KR100696210B1 - Optical path changer and optical backplane device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광경로 변경기 및 이를 이용한 광백플레인 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제1 광도파로층이 내장되고, 제1 광도파로층의 양측 일부분이 노출되도록 삽입홈을 갖는 백플레인 기판과, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제2 광도파로층이 내장되고, 상기 삽입홈의 상측에 각각 결합되는 시스템 기판과, 상기 제1 광도파로층의 양측 일부분이 2mm 내지 3mm의 곡률반경으로 휘어져 입사되는 광 신호의 경로가 수직으로 변경되도록 상기 백플레인 기판의 삽입홈에 나사 결합을 통해 각각 삽입되고, 유연성을 갖는 유기-무기 고분자 물질로 이루어진 상기 제1 및 제2 광도파로층 간에 직접적으로 광선로가 접속되도록 구비된 광경로 변경기를 포함함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an optical path changer and an optical backplane apparatus using the same, and includes a backplane substrate having a first optical waveguide layer having at least one optical waveguide therein and having insertion grooves to expose portions of both sides of the first optical waveguide layer. And a system substrate having a second optical waveguide layer having at least one optical waveguide formed therein and coupled to an upper side of the insertion groove, and portions of both sides of the first optical waveguide layer having a curvature radius of 2 mm to 3 mm. The optical path is directly connected between the first and second optical waveguide layers made of a flexible organic-inorganic polymer material, respectively, being screwed into the insertion grooves of the backplane substrate so that the path of the optical signal is vertically changed. By including an optical path changer provided so that the connection between the optical waveguide embedded in each substrate when the backplane substrate and the system substrate is connected It is possible to realize the connection more efficiently, to reduce the optical parts, simplify the packaging process, and to reduce the cost, and to reduce the number of connection parts to reduce the number of connections, thereby improving the characteristics of the optical communication system. It has an effect.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 이용한 광백플레인 장치를 설명하기 위한 결합 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining the optical backplane device using the optical path changer according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 적용된 백플레인 기판을 설명하기 위한 평면도.Figure 2 is a plan view for explaining a backplane substrate applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용된 백플레인 기판의 제1 광도파로층을 설명하기 위한 확대 사시도.Figure 3 is an enlarged perspective view for explaining a first optical waveguide layer of the backplane substrate applied to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적용된 광경로 변경기를 설명하기 위한 분리 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view for explaining the applied light path changer according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 결합 사시도.5 is a perspective view for explaining a light path changer according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 분리 사시도.Figure 6 is an exploded perspective view for explaining an optical path changer according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 결합 사시도.7 is a perspective view illustrating a light path changer according to another embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 적용된 백플레인 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.8A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a backplane substrate applied to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 백플레인 기판의 삽입홈에 삽입한 후 노출된 제1 광도파로층의 제거방법을 설명하기 위한 단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method of removing a first optical waveguide layer exposed after inserting an optical path changer into an insertion groove of a backplane substrate according to an embodiment of the present invention. FIG.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***
100 : 백플레인 기판, 110 : 제1 광도파로층,100: backplane substrate, 110: first optical waveguide layer,
111a : 코어, 111 : 코어층,111a: core, 111: core layer,
112 : 클래드층, 113 : 보호층,112: cladding layer, 113: protective layer,
120a 및 120b : 삽입홀, 120a' 및 120b' : 삽입홈,120a and 120b: insertion hole, 120a 'and 120b': insertion groove,
130 : 안착홈, 200a 및 200b : 시스템 기판,130: seating groove, 200a and 200b: system board,
210a 및 210b : 제2 광도파로층,220 : 표면방출레이저,210a and 210b: second optical waveguide layer, 220: surface emitting laser,
230 : 수광소자, 300a 및 300b : 광경로 변경기,230: light receiving element, 300a and 300b: light path changer,
310 : 주몸체부, 311 : 제1 가이드홈,310: main body portion, 311: first guide groove,
311' : 수직가이드홈, 312a 및 312b : 제1 돌출부,311 ': vertical guide groove, 312a and 312b: first projection,
313a 및 313b : 결합홈, 320 : 보조몸체부,313a and 313b: coupling groove, 320: auxiliary body,
321 : 제2 가이드홈, 321' : 수평가이드홈,321: second guide groove, 321 ': horizontal guide groove,
322 : 제3 가이드홈, 322' : 곡선가이드홈,322: third guide groove, 322 ': curved guide groove,
323a 및 323b : 제2 돌출부, 324a 및 324b : 결합홀,323a and 323b: second projections, 324a and 324b: coupling holes,
330a 및 330b : 나사330a and 330b: screw
본 발명은 광경로 변경기 및 이를 이용한 광백플레인 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나의 광도파로가 형성된 광도파로층이 각각 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판에 내장된 유연성을 갖는 광도파로층 양단에 형성된 삽입홈에 광경로 변경기를 각각 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호의 경로를 수직으로 변경하여 백플레인 기판의 광도파로로 직접 전송함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 광선로 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있는 광경로 변경기 및 이를 이용한 광백플레인 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical path changer and an optical backplane apparatus using the same, and more particularly, a backplane substrate and a system substrate each having an optical waveguide layer having at least one optical waveguide formed therein are vertically coupled to each other. By inserting and fixing the optical path changers into insertion grooves formed at both ends of the optical waveguide layer having the built-in flexibility, the optical signal emitted from the optical waveguide of the system substrate is changed vertically and transmitted directly to the optical waveguide of the backplane substrate. The present invention relates to an optical path changer and an optical backplane device using the optical path changer that can more efficiently implement optical path connection between optical waveguides embedded in each substrate when connecting a substrate and a system substrate.
최근에는 광통신 시스템의 고속, 대용량화 요구에 따라 시스템 내에서 고속 대용량의 신호전송을 위하여 기존의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; 이하, 'PCB'라 칭함) 상의 동박을 식각하여 구현된 마이크로 스트립 선로가 사용되었다.Recently, in order to transmit high-speed and high-capacity signals in the system according to the demand for high-speed and large-capacity of the optical communication system, a micro strip line implemented by etching copper foil on a conventional printed circuit board (hereinafter referred to as 'PCB') has been developed. Was used.
그러나, 이러한 마이크로 스트립 선로는 고속에서 신호 병목현상의 해결이 용이하지 않아 상기 PCB 상에 광도파로(optical waveguide)를 실장하여 광 신호를 전송하는 방식인 광 PCB 기술 즉, 광백플레인(Electro-optical Circuit Board; EOCB) 장치의 개발이 이루어지고 있다.However, such a microstrip line is not easy to solve the signal bottleneck at high speed, so the optical PCB technology, that is, the optical backplane (Electro-optical Circuit) is a method of transmitting an optical signal by mounting an optical waveguide on the PCB EOCB) is being developed.
상기 광백플레인(EOCB) 장치에서 광 PCB 간의 광선로 접속은 주로 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array), 볼 렌즈(Ball Lens) 또는 미러(Mirror) 등 다양한 광학계를 조합하여 구현하고 있다. 또한, 자유공간 상의 공간을 이용하거나 광섬유가 조립된 광커넥터가 이용되고 있다.In the optical backplane (EOCB) device, the optical path connection between the optical PCBs is mainly implemented by combining various optical systems such as a micro lens array, a ball lens, or a mirror. In addition, an optical connector using a space on a free space or an optical fiber is assembled.
이때, 상기 마이크로 렌즈 어레이, 볼 렌즈 또는 미러 등의 광학계를 조합하 여 사용하는 것은 현재 가장 일반적으로 광 PCB 간의 광선로 접속에 이용되고 있지만, 광학부품의 개수가 많아지면서 광 손실이 많아지고, 렌즈 등 광학부품의 광축을 유지하기 위한 정밀한 정렬이 요구되어 패키징에 가장 큰 어려움이 있어 저가격화가 곤란한 문제점이 있다.In this case, the combination of the optical system such as the micro lens array, the ball lens or the mirror is most commonly used for the optical path connection between the optical PCB, but the number of optical components increases, the optical loss increases, the lens Precise alignment is required to maintain the optical axis of the optical component, such as the greatest difficulty in packaging, which is difficult to lower the price.
또한, 상기 자유공간을 이용한 광선로 접속은 기판간의 일정한 자유공간 거리에 따른 광의 퍼짐 현상에 의한 손실과 광학축의 정렬이 어렵고, 사용 중 진동과 같은 외부환경에 기판간의 정밀한 간격 유지가 어려움에 따라 민감하게 특성이 변화될 수 있는 문제점이 있다.In addition, the optical path connection using the free space is sensitive to the loss due to the spread of light and the alignment of the optical axis due to the constant free space distance between the substrates, and sensitive to the difficulty of maintaining the precise spacing between the substrates in an external environment such as vibration during use. There is a problem that the characteristics can be changed.
또한, 상기 광커넥터를 이용한 광 PCB 간의 광선로 접속은 광도파로를 내장하는 광 PCB 간의 광선로 접속이 아닌 광섬유를 포일(Foil)형태로 광 PCB와 별개로 만들어서 광 PCB의 배면 등에 부착하여 연결하는 것 즉, 기존의 상용화되어 있는 광커넥터 기술을 이용하는 것으로서 기존의 광통신 시스템에 적용되고 있는 기술과 크게 차별화 되어 있지 않으며, 광 PCB의 접속 후에 다시 광커넥터를 접속해야 하는 사용상의 문제점이 있다.In addition, the optical path connection between the optical PCB using the optical connector is to connect the optical fiber to the back of the optical PCB by making the optical fiber separately from the optical PCB in the form of a foil (Foil), not the optical fiber connection between the optical PCB containing the optical waveguide. That is, by using the conventional commercially available optical connector technology is not significantly different from the technology applied to the existing optical communication system, there is a problem in the use of the optical connector to be connected again after the connection of the optical PCB.
또한, 광 PCB의 배면에 포일형태의 광학회로기판을 직접 적층하여 형성하기 때문에, 다층 광 PCB 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있어 공정단계가 늘어나고, 복잡해지는 문제점이 있다.In addition, since the optical circuit board in the form of a foil is directly laminated on the rear surface of the optical PCB, there is a problem that it is difficult to apply to a multilayer optical PCB process, thereby increasing the process steps and complexity.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 광도파로가 형성된 광도파로층이 각각 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판에 내장된 유연성을 갖는 광도파로층 양단에 각각 형성된 삽입홈에 백플레인 기판에 내장된 유연성을 갖는 광도파로층 양단이 일정한 곡률반경으로 휘어지도록 광경로 변경기를 각각 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호의 경로를 수직으로 변경하여 백플레인 기판의 광도파로로 직접 전송함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 광경로 변경기 및 이를 이용한 광백플레인 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, an object of the present invention is a backplane substrate and a system substrate, each having an optical waveguide layer in which at least one optical waveguide is formed, are vertically coupled to each other, embedded in the backplane substrate Optical signals emitted from the optical waveguide of the system substrate by inserting and fixing the optical path changers so that both ends of the flexible optical waveguide layer embedded in the backplane substrate are bent at a predetermined curvature radius in insertion grooves formed at both ends of the optical waveguide layer having flexibility. By changing the path of the vertical path and transmitting it directly to the optical waveguide of the backplane substrate, the connection between the optical waveguides embedded in each substrate can be more efficiently realized when the backplane substrate and the system substrate are connected, and the optical parts are greatly reduced in the packaging process. Price can be simplified and connection parts can be simplified. By reducing the number to provide an optical backplane device using changes to reduce the optical path loss in accordance with the number of connections that can improve the characteristics of the optical communication system, and group them.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 유연성을 갖는 유기-무기 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 광도파로층이 각각 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판을 포함하는 광백플레인 장치에서, 나사 결합을 통해 상기 백플레인 기판에 삽입되고, 상기 제1 및 제2 광도파로층 간에 직접적인 광선로 접속을 위해 상기 제1 광도파로층의 양측 일부분이 2mm 내지 3mm의 곡률반경으로 휘어져 입사되는 광 신호의 경로가 수직으로 변경되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 광경로 변경기를 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention, in the optical backplane device comprising a backplane substrate and a system substrate, each containing a first and second optical waveguide layer made of a flexible organic-inorganic polymer material, The optical signal is inserted into the backplane substrate by screwing, and a portion of both sides of the first optical waveguide layer is bent at a radius of curvature of 2 mm to 3 mm to allow direct optical connection between the first and second optical waveguide layers. It is to provide a light path changer, characterized in that the path is provided to be changed vertically.
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바람직하게는, 상기 광경로 변경기는 상기 시스템 기판 중 어느 하나의 제2 광도파로층으로부터 출사되는 광 신호를 상기 제1 광도파로층의 일단에 직접 전달받도록 함과 동시에 상기 전달받은 광 신호의 경로를 수직으로 변경되도록 하고, 상기 제1 광도파로층의 타단으로 전송되는 광 신호의 경로를 다시 수직으로 변경하여 다른 하나의 시스템 기판의 제2 광도파로층의 일단에 직접 전달되도록 서로 대향되게 설치된다.Preferably, the optical path changer is configured to receive the optical signal emitted from the second optical waveguide layer of any one of the system substrates directly to one end of the first optical waveguide layer, and to simultaneously receive the path of the received optical signal. In order to vertically change, and to change the path of the optical signal transmitted to the other end of the first optical waveguide layer again vertically to be opposite to each other so as to be directly transmitted to one end of the second optical waveguide layer of the other system substrate.
바람직하게는, 상기 광경로 변경기는 상기 백플레인 기판 상에 형성된 삽입홈에 각각 삽입 안착되도록 상기 삽입홈과 동일한 형상으로 이루어지되, 그 일측면에 상기 제1 광도파로층의 양측 일부분이 수평으로 삽입되도록 수평가이드홈이 형성되고, 상기 수평가이드홈을 따라 삽입되는 상기 제1 광도파로층이 일정한 곡률반경으로 휘어지도록 상기 수평가이드홈의 종단에 수직방향으로 연장되는 곡선가이드홈이 형성되며, 상기 곡선가이드홈의 종단에 연장되어 상기 일측면과 수직되는 측면에 상기 제1 광도파로층이 노출되도록 수직가이드홈이 형성된다.Preferably, the optical path changer is formed in the same shape as the insertion groove to be inserted into the insertion groove formed on the backplane substrate, respectively, so that both sides of the first optical waveguide layer are horizontally inserted into one side thereof. A horizontal guide groove is formed, and a curved guide groove extending in a vertical direction to the end of the horizontal guide groove is formed so that the first optical waveguide layer inserted along the horizontal guide groove bends at a constant curvature radius. A vertical guide groove is formed to extend to the end of the groove so that the first optical waveguide layer is exposed on a side surface perpendicular to the one side surface.
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본 발명의 제2 측면은, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제1 광도파로층이 내장되고, 제1 광도파로층의 양측 일부분이 노출되도록 삽입홈을 갖는 백플레인 기판; 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제2 광도파로층이 내장되고, 상기 삽입홈의 상측에 각각 결합되는 시스템 기판; 및 상기 제1 광도파로층의 양측 일부분이 2mm 내지 3mm의 곡률반경으로 휘어져 입사되는 광 신호의 경로가 수직으로 변경되도록 상기 백플레인 기판의 삽입홈에 나사 결합을 통해 각각 삽입되고, 유연성을 갖는 유기-무기 고분자 물질로 이루어진 상기 제1 및 제2 광도파로층 간에 직접적으로 광선로가 접속되도록 구비된 광경로 변경기를 이용한 광백플레인 장치를 제공하는 것이다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a backplane substrate having a first optical waveguide layer having at least one optical waveguide formed therein and having insertion grooves to expose portions of both sides of the first optical waveguide layer; A system substrate having a second optical waveguide layer having at least one optical waveguide embedded therein and coupled to an upper side of the insertion groove; And a portion of both sides of the first optical waveguide layer is inserted into the insertion groove of the backplane substrate by screwing so that the path of the incident optical signal is vertically bent with a curvature radius of 2 mm to 3 mm, and the organic-flexible organic- An optical backplane device using an optical path changer provided to directly connect an optical path between the first and second optical waveguide layers made of an inorganic polymer material.
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바람직하게는, 상기 제1 및 제2 광도파로층은, 복수개의 코어가 일렬로 배열된 코어층; 각각의 코어를 감싸도록 형성되는 클래드층; 및 상기 클래드층의 표면에 형성되는 보호층을 포함한다.Preferably, the first and second optical waveguide layer comprises: a core layer having a plurality of cores arranged in a line; A cladding layer formed to surround each core; And a protective layer formed on the surface of the clad layer.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 이용한 광백플레인 장치를 설명하기 위한 결합 단면도이고, 도 2는 본 발명에 적용된 백플레인 기판을 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 적용된 백플레인 기판의 제1 광도파로층을 설명하기 위한 확대 사시도이다.1 is a cross-sectional view illustrating an optical backplane device using an optical path changer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view illustrating a backplane substrate applied to the present invention, and FIG. 3 is applied to the present invention. It is an enlarged perspective view for demonstrating the 1st optical waveguide layer of a backplane substrate.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광백플레인 장치는, 크게 백플레인 기판(100), 시스템 기판(200a 및 200b) 및 광경로 변경기(300a 및 300b)를 포함하여 이루어진다.1 to 3, an optical backplane apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 백플레인 기판(100)은 다층으로 적층된 인쇄회로기판(PCB)으로 이루어지는 바, 적어도 하나의 광도파로(optical waveguide)가 형성된 제1 광도파로층(110)이 내장되어 있으며, 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 끝단에는 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 삽입 고정시키기 위한 삽입홈(120a' 및 120b')이 형성되어 있다.Here, the
또한, 상기 제1 광도파로층(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 광 신호를 전달하기 위한 복수개의 코어(111a)가 일렬로 배열된 코어층(111)과, 상기 광 신호가 밖으로 새어나가지 못하도록 각각의 코어(111a)를 감싸도록 형성되는 클래드층(112)과, 상기 클래드층(112)의 표면 즉, 상하부에 외부의 여러 사용환경으로부터 보호하기 위해 형성되는 보호층(113)으로 이루어진다. 이때, 상기 보호층(113)은 예컨대, 폴리이미드(polyimide) 수지와 같은 물질로 형성됨이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 3, the first
또한, 상기 삽입홈(120a' 및 120b')은 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 보다 안정적으로 삽입 고정시키기 위하여 사각형상으로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 원형상, 삼각형상 또는 다각형상 등으로 다양하게 구현될 수도 있다. 또한, 상기 백플레인 기판(100)에는 다수의 광배선과 전기배선이 구비됨 이 바람직하다. 한편, 상기 제1 광도파로층(110)과 결합된 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)을 상기 백플레인 기판(100)에 고정시키기 위해서는 통상의 접착제 또는 나사 등을 이용하여 고정결합됨이 바람직하다.In addition, the
그리고, 상기 시스템 기판(200a 및 200b)은 상기 백플레인 기판(100)에 형성된 삽입홈(120a' 및 120b')의 상측에 각각 수직으로 결합되며, 적어도 하나의 광도파로(optical waveguide)가 형성된 제2 광도파로층(210a 및 210b)가 내장되어 있다. 이때, 상기 백플레인 기판(100)과 상기 시스템 기판(200a 및 200b)의 결합은 통상의 가이드 홈이나 안내 핀을 이용하여 정렬하고, 레버 등으로 고정결합됨이 바람직하다.The
한편, 상기 제2 광도파로층(210a 및 210b)은 상기 제1 도파로층(110)과 동일한 구조, 작용 및 효과를 가지며, 이에 상세한 설명은 전술한 상기 제1 도파로층(110)을 참조하기로 한다.Meanwhile, the second
이러한 시스템 기판(200a)은 임의의 파장을 갖는 광 신호를 발산하여 제2 광도파로층(210a)에 전송하기 위한 표면방출레이저(VCSEL)(220)가 장착되어 있으며, 다른 시스템 기판(200b)은 입사된 광 신호를 전기신호로 처리하기 위한 수광소자(230)가 장착되어 있다.The
한편, 상기 제1 및 제2 광도파로층(110)(210a 및 210b)은 약 850nm 정도의 통신용 파장 대에서 광투과성 및 유연성(flexible)이 우수한 고분자 물질 예컨대, 유기-무기 고분자 물질등을 이용하여 엠보싱 공정이나 포토리소그래피 공정에 의해 제조될 수 있다.Meanwhile, the first and second optical waveguide layers 110 and 210a and 210b may be formed of a polymer material having excellent light transmittance and flexibility in a communication wavelength band of about 850 nm, for example, an organic-inorganic polymer material. It may be produced by an embossing process or a photolithography process.
이때, 상기 유기-무기 고분자 물질은 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene), 초저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 아마이드(Amide)계열의 나일론 6(Nylon 6), 나일론 66(Nylon 66), 나일론 6/9(Nylon 6/9), 나일론 6/10(Nylon 6/10), 나일론 6/12(Nylon 6/12), 나일론 11, 나일론 12, 폴리스타이렌(Polystyrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylenr Terephthalate), 폴리부틸 테레프탈레이트(Polybutyl Terephthalate), 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드(Polyvinylidene Chloride), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 셀룰로스 아세테이트(Cellulose Acetate) 또는 폴리(메트)아크릴레이트(Poly(meth)acrylate) 들 중 어느 하나로 이루어짐이 바람직하며, 이들 재료 중에서 열적 성질 및 기계적 성질을 고려하여 이들 중에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다.In this case, the organic-inorganic polymer material is, for example, low density polyethylene (Low Density Polyethylene), ultra low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (High Density Polyethylene), polypropylene (Polypropylene), amide (Amide) nylon 6 (Nylon) 6), Nylon 66 (Nylon 66), Nylon 6/9 (Nylon 6/9), Nylon 6/10 (Nylon 6/10), Nylon 6/12 (Nylon 6/12), Nylon 11, Nylon 12, Polystyrene (Polystyrene), polyethylene terephthalate, polybutyl terephthalate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, cellulose acetate or poly (meth) It is preferably made of any one of (Poly (meth) acrylate), any one selected from these in consideration of thermal properties and mechanical properties among these materials It may be made by a combination thereof.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 분리 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 결합 사시도이다.4 is an exploded perspective view for describing the light path changer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a combined perspective view for explaining the light path changer according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)는 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입되어 입사되는 광 신호의 경로를 수직으로 변경하기 위한 것으로서, 주몸체부(310)와 상기 주몸체부(310)에 결합고정되는 보조몸체부(320)를 포함하여 이루어진다.4 and 5,
여기서, 상기 주몸체부(310)는 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입되도록 동일한 형상으로 이루어지는 바, 그 일측면 중앙부에 상기 제1 광도파로층(110)이 삽입되어 수평 및 수직방향으로 안내하기 위한 제1 가이드홈(311)을 형성하도록 그 일측면 양쪽에 'L'자 형상의 제1 돌출부(312a 및 312b)가 각각 일체로 돌출형성되어 있다. 이때, 상기 제1 돌출부(312a 및 312b) 및 상기 주몸체부(310)의 일면에는 소정의 결합홈(313a 및 313b)이 각각 형성되어 있다.Here, the
상기 보조몸체부(320)의 하단면에 상기 제1 광도파로층(110)이 삽입되어 수평방향으로 안내하기 위한 제2 가이드홈(321)이 형성되어 있으며, 그 일측면 중앙부에 수평방향으로 삽입된 상기 제1 광도파로층(110)이 일정한 곡률반경(Radius)(예컨대, 약 2mm 내지 3mm 정도)으로 휘어지도록 안내하기 위한 제3 가이드홈(322)을 형성하도록 그 일측면 양쪽에 'ㄱ'자 형상의 제2 돌출부(323a 및 323b)가 각각 일체로 돌출형성되어 있다. 이때, 상기 보조몸체부(320)와 상기 제2 돌출부(323a 및 323b)의 양측에는 소정의 결합홀(324a 및 324b)이 각각 형성되어 있다.The first
이러한 보조몸체부(320)는 상기 결합홀(324a 및 324b) 및 상기 결합홈(313a 및 313b)에 통상의 나사(330a 및 330b)를 각각 삽입하여 상기 주몸체부(310)의 제1 돌출부(312a 및 312b)에 고정결합된다.The
즉, 상기 보조몸체부(320)가 상기 주몸체부(310)의 제1 돌출부(312a 및 312b)에 고정결합됨으로써, 상기 제1 내지 제3 가이드홈(311, 321 및 322)은 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)의 하단면에 개방되도록 형성된 수평가이드홈(321')과, 상기 수평가이드홈(321')을 따라 삽입되는 상기 제1 광도파로층(110)이 일정한 곡률반경으로 휘어지도록 상기 수평가이드홈(321')의 종단에 수직방향으로 연장되 어 형성된 곡선가이드홈(322')과, 상기 곡선가이드홈(322')의 종단에 연장되어 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)의 상단면에 상기 제1 광도파로층(110)이 노출되도록 형성된 수직가이드홈(311')으로 이루어진다.That is, the
또한, 상기 주몸체부(310)와 상기 보조몸체부(320)의 고정결합 시 상기 수직가이드홈(311')은 삽입되는 상기 제1 광도파로층(110)의 끝단부가 고정되도록 형성되며, 그 이외의 부분 즉, 상기 수평가이드홈(321')과 상기 곡선가이드홈(322')은 상기 제1 광도파로층(110)의 휨 변형에 따른 완충역할을 위하여 고정되지 않도록 형성됨이 바람직하다.In addition, when the
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 광경로 변경기(300a 및 300b)는 상기 시스템 기판(200a)의 제2 광도파로층(210a)으로부터 출사되는 광 신호를 상기 백플레인 기판(100)의 제1 광도파로층(110) 일단에 직접 전달받도록 함과 동시에 상기 전달받은 광 신호의 경로를 수직으로 변경되도록 하고, 상기 백플레인 기판(100)의 제1 광도파로층(110) 타단으로 전송되는 광 신호의 경로를 다시 수직으로 변경하여 다른 시스템 기판(200b)의 제2 광도파로층(210b)의 일단에 직접 전달되도록 서로 대향되게 설치됨이 바람직하다.Each of the
이와 같이 상기 백플레인 기판(100)에 내장된 제1 광도파층(110)의 양단을 일정한 곡률반경을 갖도록 구부려 수직방향으로 향하도록 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)가 서로 마주보도록 대향되게 설치됨으로써, 상기 백플레인 기판(100) 및 상기 시스템 기판(200a 및 200b)에 내장된 각각의 제1 및 제2 광도파로층(110)(210a 및 210b) 간의 광선로 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있으며, 광학 부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화를 실현할 수 있다.As such, both ends of the first
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)에 형성된 수평가이드홈(321')이 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)의 일측면 하단에 개방되도록 형성되었지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 수평가이드홈(321')을 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)의 일측면 어느 부분에 형성되어도 상관없다.On the other hand, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)에 형성된 곡선가이드홈(322')의 곡률반경이 상기 보조몸체부(320)에 형성되었지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 주몸체부(310) 및 상기 보조몸체부(320) 중 적어도 어느 하나에 형성할 수도 있다.In addition, although the curvature radius of the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)를 상기 주몸체부(310)와 상기 보조몸체부(320)로 분리하여 결합되었지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 주몸체부(310)와 상기 보조몸체부(320)를 일체로 형성할 수도 있다.In addition, the
또한, 상기 주몸체부(310) 및 상기 보조몸체부(320)를 나사결합하여 고정하였지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 접착제 또는 고정핀 등을 이용하여 고정할 수도 있다.In addition, the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 분리 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기를 설명하기 위한 결합 사시도이다.6 is an exploded perspective view for explaining an optical path changer according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a combined perspective view for explaining an optical path changer according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기 (400a 및 400b)는 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입되어 입사되는 광 신호의 경로를 수직으로 변경하기 위한 것으로서, 주몸체부(410)와 상기 주몸체부(410)에 결합고정되는 보조몸체부(420)를 포함하여 이루어진다.6 and 7,
여기서, 상기 주몸체부(410)는 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입되도록 동일한 형상으로 이루어지는 바, 그 일측면 중앙부에 상기 제1 광도파로층(110)이 삽입되어 수평 및 수직방향으로 안내하기 위한 제4 가이드홈(411)을 형성하도록 그 일측면 양쪽에 'L'자 형상의 제3 돌출부(412a 및 412b)가 각각 일체로 돌출형성되어 있다. 이때, 상기 제3 돌출부(412a 및 412b) 및 상기 주몸체부(410)의 일면에는 소정의 결합홈(413a 및 413b)이 각각 형성되어 있다.Here, the
상기 보조몸체부(420)의 일측면에 수평방향으로 삽입된 상기 제1 광도파로층(110)을 수직방향으로 안내하기 위한 제5 가이드홈(421)이 형성되어 있으며, 그 양측에 결합홀(422a 및 422b)이 각각 형성되어 있다. 이러한 보조몸체부(420)는 상기 결합홀(422a 및 422b) 및 상기 결합홈(413a 및 413b)에 통상의 나사(430a 및 430b)를 각각 삽입하여 상기 주몸체부(410)의 제3 돌출부(412a 및 412b)에 고정결합된다.A
즉, 상기 보조몸체부(420)가 상기 주몸체부(410)의 제3 돌출부(412a 및 412b)에 고정결합됨으로써, 상기 제4 및 제5 가이드홈(411 및 421)은 'L'자 형상 즉, 상기 광경로 변경기(400a 및 400b)의 일측면 하단에 개방되도록 형성된 수평가이드홈(411')과 상기 수평가이드홈(411')의 끝단에 수직으로 연장되어 상기 광경로 변경기(400a 및 400b)의 일측면과 수직되는 면에 형성된 수직가이드홈(421')으로 이루어진다.That is, the
또한, 상기 주몸체부(410)와 상기 보조몸체부(420)의 고정결합 시 상기 수직가이드홈(421')은 그 상측에 삽입되는 상기 제1 광도파로층(110)의 끝단부가 고정되도록 형성되며, 그 이외의 부분 즉, 상기 수직가이드홈(421')의 하측과 상기 수평가이드홈(411')은 상기 제1 광도파로층(110)의 휨 변형에 따른 완충역할을 위하여 고정되지 않도록 형성됨이 바람직하다.In addition, when the
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광경로 변경기(400a 및 400b)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)와 동일한 설치, 작용 및 효과를 가짐으로써, 이에 상세한 설명은 본 발명의 일 실시예를 참조하기로 한다.Meanwhile, the
다른 한편, 본 발명에 따른 광경로 변경기(300a 및 300b)(400a 및 400b)는 금속가공이나 성형이 가능한 폴리머 소재로 제작됨이 바람직하다.On the other hand, the
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 이용한 광백플레인 장치의 동작에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the optical backplane device using the optical path changer according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described in detail.
도 1을 참조하면, 먼저, 상기 시스템 기판(200a)에 장착된 표면방출레이저(220)에 의해 생성되는 광 신호는 상기 제2 광도파로층(210a)을 거쳐 상기 백플레인 기판(100)의 제1 광도파로층(110) 일단에 직접적으로 전달된다.Referring to FIG. 1, first, an optical signal generated by the
상기 전달된 광 신호는 상기 광경로 변경기(300a)에 의해 휘어진 제1 광도파로층(110)을 따라 수직으로 경로가 변경되어 상기 제1 광도파로층(110)의 타측으로 전송되고, 상기 전송된 광 신호는 상기 광경로 변경기(300b)에 의해 휘어진 제1 광도파로층(110)을 따라 다시 수직으로 경로가 변경된다.The transmitted optical signal is vertically changed along the first
상기 수직으로 변경된 광 신호는 다른 시스템 기판(200b)의 제2 광도파로층(210b)의 일단에 직접적으로 전달되고, 상기 전달된 광 신호는 상기 제2 광도파로층(210b)을 따라 상기 시스템 기판(200b)에 장착된 수광소자(230)로 전달되어 전기신호로 처리된다.The vertically changed optical signal is directly transmitted to one end of the second
이하에는 전술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 이용한 광백플레인 장치의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an optical backplane device using an optical path changer according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described in detail.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 적용된 백플레인 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광경로 변경기를 백플레인 기판의 삽입홈에 삽입한 후 노출된 제1 광도파로층의 제거방법을 설명하기 위한 단면도이다.8A to 8C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a backplane substrate applied to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view illustrating inserting an optical path changer into an insertion groove of a backplane substrate according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing for demonstrating the method of removing the exposed 1st optical waveguide layer.
먼저, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제1 광도파로층(110)이 내장되고, 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 일부분이 노출되도록 삽입홈(120a' 및 120b')을 갖는 백플레인 기판(100)을 제작한다.First, a backplane substrate having a first
즉, 도 8a를 참조하면, 먼저, 다층으로 적층된 상부 PCB(100a) 및 하부 PCB(100b)를 제작한다. 상기 상부 PCB(100a)의 하부면에는 상기 제1 광도파로층(110)을 보호하기 위한 안착홈(130)을 형성하고, 상기 안착홈(130)의 양측으로 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)가 삽입되도록 소정의 삽입홀(120a 및 120b)을 형성한다. 이때, 상기 삽입홀(120a 및 120b)은 예컨대, 드릴링 또는 레이저 가공과 같은 방법으로 형성할 수 있다.That is, referring to FIG. 8A, first, an
도 8b 및 도 8c를 참조하면, 상기 하부 PCB(100b)상에 상기 제1 광도파로층 (110)을 위치시킨 후, 상기 안착홈(130)에 안착됨과 아울러 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 일부분이 상기 삽입홀(120a 및 120b)에 노출되도록 상기 상부 PCB(100a)를 예컨대, 고온에서 가압 접착으로 결합함으로써, 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 삽입 고정시키기 위한 삽입홈(120a' 및 120b')이 형성된다.8B and 8C, after placing the first
다음으로, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 제2 광도파로층(210a 및 210b)이 내장된 시스템 기판(200a 및 200b)을 제작하고, 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 일부분이 일정한 곡률반경으로 휘어져 입사되는 광 신호의 경로가 수직으로 변경되도록 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입 고정한다.Next, the
이때, 상기 제1 광도파층(110)은 유연성을 갖는 고분자 물질 등으로 형성됨으로써, 작업자의 손이나 기타 공구 등을 이용하여 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 끝단을 약간 들어올린 후, 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)의 수평가이드홈(321')에 삽입하여 상기 곡선가이드홈(322')을 거쳐 상기 수직가이드홈(311')으로 상기 제1 광도파로층(110)이 노출되도록 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 상기 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입 고정함이 바람직하다.In this case, the first
도 9를 참조하면, 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 상기 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입 고정시키면, 상기 제1 광도파로층(110)의 양측 끝단부가 노출되는데, 노출된 상기 제1 광도파로층(110)은 예컨대, 고분자 가공용 칼(500) 등을 이용하여 제거하고, 그 단면은 예컨대, 휴대 연마도구 등을 이용하여 단면처리한다.Referring to FIG. 9, when the
이후에, 상기 제1 및 제2 광도파로층(110)(210a 및 210b)이 서로 직접적으로 접속되도록 상기 시스템 기판(200a 및 200b)을 상기 백플레인 기판(100)의 삽입홈(120a' 및 120b') 상측에 수직으로 결합함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 광백플레인 장치가 완성된다.Thereafter, the
전술한 본 발명에 따른 광경로 변경기 및 이를 이용한 백플레인 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the optical path changer and the backplane device using the same according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings are various. It is possible to carry out the transformation to this also belongs to the present invention.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서는 백플레인 기판(100)의 제1 광도파로층(110)을 광경로 변경기(300a 및 300b)에 삽입하였지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 백플레인 기판(100)에 형성된 삽입홈(120a' 및 120b')으로 상기 제1 광도파로층(110)의 양단이 돌출되지 않도록 형성하고, 상기 시스템 기판(200a 및 200b)의 외측으로 일부 돌출되도록 제2 광도파로층(210a 및 210b)을 형성하며, 돌출된 상기 제2 광도파로층(210a 및 210b)을 광경로 변경기(300a 및 300b)에 삽입한 후 상기 광경로 변경기(300a 및 300b)를 상기 삽입홈(120a' 및 120b')에 각각 삽입고정시키도록 할 수도 있다.For example, in an embodiment of the present invention, the first
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광경로 변경기 및 이를 이용한 광백플레인 장치에 따르면, 적어도 하나의 광도파로가 형성된 광도파로층이 각각 내장된 백플레인 기판 및 시스템 기판이 서로 수직으로 결합되고, 백플레인 기판에 내장된 유연성을 갖는 제1 광도파로층 양단에 각각 형성된 삽입홈에 제1 광도파로층 양단이 일정한 곡률반경으로 휘어지도록 광경로 변경기를 각각 삽입 고정하여 시스템 기판의 광도파로로부터 출사되는 광 신호의 경로를 수직으로 변경하여 백플레인 기판의 광도파로로 직접 전송함으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판의 접속 시 각 기판에 내장된 광도파로 간의 광선로 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있고, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화가 가능하며, 연결부품의 개수를 감소시켜 접속수에 따른 손실을 절감하여 광통신 시스템의 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the optical path changer and the optical backplane apparatus using the same as described above, a backplane substrate and a system substrate each having an optical waveguide layer having at least one optical waveguide embedded therein are vertically coupled to each other and connected to the backplane substrate. The path of the optical signal emitted from the optical waveguide of the system substrate by inserting and fixing the optical path changers so that both ends of the first optical waveguide layer bends at a constant curvature radius into insertion grooves formed at both ends of the first optical waveguide layer having the built-in flexibility. Is changed vertically and transmitted directly to the optical waveguide of the backplane substrate, so that when the backplane substrate and the system substrate are connected, the optical path connection between the optical waveguides embedded in each substrate can be realized more efficiently, and the optical parts are greatly reduced in the packaging process. Price can be simplified and the number of connecting parts can be reduced. There is an advantage to improve the characteristics of the optical communication system by reducing the loss due to the number of connections.
또한, 본 발명에 따르면, 백플레인 기판과 시스템 기판에 내장된 광도파로층 간에 직접적으로 접속됨으로써, 보다 안정된 광선로 접속을 유지할 수 있으며, 시스템의 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, by directly connecting between the backplane substrate and the optical waveguide layer embedded in the system substrate, it is possible to maintain the connection with a more stable light beam, there is an advantage that can improve the optical characteristics of the system.
또한, 본 발명에 따르면, 광경로 변경기가 서로 마주보도록 대향되게 설치됨으로써, 백플레인 기판 및 시스템 기판에 내장된 각각의 광도파로 간의 광선로 접속을 보다 효율적으로 구현할 수 있으며, 광학부품을 대폭 감소시켜 패키징 공정을 단순화할 수 있어 저가격화를 실현할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, the optical path changers are installed to face each other, so that the optical path connection between the optical waveguides embedded in the backplane substrate and the system substrate can be more efficiently implemented, and the optical components can be greatly reduced for packaging. Since the process can be simplified, the cost can be realized.
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