도에 따라서 적절하게 설정되지만, 통상 1~5㎜로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 감광성 수지 층(21)의 두께는 통상 3~20㎛로 설정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1 감광성 수지층(21)으로부터 포토리소그래피에 의해, 소정의 배치로 절연층을 형성하기 위해, 제 1 포토 마스크를 사용하여 노광후, 하층 포스트 익스포져 베이크[Post Exposure Bake(PEB)]에 의해 노광부와 미노광부의 감광성 수지에 용해도에 차이를 둔다. 그리고, 이를 현상하여 미노광부를 제거하고, 가열에 의해 포스트 베이크를 실시함으로써, 도 1b에 도시한 바와 같이 금속 기판(20) 상에, 소정의 배치로 절연층(22)을 형성할 수 있다.
다음에, 도 1c에 도시한 바와 같이 상기 절연층(22)이 형성된 금속 기판(20)의 표면 전면(全面)에 예를 들어 스퍼터(sputter) 장치 등의 금속 박막 형성 장치를 사용하여, 금속 도금 형성용 시드층(23)을 형성한 후, 이 금속 기판(20)의 소정 위치에 포토 마스크 위치 결정용 얼라인먼트 마크(관통 구멍)(A)를, 정밀 금형을 사용하여 펀칭 가공함으로써 형성한다.
또한, 상기 시드층(23)의 재질은 후술하는 금속 도금 공정에서 사용되는 도금 금속에 따라서 적절한 것이 사용되고, 예를 들어 도금 금속이 Cu인 경우, 시드층(23)에는 Cu/NiCr이 바람직하게 사용된다.
그리고, 상기 절연층(22), 시드층(23), 얼라인먼트 마크(A)가 형성된 금속 기판(20)의 양면에, 도 1d에 도시한 바와 같이, 드라이 필름 레지스트(DFR)(제 2 감광성 수지층)(24)을 라미네이트한 후, 상기 절연층(22) 및 시드층(23)이 형성된 쪽의 면에 대해서, 제 2 포토 마스크(25)를 위치 결정하여 노광함으로써, 상기 제 2 포토 마스크(25)에 개구로서 설치된 전사 패턴(25a)(=수발광소자 실장용 패드를 포함하는 도체 패턴)을 드라이 필름 레지스트(24)에 전사할 수 있다. 이 때, 금속 기판(20)의 얼라인먼트 마크(A)와, 제 2 포토 마스크(25)에 설치된 얼라인먼트 마크(B)를 위치 맞춤으로써, 금속 기판(20)에 대한 제 2 포토 마스크(25)의 위치 결정을 정확하게 실시한다. 또한, 상기 노광에 의해 드라이 필름 레지스트(24)측에 형성된 전사부(26)를, 도 2a에서 격자 형상 해칭으로 나타낸다.
그리고, 현상액을 사용하여 상기 드라이 필름 레지스트(24)의 전사부(26)를 용해 제거함으로써 도 2b에 도시한 바와 같이, 오목 형상의 도체 패턴(27)을 현상한 후(포지형) 세미-어디티브(semi-additive)법 등을 사용하여 금속 도금을 실시하고, 상기 도체 패턴(27)을 따라서 도체층(28)을 형성한다. 이 상태를 도 2c에 나타낸다. 상기 금속 도금에 사용되는 금속으로서는 Cu, Ni, Pb, Ag 등을 들 수 있고 그 중에서도 Cu가 바람직하다. 그리고, 상기 도체층(28)의 두께는 5~20㎛, 그 중에서도 10~12㎛로 설정하는 것이 바람직하다.
다음에 금속 기판(20)의 양면의 드라이 필름 레지스트(24)를, 알칼리 수용액에 의해 박리한 후〔도 2d 참조〕, 도체층(28)이 형성된 곳 이외의, 불필요한 부분의 시드층(23)을, 염화 제 1 철 수용액 등의 에칭액을 사용한 에칭에 의해 제거한다〔도 3a 참조〕. 이에 의해, 금속 기판(20)의 한쪽면에, 절연층(22)을 통하여 도체층(28)이 형성된 회로 기판(30)을 얻을 수 있다.
그리고, 이 회로 기판(30)의 양면에 다시 드라이 필름 레지스트(제 3 감광성 수지층)(31)를 라미네이트한 후, 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 절연층(22) 및 도체층(28)이 형성된 쪽과 반대쪽의 회로 기판(30)의 면에 대해서, 제 3 포토 마스크(33)를 위치 결정하여 노광함으로써, 상기 제 3 포토마스크(33)에 개구로서 설치된 전사 패턴(33a)(=수발광소자와 광도파로의 광결합용 개구 패턴)을 드라이 필름 레지스트(31)에 전사할 수 있다. 이 때, 금속 기판(20)의 얼라인먼트 마크(A)와, 제 3 포토 마스크(33)에 설치된 얼라인먼트 마크(C)를 위치 맞춤함으로써, 금속 기판(20)에 대한 제 3 포토 마스크(33)의 위치 결정을 정확하게 실시한다. 또한, 상기 노광에 의해 드라이 필름 레지스트(31)측에 형성된 전사부(34)를, 도 3b에서 격자 형상 해칭으로 나타낸다.
그리고, 현상액을 사용하여 상기 드라이 필름 레지스트(31)의 전사부(34)를 용해 제거함으로써 도 3c에 도시한 바와 같이, 오목 형상의 광결합용 개구 패턴(35)을 현상한 후(포지형), 염화 제 1 철 등의 에칭액을 사용하여 상기 광결합용 개구 패턴(35)을 따라서 금속 기판(20)을 에칭함으로써 광결합용 개구(36)를 형성한다. 이 상태를 도 3d에 도시한다.
이를 청정하게 세정한 후, 양면의 드라이 필름 레지스트(31)를 알칼리 수용액에 의해 박리하고(도 4a 참조), 알칼리 번(Alkali burn)(알칼리화에 의한 변색)이 발생하지 않도록 재차 세정한다.
그리고, 얻어진 회로 기판(30)의 도체층(28) 중, 발광소자를 실장하기 위한 패드(28a)에 소정의 도금 처리를 실시한 후, 소정 부분에 커버레이를 형성한다(이들의 도시는 생략).
또한, 상기 도금 처리는 실장 대상이 되는 발광소자의 실장 형태에 따라서 적절한 방법을 선택할 수 있지만, 예를 들어 Ni 도금과 Au 도금을 조합시킨 도금이 바람직하게 사용된다. 또한, 커버레이의 형성은 통상 한쪽면에 접착제층을 갖는 폴리이미드 필름 등의 커버레이 필름을 점착하는 것이 간단하고 바람직하다.
다음에 상기 회로 기판(30)의 패드(28a)에 발광소자(40)를 실장하고 또한 도 4b에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 반대측으로부터 상기 회로 기판(30)에 형성된 광결합용 개구(36)에 광도파로 필름(41)의 일단을 끼워 넣어 고정함으로써, 양자를 광결합하여 목적으로 하는 광도파로 디바이스를 얻을 수 있다.
상기 발광소자(40)의 실장은 발광소자(40)의 종류에 따라서 적절하게 실시하지만, 예를 들어 전극과 발광부가 동일 평면에 있는 소자에 대해서, 미리 Au 범프를 형성해 두고, 이 부분을 상기 회로 기판(30)측의 패드(28a)에 접속하고 초음파에 의해 고정함으로써 플립칩 실장할 수 있다.
또한, 상기 발광소자(40)와 광결합시키는 광도파로 필름(41)으로서는 예를 들어 길이 방향으로 연장되는 가요성의 코어층(42)을, 클래드층인 띠 형상 필름(43, 44)으로 양면으로부터 끼워 적층 일체화한 것이 사용되고, 특히 그 전체 두께가 0.1~2㎜ 정도의 것이 바람직하게 사용된다.
그리고, 상기 광도파로 필름(41)을 회로 기판(30)의 광결합용 개구(36)에 고정하는 방법으로서는 예를 들어 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 광도파로 필름(41)이 끼워 넣어진 광결합용 개구(36)의 주위를, 자외선 경화형 접착제(45)로 고정함으로써 실시할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 광도파로 디바이스는 발광소자(40)와, 광결합용 개구(36) 내에 고정된 광도파로 필름(41)의 광도파로가 금속 기판(20)에 형성된 얼라 인먼트 마크(A)를 이용한 포토 리소그래피에 의해, 모두 높은 정밀도로 위치 결정된 상태에서 광결합되어 있으므로, 서로의 광축의 동축성이 확보되어, 고강도의 광을 전송할 수 있다.
그리고, 상기 광도파로 디바이스의 제조 방법에 의하며 상기 고품질의 광도파로 디바이스를, 포토 리소그래피와 에칭 등의 개구 형성을 조합시킨 간단한 공정으로, 효율 좋게 제조할 수 있어 실용적 효과가 크다.
또한, 상기 예에서는 금속 기판(20)에 설치하는 얼라인먼트 마크(A)를, 정밀 금형에 의한 펀칭 가공에 의해 관통 구멍으로서 형성했지만 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 금속 기판(20)의 일단 가장자리에 홈을 형성하고, 이를 얼라인먼트 마크로 해도 좋고, 잉크젯 등에 의해 인쇄된 마크를 얼라인먼트 마크로 해도 좋다.
또한, 상기 예는 회로 기판(30) 상에 실장된 발광소자(40)와, 광도파로 필름(41)의 일단을 광결합하여 이루어진 광도파로 디바이스를 제조하는 예이지만, 본 발명은 상기 발광소자(40)를 대신하여, 수광소자를 사용한 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로 기판(30)에 실장된 발광소자(40)와, 별도로 준비되는 다른 회로 기판에 실장된 수광소자를, 1개의 광도파로 필름(41)으로 접속하는 경우에도 적용할 수 있다. 물론, 동일 기판 상에서 발광소자(40)와 수광소자를 광도파로 필름(41)으로 접속하는 경우에도 적용할 수 있다.
그리고, 상기 예에서는 광결합용 광도파로로서 광도파로 필름(41)을 사용했 지만, 상기 광도파로 필름(41)은 코어층(42)이 1개만큼 설치된 싱글 모드의 것이어도 복수개의 코어층(42)이 소정 피치로 길이 방향으로 평행으로 연장되는 멀티모드의 것이어도 지장없다. 단, 멀티모드의 것은 폭이 넓으므로 금속 기판(20)의 개구를 그것에 맞추어 가늘고 긴 슬릿 형상으로 형성할 필요가 있다.
또한, 광결합용 광도파로로서 상기 광도파로 필름(41)을 대신하여 광 파이버나 강성의 수지 부재의 내부에 광도파로가 형성된, 각종의 광전송 블럭 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로 기판(30)에 형성된 광결합용 개구(36)에, 광도파로 필름(41)의 일단을 직접 고정하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들어 도 5a에 도시한 바와 같이 일단 또는 양단에 MT 커넥터(RMT 커넥터를 포함)(50)가 설치된 광도파로 필름(41)을 사용하여, 상기 MT 커넥터(50)를 회로 기판(30)에 부착하여 광도파로 디바이스를 얻는 경우에도 적용할 수 있다.
즉, 상기 MT 커넥터(50)는 그 단면에 개구(開口)하는 2개의 위치 결정 구멍과, 부착되는 상대측에 설치된 위치 결정 구멍을 이용하여 커넥터 부착용 전용핀〔도 5b 참조〕을 사용하여 다른 MT 커넥터나 기판에 부착되도록 이루어져 있다. 그래서, 상기 전용핀 부착용 위치 결정 구멍을 금속 기판(20)에 형성할 때, 상기 금속 기판(20)에 광결합용 개구(36)를 형성하는 방법과 동일한 방법(포토 리소그래피에 의한 개구 패턴의 전사+금속 기판(20)의 에칭)으로 상기 광결합용 개구(36)와 동시에 이 구멍을 형성하도록 하면, 금속 기판(20)에 대해서 정확한 위치 맞춤이 이루어진 상태에서 상기 위치 결정 구멍을 형성할 수 있다.
따라서, 이 위치 결정 구멍을 이용함으로써, 예를 들어 도 5b에 도시한 바와 같이, 회로 기판(30)에 실장된 발광소자(40)에 대해서 정확한 위치 맞춤이 이루어진 상태에서, MT 커넥터(50)를 부착할 수 있고, MT 커넥터(50)에 접속된 광도파로 필름(41)과 발광소자(40)를 광결합시킬 수 있다. 또한, 도면에서 "53"이 금속 기판(20)에 형성된 위치 결정 구멍이고, "54"는 전용핀이다.
실시예
〔실시예 1〕
두께 25㎛의 SUS 기판상에, 두께 10㎛로 감광성 폴리이미드를 도포한 후, 제 1 포토 마스크를 사용하여 절연층 형성 예정부에 노광하고, 하층 PEB에 의해 노광부와 미노광부의 폴리이미드의 용해도에 차이를 두었다. 그리고, 현상액에 의해 미노광부를 제거한 후, 가열에 의해 폴리이미드 큐어를 실시하여, 경화된 노광부를 절연층으로 했다.
다음에, 스퍼터 장치를 사용하여 Cu 도금용 Cu/NiCr 시드층(두께 0.15㎛/0.15㎛)를 형성한 후, 상기 SUS 기판에 정밀 금형에 의한 펀칭 가공을 실시하고, 포토 마스크 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(관통 구멍)를 형성했다.
그리고, 상기 절연층이 형성된 SUS기판의 양면에, 드라이 필름 레지스트(DFR)를 라미네이트하고, 그 절연층이 형성된 쪽의 드라이 필름 레지스트에 대하여, 상기 얼라인먼트 마크를 이용하여 제 2 포토 마스크의 위치 맞춤을 실시하고, 포토리소그래피에 의한 노광·현상을 실시하여 드라이 필름 레지스트의 노광 부분을 제거함으로써, 수발광소자가 실장되는 패드나 전기 배선 등을 포함하는 도체 패 턴을 형성했다. 이 도체 패턴을 따라서, 세미어디티브법에 의해 Cu 도금을 실시하고, 두께 10~12㎛의 도체층을 형성했다. 그리고, 알칼리 수용액을 사용하여 양면의 드라이 필름 레지스트를 박리했다. 이에 의해 SUS 기판상에 절연층을 통하여 도체층이 형성된 회로 기판을 얻었다.
다음에, 상기 회로 기판의 도체층 이외의 불필요한 시드층을, 염화 제 1 철 수용액을 사용한 에칭에 의해 제거한 후, 상기 회로 기판의 양면에, 재차 드라이 필름 레지스트를 라미네이트했다. 그리고, 상기 절연층 및 도체층이 형성된 쪽과 반대측의 드라이 필름 레지스트에 대하여, 상기 SUS 기판에 설치된 얼라인먼트 마크를 이용하여 제 3 포토 마스크의 위치 맞춤을 실시하고, 포토리소그래피에 의한 노광 ·현상을 실시하여 드라이 필름 레지스트의 노광 부분을 제거함으로써, 광결합용 개구 패턴을 형성했다. 이 개구 패턴을 따라서 염화 제 1 철을 사용한 에칭에 의해 SUS 기판을 제거함으로서 광결합용 개구를 형성했다. 이 광결합용 개구는 크기 편차가 ±5㎛라는 높은 정밀도로 형성되어 있었다.
상기 광결합용 개구가 형성된 회로 기판을 청정하게 세정한 후, 도체층의 패드에 발광소자 실장을 위해 필요한 도금 처리(두께 5㎛의 Ni 도금과 두께 0.2㎛의 Au도금)를 실시했다. 그리고, 소정의 장소에 폴리이미드 필름으로 이루어진 커버레이 필름을 점착한 후, 이 회로 기판에 전극과 발광·수광부가 동일 평면에 있는 소자를, 플립칩 실장했다. 또한, 발광소자로서 Ulm Photonics사 제조의 VCSEL(파장: 850㎚)을 사용하여, 수광소자로서 Albis Optoelectronics AG사 제조의 GaAs 포토다이오드를 사용했다. 이들 소자에는 미리 Au 범프를 형성해 두고, 초음파에 의 한 접합에 의해 실장했다.
그리고, 소정폭으로 정밀도 좋게 재단된 광도파로 필름(두께 0.1㎜, 폭 3㎜, 코어 사이즈 50㎛×50㎛의 광도파로가 3개, Line/Space=50㎛/200㎛의 피치로 형성된 멀티모드의 광도파로 필름)을, 회로 기판의 개구(0.105㎜×3.005㎜의 슬릿 형상)에 끼워 넣고, 자외선 경화형 접착제로 고정했다.
이와 같이 하여 광결합된 발광소자와 광도파로 필름, 수광소자와 광도파로 필름은 ±10㎛ 전후의 누적 공차로 서로의 광축이 결합되어 있고, 광 손실이 1 dB 이하라는, 풀패시브얼라인먼트를 달성하는 것을 알 수 있었다.
〔실시예 2〕
상기 실시예 1과 동일하게 하여 SUS 기판상에 절연층을 통하여 도체층(불필요한 시드층 부분 제거 완료)가 형성된 회로 기판을 제작했다. 그리고, 상기 회로 기판의 양면에, 드라이 필름 레지스트를 라미네이트하고, 상기 절연층 및 도체층이 형성된 쪽과 반대측의 드라이 필름 레지스트에 대하여, 상기 SUS 기판에 설치된 얼라인먼트 마크를 이용하여 포토 마스크의 위치 맞춤을 실시하고, 포토리소그래피에 의한 노광·현상을 실시하여 드라이필름 레지스트의 노광 부분을 제거함으로써, 광결합용 개구 패턴과, PMT 커넥터 부착용 위치 결정 구멍(2개 한쌍)이 되는 개구 패턴을, 소자가 실장되는 패드에 대하여 정확한 위치 관계로 형성했다.
상기 개구 패턴을 따라서, 염화 제 1 철을 사용한 에칭에 의해 SUS 기판을 제거함으로써 광결합용 개구 및 PMT커넥터 부착용 위치 결정 구멍을 형성했다. 상기 광결합용 개구는 크기 편차가 ±5㎛라는 높은 정밀도로 형성되어 있었다. 또한, 상기 2개의 위치 결정 구멍의 피치 정밀도도, ±5㎛라는 높은 정밀도였다. 그리고 상기 광결합용 개구 및 위치 결정 구멍이 형성된 회로 기판을 청정하게 세정한 후, 이 회로 기판과 상기 실시예 1과 동일한 발광소자를, 실시예 1과 동일하게 하여 플립칩 실장했다.
한편, NTT-AT사 제조의 PMT 커넥터(광도파로 필름용 커넥터)에, 소정 사이즈의 광도파로 필름을 설치했다. 그리고, 이 PMT 커넥터 부착용 전용핀을 상기 회로 기판에 형성된 위치 결정 구멍과, 상기 PMT 커넥터의 본체에 설치된 위치 결정 구멍에 삽입 통과시킴으로써, 회로 기판의 소정 위치에 상기 PMT 커넥터를 위치 맞춤한 상태로 한 후, 상기 전용핀을 자외선 경화형 접착제를 사용하여 고정했다. 이것은 회로 기판 상의 발광소자와, 상기 PMT 커넥터를 통하여 부착되는 광도파로 필름이 ±10㎛ 전후의 누적 공차로 서로의 광축이 결합되어 있고, 광 손실이 1 dB 이하라는, 풀패시브얼라인먼트를 달성하고 있는 것을 알 수 있었다.
도 1a~도 1d는 모두 본 발명의 일 실시예에서의 광도파로 디바이스의 제조 공정을 모식적으로 도시한 설명도,
도 2a~도 2d는 모두 상기 광도파로 디바이스의 제조 공정을 모식적으로 도시한 설명도,
도 3a~도 3d는 모두 상기 광도파로 디바이스의 제조 공정을 모식적으로 도시한 설명도,
도 4a~도 4c는 모두 상기 광도파로 디바이스의 제조 공정을 모식적으로 도시한 설명도,
도 5a는 본 발명의 광도파로 디바이스의 제조 방법의 다른 예에 사용할 수 있는 광도파로 커넥터의 설명도,
도 5b는 상기 광도파로 커넥터의 부착 공정을 모식적으로 도시한 설명도, 및
도 6은 종래의 리셉터클 구조를 갖는 광도파로 디바이스의 일례를 도시한 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20: 금속 기판 22: 절연층
28: 도체층 28a: 패드
36: 광결합용 개구 40: 발광소자
41: 광도파로 필름
Claims (3)
- 한쪽면에 절연층이 형성된 금속 기판에, 포토 마스크 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 A를 형성하는 공정;상기 금속 기판의 절연층 형성면을 제 2 감광성 수지층으로 피복하는 공정;얼라인먼트 마크 B를 갖는 제 2 포토마스크를 준비하고, 상기 제 2 포토마스크의 얼라인먼트 마크 B와 상기 금속 기판의 얼라인먼트 마크 A를 위치맞춤함으로써 상기 제 2 포토마스크를 상기 금속 기판의 제 2 감광성 수지층 피복면에 대해서 위치결정하고, 그 상태에서 노광·현상을 실시함으로써 상기 제 2 감광성 수지층에 수발광소자 실장용 패드를 포함하는 도체 패턴을 전사하고, 제 2 감광성 수지층의 불필요 부분을 제거하는 공정;상기 제 2 감광성 수지층의 불필요 부분의 제거에 의해 나타난 도체 패턴을 따라서 도체층을 형성하는 공정;상기 금속 기판의 도체층 형성면과 반대측의 면을, 제 3 감광성 수지층으로 피복하는 공정;얼라인먼트 마크 C를 갖는 제 3 포토마스크를 준비하고, 상기 제 3 포토마스크의 얼라인먼트 마크 C와 상기 금속 기판의 얼라인먼트 마크 A를 위치맞춤함으로써 상기 제 3 포토마스크를 상기 금속 기판의 제 3 감광성 수지층 피복면에 대하여 위치결정하고, 그 상태에서 노광·현상을 실시함으로써 상기 제 3 감광성 수지층에 광결합용 개구 패턴을 전사하고, 제 3 감광성 수지층의 불필요한 부분을 제거하는 공정; 및상기 제 3 감광성 수지층의 불필요 부분의 제거에 의해 나타난 광결합용 개구 패턴을 따라서 금속 기판에 개구 형성 가공을 실시하여 광결합용 개구를 형성하는 공정을 구비하고,상기 도체층의 패드에 수발광소자를 실장한 후, 상기 광결합용 개구를 이용하여 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광도파로로서 멀티모드 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 광결합용 개구로서 슬릿 형상 개구를 형성하고, 상기 도체층의 패드에 수발광소자를 실장한 후, 상기 슬릿 형상의 광결합용 개구에 상기 멀티모드 광도파로 필름의 일단을 끼워 넣어 고정함으로써, 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 광도파로로서 단부에 MT 커넥터가 설치된 광도파로 필름을 사용하고 또한 상기 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시키기 위한 관통 구멍을, 상기 광결합용 개구의 형성과 동일하게 하여 광결합용 개구와 동시에 형성하고, 상기 금속 기판의 패드에 수발광소자를 실장한 후, 상기 관통 구멍에 MT 커넥터 부착용 전용핀을 삽입 통과시켜 MT 커넥터를 부착 고정함으로써, 상기 수발광소자와 광도파로를 광결합시키도록 한 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
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