CN100510812C - 光电基板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电基板，其包含有一电导板以及一光导板。光导板包含有一第一金属基板、一导光层，形成于第一金属基板上，且导光层由一光波导及一包覆光波导的覆盖层所组成、以及一金属支撑结构，形成于该导光层的周围。当电导板与光导板以压板工艺接合时，金属支撑结构可吸收光电基板被施予的压力。本发明将光波导与印刷电路板工艺流程结合，使光波导成为印刷电路板中的一层，使其可传递光信号，而且，本发明利用铜作为导光层，可增加整体光电基版的刚性，避免在压板工艺中，因高温高压效应对光波导本身所造成的变形或损害，可以形成较佳的反射面可增加耦光效率，减少一般光波导的传输损失以及多通道光波导之间的光干扰现象。

Description

光电基板

技术领域

本发明涉及一种光电基板，尤其涉及一种具有光波导支撑结构的光电基板。

背景技术

随着因特网(Internet)的成长，人们对于网络频宽的需求日增，光纤网络愈来愈朝大容量、多变化、高可靠度、及经济有效方面发展。光通信的发展，从骨干网络、都会网络、接取网络、储存网络目前已全面的光纤化，光纤网络化(Optical Networking)一步步地实现，光纤到家已逐渐形成。而频宽的瓶颈会落在所谓的”最后一米”，最后一米包含下列三个领域：主机对主机(Rack to Rack)、板对板(Board to Board)、以及芯片对芯片(Chip to Chip)。

目前短距离互连技术，目前仍以铜导线为主。随着VLSI技术的进步，IC能处理更复杂的科学分析计算，高性能的网络系统也得以实现，推进了如光纤到家的宽带服务，IC体积的不断缩小，更实现了像手机、PDA、手持式计算机等产品，带来更多的使用便利与乐趣。微处理器在过去的20年，操作频率不断的增加，而且这样的趋势在未来的几年也会同样的持续，依据半导体技术蓝图(International Technology Roadmap for Semiconductor；ITRS)的预测，预计到2011年微处理器频率将达10GHz，然而IC要达到外部的高频连接是不容易的。现今，芯片的电性互连主要是架构在印刷电路板(Printed CircuitBoard；PCB)，在电气的转接头、通孔(via holes)与分支的地方，阻抗不连续导致信号的衰减与失真，严重的限制传输的距离。

传统电性连接的性能会因受到信号衰减、电磁辐射与干扰等问题，而有很大的限制。为了克服上述的问题，光互连可以用来实现高频宽与高性能的信息传输，因其本身不会有电磁辐射与不受电磁辐射干扰产生噪声的问题。运用光学的方法连接计算机芯片、电路板、底板、主机及处理器，以高速光子方式传输信号，解决传统电子传输时发热、速度、频宽受限等瓶颈问题。

美国公开专利U.S.6,804,423揭露一种光电导线基板「OPTICAL/ELECTRICAL WIRING MOUNTED BOARD AND METHOD OF MANUFACTURINGOPTICAL-ELECTRICAL WIRING BOARD」，参照图1及图2。图1显示现有技术的光电基板10的俯视图。图2显示现有技术的光电基板10沿图1中2-2剖线的剖侧视图。如图1及图2所示，现有技术的光电基板10包含有一光导层12及一电导板14形成于光导层上。光导层12中包含有一光核(core)以作为光波导(waveguide)，其由一水平光波导20及一垂直光波导22所组成，以传输高频的光信号。电导板14具有一穿透孔以容置垂直光波导22。此外，光导层12另包含有一水平覆盖层(clad)30形成于水平光波导20的周围以使水平光波导20埋于其中，以及一垂直覆盖层32形成于垂直光波导22的周围以使垂直光波导22埋于其中。另，四个光接垫(pad)52、54、56及58形成于电导板14的表面以使光导层12与电导板14产生电性互连。

此外，光导层12中另配置有一反射镜40，其以分别与水平光波导20及垂直光波导22形成45°角的方式配置于水平光波导20与垂直光波导22之间。由于，水平覆盖层30及垂直覆盖层32由折射率低于光核的材质所制成，故光信号自光元件(未显示)发射，进入水平光波导20后再经反射镜40反射至垂直光波导22，而达到良好的光信号传输。

上述架构的优点为可将光波导与电路板整合，并能够轻易将光元件与光波导及电路板接合，制造出一个能传递光信号及电信号的光电基版。但因电路板与导光层的接合工艺采用压板工艺，其为一高温高压的工艺，而光波导由高分子材料所制成，故容易在高温高压之中产生变形，且光波导的转移温度约只有180℃，在压板的高温高压过程中，会造成整个光波导的光学路径偏移，即使回到常温常压底下，仍然无法回复至应该有的耦光效率，造成光信号大量的损失。参阅图3，图3为现有技术的光波导的镜面角度与耦光效率的曲线图，如图3所示，在压板工艺中，当光波导的反射镜面从45°变形至38°时，耦光效率会从83％降至39％。

因此，如何促成在不影响传统印刷电路板的压板工艺下，将结构脆弱的光波导成功的与电路板结合，而不至于影响到光波导的特性，将是业界急待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决技术问题在于提供一种光电基板，以在高温高压下的压板工艺中使光波导的变形降至最小，而不会产生镜面变形的现象。

为实现上述的目的，本发明提供一种光电基板，其包含有一电导板用以传输电信号，以及一光导板与电导板相接合用以传输光信号。光导板包含有一第一金属基板、一导光层，形成于第一金属基板上、以及一金属支撑结构，形成于导光层的周围。此外，导光层由一光波导及一包覆光波导的覆盖层所组成。当电导板与光导板以压板工艺接合时，金属支撑结构可吸收光电基板被施予的压力。

依据上述的目的，本发明又提供一种光电基板，其包含有一电导板用以传输电信号，以及一光导板与电导板相接合用以传输光信号。光导板包含有一第一金属基板、以及一导光层，形成于该第一金属基板上。此外，导光层由一金属薄板制成，且金属薄板上具有多数条凹槽，使得每二凹槽间形成一保护肋。当电导板与光导板以压板工艺接合时，导光层的保护肋可吸收光电基板被施予的压力。

本发明可达成以下的功效：1.将光波导与印刷电路板工艺流程结合，使光波导成为印刷电路板中的一层，使其可传递光信号；2.利用铜作为导光层，可增加整体光电基版的刚性，避免在压板工艺中，因高温高压效应对光波导本身所造成的变形或损害；3.铜制导光层经适当处理或镀膜后，可以形成较佳的反射面可增加耦光效率，减少一般光波导的传输损失，以及多通道光波导之间的光干扰现象；4.与传统压板工艺兼容，不需因发展光电基板技术而特别开发压板流程或机台，故可大大减少光电基板的制作成本。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。

附图说明

图1为现有技术的光电基板的俯视图；

图2为图1中的光电基板沿2-2剖线的剖侧视图；

图3为现有技术的光波导的镜面角度与耦光效率的曲线图；

图4为本发明光电基板的光导板的第一实施例的示意图；

图5为本发明光电基板的第一实施例的示意图；

图6为本发明光电基板的光导板的第二实施例的示意图；以及

图7为本发明光电基板的第二实施例的示意图。

其中，附图标记：

10：光电基板                    12：光导层

14：电导板                      20：水平光波导

22：垂直光波导                  30：水平覆盖层

32：垂直覆盖层                  40：反射镜

52、54、56、58：光接垫          100、300：光导板

110、310：纤核                  112、360：覆盖层

120、320：导光层                130、230、330：玻纤层

150、350：金属基板              152：金属支撑结构

160：接合层                     200：电导板

210：上金属基板                 220：下金属基板

322：保护肋                     324：光反射面

具体实施方式

参照图4，图4为本发明光电基板的光导板100的第一实施例的示意图。如图4所示，本发明第一实施例的光导板100包括一金属基板150、一玻纤层130，形成于金属基板150上、一导光层120，形成于玻纤层130上、及一金属支撑结构152，形成于导光层120的周围及玻纤层130上。

导光层120由一光波导(Waveguide)及一覆盖层112所组成。在本实施例中，光波导为一多通道的光波导，其包含有多数条纤核(Core)110埋于覆盖层112中，使得覆盖层112可完全包覆纤核110。由于覆盖层112所选用的材质的折射率小于纤核110的折射率，故当传输光信号时，光信号仅会于纤核110中传递。

参照图5。图5本发明光电基板的第一实施例的示意图。如图5所示，本发明的光电基板由一电导板200及光导板100所组成，且于电导板200与光导板100之间配置一接合层160。于本实施例中，电导板200包含有一上金属基板210、一下金属基板220以及一玻纤层230形成于上金属基板210与下金属基板220之间。当以压板工艺制作本发明的光电基板时，首先，于光导板100的导光层120及金属支撑结构152上形成接合层160，接着，再将电导板200之下金属基板220贴合于接合层160，最后，于电导板200上施加压力使得电导板200与光导板100紧密接合。

由于压板工艺为一高温高压过程，当电导板200被施予的压力传递至光导板100时，因电导板200之下金属板220以及金属支撑结构152都为金属材质所制成，故导光层120周围的金属支撑结构152可吸收来自电导板200的压力而不致使导光层120中光波导的纤核110遭致破坏、变形。

参照图6及图7。图6为本发明光导板的第二实施例的示意图。图7本发明光电基板的第二实施例的示意图。如图6所示，本发明第二实施例的光导板300包括一金属基板350、一玻纤层330，形成于金属基板350上、一导光层320，形成于玻纤层330上。

本实施例的导光层320与第一实施例的导光层120最大不同之处在于本实施例的导光层320由一金属薄板于其上形成多数条光通道的凹槽以作为光波导的纤核310，在本发明中，形成凹槽的方式以干蚀刻(Dry etching)技术制成，且于形成凹槽后，再通过适当的工艺处理(如镀膜工艺)使得每一凹槽都具有平滑的光反射面324，接着，再于导光层320形成一覆盖层360，且覆盖层360所选用的材质的折射率小于纤核310的折射率，故当传输光信号时，光信号仅会于纤核310中传递。此外，每一纤核310间维持有一欲设的间距，此间距则作为导光层320的保护肋322。

如图7所示，电导板200与光导板300之间也配置一接合层160，且电导板200也包含有一上金属基板210、一下金属基板220以及一玻纤层230形成于上金属基板210与下金属基板220之间。当以压板工艺制作本实施例的光电基板时，首先，于光导板300的导光层320上形成接合层160，接着，再将电导板200的下金属基板220贴合于接合层160，最后，于电导板200上施加压力使得电导板200与光导板300紧密接合。

由于本实施例的导光层320由金属材质所制成，且每一作为光波导的凹槽之间都具有保护肋322，当电导板200被施予的压力传递至光导板300时，因电导板200的下金属板220、光导板300的金属基板350以及保护肋322都为金属材质所制成，故导光层320的保护肋322，可分散来自电导板200传导至光导板300的压力而不致使导光层320中光波导的纤核310遭致破坏、变形。

此外，由于导光层320中每一凹槽都具有平滑的光反射面324且经过镀膜处理工艺，另于覆盖层360面对纤核310的表面上也经镀膜处理(如镀上金属层)，故可在光信号传递时发挥反射作用，减少光信号传输损失、增加光信号传输能量，且于多通道光波导传输时，光反射面324及经镀膜处理的覆盖层360可良好地阻绝光波导之间的光干扰现象。

特予说明的是，于本发明的各实施例中，电导板200的上金属基板210与下金属基板220以铜材质所制成，另，接合层160以聚丙烯(Polypropylene)材质所制成。此外，于本发明第一、第二实施例的金属支撑结构152以及导光层320也以铜材质所制成。另，于本发明中也配置有如现有技术的技术所述的反射镜面(未图示)于光波导中，由于金属支撑结构152及保护肋322有较佳的刚度，以分散在高温高压下的压板工艺中传导至导光板的压力，如此可使光波导的变形降至最小，而不会产生现有技术的技术镜面变形的现象。

相较于现有技术的技术，本发明可达成以下的功效：1.将光波导与印刷电路板工艺流程结合，使光波导成为印刷电路板中的一层，使其可传递光信号；2.利用铜作为导光层，可增加整体光电基版的刚性，避免在压板工艺中，因高温高压效应对光波导本身所造成的变形或损害；3.铜制导光层经适当处理或镀膜后，可以形成较佳的反射面可增加耦光效率，减少一般光波导的传输损失，以及多通道光波导之间的光干扰现象；4.与传统压板工艺兼容，不需因发展光电基板技术而特别开发压板流程或机台，故可大大减少光电基板的制作成本。因此，本发明提出一光电基板，其结合了成本、工艺、以及本身结构刚度的优势，可作为未来发展光电基板的架构。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (21)

1.一种光电基板，其特征在于，包含有：

一电导板，用以传输电信号；以及

一光导板，与该电导板相接合，用以传输光信号，该光导板包含有：

一第一金属基板；

一导光层，形成于该第一金属基板上，该导光层由一光波导及一包覆该光波导的覆盖层所组成；以及

一金属支撑结构，形成于该导光层的周围；

当该电导板与该光导板以压板工艺接合时，该金属支撑结构可吸收该光电基板被施予的压力。

2.根据权利要求1所述的光电基板，其特征在于，该光导板另包含有一第一玻纤层形成于该第一金属基板与该导光层及该金属支撑结构之间。

3.根据权利要求1所述的光电基板，其特征在于，另包含有一接合层形成于该电导板与该光导板之间。

4.根据权利要求3所述的光电基板，其特征在于，该接合层的材质为聚丙烯。

5.根据权利要求1所述的光电基板，其特征在于，该第一金属基板的材质为铜。

6.根据权利要求1所述的光电基板，其特征在于，该金属支撑结构的材质为铜。

7.根据权利要求1所述的光电基板，其特征在于，该电导板含有：

一第二金属基板；

一第三金属基板；以及

一第二玻纤层，形成于该第二金属基板与该第三金属基板之间。

8.根据权利要求7所述的光电基板，其特征在于，该第二金属基板的材质为铜。

9.根据权利要求7所述的光电基板，其特征在于，该第三金属基板的材质为铜。

10.一种光电基板，其特征在于，包含有：

一电导板，用以传输电信号；以及

一光导板，与该电导板相接合，用以传输光信号，该光导板包含有：

一第一金属基板；

一导光层，形成于该第一金属基板上，该导光层由一金属薄板制成，且该金属薄板上具有多条凹槽，使得每二凹槽间形成一保护肋；以及

一覆盖层，形成于该导光层上；

当该电导板与该光导板以压板工艺接合时，该导光层的该保护肋可吸收该光电基板被施予的压力。

11.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该光导板另包含有一第一玻纤层形成于该第一金属基板与该导光层之间。

12.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该导光层的该凹槽以干蚀刻方式制成。

13.根据权利要求12所述的光电基板，其特征在于，该多条凹槽的表面以镀膜工艺方式而形成光反射面。

14.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该覆盖层面对该凹槽的一表面以镀膜制成方式而形成光反射面。

15.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，另包含有一接合层形成该电导板与该光导板之间。

16.根据权利要求15所述的光电基板，其特征在于，该接合层的材质为聚丙烯。

17.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该第一金属基板的材质为铜。

18.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该导光层的材质为铜。

19.根据权利要求10所述的光电基板，其特征在于，该电导板含有：

一第二金属基板；

一第三金属基板；以及

一第二玻纤层，形成于该第二金属基板与该第三金属基板之间。

20.根据权利要求19所述的光电基板，其特征在于，该第二金属基板的材质为铜。

21.根据权利要求19所述的光电基板，其特征在于，该第三金属基板的材质为铜。

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