CN103813617B - 线路板及其制作方法与具有此线路板的光电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线路板及其制作方法与具有此线路板的光电装置。此线路板包括第一介电层与配置于第一介电层上的第一线路层的基板、光波导层、第二介电层、凸面结构以及第二线路层。光波导层配置于部分基板上。第二介电层配置于基板与光波导层上，其中第二介电层具有开口，且此开口暴露出光波导层的侧壁与部分第一线路层。凸面结构配置于光波导层的侧壁上，其中凸面结构具有折射率n1，光波导层具有折射率n2，且∣n1‑n2∣/n1＜1%，且凸面结构的表面粗糙度小于光波导层的侧壁的表面粗糙度。第二线路层配置于第二介电层上。

Description

线路板及其制作方法与具有此线路板的光电装置

技术领域

本发明涉及一种线路板及其制作方法与光电装置，且特别是涉及一种用以与光电元件接合的线路板及其制作方法与具有此线路板的光电装置。

背景技术

随着资讯容量的增大，除了在中继线和存取系统等通信领域中，在路由器（router）或伺服器（server）内的资讯处理中也正在使用光信号的光互连（interconnection）技术。具体而言，为了在路由器或伺服器装置内的板（board）间或板内的短距离信号传递中使用光，目前开发出具有光传递路径的线路板。就光传递路径而言，光波导（waveguide）较光纤的配线自由度高，且光波导可以进行高密度化。

一般来说，制作具有光传递路径的线路板的方法是先于具有线路图案的基板上形成光波导层。然后，利用增层的方式于基板上形成所需的介电层与其他线路图案。之后，于基板上的介电层中形成暴露出光波导层的侧壁的开口，以于光波导层的二端形成光入射端与光出射端。当光电元件与此线路板接合之后，光电元件所发出的光信号可由光入射端进入光波导层，再由光出射端离开光波导层。

在目前的制作工艺中，通常是使用激光切割或机械钻孔的方式来形成上述的开口。然而，以激光切割或机械钻孔来形成开口时，往往会使得光波导层的侧壁具有相当大的表面粗糙度。如此一来，当光信号由光入射端进入光波导层以及由光出射端离开光波导层时会造成光信号大幅地耗损，因而影响装置的效能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线路板，此线路板可用以与光电元件接合。

本发明另一目的在于提供一种线路板的制作方法，可制作出用以与光电 元件接合的线路板。

本发明又一目的在于提供一种光电装置，其具有较低的光信号强度耗损。

为达上述目的，本发明提出一种线路板，其包括第一介电层与配置于第一介电层上的第一线路层的基板、光波导层、第二介电层、凸面结构以及第二线路层。光波导层配置于部分基板上。第二介电层配置于基板与光波导层上，其中第二介电层具有开口，且此开口暴露出光波导层的侧壁与部分第一线路层。凸面结构配置于光波导层的侧壁上。第二线路层配置于第二介电层上。

依照本发明实施例所述的线路板，上述的凸面结构具有折射率n1，光波导层具有折射率n2，且∣n1-n2∣/n1＜1%，且凸面结构的表面粗糙度小于光波导层的侧壁的表面粗糙度。

依照本发明实施例所述的线路板，上述的凸面结构的材料例如为高分子材料，且其玻璃转化温度（glass transition temperature，Tg）例如小于或等于光波导层的玻璃转化温度。

依照本发明实施例所述的线路板，上述的光波导层例如覆盖部分第一线路层。

本发明另提出一种线路板的制作方法，此方法是先提供基板，此基板包括第一介电层与配置于第一介电层上的第一线路层。然后，于部分基板上形成光波导层。接着，于基板上压合第二介电层与导体层，其中第二介电层位于基板与导体层之间。而后，将导体层图案化，以形成第二线路层。继之，于第二介电层中形成开口，此开口暴露出光波导层的侧壁与部分第一线路层。之后，在光波导层的侧壁上形成凸面结构。

依照本发明实施例所述的线路板的制作方法，上述于光波导层的侧壁上形成凸面结构的方法例如是先进行注塑成型制作工艺，以形成凸面结构。然后，将凸面结构贴合于光波导层的侧壁上。

依照本发明实施例所述的线路板的制作方法，上述的开口的形成方法例如为激光切割、铣床加工或机械钻孔。

依照本发明实施例所述的线路板的制作方法，上述于光波导层的侧壁上形成凸面结构的方法例如是先进行点胶制作工艺，于光波导层的侧壁上形成胶质材料。然后，对胶质材料进行热处理。

依照本发明实施例所述的线路板的制作方法，上述的光波导层例如覆盖部分第一线路层。

本发明又提出一种光电装置，其包括上述的线路板、连接器以及光电元件。连接器与线路板电连接，且部分连接器位于开口中。连接器具有反射面，此反射面邻近于光波导层的侧壁上的凸面结构。光电元件配置于连接器上，且与连接器电连接。光电元件发出的光经由连接器的反射面反射而朝向凸面结构行进。

基于上述，在本发明的线路板中，光波导层的侧壁上配置有凸面结构，且凸面结构的表面粗糙度小于光波导层的侧壁的表面粗糙度，因此当光信号经由凸面结构进入或离开光波导层时可以有效地降低光信号的强度耗损。此外，由于凸面结构的折射率与光波导层的折射率之间仅具有微小的差异或不具有差异，因此不会对光信号的传输路径造成影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1D为依照本发明实施例所绘示的线路板的制作流程剖面示意图；

图2为本发明实施例的的线路板与光电元件接合后的剖面示意图。

主要元件符号说明

10：线路板

100：基板

102：第一介电层

108a、108b：第二介电层

102a：上表面

102b：下表面

104a、104b：第一线路层

110a、110b：第二线路层

106：光波导层

106a、106b：侧壁

112、114：开口

118：胶质材料

120：凸面结构

200：光电元件

202：连接器

204、206：焊球

208：导通孔

具体实施方式

图1A至图1D为依照本发明实施例所绘示的线路板的制作流程剖面示意图。首先，请参照图1A，提供基板100。基板100包括第一介电层102与配置第一介电层102上的线路层。在本实施例中，第一介电层102具有彼此相对的上表面102a与下表面102b，且上表面102a上配置有第一线路层104a，而下表面102b上配置有第一线路层104b。然后，于部分基板100上形成光波导层106。光波导层106的材料例如为硅基树脂、压克力、环氧树脂、聚酰亚胺、光硬化性树脂、热塑性树脂或玻璃纤维强化树脂，但并不以此为限。光波导层106的形成方法例如是先利用涂布或压合的方式于第一介电层102的上表面102a上形成光波导材料层。然后，将光波导材料图案化。在本实施例中，光波导层106位于部分第一介电层102与部分第一线路层104a上，但本发明并不限于此。在其他实施例中，视实际需求，光波导层106也可以仅位于部分第一介电层102上，或仅位于部分第一线路层104a上。

然后，请参照图1B，在基板100上压合介电层与导体层，其中介电层位于基板与导体层之间。在本实施例中，欲形成的线路板为具有四层线路层的线路板，因此于上表面102a上压合第二介电层108a与导体层（未绘示），以及于下表面102b上压合第二介电层108b与导体层（未绘示）。然后，将第二介电层108a、108b上的导体层图案化，以于第二介电层108a、108b上分别形成第二线路层110a、110b。在其他实施例中，也可视实际需求进行多次增层步骤来形成多层介电层与多层线路层。

接着，请参照图1C，在第二介电层108a中形成开口112、114。开口112、114的形成方法例如为激光切割、铣床加工或机械钻孔。在形成开口112、 114的过程中会移除部分的第二线路层110a、部分的第二介电层108a与部分的光波导层106。如此一来，光波导层106的侧壁被暴露出来。在本实施例中，开口112暴露出光波导层106的左侧的侧壁106a，而开口114暴露出光波导层106的右侧的侧壁106b，其中侧壁106a与侧壁106b的其中一者作为光入射端，而侧壁106a与侧壁106b的其中另一者则作为光出射端。由于开口112、114是利用激光切割、铣床加工或机械钻孔的方式来形成，因此暴露出来的侧壁106a与侧壁106b会具有较大的表面粗糙度。

特别一提的是，在本实施例中，形成开口112、114之后，光波导层106仅位于部分第一线路层104a上，但本发明并不限于此。在其他实施例中，光波导层106也可仅位于部分第一介电层102上，或者同时位于部分第一线路层104a与部分第一介电层102上。

请继续参照图1C，在光波导层106的侧壁106a与侧壁106b上进行点胶制作工艺，以于侧壁106a与侧壁106b上形成胶质材料118。胶质材料118例如为高分子材料，其玻璃转化温度例如小于或等于光波导层106的玻璃转化温度。此外，胶质材料118具有折射率n1，光波导层106具有折射率n2，且∣n1-n2∣/n1＜1%，即胶质材料118的折射率与光波导层106的折射率之间仅具有微小的差异或不具有差异。

之后，请参照图1D，对胶质材料118进行热处理，使胶质材料118成型为凸面结构120，以完成本实施例的线路板10的制作。详细地说，在对胶质材料118进行热处理的过程中，胶质材料118因内聚力的作用而逐渐成型为具有光滑表面的凸面结构120，亦即所形成的凸面结构120的表面粗糙度可以小于侧壁106a与侧壁106b的表面粗糙度。如此一来，当光信号经由凸面结构120进入光波导层106时，可以有效地减少光信号的强度耗损，且当光信号经由凸面结构120离开光波导层106时，也可有效地减少光信号的强度耗损。此外，由于胶质材料118的玻璃转化温度小于或等于光波导层106的玻璃转化温度，因此在进行热处理的过程中不会对光波导层106造成严重的影响。另外，由于凸面结构120的折射率与光波导层106的折射率之间仅具有微小的差异或不具有差异，因此当光信号经由凸面结构120进入光波导层106以及经由凸面结构120离开光波导层106时，光信号并不会受到影响而改变传输路径。

另外一提的是，在本实施例中，凸面结构120是先通过点胶制作工艺将 胶质材料118形成于光波导层106的侧壁上再对胶质材料118进行热处理而形成，但本发明并不限于此。在其他实施例中，也可以是先于外部机台中进行注塑成型制作工艺来形成凸面结构，然后再将凸面结构贴合于光波导层的侧壁上。

以下将以线路板10与光电元件接合后的情形作说明。

图2为本发明实施例的的线路板与光电元件接合后的光电装置的剖面示意图。请参照图2，光电元件200经由焊球206、位于连接器202中的导通孔（through via）208以及焊球204而与线路板10接合。光电元件200例如是激光光发射器。连接器202经由焊球204而与第二线路层110a电连接，且部分连接器202位于开口112中而与第一线路层104a电连接。连接器202具有反射面202a，其邻近于侧壁106a上的凸面结构120。

在本实施例的光电装置中，当光电元件200发出的光信号向下进入连接器202之后，经由反射面202a的反射可朝向侧壁106a上的凸面结构120行进。接着，光信号经由侧壁106a上的凸面结构120进入光波导层106。之后，穿过光波导层106的光信号再经由侧壁106b上的凸面结构120输出。由于凸面结构120的表面粗糙度小于侧壁106a与侧壁106b的表面粗糙度，因此光信号经由凸面结构120进入光波导层106以及经由凸面结构120离开光波导层106时，可以有效地降低光信号的强度耗损。此外，由于凸面结构120的折射率与光波导层106的折射率之间仅具有微小的差异或不具有差异，因此不会对光信号的传输路径造成影响。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种线路板，包括：

基板，包括第一介电层与配置于所述第一介电层上的第一线路层；

光波导层，配置于部分所述基板上；

第二介电层，配置于所述基板与所述光波导层上，其中所述第二介电层具有开口，所述开口暴露出所述光波导层的侧壁与部分所述第一线路层；

二个凸面结构，分别配置于所述光波导层的相对的二个所述侧壁上，且二个所述侧壁的其中一者为光入射端而另一者为光出射端，其中所述凸面结构的表面粗糙度小于所述光波导层的所述侧壁的表面粗糙度；以及

第二线路层，配置于所述第二介电层上。

2.如权利要求1所述的线路板，其中所述凸面结构具有折射率n1，所述光波导层具有折射率n2，且∣n1-n2∣/n1＜1％，且所述凸面结构的表面粗糙度小于所述光波导层的所述侧壁的表面粗糙度。

3.如权利要求1或2所述的线路板，其中所述凸面结构的材料包括高分子材料，且其玻璃转化温度小于或等于所述光波导层的玻璃转化温度。

4.如权利要求1所述的线路板，其中所述光波导层覆盖部分所述第一线路层。

5.一种线路板的制作方法，包括：

提供基板，所述基板包括第一介电层与配置于所述第一介电层上的第一线路层；

在部分所述基板上形成光波导层；

在所述基板上压合第二介电层与导体层，其中所述第二介电层位于所述基板与所述导体层之间；

图案化所述导体层，以形成第二线路层；

在所述第二介电层中形成开口，所述开口暴露出所述光波导层的侧壁与部分所述第一线路层；以及

在所述光波导层的相对的二个所述侧壁上分别形成二个凸面结构，且二个所述侧壁的其中一者为光入射端而另一者为光出射端，其中所述凸面结构的表面粗糙度小于所述光波导层的所述侧壁的表面粗糙度。

6.如权利要求5所述的线路板的制作方法，其中在所述光波导层的所述侧壁上形成所述凸面结构的方法包括：

进行注塑成型制作工艺，以形成所述凸面结构；以及

将所述凸面结构贴合于所述光波导层的所述侧壁上。

7.如权利要求5所述的线路板的制作方法，其中所述开口的形成方法包括激光切割、铣床加工或机械钻孔。

8.如权利要求5所述的线路板的制作方法，其中在所述光波导层的所述侧壁上形成所述凸面结构的方法包括：

进行点胶制作工艺，在所述光波导层的所述侧壁上形成胶质材料；以及

对所述胶质材料进行热处理。

9.如权利要求5所述的线路板的制作方法，其中所述光波导层覆盖部分所述第一线路层。

10.一种光电装置，包括：

如权利要求1至4中任一项所述的线路板；

连接器，与所述线路板电连接，且部分所述连接器位于所述开口中，所述连接器具有反射面，所述反射面邻近于所述光波导层的所述侧壁上的所述凸面结构；以及

光电组件，配置于所述连接器上，且与所述连接器电连接，

其中，所述光电组件发出的光经由所述连接器的所述反射面反射而朝向所述凸面结构行进。