CN104142541B - 光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光学模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光学模块，其能够高精度地定位光纤。其中，光布线基板（10）具备由树脂构成的绝缘体层（3）、以及层叠于绝缘体层（3）的由金属构成的导体层（2），并形成有收纳光纤（5）的端部的光纤收纳部（20），在导体层（2）上相对于绝缘体层（3）倾斜地形成有对在光纤（5）内传播的光进行反射的反射面（22a），在光纤收纳部（20）的一端部形成有供插入的光纤（5）的前端抵接的第一抵接面（211a）以及第二抵接面（221a）。
Description
技术领域
本发明涉及收纳光纤的光布线基板及其制造方法、以及具有光布线基板的光学模块。
背景技术
作为以往的光布线基板，例如公知有具有保持光纤的槽，并且安装有光电转换元件的光安装基板（例如，参照专利文献1。）。
专利文献1所记载的光安装基板通过将具有三棱柱状的突起部的金属模具按压于利用高温加热而软化后的基板材料上从而使金属模具的突起部的反转形状转印于基板材料来成形。光安装基板具有用于定位光纤的引导槽、以及形成于引导槽的终端并相对于光安装基板的表面倾斜的锥形面。在锥形面形成有使在光纤内传播的光反射的镜子。光纤例如使用紫外线固化树脂安装固定于引导槽内。在锥形面的上方安装有接收被镜子反射后的光的光电二极管。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2003-167175号公报
在专利文献1所记载的光安装基板中，由于锥形面与引导槽连续地形成，因此在将光纤插入引导槽时，存在光纤的前端跃上到锥形面上的可能性。在这种情况下，存在跃上到锥形面上的光纤上推安装于锥形面的上方的光电二极管，而有导致光电二极管从光安装基板脱离的担忧。
发明内容
于是，本发明的目的在于，提供能够高精度地定位光纤的光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光学模块。
本发明以解决上述课题为目的，提供一种光布线基板，该光布线基板是具备由树脂构成的绝缘体层、和层叠于上述绝缘体层的由金属构成的导体层，并形成有收纳光纤的端部的光纤收纳部的光布线基板，在上述导体层上相对于上述绝缘体层倾斜地形成有对在上述光纤内传播的光进行反射的反射面，在上述光纤收纳部的一端部形成有供插入的上述光纤的前端抵接的抵接面。
另外，本发明以解决上述课题为目的，提供一种光学模块，该光学模块具备上述光布线基板、以及光电转换元件。
另外，本发明以解决上述课题为目的，提供一种光布线基板的制造方法，具有：在上述绝缘体层形成上述导体层的工序；去除上述导体层的一部分形成布线图案以及上述光纤收纳部，并且在上述光纤收纳部的一端形成上述抵接面的工序；以及在上述布线图案的一部分形成构成上述反射面的倾斜面的工序。
另外，本发明以解决上述课题而目的，提供一种光布线基板的制造方法，具有：在上述绝缘体层形成上述导体层的工序；去除上述导体层的一部分形成上述布线图案的工序；在上述布线图案的一部分形成构成上述反射面的倾斜面的工序；以及去除上述绝缘体层的一部分形成上述光纤收纳部，并且在上述光纤收纳部的一端形成上述抵接面的工序。
本发明的效果如下。
根据本发明所涉及的光布线基板、光布线基板的制造方法、以及光学模块，能够高精度地定位光纤。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的光布线基板、以及具备该光布线基板的光学模块的结构例的俯视图。
图2是图1的A-A线剖视图。
图3（a）是图1的B-B线剖视图，图3（b）是图3（a）的C部放大图。
图4表示光布线基板，图4（a）是图1的光电转换元件及其周边部的放大图，图4（b）是图4（a）的D-D线剖视图。
图5（a）～图5（c）是表示光布线基板的形成工序的剖视图。
图6表示本发明的第二实施方式所涉及的光学模块，图6（a）是剖视图，图6（b）是图6（a）的E部放大图。
图7表示第二实施方式所涉及的光布线基板，图7（a）是光电转换元件及其周边部的放大图，图7（b）是图7（a）的F-F线剖视图。
图8（a）～图8（d）是表示第二实施方式所涉及的光布线基板的形成工序的剖视图。
符号说明
1、1A-光学模块，2-导体层，3、3A-绝缘体层，3a、3Aa-主面，4-按压部件，5-光纤，5a-前端面，10、10A-光布线基板，10a-安装面，11-光电转换元件，12-半导体电路元件，20-光纤收纳部，20a-支承面，21-第一布线图案，22-第二布线图案，22a-反射面，23-半导体电路元件用布线图案，24-基底导体层，24a-倾斜面，24b-表面，24c-背面，25-镀镍层，26-镀金层，30-光纤收纳部，30a-抵接面，30b-底面，40-凹部，40a-内表面，51-芯部，51a-前端面，52-包层，52a-前端面，110-主体部，111-电极，112-受发光部，120-主体部，121、121a...焊盘电极，211-第一凸部，211a-第一抵接面，211b-第一对置面，221-第二凸部，221a-第二抵接面，221b-第二对置面，240-去除部分，241-凹部，L-光路。
具体实施方式
第一实施方式
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的光布线基板、以及具备该光布线基板的光学模块的结构例的俯视图。
光学模块1的结构
该光学模块1具备光布线基板10、倒装安装于光布线基板10的安装面10a的光电转换元件11、以及与光电转换元件11电连接的半导体电路元件12。
光电转换元件11在主体部110设有多个（在本实施方式中为三个）电极111。三个电极111中的两个电极111与形成于光布线基板10的安装面10a的第一布线图案21电连接。剩下的一个电极111与形成于光布线基板10的安装面10a的第二布线图案22电连接。在第二布线图案22形成有对在光纤5内传播的光进行反射的反射面22a。光电转换元件11安装于该反射面22a的上方。
在本实施方式中，光电转换元件11的与光纤5的长边方向平行的方向的尺寸例如是350μm，与光纤5的长边方向垂直的短边方向的尺寸例如是250μm。
光电转换元件11是将电信号转换为光信号，或是将光信号转换为电信号的元件。作为前者的例子，能够列举半导体激光元件、LED（Light Emitting Diode:发光二极管）等发光元件。另外，作为后者的例子，能够列举光电二极管等受光元件。光电转换元件11构成为，从设于光布线基板10的安装面10a侧的受发光部112向与光布线基板10成直角的方向射出或入射光。
半导体电路元件12倒装安装于光布线基板10的安装面10a，在主体部120设有多个（在本实施方式中为10个）焊盘电极121。多个焊盘电极121分别与半导体电路元件用布线图案23电连接。多个焊盘电极121中的信号传输用的一个焊盘电极121a与连接有光电转换元件11的一个电极111的第二布线图案22连接，由此，半导体电路元件12与光电转换元件11电连接。
在光电转换元件11是将电信号转换为光信号的元件的情况下，半导体电路元件12是驱动光电转换元件11的驱动IC。在光电转换元件11是将光信号转换为电信号的元件的情况下，半导体电路元件12是将从光电转换元件11输入的信号进行放大的接收IC。
此外，在光布线基板10上除了光电转换元件11以及半导体电路元件12之外，还可以安装连接器、IC（Integrated Circuit）、或有源元件（晶体管等）、无源元件（电阻器、电容器等）等电子部件。
光纤5配置成，其前端面与形成于第二布线图案22的反射面22a对置，由按压部件4从光布线基板10的安装面10a的上方按压。
光布线基板10的结构
图2是图1的A-A线剖视图。图3（a）是图1的B-B线剖视图，图3（b）是图3（a）的C部放大图。
光布线基板10具备：由树脂构成的绝缘体层3；以及由金属构成的导体层2，其层叠于绝缘体层3的主面3a，并具有相对于绝缘体层3倾斜的反射面22a。在本实施方式中，反射面22a与绝缘体层3的主面3a所成的角是45°。
第一布线图案21、第二布线图案22、以及半导体电路元件用布线图案23是导体层2的一部分，反射面22a形成于第二布线图案22的端面。另外，在导体层2形成有收纳光纤5的端部的光纤收纳部20。
导体层2构成为在例如由铜等良好电导性的金属构成的基底导体层24的表面24b层叠由镍（Ni）构成的镀镍层25以及由金（Au）构成的镀金层26。导体层2的厚度例如是70～80μm。
如图3（b）所示，镀镍层25以及镀金层26还层叠于形成于基底导体层24的倾斜面24a的表面。反射面22a形成于镀金层26的最外表面。
绝缘体层3例如由聚酰亚胺等树脂构成，其厚度例如是38μm。绝缘体层3具有支撑收纳于光纤收纳部20的光纤5的支承面20a。更具体而言，光纤收纳部20贯通导体层2的厚度方向的整体范围内，绝缘体层3的主面3a露出。因此，绝缘体层3的主面3a的一部分作为光纤收纳部20的支承面20a形成。
光纤收纳部20由按压部件4从导体层2的上方覆盖，光纤5由填充在光纤收纳部20内的粘合剂等固定。在本实施方式中，光纤5的包层52的外周面与光纤收纳部20的内表面接触。
在光纤收纳部20的一端部（终端）形成有朝向内侧突出的第一凸部211以及第二凸部221。此外，在图3（a）以及图3（b）中，仅图示出第一凸部211（参照图4）。
反射面22a形成于与收纳于光纤收纳部20的光纤5的芯部51对置的位置。如图3（a）所示，在从芯部51射出在光纤5内传播的光时，反射面22a将该射出光反射至光电转换元件11侧。在光电转换元件11为受光元件的情况下，由反射面22a反射后的光从设于光电转换元件11的主体部110的受发光部112入射至光电转换元件11内，光电转换元件11将由该入射光得到的光信号转换为电信号。
另外，在光电转换元件11为发光元件的情况下，光电转换元件11将从半导体电路元件12输出的电信号转换为光信号，并从受发光部112射出表示该光信号的光。该射出光被反射面22a反射至光纤5的前端面5a侧并入射至芯部51内，在光纤5内传播。在图3（a）中，以点划线表示将光纤5作为传输介质的光的光路L。
光纤5具有芯部51以及包层52。在本实施方式中，光纤5的芯部51的直径例如是50μm，包层52的径向的厚度例如是15μm。即，光纤5的直径（将芯部51以及包层52加在一起的直径）80μm，是与导体层2的厚度相同程度的尺寸。
图4（a）是图1的光电转换元件11及其周边部的放大图，图4（b）是图4（a）的D-D线剖视图。此外，在图4（a）中，以双点划线表示光电转换元件11的外形。
在形成于导体层2的第一布线图案21形成有朝向第二布线图案22突出的第一凸部211，在第二布线图案22形成有朝向第一布线图案21突出的第二凸部221。
第一凸部211以及第二凸部221介于形成于第二布线图案22的反射面22a与光纤收纳部20之间。第一凸部211在与反射面22a对置的面的相反一侧具有供光纤5的前端面5a抵接的第一抵接面211a。同样地，第二凸部221在与反射面22a对置的面的相反一侧具有供光纤5的前端面5a抵接的第二抵接面221a。换言之，第一抵接面211a以及第二抵接面221a形成于光纤收纳部20的一端部（终端）。
如图4（b）所示，第一凸部211的与第二凸部221对置的第一对置面211b和第二凸部221的与第一凸部211对置的第二对置面221b之间的距离W比光纤5的芯部51的直径W1宽，且比光纤5整体的直径W2窄。即，光纤5的包层52的前端面52a与第一抵接面211a以及第二抵接面221a接触。芯部51的前端面51a在第一凸部211与第二凸部221之间露出。
光布线基板10的制造方法
接下来，参照图5对光布线基板10的制造方法进行说明。
图5（a）～图5（c）是表示光布线基板10的形成工序的剖视图。
光布线基板10的制造工序具有：在绝缘体层3的主面3a形成基底导体层24的第一工序；去除基底导体层24的一部分形成布线图案（第一布线图案21、第二布线图案22、以及半导体电路元件用布线图案23）以及光纤收纳部20，并且在光纤收纳部20的一端形成第一抵接面211a以及第二抵接面221a的第二工序；在基底导体层24形成倾斜面24a的第三工序；以及在基底导体层24的表面24b以及倾斜面24a层叠镀镍层25以及镀金层26的第四工序。以下，对第一工序～第四工序进行更加详细的说明。
在第一工序中，如图5（a）所示，例如通过粘合、蒸镀、或非电解镀覆在绝缘体层3的主面3a的整体形成基底导体层24。在本实施方式中，基底导体层24主要由具有良好电导性的铜（Cu）构成。
在第二工序中，如图5（b）所示，由蚀刻去除基底导体层24的一部分，分别形成第一布线图案21、第二布线图案22、半导体电路元件用布线图案23、以及光纤收纳部20，并且形成第一凸部211以及第二凸部221。
更具体而言，在基底导体层24的与去除部分240对应的部分以外涂敷抗蚀剂，由蚀刻使基底导体层24的未涂敷抗蚀剂的部分溶解。由此，与去除部分240对应的基底导体层24溶解，仅留下第一布线图案21、第二布线图案22、半导体电路元件用布线图案23、与光纤收纳部20、第一凸部211、以及第二凸部221对应的基底导体层24。
在第三工序中，如图5（c）所示，从基底导体层24的表面24b朝向背面24c倾斜地切削导体层2，从而形成倾斜面24a。
在第四工序中，在基底导体层24的表面24b以及倾斜面24a的表面实施镍（Ni）以及金（Au）的镀覆，形成镀镍层25以及镀金层26。该镀镍以及镀金等例如能够通过非电解镀覆来进行。在镀金层26的最外表面形成有反射面22a。
实施方式的作用以及效果
根据以上说明的实施方式，得到如下的作用以及效果。
（1）在光纤收纳部20的一端部（终端）形成有第一抵接面211a以及第二抵接面221a，因此能够高精度地定位与第一抵接面211a以及第二抵接面221a抵接的光纤5。形成有第一抵接面211a以及第二抵接面221a的第一凸部211以及第二凸部221配置于反射面22a与光纤收纳部20之间，因此光纤5的前端不会跃上到反射面22a上，从而能够防止光电转换元件11从光布线基板10脱离。
（2）第一抵接面211a以及第二抵接面221a形成于第一布线图案21以及第二布线图案22，即导体层2，因此在制造光布线基板10时的蚀刻工序（第二工序）中，在形成第一布线图案21、第二布线图案22、以及光纤收纳部20时能够一起形成第一抵接面211a以及第二抵接面221a，从而能够提高作业性。
第二实施方式
接下来，参照图6～图8对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式所涉及的光布线基板10A的光纤收纳部30的结构与第一实施方式所涉及的光布线基板10的光纤收纳部20的结构不同。在图6～图8中，对具有与第一实施方式所涉及的光布线基板10中说明的功能相同的功能的部位标注共用的附图标记，并省略其重复的说明。
图6表示本发明的第二实施方式所涉及的光学模块1A，图6（a）是剖视图，图6（b）是图6（a）的E部放大图。图7表示第二实施方式的光布线基板10A，图7（a）是光电转换元件11及其周边部的放大图，图7（b）是图7（a）的F-F线剖视图。此外，在图7（a）中，以双点划线表示光电转换元件11的外形。
在本实施方式所涉及的光布线基板10A中，收纳光纤5的端部的光纤收纳部30在导体层2的厚度方向的整体、以及绝缘体层3A的厚度方向的一部分的范围内形成。即，光纤收纳部30在导体层2贯通导体层2的厚度方向的整体，在绝缘体层3不贯通绝缘体层3的厚度方向的整体，一部分作为底面30b留下。光纤5用光纤收纳部30的底面30b支承。
在光纤收纳部30的长边方向的一端（终端）以与底面30b垂直的方式形成有供被插入的光纤5的前端面5a抵接的抵接面30a。如图6（b）以及图7（b）所示，收纳于光纤收纳部30的光纤5的包层52的前端面52a抵接在抵接面30a上。芯部51的前端面51a在第一布线图案21与第二布线图案22之间露出，并与形成于第二布线图案22的反射面22a对置。
图8（a）～图8（d）是表示第二实施方式所涉及的光布线基板10A的形成工序的剖视图。
本实施方式所涉及的光布线基板10A的制造工序具有：在绝缘体层3A的主面3a形成基底导体层24的第一工序；去除基底导体层24的一部分形成布线图案（第一布线图案21、第二布线图案22、以及半导体电路元件用布线图案23），并且形成成为光纤收纳部30的凹部241的第二工序；在基底导体层24形成倾斜面24a的第三工序；去除相当于凹部241的底面的绝缘体层3A形成光纤收纳部30，并且在光纤收纳部30的一端（终端）形成抵接面30a的第四工序；以及在基底导体层24的表面24b以及倾斜面24a层叠镀镍层25以及镀金层26的第五工序。以下，对第一工序～第五工序进行更加详细的说明。
在本实施方式的第一工序中，如图8（a）所示，例如通过粘合、蒸镀、或非电解镀覆在绝缘体层3A的主面3Aa的整体形成基底导体层24。在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，基底导体层24主要由具有良好电导性的铜（Cu）构成。
在第二工序中，如图8（b）所示，由蚀刻去除基底导体层24的一部分，形成第一布线图案21、第二布线图案22、以及半导体电路元件用布线图案23，并且形成成为光纤收纳部30的凹部241。在基底导体层24的与去除部分240对应的部分以及与凹部241对应的部分以外涂敷抗蚀剂，由蚀刻使基底导体层24的未涂敷抗蚀剂的部分溶解。由此，与去除部分240以及凹部241对应的基底导体层24溶解，而仅留下第一布线图案21、第二布线图案22、半导体电路元件用布线图案23、以及与凹部241对应的基底导体层24。
在第三工序中，与第一实施方式的第三工序同样地，如图8（c）所示，从基底导体层24的表面24b朝向背面24c倾斜地切削基底导体层24，从而形成倾斜面24a。
在第四工序中，如图8（d）所示，从与相当于凹部241的底面的绝缘体层3A的主面3a垂直的方向照射激光。由激光的照射，在绝缘体层3A形成有收纳光纤5的端部的光纤收纳部30以及抵接面30a。本实施方式的激光的强度是能够照射切削绝缘体层3A的厚度方向的一部分（照射光来进行切削）的强度，绝缘体层3A在厚度方向的整体不进行照射切削。因此，在绝缘体层3A作为光纤收纳部30的底面30b形成有不被该激光的照射去除而留下的部分。
在第五工序中，与第一实施方式的第四工序同样地，在基底导体层24的表面24b以及倾斜面24a的表面实施镍（Ni）以及金（Au）的电镀，形成镀镍层25以及镀金层26。在镀金层26的最外表面形成反射面22a。
第二实施方式的作用以及效果
在以上说明的第二实施方式中，除了第一实施方式的（1）的作用以及效果之外，也能够得到如下的作用以及效果。
抵接面30a形成于在绝缘体层3A形成的光纤收纳部30的一端部，因此能够在光布线基板10的形成工序中的形成光纤收纳部30的工序中一起形成抵接面30a，从而能够提高作业性。
实施方式的总结
接下来，引用实施方式的附图标记等记载能够从以上说明的实施方式把握的技术思想。但以下记载的各附图标记等并不将权利要求的范围的构成要素局限于实施方式所具体示出的部件等。
[1]一种光布线基板10、10A，具备由树脂构成的绝缘体层3、3A、和层叠于上述绝缘体层3、3A的由金属构成的导体层2，并形成有收纳光纤5的端部的光纤收纳部20、30，在上述导体层2上相对于上述绝缘体层3、3A倾斜地形成有对在上述光纤5内传播的光进行反射的反射面22a，在上述光纤收纳部20、30的一端部形成有供插入的上述光纤5的前端抵接的抵接面211a、221a、30a。
[2]根据[1]所记载的光布线基板10，上述抵接面（第一抵接面211a以及第二抵接面221a）形成于上述导体层2的一部分。
[3]根据[1]所记载的光布线基板10A，上述抵接面30a形成于上述绝缘体层3A的一部分。
[4]一种光学模块1、1A，具备[1]至[3]中任意一项所记载的光布线基板10、10A、以及光电转换元件11。
[5]一种[2]所记载的光布线基板10的制造方法，具有：在上述绝缘体层3形成上述导体层2的工序；去除上述导体层2的一部分形成布线图案（第一布线图案21、第二布线图案22、半导体电路元件用布线图案23）以及上述光纤收纳部20，并且在上述光纤收纳部20的一端形成上述抵接面（第一抵接面211a以及第二抵接面221a）的工序；以及在上述布线图案（第二布线图案22）的一部分形成构成上述反射面22a的倾斜面24a的工序。
[6]一种[3]所记载的光布线基板10A的制造方法，具有：在上述绝缘体层3A形成上述导体层2的工序；去除上述导体层2的一部分形成上述布线图案（第一布线图案21、第二布线图案22、半导体电路元件用布线图案23），并且形成成为上述光纤收纳部30的凹部241的工序；在上述布线图案（第二布线图案22）的一部分形成构成上述反射面22a的倾斜面24a的工序；以及去除相当于上述凹部241的底面的上述绝缘体层3A形成上述光纤收纳部30，并且在上述光纤收纳部30的一端形成上述抵接面30a的工序。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述所记载的实施方式并不限定权利要求的范围所涉及的发明。另外，应注意不限于在实施方式中说明的特征的结合的全部均是用于解决发明的课题的手段所必须的这一点。
在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地加以变形地实施本发明。例如，在上述实施方式中，对在光布线基板10、10A搭载一个光学模块1、1A的情况进行了说明，但不局限于此，也可以在光布线基板10、10A形成多个光学模块构造。
另外，在上述实施方式中，光纤5的包层52的外周与按压部件4的凹部40的内表面40a以及绝缘体层3的主面3a接触，但光纤5被填充在凹部40内的粘合剂等固定，因此包层52的外周也可以不与按压部件4的凹部40的内表面40a以及绝缘体层3的主面3a接触。
另外，在上述实施方式中，光布线基板10、10A主要由绝缘体层3、3A以及导体层2构成，但不限于此，也可以在绝缘体层3、3A的背面一侧形成有形成布线图案的导体层。在该情况下，布线的操作性提高。
另外，在上述实施方式中，虽对基底导体层24为铜（Cu）的情况进行了说明，但不限于此，基底导体层24的一部分或者全部例如也可以为铝（Al）。另外，镀层（镀镍层25以及镀金层26）中的材质也不限于上述的材质。绝缘体层3的材质也不限于聚酰亚胺，例如也可以是PET（Polyethylene terephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯）。
另外，在上述实施方式中，光电转换元件11以及半导体电路元件12虽倒装安装于光布线基板10，但并不限于此，例如也可以引线结合。
Claims (3)
1.一种光布线基板，具备由树脂构成的绝缘体层和层叠于所述绝缘体层的由金属构成的导体层，并形成有收纳光纤的端部的光纤收纳部，
在所述导体层上相对于所述绝缘体层倾斜地形成有对在所述光纤内传播的光进行反射的反射面，
在所述光纤收纳部的一端部形成有供插入的所述光纤的前端抵接的抵接面，
该光布线基板的特征在于，所述抵接面形成于所述绝缘体层的一部分。
2.一种光学模块，其特征在于，具备：
权利要求1所述的光布线基板；以及光电转换元件。
3.一种光布线基板的制造方法，该光布线基板的制造方法是权利要求1所述的光布线基板的制造方法，其特征在于，具有：
在所述绝缘体层形成所述导体层的工序；
去除所述导体层的一部分形成布线图案，并且形成成为所述光纤收纳部的凹部的工序；
在所述布线图案的一部分形成构成所述反射面的倾斜面的工序；以及
去除相当于所述凹部的底面的所述绝缘体层形成所述光纤收纳部，并且在所述光纤收纳部的一端形成所述抵接面的工序。
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