KR20090050696A - 광배선 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

광배선 기판 및 그 제조방법이 개시된다. 코어가 형성된 광배선 기판을 제조하는 방법으로서, 절연체의 상면에 하부 클래드를 형성하는 단계; 하부 클래드의 상면에 코어에 상응하는 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하는 단계; 홈에 코어재료를 충전하는 단계; 및 코어재료를 커버하도록 상부 클래드를 형성하는 단계를 포함하는 광배선 기판 제조방법은, 하부 클래드 위에 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하고, 홈에 코어재료를 충전한 후 상부 클래드를 형성함으로써, 코어의 두께를 용이하게 조절할 수 있으며, 코어 표면의 거칠기를 낮출 수 있다.
광배선, 코어, 클래드

Description

광배선 기판 및 그 제조방법{Printed circuit board having optical waveguide and manufacturing method thereof}
본 발명은 광배선 기판 및 그 제조방법에 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 인쇄회로기판인 광배선 기판이 주목을 받고 있다.
광배선 기판에는 고분자 중합체(Polymer) 또는 광섬유(Optical Fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신할 수 있는 광도파로(Optical Waveguide)가 삽입하는데, 이를 EOCB(Electro-Optical Circuit Board)라고 한다. EOCB는 통신망의 스위치와 송수신장비, 데이터 통신의 스위치와 서버, 항공 우주산업과 항공 전자공학의 통신, UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 이동전화 기지국, 또는 슈퍼 컴퓨터 등에서 백플레인(Backplane) 및 도터 보드(Daughter Board)에 적용되 고 있다.
이러한 광도파로를 형성하는 방법으로, 하부 클래드를 형성하고, 하부 클래드의 상면에 코어를 형성한 다음, 그 위에 상부 클래드를 형성하는 방법이 이용되었다. 그러나, 이러한 방법에 따르면, 코어가 오염될 염려가 있으며, 상부 클래드의 두께를 균일하게 형성하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 하부 클래드 위에 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하고, 홈에 코어재료를 충전한 후 상부 클래드를 형성함으로써, 코어의 두께 조절이 용이하고 코어 표면의 거칠기가 낮은 광배선 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 코어가 형성된 광배선 기판을 제조하는 방법으로서, 절연체의 상면에 하부 클래드를 형성하는 단계; 하부 클래드의 상면에 코어에 상응하는 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하는 단계; 홈에 코어재료를 충전하는 단계; 및 코어재료를 커버하도록 상부 클래드를 형성하는 단계를 포함하는 광배선 기판 제조방법을 제공할 수 있다.
하부 클래드를 형성하는 단계 이전에, 절연체의 상면 또는 하면에 패드를 형성하는 단계를 더 수행할 수 있으며, 사이드 클래드를 형성하는 단계는, 하부 클래드의 상면에 클래드층을 형성하는 단계; 및 클래드층을 가공하여 홈을 형성하는 단 계를 통하여 수행될 수도 있다.
이 때, 클래드층을 형성하는 단계 이전에 하부 클래드를 경화시키는 단계를 더 수행할 수 있으며, 홈을 형성하는 단계는 습식에칭을 통하여 수행될 수 있다.
코어재료를 충전하는 단계는 잉크젯 방식을 통하여 수행될 수 있다.
한편, 홈에 충전되는 코어재료의 높이는 홈의 깊이보다 낮을 수 있으며, 이 때, 상부 클래드는 홈에만 충전되어 형성될 수 있다.
뿐만 아니라, 홈에 충전되는 코어재료의 높이는 홈의 깊이보다 높을 수도 있으며, 하부 클래드와 사이드 클래드는 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코어가 내장되는 광배선 기판으로서, 하부 클래드; 하부 클래드의 상면에 형성되며, 코어에 상응하는 홈이 형성된 사이드 클래드; 홈에 내장되는 코어; 및 코어를 커버하는 상부 클래드를 포함하되, 코어의 높이는 홈의 깊이와 상이한 것을 특징으로 하는 광배선 기판을 제공할 수 있다.
코어의 높이는 홈의 깊이보다 낮을 수 있으며, 이 때, 상부 클래드는 홈에만 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 하부 클래드 위에 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하고, 홈에 코어재료를 충전한 후 상부 클래드를 형성함으로써, 코어의 두께를 용이하게 조절할 수 있으며, 코어 표면의 거칠기를 낮출 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 광배선 기판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 기판 제조방법을 나타내는 순서 도이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 기판 제조방법을 나태는 흐름도이다. 도 2 내지 도 7을 참조하면, 절연체(10), 금속층(20), 패드(22), 하부 클래드(30), 사이드 클래드(40), 홈(42), 코어(44), 상부 클래드(50)가 도시되어 있다.
먼저, 절연체(10)의 상면 또는 하면에 패드(22)를 형성한다(S110). 이를 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 상면에 구리와 같은 금속층(20)이 형성된 절연체(10)를 준비한 다음, 도 3에 도시된 바와 같이 금속층(20)을 선택적으로 제거하는 방법을 이용할 수 있다.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연체(10)의 상면에 하부 클래드(30)를 형성하고(S120), 경화시킨다(S130). 하부 클래드(30)로는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 계열 또는 아크릴 계열의 물질 등에 굴절률 조절을 위한 첨가제 등이 추가된 물질을 이용할 수 있다.
그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 클래드(30)의 상면에 코어(44)에 상응하는 홈(42)이 형성된 사이드 클래드(40)를 형성한다(S140). 홈(42)이 형성된 사이드 클래드(40)를 형성하기 위하여, 하부 클래드(30)의 상면에 클래드층(미도시)을 형성한 다음(S142), 클래드층(미도시)을 가공하여 홈(42)을 형성(S144)하는 방법을 이용할 수 있다.
하부 클래드(30)의 상면에 클래드층(미도시)을 형성하는 방법으로는, 필름 타입의 재료를 적층하는 방법을 이용할 수도 있고, 잉크 타입의 재료를 도포하는 방법을 이용할 수도 있다.
클래드층(미도시)을 형성하는 데에 이용되는 재료로는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 계열 또는 아크릴 계열의 물질 등에 굴절률 조절을 위한 첨가제 등이 추가된 물질 등을 제시할 수 있다.
이 때, 홈(42)을 형성하는 공정은 습식에칭을 통해 수행될 수 있다. 즉, 클래드층에 마스크를 이용하여 빛의 노출을 막아 경화 반응이 없는 부분에 홈에 상응하도록 노광 공정을 진행한 다음, 에칭액을 제공하는 방법을 이용할 수 있는 것이다. 이미 경화된 상태의 하부 클래드(30) 위에 형성된 미경화 또는 반경화 상태의 클래드층에 대해 습식에칭을 수행하게 되면, 하부 클래드(30)가 손상될 염려를 줄일 수 있게 되어, 공정을 수월하게 수행할 수 있게 된다.
이처럼, 하부 클래드(30)를 먼저 경화시킨 후 사이드 클래드(40)를 형성하는 방법을 이용할 수도 있으나, 그 외에도, 하부 클래드(30)와 사이드 클래드(40)의 재질을 다르게 하는 방법을 이용할 수도 있다. 이를 통하여, 홈(42)을 형성하기 위하여 습식에칭을 수행함에 있어서, 에칭액과 하부 클래드(30) 사이에 화학적인 반응이 일어나지 않게 할 수 있으며, 그 결과 홈(42) 형성 과정에서 하부 클래드(30)가 손상될 염려를 줄일 수 있게 되는 것이다. 예를 들면, 하부 클래드(30)는 아크릴 계열의 물질로 형성하고, 사이드 클래드(40)는 폴리이미드로 형성할 수 있다.
이상의 공정을 통해 홈(42)이 형성된 사이드 클래드(40)를 형성한 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 홈(42)에 코어재료를 충전하여 코어(44)를 형성하고(S150), 도 7에 도시된 바와 같이, 홈(42)을 커버하도록 상부 클래드(50)를 형성한다(S160). 이 때, 코어재료의 충전은 잉크젯 방식으로 수행될 수 있다.
코어재료는 미경화 상태의 폴리이미드(polyimide), 에폭시 계열 또는 아크릴 계열의 물질 등으로 이루어질 수 있으며, 추후에 경화되어 코어(44)를 형성하게 된다.
코어(44)는 광신호가 이동하는 채널로서의 기능을 수행할 수 있으며, 하부 클래드(30), 상부 클래드(50) 및 사이드 클래드(40)에 의해 둘러싸이게 된다. 이 때, 효율적인 광신호의 전송을 위하여, 코어(44)는 하부 클래드(30), 상부 클래드(50) 및 사이드 클래드(40)에 비해 높은 굴절률을 가질 수 있다. 이를 위하여, 굴절률 조절을 위한 첨가제 등이 추가될 수 있다.
이처럼, 사이드 클래드(40)에 형성된 홈(42)에 코어재료를 충전하고 경화시키는 방법을 통해 코어(44)를 형성하게 되면, 사이드 클래드(40)의 두께 조절을 통해 코어(44)의 두께를 용이하게 조절할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 잉크젯 방식을 이용하게 됨으로써, 값 비싼 코어재료의 낭비를 줄일 수 있게 된다.
한편, 홈에 코어재료를 충전함에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 홈에 코어재료가 가득 차도록 충전할 수도 있지만, 도 8에 도시된 바와 같이 코어재료(44-1)를 홈의 일부에만 충전한 다음 상부 클래드(50-1)를 형성할 수도 있고, 도 9에 도시된 바와 같이 코어재료(44-2)를 과충전한 다음 상부 클래드(50-2)를 형성할 수도 있다. 즉, 코어재료의 높이가 홈의 깊이보다 낮을 수도 있고 높을 수도 있는 것이다.
뿐만 아니라, 도 10에 도시된 바와 같이 코어재료(44-3)를 홈의 일부에만 충전하고, 홈에만 상부 클래드(50-3)를 형성할 수도 있다.
도 11 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광배선 기판 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 본 실시예는 앞서 설명한 실시예와 비교하여 패드(22)가 형성되는 위치에 있어 그 차이가 있다.
즉, 앞서 설명한 실시예는 도 7에 도시된 바와 같이 패드(22)가 하부 클래드(30)에 매립되는 구조를 제시하고 있으나, 본 실시예는 도 13에 도시된 바와 같이 패드(22')가 하부 클래드(30)에 매립되지 않고, 절연체(10)의 하면에 형성되어, 외부로 노출되는 구조를 제시하는 것이다.
이를 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 하면에 구리와 같은 금속층(20')이 형성된 절연체(10)를 준비한 다음, 도 9에 도시된 바와 같이 금속층(20')을 선택적으로 제거하는 방법 등을 이용하여 절연체(10)의 하면에 패드(22')를 형성할 수 있다(S110).
그 다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 절연체(10)의 상면에 하부 클래드(30)를 형성하고(S120), 이를 경화시킬 수 있다(S130).
그 다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부 클래드(30)의 상면에 코어(44)에 상응하는 홈(42)이 형성된 사이드 클래드(40)를 형성하고(S140), 도 12에 도시된 바와 같이, 홈(42)에 코어재료를 충전한 다음(S150), 도 13에 도시된 바와 같이, 홈(42)을 커버하도록 사이드 클래드(40)의 상면에 상부 클래드(50)를 형성할 수 있다(S160).
이상에서 본 발명의 일 측면에 따른 광배선 기판을 제조하는 방법에 대해 설명하였으며, 이러한 방법을 통해 제조된 광배선 기판이 도 7 내지 도 10 및 도 16에 도시되어 있다.
이러한 광배선 기판은 하부 클래드(30)와, 홈(도 5의 42)이 형성된 사이드 클래드(40), 홈(도 5의 42)에 내장되는 코어(44, 44-1, 44-2, 44-3) 및 코어를 커버하는 상부 클래드(50, 50-1, 50-2, 50-3)로 이루어질 수 있다.
코어의 높이는 도 7 및 도 16 도시된 바와 같이 홈의 깊이와 동일할 수도 있으나, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 상이할 수도 있다.
특히, 코어의 높이가 홈의 깊이보다 낮은 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 상부 클래드(44-3)가 홈에만 형성될 수도 있다. 이러한 구조를 통하여 광배선 기판의 박형화를 구현할 수 있게 된다.
각 구성요소에 대한 기능 및 제조방법 등은 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광배선 기판 제조방법을 나타내는 순서도.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 광배선 기판 제조방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 측면에 따른 광배선 기판을 나타내는 단면도.
도 11 내지 도 16은 본 발명의 일 측면에 따른 광배선 기판 제조방법의 다른 실시예를 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 절연체
20, 20': 금속층
22, 22': 패드
30: 하부 클래드
40: 사이드 클래드
42: 홈
44: 코어
50, 50-1, 50-2, 50-3: 상부 클래드

Claims (12)

  1. 코어가 형성된 광배선 기판을 제조하는 방법으로서,
    절연체의 상면에 하부 클래드를 형성하는 단계;
    상기 하부 클래드의 상면에 상기 코어에 상응하는 홈이 형성된 사이드 클래드를 형성하는 단계;
    상기 홈에 코어재료를 충전하는 단계; 및
    상기 코어재료를 커버하도록 상부 클래드를 형성하는 단계를 포함하는 광배선 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 클래드를 형성하는 단계 이전에,
    상기 절연체의 상면 또는 하면에 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사이드 클래드를 형성하는 단계는,
    상기 하부 클래드의 상면에 클래드층을 형성하는 단계; 및
    상기 클래드층을 가공하여 상기 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클래드층을 형성하는 단계 이전에 상기 하부 클래드를 경화시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 홈을 형성하는 단계는 습식에칭을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코어재료를 충전하는 단계는 잉크젯 방식을 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홈에 충전되는 코어재료의 높이는 상기 홈의 깊이보다 낮은 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 클래드는 상기 홈에만 충전되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 홈에 충전되는 코어재료의 높이는 상기 홈의 깊이보다 높은 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하부 클래드와 상기 사이드 클래드는 서로 다른 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광배선 기판 제조방법.
  10. 코어가 내장되는 광배선 기판으로서,
    하부 클래드;
    상기 하부 클래드의 상면에 형성되며, 상기 코어에 상응하는 홈이 형성된 사이드 클래드;
    상기 홈에 내장되는 코어; 및
    상기 코어를 커버하는 상부 클래드를 포함하되,
    상기 코어의 높이는 상기 홈의 깊이와 상이한 것을 특징으로 하는 광배선 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코어의 높이는 상기 홈의 깊이보다 낮은 것을 특징으로 하는 광배선 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상부 클래드는 상기 홈에만 형성되는 것을 특징으로 하는 광배선 기판.
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