JP5593390B2 - 光印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバー（optical fiber）を適用した光印刷回路基板及びその製造方法に関するものである。

印刷回路基板（Printed Circuit Board：ＰＣＢ）は配線が集積されて多様な素子が実装されるか、素子間の電気的な連結が可能であるように構成される部品である。技術の発展に従って、多様な形態と多様な機能を有する印刷回路基板が製造されている。

情報通信が急速に発展することに伴い、携帯端末機、ノートブックコンピュータなどの電子機器で信号の伝達速度を重要なパラメータと考えるが、銅箔積層板に回路パターンを形成した印刷回路基板は、信号の伝達媒体として銅などの導電性金属を電気配線に利用するため、超高速で、かつ大容量のデータを転送することに限界がある。

最近、絶縁部材の上に光導波路を形成する光印刷回路基板技術が開発されており、光印刷回路基板で光が通過する光導波路を具現するために、高分子重合体（Polymer）とガラス繊維（Glass fiber）などを用いた光ファイバー（optical fiber）が適用されている。

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、スリムな厚さ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。

本発明の更に他の目的は、製作工程が簡単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。

本発明に従う光印刷回路基板は、絶縁部材と、前記絶縁部材の内部に配置され、両端部が絶縁部材の一側に露出される光ファイバーと、前記光ファイバーの両端部に結合されて前記光ファイバーが折り曲げられるようにガイドするガイド部が形成された支持部材と、を含む。

本発明に従う光印刷回路基板の製造方法は、第１絶縁部材に光ファイバー配置領域を設けるステップと、前記光ファイバー配置領域に光ファイバー及び前記光ファイバーの両端部に結合された第１及び第２支持部材を取り付けるステップと、前記光ファイバー配置領域を第２絶縁部材で覆うステップと、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を得ることができる。

本発明によれば、スリムな厚さを有する光印刷回路基板及びその製造方法を得ることができる。

本発明によれば、製作工程が簡単な光印刷回路基板及びその製造方法を得ることができる。

本発明の実施形態に従う光印刷回路基板の断面図である。 図１に図示された光ファイバーを説明する図である。 図１に図示された第１支持部材の斜視図である。 光ファイバーが取り付けられた第１及び第２支持部材の断面図である。 光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。 光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。 光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。 光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。 光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。

本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。

図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するものではない。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態に従う発光素子について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に従う光印刷回路基板の断面図である。

図１を参照すると、光印刷回路基板は、絶縁部材１１０、前記絶縁部材１１０の内部に配置される光ファイバー１２０、及び前記光ファイバー１２０の両端部を支持する第１及び第２支持部材１３０、１４０を含む。

前記絶縁部材１１０は、ガラス繊維が含まれたエポキシ樹脂、フェノール樹脂などの材質で形成できる。前記絶縁部材１１０には、光シグナルが通過する光ファイバー１２０と、導電性金属（例えば、銅）材質の回路パターン１５０が形成できる。前記絶縁部材１１０は、複数の層で形成されることができ、複数の層の各々に回路パターン１５０が形成できる。

また、前記絶縁部材１１０には互いに異なる層に配置された回路パターン１５０の電気的な連結のためのビアホール１５１が形成されることができ、前記ビアホール１５１の内面には導電性材質の金属がメッキされる。

前記光ファイバー１２０は光シグナルを伝達するための細い繊維であって、前記光ファイバー１２０は、０．０２〜０．０５μｍの直径を有する。前記光ファイバー１２０は絶縁部材１１０の内部に複数の束で配置できる。

図２は、図１に図示された光ファイバーを説明する図である。

図２を参照すると、前記光ファイバー１２０は、前記絶縁部材１１０の内部に複数の束で配置される。但し、図２を除外した他の図面では、便宜のために１つの線で図示した。

前記光ファイバー１２０は、光を伝達する媒介体であるコア１２１と、前記コア１２１から他のコア１２１に漏れ出る混信を防ぐクラッディング１２２と、を含む。前記コア１２１は、石英系ガラス、シリカ系ガラス、高分子化合物などで形成できる。前記クラッディング１２２は、前記コア１２１より低い屈折率を有し、前記コア１２１の外周面にコーティングされて形成される。前記クラッディング１２２の外周面には外部の衝撃から保護するための被覆がさらにコーティングできる。

図２に示すように、光ファイバー１２０の一端に入射した光はコア１２１とクラッディング１２２との間の境界で連続して全反射されることによって、光ファイバー１２０の他端まで進行するようになる。

前記第１及び第２支持部材１３０、１４０は、前記絶縁部材１１０の内部に位置した前記光ファイバー１２０の端部が前記絶縁部材１１０の一面に位置するように前記光ファイバー１２０の両端部を支持する。

前記第１及び第２支持部材１３０、１４０は、前記絶縁部材１１０に形成された第１及び第２取付溝（図６の１３０ａ、１４０ａ）の上に配置できる。第１及び第２支持部材１３０、１４０は、上面が絶縁部材１１０の一面と実質的に同一平面をなすように配置できる。

前記光ファイバー１２０は、前記絶縁部材１１０の主面と平行するように配置されることができ、前記絶縁部材１１０の内部に埋め込まれるように配置される。前記光ファイバー１２０は、第１及び第２支持部材１３０、１４０により両端部が一定の角度に折り曲げられる。

前記第１支持部材１３０の上部には前記光ファイバー１２０に光シグナルを入力する送信モジュール１６０が取り付けられる。前記送信モジュール１６０は、前記回路パターン１５０を通じて入力された電気シグナルを光シグナルに変換させる。前記送信モジュール１６０には、光シグナルを照射する光源素子であるＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）１６１が取り付けられる。前記ＶＣＳＥＬ１６１は、レーザビームを前記光ファイバー１２０に照射する方式により光シグナルを転送する光源素子である。

前記第２支持部材１４０の上部には、前記光ファイバー１２０を通過した光シグナルを受信する受信モジュール１７０が取り付けられる。前記受信モジュール１７０は、前記光ファイバー１２０から受信された光シグナルを電気シグナルに変換させる機能を有する。前記受信モジュール１７０には、光シグナルを検出する素子であるＰＤ（Photo detector）１７１が取り付けられる。

前記送信モジュール１６０のＶＣＳＥＬ１６１から出た光シグナルは、前記光ファイバー１２０を通過した後、前記受信モジュール１７０のＰＤ１７１に到達するようになる。前記光シグナルは、前記光ファイバー１２０を全反射されながら通過する。ここで、前記光ファイバー１２０の両端部は折り曲げられて、前記絶縁部材１１０の上面に露出される。但し、前記光ファイバー１２０は前記第１及び第２支持部材１３０、１４０により全反射が可能な角度に折り曲げられる。

図３は図１に図示された第１支持部材の斜視図であり、図４は光ファイバーが取り付けられた第１及び第２支持部材の断面図である。

図３を参照すると、前記第１支持部材１３０の外形は前記第１取付溝１３０ａに対応する形態で形成され、図３に図示するように直六面体の形態を有することができる。

前記第１支持部材１３０は、前記光ファイバー１２０が光シグナルが全反射できる角度内で折り曲げられるようにガイドするガイド部を具備し、ガイド部は前記第１支持部材１３０を貫通するガイドホール１３１として具現できる。

前記ガイドホール１３１は、前記絶縁部材１１０の主面（principal surface）に対し、一定角度だけ傾斜して形成される傾斜部１３２を具備する。本実施形態によるガイドホール１３１は、下部が上部より広い面積を有する円錐台の形態で形成されたものが例示されているが、前記ガイドホール１３１の上部及び下部が同一の面積を有するように形成されることもできる。即ち、前記ガイドホール１３１は前記光ファイバー１２０の折り曲げられる程度をガイドできるように構成されれば、多様な形態で形成できる。

また、前記第２支持部材１４０は、前記第１支持部材１３０と同一の形態で形成されることができ、詳細な説明は前述した説明と同一であるので、省略する。

図４を参照すると、前記光ファイバー１２０は束の形態であって、前記第１及び第２支持部材１３０、１４０のガイドホール１３１、１４１の内部に挿入される。前記光ファイバー１２０の両端部は、前記第１及び第２支持部材１３０、１４０の上面と実質的に同一平面に位置するように配置できる。

前記第１及び第２支持部材１３０、１４０は、図１のように前記光ファイバー１２０が前記絶縁部材１１０の内部に位置するように前記絶縁部材１１０に取り付けられる。

実施形態に従う光印刷回路基板は、前記第１及び第２支持部材１３０、１４０を用いて前記光ファイバー１２０を設置するので、前記光ファイバー１２０の設置が容易で、かつ簡単であるという長所がある。

実施形態に従う光印刷回路基板は、前記第１及び第２支持部材１３０、１４０により前記光ファイバー１２０が全反射可能な角度に折り曲げられて前記送信モジュール１６０及び受信モジュール１７０に向けるので、前記光ファイバー１２０を通じて光シグナルが安定的に転送できる。

実施形態に従う光印刷回路基板は、前記光ファイバー１２０を前記絶縁部材１１０の内部に埋め込みさせて固定するので、前記光ファイバー１２０を固定するための別途の構造が要求されない。したがって、スリムな厚さの光印刷回路基板が具現できる。即ち、実施形態に従う光印刷回路基板の場合、図１の絶縁部材の厚さ（Ａ）を減少させることができる。

一般に、前記ビアホール１５１のメッキ時、前記絶縁部材１１０の厚さ（Ａ）に対する前記ビアホール１５１の直径（Ｂ）の割合、即ち、Ｂ／Ａの値が一定以上になることが要求される。このようなＢ／Ａの値は装備あるいはメッキ処理のための化学物質の種類によって決まる。

したがって、絶縁部材１１０の厚さ（Ａ）が減少する場合、前記ビアホール１５１の直径（Ｂ）も減少させることができるので、前記絶縁部材１１０の上面または下面に配置される回路パターンまたは電子素子の密集度を増加させることができ、回路構成の自由度を増加させることができる。

以下、実施形態に従う光印刷回路基板の製造方法について説明する。

図５乃至図９は、光印刷回路基板の製造方法を説明する図である。

図５を参照すると、第１絶縁部材１１１に光ファイバーを配置するために、光ファイバー配置領域１１３を形成する。前記光ファイバー配置領域１１３は、平板形態の第１絶縁部材１１１を選択的にエッチングすることによって形成できる。

図６を参照すると、前記第１絶縁部材１１１の前記光ファイバー配置領域１１３に第１及び第２支持部材１３０、１４０を取り付けるための取付溝１３０ａ、１４０ａを形成する。前記取付溝１３０ａ、１４０ａは、リソグラフィ、エッチング、ドリリングなどの工程により形成できる。

図７を参照すると、前記光ファイバー１２０と結合された前記第１及び第２支持部材１３０、１４０を前記第１及び第２取付溝１３０ａ、１４０ａに取り付ける。ここで、前記光ファイバー１２０の両端部は、前記第１及び第２支持部材１３０、１４０のガイドホール１３１、１４１により一定の角度に折り曲げられた状態が維持される。

図８を参照すると、第２絶縁部材１１２で前記光ファイバー配置領域１１３を覆う。前記第２絶縁部材１１２は加圧成形によって前記第１絶縁部材１１１に積層される。前記第１及び第２絶縁部材１１１、１１２は、熱と圧力が加えられることによって粘着性材質で溶融された状態となり、前記光ファイバー１２０は高温状態にある前記第２絶縁部材１１２の流動によって自然に折り曲げられた状態が維持される。

前記第１及び第２絶縁部材１１１、１１２が冷却されながら硬化されることに伴い、前記第２絶縁部材１１２は前記第１絶縁部材１１１に硬く接着される。ここで、前記第１及び第２絶縁部材１１１、１１２は一体化して、図１で説明した絶縁部材１１０をなすことができる。前記光ファイバー１２０は、冷却過程で前記第１及び第２絶縁部材１１１、１１２の間でその位置が固定される。

これによって、前記光ファイバー１２０を前記絶縁部材１１０内に埋め込む工程が完了するようになり、図９の状態で回路パターン１５０を形成する工程、他の絶縁部材を積層する工程、送信モジュール１６０及び受信モジュール１７０を実装する工程、及びビアホール１５１を形成する工程などがさらに遂行できる。

以上、実施形態を中心として説明したが、これは単に例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性から外れない範囲で以上に例示されていない種々の変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができる。そして、このような変形及び応用に関連した差異点は特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

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 (11)

1. 絶縁部材と、
   前記絶縁部材の内部に配置され、両端部が絶縁部材の一側に露出される光ファイバーと、
   前記光ファイバーの両端部に結合されて前記光ファイバーが折り曲げられるようにガイドするガイド部が形成された支持部材と、を含み、
   前記ガイド部は、前記支持部材を貫通し、前記絶縁部材の主面に対して傾斜した傾斜面を有するガイドホールであり、
   前記光ファイバーは、前記ガイドホール内で前記傾斜面に接触して、前記傾斜面の傾斜角度に対応する角度に折り曲げられて前記ガイドホール内に挿入されることを特徴とする、光印刷回路基板。
2. 前記ガイドホールは、前記支持部材の両面に形成される第１開口及び第２開口を含み、前記第１開口は前記第２開口に比べて前記絶縁部材の表面に隣接し、面積が小さいことを特徴とする、請求項１に記載の光印刷回路基板。
3. 前記絶縁部材は、第１絶縁部材、及び前記第１絶縁部材及び前記光ファイバーと融着される第２絶縁部材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。
4. 前記支持部材は第１支持部材及び第２支持部材を含み、前記第１支持部材と第２支持部材とは互いに離隔して少なくとも一部分が前記絶縁部材の外部に露出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. 前記光ファイバーは、両端部が前記第１支持部材及び第２支持部材を通じて前記絶縁部材の外部に露出されることを特徴とする、請求項４に記載の光印刷回路基板。
6. 前記第１支持部材により外部に露出された光ファイバーに対向して配置される送信モジュール、及び前記第２支持部材により外部に露出された光ファイバーに対向して配置される受信モジュールを含むことを特徴とする、請求項４に記載の光印刷回路基板。
7. 第１絶縁部材に光ファイバー配置領域を設けるステップと、
   前記光ファイバー配置領域に光ファイバー及び前記光ファイバーの両端部に結合された第１及び第２支持部材を取り付けるステップと、
   前記光ファイバー配置領域を第２絶縁部材で覆うステップと、
   を含み、
   前記第１及び第２支持部材は、
   前記第１絶縁部材の主面に対して傾斜した傾斜面を有し、前記光ファイバーが折り曲げられるようにガイドするガイドホールを含み、
   前記光ファイバーは、前記ガイドホール内で前記傾斜面に接触して、前記傾斜面の傾斜角度に対応する角度に折り曲げられて前記ガイドホール内に挿入され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１絶縁部材に光ファイバー配置領域を設けるステップの以後、前記光ファイバー配置領域に前記第１及び第２支持部材が取り付けられる取付ホールを設けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。
9. 前記第２絶縁部材は、加圧成形により前記第１絶縁部材と結合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。
10. 前記第１支持部材と第２支持部材とは互いに離隔して、少なくとも一部分が前記第１絶縁部材及び第２絶縁部材の外部に露出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。
11. 前記第１支持部材により外部に露出された光ファイバーに対向するように送信モジュールを設置するステップ、及び前記第２支持部材により外部に露出された光ファイバーに対向するように受信モジュールを設置するステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載の光印刷回路基板の製造方法。

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