KR100584955B1 - 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동적층판에 광도파로와 프리프레그를 적층한 후에 광도파로 인입구를 가공하도록 하여 접착제의 흘러내림에 의한 난반사나 가압시 온도 또는 압력의 불균형에 의해 발생되는 디라미네이션(Delimination)을 방지하도록 하는 인쇄회로기판(PCB)에서 광도파로 인입구 가공 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따르면, 광도파로(optical waveguide)에 적층되는 적층 부재의 소정 부위를 선가공(pre-routing)하여 상부 윈도우를 가공하는 제 1 단계; 광도파로가 삽입되는 삽입 부재에 광도파로 윈도우를 가공하여 광도파로를 삽입하는 제 2 단계; 동 적층판(Copper Clad Laminate: CCL) 상에 접합제와 상기 광도파로 삽입 부재 및 상기 적층부재를 적층하고 압착하는 제 3 단계; 및 상기 광도파로의 일단을 절단하여 인입구의 반사면을 형성하는 제 4 단계를 포함하는 이루어진 광도파로 인입구 가공 방법이 제공된다.

광도파로, 인쇄회로기판, 반사면, 인입구

Description

인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공 방법{Method for processing optical waveguide entrance of printed circuit board}

도 1 은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공시 접착제의 흘러내림을 설명하기 위한 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공시 온도와 압력의 불균형에 따라 발생하는 디라미레이션을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로의 인입구 가공 방법의 흐름도.

도 4a 내지 도 4e는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면.

도 5a 내지 도 5f는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로의 인입구의 가공 방법의 흐름도.

도 6a 내지 도 6f는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 광도파로의 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면.

도 7a 내지 도 7g는 각각 본 발명의 제4 실시예에 따라 광도파로의 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

41, 51 : SSCCL 43, 55, 62, 76 : 광도파로

44, 45, 52, 54, 56, 63, 64, 66, 73, 74, 78 : 프리프레그

46, 57, 61, 67, 72, 77, 79 : CCL

71 : 히트 스프레드

본 발명은 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동적층판에 광도파로와 프리프레그를 적층한 후에 광도파로 인입구를 가공하도록 하여 접착제의 흘러내림에 의한 난반사나 가압시 온도 또는 압력의 불균형에 의해 발생되는 디라미네이션(Delimination)을 방지하도록 하는 인쇄회로기판(PCB)에서 광도파로 인입구 가공 방법에 관한 것이다.

PCB(인쇄회로기판)는 인쇄회로 원판 위에 여러 전자제품 소자들을 일정한 틀에 따라 간편하게 연결시켜 주는 역할을 하며, 디지털 TV를 비롯한 가전제품부터 첨단 통신기기까지 모든 전자제품에 광범위하게 사용되는 부품이다.

종래에는 PCB를 제조할 경우, 구리판에 회로 패턴을 형성(Patterning)하여 PCB의 내층(Inner Layer)/외층(Out Layer)을 형성하였으나, 최근 고분자 중합체(Polymer)와 유리 섬유(Glass fiber)를 이용하여 빛으로 신호를 송수신 할 수 있는 광 도파로를 PCB에 삽입하게 되었으며, 이를 EOCB(Electro-Optical Circuit Board)라고 한다.

이러한 EOCB란 전기적인 신호와 광 신호를 혼재하여 동일 보드 내에서의 초고속 데이터 통신은 광 신호로 인터페이싱(interfacing)되며, 소자 내에서는 데이터의 저장/신호 처리를 위해 전기적인 신호로 변환할 수 있도록 구리판 회로 패턴을 형성한 상태에서 광 도파로 및 유리판을 삽입한 PCB를 말한다.

상기와 같은 광 도파로 형성 시, PCB의 외층으로부터 내층으로 연결하는 통로를 형성하고 광 신호를 용이하게 전달할 수 있도록 하는 광 비아홀(Opto-Via Hole)이 요구된다.

상기 광 비아홀은 광 신호를 PCB 내층의 광 도파로 소자의 곡면 및 인입구에 연결을 해주기 위한 매개체이며, 또한 내부로부터 발생하는 신호를 외부의 포토다이오드(PD), VCSEL 등에 전달해 주는 기능을 하는 PCB의 비아홀을 말한다.

또한, 인터넷 사용의 급증과 서비스 품질이 높아짐에 따라 데이터 취급량과 전송량이 급증하게 되었고, 이로 인한 대역폭(Bandwidth) 확대와 신호처리의 고속화가 요구됨에 따라 광 인터페이싱(Optical Interfacing)할 수 있는 매개체로서 이와 같은 EOCB가 필요하게 되었다.

즉, 종래의 PCB에 사용되던 전기 신호는 기가헤르쯔(㎓) 대역에서 고속 스위칭 시에 노이즈(EMS; Electro Magnetic Susceptibility) 특성에 의해 제한을 받기 때문에, EMI 특성의 제한을 받지 않는 광 인터페이싱이 요구되는 것이다.

이러한 광도파로를 삽입하여 다층 인쇄회로기판을 형성할 경우, 광도파로를 접합하기 위해 열을 가하면 열경화성 에폭시수진인 프리프레그가 흘러내려 광신호가 광도파로 인입구 면에 흘러내려 덮일 수 있는 문제점이 있었다.

도 1 은 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공시 접착제의 흘러내림을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면 광도파로를 접합하기 위해 열을 가하면 광도파로의 인입구의 대응면에 있는 프리프레그가 흘러내려 광도파로의 인입구에 증착됨에 따라 광도파로의 난반사를 일으키는 문제점이 있었다.

도 2는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 광도파로 인입구 가공시 온도와 압력의 불균형에 따라 발생하는 디라미레이션을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면 광도파를 접합하기 위해 열을 가하면 단차부위의 압력과 온도 차이가 발생하여 인입구의 디라미네이션이 발생하는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 목적은 광도파로의 인입구를 프리프레그를 적층한 후에 가공하도록 함으로서 프리프레그의 흘러내림에 의한 인입구의 난반사를 방지할 수 있도록 하는 광도파로의 인입구의 가공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 광도파로의 인입구를 프리프레그를 적층한 후에 가공하도록 함으로서 단차 부위의 압력과 온도차이에 의한 인입구의 디라미네이션(Delamination)의 발생을 방지하도록 하는 광도파로의 인입구의 가공 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광도파로(optical waveguide)에 적층되는 적층 부재의 소정 부위를 선가공(pre-routing)하여 상부 윈도우를 가공하는 제 1 단계; 광도파로가 삽입되는 삽입 부재에 광도파로 윈도우를 가공하여 광도파로를 삽입하는 제 2 단계; 동 적층판(Copper Clad Laminate: CCL) 상에 접합제와 상기 광도파로 삽입 부재 및 상기 적층부재를 적층하고 압착하는 제 3 단계; 및 상기 광도파로의 일단을 절단하여 인입구의 반사면을 형성하는 제 4 단계를 포함하는 이루어진 것을 특징으로 한다.

이제, 도 3 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광도파로의 인입구 가공 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광도파로의 인입구 가공 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광도파로의 인입구 가공 방법은, 먼저 광도파로의 상부에 적층되어 접합되는 동 적층판(Copper Clad Laminate: CCL)과 프리프레그(prepreg)의 소정 부위를 선가공(pre-routing)하여 상부 윈도우를 가공한다(S10).

이후에, 광도파로 삽입용 동 적층판(Copper Clad Laminate: CCL) 상에 광도 파로를 삽입하기 위한 도파로 삽입용 윈도우를 가공한다(S11).

다음에, 도파로 삽입용 윈도우가 가공된 동적층판에 광도파로를 삽입한 후에(S12), 최하위로부터 동적층판, 프리프레그, 광도파로가 삽입된 동적층판, 프리프레그, 동적층판의 순으로 적층한 후에 압축한다(S13).

이후에, 광도파로의 인입구를 절단장비를 이용하여 45도로 가공하여 반사면을 형성하며(S14), 후속 PCB 제조 공정에 의해 PCB가 제조되게 된다(S15).

결국, 상기 광도파로의 삽입 및 접합이 완료된 후에 상기 광도파로의 인입구를 절단장비로 절단하여 반사면을 형성함에 따라 1)종래 방식에 비해 공정 프로세스의 진행이 용이하고, 2)적층 성형시 접착제의 흘러내림과 이물질 부착에 의한 광 난반사를 해결하도록 하였으며, 3)적층시 온도와 압력 불균형에 의한 광도파로의 디라미네이션을 감시시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 4a 내지 도 4e는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 광도파로 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, 도 4a는 선가공되는 SSCCL을 나타내는 도면으로서, SSCCL(41)를 선가공하는 이유는 광도파로의 반사면이 가공될 수 있는 공간을 확보하기 위한 것으로서 기존 크기보다 5mm 크게 가공한다. 여기서 SSCCL(41)은 CCL의 양쪽 동박 중에 한 쪽면을 제거한 것을 말한다.

이때, 해당 부위의 노출을 위해 라우터 비트(router bit) 또는 드릴 비트(drill bit)(42)를 사용하여 도시된 바와 같이 절단하게 된다.

그리고, 도시되지는 않았지만 광도파로 삽입용의 프리프레그를 가공하여 광 도파로 삽입용의 윈도우를 가공하고, 광도파로를 삽입한다.

도 4b는 적층되었을 때 SSCCL(41)의 가공 위치를 보여주고 있으며 가공 위치내에 광도파로가 노출되는 위치를 보여주고 있다.

도 4b를 참조하면 SSCCL(41)의 가공 위치의 중앙부에 광도파로가 위치하고 있음을 보여준다. 종래 기술에 의하면 광도파로의 인입구가 SSCCL의 중앙 부분에 위치하였으나 본 발명에서는 SSCCL의 가공부의 중앙부위에 광도파로의 인입구가 위치하고 있지 않으며 이는 아직 광도파로의 인입구가 성형되지 않았기 때문이다.

도 4c는 도 4b에 도시된 A-A' 부분을 절개한 수직 단면도로서, SSCCL(41), 광도파로(43)가 삽입된 제1 프리프레그(44), 제2 프리프레그(45), CCL(46)가 적층되어 있는 단면도로서, SSCCL(41)가 간격 d 만큼 선가공되어 있다.

도 4d는 광도파로용 다층 인쇄회로기판의 접합 후 단면을 나타내는 도면으로서, 상기 제1 프리프레그(44) 및 제2 프리프레그(45)의 접합된 상태를 나타내는 도면이다. 실질적으로는, 동 적층판(46), 광도파로(43), 상기 제1 프리프레그(44) 및 제2 프리프레그(45)는 위치가 정렬된 후 한번에 소정의 온도 및 압력으로 접합된다.

이때, 종래 기술에 의하면 프리프레그(44, 45)가 광도파로(43)와 접합되므로, 광신호가 인입되는 구면에 프리프레그가 덮이게 될 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 도 4e에서 도시된 바와 같이 프리프레그(44, 45)가 광도파로(43)에 접합된 후에 라우트 비트나 드릴을 사용하여 45도 각도로 반사면을 형성하고 폴리싱을 함에 따라 이와 같은 종래 기술의 문제점을 방지할 수 있다.

도 5a 내지 도 5f는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 광도파로의 인입구의 가공 방법의 흐름도이다.

먼저, 도 5a는 SSCCL(51)를 선가공하는 것을 나타내는 도면으로서, 전술한 제1 실시예의 SSCCL(41)와 같이, SSCCL(51)을 선가공하는 것은 광도파로의 인입구를 가공할 수 있도록 하기 위함이다. 여기서 SSCCL(51)은 CCL의 양쪽 동박 중에 한 쪽면을 제거한 것을 말한다. 즉, 통상적으로 CCL은 에폭시 절연막(51a)의 상부에 적층되는 동박으로서, 에폭시 절연막(51a)의 양쪽에 형성되지만, SSCCL(51)는 그 중 한 쪽면에만 동박(51b)이 형성된 것이다. 제1 실시예와 마찬가지로 해당 부위의 노출을 위해 라우터 비트 또는 드릴 비트(53)를 사용하여 도시된 바와 같은 형상으로 SSCCL(51)을 절단하게 된다.

도 5b는 선가공되는 프리프레그(54)를 나타내는 도면으로서, 이때 프리프레그(54)를 선가공하는 이유는 광도파로와 SSCCL(52)의 접합 및 광도파로의 접합면과 SSCCL의 접합면의 단차 발생을 방지하기 위한 것이다. 제1 실시예와 마찬가지로 해당 부위의 노출을 위해 라우터 비트 또는 드릴 비트(53)를 사용하여 도시된 바와 같이 절단하게 된다. 이때 프리프레그(54)는 고점도의 에폭시수지이다.

도 5c 내지 도5e는 각각 접합시의 접합 상면, 접합 전의 단면, 및 접합 후의 단면을 나타내는 도면들이다. 도 5c는 SSCCL(51)의 가공 위치 및 접합 위치를 나타낸다. 도 5d는 도 5c에 도시된 B-B' 부분을 절개한 수직 단면도이다. 도 5d를 참조하면, 최하위에는 CCL(57), 그 상부에 제2 프리프레그(56), 그 위에 광도파로(55)가 삽입된 프리프레그(52), 그 상부에 제1 프리프레그(54), 그 위에 SSCCL(51)이 적층되어 있다.

도 5f는 접합 후에 광도파로의 인입구를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면으로 제2 프리프레그(56)와 SSCCL(51)이 광도파로(55)에 접합된 후에 라우트 비트나 드릴을 사용하여 45도 각도로 반사면을 형성하고 폴리싱을 함에 따라 이와 같은 종래 기술의 문제점을 방지할 수 있다.

결국, SSCCL(51) 및 제2 프리프레그(56)가 광도파로(55)와 접합된 후에, 광도파로(55)의 인입구가 가공되어 반사면이 형성됨에 따라 광신호가 인입되는 구면에 제2 프리프레그(56)가 덮이지 않게 되며, 후속 PCB 제조 공정에 의해 PCB가 제조되게 된다.

도 6a 내지 도 6f는 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 광도파로의 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6a는 제1 CCL의 상면도로서, 광신호가 인입되는 광학적 윈도우(optical window)가 제1 CCL(61)의 소정 영역(m)에 형성되는 것을 나타낸다.

다음에, 도 6b는 제1 CCL(61)와 광도파로(62)가 부착된 상면도를 나타낸다.

다음에, 도 6c는 전술한 제1 실시예에서와 마찬가지로 프리프레그(64)를 선가공하는 것을 보여주며, 광도파로의 접합면과 열경화성 수지의 접합면의 단차 발생을 방지하기 위한 것이다. 제1 실시예와 마찬가지로 해당 부위의 노출을 위해 라우터 비트 또는 드릴 비트(65)를 사용하여 도시된 바와 같이 절단하게 된다.

도 6d는 광도파로(62)가 접합되기 전의 단면도로서, 최하위에 제3 CCL(67)이 위치하고, 그 위에 제2 프리프레그(66)이 위치하며, 그 위에 광도파로(62)가 삽입 된 제2 CCL(63)이 위치하고 있으며, 그 위에 제1 프리프레그(64)가 위치하며, 그 위에 제1 CCL(61)이 위치한다.

이후, 도 6e에서 알 수 있는 바와 같이 압착된다.

도 6f는 접합 후에 광도파로의 인입구를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면으로 제2 프리프레그(66)와 광도파로(62)에 접합된 후에 라우트 비트나 드릴을 사용하여 45도 각도로 반사면을 형성하고 폴리싱을 함에 따라 이와 같은 종래 기술의 문제점을 방지할 수 있다.

결국, 제2 프리프레그(66)와 광도파로(62)와 접합된 후에, 광도파로(62)의 인입구가 가공되어 반사면이 형성됨에 따라 광신호가 인입되는 구면에 제2 프리프레그(66)가 덮이지 않게 되며, 후속 PCB 제조 공정에 의해 PCB가 제조되게 된다.

도 7a 내지 도 7h는 각각 본 발명의 제4 실시예에 따라 광도파로의 인입구의 가공 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저, 도 7a는 히트 스프레더(71)를 가공한 후 식각에 의해 소정 영역을 절단한 것을 나타내는 도면으로서, 상기 히트 스프레더(71)는 합금성분의 구리(cu)로 형성되며, 접합시 높은 열을 단시간 내에 외부로 방출시켜줄 수 있도록 각 층 사이에 삽입되고, 회로적인 관점에서는 접지(Ground) 역할을 하게 된다.

도 7b는 제1 프리프레그(74)를 선가공하는 것을 보여주며, 이후 상기 제1 프리프레그(74)는 히트 스프레더 방열판과 제1 CCL(72)의 에폭시 면을 접합하기 위한 것이다.

도 7c는 히트 스프레더(71)가 형성된 상면도로서, 도면부호 q는 광학적 윈도 우로서 광도파로의 접합 위치를 나타낸다. 상기 히트 스프레더(71)는 금속층으로서, 열을 발산하는 방열판 역할을 할 수 있다.

도 7d는 제2 CCL(77)에 광도파로(76)가 접합된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 7e는 선가공된 제1 프리프레그(74) 및 히트 스프레더(71)의 접합 전의 단면도이며, 도 7f는 접합 후의 단면을 나타낸다. 도 7d에서 제1 CCL(72)의 상부 동박(72c)은 접합 성능을 향상시키기 위해서 소정 부위가 미리 제거된 형태를 취할 수도 있다.

도 7e를 참조하면, 최하위에 제3 CCL(79)가 위치하며, 그위에 제3 프리프레그(78)이 적층되어 있으며, 그 위에 광도파로(76)가 삽입된 제2 CCL(77)가 적층되어 있으며, 그 위에 제2 프리프레그(73)이 적층되어 있고, 그 위에 히트 스프레더(71)이 적층되어 있으며, 그 위에 제1 프리프레그(74)가 적층되어 있으며, 그 위에 제1 CCL(72)가 적층되어 있다.

도 7g는 접합 후에 광도파로의 인입구를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면으로 적층된 후에 광도파로의 인입구를 45도 각도로 가공하여 반사면을 형성한다.

결국, 히트 스프레더(71)가 형성되고, 제1 프리프레그(74)가 선가공되며, 광학적 윈도우를 형성 한 후에 광도파로(76)와 접합하고, 그 후에 광도파로(76)의 인입구의 반사면을 가공함에 따라 광신호가 인입되는 구면에 제3 프리프레그(78)가 덮이지 않게 된다.

본 발명에 따른 광도파로 인입구 가공 방법은 단지 상기한 실시예들에 한정 되는 것이 아니고, 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 및 변경 실시할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 광도파로 삽입 후에 45도 각도로 인입구의 반사면을 가공함에 따라 도파로 삽입시 위치 정렬이 용이하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 광도파로의 인입구를 45도 각도로 미형성 상태로 PCB 내에 삽입하여 일괄적층한 후에 PCB 상태에서 45도로 가공하고 폴리싱함에 따라 적층 성형시 접착제의 흘러내림에 따른 광 난반사 문제를 해결할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 적층시 온도와 압력의 불균형에 따라 발생하는 디라미레이션이 감소하도록 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 광도파로(optical waveguide)에 적층되는 적층 부재의 소정 부위를 선가공(pre-routing)하여 상부 윈도우를 가공하는 제 1 단계;

   광도파로가 삽입되는 삽입 부재에 광도파로 윈도우를 가공하여 광도파로를 삽입하는 제 2 단계;

   동 적층판(Copper Clad Laminate: CCL) 상에 접합제와 상기 광도파로 삽입 부재 및 상기 적층부재를 적층하고 압착하는 제 3 단계; 및

   상기 광도파로의 일단을 절단하여 인입구의 반사면을 형성하는 제 4 단계

   를 포함하는 광도파로용 인입구 가공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 적층 부재는 동적층판인 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적층 부재는 SSCCL인 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 삽입 부재는 프리프레그인 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 삽입 부재는 CCL인 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 접합제는 프리프레그인 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 광도파로의 인입구에 반사면은 라우터 비트 또는 드릴 비트를 사용하여 가공되는 것을 특징으로 하는 광도파로 인입구 가공 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   히트 스프레더의 소정 영역을 식각에 의해 잘라내어 광학적 윈도우를 형성하는 제 5 단계; 및

   상기 적층 부재와 삽입 부재 사이에 상기 히트 스프레더(heat spreader)를 적층하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 광도파로 인입구 가공 방법.

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