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KR101865933B1 - 광 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

광 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR101865933B1
KR101865933B1 KR1020110132356A KR20110132356A KR101865933B1 KR 101865933 B1 KR101865933 B1 KR 101865933B1 KR 1020110132356 A KR1020110132356 A KR 1020110132356A KR 20110132356 A KR20110132356 A KR 20110132356A KR 101865933 B1 KR101865933 B1 KR 101865933B1
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 광 모듈은 제 1 측면이 경사지게 형성되며, 상부에 수용 홈이 형성된 제 1 하부 케이스; 상기 하부 케이스의 수용 홈에 삽입된 광 전송부; 및 상기 하부 케이스 위에 결합하여 상기 상부 케이스에 삽입된 광 전송부를 매립하는 제 1 상부 케이스를 포함하며, 상기 제 1 하부 케이스의 제 2 측면에는 제 2 하부 케이스와의 결합을 위한 적어도 하나의 결합 홈이 형성되어 있다.

Description

광 모듈, 이를 포함하는 광 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법{Optical Module, Optical Printed Circuit Board and Fabricating method of the same}
본 발명은 광 인쇄회로기판의 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상 이용되고 있는 인쇄회로기판(PCB)은 전기적 인쇄회로기판으로 구리 박막 회로가 구현된 기판을 코팅 처리하여 각종 부품을 꽂아 전기 신호 전송에 의해 이용된다. 이와 같은 기존의 전기적 인쇄회로기판은 전기 소자인 부품의 처리능력보다 기판의 전기적 신호 전송능력이 따라가지 못하여 신호 전송에 문제가 있다.
특히 이러한 전기신호는 외부환경에 민감하고 잡음현상이 발생하여 고정밀을 요구하는 전자제품에 커다란 장애가 된다. 이에 대한 보완으로 전기적 인쇄회로기판의 구리와 같은 금속성 회로 대신, 광 도파로를 이용한 광 인쇄회로기판이 개발되어, 전파방해, 잡음현상 등에 더욱 안정적인 고정밀 첨단장비의 생산이 가능해 졌다.
종래 기술에 따르면, 광 인쇄회로기판의 경우, 선행문헌 1(공개번호 10-2011-0038522)에 개시된 바와 같이 광 섬유를 90도로 구부려 광 도파로를 제조하거나, 선행문헌 2(공개번호 10-2010-0112731)에 개시된 바와 같이 내부 코어층에 미러를 형성하여 광 도파로를 제조한다.
그러나, 상기 선행문헌 1에서는 광 인쇄회로기판의 제조에 있어, 광 섬유와 신호 전송부(TX) 및 신호 수신부(RX)의 연결을 위해 광 섬유를 90°도로 꺾는 구조를 적용하였는데, 상기 광 섬유를 90°로 꺾는 과정에서 광 손실이 발생하게 된다. 또한, 인쇄회로기판 내 매립을 위한 적층 공정 중 상기 광 섬유의 꺾인 부위와 인쇄회로기판 층 간에 단차가 있을 경우, 높은 압력을 받게 되어 전송 손실이 발생한다. 또한, 꺾인 부위를 포함하는 광 모듈의 총 두께는 인쇄회로기판의 전체 두께를 증가시키게 된다.
또한, 상기 선행문헌 2에서는 외부로 돌출된 코어는 인쇄회로기판의 내부 매립을 위한 공정 진행에 있어, 적층 시 열, 압력 및 레진 흐름에 의한 변형(말림 또는 비틀림 등)으로 각도 유지가 힘든 문제점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 새로운 구조의 광 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법을 제공하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 비대칭형 광 모듈을 제공하도록 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 모듈은 제 1 측면이 경사지게 형성되며, 상부에 수용 홈이 형성된 제 1 하부 케이스; 상기 하부 케이스의 수용 홈에 삽입된 광 전송부; 및 상기 하부 케이스 위에 결합하여 상기 상부 케이스에 삽입된 광 전송부를 매립하는 제 1 상부 케이스를 포함하며, 상기 제 1 하부 케이스의 제 2 측면에는 제 2 하부 케이스와의 결합을 위한 적어도 하나의 결합 홈이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판은 회로 패턴이 형성된 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 내부에 매립되며, 제 1 측면 및 상기 제 1 측면과 대면하는 제 2 측면이 서로 다른 경사각을 가지는 비대칭 형상으로 형성된 적어도 하나의 광 모듈; 및 상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 광소자를 포함한다.
또한, 광 인쇄회로기판의 제조 방법은 상부에 수용 홈이 형성된 하부 케이스를 준비하는 단계; 상기 준비된 하부 케이스의 수용 홈에 광 전송부를 삽입하는 단계; 및 상기 하부 케이스 위에 상기 광 전송부의 상면을 감싸는 상부 케이스를 결합하여 광 모듈을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 하부 케이스의 제 1 측면은 광의 진행 경로에 대해 경사지게 형성되고, 상기 제 1 측면과 대면하는 제 2 측면은 직각으로 형성된다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 측면이 경사지게 형성된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 광 섬유나 광 도파로를 삽입하고, 그에 따라 상기 상부 및 하부 케이스의 측면에 광 반사를 위한 반사부를 형성함으로써, 광 손실 특성을 개선하고 전체적인 광 인쇄회로기판의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 광 도파로나 광 섬유에 직접적인 가공을 하지 않은 상태로 임의의 길이 및 방향으로 광 결합을 유도할 수 있으며, 광 도파로나 광 섬유 등의 개별 가공보다 우수한 공정 효율을 통해 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 모듈을 설명하는 도면이다.
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 광 모듈의 제조 방법을 단계별로 설명하기 위한 투시도 및 단면도이다.
도 6 및 7은 복수 개의 광 모듈의 결합 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 9 내지 13은 도 8에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 15 내지 19는 도 14에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 측면이 경사지게 형성된 상부 케이스와 하부 케이스 내부에 광 섬유나 광 도파로를 삽입하고, 그에 따라 상기 상부 및 하부 케이스의 측면에 광 반사를 위한 반사부를 형성함으로써, 광 손실 특성을 개선하고 전체적인 광 인쇄회로기판의 두께를 감소시킬 수 있도록 한다. 또한 광 도파로나 광 섬유에 직접적인 가공을 하지 않은 상태로 임의의 길이 및 방향으로 광 결합을 유도할 수 있으며, 광 도파로나 광 섬유 등의 개별 가공보다 우수한 공정 효율을 통해 생산성을 증대시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 모듈을 설명하는 도면이다. (a)는 광 모듈의 투시도이고, (b)는 광 모듈의 단면도이다.
도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 광 모듈(100)은 하부 케이스(110), 상기 하부 케이스(110)의 일 측면에 형성된 결합 홈(114), 상기 하부 케이스(110) 위에 결합되는 상부 케이스(130) 및 상기 하부 케이스(110)와 상부 케이스(130) 내부에 삽입되는 광 전송부(120)와, 상기 하부 케이스(110) 및 상부 케이스(130)의 좌측면에 형성된 반사부(140)를 포함한다.
하부 케이스(110)는 상부에 수용 홈(112)이 형성된다. 상기 수용 홈(112)은 상기 광 전송부(120)가 용이하게 안착할 수 있도록 하는 안착 공간을 제공한다.
하부 케이스(110)는 광을 투과시키는 광 투과성 물질로 형성된다. 더욱 바람직하게는, 하부 케이스(110)는 상기 광 전송부(120)를 구성하는 물질보다 굴절률이 낮은 물질로 형성된다.
하부 케이스(110)의 제 1 측면은 광의 전송 경로에 대하여, 일정 경사각을 가지며, 상기 제 1 측면과 대면하는 제 2 측면은 상기 제 1 측면과 다른 각도를 갖는다. 이에 따라, 하부 케이스(110)의 단면은 좌우가 비대칭 형상을 가진다.
바람직하게는, 하부 케이스(110)는 하면, 상기 하면의 일단으로부터 상측 방향으로 연장 형성되는 좌측면과, 상기 하면의 타단으로부터 상측 방향으로 연장 형성되는 우측면을 포함한다.
이때, 상기 하부 케이스(110)의 하면과 좌측면이 이루는 내각은 45° 또는 135°로 형성되는 것이 바람직하다. 하부 케이스(110)의 하면과 좌측면이 이루는 내각은 광의 최초 입사 방향에 의해 결정된다.
또한, 상기 하부 케이스(110)의 하면과 우측면이 이루는 내각은 상기 하면과 좌측면이 이루는 내각과 상이하다. 상기 하부 케이스(110)의 하면과 우측면이 이루는 내각은 90°이다.
즉, 하부 케이스(110)의 좌측면은 45° 또는 135°로 경사지게 형성되고, 우측면은 90°로 하면과 수직으로 형성된다. 이에 따라, 하부 케이스(110)의 단면은 중앙 지점을 기준으로 좌측 형상과, 우측 형상이 서로 비대칭 형상을 갖는다.
하부 케이스(110)의 우측면에는 결합 홈(114)이 형성된다. 이는 추후, 다른 하부 케이스와의 결합을 위해 형성된다.
결합 홈(114)은 바람직하게 최종 제조된 광 모듈(100)의 중앙 지점에 위치하는 것이 바람직하다.
즉, 결합 홈(114)은 하부 케이스(110)의 하면과 상부 케이스(130)의 상면을 연결하는 직선의 중앙 지점에 위치한다.
이는, 추후 복수 개의 하부 케이스(110)를 결합할 때, 다른 하부 케이스의 하면이 아래 방향에 놓이도록 결합할 수도 있고, 상기 다른 하부 케이스의 하면위 윗 방향에 놓이게 결합할 수 있도록 하기 위함이다.
다시 말해서, 최종적으로 제조된 복수의 광 모듈을 상호 결합할 때, 하나는 하부 케이스가 아래에 놓이도록 하고, 다른 하나는 하부 케이스가 상부 케이스보다 위에 놓이도록 할 때, 상기 복수의 광 모듈 내에 포함된 광 전송부가 가상이 직선상에 놓이도록 하기 위함이다.
상부 케이스(130)는 하부 케이스(110) 위에 결합된다.
상부 케이스(130)는 광을 투과시키는 광 투과성 물질로 형성된다. 더욱 바람직하게는, 상부 케이스(130)는 상기 하부 케이스(110)와 동일하게 상기 광 전송부(120)를 구성하는 물질보다 굴절률이 낮은 물질로 형성된다.
상부 케이스(130)는 하면, 상기 하면의 일단으로부터 상측 방향으로 연장 형성되는 좌측면과, 상기 하면의 타단으로부터 상측 방향으로 연장 형성되는 우측면을 포함한다.
이때, 상기 상부 케이스(130)의 하면과 좌측면이 이루는 내각은 90°이고, 또한, 상기 상부 케이스(130)의 하면과 우측면이 이루는 내각도 90°이다.
광 전송부(120)는 상기 상부 케이스(130)와 하부 케이스(110) 내부에 매립된다.
광 전송부(120)는 광의 전송 경로를 제공한다.
이때, 상기 광 전송부(120)는 광 섬유(fiber)로 구성될 수 있다.
이와 다르게, 상기 광 전송부(120)는 광신호를 전달하는 코어층과, 상기 코어층 둘레를 감싸는 상부 또는 하부 클래드층을 포함하는 광 도파로로 구성될 수 있다.
상기 하부 케이스(110)의 좌측면에는 반사부(140)가 형성된다.
바람직하게, 하부 케이스(110)의 측면 중 경사지게 형성된 측면에는 반사부(140)가 형성된다.
반사부(140)는 추후 설명할 광 송신기로부터 발생한 빛을 수신하고, 그에 따라 상기 수신한 빛을 입사 방향에 대해 수직 방향으로 반사시킬 수 있다.
또한, 반사부(140)는 광 송신기가 아닌 다른 반사부를 통해 반사된 광을 입사 방향에 대해 수직 방향으로 반사시킬 수 있다.
상기 반사부(140)는 상기 하부 케이스(110)의 좌측면이 가지는 경사각에 대응하는 경사각을 가진다. 상기 반사부(140)는 금속물질을 코팅, 적층 및 스프레이 방식으로 적층하여 형성할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 모듈(100)은 하부 케이스(110)와 상부 케이스(130) 내부에 광 전송부(120)를 삽입하고, 그에 따라 일정 경사각을 가지는 하부 케이스(110)의 좌측면에 반사부(140)를 형성한다.
또한, 상기 반사부(140)가 형성되지 않은 하부 케이스(110)의 우측면에는 상기 내부에 매립된 광 전송부(120)의 일단이 노출된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 단면이 상호 비대칭 형상을 가지는 광 모듈(100)을 제공하고, 광 모듈(100)의 일 측면은 경사지게 형성하여 반사부(140)를 형성하고, 다른 한 측면은 수직으로 형성하여, 내부에 매립된 광 전송부(120)의 일단이 노출되도록 한다.
따라서, 상기와 같이 제조된 하나의 광 모듈만을 이용하여 외부로 광을 전송하거나, 외부에서 전송되는 광을 수신하는 기능을 하는 광 모듈(100)을 제공한다. 또한, 상기와 같이 한 측면에 결합 홈이 형성된 복수 개의 광 모듈 사이에 결합 핀을 삽입시킬 수도 있도록 하여, 광 경로를 용이하게 변경하도록 한다. 이때, 광 경로를 제공하기 위해서 광 모듈 내부에 형성된 광 전송부(120)는 그 어떠한 가공도 이루어지지 않음으로 광 전송 효율을 높여 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 모듈의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 광 모듈의 제조 방법을 단계별로 설명하기 위한 투시도 및 단면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면 하부 케이스(110)를 준비한다.
하부 케이스(110)는 광을 투과할 수 있는 광 투과성 물질로 형성된다.
바람직하게는, 하부 케이스(110)는 추후 삽입되는 광 전송부(120)를 구성하는 물질보다 굴절률이 낮은 물질로 형성된다.
하부 케이스(110)는 예를 들면, 아크릴(acryl), 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 불소화아크릴, 또는 불소화 폴리이미드 등의 폴리머 계열의 재질로 이루어진다.
하부 케이스(110)의 상부에는 수용 홈(112)이 형성된다. 상기 제 1 수용 홈(112)은 추후 형성되는 광 전송부(120)의 사이즈에 대응하도록 레이저로 상기 하부 케이스(110)의 상부를 가공하여 형성할 수 있다.
또한, 수용 홈(112)은 광 전송부(120)의 두께에 맞는 깊이를 갖도록 형성된다. 즉, 수용 홈(112)의 깊이는 광 전송부(120)의 두께와 동일하거나 크도록 하여, 수용 홈(112) 내부로 상기 광 전송부(120)가 완전히 삽입되도록 한다.
상기 수용 홈(112)은 상기 광 전송부(120)의 종류에 따라 단일 개로 형성될 수 있으며, 이와 다르게 복수 개로 형성될 수 있다.
만약, 추후 삽입되는 광 전송부(120)가 광 섬유인 경우, 상기 수용 홈(112)은 상기 광 섬유의 삽입 개수에 따라 복수 개 형성될 수 있다. 이때, 상기 수용 홈(112)은 상기 광 섬유의 용이한 삽입 및 안착을 위해 V 또는 U 형상을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 광 섬유로 상기 광 전송부(120)가 형성된다고 가정하여 설명하기로 한다. 그러나, 상기 광 전송부(120)가 상기 코어층 및 상부 또는 하부 클래드층을 포함하는 광 도파로로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항일 것이다.
또한, 상기 광 전송부(120)가 코어층 및 상부 또는 하부 클래드층을 포함하는 광 도파로인 경우, 상기 수용 홈(112)은 단일 개로 형성될 수 있다. 상기 광 도파로는 다수 개의 코어층을 포함하는 단품으로 형성되기 때문에, 상기 하나의 수용 홈(112)에 상기 단품의 광 도파로를 삽입하면 되기 때문이다.
한편, 하부 케이스(110)의 측면은 광의 전송 경로에 대하여 일정 경사각을 가지며 형성된다.
즉, 하부 케이스(110)는 하면(110a), 상기 하면(110a)의 좌측 단으로부터 상측 방향으로 연장 형성된 좌측면(110b)과, 상기 하면(110a)의 우측 단으로부터 상측 방향으로 연장 형성된 우측면(110c)을 포함한다.
그리고, 상기 하부 케이스(110)의 하면(110a)과 좌측면(110b)이 이루는 내각(A)과, 상기 하면(110a)과 우측면(110c)이 이루는 내각은 서로 상이하다.
즉, 상기 하부 케이스(110)의 하면(110a)과 좌측면(110b)이 이루는 내각(A)은 광의 전송 경로에 따라 일정 경사 각도를 갖는다. 이때, 상기 내각(A)은 45° 또는 135°로 형성된다.
이와 다르게, 상기 하면(110a)과 우측면(110c)이 이루는 내각은 90°이다.
즉, 상기 하부 케이스(110)의 좌측면(110b)은 광을 반사시키기 위한 반사면이고, 상기 우측면(110c)은 외부로 노출되는 노출면이거나, 다른 하부 케이스(110)의 측면과 결합하는 결합면이다.
상기 내각(A)은 45° 또는 135°를 갖도록 형성하지만, 상기 각 중 어떠한 각으로 형성되어도 무방하다. 예를 들어, 상기 내각(A)이 45°로 형성되었지만, 추후 135°의 내각을 갖는 광 모듈(100)이 필요한 경우, 상기 45°로 형성된 하부 케이스로 제조한 광 모듈을 거꾸로 뒤집으면, 135°의 내각을 갖는 광 모듈을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 상기 하부 케이스(110)의 우측면(110c)에는 결합 홈(114)이 형성된다.
결합 홈(114)은 다른 하부 케이스와의 신뢰성 있는 결합력을 제공하기 위해 상기 우 측면(110c)에 복수 개 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 결합 홈(114)은 상기 우측면(110c)에서 양 끝단에 각각 형성되도록 한다. 상기 우측면(110c)의 중간 부분에 상기 결합 홈(114)이 형성되는 경우, 추후 삽입되는 광 전송부(120)의 광 전송을 방해할 수 있기 때문이다.
또한, 결합 홈(114)은 최종 제조되는 광 모듈(100)의 두께 방향에 대해 중앙 지점에 위치하도록 상기 하부 케이스(110)의 우측면(110c)에서 적절한 높이에 형성되도록 한다. 즉, 결합 홈(114)은 상부 케이스(130)의 두께를 고려하여 상기 하부 케이스(110)의 우측면(110c)의 특정 높이에 형성된다.
또한, 상기 하부 케이스(110)의 좌측면(110b)에 반사부(140)를 형성한다.
상기 반사부(140)는 반사도가 높은 알루미늄이나 은과 같은 금속물질로 형성된다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 하부 케이스(110)에 형성된 수용 홈(112) 내에 광 전송부(120)를 삽입한다.
상기 수용 홈(112)은 V 형상 또는 U형상을 가지며 다수 개 구비되고, 상기 광 전송부(120)는 광 섬유로 상기 다수 개의 수용 홈(112) 내에 각각 삽입된다.
이후, 도 4를 참조하면, 상부 케이스(130)를 준비한다.
상부 케이스(130)도 상기 하부 케이스(110)와 마찬가지로 광을 투과할 수 있는 광 투과성 물질로 형성되는데, 바람직하게는, 상기 삽입된 광 전송부(120)를 구성하는 물질보다 굴절률이 낮은 물질로 형성된다.
즉, 상부 케이스(130)는 예를 들면, 아크릴(acryl), 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 불소화아크릴, 또는 불소화 폴리이미드 등의 폴리머 계열의 재질로 이루어진다.
상부 케이스(130)는 하면, 상기 하면의 좌측 단으로부터 상측 방향으로 연장 형성된 좌측면과, 상기 하면의 우측 단으로부터 상측 방향으로 연장 형성된 우측면을 포함한다.
그리고, 상기 상부 케이스(130)의 하면과 좌측면이 이루는 내각과, 상기 하면과 우측면이 이루는 내각은 서로 동일하며, 이는 90°임이 바람직하다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 수용 홈(112)을 통해 광 전송부(120)가 삽입된 하부 케이스(110) 위에 상부 케이스(130)를 결합한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에서는, 일 측면에 일정 경사각이 형성되고, 다른 측면은 수직인 하부 케이스(110) 내부에 광 전송부(120)를 삽입하고, 그 위에 상부 케이스(130)를 결합한다. 이에 따라, 상기 제조된 광 모듈(100)은 좌우 비대칭 형상을 가지며 형성된다.
상기와 같이 광 모듈(100)이 제조되면, 상기 제조된 하나의 광 모듈(100)을 단독적으로 사용하여 광 인쇄회로기판을 제조할 수 있고, 복수 개의 광 모듈을 서로 결합시켜 광 인쇄회로기판을 제조할 수도 있다.
하나의 광 모듈(100)만이 단독적으로 사용된 광 인쇄회로기판은 외부에서 전송하는 광을 수신하거나, 내부에서 생성한 광을 외부로 전송하는 기능을 한다.
또한, 복수의 광 모듈(100)이 결합된 광 인쇄회로기판은 내부에서 광의 전송 및 수신을 모두 수행한다.
이하에서는, 상기 복수의 광 모듈(100)을 상호 결합하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
상기와 같이 제조된 복수 개의 광 모듈(제 1 광 모듈, 제 2 광 모듈)을 준비한다.
제 1 광 모듈(100a)과 제 2 광 모듈(100b)은 동일한 제조 공정을 통해 제조되며, 서로 동일한 형상 및 구조를 가진다.
다음으로, 제 1 광 모듈(100a)을 우측면과 제 2 광 모듈(100b)의 우측면이 서로 마주보도록 배치한다. 다시 말해서, 제 1 광 모듈(100a)에서 결합 홈이 형성된 면과, 제 2 광 모듈(100b)에서 결합 홈이 형성된 면이 서로 마주보도록 배치한다.
이때, 상기 제 2 광 모듈(100b)에 포함된 하부 케이스가 상부 케이스 아래에 놓이도록 하는지, 아니면 하부 케이스가 상부 케이스 위에 놓이도록 하는지는 광소자의 배치에 따라 변경된다.
상기 광소자가 동일층에 배치되는 경우, 상기 제 2 광 모듈(100b)은 하부 케이스가 바닥면에 놓이도록 배치한다.
이후, 결합 핀(200)을 준비하고, 상기 결합 핀(200)의 일부를 상기 제 1 광 모듈(100a)에 형성된 결합 홈에 삽입하고, 나머지 일부를 상기 제 2 광 모듈(100b)에 형성된 결합 홈에 삽입한다.
이에 따라, 제 1 광 모듈(100a)의 우측면과 제 2 광 모듈(100b)의 우측면은 서로 연결된다. 이때, 상기 제 1 광 모듈(100a)의 우측면에는 광 전송부의 일단이 노출되고, 상기 제 2 광 모듈(100b)의 우측면에도 광 전송부의 일단이 노출되므로, 상기 결합에 의해 제 1 및 2 광 모듈(100a, 100b) 내에 형성된 각각의 광 전송부는 서로 연결되게 된다.
한편, 상기 광소자는 광 송신기와 광 수신기를 포함하는데, 상기 광 송신기와 광 수신기가 동일층에 형성되는 경우, 상기와 같이 결합된 광 모듈이 적용된다.
즉, 광 송신기와 광 수신기가 동일층에 형성되는 경우, 제 1 광 모듈(100a)과 제 2 광 모듈(100b)이 상호 대칭 형상을 갖도록 결합시킨다.
또한, 광 모듈의 다른 결합 방법으로는 도 7을 참조하면, 제 1 광 모듈(100a)을 우측면과 제 2 광 모듈(100c)의 우측면이 서로 마주보도록 배치한다. 도 7에 도시된 제 2 광 모듈(100c)은 도 6에 도시된 제 2 광 모듈(100b)과 동일한 것이지만, 설명의 편의를 위해 서로 다른 도면부호를 부여했다.
제 1 광 모듈(100a)에서 결합 홈이 형성된 면과, 제 2 광 모듈(100c)에서 결합 홈이 형성된 면이 서로 마주보도록 배치한다.
이때, 상기 제 2 광 모듈(100c)은 상부 케이스가 바닥면에 놓이도록 배치한다.
이후, 결합 핀(200)을 준비하고, 상기 결합 핀(200)의 일부를 상기 제 1 광 모듈(100a)에 형성된 결합 홈에 삽입하고, 나머지 일부를 상기 제 2 광 모듈(100c)에 형성된 결합 홈에 삽입한다.
이에 따라, 제 1 광 모듈(100a)의 우측면과 제 2 광 모듈(100c)의 우측면은 서로 연결된다. 이때, 상기 제 1 광 모듈(100a)의 우측면에는 광 전송부의 일단이 노출되고, 상기 제 2 광 모듈(100c)의 우측면에도 광 전송부의 일단이 노출되므로, 상기 결합에 의해 제 1 및 2 광 모듈(100a, 100c) 내에 형성된 각각의 광 전송부는 서로 연결되게 된다.
즉, 상기 광 송신기와 광 수신기가 서로 다른 층에 형성되는 경우에는, 상기와 같이 제 2 광 모듈(100c)의 상부 케이스가 바닥면에 놓이도록 하여 결합한다. 이에 따라, 상기 제 1 광 모듈(100a)과 제 2 광 모듈(100c)은 상호 비대칭 형상을 갖도록 결합시킨다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 광 인쇄회로기판(300)은 제 1 절연층(310), 상기 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 형성된 회로 패턴(320), 상기 제 1 절연층(310) 내부에 매립된 광 모듈(100), 상기 회로 패턴(320) 위에 접속되는 광 송신기(330) 및 광 수신기(340)와, 상기 제 1 절연층(310)의 상부 및 하부에 형성되며, 상기 광 모듈(100)을 매립하는 제 2 절연층(350)을 포함한다.
제 1 절연층(310) 및 제 2 절연층(350)은 광 인쇄회로기판에 내구력을 제공하는 기초 부재로서의 기능을 한다.
상기 제 1 및 2 절연층(310, 350)은 단일 회로 패턴이 형성되는 광 인쇄회로기판의 지지기판일 수 있으나, 복수의 적층 구조를 가지는 광 인쇄회로기판 중 한 회로 패턴(320)이 형성되어 있는 절연층 영역을 의미할 수도 있다.
상기 제 1 및 2 절연층(310, 350) 각각이 복수의 적층 구조 중 한 절연층을 의미하는 경우, 상기 제 1 및 2 절연층(310, 350)의 상부 또는 하부에 복수의 회로 패턴이 연속적으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 절연층(310)에는 도전 비아(도시하지 않음)가 형성되어, 서로 다른 층간의 회로 패턴을 상호 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 회로 패턴(320)은 전기 신호 전송을 위하여 금, 은, 니켈 및 구리 등과 같은 전기 전도성 금속으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 구리를 사용하여 형성한다.
상기 회로 패턴(320)은 통상적인 인쇄회로기판의 제조 공정인 어디티브 공법(Additive process), 서브트렉티브 공법(Subtractive Process), MSAP(Modified Semi Additive Process) 및 SAP(Semi Additive Process) 공법 등으로 가능하며 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
상기 제 1 및 2 절연층(310, 350)은 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합소재 기판 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), ABF(Ajinomoto Build up Film) 등의 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리이미드계 수지를 포함할 수도 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 1 절연층(310) 내부에는 상기와 같이 제조된 광 모듈(100)이 매립된다. 이는 상기 제 1 절연층(310)의 일면과 타면을 관통하는 관통 홀을 형성하고, 상기와 같이 형성된 관통 홀에 상기 광 모듈(100)을 삽입하여 형성할 수 있다.
상기 제 1 절연층(310) 상면에 형성된 어느 하나의 회로 패턴(320)에는 광 송신기(350)가 형성되고, 다른 하나의 회로 패턴(320)에는 광 수신기(340)가 형성된다.
본 발명에 따른 제 1 실시 예에서의 광 인쇄회로기판(300)은 상기 광 송신기(330)와 광 수신기(340)가 동일한 평면상에 형성되는 것을 특징으로 한다. 다시 말해서, 광 송신기(330)와 광 수신기(340)는 상기 광 모듈(100)을 중심으로 모두 상측 방향 또는 모두 하측 방향에 형성된다.
광 송신기(330)는 광신호를 생성하여 출력하는 것으로, 드라이버 집적회로(도시하지 않음) 및 발광 소자(도시하지 않음)를 포함한다. 상기 발광 소자는 상기 드라이버 집적회로에 의해 구동된다.
이때, 상기 발광 소자는 광 시그널을 조사하는 광원 소자인 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)를 포함할 수 있다. 상기 VCSEL은 레이저 빔을 수직으로 조사하는 방식으로 광원 시그널을 전송하거나 증폭시키는 광원 소자이다.
상기 광 수신기(340)는 리시버 집적회로(도시하지 않음) 및 수광 소자(도시하지 않음)를 포함한다.
상기 수광 소자는 상기 광 송신기(330)로부터 발생된 광을 수신하는 것으로, 상기 리시버 집적 회로에 의해 구동된다. 상기 수광 소자는 광 시그널을 검출하는 소자인 PD(Photo detector)를 포함할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 상기와 같이 제조된 광 모듈(100)이 삽입될 수 있는 공간을 형성하고, 그에 따라 상기 형성한 공간에 상기 광 모듈(100)을 삽입하여 광 경로를 형성함으로써, 높은 신뢰성과 효율성을 갖는 광 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
이때, 상기 광 모듈(100)의 좌측면은 경사지게 형성되고, 우측면은 직각으로 형성된다. 상기 광 모듈의 좌측면은 제 1 절연층(310) 내부에 놓이고, 우측면은 외부로 노출된다.
이에 따라, 상기 제 1 절연층(310) 외부로 노출된 광 모듈(100)의 우측면에는 외부기기가 연결되고, 그에 따라 상기 외부기기로부터 발생한 광이 상기 광 모듈(100) 내부로 반사된다. 또한, 상기 광 모듈(100)의 좌측면에 형성된 반사부(140)는 상기 광을 입사 방향에 대해 수직 방향으로 반사한다. 상기 반사부(140)에 의한 광의 반사 방향에는 광 수신기(340)가 형성된다.
도 9 내지 13은 도 8에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 제 1 절연층(310)을 준비한다. 이때, 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 도전층(도시하지 않음)이 적층된 경우, 상기 제 1 절연층(310)과 도전층의 적층 구조는 통상적인 CCL(Copper Clad Laminate)일 수 있다.
이와 달리, 상기 도전층은 제 1 절연층(310) 위에 비전해 도금을 하여 형성할 수 있다. 상기 도전층을 비전해 도금하여 형성하는 경우, 상기 제 1 절연층(310)의 상면 및 하면에 조도를 부여하여 도금이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
이후, 상기 제 1 절연층(310)의 적어도 일면에 형성된 도전층을 식각하여 회로 패턴(320)을 형성한다.
상기 회로 패턴(320)은 드라이 필름 적층, 노광, 현상, 에칭 및 박리 순의 공정을 거쳐 형성할 수 있다.
다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 제 1 절연층(310)의 제 1면 및 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 관통하는 관통 홀(315)(캐비티)을 형성한다.
이후, 도 11을 참조하면, 상기 형성된 관통 홀(315) 내부에 광 모듈(100)을 매립한다.
이후, 도 12를 참조하면, 상기 제 1 절연층(310)의 상면에 형성된 회로 패턴 위에 광 송신기(330)를 실장하고, 이와 마찬가지로 상기 제 1 절연층(310)의 상면에 형성된 회로 패턴(320) 위에 광 수신기(340)를 실장한다.
이후, 도 13을 참조하면, 상기 형성된 회로 패턴(320), 광 모듈(100), 광 송신기(330) 및 광 수신기(340)를 매립하는 제 2 절연층(350)을 상기 제 1 절연층(310)의 상면 및 하면에 각각 형성한다.
이와 같이, 상기와 같이 제조된 광 모듈(100)을 절연층 내부에 삽입하는 것으로 용이하게 광 경로를 형성할 수 있음으로, 광 인쇄회로기판의 생산성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 광 전송의 효율성을 증대시킬 수 있다. 또한, 단일 광 모듈을 사용함으로써, USB 형태와 유사한 광 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 14를 참조하면, 광 인쇄회로기판(400)은 제 1 절연층(410), 상기 제 1 절연층(410)의 적어도 일면에 형성된 회로 패턴(420), 상기 제 1 절연층(410) 내부에 매립된 광 모듈(100a, 100c), 상기 회로 패턴(420) 위에 접속되는 광 송신기(430) 및 광 수신기(440)와, 상기 제 1 절연층(410)의 상부 및 하부에 형성되며, 상기 광 모듈을 매립하는 제 2 절연층(450)을 포함한다.
상기 제 2 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판(400)의 설명에 앞서, 설명의 편의상 상기 제 1 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판(300)과 동일한 부분에 대해서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
상기 광 인쇄회로기판(400)은 복수 개의 광 모듈을 상호 결합시키고, 상기 결합된 복수 개의 광 모듈이 상기 제 1 절연층(410) 내에 삽입된다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 광 모듈을 서로 비대칭 형상을 갖도록 결합하고, 상기 결합한 복수의 광 모듈을 제 1 절연층(410) 내에 삽입한다.
이때, 상기 결합한 복수의 광 모듈이 제 1 절연층(410) 내에 삽입되기 때문에, 광 송신기(430)와 광 수신기(440)는 서로 다른 층에 형성된다.
도 15 내지 19는 도 14에 도시된 광 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 먼저 제 1 절연층(410)을 준비한다. 이때, 제 1 절연층(410)의 적어도 일면에 도전층(도시하지 않음)이 적층된 경우, 상기 제 1 절연층(410)과 도전층의 적층 구조는 통상적인 CCL(Copper Clad Laminate)일 수 있다.
이와 달리, 상기 도전층은 제 1 절연층(410) 위에 비전해 도금을 하여 형성할 수 있다. 상기 도전층을 비전해 도금하여 형성하는 경우, 상기 제 1 절연층(410)의 상면 및 하면에 조도를 부여하여 도금이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
이후, 상기 제 1 절연층(410)의 적어도 일면에 형성된 도전층을 식각하여 회로 패턴(420)을 형성한다.
상기 회로 패턴(420)은 드라이 필름 적층, 노광, 현상, 에칭 및 박리 순의 공정을 거쳐 형성할 수 있다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 상기 제 1 절연층(410)의 제 1면 및 상기 제 1 면과 대향하는 제 2 면을 관통하는 관통 홀(415)(캐비티)을 형성한다.
이후, 도 17을 참조하면, 상기 형성된 관통 홀(415) 내부에 광 모듈(100a, 100c)을 매립한다.
이를 위해, 먼저 복수 개의 광 모듈을 도 7에 도시된 바와 같이 결합하는 공정을 수행한다.
이후, 도 18을 참조하면, 상기 제 1 절연층(410)의 상면에 형성된 회로 패턴 위에 광 송신기(430)를 실장하고, 이와 다르게 상기 제 1 절연층(410)의 하면에 형성된 회로 패턴(420) 위에 광 수신기(440)를 실장한다.
이후, 도 19를 참조하면, 상기 형성된 회로 패턴(420), 광 모듈(100a, 100c), 광 송신기(430) 및 광 수신기(440)를 매립하는 제 2 절연층(450)을 상기 제 1 절연층(410)의 상면 및 하면에 각각 형성한다.
도 20은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 광 인쇄회로기판(500)은 제 1 절연층(510), 상기 제 1 절연층(510)의 적어도 일면에 형성된 회로 패턴(520), 상기 제 1 절연층(510) 내부에 매립된 광 모듈(100a, 100b), 상기 회로 패턴(520) 위에 접속되는 광 송신기(530) 및 광 수신기(540)와, 상기 제 1 절연층(510)의 상부 및 하부에 형성되며, 상기 광 모듈을 매립하는 제 2 절연층(550)을 포함한다.
상기 제 3 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판(500)의 설명에 앞서, 설명의 편의상 상기 제 1 및 2 실시 예에 따른 광 인쇄회로기판(300, 400)과 동일한 부분에 대해서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
상기 광 인쇄회로기판(500)은 복수 개의 광 모듈을 상호 결합시키고, 상기 결합된 복수 개의 광 모듈이 상기 제 1 절연층(510) 내에 삽입된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 광 모듈을 서로 대칭 형상을 갖도록 결합하고, 상기 결합한 복수의 광 모듈을 제 1 절연층(510) 내에 삽입한다.
이때, 상기 결합한 복수의 광 모듈이 제 1 절연층(510) 내에 삽입되기 때문에, 광 송신기(530)와 광 수신기(540)는 서로 동일층에 형성된다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 광 모듈
200: 결합 핀
300, 400, 500: 광 인쇄회로기판

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 회로 패턴이 형성되고 관통홀을 포함하는 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층의 상기 관통홀에 매립되는 복수 개의 광 모듈들; 및
    상기 회로 패턴과 전기적으로 연결되는 광소자를 포함하고,
    상기 복수 개의 광 모듈들은, 제 1 광 모듈 및 제 2 광 모듈을 포함하고,
    상기 제 1 광 모듈은,
    제 1 측면이 경사지게 형성되며, 상부에 제 1 수용 홈이 형성된 제 1 하부 케이스;
    상기 제 1 하부 케이스의 제 1 수용 홈에 삽입된 제 1 광 전송부;
    상기 제 1 하부 케이스의 제 1 내측면에는 입사되는 광을 반사시키는 제 1 반사부; 및
    상기 제 1 하부 케이스 위에 결합하여 상기 제 1 하부 케이스에 삽입된 상기 제 1 광 전송부를 매립하는 제 1 상부 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 측면과 대면하는 상기 제 1 하부 케이스의 제 2 측면에는 제 2 하부 케이스와의 결합을 위한 적어도 하나의 제 1 결합 홈이 형성되고,
    상기 제 2 광 모듈은,
    제 1 측면이 경사지게 형성되며, 상부에 제 2 수용 홈이 형성된 상기 제 2 하부 케이스;
    상기 제 2 하부 케이스의 제 2 수용 홈에 삽입된 제 2 광 전송부;
    상기 제 2 하부 케이스의 제 1 내측면에는 입사되는 광을 반사시키는 제 2 반사부; 및
    상기 제 2 하부 케이스 위에 결합하여 상기 제 2 하부 케이스에 삽입된 상기 제 2 광 전송부를 매립하는 제 2 상부 케이스를 포함하며,
    상기 제 1 측면과 대면하는 상기 제 2 하부 케이스의 제 2 측면에는 상기 제 1 하부 케이스와의 결합을 위한 적어도 하나의 제 2 결합 홈이 형성되고,
    상기 제 1 하부 케이스의 하면과 상기 제 1 하부 케이스의 제 1 내측면이 이루는 내각은, 상기 제 1 하부 케이스의 하면과 상기 제 1 반사부가 이루는 내각의 크기와 동일하고,
    상기 제 2 하부 케이스의 하면과 상기 제 2 하부 케이스의 제 1 내측면이 이루는 내각은, 상기 제 2 하부 케이스의 하면과 상기 제 2 반사부가 이루는 내각의 크기와 동일하고,
    상기 제 1 결합 홈은, 상기 제 1 하부 케이스의 하면과 상기 제 1 상부 케이스의 상면을 연결하는 직선의 중앙 지점에 위치하고,
    상기 제 2 결합 홈은, 상기 제 2 하부 케이스의 하면과 상기 제 2 상부 케이스의 상면을 연결하는 직선의 중앙 지점에 위치하고,
    상기 제 1 결합 홈 및 상기 제 2 결합 홈은 서로 대응되는 위치에 배치되고,
    상기 제 1 광 전송부의 일단은 상기 제 1 하부 케이스의 제 2 측면을 통해 외부로 노출되며, 상기 제 2 광 전송부의 일단은 상기 제 2 하부 케이스의 제 2 측면을 통해 외부로 노출되고,
    상기 제 1 광 전송부의 일단 및 상기 제 2 광 전송부의 일단은 서로 직접 접촉하며 동일한 직선 상에 위치하고,
    상기 제 1 하부 케이스, 상기 제 1 상부 케이스, 상기 제 2 하부 케이스 및 상기 제 2 상부 케이스는, 상기 제 1 광 전송부 및 상기 제 2 광 전송부를 구성하는 물질보다 굴절률이 낮은 물질을 포함하는 광 인쇄회로기판.
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  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 광 모듈의 하면과 상기 제 1 하부 케이스의 제 1 측면이 이루는 내각은 45° 및 135° 중 어느 하나이며,
    상기 제 1 광 모듈의 하면과 상기 제 1 하부 케이스의 제 2 측면이 이루는 내각은 90°인 것을 특징으로 하는 광 인쇄회로기판.
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  15. 제 9항에 있어서,
    상기 광소자는 광 송신기 및 광 수신기를 포함하며,
    상기 광 송신기 및 상기 광 수신기가 서로 동일층에 형성된 경우, 상기 제 1 광 모듈 및 상기 2 광 모듈은 상호 대칭 형상을 가지며 결합하고,
    상기 광 송신기 및 상기 광 수신기가 서로 다른 층에 형성된 경우, 상기 제 1 광 모듈 및 상기 제 2 광 모듈은 상호 비대칭 형상을 가지며 결합하는 광 인쇄회로기판.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 절연층의 상면 및 하면 중 적어도 어느 하나에 형성되며, 상기 광 송신기, 상기 광 수신기 및 상기 광 모듈들을 매립하는 제 2 절연층을 더 포함하는 광 인쇄회로기판.
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