KR20110132467A - 미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법 및 광전 복합 배선판 - Google Patents

Abstract

평활 미러면을 형성하도록 하는 광 도파로를 제조하는 방법을 제공하기 위하여, 이하의 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 방법이 이용된다. 상기 방법은: 기판상에 형성된 제1 클래딩층의 표면에, 코어를 형성하기 위한 미경화 광경화성 수지 시트를 적층하는 광경화성 수지 시트 적층 단계; 단면에 45도의 경사각을 가지는 단일 에지 또는 단면에 2개의 45도의 경사각을 가지는 이중 에지를 갖는 블레이드를 구비하는 다이를 상기 블레이드가 상기 광경화성 수지 시트를 실질적으로 수직 관통하도록 가압함에 의해 코어에 광을 가이드하기 위한 미러면을 형성하는 미러면 형성 단계; 상기 광경화성 수지 시트를 선택적으로 노광하고 현상 처리함에 의해 단부에 미러면이 위치한 코어를 형성하는 코어 형성 단계; 및 상기 코어를 매립하도록 제2 클래딩층을 형성하는 클래딩층 형성 단계를 포함한다.

Description

미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법 및 광전 복합 배선판{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL WAVEGUIDE HAVING MIRROR FACE, AND OPTOELECTRONIC COMPOSITE WIRING BOARD}

본 발명은 미러면을 갖는 광 도파로의 제조 방법 및 그러한 광 도파로를 갖는 광전 복합 배선판에 관한 것이다.

광섬유 및 평판 광 도파로에서의 광의 입력 및 출력을 위한 기지의 방법 중 하나는 마이크로미러를 이용하여 수행되는 방법이다. 마이크로미러는 광 경로를 90도로 변화시키도록 예를 들면 45도의 각도로 경사진 단면이다.

그러한 미러를 형성하는 공지된 방법에서, 경사진 단면은 다이싱 블레이드로 광 도파로를 절삭함에 의해 형성된다.

예를 들면, 특허 문헌 1은 90°의 첨두각(apex angle)을 갖는 절삭 에지 또는 45°의 첨두각을 갖는 실질적으로 쇄기 모양의 단면을 갖는 단면 절삭 에지를 구비한 다이싱 블레이드가 광 도파로에 수직으로 적용되는 절삭 동작을 수행하는 것을 개시한다. 이러한 절삭 동작에 의해, V-자 형상의 홈이 광 도파로내에 형성되어, 단면에 경사면을 갖는 마이크로미러를 형성하게 된다. 또한, 이러한 방식으로 형성된 마이크로미러가 도파로의 평면 외부의 광 도파로를 통해 전파하는 광을 방출하거나 또는 광 도파로의 평면 외부로부터 진입하는 광의 광학 경로가 광 도파로와 결합되도록 하는 것이 기술되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 개시된 다이싱 블레이드로 광 도파로를 절삭하는 방법이 이용되는 경우, 미러면이 광 도파로의 형성 및 경화 이후의 절삭 동작에 의해 형성되므로, 광 도파로 주위로 절삭 잔해(debris)가 유지되고, 이는 광학 손실이 발생하도록 한다.

특허 문헌 2는 코어 형상에 대응하는 부감된 패턴이 형성된 스탬퍼(stamper)가 크래딩 형성을 위한 액상 광경화성 수지에 대향하여 가압되고, 그 이후로 가압된 면이 대향측으로부터 자외광으로 조사되어 코어 홈을 형성하는 공정이 개시되어 있다. 그 결과인 코어 홈을 액상 코어 재료로 채움에 의해 코어가 형성된다. 그러한 방법으로, 스탬퍼 상에 미러 형상을 형성함에 의해, 미러면을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 부감된 패턴이 형성된 스탬퍼는 크래딩 형성을 위한 액상 광경화성 수지로 가압되며, 비노광된 영역에서의 액상 광경화성 수지는 가압이 수행될 때마다 스탬퍼 패턴의 표면에 접착하기 때문에, 표면은 각 가압 동작 이후에 반드시 세정되어야 하며, 이는 공정을 복잡하게 한다. 다른 문제로는, 미러 형상을 갖는 코어 홈이 생성되고, 수지로 채워지는 경우, 미러면의 셰도우잉(shadowing)이 발생하여, 미러면 상의 반사막의 형성을 어렵게 한다는 점이다. 또한, 수지로 코어 홈을 채우고 이 수지를 경화함에 의해 코어가 형성되는 방법에서, 수지를 경화하는 동안 발생하는 수축(shrinkage)은 미러면에 전단 변형(shear strain)을 주게 되어, 반사막의 박리를 초래하는 경향이 있다. 또한, 홈을 수십 마이크로미터 깊이만큼 수지로 채우기 위하여, 수지 바니시(varnish)가 사용되므로, 용재의 기화가 제조 장소에서의 환경에 대해 악영향을 준다. 더욱이, 고굴절율의 코어 재료의 박막이 종종 크래딩의 표면에 남아있어서, 결과적으로 그러한 위치로부터 노광이 발생할 수 있다. 마지막으로, 스탬퍼 패턴은 분리 저항(release-resistance)을 낮추기 위하여 테이퍼를 구비해야 하므로, 사다리꼴인 횡단 형상을 갖는 코어를 생성하는 것만이 가능하다. 그러한 경우, 광방출 소자, 광수신 소자, 파이버 등에 대한 결합 손실이 증가한다.

특허 문헌 3은 45도의 각도에서 교차하는 면을 갖는 워킹 헤드를 구동하여 워킹 헤드의 선단부를 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 구성된 광가이드 시트로 몰고감에 의해 미러면을 형성하는 방법을 개시한다. 그러나, 특허 문헌 3에 개시된 방법은 워킹 헤드에서의 구동시의 충격이 광 도파로내에 균열을 초래하고 정형 면이 평활하지 않도록 한다는 점에서 문제가 있다.

일본 특허 공개 H10-300961 WO 2006/001434 일본 특허 공개 2006-171641

그러므로, 본 발명의 목적은 평활한 미러면을 형성할 수 있는 광 도파로를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 방법은: 기판상에 형성된 제1 클래딩층의 표면에, 코어를 형성하기 위한 미경화된 광경화성 수지 시트를 적층하는 광경화성 수지 시트 적층 단계; 단면에 45도의 경사각을 가지는 단일 에지 또는 단면에 2개의 45도의 경사각을 가지는 이중 에지를 갖는 블레이드를 구비하는 다이를 상기 블레이드가 상기 광 경화성 수지 시트를 실질적으로 수직 관통하도록 가압함에 의해 코어에 광을 가이드하기 위한 미러면을 형성하는 미러면 형성 단계; 상기 광경화성 수지 시트를 선택적으로 노광시키고 현상함에 의해 그 단부에 위치한 미러면을 갖는 코어를 형성하는 코어 형성 단계; 및 상기 코어를 매입하도록 제2 클래딩층을 형성하는 클래딩층 형성 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 광전 복합 배선판은 상부에 전기 회로를 형성시킨 기판 상에, 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 방법 중 하나에 의해 형성되는 광 도파로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 목적, 특징, 양상 및 이점이 명확하게 설명된다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제조 방법을 도시하는 개략적 횡단면도.
도 2는 제1 실시예의 제조 방법에서 이용되는 다이(5)의 상측의 개략적 투시도.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제조 방법을 도시하는 개략적 횡단면도.
도 4는 제2 실시예의 제조 방법에서 이용되는 다이(15)의 개략적 상면도.
도 5는 제2 실시예의 제조 방법에서 이용되는 포토마스크(6)의 개략적 상면도.
도 6은 제2 실시예의 제조 방법에서 이용되는 현상 처리 이후의 기판의 개략적 상면도.
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 제조 방법을 도시하는 개략적인 횡단면도.
도 8a 및 도 8b는 제3 실시예의 제조 방법에서 이용되는 다이(25) 및 그의 개조물을 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 도 8b에 도시된 다이로 얻어지는 미러 부분을 갖는 광 도파로의 개략적인 도면.
도 10a 내지 도 10j는 작업예 1에서의 광 도파로를 제조하는 방법을 도시하는 개략적 도면.
도 11a 내지 도 11j는 작업예 2에서의 광 도파로를 제조하는 방법을 도시하는 개략적 도면.
도 12a 내지 도 12i는 작업예 3에서의 광 도파로를 제조하는 방법을 도시하는 개략적 도면.

제1 실시예

본 발명에 따른 미러면을 갖는 광 도파로의 제조 방법의 제1 실시예가 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명된다.

도 1은 미러면(M)을 갖는 평면 광 도파로(10)의 제조의 단계를 개략적으로 도시한다. 기판(1), 하부클래딩층(2)(제1 클래딩층), 코어(3a)를 형성하기 위한 미경화 광경화성 수지 시트(3), 상부클래딩층(4)(제2 클래딩층), 미러면(M), 및 단면에 2개의 45도 경사각을 갖는 이중 에지를 갖는 블레이드(5a)를 구비한 다이(5)가 도 1에 도시된다. 다이(5)는 광전 재료로 형성된다. 도 2에서의 전사면측에서 본 투시도에 도시된 것처럼, 단면에, 2개의 45도 경사진 평면의 교차점에 의해 형성되는 V-자 형상 블레이드(5a)가 평면 전사면(5b)으로부터 아래로 걸리도록 다이(5)가 형성된다. 또한, 소정 코어 패턴-형상 개구(5d)를 갖는 포토마스크(5c)가 다이(5)의 표면상에 형성된다.

이 제조 공정에서, 먼저, 도 1a에 도시된 것처럼, 하부클래딩층(2)이 기판(1)상에 형성된다.

다양한 유형의 유기 기판 및 무기 기판이 기판(1)으로서 특별한 제한없이 이용될 수 있다. 유기 기판의 도식적 예로는 에폭시 기판, 아크릴 기판, 폴리카보네이트 기판 및 폴리이미드 기판을 포함한다. 무기 기판의 예로는 실리콘 기판 및 유리 기판을 포함한다. 다르게는, 기판(1)은 그 위에 미리 형성된 회로를 갖는 기판으로 구성된 플렉시블 인쇄 배선 기판과 같은 회로 기판일 수 있다.

하부클래딩층(2)을 형성하기 위한 경화성 수지 재료는 코어(3a)를 형성하기 위하여 광경화성 수지 시트(3)보다 가이드된 광의 전송 파장에서 낮은 굴절률을 갖는 재료이다. 이 전송 파장에서의 굴절률은 바람직하게는 예를 들면 약 1.5 내지 약 1.54이다. 그러한 경화성 수지 재료의 예는 상술한 것과 같은 굴절률을 갖는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 및 실리콘 수지이다.

하부클래딩층(2)의 두께는 특별한 제한이 없다. 특히, 예를 들면, 약 5 내지 약 15㎛의 두께가 바람직하다.

하부클래딩층(2)을 형성하는 방법은 하부클래딩층(2)을 형성하기 위한 소정 굴절률을 갖는 경화성 수지 재료로 구성된 미경화 경화성 수지 시트가 기판(1)의 표면 상에 위치하고, 인가된 열 하에서 가압하고 열 또는 광으로 경화함에 의해 적층되는 방법; 및 하부클래딩층(2)을 형성하기 위한 액상 경화성 수지 재료의 바니시가 스핀코팅, 바 코팅, 딥코팅 등에 의해 도포되고, 다음으로 광을 조사하거나 가열함에 의해 경화되는 방법에 의해 예시된다.

다음으로, 도 1b에 도시된 것처럼, 코어(3a)를 형성하기 위한 미경화 광경화성 수지 시트(3)가 하부클래딩층(2) 상에 적층된다. 그러한 미경화 광경화성 수지 시트(3)는 가압되었을 때 용이하게 변형되도록 하는 정도의 탄력성을 갖는다.

표준 온도에서 고형화되고 하부클래딩층(2)의 재료보다 가이드되는 광의 전송 파장에서 높은 굴절률을 갖는 재료로 구성되는 미경화 광경화성 수지 시트가 광경화성 수지 시트(3)로서 이용될 수 있다. 전송 파장에서의 굴절률은 바람직하게는 예를 들면 약 1.54에서 약 1.6이다. 이러한 광경화성 수지로서 예를 들면 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지로 주로 구성된 드라이 시트로 제조된 것이 이용될 수 있다. 이들 중에서, 에폭시 수지로 구성된 광경화성 수지는 물리적 특성의 균형적 측면에서 특히 바람직하다. 에폭시 수지로 제조된 광경화성 수지 시트는 표준 온도에서 액상인 에폭시 화합물과 표준 온도에서 고체인 에폭시 화합물을 소정 비율로 용제내에서 용해하고, 바니시를 형성하기 위하여 양이온 경화 이니시에이터를 추가한 다음에 예를 들면 콤마 코터(comma coater) 헤드를 갖는 멀티코터를 이용하여 분리-처리된 PET 막과 같은 분리막이 표면에 바니시를 도포하고, 다음으로 도포된 바니시를 건조시킴에 의해 얻어질 수 있다.

광경화성 수지 시트(3)의 두께는 어떠한 특정 제약이 없다. 특히, 예를 들면 약 20 내지 100㎛의 두께가 바람직하다.

그러한 광경화성 수지 시트(3)는 하부클래딩층(2)의 표면 위에 위치하여 진공 라미네이터로 또는 가열된 열 하에서의 가압에 의해 적층될 수 있다.

다음으로, 도 1c에 도시된 것처럼, 단면에 45도 경사 평면을 갖는 미러면(M)을 형성하기 위한 V-자 형상 홈은 V-자 형상의 블레이드(5a)가 실질적으로 수직인 수지 시트(3)를 관통하도록 적층된 광경화성 수지 시트(또한 "미경화 수지층"이라고도 칭함)(3)에 대향하여 다이(5)를 가압함에 의해 형성된다.

다이(5)는 광 투과성을 갖는 재료로 제조되며, 그 예로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지 및 실리콘 수지와 같은 투명 수지 재료 및 유리와 같은 투명 무기 재료를 포함한다.

도 2는 상측으로 도시된 전사면을 갖는 다이(5)의 투시도이다. 도 2를 참조하면, 다이(5)는 평면 전사면(5b)를 가지며, 이로부터 소정의 위치에 달려있는, 단면에, 2개의 45도 경사각을 갖도록 형성된 V-자 형상 블레이드(5a)가 형성된다. 평면 전사면(5b)을 갖는 다이(5)를 이용함에 의해, 미경화 수지층(3)에 대향하여 V-자 형상의 블레이드(5a)가 가압되는 경우에 V-자 형상 홈이 형성되는 영역 주위의 수지의 분출(upwelling)로 인해 발생하는 플래시(flash)의 형성이 억제된다. 이는 플래시와 같은 것을 제어하기 위한 후공정이 불필요해지거나 또는 가이드된 광이 확산하도록 할 수 있는 코어 표면의 불균일성의 형성이 억제될 수 있어서 바람직하다. 또한, 도 2에 도시된 것처럼, 그 단부에 위치한 45도 경사진 평면의 각각의 미러면(M)을 갖는 코어 패턴 개구(5d)를 갖는 포토마스크(5c)가 다이(5)의 전사면(5b) 상에 형성되어 있다. 후술하는 것처럼, 그러한 포토마스크(5c)가 형성되었으므로, 코어(3a)의 형성 및 미러면(M)의 형성은 동시에 수행될 수 있어서, 코어(3a) 및 미러면(M)이 높은 위치 정확도로 위치될 수 있도록 한다.

다이(5)가 미경화 수지층(3)에 대향하여 가압되는 경우, 필요하다면, 다이(5) 또는 기판(1)을 가열함으로써 미경화 수지층(3)을 연성화하는 동안 가압이 수행될 수 있다. V-자 형상 블레이드(5a)의 첨두가 하부클래딩층(2)에 도달하도록 또는 블레이드(5a)의 첨두가 하부클래딩층(2)에 도달하지 않도록 가압이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 1d에 도시된 것처럼, 다이(5)가 미경화 수지층(3)에 대향하여 가압되면서, 미경화 수지층(3)을 경화하기에 충분한 양의 광이 다이(5) 상에 형성된 포토마스크(5c)내의 개구(5d)를 통하여 조사된다. 그러므로 미경화 수지층(3)의 조사 영역은 경화되고, 포토마스크(5c)내의 개구(5d)의 패턴에 따라서 코어(3a)가 형성된다. 그러한 선택적 노광이 수행된 이후에, 다이(5)는 분리되고, 그 이후 현상 처리가 수행되며, 이에 의해 도 1e에 도시된 것처럼 그 단부에 미러면(M)을 갖는 코어(3a)가 형성된다.

현상 처리는 포지티브 현상의 경우에는 노광 처리되지 않는 영역들을, 네거티브 현상의 경우에는 노광 처리되는 영역들을 현상액으로 세정함에 의해 미경화 영역을 제거하는 단계를 포함한다. 현상액의 예로는 아세톤, 이소프로필 알코올, 톨루엔, 에틸렌 글리콜 및 그들의 소정 비율의 혼합물을 포함한다. 다르게는, 수성 현상액을 이용하는 것이 또한 가능하다. 이용될 수 있는 현상 방법은 분무기로 현상액이 분사되는 방법 및 초음파 세정이 이용되는 방법을 포함한다.

다이(5)의 분리에 있어서, 광경화성 수지 시트(3)는 일반적으로 표준 온도에서 고체이므로, 분리시에 실질적으로 미경화 수지 성분이 다이(5)에 부착하지 않는다. 그러므로, 각각의 가압 동작 이후에 다이(5)를 세정하는 공정은 수행할 필요가 없다.

미러면(M)의 반사율을 증가시키기 위하여, 기상 증착, 스퍼터링 또는 나노페이스트 공정과 같은 공지된 방법에 의해 금과 같은 금속 재료로 구성된 반사막 또는 유전체 다층막을 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 1f에 도시된 것처럼, 상부클래딩층(제2 클래딩층)(4)은 코어(3a) 및 하부클래딩층(2)을 덮도록 형성된다.

상부클래딩층(4)을 형성하는 방법으로는 코어(3a)를 매립하도록 상부클래딩층(4)을 형성하기 위한 제어된 굴절률을 갖는 경화성 수지 재료로 구성된 것으로 경화성 수지 시트가 코어(3a) 상에 적층되고, 다음으로 광 또는 열로 경화되는 방법을 들 수 있다. 다른 방법예로는, 상부클래딩층(4)을 형성하기 위한 액상 경화성 수지 재료가 코어(3a) 위에 코팅되고, 다음으로 경화된다.

코어(3a)의 굴절률보다 가이드되는 광의 전송 파장에 있어서 낮은 굴절률을 갖는 재료라면, 상부클래딩층(4)을 형성하기 위한 경화성 수지 재료는 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 하부클래딩층(2)을 형성하기 위한 재료와 동일한 재료가 일반적으로 이용될 수 있다.

상부클래딩층(4)의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 하부클래딩층(2)의 두께와 동일한 정도의 두께가 바람직하다. 전술한 단계를 이용함에 의해, 광 도파로(10)가 도 1f에 도시된 방식으로 기판(1) 상에 형성된다.

이러한 방식으로 형성되는 광 도파로(10) 상의 미러(M)는 수지층(3)이 미경화 상태인 동안 하부클래딩층(2)의 표면 상에 형성된 미경화 수지층(3)에 대향하는 V-자 형상 블레이드(5a)를 갖는 다이(5)를 가압함에 의해 형성되므로, V-자 형상 블레이드(5a)의 표면 상태가 직접적으로 전사된다. 그러므로, V-자 형상 블레이드(5a)의 표면 상태가 높은 평활성을 갖는 경우, 다이싱 블레이드를 이용한 경우의 유형과 같은 절삭 잔해(cutting debris)가 존재하지 않는 평탄한 표면을 갖는 미러면(M)이 얻어진다.

제2 실시예

본 발명에 따른 미러면을 갖는 광 도파로의 제조 방법의 다른 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명된다. 제1 실시예와 동일한 참조 번호로 표시되는 구성 요소가 제1실시예와 동일한 특징을 공유하므로, 상세한 설명은 생략된다.

도 3은 미러면(M)을 갖는 평면 광 도파로(20)의 제조 단계를 개략적으로 도시한다. 제1 실시예와 상이한 특징은 아래와 같다: 포토마스크(5c)가 그 위에 형성되는 다이(5) 대신에, 포토마스크가 형성되지 않고 평면 전사면상에 V-자 형상 블레이드(15a)를 구비하는 다이(15)를 이용하며, 별도의 제공된 포토마스크(6)를 이용하여 선택적 노광이 수행된다. 다른 특징에 대해서는, 제1 실시예와 동일한 단계가 제공된다.

제2 실시예에 따른 제조 방법에서, 도 3a에 도시된 것처럼, 하부클래딩층(2)은 기판(1)의 표면 상에 형성된다. 다음으로, 도 3b에 도시된 것처럼, 형성되어 있는 하부클래딩층(2)상에 코어를 형성하기 위한 광경화성 수지 시트(3)가 적층된다. 상기 단계는 제1 실시예의 제조 방법과 동일하다.

다음으로, 도 3c에 도시된 것처럼, 적층된 미경화 수지 시트(미경화 수지층)를 적층하기 위하여, 평면 전사면(15b)으로부터 아래로 매달린, 단면에, 2개의 45도 경사각을 가지도록 형성된 V-자 형상 블레이드(15a)가 미경화 수지층(3)에 대향하여 가압되고, V-자 형상 블레이드(15a)의 형상을 미경화 수지층(3)으로 전사하고, 이에 따라 2개의 45도 경사면을 갖는 V-자 형상 홈을 형성한다.

도 4는 그 전사면측으로부터 본 다이(15)의 전면도를 도시한다. 도 4에 도시된 것처럼, 다이(15)는 소정 위치에 형성된 V-자 형상 블레이드(15a)를 갖는 평면 전사면(15b)을 갖는다. 또한, 가압에 의해 미경화 수지층(3)의 표면 상에 적어도 2개의 얼라인먼트 마크를 형성하기 위하여, 다이(15)의 전사면(15b)에는 +자 형상의 요철부(15c)가 형성된다. 미경화 수지층(3)에 대향하여 다이(15)를 가압함에 의해, 미러면(M)을 형성하기 위한 V-자 형상 홈이 미경화 수지층(3)의 표면상에 생성됨과 동시에 요철부(15c)의 형상이 전사되어, 얼라인먼트 마크(16)를 형성한다. 다이(15)는 광 투과성을 갖는 재료로 제조되거나 또는 광 투과성을 가지지 않는 금속과 같은 재료로 제조될 수 있다.

다이(15)가 미경화 수지층(3)에 대향하여 가압된 이후에, 다이(15)는 미경화 수지층(3)으로부터 분리된다. 이때, 도 3e에 도시된 것처럼, 45도 경사면을 갖는V-자 형상 홈 및 얼라인먼트 마크(16)가 미경화 수지층(3)의 표면상에 형성된다.

다음으로, 도 3f에 도시된 것처럼, 미경화 수지층(3) 상에 포토마스크(6)가 위치하고, 포토마스크(6)내의 개구(6a)를 통해 미경화 수지층(3)을 경화할 수 있는 파장을 갖는 광을 경화를 위해 필요한 광량으로 미경화 수지층(3)이 노광된다. 도 5에 도시된 것처럼, 포토마스크(6)는 미경화 수지층(3)의 표면 상에 형성된 얼라인먼트 마크(16)와 위치 맞춤하기 위한 적어도 2개의 얼라인먼트 마크(17)가 그 위에 미리 형성되어 있다. 포토마스크(6) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(17)가 미경화 수지층(3)의 표면 상의 얼라인먼트 마크(16)와 일치하도록 위치 맞춤이 수행된다. 위치 맞춤 이후에, 미경화 수지층(3)이 포토마스크(6)내의 개구(6a)를 통해 노광된다. 다음으로, 노광 이후에, 현상 처리에 의해 도 3g에 도시된 것처럼 단부에 미러면(M)을 갖는 코어(3a)가 형성된다. 도 6은 미경화 수지층(3)이 형성된, 현상 처리 이후의, 기판의 전면도를 도시한다. 코어(3a)의 형성 이후에, 미러면(M)의 표면 상에 반사막을 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 3h에 도시된 것처럼, 코어(3a)를 덮도록 상부클래딩층(제2 클래딩층)(4)이 형성되어, 광 도파로(20)를 형성한다.

본 실시예에 따른 제조 방법에서, 코어(3a)와 미러면(M) 사이의 위치 관계가 미경화 수지층(3)의 표면 상에서 고정밀도로 제어되도록 하는 얼라인먼트 마크(16)가 다이(15) 상에 형성될 수 있다. 결과적으로, 코어(3a)와 미러면(M) 사이의 위치 관계는 고정밀도로 제어될 수 있어서, 우수한 반사 효율을 갖는 미러가 형성될 수 있도록 한다.

제3 실시예

미러면을 갖는 광 도파로의 제조 방법의 다른 실시예가 첨부된 도면을 참조로 설명된다. 제1 실시예와 동일한 번호로 이들 구성 요소를 표시하였으므로, 상세한 설명은 생략된다.

도 7은 미러면(M)을 갖는 평면형 광 도파로(30)의 제조 단계를 개략적으로 도시한다. 제1 실시예와 다른 한 특징은 평면형 전사면을 갖는 다이 상의 특정 위치에 V-자 형상 블레이드를 구비하는 다이(5)를 이용하는 대신에, 도 8a에 도시된 것처럼, 평면 전사면을 가지지 않고 단면에 2개의 45도 경사각을 갖는 이중 에지를 보유하는 다이(25)를 이용한다. 또한, 별개의 구비된 포토마스크(6)를 이용하여 선택적 노광이 수행된다. 다른 특징에 대해서는, 제1 실시예와 동일한 단계가 제공된다.

제3 실시예에 따른 제조 방법에서, 먼저, 도 7a에 도시된 것처럼, 하부클래딩층(2)이 기판(1) 상에 형성된다. 다음으로, 도 7b에 도시된 것처럼, 코어(3a)를 형성하기 위한 광경화성 수지 시트(3)가 이미 형성되어 있는 하부클래딩층(2) 상에 적층된다. 상기 단계들은 제1 실시예의 제조 방법에서와 동일하다.

다음으로, 도 7c에 도시된 것처럼, 다이(25)는 상술한 영역으로부터 미경화 수지층(3)에 대향하여 실질적으로 수직으로 가압되는데, 여기서 미러면(M)은 적층된 광경화성 수지 시트(3)(미경화 수지층)에 형성될 것이다.

다이(25) 각각은 도 8a의 투시도에 도시된 것처럼 단면에 2개의 45도 경사각을 갖는 이중 에지를 보유하는 블레이드로부터 독자적으로 형성된다. 그러한 다이가 블레이드 단독으로 구성되므로, 다이의 제조는 용이하다. 다이(25)를 미경화 수지층(3)에 대향하여 실질적으로 수직으로 가압함에 의해, 미러면(M)을 형성하기 위한 2개의 45도 경사진 면을 갖는 V-자 형상 홈이 형성된다. 다이(25)는 광투과성 재료로 또는 광을 투과하지 않는 금속과 같은 재료로 형성될 수 있다.

도 7d에 도시된 것처럼, 다이(25)가 미경화 수지층(3)에 대향하여 가압된 이후에, 다이(25)는 미경화 수지층(3)으로부터 분리된다. 이때, 도 7e에 도시된 것처럼, 2개의 45도 경사면을 갖는 V-자 형상 홈(V)이 미경화 수지층(3)의 표면 상에 형성된다.

다음으로, 도 7f에 도시된 것처럼, 포토마스크(6)는 미경화 수지층(3)의 표면 상에 위치하고, 미경화 수지층(3)은 포토마스크(6)내의 개구(6a)를 통해 미경화 수지층(3)을 경화할 수 있는 파장을 갖는 광을 경화를 위해 필요한 광량만큼 조사함에 의해 선택적으로 경화된다. 또한, 도 5에 도시된 것처럼, 2개의 얼라인먼트 마크(17)가 포토마스크(6) 상에 형성된다. 별개로, 2개의 얼라인먼트 마크(18)가 또한 기판(1) 상에 미리 형성된다. 포토마스크(6) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(17)와 기판 상에 형성된 얼라인먼트 마크(18)가 서로 일치하도록 함에 의해, 코어(3)가 형성될 위치는 미러면(M)과 위치 맞춤하게 된다. 다음으로, 위치 맞춤 이후에, 미경화 수지층(3)의 선택적 노광이 포토마스크(6)내의 개구(6a)를 통해 수행된다. 노광 이후에, 현상 처리를 수행함에 의해, 도 7g에 도시된 것처럼, 단부에서 45도 경사면을 갖는 미러면(M)을 갖는 코어(3a)가 형성된다. 코어(3a)의 형성 이후에, 반사막이 미러면(M)의 표면 상에 형성된다.

코어(3a) 및 하부클래딩층(2)을 덮도록 상부클래딩층(제2 클래딩층)(4)을 형성함에 의해, 도 7h에 도시된 것처럼 평면형 광 도파로(30)가 형성된다.

도 7에서, 도 8a에 도시된 것처럼 이중 에지 블레이드(25a)를 갖는 다이(25)의 예가 설명된다. 그러나, 도 8b에 도시된 것처럼 단일-에지 블레이드(35a)를 갖는 다이(35)를 이용하는 미러면을 형성하는 것 또한 가능하다. 도 9에 도시된 것처럼, 단일-에지 블레이드(35a)를 갖는 다이(35)가 이용되는 경우에, 코어(13a)와 독립적인 방식으로 미러(M)를 형성하는 것이 가능하다. 도 9에서 화살표는 광 도파로로 진입하고 나오는 가이드된 광의 경로를 나타낸다.

상술한 제1 내지 제3 실시예에서 이용될 수 있는 미경화 수지층에 대향하여 다이를 가압하기 위한 장치는 이들이 미러를 형성하기 위하여 수지 시트에 대향하여 가압하고 압력 및/또는 열을 가함에 의해 다이의 형상을 전사할 수 있는 한, 어떠한 특별한 제한은 없다. 특히, V-자 형상 블레이드 위치 및 다이의 미러-형성 위치를 인식하는 카메라 및 서브미크론 단위 정밀도로 이동 가능한 스테이지를 구비한 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 다이는 바람직하게는 이동 가능하다. 또한, 그러한 장치는 바람직하게는 다이를 가열하는 것이 가능하고, 특히 주위 온도(미제어 온도)를 약 120℃까지의 범위로 가열하는 것이 가능하다. 또한, 그러한 장치는 바람직하게는 다이에 대향하여 특히 약 0.05M 내지 0.5MPa의 범위로 가압될 수 있다.

다이는 수지 시트로부터의 자신의 분리를 개선하기 위한 층을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 층을 위치시킴에 의해, 다이로의 수지의 부착은 억제되고, 따라서 의도된 V-자 형상 홈이 용이하게 취득될 수 있다. 그러한 층에 대한 재료로서, 테플론과 같은 불소계(fluorinated) 수지가 주로 이용된다. 층의 두께는 바람직하게는 약 0.1㎛ 내지 약 2㎛ 이다. 난부착성 수지 시트인 재료를 이용하여 다이를 미리 형성하여 상기 분리층을 형성할 필요가 없도록 하는 것이 보다 바람직하다. 제2 실시예의 다이(15) 또는 제3 실시예의 다이(25)와 같은 투명일 필요가 없는 다이의 경우, 다이는 테플론과 같은 불소계 수지 자체로부터 형성될 수 있다.

본 발명은 이하의 작업예를 통해 상세히 설명되나, 본 발명의 범위는 이들 예에 의해 제한되지 않는다.

예

먼저, 작업예에서 이용되는 광경화성 수지 시트를 제조하는 방법이 설명된다.

하부클래딩용 광경화성 수지 시트 A의 제조

폴리프로필렌 글리콜 글리시딜 에테르(PG 207, Tohto Kasei Co., Ltd. 제조) 7 질량부, 액상 수소 첨가 비스페놀 A-형 에폭시 수지(YX 8000, Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제조) 25 질량부, 고상 수소 첨가 비스페놀 A-형 에폭시 수지(YL 7170, Japan Epoxy Resins Co., Ltd 제조) 20 질량부, 2, 2-비스(히드록시메틸)-1-부탄올(EHPE 3150, Daicel Chemical Industries, Ltd. 제조) 1, 2-에폭시-4-(2-옥시라닐) 시클로헥산 부가물 8 질량부, 고상 비스페놀 A-형 에폭시 수지(Epikote 1006FS, Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제조) 2 질량부, 페녹시 수지(YP50, Tohto kasei Co., Ltd. 제조) 20 질량부, 광양이온 경화 개시제(SP170, Adeka Corporation 제조) 0.5 질량부, 열양이온 경화 개시제(SI-150L, Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. 제조) 0.5 질량부 및 표면 조정제(F470, DIC Corporation 제조) 0.1 질량부를 톨루엔 30 질량부 및 MEK 70 질량부의 용제에 용해하고, 이 용액을 1㎛의 구멍 지름을 갖는 멤브레인 필터로 필터링하고, 다음으로 진공 탈기(vacuum deaeration)하여, 에폭시 수지 바니시가 마련된다. 이 에폭시 수지 바니시는 50㎛ 두께를 갖는 PET 막 상에 바 코터를 이용하여 도포되며, 80℃에서 주 건조를 10분 거치게 되고, 다음으로 120℃에서 2차 건조를 10분 거친다. 마지막으로, 보호막인 35㎛ OPP 막으로 덮힌다. 하부클래딩을 위한 광경화성 수지 시트 A는 그러므로 15㎛의 막 두께를 가지고, 579nm의 파장을 갖는 광에 대한 굴절률은 1.54이다.

코어용 광경화성 수지 시트 B의 제조

액상 비스페놀 A-형 에폭시 수지(Epiclon 850S,

DIC Corporation 제조) 42 질량부, 고상 비스페놀 A-형 에폭시 수지(Epikote 1006FS, Japan Epoxy Resins Co., Ltd. 제조) 55 질량부, 페녹시 수지(YP50, Tohto Kasei Co., Ltd. 제조) 3 질량부, 광양이온 경화 개시제(SP170, Adeka

Corporation 제조) 1 질량부 및 표면 조정제(F470, DIC Corporation 제조) 0.1 질량부를 톨루엔 24 질량부 및 MEK 56 질량부의 용재에 용해하고, 이 용액을 1㎛의 구멍 지름을 갖는 멤브레인 필터로 필터링하고, 다음으로 진공 탈기하여 에폭시 수지 바니시가 마련된다. 이 에폭시 수지 바니시는 "광경화성 수지 시트 A의 제조"와 동일한 방식으로 막 내에 형성된다. 이러한 방식으로 얻어진 코어용 광경화성 수지 시트 B는 40㎛의 막 두께를 가지며, 579nm의 파장을 갖는 광에 대한 굴절률은 1.59 이다. 더욱이, 850nm에서의 투과율은 0.06dB/cm의 높은 굴절률을 보인다.

상부클래딩용 광경화성 수지 시트 C의 제조

에폭시 수지 바니시의 코팅 두께를 변경한 것 외에는, 상부클래딩용 광경화성 수지 시트 C는 상술한 "광경화성 수지 시트 A의 제조"에서와 동일한 방식으로 막 형성에 의해 얻어진다. 이러한 방식으로 얻어진 광경화성 수지 시트 C는 55㎛의 막 두께를 가지며, 579nm의 파장을 갖는 광에 대한 굴절률은 1.54 이다.

작업예 1

광전 복합 배선판을 제조하는 방법이 도 10을 참조로 설명된다.

전기 회로(51)는 25㎛ 두께의 폴리이미드막 양측 상에 12㎛ 두께 동박을 적층함에 의해 얻어지는 플렉시블 이중면 구리-클래드 라미네이트(FELIOS(R-F775), Panasonic Electronic Works Co., Ltd. 제조)의 한면에 동박을 패터닝함에 의해 형성된다. 라미네이트의 다른 측 상의 동박의 전체 표면은 에칭에 의해 제거된다. 이러한 방식으로, 도 10a에 도시된 FPC(50)과 같은 130mm×130mm의 외형 사이즈를 갖는 플렉시블 인쇄 회로(FPC)가 제조된다.

다음으로, 도 10b에 도시된 것처럼, 유리판(52)(140mm×140mm×2mm 두께)의 전체 표면 상에 제거 가능한 이중면 접착테이프(53)(No. 7692, Teraoka seisakusho Co., Ltd. 제조)의 강한 접착측이 압축 공기 주입형 진공 라미네이터(V-130, Nichigo-Morton Co., Ltd. 제조)를 이용하여 60℃ 및 0.2MPa의 조건으로 적층된다. 이중면 접착 테이프(53)의 약한 접착면에 FPC(50)의 전기 회로(51)가 형성된 면이 적층되어, FPC(50)를 유리판(52)에 일시적으로 접합한다. 다음으로, 하부클래딩-형성 광경화성 수지 시트 A의 단지 한면으로부터 PET 막을 박리한 이후에, 광경화성 수지 시트 A는 전기 회로(51)가 형성되지 않은 면 상의 FPC(50)의 표면 상에 진공 라미네이터를 이용하여 적층된다. 하부클래딩-형성 광경화성 수지 시트 A의 표면은 다음으로 초고압 수은등을 이용하여 2 J/㎠의 UV 광에 노광되고, 다른 면 상의 PET 막은 박리되어, 150℃로 30분의 열처리가 수행되어, 하부클래딩(54)을 형성한다. 그러므로 하부클래딩(54)의 표면은 산소 플라즈마 처리를 거치게 된다.

다음으로, 도 10c에 도시된 것처럼, 코어-형성 광경화성 수지 시트 B는 하부클래딩(54)의 표면 상에 진공 라미네이터를 이용하여 적층되어, 미경화 수지층(55)을 형성하게 된다. 다음으로, 도 10d에 도시된 것처럼, 평면형 전사면 상에 단면이 45도 경사각을 갖는 V-자 형상 블레이드를 구비한 제1 실시예에서 설명한 것과 유사한 다이(56)가 블레이드의 첨단이 하부클레딩(54)에 도달할 때까지 미경화 수지층(55)의 표면에 대향하여 가압되어, 단면이 45도 경사면을 갖는 V-자 형상 홈(V)을 형성하게 된다. 다이(56)는 40㎛ 폭 및 120mm 길이의 슬릿의 선형 패턴을 갖는 네거티브 마스크(56a)가 그 위에 형성된다. V-자 형상 홈(V) 각각의 경사면 중 하나로서의 미러(M)는 FPC(50)의 전기 회로(51) 상의 발광 소자의 소정의 실장 위치 및 수광 소자의 소정의 실장 위치에 형성된다.

도 10e에 도시된 것처럼, 다이(56)를 가압한 상태로, 미경화 수지층(55)은 네거티브 마스크(56a)내의 슬릿을 통해 다이(56)의 외부 표면측으로부터 초고압 수은등으로 3J/㎤의 UV 광을 조사함에 의해 선택적으로 노광되고 광경화된다.

다음으로, 140℃로 2분간 열처리가 수행된다. 55℃로 조정되는 수계 플럭스 세제(Pinealpha ST-100SX, Arakawa Chemical Industries, Ltd. 제조)를 이용하는 현상 처리에 의해 미경화 수지층(55)의 미노광 부분이 용해되고 제거되고, 그 이후에 물을 이용한 세정이 수행된다. 다음으로, 표면 상의 수분은 에어 블로우잉(air blowing)에 의해 제거되고, 그 이후에 100℃로 10분간 건조가 수행되어, 도 10f에 도시된 것처럼 미러면(M)을 갖는 코어(57)를 형성하게 된다.

다음으로, 도 10g에 도시된 것처럼, 1000Å 두께의 금이 미러면(M)이 형성되는 영역에만 개구를 갖는 금속 마스크를 통해 미러면(M)의 표면 상에 진공증착되어, 마이크로미러(58)를 얻는다.

다음으로, 도 10h에 도시된 것처럼, 상부클래딩-형성 광경화성 수지 시트 C는 하부클래딩(54) 및 코어(57)를 덮도록 80℃ 및 0.3MPa에서 진공 라미네이터로 적층된다. 다음으로, 120℃에서의 30분간의 열처리 이후에, 적층된 미경화 수지 시트 C는 초고압 수은등으로부터의 2 J/㎠의 UV 광으로 조사되어, 다시 150℃로 30분 동안 열처리되어, 상부클래딩(59)을 형성하게 된다. 형성된 상부클래딩(59)의 표면은 다음으로 산소 플라즈마 처리를 거치게 된다.

다음으로, 도 10i에 도시된 것처럼, 커버레이 막(60)은 120℃ 및 0.3MPa의 진공 라미네이터로 상부클래딩(59)의 표면 상에 적층되고, 그 이후 1시간 동안 160℃에서 가열되어, 경화된다. 125㎛의 두께이며 15㎛ 두께의 접착층을 포함하는 폴리이미드 막(무할로겐 커버레이 막 R-CAES, Panasonic Electric Works Co., Ltd. 제조)이 커버레이 막(60)으로서 이용된다.

다음으로, 도 10j에 도시된 것처럼, 유리판(52)은 이중면 감압 접촉 테이프(53)의 약한 접착면으로부터 박리되고, 다음으로 완성된 구조가 5mm 폭 스트립으로 절단되어, 하부클래딩(54) 및 상부클래딩(59)으로 형성된 클래딩내에 매입된 코어(57)로 구성된 광 도파로가 그 위에 형성된 광전 복합 배선판(70)이 취득된다. 이 광전 복합 배선판(70)에서, 광 도파로에 진입하고 나오는 가이드되는 광의 경로는 도 10j에서 도시된 화살표로 표시된다.

작업예 2

광전 복합 배선판의 제조 방법이 도 11을 참조로 설명된다.

미경화 수지층(55)은, 작업예 1에서 이용된 단계와 유사한 도 11a 내지 11c에 도시된 단계를 통해 하부클래딩(54)의 표면 상에 코어-형성 광경화성 수지 시트 B를 적층하도록 진공 라미네이터를 이용함에 의해 형성된다.

다음으로, 도 11d에 도시된 것처럼, 각각이 단면에 2개의 45도의 경사각을 갖는 V-자 형상의 블레이드를 구비하는 2개의 다이(56, 56)가 그 첨단이 하부클래딩(54)에 도달할 때까지 미경화 수지층(55)의 표면에 대향하여 가압되어, 단면이 2개의 45도 경사면을 갖는 V-자 형상 홈을 형성한다. 다이(56, 56)는 다음으로 분리된다.

다음으로, 도 11e에 도시된 것처럼, 40㎛ 폭 및 120mm 길이의 슬릿의 선형 패턴을 갖는 네거티브 마스크(66)가 기판(50) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(도시 없음)가 네거티브 마크(66) 상에 형성된 얼라인먼트 마크(도시 없음)과 일치하도록 배치된다. 다음으로, 3 J/㎠ UV 광이 초고압 수은등으로부터의 네거티브 마스크(66)내의 슬릿을 통해 조사되어, 미경화 수지층(55)을 선택적으로 노광하고 광경화한다.

다음으로, 140℃에서 2분간 열처리가 수행된다. 다음으로, 55℃로 조정된 수계 플럭스 세제(Pinealpha ST-lOOSX, Arakawa Chemical Industries, Ltd. 제조)를 이용한 현상 처리에 의해 미경화 수지층(55)의 미노광 부분은 용해되고 제거되고, 그 이후에 물을 이용한 세정이 수행된다. 다음으로, 표면상의 습기는 에어 블로우에 의해 제거되고, 그 후 100℃에서 10분간 건조가 수행되어, 도 11f에 도시된 것처럼 미러면(M)을 갖는 코어(57)를 형성한다.

도 11g 내지 11j에 도시된 것처럼, 다음 단계가 도 10g 내지 10j를 참조로 작업예 1에 설명된 단계들과 동일한 방식으로 수행되어, 하부클래딩(54) 및 상부클래딩(59)으로 형성된 클래딩내에 매입된 코어(57)로 구성된 광 도파로가 형성된 광전 복합 배선판(70)을 얻게된다. 이러한 광전 복합 배선판(70)에서, 광 도파로에 진입하고 나오는 가이드된 광의 경로는 도 11j에 도시된 화살표로 표시된다.

작업예 3

광전 복합 배선판을 제조하는 방법이 도 12를 참조로 설명된다.

하부클래딩-형성 광경화성 수지 시트 A는 진공 라미네이터를 이용한 폴리카보네이트 수지로 제조된 140mm ×120mm 일시 기판(80) 상에 적층된다. 하부클래딩-형성 광경화성 수지 시트 A의 표면은 다음으로 초고압 수은등으로부터 2 J/㎠의 UV 광에 노출되고, 다음으로 150℃에서 30분간 열처리되어, 도 12a에 도시된 하부클래딩(81)을 형성한다. 다음으로 하부클래딩(81)의 표면은 산소 플라즈마 처리를 거치게 된다.

다음으로, 도 12b에 도시된 것처럼, 코어-형성 광경화성 수지 시트 B는 진공 라미네이터를 이용한 하부클래딩(81)의 표면 상에 적층되어, 미경화 수지층(82)을 형성한다.

다음으로, 도 12c에 도시된 것처럼, 미경화 수지층(82)의 표면에 대해, 제2 실시예에 설명된 것처럼, 단면에서 2개의 45도 경사면의 교차에 의해 정의되는 2개의 에지를 갖는 V-자 형상이며 평면형 전사면으로부터 하방으로 매달리도록 형성되는 블레이드가 구비되며, 얼라인먼트 마크를 형성하기 위하여 +자 형상의 요철부를 구비하는 다이(83)는 그 첨단이 하부클래딩(82)에 도달할 때까지 가압되고, 그 후 다이(83)는 분리되어, 단면에서 45-도 경사면을 갖는 V-자 형상 홈(V) 및 2개의 얼라인먼트 마크(84)를 형성한다.

다음으로, 도 12d에 도시된 것처럼, 40㎛ 폭 및 120mm 길이의 슬릿(85a)의 선형 패턴을 갖는 네거티브 마스크(85)가 그 위에 놓이고, 네거티브 마스크(85) 상의 얼라인먼트 마크와 미경화 수지층(82)의 표면 상에 형성된 얼라인먼트 마크(84)를 정렬함에 의해 위치 지정되며, 그 후 미경화 수지층(82)의 표면은 초고압 수은등으로부터 3 J/㎠의 UV 광을 조사함에 의해 노광되어, 슬릿(85a)에 대응하는 미경화 수지층(82)의 부분을 광경화한다.

140℃에서 2분간의 열처리가 다음으로 수행된다. 미경화 수지층(82)의 미노광 부분은 다음으로 현상액으로서 55℃로 조정된 수계 플럭스 세제(Pinealpha ST-100SX, Arakawa Chemical Industries, Ltd. 제조)를 이용하여 현상 처리함에 의해 용해되고 제거된다. 물 및 에어 블로우를 이용한 최종 세정 이후에, 100℃에서 10분간 건조가 수행되어, 도 12e에 도시된 것처럼 미러면(M)을 갖는 코어(86)를 형성하게 된다.

다음으로, 도 12f에 도시된 것처럼, 1000Å 두께의 금이 미러면(M)이 형성된 영역에만 개구를 갖는 금속 마스크를 통해 미러면(M)의 표면 상에 진공 증착되어, 마이크로미러(87)를 제공한다.

다음으로, 도 12g에 도시된 것처럼, 상부클래드-형성 미경화 수지 시트 C(88)가 80℃ 및 0.3MPa의 진공 라미네이터를 이용하여 하부클래딩(81) 및 코어(86)를 덮도록 적층된다. 다음으로, 도 12h에 도시된 것처럼, 전기 회로(89a)가 이미 형성된 기판(89)(양면 동-클래드 라미네이트 R1766, Panasonic Electric Works Co., Ltd. 제조, 그 일면은 에칭되고, 타면은 회로로 형성됨)이 적층된 상부클래딩-형성 미경화 수지 시트 C(88)의 표면 상에 위치하고, 진공 라미네이터를 이용하여 그 위에 적층된다. 초고압 수은등으로 2 J/㎠ 광량의 노광이 임시 기판(80)측으로부터 수행되고, 140℃에서 1시간 동안의 열처리 이후에, 전기 회로가 이미 형성된 기판(89)을 접합한다.

임시 기판(80)이 순차적으로 벗겨지고, 그 후, 도 12i에 도시된 것처럼, 경사면에 대응하는 영역이 미리 에칭된 기판(90)(양면 동-클래드 라미네이트 R1766, Panasonic Electric Works Co., Ltd. 제조, 그 일면은 에칭됨)이 접착제를 이용하여 그 위에 적층된다. 다음으로, 관통홀(도시 없음)을 형성한 이후에, 동 도금 및 에칭하여, 소정 패턴을 갖는 회로(90a)가 형성된다. 솔더 레지스트가 형성되고, 그 후 금 도금 처리 및 스크린 인쇄가 수행되어, 전기 회로를 형성한다. 또한, 광학 입력/출력(91)이 라우팅에 의해 개방되어, 광전 복합 배선판(92)이 형성된다. 이 광전 복합 배선판(92)에서, 광 도파로에 진입하고 나오는 가이드된 광의 경로는 도 12i에 도시된 화살표로 표시된다.

광 손실의 평가

작업예 1 내지 3에서 얻어진 각 광전 복합 배선판 상에 형성된 광 도파로에 있어서의 광 손실의 측정이 아래와 같이 수행된다. 광전 복합 배선판의 표면 상의 코어의 일 단부의 마이크로미러에 대응하는 위치에 10㎛의 코어 직경 및 0.21의 개구수(NA)를 갖는 광학 섬유의 단부가 매칭 오일(실리콘 오일)을 통해 접속되고, 20㎛의 코어 직경 및 0.4의 NA를 갖는 광학 섬유의 단부가 코어의 다른 단부의 마이크로미러에 대응하는 위치에 매칭 오일을 통해 접속된다. 850nm의 파장을 갖는 LED 광원으로부터의 광은 10㎛의 코어 직경 및 0.21의 NA를 갖는 광학 섬유로부터의 광 도파로 A로 도입되고, 200㎛의 코어 직경 및 0.4의 NA를 갖는 광학 섬유를 통한 광 도파로 A를 나오는 광의 파워(P1)는 파워 측정기로 측정된다. 또한, 두 광학 섬유의 단부끼리 부딪히게 해서 광이 광 도파로 A를 통과하지 않는 상태에서의 광 파워(P0)가 파워 측정기로 측정된다. 광전 복합 배선판에서의 광 도파로에 의한 광 손실은 -10 log(P1/P0)을 계산하는 공식으로부터 결정된다. 또한, 광전 복합 배선판의 광 도파로 부분만의 광 손실을 측정하기 위하여, 광전 복합 배선판의 양 단부에서의 마이크로미러 부분이 절단되고, 따라서 길이가 100mm이고 양 단부에서 40㎛×40㎛ 코어 단면이 노광된 광 도파로를 형성하게 된다. 상술한 것과 동일한 방식으로, 광학 섬유는 광 도파로를 통해 나가는 광의 파워(P1)와 광 도파로가 광학 섬유들 사이에 개재하지 않는 경우의 광의 파워(P0) 모두가 측정된다. 광 도파로의 삽입으로 인한 손실은 -10 log(P1/P0)의 계산 공식으로부터 결정된다.

각 경우에 미러 손실은 0.5 dB 미만이다. 각 경우에 도파로 손실은 0.1dB/cm 미만이다. 그러므로, 본 발명은 우수한 투명성의 광 도파로 및 미러를 갖는 광전 복합 배선판을 제공한다.

상술한 것처럼, 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 본 발명의 방법은: 기판 상에 이미 형성된 제1 클래딩층의 표면 상에 코어를 형성하기 위한 미경화 광경화성 수지를 적층하는 광경화성 수지 시트 적층 단계; 단면에 45도의 경사각을 가지는 단일 에지 또는 단면에 2개의 45도의 경사각을 가지는 이중 에지를 갖는 블레이드를 구비하는 다이를 상기 블레이드가 상기 광경화성 수지 시트를 실질적으로 수직 관통하도록 가압함에 의해 코어에 광을 가이드하기 위한 미러면을 형성하는 미러면 형성 단계; 상기 광경화성 수지 시트를 선택적으로 노광하고 현상함에 의해 단부에 미러면이 위치한 코어를 형성하는 코어 형성 단계; 및 상기 코어를 매립하도록 제2 클래딩층을 형성하는 클래딩층 형성 단계를 포함한다.

이 구조에서, 미경화이며 탄성 상태이고, 그 시트가 제1 클래딩층의 표면 상에 형성되어 있는 코어 재료인, 광경화성 수지 시트에 대향하여 45도 경사각을 갖는 블레이드를 갖는 다이를 가압함에 의해, 절삭 공정이 이용되는 경우에 발생하는 유형의 절삭 마크를 남기지 않고 블레이드의 평활 상태가 그대로 전사되고 형성될 수 있다. 결과적으로, 평활 표면 처리된 미러면이 형성될 수 있다. 또한, 다이싱 블레이드를 이용한 절삭 공정이 채용되지 않으므로, 절삭 잔해의 부착에 의해 야기되는 유형의 광 손실이 억제될 수 있다. 또한, 광경화성 수지 시트가 코어를 형성하기 위하여 이동되는 경우, 다이에 부착된 미경화 수지를 제거하기 위한 각 가압 공정 이후의 다이 세정 작업이 제거될 수 있다.

다이가 평면형 전사면을 가지고, 블레이드가 전사면 상의 소정 위치로부터 아래로 매달리도록 하는 것이 바람직하다. 미러면을 형성하기 위한 블레이드가 평면형 전사면으로부터 아래로 매달리도록 형성되는 경우에, 블레이드가 광경화성 수지 시트에 대향하여 가압되는 경우에 넘쳐 나오는 수지에 의한 시트 표면의 팽창(swelling)이 전사면에 의해 억제될 수 있고, 평활화될 수 있다. 그러므로, 그러한 팽창을 제거하거나 표면을 평활화하기 위한 후처리가 필요없다. 동시에, 광 확산을 초래하는 팽창으로 인한 표면 불균일성이 제거되므로, 손실이 적은 광학 도파로가 취득될 수 있다.

또한, 상기 평면형 전사면을 가지는 다이는 투명성 재료로부터 형성되고 그 표면상에 상기 미러면이 그 단부에 위치하는 코어 패턴의 개구를 가지는 포토마스크가 형성되고, 또한 미러면 형성 단계에서 다이가 가압된 후, 다이를 가압된 상태로 유지한 상태로, 개구를 통해 코어 형성 단계에서의 선택적 노광이 수행되도록 하는 것이 바람직하다. 그러한 구조를 통해, 코어 및 미러면은 고정밀도로 정렬되어, 우수한 반사 효율을 갖는 미러가 형성되도록 하는 것을 가능하게 한다. 또한, 코어의 형성 및 미러면의 형성이 동시에 수행되므로, 관련된 공정은 간략화될 수 있다.

더욱이, 상기 다이의 상기 평면형 전사면 상의 소정의 위치에 상기 미러면 형성 단계에서의 다이 가압에 의해 형성될 상기 광경화성 수지 시트의 표면에 얼라인먼트 마크(I)를 형성하기 위한 요철부가 형성되며; 상기 미러면 형성 단계에서, 상기 요철부를 상기 광경화성 수지 시트에 전사함에 의해 상기 얼라인먼트 마크(I)가 상기 광경화성 수지 시트 표면 상에 형성되며; 상기 코어 형성 단계에서, 단부에 미러면이 위치한 코어 패턴 개구 및 얼라인먼트 마크(II)를 갖는 포토마스크를 이용하여, 상기 얼라인먼트 마크(II)가 상기 얼라인먼트 마크(I)에 일치하도록 상기 포토마스크가 배치된 이후에 상기 광경화성 수지 시트가 상기 개구를 통해 선택적으로 노광되는 것이 바람직하다. 이러한 방식에서, 고정밀도로 코어 및 미러면을 정렬하는 것이 가능하여, 우수한 반사 효율을 갖는 미러가 형성되는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 광전 복합 배선판은 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 전술한 방법 중 하나에 의해 형성된 광 도파로를, 전기 회로가 그 위에 형성된기판 상에, 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러한 미러면을 갖는 광학 도파로에서, 미러 손실이 감소되고, 광전 복합 배선판의 저손실을 초래한다.

산업적 이용가능성

본 발명에 따르면, 코어 재료의 역할을 하는 연성의 미경화 광경화성 수지 시트에 미러 형상을 가압 및 전사함에 의해, 다이의 연성 상태는 절삭 공정의 경우에서의 절삭 잔해를 남기지 않고 바로 전사될 수 있다. 이러한 이유로, 미러에서의 광 손실이 감소될 수 있다. 또한, 광경화성 수지 시트가 코어를 형성하기 위하여 이용되므로, 액상 경화 수지가 이용되는 경우의 각각의 다이 가압 공정에서 반드시 수행되어야 하는 다이의 세정이 제거될 수 있다.

Claims (5)

1. 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하기 위한 방법으로서,
   기판상에 형성된 제1 클래딩층의 표면에, 코어를 형성하기 위한 미경화 광경화성 수지 시트를 적층하는 광경화성 수지 시트 적층 단계;
   단면에 45도의 경사각을 가지는 단일 에지 또는 단면에 2개의 45도의 경사각을 가지는 이중 에지를 갖는 블레이드를 구비하는 다이를 상기 블레이드가 상기 광경화성 수지 시트를 실질적으로 수직 관통하도록 가압함에 의해 코어에 광을 가이드하기 위한 미러면을 형성하는 미러면 형성 단계;
   상기 광경화성 수지 시트를 선택적으로 노광하고 현상 처리함에 의해 단부에 미러면이 위치한 코어를 형성하는 코어 형성 단계; 및
   상기 코어를 매립하도록 제2 클래딩층을 형성하는 클래딩층 형성 단계
   를 포함하는 미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 다이는 평면형 전사면을 가지고, 상기 블레이드는 상기 전사면 상의 소정 위치로부터 하방으로 매달린, 미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 다이는 투명 재료로 제조되고, 단부에 상기 미러면이 위치한 코어 패턴 개구를 갖는 포토마스크가 상기 다이의 표면상에 형성되며,
   상기 미러면 형성 단계에서 상기 다이가 가압된 후에, 상기 다이가 가압된 상태를 유지하면서 상기 코어 형성 단계에서의 선택적 노광이 상기 개구를 통해 수행되는, 미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 다이의 상기 평면형 전사면 상의 소정의 위치에 상기 미러면 형성 단계에서의 다이 가압에 의해 상기 광경화성 수지 시트의 표면에 얼라인먼트 마크(I)를 형성하기 위한 요철부(uneven feature)가 형성되며,
   상기 미러면 형성 단계에서, 상기 요철부를 상기 광경화성 수지 시트에 전사함에 의해 상기 얼라인먼트 마크(I)가 상기 광경화성 수지 시트 표면 상에 형성되며,
   상기 코어 형성 단계에서, 단부에 미러면이 위치한 코어 패턴 개구 및 얼라인먼트 마크(II)를 갖는 포토마스크를 이용하여, 상기 얼라인먼트 마크(II)가 상기 얼라인먼트 마크(I)에 일치하도록 상기 포토마스크가 배치된 이후에 상기 광경화성 수지 시트가 상기 개구를 통해 선택적으로 노광되는, 미러면을 갖는 광 도파로 제조 방법.
5. 상부에 전기 회로가 형성된 기판상에, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 미러면을 갖는 광 도파로를 제조하는 방법에 의해 형성된 광 도파로를 포함하는 광전 복합 배선판.

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