JP5662455B2 - 光印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光印刷回路基板及びその製造方法に関するものである。

通常、用いられている印刷回路基板（ＰＣＢ）は銅薄膜回路が具現された基板をコーティング処理して各種部品を差し込んで電気信号の転送に用いられる。このような既存の印刷回路基板は、電気素子である部品の処理能力に基板の電気的信号の転送能力が追随しないという信号転送に問題がある。特に、このような電気信号は、外部環境に敏感で、雑音が発生して高精密を要求する電子製品に大きな障害となる。これに対する補完として銅のような金属性回路の代わりに、光導波路を用いた光印刷回路基板が開発されて、電波妨害、雑音などに対して一層安定した高精密最新装置の生産が可能になった。

図１は、従来の光印刷回路基板の構造を示す概念図である。

図１を参照すると、従来の光印刷回路基板は、光連結のために、発光素子５、送信処理チップ７、受光素子６、受信処理チップ８、光連結ブロック１、及び光導波路１０を含む。

特に、発光素子５、送信処理チップ７、受光素子６、及び受信処理チップ８を取り付けるための印刷回路基板３が備えられ、光連結ブロック１と光印刷回路基板４との間と、光連結ブロック１と発光素子５及び受光素子６との間はガイドピン２により連結される。

しかしながら、このような従来の光印刷回路基板では、印刷回路基板３と光印刷回路基板４との間の電気的信号を連結するラインでノイズが発生することがあり、発光素子５及び受光素子６と光連結ブロック１との連結部分、または光連結ブロック１と光印刷回路基板４の内の光導波路１０との連結部分で整列誤差が発生して光損失が発生する短所がある。

また、ガイドピン２を使用するによって、使用時、振動や温度変化に従うガイドピン２の離脱または変形の問題が発生する。

本発明の目的は、新たな構造を有する光印刷回路基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、光連結モジュール、送信モジュール、及び受信モジュールのアライメントが容易な光印刷回路基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の更なる他の目的は、光連結モジュール、送信モジュール、及び受信モジュールが固く結合できる光印刷回路基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明に従う光印刷回路基板は、少なくとも１つ又は２以上の内層と上記内層を電気的に連結する回路パターンを具備する印刷回路基板、及び上記印刷回路基板の内部に埋め込まれる光送信部、光受信部、及び上記光送信部と上記光受信部とを連結する光導波路を含む光連結モジュールを含み、上記印刷回路基板には、上記光送信部及び光受信部の上側が上記印刷回路基板の表面より低く形成されるアライメントパターン領域が形成される。

本発明に従う光印刷回路基板の製造方法は、絶縁層の上に回路パターンが形成されたベース内層を形成する第１ステップ、上記ベース内層または上記ベース内層の上の内層を加工して形成されたキャビティに光連結モジュールを配置する第２ステップ、上記光連結モジュール以外の領域に相互に電気的に連結される内層を少なくとも１つ又は２以上形成する第３ステップ、及び上記内層のうち、最外部の内層の表面を選択的に除去してアライメントパターン領域を形成する第４ステップを含む。

本発明によれば、新たな構造を有する光印刷回路基板及びその製造方法が得られる。

本発明によれば、光連結モジュール、送信モジュール、及び受信モジュールのアライメントが容易な光印刷回路基板及びその製造方法が得られる。

本発明によれば、光連結モジュール、送信モジュール、及び受信モジュールが固く結合できる光印刷回路基板及びその製造方法が得られる。

従来の光印刷回路基板を説明する図である。 本発明に従う光印刷回路基板の要部を概略的に示す断面図である。 本発明に従う光印刷回路基板の要部を概略的に示す断面図である。 本発明に従う光印刷回路基板の製造工程を示すフロー図である。 本発明に従う光印刷回路基板の製造工程を示す図である。 本発明に従う他の実施形態としての光印刷回路基板の要部を概略的に示す断面図である。 本発明に従う他の実施形態としての光印刷回路基板の要部を概略的に示す断面図である。 本発明に従う他の実施形態としての光印刷回路基板の要部を概略的に示す断面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明に従う構成及び作用を具体的に説明する。添付図面を参照して説明するに当たって、図面番号に関わらず、同一な構成要素は同一な参照符号を付与し、これに対する重複説明は省略する。第１、第２などの用語は多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は用語により限定されてはならない。用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使われる。

本発明は、光印刷回路基板を構成する光連結モジュールを一体型に構成し、光連結モジュールが印刷回路基板の内に埋め込まれると共に、光連結モジュールの露出部位が印刷回路基板の表面より低く形成して全体的な光連結システムの機械的安定性を確保し、送受信ノイズを除去する。

図２は、本発明に従う光印刷回路基板の内部構成を示す実施形態の断面図である。

本発明に従う光印刷回路基板Ｐは、少なくとも１つ以上の内層１１０、１２０、１３０と、内層１１０、１２０、１３０を電気的に連結する回路パターン１３１を含む。

光印刷回路基板Ｐは、光送信部Ｔｘ、光導波路Ｆ、及び光受信部Ｔｒを含む光連結モジュール１００を含み、光印刷回路基板Ｐには光連結モジュール１００の一部が露出するようにアライメントパターン領域Ｘが形成される。

特に、本発明は光連結モジュール１００を配置するに当たって、光印刷回路基板Ｐの表面より低いアライメントパターン領域Ｘに光連結モジュール１００の一部面が露出する。したがって、アライメントパターン領域Ｘが光印刷回路基板Ｐの表面より低い凹なパターンの段差を有する構造で形成される。

具体的に説明すると、本発明に従う光印刷回路基板Ｐにおいて、内層１１０、１２０、１３０は単層または複数の層からなることができ、本発明では複数の層を具備した構造を例として説明する。

各々の内層１１０、１２０、１３０は、ベース内層１１０とその上下部に少なくとも１つ以上の内層１２０、１３０が電気的に導通するバンプ、または導通ホール１１２を通じて連結される構造を具備し、このようなベース内層１１０と他の内層１２０、１３０には光連結モジュール１００が形成される。

光連結モジュール１００は、光送信部Ｔｘと光受信部Ｔｒ、そして光送信部Ｔｘと光受信部Ｔｒとを連結する光導波路Ｆが一体型に連結された構造で形成される。また、支持部材のような外部部材で光導波路Ｆの外部を保護することもできる。光導波路Ｆは、光信号を送受信できる光ファイバが利用できる。特に、光連結モジュール１００の端部を構成する光送信部Ｔｘと光受信部Ｔｒの表面は、光印刷回路基板Ｐの外部に露出される構造で形成される。

したがって、本発明に従う光連結モジュール１００は、光印刷回路基板Ｐの表面より低いアライメントパターン領域Ｘを具備し、アライメントパターン領域Ｘは、光印刷回路基板Ｐの表面よりは低い凹なパターンの段差を有する構造で形成される。

アライメントパターン領域Ｘは、光印刷回路基板Ｐの内部に埋め込み型で取り付けられた光連結モジュール１００の両端部に形成される光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒの表面が露出するように凹な空間で構成され、これは光印刷回路基板Ｐの最外部表面１４０から最外部内層１３０の一部分までの距離である深さＹを有することができる。

従来は、光印刷回路基板の表面と同一な高さ、またはその上側に送信モジュール及び受信モジュールを取り付けるため、ガイドピンを固定するためのピンホールの整列が必須であり、それによって、アライメントミスなどの不良が発生して製造工程が遅延される。また、ガイドピンだけで固定されるので、送信モジュール及び受信モジュールの固定力が弱まって、光印刷回路基板の機械的強度が低下する問題が発生した。

本発明でのアライメントパターン領域Ｘに配置される光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒに送信モジュール及び受信モジュールを取り付ける場合、アライメントの便宜性と機械的な強度を同時に確保できるようになる長所が具現され、これに対しては以下に詳細に説明する。

図３は、本発明に従うアライメントパターン領域Ｘを拡大した要部拡大図である。

図３（ａ）に示すように、本発明に従うアライメントパターン領域Ｘは、光印刷回路基板Ｐの表面より低い段差を有する凹パターンの形状を具備し、その下部には光連結モジュール１００の光送信部Ｔｘまたは光受信部Ｔｒが露出される。光送信部Ｔｘまたは光受信部Ｔｒには送信モジュールまたは受信モジュール１６０が取り付けられて連結できる。アライメントパターン領域Ｘの段差によって送信モジュールまたは受信モジュール１６０も光印刷回路基板Ｐの表面より低く埋め込まれることもできる。送信モジュールは、Ｅ／Ｏコンバータ（Electro optical convertor）であり、受信モジュールはＯ／Ｅコンバータ（Optical Electro convertor）になることもできる。

勿論、図３（ｂ）に示すように、場合によって、送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部分のみアライメントパターン領域Ｘの内に配置されることもできる。即ち、光連結モジュール１００は光印刷回路基板Ｐの表面より低く取り付けられ、アライメントパターン領域Ｘに送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部が挿入されて、送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部は、光印刷回路基板Ｐの表面より突出する構造で形成することも可能である。

どの場合でも、アライメントパターン領域Ｘの段差領域に別途のアライメント無しでも送信モジュールまたは受信モジュール１６０が取り付けることができ、付加的に、ガイドピン１５０を通じてもう一度光連結モジュール１００と送信モジュールまたは受信モジュール１６０が連結できるようになる。

このようなアライメントパターン領域Ｘの存在は、光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒに送信モジュールまたは受信モジュール１６０を取り付ける場合、別途のアライメントを必要としないで、凹なオープン領域であるアライメントパターン領域Ｘに直ちに挿入する自動アライメント機能を具現できるので、アライメントの努力が非常に低減され、ガイドピン１５０のみを用いる結合よりアライメントパターン領域Ｘに埋め込み型に送信モジュールまたは受信モジュール１６０が埋め込まれる構造で結合が可能であり、結合力が強くなり機械的強度を確保できるようになる。

図４及び図５は、本発明に従う光印刷回路基板の製造工程を示すフロー図と工程概念図を示すものである。

本発明に従う光印刷回路基板の製造工程は、絶縁層の上に回路パターンが形成されたベース内層を形成する第１ステップ、ベース内層またはベース内層の上に他の内層を加工して形成されたキャビティに光連結モジュールを埋め込む第２ステップ、そして光連結モジュールを除外した領域に各々が電気的に連結される内層を少なくとも１つ以上形成する第３ステップ、及び最外部の内層の表面を加工してアライメントパターン領域を形成する第４ステップを含む。第２ステップで、埋め込みパターンを加工する工程は、ベース内層を直接加工して形成し、または、ベース内層の上面に積層される他の内層を加工して形成することもできる。以下、ベース内層を加工して埋め込みパターンを形成する工程を例として説明する。

具体的に工程を説明すると、次の通りである。

まず、第１ステップで、コア層を形成するベース内層１１０を形成する。ベース内層１１０は絶縁層で形成され、絶縁層に他の内層と電気的な連結のための導通ホール１１２と回路パターン１１１が形成される。（Ｓ１）

第２ステップで、ベース内層１１０を機械的または化学的加工により選択的に除去することによって、光連結モジュール１００を埋め込むことができるキャビティを形成し、キャビティに光連結モジュール１００を埋め込む。光連結モジュール１００は、光送信部Ｔｘ、光受信部Ｔｒ、及び光導波路Ｆを含む。光連結モジュール１００の光送信部Ｔｘ、光受信部Ｔｒ、及び光導波路Ｆは、一体型に形成され、光連結モジュール１００の外部には支持ユニットとしてケースを形成することもできる。また、キャビティを形成するための機械的加工は、レーザードリルを用いたドリリングなどの加工法が適用され、キャビティを形成するための化学的な加工はフォトリソグラフィを用いたパターニング方式が適用できる。（Ｓ２）

第３ステップで、光連結モジュール１００が形成された部分の以外の領域に少なくとも１つ以上の内層１２０、１３０を形成する。少なくとも１つ以上の内層１２０、１３０は、ベース内層１１０の上部に内層１２０を塗布し、銅（Ｃｕ）層を加工して回路パターン１２１を形成し（Ｓ３１）、また内層１３０を塗布し、回路パターンを形成することができる（Ｓ３２）。以上のような内層１２０、１３０の形成は、反復工程により多数の層を積層可能であることは勿論である。但し、光連結モジュール１００の端部である光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒが最外部内層１３０の内に挿入されるように、光連結モジュール１００の高さより高く最外部内層１３０を形成する。（Ｓ３）

第４ステップでは、最外部内層１３０とその上部に形成された回路パターン１３１、回路パターンの保護のためのソルダーレジスト層１４０などが形成される。そして、機械的または化学的加工によりアライメントパターン領域Ｘを形成する。アライメントパターン領域Ｘは、光印刷回路基板の最外層の表面より低い高さを有するパターンで機械的または化学的加工を遂行して形成することができる。また、加工時、光連結モジュール１００の端部の光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒの表面が露出する段階まで進行する。

次に、アライメントパターン領域Ｘを自動アライメント基点にして送信モジュールまたは受信モジュールを容易に取り付けることができ、送信モジュールまたは受信モジュールの少なくとも一部分がアライメントパターン領域Ｘの内に埋め込まれる。（Ｓ４）

したがって、本発明に従う光印刷回路基板は、外部衝撃により送信モジュールまたは受信モジュールが分離または破損される可能性が減少し、送信モジュールまたは受信モジュールがより硬く固定されるので、信号伝達時、ノイズが減少する。

図６乃至図８は、本発明に従う実施形態としての光印刷回路基板を説明する図である。

図６の実施形態は、光連結モジュール１００の他の構造を示すものであって、光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒを構成するブロック構造の一部分がベース内層１１０まで挿入され、両ブロックを連結する光導波路Ｆが形成される構造を示すものである。光連結モジュールの上部には送信モジュールまたは受信モジュール１６０が光印刷回路基板の表面より低く形成される。

図７の実施形態は、光連結モジュール１００の他の構造を示すものであって、光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒを構成するブロック構造の一部分がベース内層１１０まで挿入され、両ブロックを連結する光導波路Ｆが形成される構造を示すものである。光連結モジュール１００の上部には送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部分が光印刷回路基板の表面より高く形成される。

図８の実施形態は、光連結モジュール１００の他の構造を示すものであって、光送信部Ｔｘ及び光受信部Ｔｒを構成するブロック構造の一部分がベース内層１１０まで挿入されず、ベース内層１１０の上部に位置した内層１２０に挿入され、両ブロックを連結する光導波路Ｆが形成される構造を示すものである。勿論、光連結モジュール１００の上部には送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部分が光印刷回路基板の表面より高く形成され、送信モジュールまたは受信モジュール１６０の一部分が光印刷回路基板の表面より低く形成されることもできる。

前述したような本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明した。しかしながら、本発明の範疇から逸脱しない限度内では多様な変形が可能である。本発明の技術的事象は本発明に記述した実施形態に限定して定まってはならず、特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等なものにより定まるべきである。

本発明は、光印刷回路基板及びその製造方法に適用できる。

Claims (12)

1. 少なくとも１つ又は２以上の内層と前記内層を電気的に連結する回路パターンを具備し、複数のアライメントパターン領域が形成された印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板の前記内層に形成されたキャビティ内に埋め込まれ、光送信部、光受信部、及び前記光送信部と前記光受信部とを連結する光導波路を含む光連結モジュールと、
   前記アライメントパターン領域に挿入されて前記光連結モジュールと連結される送信モジュール及び受信モジュールと、を含み、
   前記光連結モジュールは前記光送信部、前記光受信部及び前記光導波路と一体的に形成され、
   前記アライメントパターン領域によって前記光送信部及び光受信部の上面は前記印刷回路基板の表面より低く、
   前記光送信部の上面と、前記光受信部の上面は、前記複数のアライメントパターン領域を通じて各々外部に露出され、
   前記送信モジュールは、前記複数のアライメントパターン領域のうちいずれか１つに挿入されて、下面が前記光送信部の上面と直接接触し、
   前記受信モジュールは、前記複数のアライメントパターン領域のうち他の１つに挿入されて、下面が前記光受信部の上面と直接接触することを特徴とする、光印刷回路基板。
2. 前記アライメントパターン領域は、前記印刷回路基板の最外部表面より低い、少なくとも１つ以上の凹パターンで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
3. 前記アライメントパターン領域は、前記印刷回路基板の最外部表面から最外部内層の一部分までの深さを有することを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
4. 前記送信モジュール及び受信モジュールは、前記光連結モジュールとガイドピンを通じて連結されることを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
5. 前記送信モジュールは、Ｅ／Ｏコンバータであり、前記受信モジュールはＯ／Ｅコンバータを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
6. 前記送信モジュール及び受信モジュールは、少なくとも一部分が前記印刷回路基板の表面より低く配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
7. 絶縁層の上に回路パターンが形成されたベース内層を形成する第１ステップと、
   前記ベース内層または前記ベース内層の上の内層を加工してキャビティを形成し、前記の形成されたキャビティに光連結モジュールを配置する第２ステップであって、前記光連結モジュールが光送信部、光受信部及び、前記光送信部と前記光受信部とを連結する光導波路と一体的に形成される、第２ステップと、
   前記光連結モジュール以外の領域に相互に電気的に連結される内層を少なくとも１つ又は２以上形成する第３ステップと、
   前記内層のうち、最外部の内層の表面を選択的に除去して複数のアライメントパターン領域を形成する第４ステップと、
   前記複数のアライメントパターン領域に各々挿入されて前記光連結モジュールとアライメントされて取り付けられる送信モジュール及び受信モジュールを形成する第５ステップと、を含み、
   前記光送信部の上面と、前記光受信部の上面は、前記複数のアライメントパターン領域を通じて各々外部に露出され、
   前記送信モジュールは、前記複数のアライメントパターン領域のうちいずれか一つに挿入されて、下面が前記光送信部の上面と直接接触し、
   前記受信モジュールは、前記複数のアライメントパターン領域のうち他の一つに挿入されて、下面が前記光受信部の上面と直接接触することを特徴とする、光印刷回路基板の製造方法。
8. 前記第２ステップは、
   前記ベース内層または前記ベース内層の上の内層を機械的加工または化学的加工を用いたパターン形成法を用いてキャビティを形成するステップであることを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。
9. 前記第３ステップは、
   前記内層のうち、最外部の内層は前記光連結モジュールの高さより大きく形成するステップであることを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。
10. 前記アライメントパターン領域は、最外部内層の表面より低い段差を具備した凹パターンであることを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。
11. 前記アライメントパターン領域は、機械的加工または化学的加工を用いて形成されることを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。
12. 前記アライメントパターン領域は、前記光連結モジュールの一部の表面が露出するように形成されることを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。

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