CN102365567A - 制造具有镜面的光波导的方法和光电复合配线板 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种能够形成平滑的镜面的制造光波导(10)的方法，使用制造具有镜面(M)的光波导的下述方法。该方法包括：可光固化树脂层层压步骤，在已形成于衬底(I)上的第一覆层(2)的表面上层压用于形成芯部(3a)的、未固化的可光固化的树脂片(3)；镜面(M)形成步骤，通过将配备有刃部(5a)的冲模(5)按压进可光固化的树脂片，从而形成用于将光引导到芯部的镜面，其中该刃部具备横截面有45度的倾斜面；芯部形成步骤，通过对所述可光固化树脂层选择性曝光并且显影从而形成具有位于其端部的所述镜面的芯部；和覆层形成步骤，形成第二覆层(4)以掩埋所述芯部。

Description

制造具有镜面的光波导的方法和光电复合配线板
技术领域
本发明涉及一种制造具有镜面的光波导的方法，和具有这种光波导的光电复合配线板。
背景技术
已知一种用于光纤和平面光波导中的光输入和输出的方法，该方法是利用多个微镜实施的。微镜是具有例如45度的角度的倾斜端面，以使得光路改变90度。
在形成这种镜面的已知方法中，该倾斜端面是通过利用切割刀片切削光波导而形成的。
例如，下面的专利文献1说明了进行的切削操作，在该操作中，配备有具有90°顶角的刃部或者有45°顶角的大致楔型横截面的单面刃部的切割刀片，被垂直地应用于光波导。通过这种切削操作，在光波导中形成了V型槽，从而形成横截面具有倾斜面的微镜。在该专利文献1中还提到，以这种方式形成的微镜射出穿过光波导传播至光波导的平面外的光，或者使得从光波导的平面的外侧入射的光的光路被耦合到光波导中。但是，当使用利用如专利文献1中所公开的切割刀片切削光波导的方法时，因为在光波导固化形成后通过切削操作形成镜面，所以切削碎屑残留在光波导周围，这就可能出现光损失。
下面的专利文献2公开了一种操作，其中已经在其上形成与芯部形状对应的凸型图案的压模被压在用于覆层形成(cladding formation)的液体可光固化(photocurable)的树脂上，在这之后从按压面的相反面侧利用紫外线照射被按压面，以形成芯部槽。接着通过利用液体芯部材料充满产生的芯部槽而形成芯部。利用这种方法，通过在压模上形成镜面的形状，可以形成镜面。但是，在如专利文献2中所公开的情况下，其中使用已经形成有凸型图案的压模压进用于覆层形成的液体可光固化的树脂中，由于在每次进行按压时，在未曝光区域的液体可光固化的树脂附着在压模图案的表面，所以在每次按压操作之后都必须清洗压模图案的表面，这样使得程序很复杂。还存在另外一个问题，在制作了具有镜面的形状的芯部槽然后充满树脂的方法中，由于镜面的阴影(shadowing)出现，使得难以在镜面上形成反射膜。而且，在通过使芯部凹槽充满树脂并且固化树脂而形成芯部的方法中，在固化树脂的过程中产生的收缩使得镜面受到切应力(shear strain)，从而易于导致反射膜的剥离。另外，因为使用树脂清漆来使几十微米深的凹槽充满树脂，所以溶剂的蒸发使得制造现场的环境恶化。而且，具有折射率高的芯部材料的膜有时残留在覆层的表面上，这就导致在这些地方可能产生漏光。最后，由于压模图案必需配备有锥形以便减低脱离阻力(release resistance)，所以只可以制作截面形状为梯形的芯部。在这种情况下，发光装置、受光装置以及光纤等的耦合损耗增加。
在专利文献3中公开了一种通过驱动加工头形成镜面的方法，该加工头具有这样的表面：该表面将加工头的前端以45度角度贯穿到由热塑性树脂或者热固性树脂组成的光导片中。但是，如在专利文献3中公开的方法的问题在于，当驱动加工头时产生的冲击可能在光波导中形成裂痕，并且使得形成的表面变得不平滑。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开No.H10-300961
专利文献2：WO2006/001434
专利文献3：日本专利申请特开No.2006-171641
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造能够形成平滑镜面的光波导的方法。
一种制造具有镜面的光波导的方法，包括：可光固化的树脂片层压步骤，在已经形成在衬底的第一覆层的表面上，层压用于形成芯部的未固化的可光固化的树脂片；镜面形成步骤，通过按压配备有刃部的冲模以使得刃部实质上垂直地穿透可光固化的树脂片而形成用于将光引导至芯部的镜面，其中所述刃部具备横截面中有45度的倾斜角的单刃或者横截面中有两个45度的倾斜角的双刃的刃部；芯部形成步骤，通过对可光固化的树脂片选择性曝光并显影以形成芯部，芯部具有位于其端部的镜面；覆层形成步骤，形成第二覆层以掩埋芯部。
本发明的光电复合配线板的特征在于，具有利用上述任何一种制造具有镜面的光波导的方法所形成的光波导。
通过下文的具体说明和附图清楚地闸明目的，特征、特点和优点。
附图说明
【图1】图1A至1F是图解根据本发明的第一实施例的制造方法的示意横截面图。
【图2】图2是用于第一实施例的制造方法的冲模5的顶侧的示意立体图。
【图3】图3A至3H是图解根据本发明的第二实施例的制造方法的示意横截面图。
【图4】图4是用于第二实施例的制造方法的冲模15的示意俯视图。
【图5】图5是用于第二实施例的制造方法的光掩膜6的示意俯视图。
【图6】图6是在用于第二实施例的制造方法的显影之后的衬底的示意俯视图。
【图7】图7A至7H是图解根据本发明的第三实施例的制造方法的示意横截面图。
【图8】图8A和8B是图解用于第三实施例的制造方法的冲模25以及其变形例的示意图。
【图9】图9是具有利用图8B中所示的冲模获得的镜面部分的光波导的示意图。
【图10】图10A至10J是图解制造工作例1中的光波导的方法的示意图。
【图11】图11A至11J是图解制造工作例2中的光波导的方法的示意图。
【图12】图12A至12I是图解制造工作例3中的光波导的方法的示意图。
实施例
第一实施例
参照附图，详细说明制造具有镜面的光波导的本发明方法的一个实施例。
图1示意地图解制造具有镜面M的平面光波导10的步骤。图1中示出的有：衬底1，下覆层(undercladding layer)(第一覆层)2，用于形成芯部3a的未固化的可光固化的树脂片3，上覆层(overcladding layer)(第二覆层)4，镜面M，以及配备有具有双刃的刃部5a的冲模5，该双刃的横截面中具有两个45度的倾斜角。该冲模5由透光性材料形成。如图2中从转印面侧看的立体图所示，该冲模5是用以下的方法形成的，通过横截面中两个45度的倾斜面的交叉形成的V型刃部5a，从平面转印面5b向下悬挂(hangdownward)。另外，光掩膜5c具有预定的芯部图案形状的开口5d，并且被形成在冲模5的表面。
在这个制造过程中，首先，如图1A所示，下覆层2被形成在衬底1上。
可以使用各种类型的有机衬底和无机衬底作为衬底1，而没有特别限制。有机衬底的实例包括环氧基衬底、丙烯酸衬底、聚碳酸脂衬底和聚酰亚胺衬底。无机衬底的实例包括硅衬底和玻璃衬底。另外，衬底1可以是诸如柔性印刷配线板的电路板，该电路板由已经在其上形成电路的衬底组成。
用于形成下覆层2的可固化的树脂材料是具有在引导光的传输波长处比用于形成芯部3a的可光固化的树脂片3的折射率更低的材料。在该传输波长处的折射率较佳地为例如从大约1.5至大约1.54。这种可固化的树脂材料的实例包括具有如上所述的折射率的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂以及硅树脂。
对下覆层2的厚度不做任何特别地限制。具体地，例如，该厚度较佳地为从大约5μm至大约15μm。
形成下覆层2的方法例如是以下的方法，未固化的可固化的树脂片被放置在衬底1的表面上，其中可固化的树脂片由具有预定折射率、用于形成下覆层2的可固化的树脂材料组成，然后在施加的热的作用下按压并且利用热或光固化而被层压到衬底1；也可以是下面的方法，通过旋涂(spin coating)、棒式涂布(bar coating)、浸涂(dipcoating)等涂布用于形成下覆层2的液体可固化的树脂材料的清漆，然后通过照射光或者加热使之固化。
然后，如图1B所示，用于形成芯部3a的未固化的可光固化的树脂片3被层压在下覆层2上。这种未固化的可光固化的树脂片3具有使该可光固化的树脂片3在被按压时易于变形的弹性度。
可以使用在标准温度下是固体、且构成其的材料在引导光的传输波长处的折射率比下覆层2的材料的折射率更高的未固化的可光固化的树脂片作为可光固化的树脂片3。在该传输波长处的折射率较佳地为例如从大约1.54至大约1.6。这样的可光固化的树脂可以使用例如以环氧树脂、丙烯酸树脂或者硅树脂为主成分的干燥片。在这些树脂片中，从物理性质的平衡的观点出发，特别地优选由环氧树脂组成的可光固化的树脂片。由环氧树脂制成的可光固化的树脂片可以通过下面的步骤获得，在溶剂中以预定比例溶解在标准温度下是液体的环氧化合物以及在标准温度下是固体的环氧化合物并且添加阳离子固化引发剂以形成清漆，然后使用例如具有缺角轮涂头(comma coater head)的多层涂布机(multicoater)将该清漆涂布到离型膜(release film)的表面，其中该离型膜例如是离型处理的PET膜，随后对涂布的清漆进行干燥。
对可光固化的树脂片3的厚度不做任何特别地限制。具体地，该厚度较佳地为从大约20μm至大约100μm。
这种可光固化的树脂片3可以被放置到下覆层2的表面上，然后利用真空层压机或者通过在施加的热的作用下按压来层压。
接下来，如图1C所示，通过相对于被层压的可光固化的树脂片3(以下称为“未固化树脂层”)按压冲模5以V形刃部5a实质上垂直地穿透树脂片3，形成V形沟槽，该V形沟槽为横截面具有45度倾斜面的镜面M。
冲模5由具有透光性的材料制成，例如包括诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂和硅树脂的透明树脂材料；以及诸如玻璃的透明无机材料。
图2是冲模5以转印面作为顶面的立体图。如图2所示，冲模5具有平面转印面5b，从转印面5b形成有V形刃部5a以便横截面中具有两个45度倾角，并且V形刃部5a在预定位置处垂下。通过使用这种具有平面转印面5b的冲模5，当V形刃部5a被压向未固化的树脂片3时，由于树脂溢出到V形沟槽形成的区域的周围而出现的毛刺的形成得到了抑制。理想的状态是，除去这种毛刺的后加工变为不必要的，或者在芯部表面形成的可能导致引导光散射的凹凸不平能够得到抑制。而且，如图2所示，光掩膜5c具有带有镜面M的芯部图案的开口5d，其中镜面M为位于开口5d的端部的每个45度倾斜面，且光掩膜5c已经被形成在冲模5的转印面5b上。由于已经形成这种光掩膜5c，如后所述，能够同时进行芯部3a的形成以及镜面M的形成，因此芯部3a以及镜面M能够以高的位置精度被配置。
当冲模5被压向未固化的树脂片3时，如必要的话，可以在通过加热冲模5或者衬底1来软化未固化的树脂片3的同时进行按压。可以通过V形刃部5a的末端到达下覆层2的方式，或者通过刃部5a的末端不到达下覆层2的方式进行按压。
于是，如图1D所示，在冲模5被压向未固化的树脂片3时，通过在冲模5上已经形成的光掩膜5c中的开口5d，照射足够光量的光来固化未固化的树脂片3。未固化的树脂片3的被照射的部分因此固化，从而根据光掩膜5c的开口5d的图案形成芯部3a。在已经进行这种选择性曝光之后，冲模5脱离，接着进行显影，如图1E所示，从而形成在其端部具有镜面M的芯部3a。
显影包含通过使用显影剂而除去未固化的部分，其中在正显影的情况下使用显影剂冲洗未受到曝光处理的那些部分，在负显影的情况下冲洗受到曝光处理的那些部分。显影剂的实例包括丙酮、异丙醇、甲苯、乙二醇以及它们以预定比例混合的混合物。另外，也可以使用含水的显影剂(aqueous developer)。可以使用的显影方法包括，利用喷雾器喷射显影剂的方法，和使用超声波清洗的方法。
在冲模5的脱离中，由于可光固化的树脂片3在标准温度下通常是固体，所以在脱离的时候基本上没有未固化的树脂成份粘结于冲模5。因此，在每个按压操作之后不需要进行清洗冲模5的作业。
为了增加镜面M的反射率，较好地是，通过诸如汽相沉积、溅射或者纳米粘贴(nanopaste)操作的已知方法在镜面M的表面上形成一种反射膜，该反射膜是由诸如金的金属材料或者电介质多层膜组成的。
接下来，如图1F所示，形成上覆层(第二覆层)4以覆盖芯部3a和下覆层2。
形成上覆层4例如是以下的方法，为了掩埋芯部3a，用于形成上覆层4的可固化的树脂片被层压到芯部3a上，其中上覆层4由调整了折射率的可固化的树脂材料构成，然后利用光或者热固化该可固化的树脂片。在另一个示例方法中，用于形成上覆层4的液体的可固化的树脂材料被涂覆在芯部3a之上，然后被固化。
用于形成上覆层4的可固化的树脂材料的使用可以没有特别限制，只要它是在引导光的传输波长处的折射率比芯部3a的折射率更低的材料。通常使用与用于形成下覆层2的材料相同的材料。
对上覆层4的厚度不做任何特别地限制。例如，较佳地为与下覆层2的厚度相同的厚度。借助上述步骤，光波导10以如图1F所示的方式被形成在衬底1上。
因为以这种方式被形成的光波导10上的镜M是在树脂片3处于未固化的状态下的同时，通过将具有V形刃部5a的冲模5压向已经在下覆层2的表面上形成的未固化的树脂片3而形成，所以V形刃部5a的表面形态被直接转印。因此，在V形刃部5a的表面状态具有高平滑度的情况下，镜面M就会具有平滑表面，且不存在例如使用切割刀片形成的切削痕迹。因此，抑制了在镜面M处反射过程中的光损失。
第二实施例
参考附图说明制造根据本发明的具有镜面的光波导的方法的另一个实施例。因为那些由与第一实施例相同的附图标号表示的元件与第一实施例中的元件共用相同的特征，所以在此处省略详细说明。
图3示意性显示制造具有镜面M的平面光波导20的步骤。与第一实施例的不同特征如下：取代在其上已经形成光掩膜5c的冲模5，而使用在其上还没有形成光掩膜并且在平面转印面上配备有V形刃部15a的冲模15；并且使用另外提供的光掩膜6进行选择性曝光。关于其他特征，提供与第一实施例相同的步骤。
在根据第二实施例的制造方法中，首先，如图3A所示，下覆层2被形成在衬底1的表面上。然后，如图3B所示，用于形成芯部的可光固化的树脂片3被层压到已形成的下覆层2上。上述步骤与第一实施例中的制造方法相同。
接着，如图3C所示，对于已层压的未固化的树脂片(未固化的树脂层)，冲模15被压向未固化的树脂片3，将V形刃部15a的形状转印到未固化树脂层3上，从而形成含有两个45度倾斜面的V形沟槽，其中冲模15通过这样的方式形成：已经形成的以便横截面中具有两个45度倾斜角的V形刀片15a从平面转印面15b向下悬挂。
图4从冲模15的转印面侧显示冲模15的俯视图。如图4所示，冲模15具有平面转印面15b，在该转印面15b的预定位置处形成有V形刃部15a。并且，冲模15的转印面15b上已经形成十字形不平坦形貌15c，用于通过按压在未固化树脂层3的表面上形成至少两个对准标记。然后通过将冲模15压向未固化树脂层3，用于形成镜面M的V形沟槽在未固化的树脂层3表面被创建，十字形不平坦形貌15c随之被转印到上面，形成对准标记16。冲模15可由具有透光性的材料制成，或者可由诸如金属的没有透光性的材料制成。
在冲模15已经被压向未固化的树脂层3后，冲模15从未固化的树脂层3脱离。此时，如图3E所示，具有45度倾斜面的V形沟槽和对准标记16被形成在未固化树脂层3的表面上。
然后，如图3F所示，光掩膜6被放置在未固化树脂层3上，并且，通过光掩膜6中的开口6a，未固化的树脂层3以固化所需的剂量被曝光于具有能够固化未固化的树脂层3的波长的光下。如图5所示，光掩膜6已经在其上预形成至少两个对准标记17，该对准标记17用于与已经在未固化的树脂层3上形成的对准标记16对准。然后进行对准以使得在光掩膜6上形成的对准标记17与在未固化的树脂层3表面上的对准标记16重合。在对准之后，通过光掩膜6中的开口部6a，未固化的树脂层3被曝光。接下来，如图3G所示，在曝光之后，在端部具有镜面M的芯部3a通过进行显影而被形成。图6显示在显影之后在其上已经形成未固化的树脂层3的衬底1的俯视图。在形成芯部3a之后，较佳地是在镜面M的表面上形成反射膜。
接下来，如图3H所示，上覆层(第二覆层)4被形成以覆盖芯部3a，从而形成光波导20。
在根据本实施例的制造方法中，对准标记16可以被形成在冲模15上，该对准标记16能够使芯部3a和镜面M的位置关系在未固化的树脂层3的表面上被高精度控制。因此，芯部3a和镜面M之间的位置关系可以被高精度控制，从而能够形成具有良好反射效率的镜面。
第三实施例
参照附图说明制造具有镜面的光波导的发明方法的另一个实施例。因为那些由与第一实施例相同的附图标号表示的元件共用与第一实施例中的元件相同的特性，所以在此处省略详细说明。
图7示意性显示制造具有镜面M的平面光波导30的步骤。与第一实施例的一个不同特征在于：取代使用在具有平面转印面的冲模上在特定位置配备有V形刃部的冲模5，使用如图8A中所示的冲模25，该冲模25没有平面转印面，但是具有横截面中有两个45度倾斜角的双刃。而且，使用另外提供的光掩膜6进行选择性曝光。关于其他的特征，提供与第一实施例相同的步骤。
在根据第三实施例的制造方法中，首先，如图7A所示，下覆层2被形成在衬底1上。然后，如图7B所示，用于形成芯部3a的可固化的树脂片3被层压在已经形成的下覆层2上。上述步骤与第一实施例中的制造方法相同。
接着，如图7C所示，从镜面M要被形成在被层压的可光固化的树脂片3(未固化树脂层)中的区域上方，冲模25被大致垂直地压向未固化树脂层3。
如图8A的立体图中所示，冲模25每个都仅由刃部被形成，该刃部具有横截面中有两个45度倾斜角的双刃。由于这样的冲模仅由刃部构成，所以容易生产该冲模。通过将冲模25大致垂直地压向未固化树脂层3，形成具有用于形成镜面M的两个45度倾斜面的V形沟槽。冲模25可由透射光的材料形成，或者可由诸如金属的不透射光的材料形成。
如图7D所示，在冲模25已经被压向未固化的树脂片3后，冲模25从未固化树脂层3脱离。此时，如图7E所示，具有两个45度倾斜面的V形沟槽形成在未固化的树脂层3的表面上。
接下来，如图7F所示，光掩膜6被放置在未固化树脂层3的表面上，然后，通过光掩膜6中的开口6a，利用具有能够固化未固化的树脂层3的波长的光并以固化所需的剂量对未固化的树脂层3进行照射从而未固化的树脂层3被选择性固化。并且，如图5所示，在光掩膜6上形成两个对准标记17。另外，还在衬底1上也预先形成两个对准标记18。然后通过使在光掩膜6上形成的对准标记17和在衬底上形成的对准标记18彼此互相重合，将形成芯部3a的位置变成与镜面M对准。接下来，在对准之后，通过光掩膜6中的开口6a对未固化的树脂层3进行选择性曝光。在曝光之后，如图7G所示，然后通过进行显影，芯部3a被形成，该芯部3a在其端部具有45度倾斜面的镜面M。在形成芯部3a之后，反射膜被形成在镜面M的表面上。
然后，通过形成上覆层(第二覆层)4以覆盖芯部3a和下覆层2，如图7H所示，形成平面光波导30。
在图7中，说明了具有如图8A所示的双刃刃部25a的冲模25的实例。然而，使用如图8b所示的具有单刃刃部35a的冲模35也可以形成镜面。在使用具有单刃刃部35a的冲模35的情况下，如图9所示，可以以独立于芯部13a的方式形成镜面M。图9中的箭头指示进入和离开光波导的引导光的路径。
在上述第一至第三实施例中使用的用于将冲模压向未固化树脂层的装置可以不受到任何特别限制，只要它们能够通过将冲模压向用于形成镜面的树脂片并且通过施加压力和/或加热来转印冲模的形状即可。特别地，较佳地为使用配备有识别冲模的V形刃部位置和镜面形成位置的摄像头以及可以亚微米精度移动的平台的设备。冲模较佳地为可移动的。另外，这种装置较佳地能够特别在从环境温度(不受控制的温度)至大约120℃范围内加热冲模。此外，这种装置较佳地是能够向冲模施加特别在0.05M到0.5MPa范围内的压力。
较佳地是，冲模具有用于改善它们从树脂层脱离的层。通过配置这种层，抑制树脂粘结到冲模从而将很有可能得到期望的V形沟槽。主要使用诸如聚四氟乙烯的含氟树脂作为这种层的材料。该层的厚度较佳地为从大约0.1至大约2μm。更为理想的是，通过使用很难粘结树脂片的材料预先形成冲模，所以无需形成上述脱离层。在冲模不必要是透明的情况下，例如第二实施例的冲模15或者第三实施例的冲模25，冲模可以由如聚四氟乙烯的含氟树脂本身形成。
下面通过工作实例更充分地说明本发明，尽管本发明的范围并不限于这些实例。
实例
首先，说明生产用于工作实例中可光固化的树脂层的方法。
用于下覆层的可光固化的树脂片A的制造
将7重量份的聚丙烯二醇缩水甘油醚(东都化成株式会社(Tohto Kasei Co.，Ltd.)制的“PG207”)、25质量份的液体氧化双酚A型环氧树脂(日本环氧树脂株式会社(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd.)制的“YX 8000”)、20质量份的固态氢化双酚A型环氧树脂(日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.)制的“YL7170”)、8质量份的2，2-双(羟甲基)-1-丁醇的2-环氧-4-(2-环氧乙烷基)环己烷附加物(大赛璐化学工业株式会社(Daicel Chemical Industries，Ltd.)制的“EHPE3150”)、2质量份的固态双酚A型环氧树脂(日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.)制的“Epikote 1006FS”)、20质量份的苯氧基树脂(东都化成株式会社(Tohto Kasei Co.，Ltd.)制的“YP50”)、0.5质量份的阳离子光固化引发剂(Adeka公司(Adeka Corporation)制的“SP170”)、0.5质量份的阳离子热固化引发剂(三新化学工业株式会社(SanshinChemical Industry Co.，Ltd.)制的“SI-150L”)和0.1质量份的表面改性剂(DIC株式会社(DIC Corporation)制的“F470”)份溶解在作为溶剂的30质量份的甲苯、70质量份的MEK中，利用1μm孔径大小的薄膜过滤器过滤该溶液，然后真空除气，来制备环氧树脂清漆。利用棒式涂布机将该环氧树脂清漆被涂布到厚度50μm的PET膜上，并且在80℃下进行10分钟的初次干燥，随后在120℃下进行10分钟的二次干燥。最后，利用作为保护膜的35μm OPP薄膜来覆盖。如此获得的用于下覆层的可光固化的树脂层A具有15μm的薄膜厚度并且对波长为579nm的光具有1.54的折射率。
用于芯部的可光固化的树脂片B的生产
42质量份的液体双酚A型环氧树脂(DIC株式会社(DIC Corporation)制的“Epiclon850S”)、55质量份的固态双酚A型环氧树脂(日本环氧树脂株式会社(Japan Epoxy ResinsCo.，Ltd.)制“Epikote 1006FS”)、3质量份的苯氧基树脂(东都化成株式会社(TohtoKasei Co.，Ltd.)制的“YP50”)、1质量份的阳离子光固化引发剂(Adeka公司(AdekaCorporation)制的“SP170”)、0.1质量份的表面改性剂(DIC株式会社(DIC Corporation)制的“F470”)溶解在作为溶剂的24质量份的甲苯和56质量份的MEK中，利用1μm孔径大小的薄膜过滤器过滤该溶液，然后真空除气，来制备环氧树脂清漆。该环氧树脂清漆被形成为膜的方式与上文所述的“可光固化的树脂层A的生产”的方式相同。以这种方式获得的用于芯部的可光固化的树脂片B具有40μm的薄膜厚度，且对波长579nm的光具有1.59的折射率。此外，在850nm的透射率显示出0.06dB/cm的高透射率。
用于上覆层的可光固化的树脂片C的生产
除了改变环氧树脂清漆的涂布厚度之外，按照与上文所述的“可光固化的树脂层A的生产”相同的方式通过薄膜形成获得用于上覆层的可光固化的树脂片C。以这种方式获得的可光固化的树脂片C具有55μm的薄膜厚度，并且对波长为579nm的光的折射率为1.54。
工作实例1
参照图10说明制造光电复合配线板的方法。
通过在柔性双面镀铜层压板(松下电工株式会社(Panasonic Electric Works Co.，Ltd.)制的“FELIOS(R-F775)”)的一侧上图案化铜箔而形成电路51，该双面镀铜层压板是通过在25μm厚的聚酰亚胺膜的两面层压12μm厚的铜箔获得的。通过蚀刻除去层压板的另一侧上的铜箔的整个表面。以这种方法，制造如图10A所示的类似FPC50的具有130mm×130mm的外形尺寸的柔性印刷电路(FPC)。
接下来，如图10B所示，使用压缩空气注入式真空层压机(V-130，Nichigo-Morton Co.，Ltd.制造)，在60℃和0.2Mpa的条件下，将可除去的双面粘结胶带53(寺岡制作所(会社)(Teraoka Seisakusho Co.，Ltd.)制“No.7692”)的强粘结面被层压在玻璃板52(140mm×140mm×2mm厚)的整个表面上。然后，在双面粘结胶带53的弱粘结面上层压在其上已经形成有的电路51的FPC50的侧，从而将FPC50暂时粘接到玻璃板52。接下来，在从下覆层用可光固化的树脂片A的仅一个面剥离PET膜以后，利用真空层压机将可光固化的树脂片A层压在还没有形成电路51的FPC50的侧上。利用超高压水银灯，使形成下覆层用的可光固化的树脂片A的表面被曝光于2J/cm2的紫外光，并且剥离另一侧上的PET膜，然后在150℃热处理30分钟后，形成下覆层54。然后，对因此形成的下覆层54的表面进行氧等离子体处理。
然后，如图10C所示，利用真空层压机将形成芯部用的可光固化的树脂片B层压到下覆层54的表面上，从而形成未固化的树脂层55。然后，如图10D所示，与第一实施方式中说明的冲模相似的冲模56被压向未固化树脂层55的表面直到刃部的末端到达下覆层54，从而形成横截面有两个45度倾斜面的V形沟槽V，其中第一实施例中的冲模在平面转印面上配备有横截面有两个45度倾斜角的V形刃部。在冲模56的表面上已形成负掩膜56a，该负掩膜56a具有40μm宽、120mm长的直线图案的狭缝。作为每个V形沟槽V中的一个倾斜面的镜面M被分别形成在FPC50的电路51上的发光元件的特定安装位置和受光元件的特定安装位置处。
因此，如图10E所示，利用仍在此按压的冲模56，从冲模56的外表面侧通过负光掩膜56a中的狭缝，利用超高压水银灯在3J/cm3的条件下照射紫外光，未固化的树脂层55被选择性曝光并且被光固化。
接下来，在140℃下进行2分钟的热处理。然后，使用已调整到55℃的水基流动性清洁剂(荒川化学工业株式会社制的“Pinealpha ST-100SX”)，通过显影处理，溶解并除去未固化的树脂层55的未曝光的部分，之后用水进行冲洗。然后，用空气吹风来除去表面的水分后，在100℃下干燥10分钟，从而形成如图10F所示的具有镜面M的芯部57。
接下来，如图10G所示，厚度为的金仅在形成镜面M的区域处通过具有开口的金属掩膜，被真空沉积在镜面M的表面上，从而得到微镜58。
然后，如图10H所示，用真空层压机在80℃和0.3Mpa的条件下层压形成上覆层用的可光固化树脂片C，以便覆盖下覆层54和芯部57。然后，在120℃热处理30分钟之后，用来自超高压水银灯的2J/cm2的紫外光照射被层压的未固化的树脂片C，接着在150℃再次进行30分钟的热处理，从而形成上覆层59。然后对已形成的上覆层59的表面进行氧等离子体处理。
接下来，如图10I所示，利用真空层压机在120℃和0.3MPa的条件下，覆盖膜60被层压到上覆层59的表面上后，在160℃被加热1小时并因此被固化。作为覆盖膜60，使用厚度为125μm并且包括厚度为15μm的粘结层的聚酰亚胺膜(由松下电工株式会社(Panasonic Electric Works Co.，Ltd.)生产的无卤覆盖膜R-CAES)。
接下来，如图10J所示，从双面感压粘胶带53的弱粘结侧剥离玻璃板52，接着将整个结构被切为5mm宽的条状，从而得到在其上已形成由芯部57组成的光波导的光电复合配线板70，其中芯部57被掩埋在由下覆层54和上覆层59形成的覆层内。在该光电复合配线板70中，进入和离开光波导的引导光的光路如图10J中的箭头所示。
工作实例2
参照图11，说明制造光电复合配线板的方法。
与工作实例1中使用的步骤相类似，经由图11A至11C中所示的步骤，通过使用真空层压机将形成芯部用的可光固化的树脂片B层压到下覆层54的表面上，来形成未固化的树脂层55。
然后，如图11D所示，两个冲模56、56，每个冲模56都配备有横截面中有两个45度的倾斜角的V形刃部，被压向未固化的树脂层55的表面直到其末端到达下覆层54，从而形成具有横截面有两个45度倾斜面的V形沟槽。随后冲模56、56各自脱离。
接下来，如图11E所示，用下面的方式放置具有40μm宽、120mm 长的直线图案的狭缝的负掩膜66，在衬底50上形成的对准标记(未显示)与在负掩膜66上形成的对准标记(未显示)重合。然后，通过在负掩膜66上的狭缝，利用超高压水银灯照射3J/cm2的紫外光，从而对未固化的树脂层55进行选择性曝光和光固化。
接下来，在140℃下进行2分钟的热处理。然后，使用已调整到55℃的水基流动性清洗剂(由荒川化学工业株式会社(Arakawa Chemical Industries，Ltd.)生产的“Pinealpha ST-100SX”)，通过显影处理，溶解并除去未固化的树脂层55的未曝光部分，然后用水进行清洗。然后，用空气吹风来除去表面上的水分后，在100℃下干燥10分钟，从而形成如图11F所示的具有镜面M的芯部57。
以与参照图10G至10J时工作实例1中说明的步骤相同的方式进行如图11G至11J所示的后续步骤，从而得到在其上已经形成由芯部57组成的光波导的光电复合配线板70，其中芯部57被掩埋在由下覆层54和上包层59形成的覆层内。在该光电复合配线板70中，进入和离开光波导的引导光的光路如图11J中的箭头所示。
工作实例3
参照图12，说明制造光电复合配线板的方法。
使用真空层压机，形成下覆层用的可光固化的树脂片A被层压到由聚碳酸酯制成的140mmx120mm的临时衬底80上。然后，形成下覆层用的可光固化的树脂层A的表面被曝光于来自超高压水银灯的2J/cm2的紫外光，然后在150℃进行30分钟的热处理，从而形成如图12A所示的下覆层81。接着对下覆层81的表面进行氧等离子体处理。
接下来，如图12B所示，使用真空层压机，形成芯部用的可光固化的树脂片B被层压到下覆层81的表面上，从而形成未固化树脂层82。
接下来，如图12C所示，对于未固化的树脂层82的表面，像在第二实施例中所述的那样，冲模83配备有V形刃部，该V形刃部具有在横截面中有两个45度的倾斜面交叉而限定的双刃，刃部从一个平面转印面向下悬挂，并且冲模83具备有用于形成对准标记用十字状的凹凸部的冲模83，按压冲模直至其顶端抵达下覆层82后，通过释放冲模83，形成了横截面有45度的倾斜面的V形沟槽和2个对准标记84。
接下来，如图12D所示，通过将在负掩膜85的对准标记和未固化的树脂层82的表面上形成的对准标记84对准，放置并且安置具有40μm宽、120mm长的直线图案的狭缝85a的负掩膜85，然后用来自超高压水银灯的3J/cm2的紫外光照射未固化的树脂层82的表面，从而对未固化的树脂层82对应于狭缝85a的部分进行光固化。
然后，在140℃下进行2分钟的热处理。而且，使用已调整到55℃的水基流动性清洗剂(由荒川化学工业株式会社生产的“Pinealpha ST-100SX”)作为显影剂，通过显影处理，溶解并除去未固化的树脂层82的未曝光部分，然后利用水进行清洗。在利用水和空气吹风完成清洗之后，在100℃下干燥10分钟，从而形成如图12E所示的具有镜面M的芯部86。
然后，如图12F所示，通过具有开口的金属掩膜，
Figure BDA0000094397230000131
厚度的金仅在已经形成有镜面M的区域被真空沉积到镜面M的表面上，从而导到微镜87。
接下来，如图12G所示，使用真空层压机在80℃和0.3MPa的条件下，形成上覆层用的可光固化的树脂片C(88)被层压，以覆盖下覆层81和芯部86。然后，如图12H所示，在被层压的形成上覆层用的可光固化的树脂片C(88)的表面上安置在其上已预形成电路89a的衬底89(由松下电工株式会社((Panasonic Electric Works Co.，Ltd.))制造的双面镀铜层压板R1766，其一面已被蚀刻掉，另一面上已经形成为电路)，并且该衬底89利用真空层压机被层压。然后从临时衬底80侧，利用超高压水银灯以2J/cm2的光量进行曝光，接着在140℃进行1小时的热处理，从而结合在其上已预形成电路的衬底89。
临时衬底80随后被剥离后，如图12I所示，利用粘结剂，衬底90(由松下电工株式会社(Panasonic Electric Works Co.，Ltd.)制造的双面镀铜层压板R1766，其一面已被蚀刻掉)被层压至此，其中从衬底90已经预先蚀刻掉了与倾斜面对应的那些区域。接下来，在形成通孔之后(未显示)，然后进行镀铜和蚀刻处理，形成具有预定图案的电路90a。然后，阻焊形成后，进行镀金处理、丝网印刷，从而形成电路。另外，光出/入部91通过开孔(routing)被开口，从而得到光电复合线板92。在该光电复合配线板92中，进入和离开光波导的引导光的光路如图12I中的箭头所示。
光损失的评价
对工作实例1至3中获得的各个光电复合线板上形成的光波导的光损失进行测量如下。在光电复合线板的表面上，在对应于在芯部的一端处的微镜的地方，通过配油(matching oil)(硅油(silicone oil))，连接具有10μm的芯部直径和0.21的数值孔径(NA)的光纤的端部，并且在对应于芯部的另一端处的微镜的地方，通过配油，连接具有200μm的芯部直径和0.4的NA的光纤的端部。来自具有850nm波长的LED光源的光从具有10μm的芯部直径和0.21的NA的光纤入射至光波导A，并且利用功率计测得通过具有200μm的芯部直径和0.4的NA的光纤从光波导A出射的光的功率(P1)。另外，两个光纤的端部对接在一起，并且用功率计测量在光没有经过光波导A的状态下的光功率(P0)。光电复合配线板中的光波导的光损失通过计算公式-10log(P1/P0)而求得。同样，为了仅测量光电复合配线板的光波导部分的光损失，截除光电复合配线板的两端处的微镜部分，从而形成具有长度100mm、在其两个端部被暴露的40μm×40μm的芯部端面的光波导。
以与上述相同的方式，光纤被连接到芯部的各个端面，并且测量通过和离开光波导的光的功率(P1)，和当光波导没有被插入在光纤之间时的光的功率(P0)。由于插入光波导而导致的损失通过计算公式-10log(P1/P0)而求得。
在每个情况下，镜面损失低于0.5dB。在每种情况下，波导损失低于0.1dB/cm。因此，本发明提供具有优良透明度的光波导和镜面的光电复合配线板。
如上所述，制造具有镜面的光波导的发明方法包括：可光固化的树脂片层压步骤，在已经形成在衬底上的第一覆层的表面上，层压用于形成芯部的、未固化的可光固化的树脂层；镜面形成步骤，通过按压配备有刃部的冲模以便刃部大致垂直地穿透可光固化树脂片而形成用于将光引导到芯部的镜面，其中刃部具备横截面中有45度的倾斜角的单刃或者横截面中有两个45度的倾斜角的双刃；芯部形成步骤，通过对可光固化树脂片选择性曝光并且显影从而形成具有位于其端部的镜面的芯部；和覆层形成步骤，形成第二覆层以便掩埋芯部。
在上述配置中，通过将具有45度倾斜角的刃部压向未被固化并且处于弹性状态下的可光固化的树脂片，其中处于弹性状态下的片为在第一覆层的表面上已经形成的芯部材料，刃部的平滑状态能够被直接被转印和形成，而不残留在使用切削操作时产生的切削痕迹等。因此，能够形成平滑表面的镜面。而且，由于没有使用切割刀片来进行切削操作，所以能够抑制由切割碎屑粘结到芯部而引起的光损失等。另外，假定使用可光固化的树脂片来形成芯部，能够省略在每个按压操作之后清洗冲模以除去粘结到冲模的未固化树脂的作业。
较佳地是，上述冲模具有平面转印面，并且上述刃部从转印面上的预定位置向下悬挂。在这种已经形成用于形成镜面的刃部以便从平面转印面向下悬挂的情况下，通过当刀刃被压向可光固化的树脂片时溢出的树脂引起的片表面的隆起能够被抑制并且被转印面平滑化。因此，无需进行为了除去这种隆起并且使表面平滑的后处理。同时，因为除去了引起光散射的隆起导致的表面凹凸不平，所以能够获得低损失的光波导。
而且，较佳地是，具有平面转印面的冲模由透明材料制成并且具有在其表面上形成的、具有芯部图案开口的光掩膜，该芯部图案开口具有位于其端部的镜面；并且，在镜面形成步骤中按压冲模之后，在保持冲模处于被按压的状态下的同时，通过开口进行芯部形成步骤中的选择性曝光。通过这种配置，芯部和镜面能够被高精度对准，因此能够形成具有优良反射率的镜面。而且，因为能够同时进行芯部的形成和镜面的形成，所以能够简化包含的操作。
并且，较佳地是，在冲模的平面转印面的预定位置处形成用于通过在镜面形成步骤中按压冲模在可光固化树脂层的表面上形成对准标记(I)的凹凸部；在镜面形成步骤中，通过将凹凸部转印到可光固化的树脂片，从而在可光固化的树脂片表面上形成对准标记(I)；在芯部形成步骤中，使用具有位于其端部的镜面的芯部图案开口并且具有对准标记(II)的光掩膜，在配置光掩膜以使得对准标记(I)与对准标记(II)重合后，通过开口对可固化的树脂层选择性曝光。用这种方式，可以以高精度对准芯部和镜面，因此能够形成具有优良反射率的镜面。
本发明的光电复合配线板的特征在于，该光电复合配线板包括，具有在其上形成的电路的衬底上，通过上述制造具有镜面的光波导的方法中的任何一种方法形成光波导。在具有这种镜面的光波导中，减小了镜面损耗，从而产生低损耗的光电复合线板。
工业应用性
根据本发明，通过按压和将镜面转印到用作芯部材料的、软的且未固化的可光固化树脂片，能够直接转印冲模的平滑状态，而不会如在切割操作的情况下留下切削碎屑。因此，能够减小镜面处的光损失。而且，因为可光固化的树脂层被用于形成芯部，所以能够省略当使用液体可固化的树脂时，对于每个冲模按压操作必须进行的冲模的清洗。

Claims (5)

1.一种制造具有镜面的光波导的方法，其特征在于，所述方法包含：
可光固化的树脂片层压步骤，在已形成于衬底上的第一覆层的表面上层压用于形成芯部的、未固化的可光光固化的树脂片；
镜面形成步骤，通过按压配备有刃部的冲模以使得所述刃部实质上垂直地穿透所述可光固化的树脂片，从而形成用于将光引导到芯部的镜面，其中所述刃部具备横截面中有45度的倾斜角的单刃或者横截面中有两个45度的倾斜角的双刃；
芯部形成步骤，通过对所述可光固化的树脂片选择性曝光并且显影从而形成芯部，所述芯部具有位于其端部的所述镜面；和
覆层形成步骤，形成第二覆层以掩埋所述芯部。
2.如权利要求1所述的制造具有镜面的光波导的方法，其特征在于，所述冲模具有平面转印面，并且所述刃部从所述转印面上的预定位置向下悬挂。
3.如权利要求2所述的制造具有镜面的光波导的方法，其特征在于，
所述冲模由透明材料制成并且具有芯部图案开口的光掩膜被形成在所述冲模的表面上，所述芯部图案开口具有位于其端部的所述镜面，
在所述镜面形成步骤中按压所述冲模之后，在保持所述冲模处于被按压的状态下的同时，通过所述开口进行所述芯部形成步骤中的选择性曝光。
4.如权利要求2所述的制造具有镜面的光波导的方法，其特征在于，
在所述冲模的所述平面转印面上的预定位置处形成用于通过在所述镜面形成步骤中按压所述冲模在所述可光固化的树脂片的表面上形成对准标记(I)的凹凸部；
在所述镜面形成步骤中，通过将所述凹凸部转印到所述可光固化的树脂片，在所述可光固化的树脂片的表面上形成所述对准标记(I)；
在所述芯部形成步骤中，使用具有芯部图案开口并且具有对准标记(II)的光掩膜，其中所述芯部图案开口具有位于其端部的所述镜面，在配置所述光掩膜以使得所述对准标记(I)和所述对准标记(II)重合后，通过所述开口对可光固化的树脂片选择性曝光。
5.一种光电复合配线板，其特征在于，所述光电复合配线板包含光波导，所述光波导在形成有电路的衬底上，并通过根据权利要求1至4中任意一项所述的制造具有镜面的光波导的方法而形成。
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