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초록
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본 논문에서는 연성인쇄회로기판(printed circuit board, PCB) 개발을 위한 핵심 부품인 연성 광도파로를 자외선 임프린트(ultra violet imprint, UV-imprint) 공정에 의해 제작하고 도파손실, 굴곡손실, 반사손실 및 반복굴곡에 대한 내구성을 측정하였다. 먼저, 초정밀 기계가공에 의해 광도파로 패턴과 $45^{\circ}$ 미러 구조를 포함하는 니켈 마스터를 제작 후 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)를 이용하여 탄성체 몰드역상 복제 하였다. 역상 복제된 PDMS 몰드를 이용해 UV-imprint 공정에 의한 광도파로의 코어패턴과 $45^{\circ}$ 미러면을 동시 형성하여, $45^{\circ}$ 미러가 내장된 광도파로를 제작하였다. 또한, 광도파로의 끝단을 통상적 방법인 V-sawing 공정으로 $45^{\circ}$ 미러 구조를 가공하여 미러 내장형 광도파로와 미러 특성을 비교하였다. 제작된 연성 광도파로는 단위 길이당 0.035 dB/cm의 도파손실을 나타내었으며, 반경 1 mm의 $180^{\circ}$ 굴곡 조건에서 0.77 dB의 굴곡손실을 나타내었다. 또한, 굴곡각$135^{\circ}$, 굴곡반경 2.5 mm의 반복굴곡 실험에서 10 만회 이상의 반복굴곡에 대한 우수한 내구성을 확인하였다. 내장된 $45^{\circ}$ 미러의 반사효율을 향상시키기 위해 미러면에 Ni-Au 이중 박막을 증착하여 2.18 dB의 반사손실을 가진 미러내장형 연성 광도파로를 제작하였다.

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In the paper, we fabricated a Ni master with $45^{\circ}$-mirror structures for flexible waveguide fabrication. The flexible waveguide films with embedded $45^{\circ}$-angled mirrors at the waveguide ends were successfully fabricated using a UV-imprint process. Next, in order t...

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문제 정의

  • 이러한 기포들은 UV-imprint를 통한 패턴 제작 과정에서 패턴의 결함을 초래할 뿐만 아니라 패턴의 균일성을 나쁘게 한다. 따라서, 본 논문에서는 PDMS 몰드 제조시 발생하는 기포를 진공 환경에서 기포 제거 및 충진 효과를 향상시켜 정밀한 PDMS 몰드를 복제하였다. 그림 4(a)는 PDMS 몰드 제작과정을 나타내며 Ni 마스터에 PDMS 용액을 붓고 평탄화와 45 ℃에서 3시간 열경화 및 상온 분리하여 그림 4 (b)와 같은 역상 복제된 PDMS 투명 탄성체 몰드를 제작하였다.
  • 본 논문에서는 근거리 광연결을 위한 미러 내장형 연성 광도파로를 박막형 필름 형태로 제작하고 광학적, 물리적 특성을 측정하였다. 제작된 45° 미러 내장형 연성 광도파로는 단위길이당 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
UV-imprint에 의한 광도파로 제작 시, under clad sheet, core, over clad가 차례로 경화되기 때문에 양 clad 사이의 경계면에서 분리되는 현상이 자주 발생하는데, 이 현상은 어떤 문제점을 발생시키는가? UV-imprint에 의한 광도파로 제작시, under clad sheet, core, over clad가 순차적으로 경화되기 때문에 양 clad 사이의 경계면에서 분리되는 현상이 자주 발생한다. 이 현상은 도파손실을 비롯해 반복굴곡 또는 내열성 등에도 영향을 미치게 되어 광도파로의 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다. 이를 보완하기 위해 각 계면에 O2 플라즈마 처리를 하여 표면접착력을 향상시킴으로써 계면분리 현상을 해결하였다.
연성 광도파로란? 연성 광도파로는 다층 연성 광 PCB 개발을 위한 핵심 부품으로, 연성 광 PCB에 적용성을 높이기 위해서는 저손실, 고유연성 및 물리적 내구성을 필요로 하며, 연성 광 PCB 내부에 적층 및 부품 실장이 용이해야 한다. 기존의 광도파로는, 광도파로 끝단에 미러면을 형성하여 미러면이 손상되기 쉽고 또한 광도파로의 단차가 PCB 표면에 단차를 발생시켜 PCB 적층 및 부품 실장을 어렵게 한다.
기존의 광도파로의 문제점은? 연성 광도파로는 다층 연성 광 PCB 개발을 위한 핵심 부품으로, 연성 광 PCB에 적용성을 높이기 위해서는 저손실, 고유연성 및 물리적 내구성을 필요로 하며, 연성 광 PCB 내부에 적층 및 부품 실장이 용이해야 한다. 기존의 광도파로는, 광도파로 끝단에 미러면을 형성하여 미러면이 손상되기 쉽고 또한 광도파로의 단차가 PCB 표면에 단차를 발생시켜 PCB 적층 및 부품 실장을 어렵게 한다.[2-4] 이러한 문제점들을 해결하기 위해 45° 미러 구조가 광도파로 내부에 형성되어 있는 미러 내장형 광도파로 제작 방법이 제안되었다.
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참고문헌 (9)

  1. X. Wang, W. Jiang, L. Wang, H. Bi, and R. T. Chen, "Fully embedded board-level optical interconnects from waveguide fabrication to device integration," J. Lightwave Technol. 26, 243-250 (2008). 

  2. C. Choi, L. Lin, Y. Liu, J. Choi, L. Wang, D. Haas, J. Magera, and R. T. Chen, "Flexible optical waveguide film fabrications and optoelectronic devices integration for fully embedded board-level optical interconnects," J. Lightwave Technol. 22, 2168-2176 (2004). 

  3. A. L. Glebov, J. Roman, M. G. Lee, and K. Yokouchi, "Optical interconnect modules with fully integrated reflector mirrors," IEEE Photon. Technol. Lett. 17, 1540-1542 (2005). 

  4. S. H. Hwang, M. H. Cho, S.-K. Kang, T.-W. Lee, H. H. Park, and B. S. Rho, "Two-dimensional optical interconnection based on two-layered optical printed circuit board," IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 411-413 (2007). 

  5. W.-J. Lee, S. H. Hwang, J. W. Lim, and B. S. Rho, "Polymeric waveguide film with embedded mirror for multilayer optical circuits," IEEE Photon. Technol. Lett. 21. 12-14 (2009). 

  6. M. Immonen, M. Karppinen, and J. K. Kivilahti, "Fabrication and characterization of polymer optical waveguides with integrated micromirrors for three-dimensional board-level optical interconnects," IEEE Transactions on Electron. Pack. Manufact. 28, 304-311 (2005). 

  7. M. Hikita, S. Tomaru K, Enbutsu, N. Ooba, R. Yoshimura, M. Usui, R. Yoshida, and S. Imamura, "Polymeric optical waveguide films for short-distance optical interconnection," IEEE Quantum. Electron. 5, 1237-1242 (1999). 

  8. W.-J. Lee, J. W. Lim, S. H. Hwang, and B. S. Rho. "Imprint master fabricated by ultra precision machining for optical waveguide," in Proc. OECC 2008 (Sydney, Australia, 2008), pp. 1-2. 

  9. B. S. Rho, W.-J. Lee, J. W. Lim, K. Y. Jung, K. S. Cha, and S. H. Hwang, "Fabrication and reliability of rigid-flexible optical electrical printed circuit board for mobile devices," IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 964-966 (2008). 

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