CN101408650A - 制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法 - Google Patents

制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101408650A
CN101408650A CNA2008101682394A CN200810168239A CN101408650A CN 101408650 A CN101408650 A CN 101408650A CN A2008101682394 A CNA2008101682394 A CN A2008101682394A CN 200810168239 A CN200810168239 A CN 200810168239A CN 101408650 A CN101408650 A CN 101408650A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical
clad
circuitized substrate
substrate
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008101682394A
Other languages
English (en)
Inventor
本森·陈
豪·T·林
罗伊·H·马格努森
瓦亚·R·马科尔维奇
马克·D·波利科斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endicott Interconnect Technologies Inc
Original Assignee
Endicott Interconnect Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endicott Interconnect Technologies Inc filed Critical Endicott Interconnect Technologies Inc
Publication of CN101408650A publication Critical patent/CN101408650A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1221—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths made from organic materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/136—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by etching
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0274—Optical details, e.g. printed circuits comprising integral optical means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本申请案涉及制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法，所述电路化衬底(例如，PCB)包含内部光学路径作为其部分，使得所述衬底能够传输和/或接收电信号和光学信号两者。所述衬底包含位于包覆层中的一者上的有角度反射体，使得穿过光学核心的光学信号将撞击在所述有角度反射体的成角度反射性表面上，且向上反射穿过开口(包含其中具有光学透明材料的开口)，例如到达也具有至少一个内部光学路径作为其部分的第二电路化衬底，以因此将所述两个衬底以光学方式互连。本发明还提供一种制造所述衬底的方法。

Description

制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法
对共同待决的申请案的交叉参考
在代理人案号EI-2-007-014下与本申请案同时申请的题为“使用光刻制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法(Method of Making Circuitized Substrate With InternalOptical Pathway Using Photolithography)”的序列号(S.N.)__/___,___中，定义了一种制造电路化衬底(例如，PCB)的方法，所述电路化衬底包含至少一个且可能若干个内部光学路径作为其部分，使得所得衬底将能够传输和/或接收电信号和光学信号两者。所述方法涉及在光学核心的一侧与邻近的直立部件之间形成至少一个开口，使得由至少一个有角度侧壁界定所述开口。穿过光学核心材料(或从上方进入所述核心)的光被反射离开此有角度侧壁。所述开口内的媒介(例如，空气)因此也用作反射媒介，这归因于其与邻近光学核心材料的折射率相比之下的自身折射率。所述方法利用许多用于常规PCB制造的工艺，进而将成本保持为最小。所述形成的衬底能够以光学方式和电方式两者耦合到拥有类似能力的一个或一个以上其它衬底，进而形成此些衬底的光电组合件。
技术领域
本发明涉及电路化衬底(例如，印刷电路板和芯片载体)，且明确地说，涉及将用以提供光学传输的构件作为其部分的电路化衬底。
背景技术
响应于由宽带通信和交互式电信及计算机服务带来的数据传输和数据处理速率方面的增加，在电子装备中，且尤其在形成此类装备的部分的电路化衬底中，需要增加的互连密度和容量。这种需要已导致对光学构件的不断增长的依赖，所述光学构件(例如光纤)作为传统电线(例如，铜)传输线的取代。在一些涉及长距离传输的情形中，此类需求已导致几乎使用光纤完全取代铜电线。这样做的优点包含较低的传输损耗和优良的带宽特性。如果短距离地应用光学传输(例如，在物理上邻近的装备机架与机柜之间，或在给定建筑物中的办公室之间)，那么光学传输也可改进系统性能。然而，光纤传输的益处延伸到甚至更短的距离，如在单个电路化衬底(例如，电路板)上的集成电路与其它组件之间的板内级别。这也适用于模块内级别，用于在单个电子模块中互连例如极大规模(VLSI)和超大规模(ULSI)集成电路和芯片子组合件等组件。使用此类光学连接也认为是有利的，因为此类较近(以及更远)的传输能够以千兆字节的速度进行。
光学互连在衬底和模块级别处优于电导体的另外优点包含免受电磁干扰(EMI)或电噪声、经互连组件的电隔离、少得多的频率相关信号降级，以及归因于在紧密间隔的细导体之间没有串扰而具有必要互连的更高可能密度。
在例如由纽约伊斯里普的高级互连技术有限责任公司销售的光学挠曲技术和作为瑞典斯德哥尔摩的LM爱立信的微互连研究中心处的阿波罗演示计划的部分的光学挠曲箔片方法(在爱立信评论中描述，1995年，第2号，第72卷)中说明了在电路化衬底级别处提供光学互连的当前成果的两个实例。一般来说，这些光学互连涉及：以针对既定应用定制的所需图案来布置光纤的长度，在柔性箔片的片之间层压所述光纤，以及将适当的连接器和终端应用于光纤末端。层压将光纤和连接器两者保持为所需布局。接着简单地通过将连接器插到电路板上的相应相配连接器而将挠曲箔片组装到常规的刚性电路板。可在电路板上提供机械支撑件以便将挠曲箔片稳定在适当位置，而不是仅依赖于光纤连接器来实现此目的。通常将挠曲箔片以间隔开的关系支撑在板上的电组件上方。还已建议，将挠曲箔片层压或结合到刚性电路板，以进而集成光学互连和电互连。
应了解，上文两个实例和下文列举的专利中所表示的那些实例并不是可能可用于所属领域的那些实例的详尽概括。此外，引用这些文献并不是认可将任何实例作为本发明的现有技术。
在第6,996,305号美国专利中，描述一种具有光学通孔以用于将光学信号传输到印刷电路板中的光学波导的印刷电路板(下文还简称为PCB)，以及一种形成光学通孔的工艺。所述工艺包括：使用钻孔机在多个覆铜层压板上形成多个通孔；镀敷每一通孔的内壁；暴露并蚀刻每一覆铜层压板的上侧和下侧的镀敷部分，以在覆铜层压板的上侧和下侧上形成电路图案；使用绝缘树脂粘合剂使经图案化的覆铜层压板敷层在彼此之上；以及在预定通孔中移除绝缘树脂粘合剂以形成光学通孔。根据作者，所述工艺是有利的，因为光学信号被稳定地传输到PCB中的光学波导，而不会破坏直接暴露于外部环境的光学波导，且适合于构成PCB的材料的物理特性的光学波导易于插在内层与外层之间。
在第7,045,897号美国专利中，描述了一种包含电路化衬底的电组合件，所述电路化衬底由上面具有第一导电图案的有机介电材料组成。介电层和图案的至少一部分形成有机存储器装置的第一基底部分，剩余部分是形成在图案的所述部分上方的第二聚合物层以及形成在聚合物层上的第二传导电路。第二介电层形成在第二传导电路和第一电路图案上方，以封闭所述有机存储器装置。所述装置通过第二介电层电耦合到第一电组件，且此第一电组件电耦合到第二电组件。还提供一种制造电组合件的方法，如适于使用一个或一个以上此类电组合件作为其部分的信息处置系统。第7,045,897号美国专利转让给与本发明相同的受让人。
在第7,136,551号美国专利中，描述了一种具有多通道光学波导的光学印刷电路板(PCB)，其包括具有用于传输光束的光学路径的光学波导、用于穿透光学波导的凹槽，以及插在凹槽中并连接到光学波导以传输光束的光学互连区块，其中所述光学互连区块包含弯曲了90度角度的光纤束。光学互连区块连接多个多层光学波导，以将光束传输到光学波导。光纤束被安装作为光学PCB中的多通道光学波导的媒介。
在第7,149,376号美国专利中，描述了一种电路板，其中嵌入的光纤终止于面向进入电路板中所界定的孔中的光纤末端中，且光电子发射器和检测器模块以与光纤末端光学耦合的方式安装在所述孔中。每一模块电连接到电路板上的电路迹线，并光学耦合到终止于所述孔的侧表面上的一个或一个以上光纤。所述模块具有定向到孔中的光学轴，以及支撑在孔中的反射体，以用于将光电发射器/检测器模块与孔的侧表面上的光纤末端光学耦合。
在第7,149,389号美国专利中，描述了一种具有锥形光学波导的光学印刷电路板系统。所述系统包含：作为印刷电路板的衬底，其具有电路且上面安装有电路芯片；系统板，其包含耦合到衬底的光具座且在其上光电信号芯片通过电路电连接到电路芯片；光学装置，其电连接到所述光电信号芯片；以及第一光学波导，其对准到所述光学装置以用于光学耦合。波导呈锥形，以在用于输出光学信号的输出节点中具有比在用于输入光学信号的输入节点中小的孔径。所述系统进一步包含底板，其包含其中插入系统板的凹槽以及第二光学波导，所述第二光学波导光学耦合到第一光学波导且呈锥形，以在输出节点中具有比在输入节点中小的孔径。第一光学波导的输入节点光学耦合到第二光学波导的输出节点，或第一光学波导的输出节点光学耦合到第二光学波导的输入节点。
在第7,212,713号美国专利中，描述了一种光学传输衬底，其包含：第一衬底；光学波导，其具有包覆核心和核心外围的覆层，且在第一衬底的上表面上延伸；第二衬底，其平行于第一衬底而提供，使得其下表面接触光学波导的上表面；反射表面，其提供在核心的横截面上光学波导的末端处且反射光，所述光朝着第二衬底行进通过光学波导的核心；以及光导，其提供在第二衬底中且引导光，所述光从比覆层的上表面更靠近核心的位置朝着第二衬底、朝着第二衬底的上表面反射。
在第7,223,023号美国专利中，描述了光电传输和/或接收布置，其具有表面安装的光电组件和具备电线的电路板，光电组件经表面安装在电路板上，光电组件的光轴垂直于电路板的平面而行进。在一个实施例中，提供一种保持设备，其用于接纳光学波导并将其定向为耦合到光电组件，所述保持设备直接邻接光电组件的与电路板远离的那侧。在另一实施例中，电路板具有切口，且光在电路板的切口的方向上耦合进入或离开光电组件。
在第7,224,857号美国专利中，描述了一种用于光电系统的光学路由板，其具有嵌入在非层压光学衬底中的光学波导，所述光学波导使得能够在安装于光学衬底的顶表面上的光电组件之间路由光学信号。还揭示了用于制造光学路由板的方法。通过聚焦脉冲激光写入来形成波导，其中以三维方式使脉冲激光束的焦点移动通过非层压衬底。优选在衬底中形成倾斜表面以促进波导的弯曲。
在第7,228,020号美国专利中，描述了一种光电布置，其具有可表面安装的半导体模块，所述模块具有：至少一个光电传输和/或接收单元；外壳，其中布置光电传输和/或接收单元；以及外壳的安装侧，其中在将半导体模块表面安装在印刷电路板上的情况下，所述安装侧面向印刷电路板。所述布置此外具有冷却元件，其热耦合到半导体模块，以用于冷却光电传输和/或接收单元的目的。冷却元件布置在外壳的与安装侧远离的一侧上。
在第2006/0210213号美国公开案中，描述了一种提供集成的光学耦合器以用于耦合到外部光纤的光学底板及其制造方法。一个光学底板具有设置在衬底的顶表面上方的第一包覆层，以及设置在第一包覆层上方的至少第一核心主体，其中所述第一核心主体具有第一末端和第二末端。材料层设置在第一包覆层和第一核心主体的第一末端上方，其中所述材料层具有顶表面和底表面。聚焦元件形成在材料层的顶表面处，其中所述聚焦元件位于第一核心主体的第一末端上方。
在第2000-121859号日本专利申请公开案中，描述了一种制造嵌入型光学波导装置的方法。此方法涉及通过以下步骤来制造光学波导装置：(1)在硅石玻璃衬底上方沉积“欠包覆”层，(2)在欠包覆层上方形成掩模，(3)使用此掩模以形成凹槽以用于容纳核心，(4)在欠包覆层上方沉积核心层，(5)通过经由化学-机械研磨将核心层留在凹槽内且移除核心层的在欠包覆层上的其它部分来形成核心，以及(6)在核心上方形成“过包覆”层和欠包覆层。
如本文所界定，本发明界定电路化衬底的形成，在其期间形成至少一个(且可能若干个)光学路径，所述路径能够使光学信号从其通过并最终离开衬底，例如以耦合到外部光电组件(例如传输器-接收器装置)。用于完成此形成的方法利用许多用于生产印刷电路板的常规工艺，且因此与例如上文所述的工艺等工艺相比，能够提供有效的且成本减少的工艺。相信此方法将构成此项技术中的显著进步。
发明内容
因此，本发明的主要目的是增强电路化衬底技术，且尤其是此项技术中涉及将内部光学路径用于此类衬底的方面。
本发明的另一目的是提供一种制造电路化衬底的新且独特的方法，其使得能够利用某些常规印刷电路板工艺以因此确保相对经济的方法和所得产品。
本发明的又一目的是提供一种方法，其可经实施以生产较广范围的电路化衬底产品，包含较大和较小尺寸，因此使得最终产品可用于各种各样的终端产品中。
根据本发明的一个方面，提供一种制造其中包含至少一个光学路径的电路化衬底的方法，所述方法包括以下步骤：提供第一介电层；在第一介电层上提供第一导电层；在第一导电层上提供第一包覆层；在第一包覆层上形成有角度反射体；在第一包覆层上相对于所述有角度反射体而提供光学核心，以提供使光学信号穿过此光学核心的光学路径；在光学核心和有角度反射体上方提供第二包覆层；在第二包覆层上方提供至少一个覆盖层以形成电路化衬底；以及在所述覆盖层和第二包覆层内相对于所述有角度反射体形成开口，使得穿过光学核心的光学信号将被反射离开所述有角度反射体并穿过此开口。
根据本发明的另一方面，提供一种其中包含至少一个光学路径的电路化衬底，所述电路化衬底包括：第一介电层；第一介电层上的第一导电层；第一导电层上的第一包覆层；第一包覆层上的有角度反射体，所述有角度反射体包含至少两个反射性的成角度表面；第一包覆层上相对于所述有角度反射体的光学核心，此光学核心适于提供使光学信号穿过其中的光学路径；光学核心和有角度反射体上方的第二包覆层；此第二包覆层上方的至少一个覆盖层；以及在所述覆盖层和第二包覆层内相对于所述两个反射性表面的开口，使得穿过光学核心的光学信号将被反射离开所述反射性表面并穿过此开口。
附图说明
图1到9是以横截面形式且以放大比例的侧部正视图，其说明根据本发明的一个实施例的在制造电路化衬底的过程中的各种步骤；
图10也是以横截面形式的侧部正视图，其说明能够利用本发明的电路化衬底中的至少一者的光学组合件；以及
图11是可用于本发明的沿着图2的线11-11截取的模板的一个实施例的底部视图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，连同本发明的其它和进一步目的、优点和能力，结合上文所述的图式参考以下揭示内容和所附权利要求书。相同的标号将用于识别各图之间的相同元件。
如本文所使用的术语“电路化衬底”意指包含具有多个介电层和多个导电层的多层结构，其通常以交替的方式布置，能够操作以引导电信号穿过其中。如本文所使用的术语“电路化衬底”还意指包含至少一个内部光学路径，其能够使光学信号穿过其中。可用于介电层的介电材料的实例包含玻璃纤维加强型环氧树脂(有时在此项技术中称为“FR4”介电材料)、聚四氟乙烯(例如，特氟隆)、聚酰亚胺、聚酰胺、氰酸酯树脂、光可成像材料和其它类似材料。用于此类衬底的导电层是金属，且可在最终产品中具有各种传导能力(例如，作为功率、信号和/或接地平面)。用于此类层的金属的实例包含铜和铜合金，但可包含额外金属(例如，镍、铝等)或其合金。相信，除了如今销售的较广泛已知且较具刚性的印刷电路板和芯片载体之外，本发明的教示也适用于称为“挠曲”电路(其使用例如聚酰亚胺的介电材料)的物体。
如本文所使用的术语“光学路径”或“核心”意指光学透射材料的经界定路径，包含矩形、圆形或其它横截面配置的路径，其能够使承载光学数据的信号穿过其中。此类材料的一个实例是纯硅石玻璃，且此项技术中已知其它材料。可从例如光电传输器/接收器模块等常规来源(例如，具有激光作为光源的来源)或类似物提供穿过此材料的光学信号，许多来源在此项技术中是已知的。此类路径因此能够在两个此类组件之间提供光学连接，使得这些组件可在彼此之间以光学方式连通。各种已知的光学透明波导聚合物材料以及硅石玻璃能够用于此“核心”，只要所形成的所得层具有比下文所界定的环绕的包覆层的折射率大的折射率。
如本文所使用的术语“包覆层”意指能够成功地结合(包覆)到光学核心且包含小于所述核心的折射率的折射率的材料层。此类材料在此项技术中是已知的。一个实例是添加有掺杂剂以增加折射率的氧化硅基础材料。已知掺杂剂的实例包含氟和硼，其中可能使用称为等离子体CVD工艺的工艺来发生掺杂。此项技术中还已知其它掺杂工艺。各种已知的光学透明波导聚合物材料也可用于此层。
图1到9说明根据本发明的一个实施例的制造电路化衬底(图9)的步骤。所示的视图是以横截面形式，具有放大的比例，且仅部分呈现。因此，应了解，所示的结构可具有比所示尺寸(相对而言)宽得多的尺寸，且可包含额外特征(例如，信号垫和/或线、传导穿孔等)。使用此方法所制造的电路化衬底经展示为仅包含一个有角度反射体，其具有邻近于其的相对光学路径，但应了解，可使用本文的独特教示生产若干额外的此类反射体和路径。因此，本发明不限于形成仅具有一个反射体和两个邻近路径的电路化衬底。
在图1中，提供第一介电层13(例如，由上述“FR4”材料制成)，且其包含从约1密耳(1密耳是1英寸的1/1000)到30密耳(0.030英寸)的厚度。在层13上形成第一导电层15，优选为铜或铜合金。可以片的形式提供层15，且使用常规的PCB层压处理将其结合到层13。此层压通常涉及对准所需层(通常以交替的型式，例如介电-传导-介电等)以及在高温下将相当大的压力施加到此堆叠上持续预定时期。如所陈述，此处理是常规上已知的，且进一步的描述被认为是不必要的。在一个实施例中，层15可具有从约0.7密耳到多达约5密耳的厚度。传导层15可经电路化(例如，提供以预先确立的图案定向的多个信号线和/或垫)。如果这样做的话，那么这将优选通过使用PCB技术中已知的用于在传导(例如，铜)片中提供电路的常规光刻处理来完成。此电路化优选发生在层15处于下伏支撑层13上的适当位置处时。
在层15的顶部上提供第一包覆层17，其优选也使用层压而提供在层15上，在此特定实例中，以从约300磅每平方英寸(PSI)到约500 PSI的压力，在从约170摄氏(C)度到约210 C度的温度下，持续约90分钟到约120分钟的时期。有可能使用本文教示同时层压所有三个层13、15和17，或者层压层12和15且接着将层17层压到此子复合结构上。包覆层17可具有上文所列举的材料中的一者(包含在其中具有掺杂剂)，或者可包含各种已知的“光学”透明光学波导聚合物材料。在一个实施例中，层17可拥有约1.40的折射率(其是意指光在真空、空气或其它参考媒介中的速度相比于光在给定媒介中的速度的比率)。
在图2中，将其中包含锥形开口23的模板21展示为已在图1结构上方对准，并接着定位在层17的上表面上。如所论述，可使用一个以上开口，且本发明不限于仅一个。模板21可具有与常规PCB传导层中所使用的金属类似的金属(例如，铜)，其中使用PCB技术中也已知的用于在此类铜层内形成电路图案和开口的已知光刻处理在其中形成开口23。额外解说被认为是不必要的。模板21还可具有不锈钢材料。在一个实施例中，模板21具有约5到约10密耳的厚度，而锥形开口23可拥有30密耳的上部(较小)开口直径和45密耳的下部(较大)开口直径。可通过使用真空将模板21稳固地拖拽到层的上表面上而实现较正的放置。开口23的成角度内壁22相对于模板的上表面和下表面且因此相对于层17的上表面成45度。图11中展示可用于本发明的沿着图2的线11-11截取的锥形开口23的一个实例。因此，开口分别包含大致矩形的上部开口24和下部开口24′。在此实例中，纵向侧壁22每一者可为8密耳长。
在图3中，优选使用筛选程序在开口23内沉积一定量的材料25。在此程序期间，随着刀片在模板的上表面上方经过，具有浆糊状形式的一定量材料被按压穿过开口23，从而有效地将材料挤压穿过开口以大致填满开口。图11中展示用于将材料筛选进入开口23中的优选方向(方向箭头“S”)。这表示在沉积发生时筛刀(未图示)移动的方向。材料25的一个实例可与用于包覆层17的材料相同。其它可接受的材料包含UV可固化银环氧树脂和其它基于环氧树脂的材料。如所陈述，材料25在沉积时具有浆糊状形式，且接着例如通过将图3的结构放置在对流炉内或通过“快速固化”所述材料来硬化。在此快速固化期间，高能量氙气闪光灯可用于固化材料。此硬化发生在移除模板25(可通过简单的手动移除(剥离)程序来实现)之后。还可使用其它移除手段，包含使用真空吸盘或类似物(未图示)。因此，材料25在硬化后包含侧壁27，可了解，所述侧壁27每一者相对于层17的上表面17均成45度，且具有与开口23的相对内壁22相同的尺寸。图3中所示的材料25的经硬化结构被用作本发明的有角度反射体的“基础”。
如图4中所示的本发明的下一步骤涉及将反射层31沉积到材料部件25上。如所看到，层31覆盖部件25的侧部和顶部，但实质上其仅覆盖有角度的侧壁(图2中的27)。各种方法可用于沉积层31，这取决于所使用的材料。在一个实施例中，层31为金属，优选为铜或铝，且拥有从仅约0.05到约0.1密耳的厚度。一种提供金属的方法是使用无电镀敷，同样，其类似于PCB制造技术中常用的无电镀敷。除了无电镀敷之外，还有可能使用电解镀敷，这是PCB领域中偶尔使用的另一工艺。可用于施加层31的其它合适的金属沉积方法包含热喷涂、汽相沉积和化学汽相沉积。
在将反射层31定位在恰当位置后，下一步骤是沉积光学核心层33，如图5中所示。光学核心33具有高度传导(光学上)材料，例如上文所界定的那些材料中的一者(例如，硅石玻璃)，且在一个实施例中，拥有1.42的折射率，高于下伏包覆层17的折射率。可了解，层33的材料至少在光学上不同于层17的材料。举例来说，包覆层可包含上述掺杂剂中的一者，而光学核心将不包含。还应了解，包覆层和光学核心可具有小于相应支撑层13和15的宽度尺寸的宽度尺寸。举例来说，层17和光学核心33可拥有与部件25的相应侧壁27的长度(最长维度)近似相同的宽度。在图11中通过字母“L”来展示此维度。在此宽度处，层31将看起来如同图11中在部件25(图11中图示)的一侧上以虚线展示的，部件25完全占据模板的开口23，且在图4中发生的模板移除时保留此形状。还应了解，在本文所界定的实施例中，光学核心层33将定位成邻近于(且接近)所述两个相对的侧壁27。为了便于说明，省略了层33在图11中左侧的那部分，但可从图5中了解到。使用标准的涂覆工艺来施加光学核心层33，其中将光学聚合物材料的均匀层沉积到包覆层的表面上。用于此材料的合适涂覆工艺的一些实例包含旋涂、条缝涂覆、喷墨材料沉积和刮墨刀的使用。光学核心层33可具有从约2密耳到约2.5密耳的所得厚度。
在图6中，将第二包覆层47施加到光学核心层33上，其优选使用用于沉积第一包覆层17的相同的层压工艺。层47也优选为与层17相同的材料，且拥有相同的折射率(例如，1.40)。因为实质上光学核心层33完全被包覆材料环绕，所以以大于下伏核心33的相应宽度的宽度施加层47，使得其将环绕其顶部和两个侧部。也就是说，因为核心层33优选具有大致矩形的横截面(类似于部件25的侧壁27的横截面)，所以将包覆层结合到核心的上部平坦表面，且还结合到两个相对的直立侧。可了解，核心的剩余下侧结合到下伏包覆层17。因此，本发明确保核心将有效地被包覆材料环绕，其同样使用PCB工业中所使用的层压。这代表本发明的另一显著特征。
提供图7以展示可将额外层(其可简称为覆盖层)添加到层47的顶部上，尤其是如果需要其来提供具有比图6中所示的电路化产品更大能力的最终多层电路化产品的话。由标号51和53展示的这些层可分别为传导层和介电层，且分别具有与层15和13类似的材料。层51为传导的，也可例如通过使用上文界定的光刻处理进行电路化。还可提供两个以上层，这同样取决于最终产品的操作电学要求。在一个实施例中，可能能够添加多达二十或二十以上个额外传导和介电层。层51和53还可分别具有与层51和13类似的厚度，或如果需要的话，具有其它可接受的厚度。添加至少一个额外覆盖层且不具有例如上文所界定的那些材料的材料也属于本发明的范围内。此层或此些层(如果需要一个以上的话)将用以覆盖并因此保护下伏光学路径结构(覆层-核心-覆层)，其形成最终电路化衬底的部分。
在图8中，开口55形成有覆盖层51和53，其优选使用激光形成。可使用各种激光，一个实例为二氧化碳激光。如图所示，激光有效地切除介电材料和下伏传导材料两者。在一个实施例中，开口55在侧部维度上为大致矩形(图示)且当从上方层53观看时也为大致矩形。也就是说，开口55拥有与模板21中的开口23的下部开口24′大致类似的长度和宽度尺寸，以便有效地“覆盖”有角度反射体25的相应类似的最大长度和宽度尺寸。在一个实施例中，开口55可拥有分别为约30密耳和50密耳的长度尺寸和宽度尺寸。在移除了所有的传导材料和介电材料后，接着使用光学透射(透明)材料61来填充开口55，图9中所示。此类材料可与用于光学核心层33的材料相同。在一个实例中，此材料可为光学聚合物，且可使用常规的喷墨材料沉积系统来施加。
图9的结构可称为电路化衬底11，现在在其内部具有至少一个光学路径(已展示以相对的方位定向的两个相对的此类路径)，图9的结构现在准备好当耦合到适当的其它组件时进行操作。此类添加的组件的一个实例可为安装在第二电路化衬底73上的一对光电模块(例如在图10中所示)，以产生光电组合件78。衬底73可为“子卡”，而衬底11可代表适于将此类卡和其它组件定位在其上并耦合到其的“母板”。如果这样，那么可例如通过使用安装在衬底11上且使上部衬底定位在其中的电连接器74将两个衬底电耦合。此类电连接器通常在其中包含多个触点，所述触点经设计以与衬底的外表面上的相应传导路径相配，这些触点又耦合到例如插脚等各种内部导体，所述插脚从连接器主体(外壳)突出，并配合在宿主衬底内的相应接纳开口内。此类电耦合两个衬底的构件在此项技术中是众所周知的，且进一步的描述被认为是不必要的。因此，在图10中未展示上述触点、插脚和接纳开口。
在衬底11和73的情况下，这些衬底还可以光学方式耦合，其中光学数据信号(“OS”)穿过下部衬底11的光学核心并反射离开衬底的有角度反射体25，如图所示。此类数据信号可从衬底11传递到衬底73，或如图所示，传递到上部衬底中并从其向外传递。当然可容易做出其它组合。如果使用模块71，那么每一者可包含发光二极管或激光器以用于在耦合到所述模块的衬底73内发射经处理的电信号。通常，此类型的完整光电装置包含电路小片(半导体)，其包括发射器、用于向发射器提供机械支撑的头部、用于聚焦由LED或激光器产生的光输出的透镜，以及合适的电连接。其可充当光学数据信号的传输器和/或其接收器。如果是后者，那么其将包含用于串行化所接收数据的串行化器，以及用于将此类光学信号转换为电信号的构件，使得所得的电信号接着可传递到宿主衬底的其它部分，且接着可能传递到衬底以操作方式连接到其的其它装备。此类光电装置以及连接其的构件在此项技术中是已知的，且进一步的解说被认为是不必要的。如图10中所看到，一个此类模块71(在左部)适于接收光学数据信号，而另一模块将光学信号向下提供到衬底73，且接着到达宿主衬底11。其它此类模块(未图示)可用于将光学信号传输到衬底11以及从衬底11接收此类信号。可了解，本发明不限于仅使用这些类型的传输器和接收器，其它类型也是可能的。
因此，已展示并描述了一种制造电路化衬底的方法，所述电路化衬底在其中具有至少一个(且可能若干个)光学路径，使得所述衬底可以容易的方式以电方式和光学方式两者耦合到其它衬底。可使用许多常规PCB工艺来制造本文所界定的衬底，进而确保生产最终产品的成本保持为最小。上文已陈述了本发明的其它优点或可从本文教示中辨别出所述优点。
虽然已展示并描述了目前作为本发明的优选实施例的内容，但所属领域的技术人员将明白，在不脱离所附权利要求书所界定的本发明的范围的情况下，可在其中作出各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种在其中包含至少一个光学路径的电路化衬底，所述电路化衬底包括：
第一介电层；
所述第一介电层上的第一导电层；
所述第一导电层上的第一包覆层；
所述第一包覆层上的有角度反射体，所述有角度反射体包含至少两个反射性的成角度表面；
所述第一包覆层上相对于所述有角度反射体的光学核心，所述光学核心适于提供使光学信号穿过其中的光学路径；
所述光学核心和所述有角度反射体上方的第二包覆层；
所述第二包覆层上方的至少一个覆盖层；以及
在所述至少一个覆盖层和所述第二包覆层内相对于所述有角度反射体的所述至少两个反射性表面的开口，使得穿过所述光学核心的光学信号将被反射离开所述有角度反射体的所述至少两个反射性表面并穿过所述开口。
2.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述第一介电层选自由玻璃纤维加强型环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、氰酸酯树脂、光可成像材料和其组合组成的材料群组。
3.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述第一导电层包含铜或铜合金。
4.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述第一和第二包覆层每一者包含光学透明波导聚合物材料。
5.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述第一和第二包覆层每一者包含其中具有掺杂剂的氧化硅基础材料。
6.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述光学核心包含光学透明波导聚合物材料。
7.根据权利要求1所述的电路化衬底，其进一步在所述至少一个覆盖层和所述第二包覆层内相对于所述有角度反射体的所述至少两个反射性表面的所述开口内包含一定量的光学透明波导聚合物材料。
8.根据权利要求1所述的电路化衬底，其中所述有角度反射体的所述至少两个反射性的成角度表面包含选自由铜和铝组成的群组的金属。
CNA2008101682394A 2007-10-09 2008-10-06 制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法 Pending CN101408650A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/907,006 US7541058B2 (en) 2007-10-09 2007-10-09 Method of making circuitized substrate with internal optical pathway
US11/907,006 2007-10-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101408650A true CN101408650A (zh) 2009-04-15

Family

ID=40343620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008101682394A Pending CN101408650A (zh) 2007-10-09 2008-10-06 制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7541058B2 (zh)
EP (1) EP2048527A3 (zh)
JP (1) JP2009094507A (zh)
CN (1) CN101408650A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104730621A (zh) * 2015-03-05 2015-06-24 湖南大学 一种基于金属-介电层-半导体复合纳米结构的光波导分束器及其制备方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7713767B2 (en) * 2007-10-09 2010-05-11 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Method of making circuitized substrate with internal optical pathway using photolithography
JP2009103915A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Fuji Xerox Co Ltd 光導波路フィルム及びその製造方法、並びに、光送受信モジュール
JP2009156952A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Nitto Denko Corp 発光装置用光導波路およびその製造方法
JP2009162884A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi Cable Ltd 光伝送アセンブリ
JP2010139562A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Shinko Electric Ind Co Ltd 光導波路、光導波路搭載基板及び光送受信装置
DE102009051188A1 (de) * 2009-10-29 2011-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Lichtsignalgeber und Lichtempfänger für einen optischen Sensor
US8885991B2 (en) 2009-12-21 2014-11-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Circuit switched optical interconnection fabric
EP2521933B1 (en) 2010-01-06 2017-08-23 Hewlett-Packard Enterprise Development LP Optical interconnect
TW201346362A (zh) * 2012-05-04 2013-11-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 光纖模組
US9081137B2 (en) 2013-01-21 2015-07-14 International Business Machines Corporation Implementing embedded hybrid electrical-optical PCB construct
WO2014174943A1 (ja) * 2013-04-26 2014-10-30 株式会社村田製作所 カメラモジュールの製造方法
KR101569156B1 (ko) * 2014-01-14 2015-11-13 메이코 일렉트로닉스 컴파니 리미티드 프린트 배선 기판
US10677995B2 (en) 2014-10-23 2020-06-09 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical fiber interface for optical device package
US10534148B2 (en) 2014-10-24 2020-01-14 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optical interconnect device
US10261256B2 (en) 2015-01-28 2019-04-16 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Laser-written optical routing systems and method
ITUA20164817A1 (it) 2016-06-30 2017-12-30 Ibm Substrato circuitizzato con componenti elettronici montati su sua porzione trasversale

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4582390A (en) * 1982-01-05 1986-04-15 At&T Bell Laboratories Dielectric optical waveguide and technique for fabricating same
US5263111A (en) * 1991-04-15 1993-11-16 Raychem Corporation Optical waveguide structures and formation methods
US6690845B1 (en) * 1998-10-09 2004-02-10 Fujitsu Limited Three-dimensional opto-electronic modules with electrical and optical interconnections and methods for making

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5761350A (en) * 1997-01-22 1998-06-02 Koh; Seungug Method and apparatus for providing a seamless electrical/optical multi-layer micro-opto-electro-mechanical system assembly
US6952504B2 (en) * 2001-12-21 2005-10-04 Neophotonics Corporation Three dimensional engineering of planar optical structures
US6706546B2 (en) * 1998-10-09 2004-03-16 Fujitsu Limited Optical reflective structures and method for making
JP2000121859A (ja) 1998-10-15 2000-04-28 Toyo Commun Equip Co Ltd 埋め込み型光導波路の製造方法
US7149376B2 (en) 2002-08-27 2006-12-12 Ibiden Co., Ltd. Embedded optical coupling in circuit boards
KR100499004B1 (ko) 2002-12-18 2005-07-01 삼성전기주식회사 광비아홀을 구비하는 인쇄회로기판 및 가공 공정
DE10322757B4 (de) 2003-05-19 2012-08-30 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnungen
KR100528972B1 (ko) 2003-10-27 2005-11-16 한국전자통신연구원 테이퍼진 광도파로가 내장된 광 인쇄회로기판 시스템
JP3887371B2 (ja) 2003-11-27 2007-02-28 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 光伝送基板、光伝送基板製造方法、及び光電気集積回路
US7045897B2 (en) 2004-07-28 2006-05-16 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Electrical assembly with internal memory circuitized substrate having electronic components positioned thereon, method of making same, and information handling system utilizing same
KR100623477B1 (ko) 2004-08-25 2006-09-19 한국정보통신대학교 산학협력단 광섬유 다발을 이용한 광 인쇄회로기판 및 광연결 블록
US7228020B2 (en) 2004-08-31 2007-06-05 Finisar Corporation Optoelectronic arrangement having a surface-mountable semiconductor module and a cooling element
US7224857B2 (en) 2004-12-20 2007-05-29 Fujitsu Limited Optical-routing boards for opto-electrical systems and methods and apparatuses for manufacturing the same
US7206472B2 (en) 2005-03-15 2007-04-17 Fujitsu Ltd. Optical backplanes with integrated optical couplers and methods of making the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4582390A (en) * 1982-01-05 1986-04-15 At&T Bell Laboratories Dielectric optical waveguide and technique for fabricating same
US5263111A (en) * 1991-04-15 1993-11-16 Raychem Corporation Optical waveguide structures and formation methods
US6690845B1 (en) * 1998-10-09 2004-02-10 Fujitsu Limited Three-dimensional opto-electronic modules with electrical and optical interconnections and methods for making

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104730621A (zh) * 2015-03-05 2015-06-24 湖南大学 一种基于金属-介电层-半导体复合纳米结构的光波导分束器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2048527A2 (en) 2009-04-15
JP2009094507A (ja) 2009-04-30
EP2048527A3 (en) 2011-03-30
US20090092353A1 (en) 2009-04-09
US7541058B2 (en) 2009-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101408650A (zh) 制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法
CN101408649B (zh) 使用光刻制造具有内部光学路径的电路化衬底的方法
CN102081205B (zh) 光电复合配线模块及其制造方法
US5125054A (en) Laminated polymer optical waveguide interface and method of making same
US7263256B2 (en) Optical connection block, optical module, and optical axis alignment method using the same
US8285087B2 (en) Optical interconnection system using optical printed circuit board having one-unit optical waveguide integrated therein
US7454098B1 (en) Mechanically decoupled opto-mechanical connector for flexible optical waveguides embedded and/or attached to a printed circuit board
US9025913B2 (en) Interposer for optical module, optical module using the same, method for manufacturing the same
US7382946B2 (en) Electro-optical module comprising flexible connection cable and method of making the same
JP2006091241A (ja) 光電気複合配線部品及びこれを用いた電子機器
US7389012B2 (en) Electro-optical module comprising flexible connection cable and method of making the same
US8363988B2 (en) Opto-electronic connector module and opto-electronic communication module having the same
US7697800B2 (en) Method of manufacturing printed circuit board
US9075206B2 (en) Optical waveguide device
EP2211217A1 (en) Printed circuit board fiberoptical transceiver in surface mount technology (SMT)
JP2003227951A (ja) 光導波装置、その製造方法、およびそれを用いた光電気混載基板
JP2006047682A (ja) 基板および光素子相互接続用基板
US10681811B2 (en) Connecting optical sub-assembly to main printed circuit board
US20030152309A1 (en) Printed circuit board containing optical elements
CN114556177A (zh) 光电复合传输模块
JP2009025839A (ja) 光電気複合配線部品及びこれを用いた電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20090415