KR20050110328A - 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법에 관한 것으로, 광 도파로를 개재하고 있고, 홈 또는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 상기 광 도파로 단면이 노출된 광 인쇄회로 기판을 준비하는 제 1 단계와; 타면이 모터의 축 선단에 고정되어 있고, 일면에 연마패드가 부착된 휠을 상기 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀 내부에 삽입시키는 제 2 단계와; 상기 휠의 일면에 부착된 연마패드를 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 노출된 광 도파로 단면에 밀착시키는 제 3 단계와; 상기 모터를 동작시켜 상기 휠을 회전시켜 연마패드로 광 도파로 단면을 연마하는 제 4 단계로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 광 도파로를 개재하고 있는 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀에 모터와 연결된 휠을 삽입시키고, 모터로 휠에 고정된 연마패드를 회전시켜 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀에 노출된 광 도파로 단면을 연마함으로써, 광 인쇄회로기판의 광 전송 특성을 우수히 할 수 있는 효과가 있다.

Description

광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법 {Apparatus and method for polishing optical waveguide of printed circuit board}

본 발명은 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 도파로를 개재하고 있는 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀에 모터와 연결된 휠을 삽입시키고, 모터로 휠에 고정된 연마패드를 회전시켜 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀에 노출된 광 도파로 단면을 연마함으로써, 광 인쇄회로기판의 광 전송 특성을 우수히 할 수 있는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자제품은 각종 부품들이 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)을 구비하고 있고, 인쇄회로기판에 실장된 각종 부품들에 의해 구동된다.

최근에는, 인쇄회로기판의 전송능력이 부품의 처리능력을 따라가지 못해 제품의 성능 향상에 장애가 되고 있다.

이런, 인쇄회로기판 상의 전기신호는 외부 환경에 민감하고, 특유의 잡음 현상 등으로 인해 오작동의 가능성을 안고 있어, 고도의 정밀도가 요구되는 고가 오디오 장비 등에서는 광케이블을 사용하고 있다.

한편, 인쇄회로기판 상에서 발생되는 전자파는 다른 전기기기의 작동에 영향을 미침은 물론 인체에의 유해성 논란을 불러일으키고 있다.

전술된 기존의 인쇄회로기판에서 발생되는 문제점들을 해결할 수 있는 차세대 기판 기술은 광 인쇄회로기판(Optical PCB) 기술이다.

광 인쇄회로기판은 단위 면적당 배선 집적도가 기존 인쇄회로기판의 약 10배에 달해 고성능 멀티미디어 휴대전화 등의 초고속 및 초소형 첨단기기 제작에도 크게 유리하다.

그리고, 전기신호 대신 광신호를 사용하므로, 전파방해 등의 극한 상황에서도 오작동이 없어, 자동차나 항공기 내부의 첨단 기판에 사용되고 전자파를 거의 발생시키지 않아 생활 가전제품에서 중요한 위치를 차지할 것으로 예상된다.

도 1a와 1b는 일반적인 광 인쇄회로기판에 수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)와 포토 다이오드(Photo Diode)가 실장된 상태를 도시한 단면도로서, 광 인쇄회로기판은 기판 내에 광도파로가 형성되어 있는 기판을 지칭한다.

먼저, 도 1a의 광 인쇄회로기판은, 제 1 및 2 인쇄회로기판들(10,20) 사이에 광도파로(30)가 형성되어 있고, 제 2 인쇄회로기판(20)이 관통되어 제 1 및 2 인쇄회로기판들(10,20)에 의해 형성되어진 제 1 및 2 홈들(21,22)에 의해 광도파로(30)의 일단과 타단이 노출되어 구성된다.

이런, 광 인쇄회로기판에는, 상기 제 1 홈(21)과 연통되도록 제 2 인쇄회로기판(20) 상부에 수직 공동 표면 발광 레이저(40)가 실장되고, 상기 제 2 홈(22)과 연통되도록 제 2 인쇄회로기판(20) 상부에 포토 다이오드(50)가 실장되며, 상기 제 1 및 2 홈(21,22) 내부에 제 1 및 2 미러(61,62)가 설치된다.

이렇게 실장된 광 인쇄회로기판은, 상기 수직 공동 표면 발광 레이저(40)에서 방출된 광이 제 1 미러(61)에 반사되어 광도파로(30)로 전송되고, 광도파로(30)를 통한 광이 제 2 미러(62)에 반사되어 포토 다이오드(50)로 전송된다.

그러므로, 광 인쇄회로기판은 광으로 신호의 전송이 가능해진다.

또한, 도 1b의 광 인쇄회로기판은, 제 1 및 2 인쇄회로기판들(10,20) 사이에 광도파로(30)가 형성되어 있고, 제 1 및 2 인쇄회로기판(10,20)이 관통된 관통홀(25)과 제 2 인쇄회로기판(20)이 관통되어 제 1 및 2 인쇄회로기판들(10,20)에 의해 형성되어진 홈(26)에 의해 광도파로(30)의 일단과 타단이 노출되어 구성된다.

이 때, 상기 관통홀(25)에 노출된 광도파로(30)의 일단을 감싸며 수직 공동 표면 발광 레이저(40)가 관통홀(25)에 본딩되고, 상기 홈(26)과 연통되도록 제 2 인쇄회로기판(20) 상부에 포토 다이오드(50)가 실장되며, 상기 홈(26) 내부에 미러(63)가 설치된다.

여기서, 광도파로는 인쇄회로기판들(10,20) 사이에 실리카 광섬유나 폴리머 광섬유(30)를 삽입하여 광도파로를 형성할 수가 있고, 인쇄회로기판 상부에 폴리머 코팅과 리소그래피(Lithography) 공정, 식각 공정, 그리고 코팅을 수행한 후 폴리머 광도파로를 형성할 수 있다.

이와 같이, 광 인쇄회로기판을 이용하면, 광을 이용하여 신호를 전송하는 것이므로, 오동작을 방지하고 고속으로 신호 전송이 가능해진다.

한편, 광도파로가 형성되어 있는 소자를 절단하게 되면 단면 상태가 매우 불규칙하고 거친 상태가 되고, 거친 광도파로의 단면에서 입출력되는 광 신호는 심한 산란을 일으켜 광손실을 발생시킨다.

이러한, 손실을 줄이기 위해서는 광도파로의 단면을 마이크로 단위 이하까지 미세하게 연마하는 것이 필요하다.

도 2a와 2b는 종래의 광도파로가 형성된 광소자의 연마 방법을 설명하기 위하여 개략적인 공정 사시도로서, 먼저, 도 2a와 같이, 광도파로(30)가 형성된 광소자(35)를 연마용 지그(70)로 고정시킨다.

그 후, 연마제(81)가 연마패드(82)에 균일하게 인가되는 상태에서, 연마할 광소자(35)의 광도파로 단면을 연마패드(82) 상면에 밀착시킨 후, 연마패드(82)를 회전시키면서 연마 공정을 수행한다.

이러한, 종래의 연마 기술은 광소자의 끝 단면에 노출된 광도파로를 연마하기에는 적합하나, 도 1a와 1b에 도시된 바와 같은 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀에 노출되어 있는 광도파로의 단면을 연마하기에는 부적합하다.

따라서, 종래의 광 인쇄회로기판에 개재된 광도파로는 연마를 수행할 수가 없었기 때문에, 불규칙하고 거친 상태의 광도파로의 단면으로 광 신호를 입출력하게 되어, 광손실이 발생되는 등, 광 전송 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광 도파로를 개재하고 있는 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀에 모터와 연결된 휠을 삽입시키고, 모터로 휠에 고정된 연마패드를 회전시켜 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀에 노출된 광 도파로 단면을 연마함으로써, 광 인쇄회로기판의 광 전송 특성을 우수히 할 수 있는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 광 도파로를 개재하고 있고 광 도파로 단면이 노출된 광 인쇄회로기판을 고정하기 위한 지지부와;

상기 지지부에 고정되는 광 인쇄회로기판의 광 도파로 단면을 연마하는 연마패드와;

일면과 타면을 가지고 있고, 상기 연마패드가 일면에 부착된 휠과;

축 선단에 상기 휠의 타면이 고정된 모터와;

상기 모터를 고정시키고, 이동가능한 이동 스테이지로 이루어진 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치가 제공된다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 광 도파로를 개재하고 있고, 홈 또는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 상기 광 도파로 단면이 노출된 광 인쇄회로 기판을 준비하는 제 1 단계와;

타면이 모터의 축 선단에 고정되어 있고, 일면에 연마패드가 부착된 휠을 상기 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀 내부에 삽입시키는 제 2 단계와;

상기 휠의 일면에 부착된 연마패드를 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 노출된 광 도파로 단면에 밀착시키는 제 3 단계와;

상기 모터를 동작시켜 상기 휠을 회전시켜 연마패드로 광 도파로 단면을 연마하는 제 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 광 인쇄회로기판에 개재된 광도파로를 연마하기 위한 연마기의 측면도로서, 모터(110) 축(111) 선단에 장착된 휠(Wheel)(112)과; 상기 휠(112)에 부착된 연마패드(120)로 구성된다.

도 4는 본 발명에 따른 광 인쇄회로 기판의 광 도파로를 연마하는 방법을 설명하기 위한 사시도로서, 도 4를 참조하여 광 인쇄회로기판의 광 도파로를 연마하는 방법을 설명하면, 광 도파로(220)를 개재하고 있고, 홈(210) 또는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 홈(210) 또는 관통홀 내벽으로 상기 광 도파로(220) 단면이 노출된 광 인쇄회로 기판(200)을 준비한다.

그 후, 타면이 모터(110)의 축 선단에 고정되어 있고, 일면에 연마패드(120)가 부착된 휠(112)을 상기 광 인쇄회로 기판의 홈(210) 또는 관통홀 내부에 삽입시키고, 상기 휠(112)의 일면에 부착된 연마패드(120)를 상기 홈(210) 또는 관통홀 내벽으로 노출된 광 도파로 단면에 밀착시킨다.

마지막으로, 상기 모터(110)를 동작시켜 상기 휠(112)을 회전시켜 연마패드(120)로 광 도파로 단면을 연마한다.

여기서, 상기 연마패드(120) 표면에는 연마제가 부착되어 있어, 광 도파로의 단면을 연마할 수 있게 된다.

그리고, 상기 연마패드(120) 표면에 연마제가 부착되어 있지 않는 경우에는, 연마제가 포함된 용액을 연마패드(120)에 공급하면서 연마한다.

이때, 연마제가 포함된 용액은 상기 연마패드를 광 도파로 단면에 밀착시키기 전 또는, 밀착시킨 후 모터를 구동하기 전에 투입한다.

여기서, 연마제는 미세한 알루미나, 다이아몬드 등과 같은 입자이며, 용액은 물 또는 알콜이다.

도 5는 본 발명에 따른 광 인쇄회로기판에 개재된 광도파로를 연마하기 위한 연마 장치의 측면도로서, 연마 장치는 광 도파로(220)를 개재하고 있고, 홈 또는 관통홀(230)이 형성되어 있으며, 상기 홈 또는 관통홀(230) 내벽으로 상기 광 도파로(220) 단면이 노출된 광 인쇄회로기판(200)을 고정하기 위한 지지부(300)와; 상기 지지부(300)에 고정되는 광 인쇄회로기판(200)의 광 도파로 단면을 연마하는 연마패드(120)와; 일면과 타면을 가지고 있고, 상기 연마패드(120)가 일면에 부착된 휠(112)과; 축 선단에 상기 휠의 타면이 고정된 모터(110)와; 상기 모터(110)를 고정시키고, 이동가능한 이동 스테이지(400)로 구성된다.

이렇게 구성된 연마 장치를 이용하여 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀(230)의 내벽에 노출된 광 도파로 단면을 연마하는 방법을 설명하면, 먼저, 광 인쇄회로기판(200)을 지지부(300) 상면에 올려놓고 고정시킨다.

그 후, 이동 스테이지(400)에 고정된 모터(110)의 축에 휠(112)의 타면을 고정시키고, 휠(112)의 일면에 연마패드(120)를 부착시킨다.

연이어, 상기 휠(112)을 상기 광 인쇄회로기판(200)의 홈 또는 관통홀(230)에 삽입시키고, 상기 이동 스테이지(400)를 이동시켜 상기 홈 또는 관통홀(230)의 내벽으로 노출된 광 도파로의 단면에 상기 휠(112)의 일면에 부착된 연마패드(120)를 밀착시킨다.

그 다음, 상기 모터(110)를 동작시켜, 상기 광 도파로의 단면을 연마한다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 내부에 광 도파로를 구비하고 있는 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀의 내벽으로 노출된 광 도파로 단면을 연마할 수 있으므로, 불규칙하고 거친 상태의 광도파로의 단면이 매끄럽게 연마되어 광 인쇄회로 기판의 광 전송 특성은 우수해진다.

또한, 본 발명은 기존에 상용화되어 있는 연마패드와 연마제를 그대로 사용할 수가 있어 저가격화를 이룰 수 있으며, 고속으로 회전되는 휠을 사용할 수가 있어 대량생산에 유용하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 광 도파로를 개재하고 있는 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀에 모터와 연결된 휠을 삽입시키고, 모터로 휠에 고정된 연마패드를 회전시켜 광 인쇄회로기판의 홈 또는 관통홀에 노출된 광 도파로 단면을 연마함으로써, 광 인쇄회로기판의 광 전송 특성을 우수히 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1a와 1b는 일반적인 광 인쇄회로기판에 수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)와 포토 다이오드(Photo Diode)가 실장된 상태를 도시한 단면도

도 2a와 2b는 종래의 광도파로가 형성된 광소자의 연마 방법을 설명하기 위하여 개략적인 공정 사시도

도 3은 본 발명에 따른 광 인쇄회로기판에 개재된 광도파로를 연마하기 위한 연마기의 측면도

도 4는 본 발명에 따른 광 인쇄회로 기판의 광 도파로를 연마하는 방법을 설명하기 위한 사시도

도 5는 본 발명에 따른 광 인쇄회로기판에 개재된 광도파로를 연마하기 위한 연마 장치의 측면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 모터 111 : 축

112 : 휠(Wheel) 120 : 연마패드

200 : 광 인쇄회로기판 210 : 홈

220 : 광도파로 230 : 관통홀

300 : 지지부 400 : 이동 스테이지

Claims (6)

1. 광 도파로를 개재하고 있고 광 도파로 단면이 노출된 광 인쇄회로기판을 고정하기 위한 지지부와;

   상기 지지부에 고정되는 광 인쇄회로기판의 광 도파로 단면을 연마하는 연마패드와;

   일면과 타면을 가지고 있고, 상기 연마패드가 일면에 부착된 휠과;

   축 선단에 상기 휠의 타면이 고정된 모터와;

   상기 모터를 고정시키고, 이동가능한 이동 스테이지로 이루어진 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광 인쇄회로기판은,

   홈 또는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 상기 광 도파로 단면이 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 연마패드의 표면에는,

   연마제가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 장치.
4. 광 도파로를 개재하고 있고, 홈 또는 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 상기 광 도파로 단면이 노출된 광 인쇄회로 기판을 준비하는 제 1 단계와;

   타면이 모터의 축 선단에 고정되어 있고, 일면에 연마패드가 부착된 휠을 상기 광 인쇄회로 기판의 홈 또는 관통홀 내부에 삽입시키는 제 2 단계와;

   상기 휠의 일면에 부착된 연마패드를 상기 홈 또는 관통홀 내벽으로 노출된 광 도파로 단면에 밀착시키는 제 3 단계와;

   상기 모터를 동작시켜 상기 휠을 회전시켜 연마패드로 광 도파로 단면을 연마하는 제 4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 연마패드의 표면에는,

   연마제가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   제 2 단계와 제 3 단계 사이 또는 제 3 단계와 제 4 단계 사이에,

   상기 연마제가 포함된 용액을 연마패드에 제공하는 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판의 광도파로 연마 방법.