KR20100058711A - Optical circuit board having optical waveguide with curved reflecting surface and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 광신호 전송에 필요한 광도파로와 전기신호 전송에 필요한 전기배선이 일체형으로 형성되며, 광도파로와 광송신/수신 모듈을 수직으로 결합시키기 위한 곡면 반사면을 일체의 공정에 의해 제작 가능한 광회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical circuit board and a method of manufacturing the same. Specifically, an optical waveguide for transmitting an optical signal and an electrical wiring for transmitting an electric signal are integrally formed, and the optical waveguide and the optical transmitting / receiving module are vertically coupled. The present invention relates to an optical circuit board capable of fabricating a curved reflective surface by an integrated process and a method of manufacturing the same.
전자부품에서 데이터의 고속화 및 고용량화에 의해 기존의 구리기반 전기배선을 이용한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 기술이 그 한계에 이르고 있다. 이에 따라, 종래의 구리기반 전기배선의 문제점을 극복할 수 있는 기술로서 광배선을 포함하는 인쇄회로기판이 주목을 받고 있다. Due to the high speed and high capacity of data in electronic components, printed circuit board (PCB) technology using copper-based electric wiring is reaching its limit. Accordingly, a printed circuit board including optical wiring has attracted attention as a technology capable of overcoming the problems of the conventional copper-based electrical wiring.
광배선을 포함하는 인쇄회로기판은 고분자 중합체(Polymer)와 광섬유(Optical Fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신 할 수 있는 광도파로(Optical Waveguide)를 인쇄회로기판 내에 삽입하는데, 이를 EOCB(Electro-Optical Circuit Board)라고 한다. EOCB는 통신망의 스위치와 송수신장비, 데이터 통신의 스위치와 서버, 항공 우주산업과 항공 전자공학의 통신, UMTS(Universial Mobile Telecommunication System)의 이동전화 기지국, 또는 슈퍼 컴퓨터 등에서 백플레인(Backplane) 및 도터 보드(Daughter Board)에 적용되고 있다. The printed circuit board including the optical wiring inserts an optical waveguide in the printed circuit board to transmit and receive signals using light using a polymer and an optical fiber. Optical Circuit Board). EOCBs are used for backplanes and daughter boards in switches and transceivers in communication networks, switches and servers in data communications, communications in the aerospace industry and avionics, mobile base stations in universal mobile telecommunication systems (UMTS), or supercomputers. It is applied to Daughter Board.
종래의 광도파로를 제조하는 방법이 도 1에 도시되어 있다. A conventional method for manufacturing an optical waveguide is shown in FIG.
도 1에 도시된 바에 따르면, 종래의 광도파로는, 코어부 형성을 위한 오목부(5)가 형성된 틀(4)의 상면에 액상 경화성 조성물(6)을 도포하는 공정(A); 상기 틀(4)의 상면에 도포된 액상 경화성 조성물(6)을 고무제의 스퀴즈(squeeze)(7)로 긁어내고 제거하는 공정(B); 하부 클래드층용 드라이필름(dry film)(1)의 미경화층(3)을 상기 (B)공정에서 제조된 틀(4)의 상면에 가압하고 밀착시키는 공정(C); 코어부 형성용의 액상 경화성 조성물(6) 및 미경화층(3)을 동시에 경화시키고 구조체를 형성시키는 공정(D); 상기 구조체로부터 틀(4)을 이탈시키는 공정(E); 틀(4)을 이탈시킨 구조체의 상면에 상부 클래드층(15)을 형성하는 공정(F)에 의해 제조된다. As shown in FIG. 1, a conventional optical waveguide includes a step (A) of applying a liquid curable composition 6 to an upper surface of a mold 4 on which a recess 5 for forming a core part is formed; A step (B) of scraping off and removing the liquid curable composition (6) applied to the upper surface of the mold (4) with a rubber squeeze (7); (C) pressurizing and bringing the uncured layer (3) of the lower clad layer dry film (1) onto the upper surface of the mold (4) manufactured in the step (B); A step (D) of simultaneously curing the liquid curable composition 6 and the uncured layer 3 for forming the core portion and forming a structure; Removing the mold (4) from the structure (E); It is manufactured by the step (F) of forming the
종래에는 광회로기판의 제조를 위해, 위에서 살펴본 바와 같이 광신호 전송을 위한 광도파로를 별도의 공정을 통하여 제작하여, 전기적 신호 전송을 위한 전기 배선이 형성된 일반 PCB에 접속을 해야 했다. 즉, 도 1과 같이 광도파로를 제조한 뒤, 상기 방법으로 제작된 광도파로를 인쇄회로기판에 접속하되, 전극패턴은 별도의 제조공정에 의해 제조한 뒤 별도로 인쇄회로기판에 접속해야 했다. 따라서, 광회로기판의 전체적인 두께가 증가하며, 광도파로와 전극 패턴을 별도로 적층하는 것에 의해 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있었다. 또한, 별도의 층을 접속함으로 인해, 두 계면 사이의 굴곡도, 접착력이 떨어지므로 기타 공정간 이동 시 분리되는 현상이 발생할 염려가 있었다. Conventionally, in order to manufacture an optical circuit board, as described above, an optical waveguide for transmitting an optical signal has to be manufactured through a separate process, and it has to be connected to a general PCB in which electrical wiring for electrical signal transmission is formed. That is, after manufacturing the optical waveguide as shown in FIG. 1, the optical waveguide manufactured by the above method was connected to the printed circuit board, but the electrode pattern had to be manufactured by a separate manufacturing process and then separately connected to the printed circuit board. Therefore, the overall thickness of the optical circuit board increases, and there is a problem in that the manufacturing process is complicated by separately stacking the optical waveguide and the electrode pattern. In addition, due to the connection of a separate layer, there was a fear that the phenomenon of separation during the movement between the other processes because the bending between the two interfaces, the adhesive strength is lowered.
한편, 최근에 광 송신/수신 모듈을 이용하여 광 연결을 이루는 기술이 개발되었는데, 예를 들어, 45°의 경사각으로 위치된 반사경을 구비하는 리본 광섬유 다채널 광 콘넥터에 광 수신 소자를 직접 결합시키는 방식, 45°의 경사각으로 위치된 반사경을 구비하는 폴리머(polymer) 광도파로에 광 송수신 소자를 폴리머 광도파로에 수직으로 결합시키고 폴리머 광도파로를 다채널 광 콘넥터에 연결시키는 방식 등이 있다. On the other hand, recently, a technology for making an optical connection using an optical transmission / reception module has been developed. For example, the optical reception device is directly coupled to a ribbon optical fiber multichannel optical connector having a reflector positioned at an inclination angle of 45 °. The optical transmission and reception device is vertically coupled to the polymer optical waveguide with a polymer optical waveguide having a reflector positioned at an inclination angle of 45 °, and the polymer optical waveguide is connected to a multichannel optical connector.
이러한 종래의 광 접속 방법에서, 광원과 광도파로를 결합시키기 위해서는 광도파로 상의 상기 광 송신/수신 모듈과의 연결 부위에 45°경사각으로 위치된 반사경을 설치해야 하며, 이를 위해서는 별도의 레이저 절삭 공정 또는 다이아몬드 블레이드에 의한 그루빙 공정 등을 거쳐야 하고, 반사효율을 높이기 위해 별도의 금속 코팅 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다. In this conventional optical connection method, in order to couple the light source and the optical waveguide, a reflector positioned at a 45 ° inclination angle must be provided at a connection portion with the optical transmission / reception module on the optical waveguide. There must be a grooving process by a diamond blade, etc., and a separate metal coating process has to be performed to increase reflection efficiency.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광신호 전송에 필요한 광도파로와 전기신호 전송에 필요한 전기배선이 일체형으로 형성되고, 광도파로와 광송신/수신 모듈을 수직으로 결합시키기 위한 곡면 반사면을 일체의 공정에 의해 제작가능한 광회로기판의 제조방법 및 그에 의해 제조된 광회로기판을 제공하고자 한다. The present invention is to solve all the disadvantages and problems of the prior art as described above, the optical waveguide for optical signal transmission and the electrical wiring for the electrical signal transmission is integrally formed, the optical waveguide and the optical transmission / reception module is vertical An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical circuit board capable of fabricating a curved reflective surface to be bonded by a single process, and an optical circuit board manufactured thereby.
본 발명은 (a) 동박의 제1표면에 광도파로 형성을 위한 패턴 홈을 형성하되, 패턴 홈의 양 말단은 반사면 제작을 위한 경사 곡면을 형성하는 단계; (b) 상기 형성된 패턴 홈의 표면에 제1클래드를 코팅하는 단계; (c) 상기 제1클래드가 코팅된 패턴 홈 내부에 코어 물질을 충진하여 광도파로 코어를 형성하는 단계; (d) 상기 패턴 홈의 양 말단에 대응되도록 상기 동박의 제2표면에 드라이필름을 패터닝하는 단계; (e) 상기 동박의 제2표면 측을 하프에칭하여 동박의 두께를 얇게 함과 동시에 패턴 홈 양 말단의 경사 곡면에 금속 반사층을 형성하는 단계; (f) 상기 동박의 제2표면 측에 제2클래드를 형성하는 단계; 및 (g) 상기 동박의 제1표면을 패터닝하여 전극을 형성하는 단계를 포함하는 광회로기판의 제조방법을 제공한다. The present invention (a) forming a pattern groove for forming an optical waveguide on the first surface of the copper foil, both ends of the pattern groove to form an inclined curved surface for manufacturing the reflective surface; (b) coating a first clad on the surface of the formed pattern groove; (c) filling a core material in the pattern groove coated with the first clad to form an optical waveguide core; (d) patterning a dry film on the second surface of the copper foil so as to correspond to both ends of the pattern groove; (e) half-etching the second surface side of the copper foil to reduce the thickness of the copper foil and to form a metal reflective layer on the inclined curved surfaces at both ends of the pattern groove; (f) forming a second clad on the second surface side of the copper foil; And (g) patterning the first surface of the copper foil to form an electrode.
또한, 본 발명은 (a) 동박의 제1표면에 광도파로 형성을 위한 패턴 홈을 형성하되, 패턴 홈의 양 말단은 반사면 제작을 위한 경사 곡면을 형성하는 단계; (b) 상기 형성된 패턴 홈에 표면처리를 수행하여 패턴 홈의 거칠기를 감소시키는 단계; (c) 상기 표면처리된 패턴 홈 내부에 코어 물질을 충진하여 광도파로 코어를 형성하는 단계; (d) 상기 패턴 홈의 양 말단에 대응되도록 상기 동박의 제2표면에 드라이필름을 패터닝하는 단계; (e) 상기 동박의 제2표면 측을 하프에칭하여 동박의 두께를 얇게 함과 동시에 패턴 홈 양 말단의 경사 곡면에 금속 반사층을 형성하는 단계; (f) 상기 동박의 제2표면 측에 클래드를 형성하는 단계; 및 (g) 상기 동박의 제1표면을 패터닝하여 전극을 형성하는 단계를 포함하는 광회로기판의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention (a) forming a pattern groove for forming an optical waveguide on the first surface of the copper foil, both ends of the pattern groove to form an inclined curved surface for manufacturing the reflective surface; (b) performing surface treatment on the formed pattern grooves to reduce roughness of the pattern grooves; (c) filling a core material into the surface-treated pattern groove to form an optical waveguide core; (d) patterning a dry film on the second surface of the copper foil so as to correspond to both ends of the pattern groove; (e) half-etching the second surface side of the copper foil to reduce the thickness of the copper foil and to form a metal reflective layer on the inclined curved surfaces at both ends of the pattern groove; (f) forming a clad on the second surface side of the copper foil; And (g) patterning the first surface of the copper foil to form an electrode.
그리고, 본 발명은 광 진행 방향에 수직인 단면이 반원 또는 반타원 형태이며, 양 말단부에 금속층이 부착된 곡면반사면을 갖는 광도파로 코어; 상기 광도파로 코어의 단면 중 곡면부에 해당하는 면을 둘러싸는 제1클래드; 일면에 상기 광도파로 코어 및 제1클래드가 매설되어 있는 제2클래드; 및 상기 제2클래드의 코어 매설면과 같은 면 상에 상기 코어와는 다른 위치로 패터닝되어 있는 동박 전극을 포함하는 광회로기판을 제공한다.In addition, the present invention is an optical waveguide core having a semi-circular or semi-elliptical cross-section perpendicular to the light propagation direction and having a curved reflective surface with metal layers attached to both ends thereof; A first clad surrounding a surface corresponding to a curved portion of a cross section of the optical waveguide core; A second clad in which the optical waveguide core and the first clad are buried in one surface; And a copper foil electrode patterned at a position different from the core on the same surface as the core buried surface of the second clad.
또한, 본 발명은 광 진행 방향에 수직인 단면이 반원 또는 반타원 형태이며, 양 말단부에 금속층이 부착된 곡면반사면을 갖는 광도파로 코어; 일면에 상기 광도파로 코어가 매설되어 있는 클래드; 및 상기 클래드의 코어 매설면과 같은 면 상에 상기 코어와는 다른 위치로 패터닝되어 있는 동박 전극을 포함하는 광회로기판을 제공한다.In addition, the present invention is an optical waveguide core having a curved surface reflecting a semi-circular or semi-elliptical shape of the cross section perpendicular to the light traveling direction, the metal layer is attached to both ends; A clad in which the optical waveguide core is buried in one surface; And a copper foil electrode patterned at a position different from the core on the same surface as the core buried surface of the clad.
본 발명에 의하면 광회로기판의 제조에 있어서, 광도파로와 전극 패턴을 별 도로 제작하여 접속할 필요가 없으므로, 광PCB 전체의 두께를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조단가를 낮추고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 광도파로와 전극 패턴의 굴곡도, 접착력이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.According to the present invention, since the optical waveguide and the electrode pattern need not be manufactured and connected separately in the manufacture of the optical circuit board, not only can the thickness of the entire optical PCB be reduced, but also the manufacturing cost can be simplified and the manufacturing process can be simplified. In addition, the bending degree of the optical waveguide and the electrode pattern and the adhesive strength may be solved.
또한, 본 발명은 광 송신/수신 모듈과의 수직 결합을 위한 곡면 반사면이 광도파로 제조 공정 중에 일체로 형성되기 때문에 별도의 반사면 제조 공정이 불필요하여 공정 단가를 저감할 수 있고, 광 송신/수신 모듈과 광도파로의 반사면 사이의 정렬이 용이하다. In addition, the present invention, since the curved reflective surface for vertical coupling with the optical transmission / reception module is integrally formed during the optical waveguide manufacturing process, a separate reflective surface manufacturing process is unnecessary, so that the unit cost can be reduced, and optical transmission / Alignment between the receiving module and the reflective surface of the optical waveguide is easy.
그리고, 본 발명은 하프 에칭한 구리 패턴을 스탬프처럼 이용하여 광도파로를 제작할 수 있으므로, 기존의 엠보싱 기술과는 달리 별도의 스탬프가 불필요하다는 장점이 있다. In addition, since the present invention can produce an optical waveguide using a half-etched copper pattern as a stamp, there is an advantage that a separate stamp is unnecessary, unlike conventional embossing technology.
또한, 본 발명의 광회로기판 제조공정은 롤투롤(roll to roll) 방식에 의한 연속공정이 가능하다. In addition, the optical circuit board manufacturing process of the present invention can be a continuous process by a roll to roll (roll to roll) method.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 광회로기판 제조방법; 및 상기 제조방법에 의해 제조될 수 있는 광회로기판을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an optical circuit board manufacturing method of the present invention; And an optical circuit board that can be manufactured by the above manufacturing method will be described in more detail.
도 2 내지 12에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광회로기판 제조방법의 개략적인 순서도가 도시되어 있으며, 도 2 내지 12를 참조하여 본 발명의 광회로기판 제조방법을 설명한다. 2 to 12 are schematic flowcharts of an optical circuit board manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention, and the optical circuit board manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 12.
(A) 동박의 제1표면에 광도파로 형성을 위한 패턴 홈을 형성하되, 패턴 홈의 양 말단은 반사면 제작을 위한 경사 곡면을 형성하는 단계(A) forming a pattern groove for forming an optical waveguide on the first surface of the copper foil, wherein both ends of the pattern groove form an inclined curved surface for manufacturing a reflective surface
동박(201)상의 제1표면에 광도파로 형성을 위한 패턴 홈을 형성하되, 상기 패턴 홈은 당업계에서 일반적으로 사용되는 방법인 에칭, 전주(電鑄) 공법(Eelectro-forming) 등의 방법에 의해 형성할 수 있으며, 형성방법은 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 도2 및 도3과 같이 동박(201)상의 제1표면에 드라이필름(202) 패턴을 형성한 후, 하프에칭 함으로써, 광도파로 형성을 위한 패턴 홈(203)을 형성할 수 있다. 상기 사용되는 드라이 필름은 패터닝을 위해 사용되는 것으로 당업자에게 알려진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 드라이 필름 대신에 액상의 포토레지스트를 사용할 수도 있다. Forming a pattern groove for forming an optical waveguide on the first surface on the
이 때, 패턴 홈의 양 말단은 후술할 반사면 제작을 위하여 경사 곡면(204)으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 경사 곡면(204)은 사분구(四分球)와 유사한 형태일 수 있고, 이러한 형태는 하프에칭 등에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 본 명세서에서 상기 사분구(四分球)라 함은, 구(球)의 사분의 일(1/4) 형상 또는 타원구의 사분의 일(1/4) 형상을 의미한다. At this time, both ends of the pattern groove is preferably formed as an inclined
이러한 경사 곡면(204)의 각도, 모양 등은 하프에칭시 사용하는 에칭액의 조성, 에칭 속도, 에칭액 분사방법, 드라이필름의 두께 조절 등에 의해 제어 가능하다. The angle, shape, and the like of the inclined
일반적으로 금속의 경우 등방성의 에칭 특성을 가지기 때문에 드라이 필름을 패터닝한 후 금속을 에칭하면 도 13과 같이 곡면의 에칭면을 형성한다. 여기에서 에칭의 곡면의 가로 길이(A)와 에칭 깊이(B)의 비를 에칭 팩터(Etching factor, F), 즉 F=B/A라 정의할 수 있고, 에칭 팩터 F는 특별히 한정되는 것은 아니나, 에 칭된 곡면의 중심부 단면을 기준으로 바람직하게는 0.1 ~ 5 범위일 수 있다. In general, since the metal has isotropic etching characteristics, when the dry film is patterned and the metal is etched, a curved etching surface is formed as shown in FIG. 13. Herein, the ratio of the horizontal length A and the etching depth B of the curved surface of the etching may be defined as an etching factor (F), that is, F = B / A, and the etching factor F is not particularly limited. On the basis of the central section of the curved surface, which is referred to, preferably in the range of 0.1 to 5.
상기 동박은, 전기 도통 특성이 우수한 알루미늄, 은, 금 또는 합금 등의 금속박으로 대체될 수 있다. 상기와 같이, 에칭한 구리 패턴을 이용하여 광도파로를 제작할 수 있으므로, 종래의 오목부를 가지는 틀을 이용하여 광도파로의 코어부를 형성하는 엠보싱 기술과는 달리, 별도의 스탬프가 불필요하다는 장점이 있다. The copper foil may be replaced with a metal foil such as aluminum, silver, gold, or an alloy having excellent electric conduction characteristics. As described above, since the optical waveguide can be manufactured using the etched copper pattern, there is an advantage that a separate stamp is unnecessary, unlike an embossing technique of forming a core portion of the optical waveguide using a frame having a conventional concave portion.
일반적으로 에칭(Etching)을 이용하면 광 진행 방향에 수직한 단면이 반원 또는 반타원 형태를 갖는 패턴을 형성할 수 있다(도3의 좌측 단면도 참조).In general, etching may be used to form a pattern in which a cross section perpendicular to the light traveling direction has a semi-circle or semi-ellipse shape (see cross-sectional view on the left side of FIG. 3).
상기 사용 가능한 동박의 두께는, 특별히 한정되지는 않지만 바람직하게는 12 ~ 500 ㎛ 범위일 수 있다.Although the thickness of the said copper foil which can be used is not specifically limited, Preferably it may be in the range of 12-500 micrometers.
한편, 상기에서 형성되는 패턴 홈의 표면은 거칠기 때문에 상기 패턴에 바로 광도파로를 형성하면 도파 손실이 증가할 수 있으므로, 바람직하게는 표면 처리를 수행하여 표면 거칠기를 줄일 수 있다. 상기 표면처리는 전기도금(electro plating), 광택도금, 전기연마(electro polishing), 화학연마 등의 방법을 이용하여 수행할 수 있다. On the other hand, since the surface of the pattern groove formed above is rough, if the optical waveguide is directly formed in the pattern, the waveguide loss may increase, so that surface roughness may be reduced by performing surface treatment. The surface treatment may be performed using a method such as electroplating, gloss plating, electropolishing, chemical polishing, or the like.
(B) 선택적으로 패턴 홈의 표면에 제1클래드를 코팅하는 단계(B) optionally coating the first clad on the surface of the pattern groove
선택적으로 상기 형성된 패턴 홈(203)의 표면에 제1클래드(205)를 코팅할 수 있다(도4a참조). 상기 코팅되는 제1클래드(205)는 광도파로의 클래딩(cladding) 역할을 함과 동시에 동박 패턴 홈 표면의 거칠기로 인해 발생할 수 있는 광손실을 감소시키는 역할을 한다. 상기 제1클래드(205)는 후술할 제2클래드(209)와 동일 또는 유사한 물질을 사용하여 제조할 수 있다. Optionally, the
상기 제1클래드(205)의 코팅은 당업자에게 알려진 방법에 의하여 행해질 수 있으며, 그 비제한적인 예로는 소프트 블레이드(soft blade), 소프트 롤(soft roll), 에어블로우(air blow)등을 이용할 수 있다. Coating of the
상기 코팅은 원하는 패턴 홈 표면의 거칠기 및 클래드 층의 두께(2㎛ ~ 200㎛)를 얻기 위해 2 번 이상 반복 수행할 수 있다. The coating may be repeated two or more times to obtain the desired roughness of the pattern groove surface and the thickness of the clad layer (2 μm to 200 μm).
상기 제1클래드는 상기 패턴 홈 표면에만 코팅되어 형성되는 것이 바람직하나, 때에 따라서는 패턴 홈 이외의 동박 제1표면에까지 연장되어 코팅, 형성될 수도 있으며, 이 역시 본 발명의 균등범위에 해당한다. The first clad is preferably formed by coating only the surface of the pattern groove, but sometimes it may be extended to the first surface of the copper foil other than the pattern groove, and may be coated and formed. This also corresponds to the equivalent scope of the present invention.
다만, 상기 (A)단계에서 제조된 패턴 홈이 형성된 동박에 전기도금, 광택도금, 화학연마, 전기연마 등의 표면처리를 수행하여, 상기 형성된 패턴 홈이 충분히 매끄럽게 된 경우에는, 상기(B)단계의 제1클래드를 코팅하는 단계를 비교적 간단하게 수행하거나 또는 수행하지 않을 수 있다(도4b 참조). 광도파로 형성을 위한 패턴 홈 표면이 충분히 표면처리(215)되어 매끄럽게 되면, 패턴 홈에 형성된 광도파로의 코어의 표면이 매끄럽게 되어, 광도파로를 진행하는 광신호가 광도파로 코어 표면의 거칠기에 의해서 발생하는 손실을 줄일 수 있기 있기 때문이다.However, in the case where the formed pattern groove is sufficiently smooth by performing a surface treatment such as electroplating, gloss plating, chemical polishing, electropolishing on the copper foil having the pattern groove manufactured in the step (A), the above (B) Coating the first clad of the step may or may not be performed relatively simply (see FIG. 4B). When the surface of the pattern groove for forming the optical waveguide is sufficiently surface-treated 215 and smoothed, the surface of the core of the optical waveguide formed in the pattern groove is smoothed, whereby an optical signal for propagating the optical waveguide is generated by the roughness of the surface of the optical waveguide core. This is because the loss can be reduced.
따라서, 이후 패턴 홈 표면에 제1클래드가 코팅된 구성(도4a의 경우)을 위주로 설명할 것이나, 제1클래드 없이 표면처리만 된 경우(도4b의 경우)에도 동일한 후공정을 거치게 되며, 이 역시 본 발명의 범위에 속하게 됨은 물론이다. Therefore, the following description will be mainly focused on the first clad coated structure on the pattern groove surface (in the case of FIG. 4A), but the same post-process is performed even when only the surface treatment is performed without the first clad (in the case of FIG. 4B). Of course it also belongs to the scope of the present invention.
(C) 제1클래드가 코팅된 패턴 홈 내부에 코어 물질을 충진하여 광도파로 코어를 형성하는 단계(C) filling the core material in the pattern groove coated with the first clad to form an optical waveguide core
상기 제1클래드(205)가 코팅된 패턴 홈 내부에 코어 물질을 충진하여 광도파로 코어(206)를 형성할 수 있다(도5참조). 상기 코어 형성을 위해 충진하는 수단은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 잉크젯이나 스퀴즈 등의 수단을 이용하여 충진할 수 있다. 잉크젯 기술을 사용하는 경우, 상기 코어물질은 동박 기판 전체에 대하여 적층하는 것이 아니라, 패턴 내부에만 부분적으로 코어 물질을 충진할 수 있으므로, 코어 물질의 낭비가 현저하게 줄어들어 바람직하다. 이 때, 바람직하게는 상기 코어물질은 동박에 형성된 패턴 홈과 동일한 폭과 높이로 충진할 수 있다.The
한편, 코어 물질을 동박 전체에 도포한 후, 스퀴즈 등을 이용하여 패턴 이외의 동박 표면에 잔존하는 코어 물질을 제거함으로써 코어를 형성할 수도 있다.On the other hand, after apply | coating a core substance to the whole copper foil, a core can also be formed by removing the core substance which remain | survives on copper foil surfaces other than a pattern using squeeze etc.
상기 코어물질은 종래에 코어 형성을 위해 코어물질로 사용되었던 것이면 제한없이 사용할 수 있으며, 후술할 제2클래드 재료와 동일한 계열의 재료로서 굴절율이 다른 재료를 사용하거나, 또는 다른 종류의 재료를 사용할 수도 있다. The core material may be used without limitation as long as the core material has been used as a core material for forming a core in the prior art, and may use a material having a different refractive index or a different kind of material as the material of the same series as the second clad material to be described later. have.
(D) 패턴 홈의 양 말단에 대응되도록 동박의 제2표면에 드라이필름을 패터닝하는 단계(D) patterning the dry film on the second surface of the copper foil so as to correspond to both ends of the pattern groove
상기 패턴 홈의 양 말단에 형성된 곡면 반사면에 대응하는 금속 반사층을 형성하기 위하여 동박의 제2표면에 드라이필름(207)을 패터닝할 수 있다(도6참조). 후술할 동박의 제2표면 하프에칭에 의하여 패턴 홈의 양 말단에 제작될 곡면 반사면 부분만을 제외하고는 동박이 얇게 에칭되거나 부분적으로는 전면 제거되므로, 곡면 반사면의 후면에 동박을 남겨 금속 반사층을 형성하기 위해서는 하프에칭시 에칭액에 의해 제거되지 않도록 드라이 필름(207) 등으로 금속 반사층이 형성될 동 박 부분을 마스킹하는 것이 바람직하다. The
이 때, 사용되는 드라이 필름은 전술한 패턴 홈 형성시 사용하는 드라이 필름과 동일 또는 유사한 물질을 사용할 수 있다. At this time, the dry film used may be the same or similar materials to the dry film used when forming the pattern groove described above.
한편, 본 단계에서의 드라이 필름 패터닝은 동박의 제2표면을 하프 에칭하기 위한 것이므로, 동박의 제2표면에만 패터닝할 수도 있으나, 에칭시 코어 표면에 영향을 미칠 가능성이 있는 경우에는 코어를 보호하기 위해 도6에서와 같이 동박의 제1표면에도 드라이 필름을 전부 또는 일부 도포할 수 있다. On the other hand, since the dry film patterning in this step is for half-etching the second surface of the copper foil, it may be patterned only on the second surface of the copper foil, but if the etching may possibly affect the core surface, the core is protected. For the sake of simplicity, as shown in FIG. 6, the dry film may be applied to all or part of the first surface of the copper foil.
(E) 동박의 제2표면 측을 하프에칭하여 동박의 두께를 얇게 함과 동시에 패턴 홈 양 말단의 경사 곡면에 금속 반사층을 형성하는 단계(E) half-etching the second surface side of the copper foil to reduce the thickness of the copper foil and to form a metal reflective layer on the inclined curved surfaces at both ends of the pattern groove.
상기 패턴 홈 양 말단 부위에 드라이 필름이 패터닝된 동박 제2표면을 하프에칭함으로써 전체적인 동박의 두께를 얇게 할 수 있으며, 동시에 패턴 홈 양 말단의 곡면 반사면이 형성될 경사 곡면 부위에 일정 두께의 동박을 남김으로써 금속 반사층(208)을 형성할 수 있다(도7참조). By half-etching the second surface of the copper foil patterned with the dry film on both end portions of the pattern grooves, the overall thickness of the copper foil can be reduced, and at the same time, a copper foil having a predetermined thickness on the inclined curved portion where the curved reflective surfaces at both ends of the pattern grooves are to be formed. The metal
동박의 전체 두께를 얇게 하면, 후술할 공정에서 형성되는 전극의 두께가 줄어들어, 전극패턴 형성시 선폭 및 선간 간격의 정밀한 제어가 가능하게 된다. When the overall thickness of the copper foil is reduced, the thickness of the electrode formed in the process to be described later decreases, and precise control of the line width and the line spacing is possible when forming the electrode pattern.
그리고, 드라이 필름에 의해 패터닝된 곡면 반사면 부분은 일정 두께의 동박이 남아 금속 반사층을 형성함으로써 반사 거울 역할을 하게 되어 광도파로 코어의 양 말단에서의 광 반사 효율을 높일 수 있게 된다. 만일 금속 반사층이 없는 경우에는 곡면의 광도파로 코어 양 말단에서의 광 반사 효율이 감소할 수 있다. In addition, the curved reflective surface portion patterned by the dry film may serve as a reflecting mirror by forming a metal reflective layer by remaining copper foil having a predetermined thickness, thereby improving light reflecting efficiency at both ends of the optical waveguide core. If there is no metal reflective layer, the light reflection efficiency at both ends of the curved optical waveguide core may be reduced.
광도파로 코어의 양 말단에 진공 증착공정 등을 이용하여 금속막을 코팅하는 방법도 가능하나, 공정이 복잡해지고 공정비용이 상승하는 문제점이 있을 수 있다. 따라서, 본 특허에서는 에칭 공정을 통하여 간단히 금속 반사층을 형성함으로써 광도파로 코어의 양 말단에서의 반사 효율을 높일 수 있다. A method of coating a metal film by using a vacuum deposition process or the like at both ends of the optical waveguide core may be possible, but there may be a problem in that the process becomes complicated and the process cost increases. Therefore, in the present patent, the reflection efficiency at both ends of the optical waveguide core can be improved by simply forming a metal reflective layer through an etching process.
이 때, 광도파로 부분은 양 말단의 곡면 반사면 부분을 제외하고는 동박이 완전히 에칭되어 제1클래드 층이 노출되게 되며, 제1클래드 없이 표면처리 만으로 제작된 경우에는 코어 면이 노출된다. At this time, except for the curved reflective surface portions at both ends, the optical waveguide portion exposes the first cladding layer to expose the first cladding layer, and the core surface is exposed when the first cladding layer is manufactured without surface treatment.
(F) 동박의 제2표면 측에 제2클래드를 형성하는 단계(F) forming a second clad on the second surface side of the copper foil
하프에칭에 의해 얇아진 동박과 금속 반사면, 그리고 제1클래드 또는 코어가 노출된 제2표면 측에 제2클래드(209)를 형성하여 제2표면을 완전히 덮을 수 있다(도8참조). The second clad 209 may be formed on the copper foil and metal reflective surface thinned by half etching, and on the second surface side where the first clad or core is exposed to completely cover the second surface (see FIG. 8).
상기 제2클래드(209)는 광경화성 조성물 또는 열경화성 조성물을 도포한 뒤, UV를 조사하거나 가열하여 형성할 수 있다. 상기 사용될 수 있는 액상 광경화성 조성물의 예로서는, 에틸렌(ethylene)성 불포화기 등의 중합성 관능기를 가지는 수지, 중합성 모노머(monomer), 광중합 개시제, 유기 용매 등을 포함하는 조성물 등이 있다. 상기 에틸렌성 불포화기 등의 중합성 관능기를 가지는 수지는, 예를 들어 카르복실기나 수산기를 가지는 중합체에, 글리시딜기와 에틸렌성 불포화기를 함유하는 화합물, 이소시아네이트기와 에틸렌성 불포화기를 함유하는 화합물 또는 아크릴산 클로라이드를 부가 반응시키는 것에 의해 얻을 수 있다. 상기 중합성 모노머(monomer)의 예로는, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 히드록시 에틸(메타)아크릴레이트, 시클로 헥 실(메타)아크릴레이트, 2-메틸 시클로 헥실(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트 등이 사용될 수 있다.The second clad 209 may be formed by applying a photocurable composition or a thermosetting composition and then irradiating or heating UV. Examples of the liquid photocurable composition that can be used include resins containing polymerizable functional groups such as ethylene unsaturated groups, polymerizable monomers, photopolymerization initiators, organic solvents, and the like. Resin which has polymerizable functional groups, such as said ethylenically unsaturated group, is a compound containing glycidyl group and ethylenically unsaturated group in the polymer which has a carboxyl group or a hydroxyl group, the compound containing an isocyanate group and ethylenically unsaturated group, or acrylic acid chloride, for example. It can be obtained by addition reaction. Examples of the polymerizable monomer include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, t-butyl (meth) acrylate, hydroxy ethyl (meth) acrylate and cyclohexyl (meth) acrylate. , 2-methyl cyclohexyl (meth) acrylate, isobonyl (meth) acrylate and the like can be used.
한편, 코어가 노출된 동박 제2표면과 제2클래드(209)의 접착력 향상을 위해, 동박 제2표면에 산화처리(black oxide 또는 brown oxide)를 추가적으로 수행할 수 있다. 상기 산화처리는 Cu 표면을 산화시켜 Cu2O (산화제1동), CuO (산화제2동)을 형성시키는 공정으로써, Cu표면에 조도를 형성시켜 접착력을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. Meanwhile, in order to improve adhesion between the second surface of the copper foil exposed to the core and the second clad 209, an oxidation treatment (black oxide or brown oxide) may be additionally performed on the second surface of the copper foil. The oxidation treatment is a process of oxidizing the Cu surface to form Cu 2 O (copper oxide) and CuO (copper oxide), and may be used to improve the adhesion by forming roughness on the Cu surface.
(G) 동박의 제1표면을 패터닝하여 전극을 형성하는 단계 (G) patterning the first surface of the copper foil to form an electrode
제2클래드(209)를 형성한 뒤, 동박의 제1표면을 일부 제거하여 전극 패턴(210)을 형성할 수 있다(도9참조). 이 때, 동박의 제1 표면 패터닝 방법은 당업자에게 알려진 방법이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 드라이 필름(202)를 패터닝한 후, 에칭 등에 의해 전극 패턴(210)을 형성할 수 있다. After the second clad 209 is formed, a portion of the first surface of the copper foil may be removed to form the electrode pattern 210 (see FIG. 9). Under the present circumstances, the 1st surface patterning method of copper foil will not be restrict | limited especially if it is a method known to a person skilled in the art. For example, after the
한편, 동박 제1표면 패터닝 전/후에 동박 제1표면과 후술할 제3클래드(213)의 접착력 향상을 위해, 동박 제1표면에 산화처리(black oxide 또는 brown oxide)를 추가적으로 수행할 수 있다.Meanwhile, in order to improve adhesion between the first surface of the copper foil and the third clad 213 which will be described later, before and after patterning the first copper foil, an oxidation treatment (black oxide or brown oxide) may be additionally performed on the first surface of the copper foil.
상기와 같이 광도파로와 전극 패턴을 별도로 제작하여 접속할 필요가 없고, 일체의 공정에 의해 제작할 수 있으므로, 광회로기판 전체의 두께를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조단가를 낮추고 제조공정을 단순화할 수 있으며, 광도파로와 전극 패턴의 굴곡도, 접착력이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.As described above, the optical waveguide and the electrode pattern do not need to be manufactured and connected separately, and can be manufactured by an integrated process. Thus, the thickness of the entire optical circuit board can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. In addition, the optical waveguide and the bending of the electrode pattern, there is an advantage that can solve the problem of poor adhesion.
상기와 같이, (A)~(G) 단계를 거친 다음, 광회로기판의 전극 패턴 상부에 광소자(211, 212)를 실장할 수 있다(도10참조). 실장 가능한 광소자로는VCSEL(Vertical-cavity surface emitting laser: 수직공진표면발광레이저), PD(Photo Diode: 포토 다이오드) 등이 있다. 상기 VCSEL은 능동소자로서, 전기적 신호를 광신호로 전환시켜주는 기능을 하며, PD는 광신호를 전기적 신호로 전환시켜주는 기능을 하는 것이다.As described above, after the steps (A) to (G), the
한편, 상기 광소자를 실장한 후, 제3클래드층(213)을 추가로 형성할 수 있다(도11참조). 상기 제3클래드층(213)은 광도파로의 클래딩 역할과 광소자의 전기접속 상태를 보호하는 언더필기능을 동시에 수행할 수 있다. On the other hand, after the optical device is mounted, a
그리고, 상기 제3클래드층(213)을 형성한 후에는 추가로 보호필름(214)을 부착하여 제품을 보호하면서, 동시에 굴곡도를 향상시킬 수도 있다(도12참조). In addition, after the
본 발명의 광회로 기판 제조공정은 롤투롤(roll to roll) 방식에 의한 연속공정이 가능하다. The optical circuit board manufacturing process of the present invention can be a continuous process by a roll to roll (roll to roll) method.
한편, 상기와 같이, (A)~(G) 단계를 거친 경우, 도9에서 도시된 바와 같이, 광 진행 방향에 수직인 단면이 반원 또는 반타원 형태이며, 양 말단부에 금속층이 부착된 곡면반사면을 갖는 광도파로 코어(206); 상기 광도파로 코어의 단면 중 곡면부에 해당하는 면을 둘러싸는 제1클래드(205); 일면에 상기 광도파로 코어 및 제1클래드가 매설되어 있는 제2클래드(209); 및 상기 제2클래드의 코어 매설면과 같은 면 상에 상기 코어와는 다른 위치로 패터닝되어 있는 동박 전극(210)으로 구성된 광회로기판 또는 그 중간 부품이 제작될 수 있으며, 전술한 바와 같이 광소자의 실장, 제3클래드층의 형성 및 보호필름 층의 형성 단계 등을 더 거칠 수도 있다. On the other hand, as described above, when the (A) ~ (G) step, as shown in Figure 9, the cross section perpendicular to the light traveling direction is a semi-circle or semi-elliptic form, the curved surface plate with a metal layer attached to both ends An
전술한 바와 같이 상기(B)단계의 제1클래드 층 형성 없이 표면처리만을 행한 경우에는 그림 상에 도시되어 있지는 않으나, 광 진행 방향에 수직인 단면이 반원 또는 반타원 형태이며, 양 말단부에 금속층이 부착된 곡면반사면을 갖는 광도파로 코어; 일면에 상기 광도파로 코어가 매설되어 있는 클래드; 및 상기 클래드의 코어 매설면과 같은 면 상에 상기 코어와는 다른 위치로 패터닝되어 있는 동박 전극으로 구성된 광회로기판 또는 그 중간 부품이 제작될 수 있으며, 이 역시 본 발명의 균등범위임은 당업자에게 명백하다. As described above, when only the surface treatment is performed without forming the first cladding layer in step (B), the cross section perpendicular to the light traveling direction is semi-circular or semi-elliptical in shape, and the metal layers are formed at both ends. An optical waveguide core having an attached curved reflective surface; A clad in which the optical waveguide core is buried in one surface; And an optical circuit board composed of a copper foil electrode patterned at a position different from the core on the same surface as the core buried surface of the clad, or an intermediate part thereof, which is equivalent to the scope of the present invention. It is obvious.
본 발명은 동박을 이용하여 광회로 기판을 설명하였으나, 동박과 동일한 전도성 기판 기능을 하는 동박의 등가물도 본 발명의 범주에 속한다.Although this invention demonstrated the optical circuit board using copper foil, the equivalent of copper foil which functions the same conductive substrate as copper foil also belongs to the scope of the present invention.
한편, 본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상기 제조 순서는 상황에 따라 변경될 수 있다.On the other hand, although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described embodiment, the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation, and those skilled in the art of the present invention It will be understood that various embodiments are possible within the scope of the spirit. In addition, the manufacturing order may be changed depending on the situation.
도 1은 종래의 광도파로 제작방법을 나타내는 공정도이다.1 is a process chart showing a conventional optical waveguide fabrication method.
도 2 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 광도파로 제작방법을 단계적으로 나타내는 공정도이다. 2 to 12 are process charts showing step by step an optical waveguide manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 13은 금속의 등방성 에칭특성을 나타내는 모식도이다. It is a schematic diagram which shows the isotropic etching characteristic of a metal.
<도면 부호><Drawing symbol>
1: 하부 클래드층 용 드라이필름(dry film) 2: 기재 3: 미경화층 1: Dry film for lower clad layer 2: Base material 3: Uncured layer
4: 형 5: 홈부 바닥 6: 코어부 형성용의 액상경화성조성물 4: Form 5: Groove Bottom 6: Liquid Curable Composition for Core Formation
7: 고무제의 스퀴즈(squeeze) 8: 형의 윗면7: rubber squeeze 8: top of brother
9: 공간(스퀴즈로 긁어내지는 부분) 10: 자외선 11: 하부 클래드층 9: space (squeegee scraped off) 10: ultraviolet light 11: lower cladding layer
12: 코어부 13: 상부클래드층 형성용의 액상 경화성 조성물 12: core portion 13: liquid curable composition for forming an upper clad layer
14: 자외선 15: 상부 클래드층14: ultraviolet light 15: upper cladding layer
201 : 동박 202 : 드라이필름 203 : 패턴홈 201: copper foil 202: dry film 203: pattern groove
204 : 반사면 제작을 위한 경사곡면 205 : 제1클래드 206 : 코어204: inclined curved surface for manufacturing a reflective surface 205: first clad 206: core
207 : 드라이필름 208 : 금속반사층 209 : 제2클래드207
210 : 전극패턴 211 : VCSEL array 212 : PD array 213 : 제2클래드210: electrode pattern 211: VCSEL array 212: PD array 213: second clad
214 : 보호필름 215 : 표면처리된 패턴홈 표면214: protective film 215: surface of the surface pattern groove
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