KR20080026656A - 광도파로 디바이스 및 광도파로 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

광도파로 디바이스 및 광도파로 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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KR20080026656A
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다다시 오노
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미쓰미덴기가부시기가이샤
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Abstract

광도파로 디바이스에서의 광손실을 저감시킨다. 또한 제조시의 저비용화를 도모한다. 광 가이드 부재(2)의 양단면에는 45도의 경사면(13, 14)이 형성되어 있고, 경사면(13, 14)의 코어부(12)가 노출되는 부분을 덮도록 금이 코팅되어 이루어지는 미러(15, 16)가 설치되어 있다. 또한 광 가이드 부재(2)의 상면에는 광 가이드 방향을 따라 연장된 금 배선(17)이 실시되어 있다. 미러(15, 16)와 금 배선(17)의 위치를 맞추어 준비된 패턴 마스크를 이용하여 진공 증착법이나 스파터링법 등의 진공 성막법에 의해 광 가이드 부재(2)에 금을 코팅하고, 미러(15, 16)와 금 배선(17)을 동시에 형성한다.
광도파로 디바이스, 광손실, 광 가이드 부재, 미러, 패턴 마스크, 클래드부, 코어부, 금속 배선

Description

광도파로 디바이스 및 광도파로 디바이스의 제조 방법{OPTICAL WAVEGUIDE DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING OPTICAL WAVEGUIDE DEVICE}
본 발명은 광도파로 디바이스 및 광도파로 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 광통신용 부품으로서 고분자 수지 재료를 사용한 광도파로 디바이스가 이용되고 있다. 광도파로에 있어서 광배선의 방향을 바꾸기 위하여 광도파로의 단부에 45도의 경사면을 형성하고, 이 경사면에 의해 광경로를 직각으로 꺾는 기술이 개발된 바 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
또한, 광도파로와 함께 전기적으로 접속하기 위한 배선을 설치하는 경우에는, 예컨대, 광도파로와 구리 배선을 설치한 FPC(Flexible Printed Circuit)를 서로 맞붙인 구성을 생각할 수 있다. 도 5A, 도 5B 및 도 5C를 참조하여 광도파로와 구리 배선을 설치한 광도파로 디바이스(31)를 설명한다. 도 5A는 광도파로 디바이스(31)의 상면도이고, 도 5B는 도 5A의 단면 Y-Y에서의 광도파로 디바이스(31)의 단면도이고, 도 5C는 도 5A의 단면 Z-Z에서의 광도파로 디바이스(31)의 단면도이다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C에 도시한 바와 같이, 폴리이미드 필름 등의 전기 배 선용 필름(32) 상에 광을 가이드하는 광 가이드 부재(33)와 구리 배선(34, 35)이 설치되어 있다. 실제로는 이들의 상면도 전기 배선용 필름으로 덮여 FPC가 구성되는데, 여기서는 도시를 생략한다.
도 5B에 도시한 바와 같이, 광 가이드 부재(33)는, 밑에서부터 보호층(36), 클래드부(37), 보호층(38)으로 이루어지고, 클래드부(37)의 내부에는 클래드부(37)보다 굴절률이 높은 코어부(39)가 형성되어 있다. 광 가이드 부재(33)의 양단에는 45도의 경사면이 형성되어 있고, 그 표면에는 금이 코팅되어 미러(40, 41)가 형성되어 있다. 또한, 발광 소자(42)와 전기 배선용 필름(32), 수광 소자(43)와 전기 배선용 필름(32)은 각각 광경로재(44, 45)에 의해 접착되어 있다. 발광 소자(42)로부터 방사된 광은 미러(40)에 의해 반사되어 코어부(39) 내를 진행한다. 그리고, 타단의 미러(41)에 의해 반사되어 수광 소자(43)에 의해 수광된다.
또한, 도 5A 및 도 5C에 도시한 바와 같이, 구리 배선(34)에 의해 접속 부재(50, 51)를 통하여 서킷 전극(46, 47)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 구리 배선(35)에 의해 접속 부재(도시하지 않음)를 통하여 서킷 전극(48, 49)이 전기적으로 접속되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2001-166167호 공보
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 상기와 같은 광도파로 디바이스(31)에서는 구리 배선(34, 35)을 설치하기 위하여 전기 배선용 필름(32)이 필요하기 때문에, 전기 배선용 필름(32)이나 전기 배선용 필름(32)과 광 가이드 부재(33)를 접속하기 위한 접착재(도시하지 않음)로 인해 광손실이 발생하였다. 또한, 광결합을 행하기 위한 광 가이드 부재(82)와 전기 결합을 행하기 위한 구리 배선(34, 35)을 각각 별도로 설치하여야 하였다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 광도파로 디바이스에서의 광손실을 저감시키는 것을 과제로 한다. 또한 본 발명은 제조시의 저비용화를 도모하는 것을 과제로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재를 구비한 광도파로 디바이스로서, 상기 광 가이드 부재에 금속 배선이 실시되어 있다.
또한, 상기 광 가이드 부재의 단부에 경사면이 형성되고, 해당 경사면에 금속이 코팅되어 있고, 상기 금속 배선은 상기 경사면의 코팅 금속과 동일한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 배선은 상기 경사면의 코팅 금속과 동일한 측에 실시되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 가이드 부재는 필름 형태로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 배선은 상기 광 가이드 방향을 따라 연장되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 가이드 부재의 단부에 광과 전기의 상호간에서 변환을 행하는 광전 변환 소자가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 가이드 부재의 단부 중 일측의 단부의 광전 변환 소자는 발광 소자이고, 타측의 단부의 광전 변환 소자는 수광 소자인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재를 구비한 광도파로 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 광 가이드 부재에 금속 배선을 형성한다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재의 단부에 경사면이 형성되고, 해당 경사면에 금속이 코팅되어 이루어지는 광도파로 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 경사면에 금속을 코팅할 때, 동시에 상기 광 가이드 부재에 금속 배선을 형성한다.
(발명의 효과)
본 발명에 따르면, 전기적인 배선을 별도로 설치하기 위한 전기 배선용 필름이 불필요하므로, 계면에서의 산란이나 반사를 회피할 수 있고, 광손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 구성을 간소화함으로써 저비용화 및 고장의 저감을 도모할 수 있다.
도 1A는 본 발명의 실시 형태의 광도파로 필름 케이블(1)의 상면도이다.
도 1B는 도 1A의 광도파로 필름 케이블(1)의 단면 X-X를 도시한 단면도이다.
도 2A는 하부 클래드층(10a)의 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2B는 코어층(19)의 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2C는 코어부(12)의 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3A는 상부 클래드층(10b)의 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3B는 경사면(13, 14)의 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 미러(15, 16)와 금 배선(17, 18)의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5A는 종래의 광도파로 디바이스(31)의 상면도이다.
도 5B는 도 5A의 단면 Y-Y에서의 광도파로 디바이스(31)의 단면도이다.
도 5C는 도 5A의 단면 Z-Z에서의 광도파로 디바이스(31)의 단면도이다.
<부호의 설명>
1…광도파로 필름 케이블(광도파로 디바이스), 2…광 가이드 부재,
3…발광 소자, 4…수광 소자,
5, 6…광경로재, 9…보호층,
10…클래드부, 10a…하부 클래드층,
10b…상부 클래드층, 11…보호층,
12…코어부, 13, 14…경사면,
15, 16…미러, 17, 18…금 배선,
19…코어층, 20…패턴 마스크,
31…광도파로 디바이스, 32…전기 배선용 필름,
33…광 가이드 부재, 34, 35…구리 배선,
36…보호층, 37…클래드부,
38…보호층, 39…코어부,
40, 41…미러, 42…발광 소자,
43…수광 소자, 44, 45…광경로재,
46, 47, 48, 49…서킷 전극
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 1A는 본 실시 형태의 광도파로 필름 케이블(1)의 상면도이고, 도 1B는 도 1A의 광도파로 필름 케이블(1)의 단면 X-X를 도시한 단면도이다.
도 1A 및 도 1B에 도시한 바와 같이, 광도파로 필름 케이블(1)은, 광 가이드 방향(도 1B에서 우방향)으로 연장된 광 가이드 부재(2), 광 가이드 부재(2)의 단부 중 일측의 단부에 설치된 발광 소자(3), 발광 소자(3)와 반대측의 단부에 설치된 수광 소자(4) 등으로 구성된다. 발광 소자(3)와 광 가이드 부재(2), 수광 소자(4)와 광 가이드 부재(2)는 광경로재(5, 6)에 의해 접착되어 있다. 광경로재(5, 6)는 발광 소자(3) 및 수광 소자(4)와 광 가이드 부재(2)를 접착 고정하는 역할과, 광의 투과를 안정시키는 굴절 매질로서의 역할을 갖는다.
발광 소자(3)는 예컨대, 면발광형 반도체 레이저(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser)로 구성되어 있으며, 외부에서 공급된 전기 신호에 따라 광 가이드 부재(2)와의 접촉면에 수직한 방향(도 1B에서 상방향)으로 광을 방사한다. 발광 소자(3)는 기판(7) 상에 설치되어 있다.
수광 소자(4)는, 예컨대 PD(Photo Diode)로 구성되어 있으며, 광 가이드 부 재(2)와의 접촉면에 수직한 방향(도 1B에서 하방향)의 광을 수광하여 전기 신호로 변환한다. 수광 소자(4)는 기판(8) 상에 설치되어 있다.
광 가이드 부재(2)는 필름 형태로서 가요성을 갖는다. 광 가이드 부재(2)는 밑에서부터 보호층(9), 클래드부(10), 보호층(11)으로 이루어지며, 클래드부(10)의 내부에는 클래드부(10)보다 굴절률이 높은 코어부(12)가 형성되어 있다.
도 1B에 도시한 바와 같이, 광 가이드 부재(2)의 양단부에는 45도의 경사면(13, 14)이 형성되어 있고, 경사면(13, 14)의 코어부(12)가 노출되는 부분을 덮도록 금이 코팅되어 이루어지는 미러(15, 16)가 설치되어 있다. 또한, 광 가이드 부재(2)의 미러(15, 16)와 동일한 측에 광 가이드 방향을 따라 연장된 금 배선(17, 18)이 실시되어 있다. 여기서, 미러(15, 16)와 동일한 측이란 도 1B에서 광 가이드 부재(2)의 상면측을 말한다.
도 1B에 도시한 바와 같이, 발광 소자(3)로부터 방사된 광은 미러(15)에서 반사되어 90도 광경로 변환된다. 그리고, 광은 코어부(12) 내를 전파하고 미러(16)에서 반사되어 수광 소자(4)에 의해 수광된다.
다음, 도 2A, 도 2B, 도 2C, 도 3A, 도 3B 및 도 4를 참조하여 광도파로 필름 케이블(1)의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 2A에 도시한 바와 같이, 보호층(9) 상에 회전 성막법 등에 의해 액상의 수지 박막을 형성하고, 이것을 가열 처리함으로써 하부 클래드층(10a)을 형성한다. 보호층(9)은, 예컨대 폴리이미드, PET 등의 수지 필름으로 구성된다. 하부 클래드층(10a)은 광 투과성을 갖는 고분자 수지 재료로 이루어지며, 예컨대, 에폭 시계 수지, 아크릴계 수지, 이미드계 수지 등으로 구성된다.
다음, 도 2B에 도시한 바와 같이, 하부 클래드층(10a) 상에 회전 성막법 등에 의해 액상의 수지 박막을 형성하고, 이것을 가열 처리함으로써 하부 클래드층(10a)보다 굴절률이 높은 코어층(19)을 형성한다. 코어층(19)은 광 투과성을 갖는 고분자 수지 재료로 이루어지며, 예컨대, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 이미드계 수지 등으로 구성된다. 다음, 코어층(19)에 마스크를 도포하고, 포토리소그래피 및 식각 처리에 의해, 도 2C에 도시한 바와 같이 코어부(12)를 형성한다.
다음, 도 3A에 도시한 바와 같이, 회전 성막법 등에 의해 액상의 수지 박막을 형성하고, 이것을 가열 처리함으로써 하부 클래드층(10a)과 동일 조성의 재료로 코어부(12)를 덮어 상부 클래드층(10b)을 형성한다. 더욱이, 상부 클래드층(10b) 상에 보호층(11)을 형성한다. 보호층(11)은, 예컨대 폴리이미드, PET 등의 수지 필름으로 구성된다. 하부 클래드층(10a) 및 상부 클래드층(10b)이 도 1A 및 도 1B에 도시한 클래드부(10)에 해당한다.
다음, 도 3B에 도시한 바와 같이, 도 3A에 도시한 각 층의 단부를 45도로 절삭 가공하여 경사면(13, 14)을 형성하고, 금이 코팅되기 전의 광 가이드 부재(2)를 형성한다.
다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 미러(15, 16)와 금 배선(17, 18)의 위치에 맞추어 준비된 패턴 마스크(20)를 이용하여 진공 증착법이나 스파터링법 등의 진공 성막법에 의해 광 가이드 부재(2)에 금을 코팅하고, 미러(15, 16)와 금 배선(17, 18)을 동시에 형성한다. 미러(15, 16)는 0.3μm 정도로서 실용 막두께가 된다. 또한, 금 배선(17, 18)은 3μm 정도의 두께인 것이 바람직하다.
그리고, 도 1B에 도시한 바와 같이, 발광 소자(3) 및 수광 소자(4)와 광 가이드 부재(2)를 광경로재(5, 6)에 의해 접착하여 광도파로 필름 케이블(1)이 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전기적인 배선을 별도로 설치하기 위한 전기 배선용 필름이 불필요하므로 계면에서의 산란이나 반사를 회피할 수 있어 광손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 미러(15, 16)와 금 배선(17, 18)을 동시에 형성하므로, 미러(15, 16)와 금 배선(17, 18)을 개개로 형성하는 경우와 비교하여 제조 공정에서의 공정 수를 저감시킬 수 있다. 또한, 구성을 간소화함으로써 저비용화 및 고장의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서의 기술은 본 발명에 따른 광도파로 디바이스의 예이며, 이에 한정되지 않는다. 광도파로 필름 케이블(1)을 구성하는 각 부의 세부 구성에 관해서도 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 변경 가능하다.
예컨대, 상기 실시 형태에서는 도 1B에 있어서 광 가이드 부재(2)의 상면에 금 배선(17, 18)을 형성하는 것으로 하였으나, 광 가이드 부재(2)의 측면 또는 하면에 배선을 설치하도록 할 수도 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는 보호층(11)의 상면에 금 배선(17, 18)을 형성하는 것으로 하였으나, 클래드부(10)에 직접 배선을 설치하도록 할 수도 있다.
또한, 광 가이드 부재(2)에 금을 코팅할 때, 복수의 패턴 마스크를 동시에 사용할 수도 있다. 또한, 진공 성막법 이외에 전해 도금법, 무전해 도금법 등을 이용할 수도 있다. 또한, 금을 코팅하는 대신 Cr/Cu, Cr/Al 등의 활성 금속을 끼워넣고 비금속 도체를 올려놓도록 할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 미러(15, 16)의 각도가 45도로 형성되어 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 미러(15, 16)의 각도는 이에 한정되지 않으며, 발광 소자(3) 또는 수광 소자(4)의 특성에 따라 광손실이 최소가 되는 각도로 조정하도록 할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 발광 소자(3)와 수광 소자(4)가 각각 다른 기판(7, 8) 상에 설치되어 있는 것으로 하였으나, 발광 소자(3)와 수광 소자(4)가 동일 기판 상에 설치되도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 광도파로 디바이스 및 광도파로 디바이스의 제조 방법은 광 통신 분야에서 유용하며, 광결합과 전기 결합을 행하는 부분의 기술에 적용 가능하다.

Claims (9)

  1. 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재를 구비한 광도파로 디바이스로서,
    상기 광 가이드 부재에 금속 배선이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 가이드 부재의 단부에 경사면이 형성되고, 해당 경사면에 금속이 코팅되어 있고,
    상기 금속 배선은 상기 경사면의 코팅 금속과 동일한 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 배선은 상기 경사면의 코팅 금속과 동일한 측에 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드 부재는 필름 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 배선은 상기 광 가이드 방향을 따라 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드 부재의 단부에 광과 전기의 상호간에서 변환을 행하는 광전 변환 소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광 가이드 부재의 단부 중 일측의 단부의 광전 변환 소자는 발광 소자이고, 타측의 단부의 광전 변환 소자는 수광 소자인 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
  8. 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재를 구비한 광도파로 디바이스의 제조 방법으로서,
    상기 광 가이드 부재에 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
  9. 클래드부 내에 코어부를 가지며 광 가이드 방향으로 연장된 광 가이드 부재의 단부에 경사면이 형성되고, 해당 경사면에 금속이 코팅되어 이루어지는 광도파로 디바이스의 제조 방법으로서,
    상기 경사면에 금속을 코팅할 때, 동시에 상기 광 가이드 부재에 금속 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
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