CN105190384B - 光电混载基板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光电混载基板，该光电混载基板在挠性电路基板的绝缘层上不借助粘接剂地密合有金属制加强层，在利用该金属制加强层抑制了在元件安装时由按压载荷引起的变形的状态下，元件能够适当地安装。该光电混载基板使用在具有挠性的绝缘层(1)的表面和背面形成有电布线(2A、2B)的挠性双面电路基板(E)作为电路基板，在背面侧的电布线(2B)中的、至少与表面侧的安装用焊盘(2a)相对应的部分镀敷形成有金属制加强层(M)。光波导路(W)以与上述挠性双面电路基板(E)的背面侧的电布线(2B)接触了的状态形成。

Description

光电混载基板

技术领域

本发明涉及一种挠性电路基板和光波导路层叠起来并在上述挠性电路基板上安装有光元件、IC芯片等元件的光电混载基板。

背景技术

在最近的电子设备等中，随着传送信息量的增加，除了采用电布线之外还采用光布线。作为这样的结构，提出了一种图7所示的光电混载基板(例如参照专利文献1)。该光电混载基板包括：挠性电路基板E1，其在由聚酰亚胺等形成的绝缘层51的表面形成有电布线52；光波导路(光布线)W1(下包层56、芯体57、上包层58)，其层叠在上述绝缘层51的背面(与电布线52的形成面相反的一侧的面)，由环氧树脂等形成；以及光元件5，其安装在上述电布线52的预定部分(安装用焊盘52a)。该光电混载基板的挠性电路基板E1和光波导路W1都是挠性的，适合与最近的电子设备等的小形化相对应地在较小空间中以弯曲的状态使用、在铰链部等可动部使用等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－048150号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于上述挠性电路基板E1和光波导路W1是挠性的，因此，在上述挠性电路基板E1的电布线52上安装光元件5的情况下，由于在该安装时施加的按压载荷而导致上述挠性电路基板E1和光波导路W1都发生变形。因此，难以准确地安装，有时会引起安装不良。

因此，本发明人等想到了在上述挠性电路基板E1的绝缘层51的背面(形成有光波导路W1的面)中的、与光元件5的安装部分(安装用焊盘52a)相对应的部分直接设置金属制加强层。即，利用上述金属制加强层来抑制在安装光元件5时由按压载荷引起的变形。

但是，若上述金属制加强层的材料使用刚性(耐变形性)较高的镍等金属，则在使光电混载基板弯曲时，金属制加强层无法追随该弯曲，该金属制加强层产生裂纹，绝缘层51自该裂纹的部分剥离。因此，若在绝缘层51和金属制加强层之间设置粘接剂层，那么这样一来，粘接剂层过于柔软，光元件5产生安装不良。此外，若使用将与电布线52相同的铜作为主要成分的金属，则弯曲时的追随性优异，与绝缘层51的密合性优异，但是相对于安装时的按压载荷而言并不具有充分的刚性。

本发明即是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种这样的光电混载基板：在挠性电路基板的绝缘层上不借助粘接剂层地密合有金属制加强层，在利用该金属制加强层抑制了在元件安装时由按压载荷引起的变形的状态下，元件被适当地安装。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的光电混载基板包括：挠性电路基板，其在绝缘层的表面形成有具有安装用焊盘的电布线；元件，其安装于上述安装用焊盘；以及光波导路，其层叠在上述绝缘层的背面侧，其中，该光电混载基板采用这样的结构：上述挠性电路基板是在绝缘层的背面也形成有电布线的挠性双面电路基板，在该背面侧的电布线中的、至少与上述安装用焊盘相对应的部分镀敷形成有金属制加强层，成为上述光波导路抵接于该金属制加强层的状态。

即，本发明的光电混载基板电路基板使用在绝缘层的背面也形成有电布线的挠性双面电路基板作为挠性电路基板。在该挠性双面电路基板中，原本成为绝缘层和表面和背面的电布线密合的状态。因此，即使弯曲，绝缘层和表面和背面的电布线不会剥离。而且，在该背面侧的电布线中的、至少与表面侧的安装用焊盘相对应的部分镀敷形成有金属制加强层。在此，由于电布线和金属制加强层均是金属，因此，一致性(日文：馴染み性)较高，而且，由于金属制加强层镀敷形成于电布线上，因此，这些电布线和金属制加强层成为牢固地密合的状态。即，上述金属制加强层不借助粘接剂层就隔着背面侧的电布线牢固地密合于挠性双面电路基板的绝缘层。而且，该电布线虽然柔软到具有挠性的程度，但是具有比粘接剂层高的刚性。因此，能够利用上述背面侧的电布线和金属制加强层抑制在表面侧的安装用焊盘上安装元件时由按压载荷引起的变形。其结果，没有元件的安装不良，能够适当地安装元件。并且，由于像上述那样金属制加强层镀敷形成在背面侧的电布线而牢固地密合，因此，即使弯曲，金属制加强层也不会自背面侧的电布线剥离。

发明的效果

本发明的光电混载基板使用在绝缘层的背面也形成有电布线的挠性双面电路基板作为挠性电路基板，因此，能够将金属制加强层镀敷形成在上述背面侧的电布线上。由此，上述金属制加强层隔着背面侧的电布线牢固地密合于挠性双面电路基板的绝缘层。因此，本发明的光电混载基板能够利用上述背面侧的电布线和金属制加强层抑制在安装用焊盘上安装元件时由按压载荷引起的变形。其结果，本发明的光电混载基板不存在元件的安装不良，元件被适当地安装。并且，本发明的光电混载基板像上述那样金属制加强层镀敷形成在背面侧的电布线而牢固地密合，因此，即使弯曲，金属制加强层不会自背面侧的电布线剥离。

特别是在如下情况下：上述背面侧的电布线的厚度在5μm～15μm的范围内，上述金属制加强层的弹性模量为152GPa以上且厚度在1μm～20μm的范围内，能够抑制在安装元件时由按压载荷引起的变形，挠性也很优异。

此外，于在上述挠性双面电路基板中成为表面侧的电布线和背面侧电布线连接起来的状态的情况下，能够将背面侧的电布线作为表面侧的电布线的接地线。此外，能够将元件的发热经由表面侧的电布线传导到背面侧的电布线而进行散热。

附图说明

图1是示意地表示本发明的光电混载基板的一实施方式的主要部分的纵剖视图。

图2的(a)～图2的(c)是示意地表示上述光电混载基板的挠性双面电路基板的制作工序的说明图。

图3的(a)～图3的(c)是示意地表示接着图2的挠性双面电路基板的制作工序的说明图。

图4的(a)～图4的(c)是示意地表示上述光电混载基板的光波导路的制作工序的说明图。

图5的(a)是示意地表示在上述光波导路的芯体上形成光反射面的工序的说明图，图5的(b)是示意地表示上述光电混载基板的光元件的安装工序的说明图。

图6是示意地表示本发明的光电混载基板的另一个实施方式的主要部分的纵剖视图。

图7是示意地表示以往的光电混载基板的纵剖视图。

具体实施方式

接着，根据附图详细地说明本发明的实施方式。

图1是示意地表示本发明的光电混载基板的一个实施方式的安装用焊盘附近(主要部分)的纵剖视图。本实施方式的光电混载基板使用在具有挠性的绝缘层1的表面和背面形成有电布线2A、2B的挠性双面电路基板E作为电路基板。此外，用于安装光元件5、IC芯片等元件的安装用焊盘2a形成在表面侧的电布线2A的预定部分。而且，在本实施方式中，在背面侧的电布线2B和上述安装用焊盘2a上镀敷形成有金属制加强层M。此外，在光波导路W的下包层6抵接于上述挠性双面电路基板E的背面侧的电布线2B的状态下形成光波导路W。这样，光电混载基板的电路基板使用在两个面形成有电布线2A、2B的挠性双面电路基板E，在背面侧的电布线2B中的、至少与表面侧的安装用焊盘2a相对应的部分镀敷形成有金属制加强层M是本发明的一大特征。

即，在挠性双面电路基板E中，原本成为绝缘层1和表面的电布线2A和背面的电布线2B密合的状态。并且，由于在该背面侧的电布线2B上利用镀敷形成有金属制加强层M，因此，这些背面侧的电布线2B和金属制加强层M牢固地密合。因此，上述光电混载基板成为金属制加强层M隔着背面侧的电布线2B牢固地密合于挠性双面电路基板E的绝缘层1的结构，利用上述金属制加强层M抑制了在上述安装用焊盘2a上安装光元件5等元件时由按压载荷引起的变形。而且，不存在元件的安装不良，元件被适当地安装。并且，由于上述光电混载基板像上述那样将金属制加强层M镀敷形成在背面侧的电布线2B而牢固地密合，因此，即使弯曲，金属制加强层M也不会自背面侧的电布线2B剥离。

更详细地说明，像之前说明的那样，上述挠性双面电路基板E在具有挠性的绝缘层1的表面和背面形成有电布线2A、2B。例如从挠性、强度等方面考虑，该绝缘层1的厚度优选被设定在3μm～40μm的范围内，更优选在5μm～25μm的范围内。其原因在于，若上述绝缘层1的厚度过薄，则存在于强度变小的倾向，若厚度过厚，则存在挠性变差的倾向。此外，例如从挠性、强度、通电性等方面考虑，电布线2A、2B的厚度优选被设定在5μm～15μm的范围内，更优选在5μm～10μm的范围内。其原因在于，若上述电布线2A、2B的厚度过薄，则存在导致断线、通电性恶化的倾向，若厚度过厚，则存在挠性变差的倾向。

并且，在本实施方式中，表面侧的电布线2A和背面侧的电布线2B利用导通孔镀层2C相连接。因此，能够将背面侧的电布线2B作为表面侧的电布线2A的接地线。此外，能够将光元件5等元件的发热经由表面侧的电布线2A传导到背面侧的电布线2B而进行散热。

此外，在绝缘层1的与安装的上述光元件5的中央部相对应的部分形成有光路用的贯通孔1a。此外，表面侧的电布线2A中的、除安装用焊盘2a之外的部分被覆盖层3包覆。并且，在本实施方式中，在形成于安装用焊盘2a的金属制加强层M的表面形成有用于使导电性良好的镀金层4。

从需要刚性的方面考虑，上述金属制加强层M的弹性模量优选为152GPa以上。作为该金属材料，例如能够列举出镍、钴、铬、钼、铁、锰、铂、钽、钨等，其中，从形成容易性的方面考虑，优选为镍、钴、铬。此外，从挠性、强度等方面考虑，该金属制加强层M的厚度优选被设定在1μm～20μm的范围内，更优选在3μm～20μm的范围内，进一步优选在5μm～20μm的范围内。其原因在于，若上述金属制加强层M的厚度过薄，则存在强度变小的倾向，若厚度过厚，则存在挠性变差的倾向。

上述光波导路W以芯体7被下包层6和上包层8夹持的状态形成，以其下包层6与形成于背面侧的电布线2B的金属制加强层M和没有形成背面侧的电布线2B的绝缘层1的背面抵接的状态层叠在挠性双面电路基板E的背面侧。而且，芯体7的与安装的光元件5等元件的中央部相对应的部分形成为相对于芯体7的轴倾斜45°的光反射面7a，利用光在该光反射面7a进行的反射来变换光路，能够在芯体7和光元件5之间传播光。另外，在图1中，附图标记5a是光元件5等元件的电极。

上述光电混载基板例如能够如下地制造。

首先，如图2的(a)所示，准备在由聚酰亚胺等树脂形成的绝缘层1的表面和背面形成有铜箔21的基材，在该基材上形成光路用的贯通孔1a和导通孔1b。

接着，如图2的(b)所示，利用电解镀处理在上述铜箔21上形成镀铜层22直到达到电布线2A、2B〔参照图2的(c)〕的厚度为止，并且在上述导通孔1b上形成导通孔镀层2C。

接着，如图2的(c)所示，对上述铜箔21和镀铜层22的层叠体进行图案形成而成为电布线2A(包含安装用焊盘2a)、电布线2B。例如通过用抗蚀剂包覆上述层叠体中的、电布线2A、2B的部分，利用蚀刻除去了未被抗蚀剂包覆的层叠体的部分之后剥离上述抗蚀剂来进行该图案形成。

之后，如图3的(a)所示，用覆盖层3包覆表面侧的电布线2A的除安装用焊盘2a之外的部分。例如使用感光性绝缘树脂作为覆盖层形成用材料并利用光刻法来形成该覆盖层3。另外，在图3的(a)和其之后的附图中，未图示图2的(c)所示的铜箔21和镀铜层22，图示由这些铜箔21和镀铜层22形成的电布线2A(包含安装用焊盘2a)、电布线2B。

而且，如图3的(b)所示，利用电解镀处理在作为暴露着的金属的背面侧的电布线2B和安装用焊盘2a上形成金属制加强层M。对于该金属制加强层M而言，像之前说明的那样，其金属材料优选为镍、钴、铬，厚度优选在1μm～20μm的范围内。

并且，如图3的(c)所示，利用电解镀处理在形成于安装用焊盘2a的金属制加强层M的表面形成镀金层4。该镀金层4的厚度例如被设定在0.05μm～2μm的范围内。此外，在上述电解镀处理时，用抗蚀剂等包覆作为暴露着的金属的背面侧的电布线2B，在该部分没有形成镀金层4。这样，能够制作已形成有金属制加强层M的挠性双面电路基板E。

接着，如图4的(a)所示，在挠性双面电路基板E的背面侧以与包覆背面侧的电布线2B的金属制加强层M抵接了的状态形成下包层6。作为该下包层6的形成材料，例如能够列举出感光性树脂、热固性树脂等，能够利用与其形成材料相应的制法形成下包层6。下包层6的厚度例如被设定在1μm～50μm的范围内。

接着，如图4的(b)所示，芯体7以突出了的状态在下包层6的下表面形成为线状。例如将感光性树脂作为形成材料并利用光刻法形成该芯体7。芯体7的尺寸例如是高度和宽度都被设定在5μm～60μm的范围内。

并且，如图4的(c)所示，以包覆芯体7的方式在下包层6的下表面形成上包层8。作为该上包层8的形成材料，例如能够列举出感光性树脂、热固性树脂等，能够利用与其形成材料相应的制法形成上包层8。上包层8的厚度(自芯体7起的厚度)例如被设定在3μm～50μm的范围内。这样，在挠性双面电路基板E的背面侧以层叠的状态制作光波导路W。

之后，如图5的(a)所示，利用切削刀具或者激光加工等从上包层8的下表面侧切削芯体7的预定部分，形成相对于芯体7的轴倾斜45°的光反射面7a。

然后，如图5的(b)所示，在安装用焊盘2a上安装光元件5等元件。此时，对挠性双面电路基板E和光波导路W施加由安装引起的按压载荷，但利用上述金属制加强层M能够抑制由该按压载荷导致的挠性双面电路基板E和光波导路W的变形。因此，不存在元件的安装不良，元件被适当地安装。这样，能够得到光电混载基板。

图6是示意地表示本发明的光电混载基板的另一个实施方式的安装用焊盘附近(主要部分)的纵剖视图。对于本实施方式的光电混载基板，在图1所示的实施方式中金属制加强层M仅形成在背面侧的电布线2B中的、与表面侧的安装用焊盘2a相对应的部分。通过在形成金属制加强层M时〔参照图3的(b)〕以用抗蚀剂等包覆电布线2A、2B的没有形成金属制加强层M的部分的状态进行电解镀处理而局部地形成该金属制加强层M。除此之外的部分与图1所示的实施方式是同样的，对同样的部分标注相同的附图标记。

在本实施方式中，与图1所示的实施方式相比较，金属制加强层M的形成面积较少，因此，虽然光电混载基板的刚性稍差，但是由于相对于光元件5等元件的安装而言金属制加强层M形成在适当部分，因此，充分地抑制了在该元件安装时由按压载荷引起的变形。而且，不存在元件的安装不良，元件被适当地安装。

另外，在上述各实施方式中，利用导通孔镀层2C连接了表面侧的电布线2A和背面侧的电布线2B，但根据情况，表面的电布线2A和背面的电布线、2B也可以不连接。

此外，在上述各实施方式中，在安装用焊盘2a上形成有镀金层4，但根据情况，也可以不形成该镀金层4。

并且，在上述各实施方式中，也可以用覆盖层包覆背面侧的电布线2B的没有形成金属制加强层M的部分。在形成金属制加强层M之后、形成下包层6之前形成该覆盖层。此外，也可以在形成上包层8之后用覆盖层等包覆层包覆该上包层8。

此外，在上述各实施方式中，在绝缘层1上形成有光路用的贯通孔1a，但在绝缘层1具有透光性的情况下，也可以不形成上述光路用的贯通孔1a。

接着，对实施例进行说明。但是，本发明并不限定于实施例。

【实施例】

制作了图6所示的实施方式的光电混载基板。在此，将聚酰亚胺制绝缘层的厚度设为5μm，将表面和背面的铜制电布线的厚度设为10μm，将由镀镍层形成的金属制加强层的厚度设为3μm，将下包层的厚度设为15μm，将芯体的厚度设为50μm，将芯体的宽度设为50μm，将上包层的厚度(自芯体起的厚度)设为15μm。此外，由上述镀镍层形成的金属制加强层的弹性模量是177GPa。另外，利用弹性模量测量仪(松泽公司制、MMT－X7)测量了该弹性模量。

〔下包层和上包层〕

在此，通过将脂肪族改性环氧树脂(DIC公司制、EPICLON EXA－4816)50重量份数、脂环族二官能环氧树脂(大赛璐公司制、セロキサイド2021P)30重量份数、聚碳酸酯二醇(大赛璐公司制、プラクセルCD205PL)20重量份数、光产酸剂(艾迪科公司制、SP170)2重量份数、乳酸乙基(武藏野化学研究所公司制)5重量份数混合，来调制出上述下包层和上包层的形成材料。

〔芯体〕

此外，通过将o－甲酚酚醛清漆的缩水甘油醚(新日铁住金化学公司制、YDCN－700－10)50重量份数、芴二缩水甘油醚(大阪天然气化工公司制、オグゾールEG)50重量份数、光产酸剂(艾迪科公司制、SP170)1重量份数、乳酸乙基(武藏野化学研究所社制)50重量份数混合，来调制出上述芯体的形成材料。

〔光元件的安装〕

利用超声波安装机倒装芯片连接器(松下生产科技公司制、FCB3)将光接收元件(京都半导体公司制、光电二极管KPDG006HA1)安装在上述实施例的光电混载基板的安装用焊盘上。其安装条件设为：元件温度为150℃、光电混载基板的温度为50℃、按压载荷为1.0N、超声波功率为3.0W、安装时间为0.5秒。而且，确认了该光接收元件适当地工作。由此，可知：不存在安装不良，光接收元件被适当地安装。

此外，即使将上述金属制加强层替代为由镀铬层形成的金属制加强层(弹性模量248GPa)、由镀钴层形成的金属制加强层(弹性模量211GPa)、由镀锰层形成的金属制加强层(弹性模量159GPa)，由镀铂层形成的金属制加强层(弹性模量152GPa)，也能够分别得到显示与上述同样的倾向的结果。并且，即使将上述金属制加强层的厚度替代为1μm、20μm，也能够分别得到显示与上述同样的倾向的结果。

此外，即使将上述各表面和背面的铜制电布线的厚度替代为5μm、15μm，也能够分别得到显示与上述同样的倾向的结果。

在上述实施例中，表示了本发明的具体的方式，但上述实施例只是简单的例示，并不是限定地解释。本领域技术人员所明确的各种变形应在本发明的范围内。

产业上的可利用性

本发明的光电混载基板能够在消除光元件等元件的安装不良的情况下使用。

附图标记说明

E、挠性双面电路基板；M、金属制加强层；W、光波导路；1、绝缘层；2A、2B、电布线；2a、安装用焊盘。

Claims (2)

1.一种光电混载基板，其包括：

挠性电路基板，其在绝缘层的表面形成有具有安装用焊盘的电布线；

元件，其安装于上述安装用焊盘；以及

光波导路，其层叠在上述绝缘层的背面侧，该光电混载基板的特征在于，

上述挠性电路基板是在绝缘层的背面也形成有电布线的挠性双面电路基板，在该背面侧的电布线中的、至少与上述安装用焊盘相对应的部分镀敷形成有金属制加强层，成为上述光波导路抵接于该金属制加强层的状态，

上述背面侧的电布线的厚度在5μm～15μm的范围内，上述金属制加强层的弹性模量为152GPa以上且厚度在1μm～20μm的范围内。

2.根据权利要求1所述的光电混载基板，其中，

在上述挠性双面电路基板中成为表面侧的电布线和背面侧的电布线连接起来的状态。