CN102928936A - 一种光学印刷电路板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学印刷电路板的制造方法,其中包括以下几个步骤：开槽步骤、压板步骤、角度切割步骤、雷射表面打磨步骤，以及，背面钻孔步骤。本发明的有益效果是：采用本发明制造的光学印刷电路板可突破传统印刷电路板上电互连传播带宽的瓶颈，透过光互连，信号传播带宽就可高于10Gb/s。此外，传统的光学组件如垂直腔面发射雷射器及光传感器等也能直接插在电路板面上，不但兼容现有的表面贴装技术,并且具有大规模生产的发展潜力。

Description

一种光学印刷电路板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光学印刷电路板。
背景技术
随着未来的计算器系统越来越需要更高的传输要求, 传统的印刷电路板(PCB)以金属为基础的电子线路, 由于受到物理限制, 如讯号干扰、阻抗匹配、传输损耗等都限制了整个系统的性能。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种光学印刷电路板的制造方法，包括以下几个步骤：开槽步骤、压板步骤、角度切割步骤、雷射表面打磨步骤，以及，背面钻孔步骤。
光学印刷电路板是一种能解决高速传输的方案，它可以以光波作讯号传输的媒介, 并可提供10Gb/s以上的数据速率, 而且拥有低功耗及不受电磁波干扰等优点。本发明采用以上技术方案，其优点在于，在传统的印刷电路板工艺, 高温高压是其中一种不可缺少的加工工序。所以,要寻找一种天生耐热耐压及低功耗的材料来制造光波导(Optical waveguide)是不容易。但是, 按本发明中的技术方案，以传统的光纤(Optical fiber)作光层来制造光学印刷电路板, 经过相关的工艺，就可以提供非常低的传输损耗和良好耐热耐压特性。而且,也是对化学品有非常大的阻抗, 很适合用来抵御传统生产印刷电路板内繁复的工序。
优选的，开槽步骤包括：
步骤（1）：在板材上压上半固化片和铜膜； 
步骤（2）：然后对板材上的铜膜进行影像转移及图形蚀刻, 将图形蚀刻后的铜面开出放光纤位置的窗口，利用雷射把所述半固化片溅镀而开出一条凹槽，再将光纤放置在所述凹槽内。
优选的，所述半固化片和铜膜的总厚度须要与光纤的直径相同。 
优选的，所述图形蚀刻中的图形采用是直线或者曲线。
优选的，所述窗口的宽度也须要与光纤的直径相同, 用于固定光纤的位置。 
优选的，压板步骤包括：光纤放置在槽内后,依次再放置半固化片和铜膜，通过高温高压(条件一般为200°C及350psi)的作用下, 将半固化片及光纤粘结在一起, 用于固定光纤的位置，从而形成所需要的光层。
优选的，角度切割步骤包括：斜边法：利用斜边机将所述光纤切割出斜边。
优选的，角度切割步骤包括：雷射切割法：利用雷射切割机将所述光纤切割出斜边。
优选的，角度切割步骤包括： V坑法:利用V形切割机将所述光纤切割出斜边。
本发明进一步采用以上技术方案，其优点在于，完成光学印刷电路板内的光层后, 采用以上几个角度切割方法来实现光学转角，可以实现从光层到电路板面上检测设备之间的高效率光学耦合，使转角实现全反射。
优选的，所述背面钻孔包括：利用钻孔方法将背面的半固化片移除。
本发明进一步采用以上技术方案，其优点在于，由于光学印刷电路板内光纤的角度面会把光利用全反射来进行转角, 从而在PCB板背方向射出及接收。因此, 背面的半固化片需要利用钻孔技术来把它移除。
本发明进一步采用雷射表面打磨步骤这一技术方案，其优点在于，由于角度切割后的光纤表面会很粗糙, 这样会对光学反射有很大的损耗。此外, 光纤用的连接器对连接的表面也需要很高的平滑要求。因此, 一个有效的光纤表面打磨方法是非常重要。为解决上述问题, 一种利用雷射在光纤横截面上抛光会在本发明提供。该雷射打磨是利用二氧化碳雷射机输出的雷射光, 因为二氧化碳雷射机输出的雷射对光纤材料会有强烈的吸收, 并会转换为热能。而该热能会把粗糙的光纤表面溶化, 然后再冷却, 从而制造出光滑的表面。本发明与传统打磨技术比较, 雷射表面打磨将更快及更有利于大量生产。
由于传统的印刷电路板当传输数据速率达几个 Gb/s以上，其电互连会使信号完整性受到严重影响，如传输数据速率为10 Gb/s，传输损耗可高达0.5 dB/cm或以上。本发明的有益效果是：采用本发明制造的光学印刷电路板可突破传统印刷电路板上电互连传播带宽的瓶颈，因为光互连拥有低传输损耗(0.05 dB/cm或更低)的特性，信号传播数据速率就可高于10Gb/s。此外，传统的光学组件如垂直腔面发射雷射器及光传感器等直接插在电路板面上，不但兼容现有的表面贴装技术(SMT), 并且具有大规模生产的发展潜力。
附图说明
图1是本发明一种实施例的具体实施步骤示意图。
图2是本发明一种实施例的具体实施步骤示意图。
图3是本发明一种实施例的具体实施步骤示意图。
图4是本发明一种实施例的具体实施步骤示意图。
图5是本发明一种实施例的角度切割法后的结构示意图。
图6是本发明一种实施例的利用雷射把光纤表面打磨的具体实施示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
如图1至4所述, 首先准备一块干净FR4板材（玻璃纤维环氧树脂覆铜板）1, 如图1所示，然后开出凹槽2, 如图2所示，凹槽的截面尺寸为标准光纤3直径,然后放置光纤3在凹槽2, 如图3所示。最后, 经过压板程序, 光纤3会被嵌入印刷电路板内形成光层, 而一般铜线路4可继续分布在电路板表面, 如图4所示。
参考图5, 形成光层后, 最关键的问题是如何把光耦合进出，把光利用全反射来进行转角。使用上述的斜边切割法, 再把另一面铜及半固化片局部移除后，光源5就能垂直进入光纤2然后垂直输出至光传感器6。这样的好处是把所有的电子零件包括雷射光源及光传感器都能放到电路板的顶层，从而兼容现有的表面贴装技术。
参考图6, 雷射是利用二氧化碳雷射机7输出的雷射光。该雷射的输出能量可通过曝光时间及雷射功率来改变。而需要打磨的样品8放在计算机控制的三维光学卓台9上, 这样需要打磨的位置就能精确控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，包括以下几个步骤：开槽步骤、压板步骤、角度切割步骤、雷射表面打磨步骤，以及，背面钻孔步骤。
2.如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，开槽步骤包括：
步骤（1）：在板材上压上半固化片和铜膜； 
步骤（2）：然后对板材上的铜膜进行影像转移及图形蚀刻, 将图形蚀刻后的铜面开出放光纤位置的窗口，利用雷射把所述半固化片溅镀而开出一条凹槽，再将光纤放置在所述凹槽内。
3.如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，压板步骤包括：光纤放置在槽内后,依次再放置半固化片和铜膜，在温度为200°C、压强为350psi的条件下, 将半固化片及光纤粘结在一起, 用于固定光纤的位置，从而形成所需要的光层。
4.如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，角度切割步骤包括：斜边法：利用斜边机将所述光纤切割出斜边。
5.如权利要求2所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，所述半固化片和铜膜的总厚度须要与光纤的直径相同。
6. 如权利要求2所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，所述图形蚀刻中的图形采用是直线或者曲线。
7.如权利要求2所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，所述窗口的宽度也须要与光纤的直径相同, 用于固定光纤的位置。
8. 如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，角度切割步骤包括：雷射切割法：利用雷射切割机将所述光纤切割出斜边。
9.如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，角度切割步骤包括： V坑法:利用V形切割机将所述光纤切割出斜边。
10.如权利要求1所述的光学印刷电路板的制造方法，其特征在于，所述背面钻孔包括：利用钻孔方法将背面的半固化片移除。
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