KR20100102698A

KR20100102698A - 광배선 인쇄 기판의 제조 방법 및 광배선 인쇄 회로 기판

Info

Publication number: KR20100102698A
Application number: KR1020107017449A
Authority: KR
Inventors: 야스노부 마쯔오까
Original assignee: 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2010-09-24
Also published as: JP5532929B2; TW200944853A; US8639067B2; WO2009098834A1; CN101939677A; JPWO2009098834A1; CN101939677B; TWI396874B; US20110052118A1

Abstract

본 발명은 전송 장치 등의 기기 내에서, 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광배선 인쇄 기판의 광배선부와 광접속부의 제조 방법, 및 송수신된 광신호를 보드 위에서 일괄 처리하는 광배선 인쇄 회로 기판을 제공하는 것이다.
미러 (22)의 코어 부재 (13)을 클래드층 (11) 위에 패턴 형성함과 동시에, 동 코어 부재 (13)에 의해 클래드층 (11)의 임의의 위치에 위치 정렬용 마크 패턴 (14)를 각각 형성한다. 또한, 위치 정렬 마크 (14)에 의해 위치 결정을 행함과 동시에, 코어 패턴 (13)을 물리 절삭함으로써 경사부 및 오목부 (23)을 형성하고, 경사부 표면에 코팅에 의해 반사용의 금속막 (18)을 형성한 후, 위치 정렬 마크 (14)에 의해 위치 결정을 행함과 동시에, 미러 (22)와 인접한 클래드층 (11) 위에 배선 코어 패턴 (20)을 형성하는 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 이용한다.

Description

광배선 인쇄 기판의 제조 방법 및 광배선 인쇄 회로 기판{MANUFACTURING METHOD OF OPTICAL WIRING PRINTED BOARD AND OPTICAL WIRING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은, 광배선 인쇄 기판의 제조 방법 및 광배선 인쇄 회로 기판에 관한 것이며, 특히 전송 장치 등의 기기 내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광배선 인쇄 기판의 광배선부와 광접속부의 제조 방법, 및 송수신된 광신호를 보드 위에서 일괄 처리하는 광배선 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.

최근 정보 통신 분야에서, 광을 사용하여 대용량의 데이터를 고속으로 교환하는 통신 트래픽의 정비가 급속히 행해지고 있으며, 현재까지 기간(基幹), 지하철, 교통 수단과 같은 수 km 이상의 비교적 긴 거리에 대하여 광섬유망이 전개되어 왔다. 향후에는 전송 장치 사이(수 m 내지 수백 m) 또는 장치 내(수 cm 내지 수십 cm)와 같은 매우 근거리에 대해서도, 대용량 데이터를 지연 없이 처리하기 위해 신호 배선을 광화(光化)하는 것이 유효해질 것이다.

기기 내의 광배선화에 대하여, 예를 들면 루터/스위치 등의 전송 장치에서는, 이더넷(Ethernet) 등 외부로부터 광섬유를 통해 전송된 고주파 신호를 라인 카드에 입력한다. 이 라인 카드는 1매의 백플레인에 대하여 수매로 구성되어 있으며, 각 라인 카드로의 입력 신호는 백플레인을 통해 스위치 카드에 모이고, 스위치 카드 내의 LSI로 처리한 후, 재차 백플레인을 통해 각 라인 카드에 출력하고 있다. 여기서, 현황 장치에서는 각 라인 카드로부터 300 Gbit/s 이상의 신호가 백플레인을 통해 스위치 카드에 모인다. 이것을 현황 전기 배선으로 전송하기 위해서는 전파 손실의 관계상 배선 1개당 1 내지 3 Gbit/s 정도로 분할할 필요가 있기 때문에, 100개 이상의 배선수가 필요해진다.

또한, 이들 고주파 선로에 대하여 파형 성형 회로나 반사, 또는 배선간 크로스 토크의 대책이 필요하다. 향후, 시스템의 대용량화가 더욱 진행되어 Tbit/s 이상의 정보를 처리하는 장치가 되면, 종래의 전기 배선에서는 배선 갯수나 크로스 토크 대책 등의 과제가 더욱 심각해질 것이다. 이에 비해, 장치 내 라인 카드 내지 백플레인 내지 스위치 카드의 보드 사이, 나아가서는 보드 내 칩 사이의 신호 전송 선로를 광화함으로써, 10 Gbps 이상의 고주파 신호를 저손실로 전파 가능해지기 때문에 배선 갯수가 적어도 상관없다는 점과, 고주파 신호에 대해서도 상기한 대책이 필요 없어진다는 점에서 유망하다.

이러한 고속 광인터커넥션 회로를 실현하여 기기 내에 적용하기 위해서는, 염가의 제작 수단으로 성능, 부품 실장성이 우수한 광배선 인쇄 회로 기판이 필요해진다.

고속 광인터커넥션 회로의 일례로서, 다층 광도파로 어레이를 사용하여 광전 변환 소자 어레이와 고밀도로 광접속 가능한 광인터커넥션 회로 형태가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이것을 도 7에 나타낸다. 이 예에서는, 2차원적으로 복수개 배열한 광도파로 어레이 등의 광배선층 (101A), (101B)를 기판의 두께 방향으로 다층 적층하고, 기판 표면에 탑재한 면발(수)광형의 광전 변환 소자 어레이 (100)과 광접속함으로써, 보다 작은 실장 면적으로 배선의 고밀도화를 도모할 수 있기 때문에 유효하다. 또한, 상기 광도파로 어레이 내 전파광을 기판 수직 방향으로 광로 변환하기 위한 미러부 (106)을, 광도파로 어레이 (101A), (101B)의 말단부를 동렬에 배치함으로써 절삭 등에 의해 복수개의 코어를 통합하여 형성 가능하기 때문에, 이 부분의 제작 공정이 간편하다.

또한, 광배선층과 광로 변환 미러 부재를 일체 형성한 광인터커넥션 회로 형태의 다른 예가 특허문헌 2에 개시되어 있다. 이 예에서는, 전기 배선을 갖는 기판과, 기판의 적어도 한쪽면에 위치하는 코어와 클래드를 갖는 광배선층과, 상기 기판과 상기 광배선층 사이에 매립된 미러 부재를 가진 광ㆍ전기 배선 기판으로 하고 있다. 또한, 동 기판은, 기판 위에 상기 미러 부재를 배치하는 공정과, 상기 기판 위에 상기 미러 부재를 덮는 형태로 광배선층을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법을 이용하여 제작된다. 이와 같이, 광배선 기판 위에 미러 부재를 배치하고, 미러 부재를 덮는 형태로 광배선층을 형성함으로써, 기판 위의 임의의 위치에 미러 부재를 배치할 수 있으며, 실장 레이아웃의 연성이 향상된다. 또한, 미러 부재를 별도로 제작하여 기판 위에 장착함으로써, 미러 제작 공정에 동반되는 기판 제작 수율의 악화를 회피할 수 있다.

일본 특허 제3748528호 일본 특허 공개 제2003-50329호 공보

특허문헌 1에 개시된 다층 광도파로 어레이의 제조 방법에서는, 광배선부를 절삭 등으로 테이퍼 가공한 각 광도파로를 접착제 등으로 첩부하고, 각각 적층한다. 이 경우, 별도로 제작한 광도파로를, 광소자와의 고효율 광접속을 만족시키기 위해 ㎛ 오더의 고위치 정밀도로 실장하는 것은 곤란하며, 공정수도 많고 번잡하다. 또한, 광도파로 내의 전파광을 광도파로 위의 광소자와 광접속하기 위한 광을 90도 절곡시키는 미러부는, 광도파로 상면에 대하여 역테이퍼 형상이고, 광도파로의 코어와 공기의 굴절률차를 이용하여 광반사시키는 구조로 되어 있다. 본 구조에서는 미러 표면에 공동부가 형성되기 때문에, 이물질의 부착이나 열팽창 등에 의한 변형 등에 의해 신뢰성의 확보가 곤란하다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 별도 제작 미러 부재를 기판 위에 실장하고, 광도파로로 매립한 제조 방법 및 구조에서도, 별도 제작 미러를 ㎛ 오더의 고위치 정밀도로 각각 실장하는 것은 곤란하며, 부품 및 공정수, 나아가서는 택트 타임도 커진다.

또한, 고효율로 광을 반사하기 위해 미러 부재는 금속일 필요가 있지만, 이 경우 미러 부재를 매립한 유기 광도파로의 선팽창 계수차나 금속 계면에서의 밀착 불량에 의한 코어 박리에 의해 수율이나 신뢰성을 악화시킬 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 미러와 배선 코어를 상대적으로 ㎛ 오더의 고위치 정밀도로 형성하는 것이 쉽게 가능해지고, 이물질의 부착이나 열팽창 등에 따른 변형 등에 의한 신뢰성 및 성능의 열화를 회피할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전송 장치 등의 기기 내에서의 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광배선 인쇄 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정을 간략화함과 동시에 고위치 정밀도, 고수율로 제작 가능한 배선부와 광접속부의 제조 방법, 및 송수신된 광신호를 저손실로 광결합 가능한 배선부와 광접속 구조를 갖는 광배선 인쇄 회로 기판을 제공하는 것에 있다.

본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해, 기판 위에 적층된 클래드층에 둘러싸여 클래드층보다 굴절률이 높은 재료로 이루어지는 배선 코어로부터 형성된 광도파로층과, 상기 광도파로층에 광소자로부터 입출력되는 광을 기판 수직 방향으로 절곡시키고 상기 배선 코어와 광접속시키기 위한 미러로 구성된 광배선 인쇄 기판에 있어서, 미러의 코어 부재를 클래드층 위에 패턴 형성함과 동시에, 동 코어 부재에 의해 클래드층의 임의의 위치에 적어도 2개 이상의 위치 정렬용 마크 패턴을 각각 형성한다. 또한, 위치 정렬 마크에 의해 위치 결정을 행함과 동시에, 코어 패턴을 물리 절삭함으로써 경사부 및 오목부를 형성하고, 경사부 표면에 코팅에 의해 반사용의 금속막을 형성한 후, 위치 정렬 마크에 의해 위치 결정을 행함과 동시에, 미러와 인접한 클래드층 위에 배선 코어 패턴을 형성하는 제조 방법을 이용한다.

또한, 기판 위에는 순차적으로 빌드업에 의해 클래드층, 미러부, 배선 코어를 적층, 가공을 반복하여 형성한다. 클래드, 미러의 코어 부재, 배선 코어에 각각 감광성 중합체 재료를 사용하고, 코어 패턴은 자외광을 사용한 리소그래피에 의해 형성한다. 또한, 클래드층 위에 형성한 미러의 코어 패턴에 대하여, 금속 블레이드 등을 사용한 다이싱에 의해 기판 평행에 대하여 순테이퍼 형상을 이루는 경사부를 형성하는 제조 방법을 이용한다.

또한, 광도파로층의 상면의 상기 미러 바로 위에 광소자 어레이가 각각 장착되고, 미러는 클래드층 및 클래드층 위에 배치한 코어 부재와, 클래드층 및 코어 부재의 적어도 하나의 면이 기판 평행에 대하여 테이퍼 형상을 이루는 경사부와, 클래드층 내에 설치된 오목부와, 경사부 표면에 형성된 반사 금속막으로 구성되고, 미러로부터 격리되고 미러의 오목부로부터 격리된 클래드층 위에 배선 코어가 형성되어 있는 광배선 인쇄 회로 기판으로 한다.

본 발명의 제조 방법을 이용함으로써, 미러를 형성할 때 동시에 설치한 위치 정렬 마크를 사용한 리소그래피에 의해, 미러와 배선 코어를 상대적으로 ㎛ 오더의 고위치 정밀도로 형성하는 것이 쉽게 가능해진다.

또한, 미러는 광도파로 상면에 대하여 순테이퍼 형상이며, 미러 표면에 금속을 피복하고, 또한 미러부를 클래드로 완전히 덮음으로써 공동부를 설치하지 않기 때문에, 이물질의 부착이나 열팽창 등에 따른 변형 등에 의한 신뢰성 및 성능의 열화를 회피할 수 있다.

이로부터 본 발명에 따르면, 전송 장치 등의 기기 내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광배선 인쇄 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정을 간략화함과 동시에 고위치 정밀도, 고수율로 제작 가능한 배선부와 광접속부의 제조 방법, 및 송수신된 광신호를 저손실로 광결합 가능한 배선부와 광접속 구조를 갖는 광배선 인쇄 회로 기판을 제공할 수 있다.

이하, 실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1a 내지 도 1g는, 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

도 1a는 기판 (10) 위에 두께 약 30 ㎛의 클래드층 (11)을 형성하고, 그 위에 클래드층 (11)보다 고굴절률로 두께 약 50 ㎛의 코어 부재 (12)를 도포 또는 라미네이트에 의해 형성한 상태를 나타낸 도면이다.

여기서는, 기판 재료로서 인쇄 기판에서 일반적으로 사용되는 유리 에폭시를 사용하고, 클래드층 (11) 및 코어 부재 (12)의 재료로서, 제작 공정의 간략화 및 인쇄 기판과의 친화성의 면에서 자외선(UV)으로 경화시켜 포토리소그래피로 패터닝 가능한 감광성 중합체 수지를 사용하고 있다.

이어서, 도 1b와 같이, 클래드층 (11)의 상면의 코어 부재 (12)를 패턴이 설치된 포토마스크 (15a)를 사용한 포토리소그래피에 의해 직방체 형상의 코어 패턴 (13)을 노광, 현상하여 형성한다. 이 때, 상기 코어 패턴의 형성과 동시에, 동 코어 부재 (12)에 대하여 위치 정렬용의 마크 패턴 (14)를 포토리소그래피로 기판의 임의의 위치(여기서는 네 모서리)에 형성한다. 또한, 여기서는 코어 패턴 형성에 포토마스크 (15a)에 의한 포토리소그래피를 이용했지만, 별도의 제작 방법으로서 포토마스크를 사용하지 않는 직접 묘화 리소그래피에 의해서도 동일하게 패턴 형성 가능하다.

이어서, 도 1c와 같이, 직방체 형상의 코어 패턴 (13) 각각의 측면에 대하여, 금속 블레이드 (17)을 사용한 다이싱에 의해 경사부를 갖는 미러 (22)를 형성한다. 여기서, 경사부는 블레이드 선단을 깊은 위치까지 절단함으로써 미러 (22)의 코어 부재 (13)에서부터 클래드층 (11)에 걸쳐서 형성한다. 또한, 절삭의 과정에서 동시에 클래드층 (11) 내에 오목부 (23)을 설치한다. 또한, 경사부 형성의 방법으로서 다이싱에 의한 절삭 이외에, 고출력 레이저 조사에 의한 물리 가공을 이용할 수도 있다.

또한, 도 1d과 같이, 상기 미러 (22) 표면에 대하여 포토리소그래피시와 동일하게 섀도우 마스크 (15b)를 사용하여 광반사용의 금속막 (18)을 코팅한다. 여기서, 섀도우 마스크 (15b)의 위치 결정은, 도 1b에서 설명한 포토리소그래피시에 형성한 위치 정렬용 마크 (14)를 사용하여 행한다. 금속막은 Cr 및 Au를 반사면측이 Au가 되도록 적층하고, 미러 (22)의 상면으로부터 오목부 (23) 표면에 걸쳐서 덮도록 형성한다.

이어서, 도 1e와 같이, 미러 (22) 위에서부터 미러와 동 재료계의 코어 부재 (19)를 도포 또는 라미네이트에 의해 형성한다.

이어서, 도 1b에서 설명한 절차와 마찬가지로, 코어 부재 (19)를 패턴이 설치된 포토마스크 (15c)를 사용한 포토리소그래피에 의해 배선 코어 패턴 (20)을 노광, 현상하여 기판 위에 일괄 형성한다. 또한, 포토마스크 (15c)의 위치 결정도 마찬가지로, 위치 정렬용 마크 (14)를 사용하여 행한다.

이 때, 배선 코어 패턴 (20)은 미러 (22)가 형성된 금속 반사막 (18)과 직접 접촉하면, 금속막 계면에서의 밀착 불량에 의한 박리에 의해 수율이나 신뢰성을 악화시킬 우려가 있다. 또한, 오목부 (23) 위에 코어 패턴이 형성되면 배선 코어에 단차 부분이 발생하고, 그 부분에서 코어 내 전파광의 산란이나 방사에 의한 과잉 손실 증대를 야기할 우려가 있다. 이것을 회피하기 위해 미러 (22)로부터 격리되고 미러의 오목부 (23)으로부터 격리된 클래드층 위에 배선 코어 패턴 (20)을 형성하고 있으며, 본 발명의 제조 방법과 같이 미러 (22)를 제작한 후 포토리소그래피에 의해 배선 코어 패턴을 형성함으로써, 상기 구조를 용이하면서도 고위치 정밀도로 제작 가능하다.

마지막으로, 도 1g와 같이, 미러 (22) 및 배선 코어 패턴 (20) 위에 클래드 재료 (21)을 도포 또는 라미네이트에 의해 형성한다. 클래드층 (21)은 80 ㎛의 두께로 하고, 기판 (10)도 포함하여 전체를 다소 가온시켜 클래드층 (21)의 재료를 연화시킴과 동시에, 상면에서부터 평탄한 면의 누름판에 의해 가압함으로써, 클래드층 (11)은 미러 (22) 및 배선 코어 패턴 (20)의 스페이스 부분을 매립함과 동시에, 배선 코어 패턴 (20)을 둘러싼 광도파로층(클래드층 (11)과, 배선 코어 패턴 (20)과, 클래드층 (21)로 이루어지는 층) (25)를 형성한다. 또한, 여기서는 단층의 광배선 인쇄 기판의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 기판을 다층화하는 경우에도 상술한 도 1a 내지 도 1g의 절차를 반복함으로써 완성된다.

즉, 상술한 제조 방법을 이용하여 기판 위에 순차적으로 빌드업에 의해 클래드층, 미러부, 배선 코어를 적층, 가공을 반복하여 형성함으로써, 일관된 기판 공정으로 광배선을 제작할 수 있기 때문에, 부품 및 공정수의 대폭적인 삭감을 도모할 수 있으며, 다층화에도 유리하다.

실시예 2

도 2는, 본 발명의 제2 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 사시도 및 단면도이다.

본 구조에서는, 기판 (10) 위에 제1 클래드층 (11)과, 그 위에 적층된 클래드층 (11)보다 굴절률이 높은 재료를 사용한 배선 코어 패턴 (20)과, 그것을 둘러싸도록 제2 클래드층 (21)로 이루어지는 광도파로층 (25)를 형성하고 있다. 또한, 광도파로층 (25)의 상면에 전기 배선 (30)이 각각 형성되며, 동 전기 배선 (30)의 패드 위에 땜납 (33)에 의해 전기 접속된 발광 소자 (31) 및 수광 소자 (32)가 플립 칩으로 각각 장착되어 있다. 또한, 광도파로층 (25) 내에 미러 (22)를 형성함으로써, 발광 소자 (31) 및 수광 소자 (32)로부터 입출력되는 광이 기판 수직 방향으로 절곡하고, 배선 코어 패턴 (20)과 광접속된다. 또한, 상기 미러 (22)는 클래드층 (11) 및 그 위에 배치한 코어 부재 (13)과, 코어 부재 (13)에서부터 클래드층 (11)에 걸쳐서 형성된 경사부 및 그 표면에 형성된 반사 금속막 (18)과, 클래드층 (11) 내에 설치된 오목부 (23)으로 구성되어 있다.

또한, 미러의 오목부 (23)으로부터 격리된 클래드층 위에, 미러의 코어 부재 (13)과 동 재료계를 사용한 배선 코어 패턴 (20)을 형성한 구조로 하고 있다. 본 구성으로 함으로써, 상술한 바와 같이 미러 (22)와 배선 코어 (20)의 팽창계수차에의한 위치 어긋남이나 계면 박리를 억제, 회피 가능하다. 또한, 미러 (22)의 경사부가 코어 부재 (13) 아래의 클래드층 (11)까지 형성되어 있는, 즉 배선 코어보다 낮은 위치까지 반사부가 형성되어 있으면, 코어 출사광의 빔 퍼짐에 의한 과잉 손실을 억제 가능해진다. 또한, 여기서 사용하는 발광 소자 (31) 및 수광 소자 (32)는, 플립 칩에 의한 표면 실장에 바람직한 면발광(수직 공진 표면 발광 레이저: VCSEL) 또는 면수광 다이오드가 바람직하다.

실시예 3

도 3은, 본 발명의 제3 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다. 여기서는 도 2에서 설명한 구조에 대하여, 미러의 경사부의 코어 부재의 두께가 배선 코어의 두께보다 큰 구조예를 나타낸다. 도 3에 나타낸 구성에서는, 배선 코어 (20)의 두께 (a)(여기서는 50 ㎛)에 대하여 미러 (22)의 두께 (b)(여기서는 70 내지 80 ㎛)를 크게 하고 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 코어 출사광의 빔 퍼짐에 의한 과잉 손실이 억제 가능해진다.

또한, 발광 소자 (31)의 발광부 중심축이 미러의 중심축에 대하여 실장 정밀도에 의존하여 어긋난 경우에도, 미러 (22)에서 광반사하는 면적이 배선 코어 (20)의 단면적보다 넓기 때문에 코어 내에 광이 도입될 확률이 보다 높아지며, 그 결과 발광 소자 (31)의 위치 어긋남 공차가 향상된다. 또한, 배선 코어 (20)과 수광 소자 (32)의 광결합에서도, 본 구조에 의해 상술한 바와 같이 소자 위치 어긋남 공차를 확대할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 미러 (22)의 경사부의 각도 (θ)는, 광소자와 미러 사이의 고효율 광결합을 유지하기 위해, 기판 평행에 대하여 45도를 중심으로 공차 ±2도 이내인 것이 바람직하다.

실시예 4

도 4는, 본 발명의 제4 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다. 여기서는, 미러 (22)의 한쪽면에 형성된 경사부 (42)와, 동 경사부를 통해 광도파로층 (25) 위에 장착된 발광 소자 (31)과 광학적으로 접속되는 배선 코어 (20a)와, 경사부 (42)와 대항하는 면에 형성된 경사부 (43)과, 동 경사부를 통해 광도파로층 (25) 위에 장착된 수광 소자 (32)와 광학적으로 접속되는 배선 코어 (20b)로 구성하고 있다. 본 구성에서, 미러의 경사부 (42)의 중심과 배선 코어 (20a)의 단부면까지의 거리 (d1)과, 미러의 경사부 (43)의 중심과 배선 코어 (20b)의 단부면까지의 거리 (d2)가 각각 상이한 위치에 배선 코어 (20a)와 배선 코어 (20b)를 각각 배치하고 있다.

도 4와 같이, 발광 소자 (31)과 수광 소자 (32)를 패키지 (40)에 집적한 경우, 패키지 (40)이나 땜납 (33)의 크기에 의존하여 광소자와 미러 사이의 거리가 커진다. 이 경우, 빔 퍼짐에 의한 광손실을 억제하기 위해 광인쇄 기판 위, 또는 패키지에 집광 렌즈 (41), (42)를 설치할 필요가 있지만, 송신측과 수신측에서 최적인 광학 거리가 각각 상이하기 때문에, 도 4와 같이 각각의 집광 렌즈 (41), (42)의 촛점에 가까운 위치에 배선 코어를 형성하는 것이 유효하다. 별도의 방법으로서, (d1)과 (d2)의 거리를 동일하게 하여 집광 렌즈 (41)과 (42)의 곡률을 각각 변경하는 것도 가능하지만, 부품수와 공정수가 증대된다. 또한, 도 1a 내지 g에서 나타낸 제조 방법을 이용함으로써, 1회의 포토리소그래피에 의해 도 4에 나타낸 각각의 (d1), (d2)의 상이한 배선 코어 (20a), (20b)를 용이하게 제작 가능하다.

실시예 5

도 5는, 본 발명의 제5 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다. 도 5와 같이, 광도파로층 (25)의 상면에 커넥터 (52)를 갖는 광섬유 어레이 (51)을 장착하고, 광섬유 (50)으로부터 입출력되는 광신호가 미러 (22)를 통해 광로 변환되어, 기판 위의 배선 코어 (20)과 광접속하는 구성으로 하고 있다. 본 발명 구조에 따르면, 도 5와 같은 광도파로와 광섬유의 수동적인 광회로에 대해서도 적용 가능하다.

실시예 6

도 6은, 본 발명의 제5 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다.

구성은 도면과 같이, 다층 인쇄 기판 (10) 위에 광도파로층 (25)가 형성되고, 광도파로층 (25) 위에 장착된 발광 소자 (31)로부터 출사된 광이 미러 (22a), 배선 코어 (20a), 미러 (22b)를 통해 광도파로층 (25) 위에 장착된 커넥터 (52)를 갖는 광섬유 어레이 (51)과 광접속된다. 한편, 수신측에 대해서도 상술한 구성과 동일하지만, 광도파로층 (25) 위에 장착하는 광배선으로서, 본 발명 구조의 배선 코어 (20c) 및 미러 (22c)로 구성된 광도파로 (62)를 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자 (31) 및 수광 소자 (32)와 인접하여, 각 광소자를 구동하기 위한 회로와 크로스바 스위치나 논리 회로 등이 삽입된 집적 회로 (60)을 탑재하고 있다. 또한, 각 광소자와 집적 회로 (60)은 광도파로층 위에 형성한 고주파 전기 배선 (30)에 의해 접속되어 있다. 또한 집적 회로 (60)의 전원, 그라운드 등의 전기 배선 (61)은 광도파로층 (25)를 통해 기판 (10)과 접속되도록 내장되어 있다. 본 발명 구조에 따르면, 보다 작은 실장 면적이며, 고밀도인 광인쇄 회로 기판이 얻어진다.

전송 장치 등의 기기 내에서, 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광배선 인쇄 기판의 광배선부와 광접속부의 제조 방법, 및 송수신된 광신호를 보드 위에서 일괄 처리하는 광배선 인쇄 회로 기판을 제공할 수 있다.

<도면의 간단한 설명>

[도 1a] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1b] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1c] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1d] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1e] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1f] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 1g] 본 발명의 제1 실시예인 광배선 인쇄 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

[도 2a] 본 발명의 제2 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 사시도이다.

[도 2b] 도 2a의 단면도이다.

[도 3] 본 발명의 제3 실시예인 미러의 경사부의 코어 부재의 두께가, 배선 코어의 두께보다 큰 구조인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다.

[도 4] 본 발명의 제4 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다.

[도 5] 본 발명의 제5 실시예인 광도파로층의 상면에 커넥터를 갖는 광섬유 어레이를 장착한 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다.

[도 6] 본 발명의 제5 실시예인 광배선 인쇄 회로 기판의 단면도이다.

[도 7] 다층 광도파로 어레이를 사용하여 광전 변환 소자 어레이와 고밀도로 광접속 가능한 광인터커넥션 회로 형태의 종래예를 나타낸 도면이다.

10…기판, 11, 21…클래드층, 12, 19…코어 부재, 13…코어 패턴, 14…위치 정렬용 마크 패턴, 15a, 15c…포토마스크, 15b…섀도우 마스크, 17…금속 블레이드, 18…금속 반사막, 20, 20a, 20b, 20c…배선 코어 패턴, 22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e…미러, 23…오목부, 24…자외광, 25…광도파로층, 30, 61…전기 배선, 31…발광 소자, 32…수광 소자, 40…패키지, 41…집광 렌즈, 42, 43…경사부, 50…광섬유, 51…광섬유 어레이, 52…커넥터, 60…집적 회로, 62…광도파로, 70…미러 중심축, 71…발광부 중심축, 72…수광부 중심축, 100…어레이형 광전 변환 소자 유닛, 101A, 101B…어레이형 광도파로 유닛, 104A, 104B…어레이형 광결합용 광도파로 유닛, 105…코어(광결합용 광도파로), 107…광도파로 단부면.

Claims

기판을 준비하는 공정과,
상기 기판 위에 제1 클래드층을 형성하고, 상기 제1 클래드층 위에 상기 클래드층보다 굴절률이 높은 재료로 이루어지는 제1 코어 부재를 적층하는 공정과,
원하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 상기 제1 코어 부재를 가공하고, 상기 제1 클래드층 위에 적어도 2개 이상의 위치 정렬용 마크 패턴과 미러용 코어 패턴을 형성하는 공정과,
상기 위치 정렬용 마크 패턴을 기준으로 상기 기판과의 위치 결정을 행하면서 절삭 또는 레이저 가공에 의해 상기 미러용 코어 패턴의 측면에 경사부를 형성함과 동시에, 상기 제1 클래드층의 표면에 상기 경사부와 접하는 오목부를 형성하는 공정과,
원하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 상기 미러용 코어 패턴의 경사부를 포함하는 영역에 반사용의 금속막을 선택적으로 퇴적하여 미러부를 형성하는 공정과,
상기 기판 위에 제2 코어 부재를 적층하는 공정과,
상기 위치 정렬용 마크 패턴을 기준으로 상기 기판과의 위치 결정을 행하면서 원하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 상기 제2 코어 부재를 가공하고, 상기 미러용 코어 패턴과 인접한 상기 제1 클래드층 위에, 상기 미러용 코어 패턴과 교차하는 방향으로 배선 코어 패턴을 형성하는 공정과,
상기 미러부와 상기 배선 코어 패턴을 포함하는 영역 위에 제2 클래드층을 형성하고, 상기 제1 클래드층과 상기 배선 코어 패턴과 상기 제2 클래드층으로 이루어지는 광도파로층을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판 위에 상기 제1 클래드층, 상기 제1 코어 부재, 상기 제2 코어 부재, 상기 제2 클래드층을 적층하고 가공하는 것을 반복하여, 상기 미러부와 상기 배선 코어 패턴을 순차적으로 빌드업에 의해 적층하는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 클래드층, 상기 제1 코어 부재, 상기 제2 코어 부재에 각각 감광성 중합체 재료를 사용하고, 상기 미러용 코어 패턴 및 상기 배선 코어 패턴은 자외광을 사용한 리소그래피에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 기판의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 경사부가, 다이싱 또는 레이저 조사에 의해 상기 미러용 코어 패턴의 측면에, 상기 기판의 표면에 대하여 순테이퍼를 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 기판의 제조 방법.
기판과,
상기 기판 위에 설치된 제1 클래드층과, 상기 제1 클래드층에 설치되며 상기 클래드층보다 굴절률이 높은 재료로 이루어지는 배선 코어층과, 상기 배선 코어 위에 설치된 제2 클래드층으로 형성된 광도파로층과,
상기 광도파로층 위에 장착된 광소자 어레이를 갖고,
상기 광도파로층 내에는, 외부 또는 상기 광소자로부터 입출력된 광을 상기 기판면에 대하여 상이한 방향으로 변환하는 미러부를 갖는 미러용 코어 패턴과, 상기 미러부에 입력하는 광 또는 상기 미러부로부터 출력되는 광을 전송하는 배선 코어 패턴이 설치되고,
상기 미러용 코어 패턴 및 상기 배선 코어 패턴은 상기 배선 코어층을 구성하는 재료로 이루어지고,
상기 미러부는 상기 미러용 코어 패턴의 측면에 상기 기판의 표면에 대하여 순테이퍼를 이루도록 설치되며, 그 표면에는 금속막이 설치된 경사부를 갖고,
상기 미러부와 인접하여 상기 제1 클래드층 위에 오목부가 설치되고,
상기 배선 코어 패턴이 상기 미러부 및 상기 오목부로부터 격리된 상기 제1 클래드층 위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 제1 클래드층과 배선 코어층과 상기 제2 클래드층이 각각 감광성 중합체 재료인 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 오목부의 하단에서부터 상기 미러용 코어 패턴의 상단까지의 길이가 상기 배선 코어 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.
제7항에 있어서, 상기 경사부는 상기 기판의 표면에 대하여 43도 내지 47도의 각도를 이루고, 상기 미러용 코어 패턴의 상단에서부터 상기 제1 클래드층 내에 설치된 오목부의 하단에 가설하여 직선상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 미러용 코어 패턴의 한쪽측면에 설치된 경사부 (1)과, 상기 한쪽측면의 반대측인 다른쪽측면에 설치된 경사부 (2)와,
상기 경사부 (1)에 대향하는 위치에 설치된 제1 배선 코어 패턴과,
상기 경사부 (2)에 대향하는 위치에 설치된 제2 배선 코어 패턴을 갖고,
상기 경사부 (1)의 중심과 상기 제1 배선 코어 패턴의 단부면까지의 최단 거리를 (d1)로 하고,
상기 경사부 (2)의 중심과 상기 제2 배선 코어 패턴의 단부면까지의 최단 거리를 (d2)로 하였을 때, 상기 (d1)과 상기 (d2)가 상이한 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 광소자 어레이는 면발광 다이오드 또는 면수광 다이오드로 구성되어 있는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 광소자 어레이는 커넥터를 갖는 광섬유로 구성되어 있는 광배선 인쇄 회로 기판.
제5항에 있어서, 상기 기판이 다층 인쇄 배선 기판이고,
상기 광도파로층 위에 설치된 광소자와, 상기 광소자와 전기적으로 접속된 집적 회로 소자를 구비하고,
상기 광소자와 상기 다층 인쇄 배선 기판, 또는 상기 집적 회로 소자와 상기 다층 인쇄 배선 기판이, 상기 광도파로층 내에 설치된 관통 구멍을 통해 전기적으로 접속되고,
상기 광소자와 상기 다층 인쇄 배선 기판의 외부가, 상기 광도파로층을 통해 커넥터를 갖는 광섬유 또는 광도파로에 접속된 광신호 전송 경로에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 광배선 인쇄 회로 기판.