KR101875953B1 - 광 연결 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈이 형성된 케이스; 상기 케이스의 제 1 홈 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부; 및 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부를 포함한다.

Description

광 연결 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법{OPTICAL INTERCONNECTION MODULE, PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD MANUFACTURING OF THE PCB THE SAME}

본 발명은, 광 연결 모듈 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

통상 이용되고 있는 인쇄회로기판(PCB)은 전기적 인쇄회로기판으로 구리 박막 회로가 구현된 기판을 코팅 처리하여 각종 부품을 꽂아 전기 신호 전송에 의해 이용된다. 이와 같은 기존의 전기적 인쇄회로기판은 전기 소자인 부품의 처리능력보다 기판의 전기적 신호 전송능력이 따라가지 못하여 신호 전송에 문제가 있다.

특히 이러한 전기신호는 외부환경에 민감하고 잡음현상이 발생하여 고정밀을 요구하는 전자제품에 커다란 장애가 된다. 이에 대한 보완으로 전기적 인쇄회로기판의 구리와 같은 금속성 회로 대신, 광 도파로를 이용한 광 인쇄회로기판이 개발되어, 전파방해, 잡음현상 등에 더욱 안정적인 고정밀 첨단장비의 생산이 가능해 졌다.

종래 기술에 따르면, 광 인쇄회로기판의 경우, 선행문헌 1(공개번호 10-2011-0038522)에 개시된 바와 같이 광 섬유를 90도로 구부려 광 도파로를 제조하거나, 선행문헌 2(공개번호 10-2010-0112731)에 개시된 바와 같이 내부 코어층에 미러를 형성하여 광 도파로를 제조한다.

그러나, 상기 선행문헌 1에서는 광 인쇄회로기판의 제조에 있어, 광 섬유와 신호 전송부(TX) 및 신호 수신부(RX)의 연결을 위해 광 섬유를 90°도로 꺾는 구조를 적용하였는데, 상기 광 섬유를 90°로 꺾는 과정에서 광 손실이 발생하게 된다. 또한, 인쇄회로기판 내 매립을 위한 적층 공정 중 상기 광 섬유의 꺾인 부위와 인쇄회로기판 층 간에 단차가 있을 경우, 높은 압력을 받게 되어 전송 손실이 발생한다. 또한, 꺾인 부위를 포함하는 광 모듈의 총 두께는 인쇄회로기판의 전체 두께를 증가시키게 된다.

또한, 상기 선행문헌 2에서는 외부로 돌출된 코어는 인쇄회로기판의 내부 매립을 위한 공정 진행에 있어, 적층 시 열, 압력 및 레진 흐름에 의한 변형(말림 또는 비틀림 등)으로 각도 유지가 힘든 문제점이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 새로운 구조의 광 연결 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 이의 제조 방법을 제공하도록 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈이 형성된 케이스; 상기 케이스의 제 1 홈 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부; 및 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부를 포함한다.

또한, 상기 제 1 홈은 상기 케이스의 길이 방향에 대응되는 제 1 방향으로 형성되고, 상기 광 반사부는, 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 형성된다.

또한, 상기 광 전송부는, 광섬유 또는 광신호를 전달하는 코어층과 상기 코어층의 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함한다.

또한, 상기 케이스는 상기 코어층 및 클래드층보다 낮은 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성된다.

또한, 상기 광 반사부는, 상기 케이스의 가장자리 영역에 매립되며, 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 경사각을 가지는 광 반사 블록이며, 상기 광 반사 블록의 제 1면에는 금속 물질이 형성되어 있다.

또한, 상기 광 반사부는, 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성된 제 2 홈이며, 상기 제 2 홈의 제 1면은 상기 광신호의 진행 경로에 대해 경사각을 가지며 금속 물질이 형성되어 있다.

또한, 상기 광 반사부가 형성된 케이스의 가장자리 영역에는 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀에는 광소자의 금속단자와 연결을 위한 전도성 볼이 삽입된다.

또한, 상기 케이스는 0.05~0.1㎜를 충족하는 두께로 형성되고, 상기 제 1 홈은 0.028~0.075㎜ 범위의 깊이 및 0.1~0.12㎜ 범위의 폭을 가진다.

또한, 상기 광 반사부의 제 1면은, 45°및 135°중 적어도 어느 하나의 경사각을 가진다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판은 절연층; 및 상기 절연층 내부에 매립되며, 광신호를 전달하는 된 광 연결 모듈을 포함하며, 상기 광 연결 모듈은, 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈이 형성된 케이스; 상기 케이스의 제 1 홈 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부; 및 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부를 포함한다.

또한, 상기 케이스에 형성된 제 1 홈은 상기 케이스의 길이 방향에 대응되는 제 1 방향으로 형성되고, 상기 광 반사부는, 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 형성된다.

또한, 상기 광 전송부는, 광섬유이거나, 광신호를 전달하는 코어층과 상기 코어층의 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로이다.

또한, 상기 케이스는 상기 코어층 및 클래드층보다 낮은 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성된다.

또한, 상기 광 반사부는, 상기 케이스의 가장자리 영역에 매립되며, 제 1면이 상기 경사각을 가지는 광 반사 블록이며, 상기 광 반사 블록의 제 1면에는 금속 물질이 형성되어 있다.

또한, 상기 광 반사부는, 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성된 제 2 홈이며, 상기 제 2 홈의 제 1면은, 상기 광신호의 진행 경로에 대해 경사각을 가지며, 금속 물질이 형성되어 있다.

또한, 상기 광 반사부가 형성된 광 연결 모듈 위에는 광소자가 형성되며, 상기 케이스의 가장자리 영역에는 상기 광소자의 금속단자와 연결된 전도성 볼의 삽입을 위한 관통 홀이 형성된다.

또한, 상기 케이스는 0.05~0.1㎜를 충족하는 두께로 형성되고, 상기 제 1 홈은 0.028~0.075㎜ 범위의 깊이 및 0.1~0.12㎜ 범위의 폭을 가진다.

또한, 상기 광 반사부의 제 1면은 45°및 135°중 적어도 어느 하나의 경사각을 가진다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 제조 방법은, 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈이 형성된 케이스를 준비하는 단계; 상기 준비된 케이스의 제 1 홈 내에 광신호를 전달하는 광 전송부를 삽입하는 단계; 및 상기 광 전송부가 삽입된 케이스를 절연층 내에 매립하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 케이스를 준비하는 단계는, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 갖는 광 반사 블록이 매립된 케이스를 준비하는 단계이며, 상기 광 반사 블록은 상기 케이스의 가장자리 영역에 형성된다.

또한, 상기 케이스를 준비하는 단계는, 가장자리 영역에 제 2 홈이 형성된 케이스를 준비하는 단계이며, 상기 제 2 홈의 제 1면은 상기 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 가진다.

또한, 상기 제 1 홈은 상기 케이스의 길이 방향에 대응되는 제 1 방향으로 형성되고, 상기 광 반사 블록 또는 제 2 홈은 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 형성된다.

또한, 상기 제 1면에는 상기 광신호의 반사를 위한 금속 물질이 형성된다.

또한, 상기 광 전송부를 삽입하는 단계는, 상기 제 1 홈에 광섬유 삽입하는 단계; 또는 상기 제 1 홈에 광신호를 전달하는 코어층과 상기 코어층의 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로를 삽입하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 케이스를 준비하는 단계는, 상기 코어층 및 클래드층보다 낮은 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성된 케이스를 준비하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 케이스의 가장자리 영역에는 관통 홀이 형성되며, 상기 관통 홀 내에 광소자의 금속단자에 연결된 전도성 볼을 삽입하여 상기 케이스 위에 상기 광소자를 부착하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 케이스는 0.05~0.1㎜를 충족하는 두께로 형성되고, 상기 제 1 홈은 0.028~0.075㎜ 범위의 깊이 및 0.1~0.12㎜ 범위의 폭을 충족한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 45도의 경사각을 갖는 광 전송부를 이용하여 광 연결 모듈을 제작함으로써 광 손실 특성을 개선하고 전체적인 인쇄회로기판의 두께를 감소시킬 수 있다.

또한, 광 반사 블록, 광소자 및 광 전송부가 일체화된 광 연결 모듈을 제공함으로써, 광소자와 광 전송부간을 용이하게 정렬시킬 수 있으며, 광 연결 모듈에 관통 홀을 형성하고, 상기 형성된 관통 홀 내에 전도성 볼을 형성함으로써, 광소자 실장 및 리플로우 공정 중에 발생하는 틀어짐 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 연결 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4는 도 1에 도시된 광 연결 모듈의 제조 방법을 공정 순으로 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 연결 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 8은 도 5에 도시된 광 연결 모듈의 제조 방법을 공정 순으로 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 10 내지 13은 도 9에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 45도의 경사각을 갖는 광 전송부를 이용하여 광 연결 모듈을 제공하는 데 있어, 광 반사 블록, 광소자 및 광 전송부가 일체화된 광 연결 모듈을 제작함으로써, 광소자와 광 전송부간을 용이하게 정렬시킬 수 있으며, 광 연결 모듈에 관통 홀을 형성하고, 상기 형성된 관통 홀 내에 전도성 볼을 삽입함으로써, 광소자 실장 및 리플로우 공정 중에 발생하는 틀어짐 문제를 해결하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 연결 모듈을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 광 연결 모듈(100)은 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈(112) 및 관통 홀(116)이 형성된 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 제 1 홈(112) 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부(120)와, 상기 케이스(110)의 가장자리 영역에 매립되어 형성되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부(114)와, 상기 케이스(110)에 형성된 관통 홀(116) 위에 부착되는 광소자(130)를 포함한다.

케이스(110)는 상기 광 연결 모듈(100)의 외관을 형성한다. 케이스(110)는 특정 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성되는데, 상기 굴절률의 기준은 상기 광 전송부(120)를 형성하고 있는 물질이 가지는 굴절률에 의해 결정된다.

즉, 케이스(110)는 상기 광 전송부(120)가 가지는 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 투명한 액상 소재로 형성되며, 이는 광을 투과시킬 수 있는 광 투과성 물질인 것이 바람직하다.

케이스(110)의 중앙 영역에는 제 1 홈(112)이 형성되어 있다.

제 1 홈(112)은 광 전송부(120)가 안착될 수 있는 안착 공간을 제공한다. 제 1 홈(112)은 단일 개로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 제 1 홈(112)은 광신호의 전송 채널에 대응하는 개수를 가지며 상기 케이스(110)의 중앙 영역에 형성된다.

이때, 제 1 홈(112)은 상기 케이스(110)의 길이 방향에 대응하는 제 1 방향으로 형성된다.

상기 제 1 홈(112)은 0.025㎜~0.075㎜ 범위를 충족하는 깊이를 가지며, 0.1~0.12㎜ 범위를 충족하는 폭을 가진다.

또한, 상기 제 1 홈(112)은 보다 용이하게 상기 광 전송부(120)가 상기 케이스(110) 위에 안착될 수 있도록, 상기 광 전송부(120)의 형상에 따라 U 형상 또는 V 형상을 가진다.

상기 제 1 홈(112)에는 광 전송부(120)가 삽입된다.

광 전송부(120)는 광신호의 전송 경로를 제공한다.

이를 위해, 상기 광 전송부(120)는 광 섬유(fiber)로 구성될 수 있다. 또한, 이와 다르게 광 전송부(120)는 광신호를 전달하는 코어층과, 상기 코어층 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로로 구성될 수 있다.

상기 케이스(110)의 가장자리 영역에는 광 반사부(114)가 매립되어 있다.

상기 광 반사부(114)는 상기 케이스(110)의 가장자리 영역에 매립되며, 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 가지는 광 반사 블록이다.

상기 광 반사 블록은, 몰드를 이용하여 제 1면이 일정 경사각을 가지도록 형성된다. 또한, 상기 제 1면에는 금속 물질이 도포되어 있으며, 상기 형성된 금속 물질에 의해 상기 제 1 면이 금속 반사면이 되어, 입사되는 광신호를 반사시키도록 한다.

상기 광 반사 블록은, 상기 몰드의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 제 1 면이 일정 경사각을 가지는 삼각 기둥, 마름모 기둥 등의 형상을 가질 수 있다.

상기 광 반사 블록이 가지는 제 1 면은 45도 또는 135 중 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기 광 반사 블록은, 상기 광 전송부(120)의 일단에서 일정 이격 거리를 두고 상기 케이스(110) 내부에 매립된다.

이때, 상기 광 반사 블록은, 상기 제 1 홈(112)이 형성된 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 형성된다.

상기 광 반사 블록이 형성된 케이스(110)의 주변 영역에는 관통 홀(116)이 형성된다.

관통 홀(116)은 케이스(110)의 상면 및 하면을 관통하며 형성되며, 전도성 볼의 직경보다 큰 폭을 가지며 형성된다. 상기 관통 홀(116)은 광소자의 실장 위치를 가이드한다.

상기 관통 홀(116)에는 전도성 볼(134)이 삽입된다.

상기 전도성 볼(134)은 광소자(130)에 형성된 금속 단자(132)와 연결되며, 상기 금속단자(132)에 연결된 전도성 볼(134)을 상기 관통 홀(116) 내에 삽입한 후 리플로우 공정을 수행함으로써, 상기 광소자(130)를 용이하게 상기 케이스(110) 위에 부착할 수 있다. 상기 전도성 볼(134)은 솔더 볼일 수 있으며, 상기 솔더 볼 이외의 다른 금속볼로 대체될 수 있다.

이에 따라, 상기 케이스(110)는 0.05~0.1㎜를 충족하는 두께로 형성되고, 상기 제 1 홈(112)은 0.028~0.075㎜ 범위의 깊이 및 0.1~0.12㎜ 범위의 폭을 가지며, 상기 광 반사부(114)(제 1 실시 예에서는, 광 반사 블록)의 제 1면은, 45°및 135°중 적어도 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 광 전송부(114)를 케이스(110) 내에 매립하고, 그에 따라 상기 케이스(110)에 형성된 제 1 홈(112) 내에 광 전송부(120)를 삽입하고, 상기 케이스(110)에 형성된 관통 홀(116) 내에 광소자(130)의 금속 단자(132)에 부착된 전도성 볼(134)을 삽입함으로써, 광 연결 모듈(100)을 제공한다.

도 2 내지 4는 도 1에 도시된 광 연결 모듈(100)의 제조 방법을 공정 순으로 설명하는 도면이다.

먼저, 도 2를 참조하면 가장자리 영역에 광 반사부(114)가 매립되어 있고, 상기 광 반사부(114)의 주변 영역에 관통 홀(116)이 형성되며, 중앙 영역에 제 1 홈(112)이 형성된 케이스(110)를 준비한다.

이때, 상기 케이스(110)는 특정 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성되는데, 상기 굴절률의 기준은 상기 광 전송부(120)를 형성하고 있는 물질이 가지는 굴절률에 의해 결정되며, 보다 구체적으로는, 추후 삽입되는 광 전송부(120)가 가지는 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 투명한 액상 소재(광 투과성 물질)로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스(110)에 형성된 제 1 홈은 광 전송부(120)가 안착될 수 있는 안착 공간을 제공하며, 삽입되는 광 전송부(120)의 수에 대응하는 개수로 상기 케이스(110)의 중앙 영역에 제1 방향으로 형성된다.

또한, 상기 제 1 홈(112)은 0.025㎜~0.075㎜ 범위를 충족하는 깊이를 가지며, 0.1~0.12㎜ 범위를 충족하는 폭을 가진다. 또한, 상기 제 1 홈(112)은 보다 용이하게 상기 광 전송부(120)가 상기 케이스(110) 위에 안착될 수 있도록, 상기 광 전송부(120)의 형상에 따라 U 형상 또는 V 형상을 가진다.

상기 케이스(110)의 가장 자리 영역에 매립된 광 반사부(114)는 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 가지는 광 반사 블록이다. 상기 광 반사 블록은, 몰드를 이용하여 제 1면이 일정 경사각을 가지도록 형성된다. 또한, 상기 제 1면에는 금속 물질이 도포되어 있으며, 상기 형성된 금속 물질에 의해 상기 제 1 면이 금속 반사면이 되어, 입사되는 광신호를 반사시키도록 한다.

상기 광 반사 블록은, 상기 몰드의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 제 1 면이 일정 경사각을 가지는 삼각 기둥, 마름모 기둥 등의 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 광 반사 블록이 가지는 제 1 면은 45도 또는 135 중 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기 광 반사 블록은, 상기 광 전송부(120)의 일단에서 일정 이격 거리를 두고 상기 케이스(110) 내부에 매립되며, 상기 제 1 홈(112)이 형성된 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 형성된다.

또한, 상기 광 반사 블록이 형성된 케이스(110)의 주변 영역에는 관통 홀(116)이 형성되어 있다. 관통 홀(116)은 케이스(110)의 상면 및 하면을 관통하며 형성되며, 전도성 볼의 직경보다 큰 폭을 가지며 형성된다. 상기 관통 홀(116)은 광소자의 실장 위치를 가이드한다.

다음으로, 도 3을 참조하면 상기 케이스(110)에 형성된 제 1 홈(112) 내에 광 전송부(120)를 삽입한다.

상기 삽입되는 광 전송부(120)는 광신호의 전송 경로를 제공하는 광 섬유(fiber)로 구성될 수 있으며, 이와 다르게 광신호를 전달하는 코어층과, 상기 코어층 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로로 구성될 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하면 상기 케이스(110)에 형성된 관통 홀(116) 내에 광소자(130)의 금속단자(132)에 부착된 전도성 볼(134)을 삽입하여, 상기 케이스(110) 위에 광소자(130)를 부착한다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면, 제 1 홈(112) 및 관통 홀(116)이 형성되고, 광 반사부(114)가 매립된 케이스(110)에 광 전송부(120)를 삽입하고, 상기 관통 홀(116)에 광소자(130)의 금속 단자(132)와 연결된 전도성 볼(134)을 삽입시킴으로써 광 연결 모듈(100)을 제공한다.

상기 광 반사부(114)는 다음과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다.

먼저, 상기 광 반사부(114)를 제조하는데 기초가 되는 마스터 몰드(도시되지 않음)를 준비한다. 상기 마스터 몰드는 상기 광 반사부(114)가 가지는 경사각에 대응하는 복수의 홈을 포함한다.

이후, 상기 준비된 마스터 몰드를 이용하여 복제 몰드(도시되지 않음)를 제작한다. 상기 복제 몰드)는 상기 준비된 마스터 몰드 내에 액상 재료를 도포하고, 상기 도포된 액상 재료를 경화한 후, 상기 마스터 몰드를 분리함으로써 제작될 수 있다.

상기 제조된 복제 몰드는 상기 마스터 몰드가 가지는 홈에 대응하는 복수의 홈을 가진다.

그리고, 상기 제조된 복제 몰드 내에 액상 재료를 도포하고, 이후 UV 및 열 경화 과정을 진행한다. 그리고, 상기 도포된 액상 재료의 경화가 어느 정도 진행되면, 스퍼터 가공을 통해 상기 경화에 의해 상기 복제 몰드의 홈 내에 형성된 다수의 광 반사부(114)의 특정 면에 크롬이나 은 등의 박막을 형성한다.

이후, 상기 크롬이나 은 등의 박막이 형성된 광 반사부(114) 각각을 상기 복제 몰드로부터 분리한다.

상기와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면, 광 반사 블록, 광소자 및 광 전송부가 일체화된 광 연결 모듈을 제공함으로써, 광소자와 광 전송부간을 용이하게 정렬시킬 수 있으며, 광 연결 모듈에 관통 홀을 형성하고, 상기 형성된 관통 홀 내에 전도성 볼을 형성함으로써, 광소자 실장 및 리플로우 공정 중에 발생하는 틀어짐 문제를 해결할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 연결 모듈을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 광 연결 모듈(200)은 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 홈(212), 제 2 홈(214) 및 관통 홀(216)이 형성된 케이스(210)와, 상기 케이스(210)의 제 1 홈(212) 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부(120)와, 상기 케이스(210)에 형성된 관통 홀(216) 위에 부착되는 광소자(230)를 포함한다.

케이스(210)는 상기 광 연결 모듈(210)의 외관을 형성한다. 케이스(210)는 특정 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성되는데, 상기 굴절률의 기준은 상기 광 전송부(220)를 형성하고 있는 물질이 가지는 굴절률에 의해 결정된다.

즉, 케이스(210)는 상기 광 전송부(220)가 가지는 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 투명한 액상 소재로 형성되며, 이는 광을 투과시킬 수 있는 광 투과성 물질인 것이 바람직하다.

케이스(210)의 중앙 영역에는 제 1 홈(212)이 형성되어 있다. 제 1 홈(212)은 광 전송부(220)가 안착될 수 있는 안착 공간을 제공한다. 제 1 홈(212)은 단일 개로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 제 1 홈(212)은 광신호의 전송 채널에 대응하는 개수를 가지며 상기 케이스(210)의 중앙 영역에 형성된다.

이때, 제 1 홈(212)은 상기 케이스(210)의 길이 방향에 대응하는 제 1 방향으로 형성된다. 상기 제 1 홈(212)은 0.025㎜~0.075㎜ 범위를 충족하는 깊이를 가지며, 0.1~0.12㎜ 범위를 충족하는 폭을 가진다.

또한, 상기 제 1 홈(212)은 보다 용이하게 상기 광 전송부(220)가 상기 케이스(210) 위에 안착될 수 있도록, 상기 광 전송부(220)의 형상에 따라 U 형상 또는 V 형상을 가진다.

상기 제 1 홈(212)에는 광 전송부(220)가 삽입된다. 광 전송부(220)는 광신호의 전송 경로를 제공한다. 이를 위해, 상기 광 전송부(220)는 광 섬유(fiber)로 구성될 수 있다. 또한, 이와 다르게 광 전송부(220)는 광신호를 전달하는 코어층과, 상기 코어층 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로로 구성될 수 있다.

상기 케이스(210)의 가장자리 영역에는 광 반사부가 형성되는데, 이는 상기 케이스(210)의 가장자리에 형성된 제 2 홈(214)으로 구현된다.

즉, 제 1 실시 예에서는, 상기 케이스(210) 내에 별도의 광 반사 블록을 매립하였지만, 제 2 실시 예에서는, 상기 케이스(210)에 제 1면이 일정 경사각을 갖는 제 2 홈(214)을 형성하여, 상기 제 2 홈(214) 자체가 상기 광 반사를 위한 기능을 수행하도록 한다.

상기 제 2 홈(214)은 상기 케이스(210)의 가장자리 영역에 형성되며, 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 가진다. 상기 제 2 홈(214)은 제 1면에는 금속 물질이 도포되어 있으며, 상기 형성된 금속 물질에 의해 상기 제 1 면이 금속 반사면이 되어, 입사되는 광신호를 반사시키도록 한다. 또한, 상기 제 2 홈(214)의 제 1면은 45도 또는 135 중 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기 제 2 홈(214)은 상기 제 1 홈(212)의 일단에서 일정 이격 거리를 두고 상기 제 1 홈(112)이 형성된 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 형성된다.

상기 광 반사 블록이 형성된 케이스(210)의 주변 영역에는 관통 홀(216)이 형성된다.

관통 홀(216)은 케이스(210)의 상면 및 하면을 관통하며 형성되며, 전도성 볼의 직경보다 큰 폭을 가지며 형성된다. 상기 관통 홀(216)은 광소자의 실장 위치를 가이드한다. 상기 관통 홀(216)에는 전도성 볼(234)이 삽입된다.

상기 전도성 볼(234)은 광소자(230)에 형성된 금속 단자(232)와 연결되며, 상기 금속단자(232)에 연결된 전도성 볼(234)을 상기 관통 홀(216) 내에 삽입한 후 리플로우 공정을 수행함으로써, 용이하게 상기 광소자(230)를 상기 케이스(210) 위에 부착할 수 있다.

또한, 상기 케이스(210)는 0.05~0.1㎜를 충족하는 두께로 형성되고, 상기 제 1 홈(212)은 0.028~0.075㎜ 범위의 깊이 및 0.1~0.12㎜ 범위의 폭을 가지며, 상기 제 2 홈(214)(제 1 실시 예에서는, 광 반사 블록)의 제 1면은, 45°및 135°중 적어도 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 제 1 홈(212), 제 2 홈(214) 및 관통 홀(216)이 형성된 케이스(210)에 광 전송부(220)를 삽입하고, 상기 케이스(210)에 형성된 관통 홀(216) 내에 광소자(230)의 금속 단자(232)에 부착된 전도성 볼(234)을 삽입함으로써, 광 연결 모듈(200)을 제공한다.

도 6 내지 8은 도 5에 도시된 광 연결 모듈(200)의 제조 방법을 공정 순으로 설명하는 도면이다.

먼저, 도 6을 참조하면 가장자리 영역에 제 2 홈(214) 및 관통 홀(216)이 형성되며, 중앙 영역에 제 1 홈(212)이 형성된 케이스(210)를 준비한다.

이때, 상기 케이스(210)는 특정 굴절률을 가진 투명성 액상 소재로 형성되는데, 상기 굴절률의 기준은 상기 광 전송부(220)를 형성하고 있는 물질이 가지는 굴절률에 의해 결정되며, 보다 구체적으로는, 추후 삽입되는 광 전송부(220)가 가지는 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 투명한 액상 소재(광 투과성 물질)로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스(210)에 형성된 제 1 홈은 광 전송부(220)가 안착될 수 있는 안착 공간을 제공하며, 삽입되는 광 전송부(220)의 수에 대응하는 개수로 상기 케이스(210)의 중앙 영역에 상기 케이스(210)의 길이 방향에 대응하는 제1 방향으로 형성된다.

또한, 상기 제 1 홈(212)은 0.025㎜~0.075㎜ 범위를 충족하는 깊이를 가지며, 0.1~0.12㎜ 범위를 충족하는 폭을 가진다. 또한, 상기 제 1 홈(212)은 보다 용이하게 상기 광 전송부(220)가 상기 케이스(210) 위에 안착될 수 있도록, 상기 광 전송부(220)의 형상에 따라 U 형상 또는 V 형상을 가진다.

상기 케이스(210)의 가장 자리 영역에 형성된 제 2 홈(214)은 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 일정 경사각을 가진다. 또한, 상기 제 1면에는 금속 물질이 도포되어 있으며, 상기 형성된 금속 물질에 의해 상기 제 1 면이 금속 반사면이 되어, 입사되는 광신호를 반사시키도록 한다. 또한, 상기 제 1 면은 45도 또는 135 중 어느 하나의 경사각을 가지며 형성된다.

상기 제 2 홈(214)은 상기 광 전송부(220)의 일단에서 일정 이격 거리를 두고 상기 케이스(210) 내부에 매립되며, 상기 제 1 홈(212)이 형성된 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 형성된다.

또한, 상기 제 2 홈(214)이 형성된 케이스(210)의 주변 영역에는 관통 홀(216)이 형성되어 있다. 관통 홀(216)은 케이스(210)의 상면 및 하면을 관통하며 형성되고, 전도성 볼의 직경보다 큰 폭을 가진다. 상기 관통 홀(216)은 광소자의 실장 위치를 가이드한다.

다음으로, 도 7을 참조하면 상기 케이스(210)에 형성된 제 1 홈(212) 내에 광 전송부(220)를 삽입한다.

상기 삽입되는 광 전송부(220)는 광신호의 전송 경로를 제공하는 광 섬유(fiber)로 구성될 수 있으며, 이와 다르게 광신호를 전달하는 코어층과, 상기 코어층 둘레를 감싸는 적어도 하나의 클래드층을 포함하는 광 도파로로 구성될 수 있다.

다음으로, 도 8을 참조하면 상기 케이스(210)에 형성된 관통 홀(216) 내에 광소자(230)의 금속단자(232)에 부착된 전도성 볼(134)을 삽입하여, 상기 케이스(210) 위에 광소자(230)를 부착한다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따르면, 제 1 홈(212), 제 2 홈(214) 및 관통 홀(216)이 형성된 케이스(210)에 광 전송부(220)를 삽입하고, 상기 관통 홀(216)에 광소자(230)의 금속 단자(232)와 연결된 전도성 볼(234)을 삽입시킴으로써 광 연결 모듈(200)을 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따르면, 광 반사를 위한 홈, 광소자 및 광 전송부가 일체화된 광 연결 모듈을 제공함으로써, 광소자와 광 전송부간을 용이하게 정렬시킬 수 있으며, 광 연결 모듈에 관통 홀을 형성하고, 상기 형성된 관통 홀 내에 전도성 볼을 형성함으로써, 광소자 실장 및 리플로우 공정 중에 발생하는 틀어짐 문제를 해결할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 광 인쇄회로기판(300)은 제 1 절연층(310), 상기 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 형성된 회로 패턴(320), 상기 제 1 절연층(310)에 형성된 회로 패턴(320) 위에 형성된 광 연결 모듈(100, 200) 및 상기 제 1 절연층(310)의 상부 및 하부에 형성되며, 상기 광 연결 모듈(100, 200) 및 회로 패턴(320)을 매립하는 제 2 절연층(330)을 포함한다.

제 1 절연층(310)은 광 인쇄회로기판에 내구력을 제공하는 기초 부재로서의 기능을 한다.

상기 제 1 절연층(310)은 단일 회로 패턴이 형성되는 광 인쇄회로기판의 지지기판일 수 있으나, 복수의 적층 구조를 가지는 광 인쇄회로기판 중 한 회로 패턴(320)이 형성되어 있는 절연층 영역을 의미할 수도 있다.

상기 제 1 절연층(310) 각각이 복수의 적층 구조 중 한 절연층을 의미하는 경우, 상기 제 1 절연층(310)의 상부 또는 하부에 복수의 회로 패턴이 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 제 1 절연층(310)에는 도전 비아(도시하지 않음)가 형성되어, 서로 다른 층간의 회로 패턴을 상호 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 회로 패턴(320)은 전기 신호 전송을 위하여 금, 은, 니켈 및 구리 등과 같은 전기 전도성 금속으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 구리를 사용하여 형성한다.

상기 회로 패턴(320)은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티프 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

상기 제 1 절연층(310)은 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합소재 기판 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), ABF(Ajinomoto Build up Film) 등의 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리이미드계 수지를 포함할 수도 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제 1 절연층(310) 위에는 상기와 같이 제조된 광 연결 모듈(100, 200)이 형성된다.

상기 광 연결 모듈(100, 200)에 포함된 광소자는 상기 제 1 절연층(310)에 형성된 회로 패턴(320)과 전기적으로 연결된다.

상기 광 연결 모듈(100, 200)에 포함된 광소자는 광 송신기(도시하지 않음) 및 광 수신기(도시하지 않음)를 포함한다.

광 송신기는 광신호를 생성하여 출력하는 것으로, 드라이버 집적회로(도시하지 않음) 및 발광 소자(도시하지 않음)를 포함한다. 상기 발광 소자는 상기 드라이버 집적회로에 의해 구동된다.

이때, 상기 발광 소자는 광 시그널을 조사하는 광원 소자인 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)를 포함할 수 있다. 상기 VCSEL은 레이저 빔을 수직으로 조사하는 방식으로 광원 시그널을 전송하거나 증폭시키는 광원 소자이다.

상기 광 수신기는 리시버 집적회로(도시하지 않음) 및 수광 소자(도시하지 않음)를 포함한다. 상기 수광 소자는 상기 광 송신기로부터 발생된 광을 수신하는 것으로, 상기 리시버 집적 회로에 의해 구동된다. 상기 수광 소자는 광 시그널을 검출하는 소자인 PD(Photo detector)를 포함할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 상기와 같이 제조된 광 연결 모듈(100, 200)을 제조하고, 그에 따라 절연층 내에 상기 광 연결 모듈(100, 200)을 삽입하여 광 경로를 형성함으로써, 높은 신뢰성과 효율성을 갖는 광 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.

도 10 내지 13은 도 9에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 먼저 상기와 같은 광 연결 모듈(100, 200)을 제조한다.

이후, 도 11을 참조하면, 적어도 하나의 회로패턴(320)이 형성된 제 1 절연층(310)을 준비한다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 먼저 제 1 절연층(310)을 준비한다. 이때, 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 도전층(도시하지 않음)이 적층된 경우, 상기 제 1 절연층(310)과 도전층의 적층 구조는 통상적인 CCL(Copper Clad Laminate)일 수 있다.

이와 달리, 상기 도전층은 제 1 절연층(310) 위에 비전해 도금을 하여 형성할 수 있다. 상기 도전층을 비전해 도금하여 형성하는 경우, 상기 제 1 절연층(310)의 상면 및 하면에 조도를 부여하여 도금이 원활하게 수행되도록 할 수 있다. 이후, 상기 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 형성된 도전층을 식각하여 회로 패턴(320)을 형성한다.

상기 회로 패턴(320)은 드라이 필름 적층, 노광, 현상, 에칭 및 박리 순의 공정을 거쳐 형성할 수 있다.

다음으로, 도 12를 참조하면, 상기 제 1 절연층(310)에 형성된 회로패턴 위에 상기 광 연결 모듈(100, 200)을 부착한다.

즉, 상기 제 1 절연층(310)에 형성된 회로 패턴(320) 위에 상기 광 연결 모듈(100, 200)에 형성된 관통 홀(116, 216)이 놓이도록 하고, 그에 따라 상기 관통 홀(116, 216) 내부에 삽입된 전도성 볼(134, 234)을 리플로우 하여, 상기 회로 패턴(320)과 광소자(130, 330)가 전기적으로 연결되도록 한다.

다음으로, 도 13을 참조하면 상기 제 1 절연층(310)의 상부 및 하부에 제 2 절연층(330)을 적층하여, 상기 광 연결 모듈(100, 200)을 매립한다.

이와 같이, 상기와 같이 제조된 광 연결 모듈(100, 200)을 절연층 내부에 삽입하는 것으로 용이하게 광 경로를 형성할 수 있음으로, 광 인쇄회로기판의 생산성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 광 전송의 효율성을 증대시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100, 200: 광 연결 모듈
300: 광 인쇄회로기판

Claims (27)

1. 외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 방향으로 제 1 홈이 형성된 케이스;
   상기 케이스의 상기 제 1 홈 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부;
   상기 케이스의 가장자리 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배치되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부;
   상기 광 반사부와 수직 방향으로 중첩된 상기 케이스 위에 부착되는 광 소자; 및
   상기 광 소자의 금속 단자에 부착된 복수의 전도성 볼을 포함하고,
   상기 케이스는,
   상기 광 반사부의 일측에 상기 제 2 방향으로 배치되고, 상기 케이스의 상면 및 하면을 관통하며, 상기 복수의 전보성 볼이 삽입되는 복수의 제1 관통 홀과,
   상기 광 반사부의 상기 일측과 반대되는 타측에 상기 제 2 방향으로 배치되고, 상기 케이스의 상면 및 하면을 관통하며, 상기 복수의 전도성 볼이 삽입되는 복수의 제 2 관통 홀을 포함하며,
   상기 복수의 전도성 볼의 각각의 직경은,
   상기 복수의 제 1 관통 홀 및 상기 복수의 제 2 관통 홀 각각이 가지는 폭보다 작으며,
   상기 복수의 전보성 볼 각각은,
   상기 복수의 제 1 관통 홀 및 상기 복수의 제 2 관통 홀 내에 배치되는 제 1 부분과,
   상기 제 1 부분으로부터 연장되어, 상기 케이스의 상기 하면 아래로 돌출되는 제 2 부분을 포함하는 광 연결 모듈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 제 1 관통 홀 각각은,
   상기 복수의 제 2 관통 홀 각각과 상기 제 1 방향 상에서 정렬되지 않는 광 연결 모듈.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 광 반사부는,
   상기 케이스의 가장자리 영역에 매립되며, 제 1면이 광신호의 진행 경로에 대해 경사각을 가지는 광 반사 블록이며,
   상기 광 반사 블록의 제 1면에는 금속 물질이 형성되어 있는 광 연결 모듈
6. 제 1항에 있어서,
   상기 광 반사부는,
   상기 케이스의 가장자리 영역에 형성된 제 2 홈이며,
   상기 제 2 홈의 제 1면은 상기 광신호의 진행 경로에 대해 경사각을 가지며 금속 물질이 형성되어 있는 광 연결 모듈.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상에 배치되며 상호 일정 간격 이격된 복수의 회로 패턴;
    상기 제 1 절연층 상의 상기 복수의 회로 패턴 위에 부착되는 광 연결 모듈; 및
    상기 제 1 절연층 상에 배치되어 상기 광 연결 모듈을 덮는 제 2 절연층을 포함하고,
    상기 광 연결 모듈은,
    외관을 형성하며, 중앙 영역에 제 1 방향으로 제 1 홈이 형성된 케이스와,
    상기 케이스의 상기 제 1 홈 내에 삽입되며, 광신호를 전달하는 광 전송부와,
    상기 케이스의 가장자리 영역에 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배치되며, 제 1면이 상기 광신호의 진행 경로에 대하여 일정 경사각을 가지는 광 반사부와,
    상기 광 반사부와 수직 방향으로 중첩된 상기 케이스 위에 부착되는 광 소자와,
    상기 광 소자의 금속 단자에 부착된 복수의 전도성 볼을 포함하고,
    상기 케이스는,
    상기 광 반사부의 일측에 상기 제 2 방향으로 배치되고, 상기 케이스의 상면 및 하면을 관통하며, 상기 복수의 전보성 볼이 삽입되는 복수의 제1 관통 홀과,
    상기 광 반사부의 상기 일측과 반대되는 타측에 상기 제 2 방향으로 배치되고, 상기 케이스의 상면 및 하면을 관통하며, 상기 복수의 전도성 볼이 삽입되는 복수의 제 2 관통 홀을 포함하며,
    상기 복수의 전도성 볼의 각각의 직경은,
    상기 복수의 제 1 관통 홀 및 상기 복수의 제 2 관통 홀 각각이 가지는 폭보다 작으며,
    상기 복수의 전도성 볼 각각은,
    상기 복수의 제 1 관통 홀 및 상기 복수의 제 2 관통 홀 내에 배치되는 제 1 부분과,
    상기 제 1 부분으로부터 연장되어, 상기 케이스의 상기 하면 아래로 돌출되는 제 2 부분을 포함하며,
    상기 복수의 전도성 볼 각각의 상기 제 2 부분은,
    상기 복수의 회로 패턴과 각각 직접 연결되는
    광 인쇄회로기판.
11. 삭제
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