CN117148516A - 光电复合线路板及其制程方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光电复合线路板及其制程方法，其中，光电复合线路板包括第一基板；波导光学层，贴合设置在第一基板的一侧，且波导光学层包括至少一波导芯层；第二基板，贴合设置在波导光学层远离第一基板的一侧；第一光学透镜，光电复合线路板上形成有第一槽体，部分的第一光学透镜填充第一槽体内，部分的第一光学透镜裸露第一槽体外；其中，第一槽体贯穿第二基板和至少一波导芯层，第一槽体的第一内壁垂直于波导芯层的延伸方向，第一槽体的第二内壁与第一内壁相交且相对于第一内壁倾斜设置，第二内壁形成有金属层。通过上述结构，本发明的光电复合线路板能够实现光电复合线路板中光信号的90度转折的同时减少工艺难度、简化工艺流程，节约成本。
Description
技术领域
本发明应用于光波导的技术领域，尤其是光电复合线路板及其制程方法。
背景技术
波导属于无源器件，主要起到光信号传输的作用。在实际应用场景中，聚合物波导需要其他有源或无源光学器件耦合连接使用。与电信号的连接不同，光路的耦合连接更加困难，连接结构也更加复杂。
其中，利用嵌入弯曲光纤或者嵌入45度反射镜等是一种实现光路90度转折的有效方式。
然而，在光电复合线路板中，受光纤最小弯曲半径及集成体积空间的限制，嵌入弯曲光纤的方法并不适用。对于嵌入式反射镜方法，由于反射镜与波导分立制作，其嵌入到板内对组装精度和镜面角度控制等均有非常高的要求，工艺难度大且装配繁琐，综合成本较高。因此，亟需一种新的方式实现光电复合线路板中的光路90度转折。
发明内容
本发明提供光电复合线路板及其制程方法，以解决目前光电复合线路板实现光路90度转折难度大且制程复杂的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种封装体，包括：第一基板；波导光学层，贴合设置在第一基板的一侧，且波导光学层包括至少一波导芯层；第二基板，贴合设置在波导光学层远离第一基板的一侧；第一光学透镜，光电复合线路板上形成有第一槽体，部分的第一光学透镜填充在第一槽体内，部分的第一光学透镜裸露在第一槽体外；其中，第一槽体贯穿第二基板和至少一波导芯层，第一槽体的第一内壁垂直于波导芯层的延伸方向，第一槽体的第二内壁与第一内壁相交且相对于第一内壁倾斜设置，第二内壁上形成有金属层。
其中，填充在第一槽体内的第一光学透镜的部分为柱状，裸露在第一槽体外的第一光学透镜的部分为半圆柱状或半圆球状。
其中，第二内壁与第一内壁的倾斜角在40-50度范围内。
其中，金属层的金属包括铜、铝、锌、金、银、镍、铬、锡、铂及以上金属的合金中的至少之一。
其中，第一基板包括至少一层内层互连金属图形，第一基板的厚度大于第二基板。
其中，第一槽体的第一内壁与第二内壁之间的交点与第二基板之间的距离大于至少一波导芯层远离第二基板的一侧与第二基板之间的距离。
其中，第一光学透镜的材料包括光学树脂胶水，树脂胶水包括环氧类、硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸类或聚酰亚胺类液态树脂材料中的至少之一
其中，光电复合线路板还形成有第二槽体以及第二光学透镜；第二槽体与第一槽体相对波导芯层的延伸方向的垂直方向对称设置；部分的第二光学透镜填充在第二槽体内，部分的第二光学透镜裸露在第二槽体外。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种光电复合线路板的制程方法，包括：制备第一基板；在第一基板的一侧形成波导光学层，其中，波导光学层包括至少一波导芯层；在波导光学层远离第一基板的一侧形成第二基板，以得到光电复合线路板；在光电复合线路板上形成第一槽体，其中，第一槽体贯穿第二基板和至少一波导芯层，第一槽体的第一内壁垂直于波导芯层的延伸方向，第一槽体的第二内壁与第一内壁相交且相对于第一内壁倾斜设置；在第一槽体的第二内壁上形成金属层；在第一槽体内形成第一光学透镜，其中，部分的第一光学透镜填充在第一槽体内，部分的第一光学透镜裸露在第一槽体外。
其中，通过机械切割方式对光电复合线路板进行切割研磨，以形成第一槽体；和/或通过准分子激光设备对光电复合线路板进行激光烧蚀，以形成第一槽体。
其中，通过机械切割方式对光电复合线路板进行切割研磨，以形成第一槽体，包括：通过机械切割方式或激光烧蚀方式对光电复合线路板进行切割研磨，直至第一槽体的第一内壁与第二内壁之间的交点与第二基板之间的距离大于至少一波导芯层远离第二基板的一侧与第二基板之间的距离。
其中，在第一槽体的第二内壁上形成金属层，包括：通过溅射或蒸镀方式在第一槽体的第二内壁上形成金属层。
其中，在第一槽体上形成第一光学透镜，包括：在第一槽体上点滴光学胶水，以使光学胶水的一部分填充至第一槽体内，光学胶水的另一部分在第一槽体上方形成半球体或半圆柱体，在表面张力作用下得到第一光学透镜。
其中，点滴第一光学透镜的高度范围为5-100μm，宽度范围为5-300μm。
其中，在光电复合线路板上形成第一槽体的步骤包括：在光电复合线路板上形成第一槽体以及第二槽体；其中，第二槽体与第一槽体相对波导芯层的延伸方向的垂直方向对称设置；在第一槽体内形成第一光学透镜的步骤包括：在第一槽体内形成第一光学透镜，以及在第二槽体内形成第二光学透镜；其中，部分的第二光学透镜填充在第二槽体内，部分的第二光学透镜裸露在第二槽体外。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的光电复合线路板通过第一光学透镜以及第一槽体共同构成光电复合线路板的光耦合器件，从而可以利用第一光学透镜接收光信号，光信号再经第一光学透镜聚焦至倾斜的第二内壁的金属层上，最后经金属层反射后传输至波导芯层内，从而实现发射光信号的90度转折以及可以使光信号经波导芯层传输，穿过第一内壁，射到第二内壁上，经第二内壁的金属层反射后，射入第一光学透镜，最后经第一光学透镜聚焦并发射至外部芯片或设备中，从而实现发射光信号的90度转折，且第一光学透镜以及第一槽体的工艺流程简单、成本不高，且避免了外置第一光学透镜与波导间的高精度组装，减少光电复合线路板的工艺难度，提高了光电复合线路板的制备效率。
附图说明
图1是本发明光电复合线路板一实施例的侧视截面结构示意图；
图2是图1实施例中光电复合线路板一实施例的正视截面结构示意图；
图3是图1实施例中光电复合线路板一实施方式的俯视结构示意图；
图4是图1实施例中光电复合线路板另一实施方式的俯视结构示意图；
图5是本发明光电复合线路板的制程方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1-2，图1是本发明光电复合线路板一实施例的侧视截面结构示意图。图2是图1实施例中光电复合线路板一实施例的正视截面结构示意图。
本实施例的光电复合线路板100包括第一基板110、波导光学层120、第二基板130以及第一光学透镜140。其中，波导光学层120贴合设置在第一基板110的一侧，第二基板130贴合设置在波导光学层120远离第一基板110的一侧，即第二基板130、波导光学层120以及第一基板110依次层叠且贴合设置。
其中，第一基板110与第二基板130可以包括线路板(PCB，Printed CircuitBoard)，包括柔性基板或刚性基板，用于实现光电复合线路板100中的电性功能。其中，第一基板110可以包括多层线路板，例如：3层、7层、20层等，具体层数可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。第二基板130可以包括单层导电层、单层介质层或单层介质层以及单层导电层的结合。在其他实施例中，第二基板130也可以不存在。具体基于实际需求进行设置，在此不做限定。
其中，波导光学层120包括至少一波导芯层121，至少一波导芯层121可以由多根波导124排列而成，多根波导124之间可以间隔设置。其中，波导光学层120可以包括单层或多层，即波导光学层120内波导芯层121的层数可以为1层、3层、6层等，具体层数可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。
波导芯层121用于实现光电复合线路板100内的光信号传输。在一个具体的应用场景中，波导124可以包括矩形波导。
光电复合线路板100上形成有第一槽体150，部分的第一光学透镜140填充在第一槽体150内，部分的第一光学透镜140裸露在第一槽体150外。第一光学透镜140用于对接收到的光信号进行聚焦，减少光信号的无效损失。
其中，第一槽体150贯穿第二基板130和至少一波导芯层121，第一槽体150的第一内壁151垂直于波导芯层121的延伸方向，第一槽体150的第二内壁与第一内壁151相交且相对于第一内壁151倾斜设置，第二内壁152上形成有金属层(图中未示出)。
本实施例的第一光学透镜140以及第一槽体150共同构成光电复合线路板100的光耦合器件，在一个具体的应用场景中，第一光学透镜140裸露在第一槽体150外的部分可以用于接收光信号，光信号经第一光学透镜140聚焦至倾斜的第二内壁152的金属层上，经金属层反射后传输至波导芯层121内，从而实现接收光信号的90度转折。在另一个具体的应用场景中，第一光学透镜140裸露在第一槽体150外的部分也可以用于发射光信号，光信号经波导芯层121传输，穿过第一内壁151，射到第二内壁152上，经第二内壁152的金属层反射后，射入第一光学透镜140，最后经第一光学透镜140聚焦并发射至外部芯片或设备中，从而实现发射光信号的90度转折。波导芯层121的另一侧可以连接光耦合器或其他光信号设备，具体在此不做限定。
本实施例通过在第二基板130和至少一波导芯层121上开槽形成第一槽体150，在第一槽体150的第二内壁152上形成金属层并通过在第一槽体150内点胶形成第一光学透镜140，从而利用上述简单结构就能够实现光信号的90度转折，无需分立制备反射镜和波导，也不需要器件组装，更无须考虑高精度组装，经开槽点胶就能够实现光电复合线路板100中光信号的90度转折，从而减少光电复合线路板100的工艺难度、简化工艺流程，节约成本。
通过上述结构，本实施例的光电复合线路板通过第一光学透镜以及第一槽体共同构成光电复合线路板的光耦合器件，从而可以利用第一光学透镜接收光信号，光信号再经第一光学透镜聚焦至倾斜的第二内壁的金属层上，最后经金属层反射后传输至波导芯层内，从而实现发射光信号的90度转折以及可以使光信号经波导芯层传输，穿过第一内壁，射到第二内壁上，经第二内壁的金属层反射后，射入第一光学透镜，最后经第一光学透镜聚焦并发射至外部芯片或设备中，从而实现发射光信号的90度转折，且第一光学透镜以及第一槽体的工艺流程简单、成本不高，且避免了外置第一光学透镜与波导间的高精度组装，减少光电复合线路板的工艺难度，提高了光电复合线路板的制备效率。
在其他实施例中，填充在第一槽体150内的第一光学透镜140的部分为柱状，裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140的部分为半圆柱状或半圆球状。本实施例的第一光学透镜140可以是将一定折射率的高透光性光学胶水点胶至第一槽体150上，利用液体的表面张力在第一槽体150上形成的第一光学透镜。
由于第一槽体150的第一内壁151垂直于波导芯层121的延伸方向，第一槽体150的第二内壁152与第一内壁151相交且相对于第一内壁151倾斜设置。即，而第一槽体150的相对两侧的内壁呈锥形或V型，从而使得倾斜的第二内壁152能够反射光信号，垂直的第一内壁151不干扰光信号的传输。
第一槽体150的内壁会形成具有一定宽度的容置空间，填充在第一槽体150内的第一光学透镜140的部分填充满第一槽体150的容置空间，进而呈柱状，该柱状的长度由第一槽体150的长度决定。
请参阅图3，图3是图1实施例中光电复合线路板一实施方式的俯视结构示意图。
本实施方式中，第一槽体150可以为1个贯穿至少一波导芯层121内所有波导124的槽，则该第一槽体150的长度较大，第一光学透镜140形成于内时，填充在第一槽体150内的第一光学透镜140的部分为长三棱柱状，裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140的部分为半圆柱状。
本应用场景的一个第一槽体150可以实现所有波导124的光信号接收，且制程中只需制备一个较长的贯穿至少一波导芯层121内所有波导124的第一槽体150即可，工艺简单，制备效率高，且制备精度要求不高。
请参阅图4，图4是图1实施例中光电复合线路板另一实施方式的俯视结构示意图。
本应用场景中，第一槽体150可以包括多个分别贯穿至少一波导芯层121内一列上下排布的波导124的槽，则多个第一槽体150的长度较小，第一光学透镜140分别形成于内时，填充在第一槽体150内的第一光学透镜140的部分为短三棱柱状，裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140的部分为半圆球状。
本应用场景的多个第一槽体150，由于只贯穿一列上下排布的波导124，因此，过个第一槽体150的槽口的长宽相差不大，使得裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140的部分能够呈半圆球状，进而使得裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140四侧都能够具有一定的曲率半径，进而更能有效地进行光耦合，更进一步减少光耦合损失。
其中，本实施例的裸露在第一槽体150外的第一光学透镜140的部分的形状是由点胶后的胶水利用表面张力作用自然形成的，因此，其半圆柱状或半圆球状具有更加光滑的表面，使其光信号耦合损耗更小。
在其他实施例中，第二内壁152与第一内壁151之间的倾斜角在40-50度范围内，可以为40度、42度、43度、44度、45度、46度、47度、49度或50度，具体可以基于实际需求进行设置，在此不做限定，其中44-46度为优选倾斜角度。
其中，当第二内壁152与第一内壁151的倾斜角在44-46度时，第二内壁152上的金属层能够更准确地将光信号反射进波导124内，进一步减少光耦合损耗。
在其他实施例中，金属层的金属可以包括铜、铝、锌、金、银、镍、铬、锡、铂及以上金属的合金中的至少之一，优选地，金属层的金属可以为铝、铜、银、金，金属层的厚度范围为1nm-1000nm，具体可以为1nm、10nm、25nm、30nm、50nm、100nm、150nm、260nm、340nm、450nm、590nm、630nm、780nm、890nm、950nm或1000nm等，具体在此不做限定，优选厚度为5-50nm。上述金属能够提高金属层的薄面光滑度，进而提高金属层的反射率，减少光信号的反射损失。
在其他实施例中，第一基板110包括至少一层内层互连金属图形111，内层互连金属图形111用于实现光电复合线路板100的电性传输，其可以为1层、3层、6层等，具体层数可以基于实际需求进行设置，其材质可以包括铜、铝、锌、金、银、镍、铬、锡、铂及以上金属的合金中的至少之一，在此不做限定。
在其他实施例中，第一基板110的厚度大于第二基板130，且第二基板130的厚度在0～500微米范围内，具体可以为0微米、50微米、80微米、120微米、160微米、200微米、220微米、250微米、260微米、300微米、320微米、350微米、400微米、460微米、500微米等，优选为10-100微米，具体可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。
由于本实施例的光电复合线路板100需要在形成有第二基板130的一侧制备第一槽体150，因此，当本实施例将第二基板130的厚度控制在0～500微米这种较薄的范围内时，能够减少波导芯层121与光电复合线路板100形成有第二基板130的一侧表面的距离，从而将波导光学层120设置在基板浅表层，进而减小第一槽体150的深度，减少了光芯片或其他光发射器与波导124之间的传输光程，有利于减少光路损失，且在光芯片或其他光发射器存在发散角时，通过减小传输光程能够进一步减少光路发散损失，提高光耦合效率。
且由于本实施例的第二基板130的厚度有一定要求，但考虑到整个光电复合线路板100的厚度也会有一定的要求，则本实施例可以通过第一基板110来满足光电复合线路板100的厚度，因此第一基板110的厚度可以大于第二基板130。
在其他实施例中，第一槽体150的第一内壁151与第二内壁152之间的交点153与第二基板130之间的距离大于至少一波导芯层121远离第二基板130的一侧与第二基板130之间的距离。即，第一槽体150的交点153低于第二基板130的下表面，从而使得波导124能够位于第一内壁151的中心位置，进而使其能够接收到进第二内壁152的金属层反射过去的光信号，减少因波导124位置过低，难以接收到第二内壁152的金属层反射过去的光信号的情况发生，提高光耦合效率。
在其他实施例中，第一槽体150的深度范围为10-500微米，具体可以为10微米、50微米、120微米、160微米、190微米、210微米、240微米、350微米、390微米、420微米、480微米或500微米等，优选为10-150微米。在此深度范围内的第一槽体150能够通过减小传输光程能够进一步减少光路发散损失，提高光耦合效率。
在其他实施例中，第一光学透镜140的材料包括光学树脂胶水，树脂胶水包括环氧类、硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸类或聚酰亚胺类液态树脂材料等材料中的至少之一。
在其他实施例中，光学胶体透镜第一光学透镜140的宽度范围为10-350微米，具体宽度可以为10微米、50微米、100微米、130微米、170微米、210微米、280微米、310微米、300微米等，高度为范围为5-100微米，具体高度可以为5微米、15微米、26微米、37微米、59微米、61微米、79微米、82微米、95微米、100微米等。
在满足上述宽度和高度范围的前提下，光学胶体透镜第一光学透镜140的接触角位于25-35度范围内，具体可以为25度、28度、30度、31度、34度或35度等，光学胶体透镜第一光学透镜140的曲率半径在180-250微米范围内，具体可以为180微米、200微米、210微米、230微米、245微米、250微米等，在此不做限定，在此接触角范围和曲率半径范围内的光学胶体透镜第一光学透镜140能够更多地接收光信号，并更好地对光信号进行聚焦。
在其他实施例中，光电复合线路板100还形成有第二槽体160以及第二光学透镜170。
第二槽体160与第一槽体150相对波导芯层121的延伸方向的垂直方向对称设置。即第二槽体160与第一槽体150的结构完全相同，例如：倾斜角度、金属层设置、内壁设置以及交点深度等均相同，仅槽体的倾斜方向不同。第二槽体160的具体结构，请参阅前文，在此不再赘述。
部分的第二光学透镜170填充在第二槽体160内，部分的第二光学透镜170裸露在第二槽体160外。其中，第二光学透镜170相对于第二槽体160的结构与位置关系与第一光学透镜140相对于第一槽体150的结构与位置关系相同。即第二光学透镜170的技术特征与第一光学透镜140相同，请参阅前文，在此不再赘述。
其中，第一光学透镜140裸露在第一槽体150外的部分可以用于接收光信号，光信号经第一光学透镜140聚焦至倾斜的第二内壁152的金属层上，经金属层反射后传输至波导芯层121内，从而实现接收光信号的90度转折。光信号经波导芯层121传输，穿过第二槽体160的垂直内壁，射到第二槽体160的倾斜内壁上，经第二槽体160的倾斜内壁的金属层反射后，射入第二光学透镜170，最后经第二光学透镜170聚焦并发射至外部器件(如光纤或者接收芯片)中，从而再次实现发射光信号的90度转折。
请参阅图5，图5是本发明光电复合线路板的制程方法一实施例的流程示意图。
步骤S11：制备第一基板。
制备第一基板，第一基板可以包括线路板(PCB，Printed Circuit Board)。
在一个具体的应用场景中，可以依次通过开料---内层制作---氧化处理---层压等流程制作第一基板。在其他应用场景中，也可以通过其他PCB工艺流程制备第一基板。在此不做限定。
步骤S12：在第一基板的一侧形成波导光学层，其中，波导光学层包括至少一波导芯层。
在第一基板的一侧形成波导光学层，其中，波导光学层包括至少一波导芯层。
在一个具体的应用场景中，可以在第一基板的一侧贴合设置第一层包层，将多根波导按照预设的排列顺序放置于第二层包层上，再在多个波导上设置第二层包层，以使两包层能够包裹每一波导，得到波导光学层。其中，当波导光学层为多层波导光学层时，可以重复上述步骤，直至得到多层波导光学层。在一个具体的应用场景中，也可以通过其他常规的波导光学层的制备方法在第一基板的一侧形成波导光学层，在此不做限定。
其中，波导光学层可以包括至少一波导芯层，至少一波导芯层可以由多根波导排列而成，多根波导之间可以间隔设置。其中，波导光学层可以包括单层或多层，即波导光学层内波导芯层的层数可以为1层、3层、6层等，具体层数可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。
步骤S13：在波导光学层远离第一基板的一侧形成第二基板以得到光电复合线路板。
制备得到波导光学层后，在波导光学层远离第一基板的一侧形成第二基板以得到光电复合线路板。第二基板也可以包括线路板。
在一个具体的应用场景中，可以通过在波导光学层远离第一基板的一侧压合半固化片以及导电层，再对导电层进行外层图形制作，形成第二基板。形成第二基板后，可以依次对整个板件进行钻孔、沉铜、电镀、表面涂覆等制作工艺流程，形成光电复合线路板。在另一个具体的应用场景中，也可以直接压合单层介质层或单层导电层，以形成第二基板。在其他应用场景中，也可以通过其他常规方式形成第二基板以得到光电复合线路板。在此不做限定。
步骤S14：在光电复合线路板上形成第一槽体，其中，第一槽体贯穿第二基板和至少一波导芯层，第一槽体的第一内壁垂直于波导芯层的延伸方向，第一槽体的第二内壁与第一内壁相交且相对于第一内壁倾斜设置。
可以通过机械铣削、激光烧蚀、蚀刻等方式在光电复合线路板上形成第一槽体，其中，第一槽体贯穿第二基板和至少一波导芯层，第一槽体的第一内壁垂直于波导芯层的延伸方向，第一槽体的第二内壁与第一内壁相交且相对于第一内壁倾斜设置，从而使得波导芯层中的波导位于垂直的第一内壁上。当光信号经过倾斜的第二内壁反射后，能够射入第一内壁上的波导中，实现光信号的90度转折。
步骤S15：在第一槽体的第二内壁上形成金属层。
在第一槽体倾斜的第二内壁上形成金属层，以利用金属层提高第二内壁的反射率。
金属层的金属可以包括铜、铝、锌、金、银、镍、铬、锡、铂及以上金属的合金中的至少之一，优选地，金属层的金属可以为铝、铜、银、金。金属层的厚度范围为1nm-1000nm，具体可以为1nm、10nm、25nm、30nm、50nm、100nm、150nm、260nm、340nm、450nm、590nm、630nm、780nm、890nm、950nm或1000nm等，具体在此不做限定，优选厚度为5-50nm。上述金属能够提高金属层的薄面光滑度，进而提高金属层的反射率，减少光信号的反射损失。
步骤S16：在第一槽体内形成第一光学透镜，其中，部分的第一光学透镜填充在第一槽体内，部分的第一光学透镜裸露在第一槽体外。
形成第一槽体后，在第一槽体内形成第一光学透镜，并使部分的第一光学透镜填充在第一槽体内，部分的第一光学透镜裸露在第一槽体外，从而可以利用第一光学透镜接收光信号，光信号再经第一光学透镜聚焦至倾斜的第二内壁的金属层上，最后经金属层反射后传输至波导芯层内，从而实现发射光信号的90度转折以及可以使光信号经波导芯层传输，穿过第一内壁，射到第二内壁上，经第二内壁的金属层反射后，射入第一光学透镜，最后经第一光学透镜聚焦并发射至外部芯片或设备中，从而实现发射光信号的90度转折。
本实施例的光电复合线路板的制程方法可以用于制备前述任一实施例中的光电复合线路板。
通过上述步骤，本实施例的光电复合线路板通过先在板件上形成第一槽体，再在第一槽体的第二内壁上形成金属层，最后在第一槽体内形成第一光学透镜，即可通过第一光学透镜以及第一槽体共同构成光电复合线路板的光耦合器件，从而可以利用第一光学透镜接收光信号，光信号再经第一光学透镜聚焦至倾斜的第二内壁的金属层上，最后经金属层反射后传输至波导芯层内，从而实现发射光信号的90度转折以及可以使光信号经波导芯层传输，穿过第一内壁，射到第二内壁上，经第二内壁的金属层反射后，射入第一光学透镜，最后经第一光学透镜聚焦并发射至外部芯片或设备中，从而实现发射光信号的90度转折，且第一光学透镜以及第一槽体的工艺流程简单、成本不高，且避免了外置第一光学透镜与波导间的高精度组装，减少光电复合线路板的工艺难度，提高了光电复合线路板的制备效率。
在其他实施例中，可以通过机械切割方式对光电复合线路板进行切割研磨，以形成第一槽体。其中，第一槽体的第二内壁与第一内壁之间的倾斜角在40-50度范围内，可以为40度、42度、43度、44度、45度、46度、47度、49度或50度，具体可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。其中，当第二内壁与第一内壁的倾斜角在44-46度时，第二内壁上的金属层能够更准确地将光信号反射进波导内，进一步减少光耦合损耗。
在一个具体的应用场景中，通过机械切割方式对光电复合线路板进行切割研磨，以形成第一槽体，还可以在第一槽体的内壁涂覆光学胶水的方式进一步降低内壁的粗糙度，使粗糙度可以低于100纳米。
在另一个具体的应用场景中，通过准分子激光设备对光电复合线路板进行激光烧蚀，以形成第一槽体，该第一槽体具有低的粗糙度，粗糙度可以低于100纳米。
本实施例利用机械切割角度精度高的特点，且切割的同时具有良好的研磨效果，可以使第一槽体形成光滑的切割端面，且波导的端面无需研磨抛光。
在其他实施例中，制备第一槽体时，通过机械切割方式对光电复合线路板进行切割研磨，直至第一槽体的第一内壁与第二内壁之间的交点与第二基板之间的距离大于至少一波导芯层远离第二基板的一侧与第二基板之间的距离。即制备得到的第一槽体的交点低于第二基板的下表面，从而使得波导能够位于第一内壁的中心位置，进而使其能够接收到进第二内壁的金属层反射过去的光信号，减少因波导位置过低，难以接收到第二内壁的金属层反射过去的光信号的情况发生，提高光耦合效率。
在其他实施例中，可以通过金属溅射方式在第一槽体的第二内壁上形成一层对通信波长光波具有高反射率的金属层，以提高倾斜面的光反射效率。
在其他实施例中，可以通过在第一槽体上点滴光学胶水，以使光学胶水的一部分填充至第一槽体内，以填充满第一槽体，并利用光学胶水的表面张力使得光学胶水的另一部分在第一槽体上方形成半球体或半圆柱体，光学胶水固化后，构成第一光学透镜。即本实施例的裸露在第一槽体外的第一光学透镜的部分的形状是由点胶后的胶水利用表面张力作用自然形成的，因此，其半圆柱状或半圆球状具有更加光滑的表面，使其光信号耦合损耗更小。
其中，第一槽体可以为1个贯穿至少一波导芯层内所有波导的槽，也可以为多个分别贯穿至少一波导芯层内一列上下排布的波导的槽，在此不做限定。
通过向第一槽体点滴胶水形成第一光学透镜，能够利用第一槽体的自定位效应，有效避免了分立制作的第一光学透镜与波导间的高精度组装，大大简化了工艺流程，节约成本，且提高了后续光电复合线路板与光芯片或其他光发射器之间的光学对准精度。
在其他实施例中，光学胶体透镜第一光学透镜140的宽度范围为10-350微米，具体宽度可以为10微米、50微米、100微米、130微米、170微米、210微米、280微米、310微米、300微米等，高度为范围为5-100微米，具体高度可以为5微米、15微米、26微米、37微米、59微米、61微米、79微米、82微米、95微米、100微米等。
在满足上述宽度和高度范围的前提下，光学胶体透镜第一光学透镜140的接触角位于25-35度范围内，具体可以为25度、28度、30度、31度、34度或35度等，光学胶体透镜第一光学透镜140的曲率半径在180-250微米范围内，具体可以为180微米、200微米、210微米、230微米、245微米、250微米等，在此不做限定，在此接触角范围和曲率半径范围内的光学胶体透镜第一光学透镜140能够更多地接收光信号，并更好地对光信号进行聚焦。
在其他实施例中，在第一基板的一侧形成波导光学层时，可以先在第一基板的一侧通过显影蚀刻等方式制备无铜区域以及图形靶标，并基于图形靶标在无铜区域内形成波导光学层，其中无铜区域的表面由介质层构成，其与波导光学层之间的结合力更大，能够提高光电复合线路板的结构稳定性与可靠性。
在一个具体的应用场景中，可以直接在第一基板一侧的无铜区域上直接形成波导光学层。在另一个具体的应用场景中，也可以单独制备波导光学层后，再将波导光学层压合在第一基板一侧的无铜区域上。具体基于实际需求进行选择，在此不做限定。
在其他实施例中，第一基板的厚度大于第二基板，且第二基板的厚度在0～500微米范围内，具体可以为0微米、50微米、80微米、120微米、160微米、200微米、220微米、250微米、260微米、300微米、320微米、350微米、400微米、460微米、500微米等，优选为10-100微米，具体可以基于实际需求进行设置，在此不做限定。
由于本实施例的光电复合线路板需要在形成有第二基板的一侧制备第一槽体，因此，当本实施例将第二基板的厚度控制在0～500微米这种较薄的范围内时，能够减少波导芯层与光电复合线路板形成有第二基板的一侧表面的距离，从而将波导光学层设置在基板浅表层，进而减小第一槽体的深度，减少了光芯片或其他光发射器与波导之间的传输光程，有利于减少光路损失，且在光芯片或其他光发射器存在发散角时，通过减小传输光程能够进一步减少光路发散损失，提高光耦合效率。
且，制备第一基板时，可以考虑到第二基板的厚度需求，进行制备，即先将第一基板制备到足够的层数后，再形成波导光学层，以保障整个光电复合线路板的电性功能。
在其他实施例中，在光电复合线路板上形成第一槽体的步骤包括：在光电复合线路板上形成第一槽体以及第二槽体；其中，第二槽体与第一槽体相对波导芯层的延伸方向的垂直方向对称设置。即第二槽体160与第一槽体150相对波导芯层121的延伸方向的垂直方向对称设置。即第二槽体160与第一槽体150的结构完全相同，例如：倾斜角度、金属层设置、内壁设置以及交点深度等均相同，仅槽体的倾斜方向不同。第二槽体160的具体结构，请参阅前文，在此不再赘述。
在第一槽体内形成第一光学透镜的步骤包括：在第一槽体内形成第一光学透镜，以及在第二槽体内形成第二光学透镜；其中，部分的第二光学透镜填充在第二槽体内，部分的第二光学透镜裸露在第二槽体外。
其中，第二光学透镜170相对于第二槽体160的结构与位置关系与第一光学透镜140相对于第一槽体150的结构与位置关系相同。即第二光学透镜170的技术特征与第一光学透镜140相同，请参阅前文，在此不再赘述。
其中，第一光学透镜140裸露在第一槽体150外的部分可以用于接收光信号，光信号经第一光学透镜140聚焦至倾斜的第二内壁152的金属层上，经金属层反射后传输至波导芯层121内，从而实现接收光信号的90度转折。光信号经波导芯层121传输，穿过第二槽体160的垂直内壁，射到第二槽体160的倾斜内壁上，经第二槽体160的倾斜内壁的金属层反射后，射入第二光学透镜170，最后经第二光学透镜170聚焦并发射至外部器件(如光纤或者接收芯片)中，从而再次实现发射光信号的90度转折。
上述任一实施例的光电复合线路板的制程方法可以用于制备前述任一实施例中的光电复合线路板。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (15)
1.一种光电复合线路板，其特征在于，包括：
第一基板；
波导光学层，贴合设置在所述第一基板的一侧，且所述波导光学层包括至少一波导芯层；
第二基板，贴合设置在所述波导光学层远离所述第一基板的一侧；
第一光学透镜，所述光电复合线路板上形成有第一槽体，部分的所述第一光学透镜填充在所述第一槽体内，部分的所述第一光学透镜裸露在所述第一槽体外；
其中，所述第一槽体贯穿所述第二基板和所述至少一波导芯层，所述第一槽体的第一内壁垂直于所述波导芯层的延伸方向，所述第一槽体的第二内壁与所述第一内壁相交且相对于所述第一内壁倾斜设置，所述第二内壁上形成有金属层。
2.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
填充在所述第一槽体内的所述第一光学透镜的部分为柱状，裸露在所述第一槽体外的所述第一光学透镜的部分为半圆柱状或半圆球状。
3.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
所述第二内壁与所述第一内壁的倾斜角在40-50度范围内。
4.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
所述金属层的金属包括铜、铝、锌、金、银、镍、铬、锡、铂及以上金属的合金中的至少之一。
5.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
所述第一基板包括至少一层内层互连金属图形，所述第一基板的厚度大于所述第二基板。
6.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
所述第一槽体的所述第一内壁与所述第二内壁之间的交点与所述第二基板之间的距离大于所述至少一波导芯层远离所述第二基板的一侧与所述第二基板之间的距离。
7.根据权利要求1所述的光电复合线路板，其特征在于，
所述第一光学透镜的材料包括光学树脂胶水，所述树脂胶水包括环氧类、硅氧烷类、硅烷类、丙烯酸类或聚酰亚胺类液态树脂材料中的至少之一。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光电复合线路板，其特征在于，所述光电复合线路板还形成有第二槽体以及第二光学透镜；
所述第二槽体与所述第一槽体相对所述波导芯层的延伸方向的垂直方向对称设置；
部分的所述第二光学透镜填充在所述第二槽体内，部分的所述第二光学透镜裸露在所述第二槽体外。
9.一种光电复合线路板的制程方法，其特征在于，包括：
制备第一基板；
在所述第一基板的一侧形成波导光学层，其中，所述波导光学层包括至少一波导芯层；
在所述波导光学层远离所述第一基板的一侧形成第二基板，以得到光电复合线路板；
在所述光电复合线路板上形成第一槽体，其中，所述第一槽体贯穿所述第二基板和至少一所述波导芯层，所述第一槽体的第一内壁垂直于所述波导芯层的延伸方向，所述第一槽体的第二内壁与所述第一内壁相交且相对于所述第一内壁倾斜设置；
在所述第一槽体的所述第二内壁上形成金属层；
在所述第一槽体内形成第一光学透镜，其中，部分的所述第一光学透镜填充在所述第一槽体内，部分的所述第一光学透镜裸露在所述第一槽体外。
10.根据权利要求9所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，所述在所述光电复合线路板上形成第一槽体，包括：
通过机械切割方式对所述光电复合线路板进行切割研磨，以形成所述第一槽体；和/或
通过准分子激光设备对所述光电复合线路板进行激光烧蚀，以形成所述第一槽体。
11.根据权利要求10所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，所述通过机械切割方式对所述光电复合线路板进行切割研磨，以形成所述第一槽体，包括：
通过机械切割方式或激光烧蚀方式对所述光电复合线路板进行切割研磨，直至所述第一槽体的所述第一内壁与所述第二内壁之间的交点与所述第二基板之间的距离大于所述至少一波导芯层远离所述第二基板的一侧与所述第二基板之间的距离。
12.根据权利要求9所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，所述在所述第一槽体的第二内壁上形成金属层，包括：
通过溅射或蒸镀方式在所述第一槽体的第二内壁上形成所述金属层。
13.根据权利要求9所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，所述在所述第一槽体上形成第一光学透镜，包括：
在所述第一槽体上点滴光学胶水，以使所述光学胶水的一部分填充至所述第一槽体内，所述光学胶水的另一部分在所述第一槽体上方形成半球体或半圆柱体，得到所述第一光学透镜。
14.根据权利要求13所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，点滴所述第一光学透镜的高度范围为5-100μm，宽度范围为5-300μm。
15.根据权利要求9-14任一项所述的光电复合线路板的制程方法，其特征在于，所述在所述光电复合线路板上形成第一槽体的步骤包括：
在所述光电复合线路板上形成所述第一槽体以及第二槽体；其中，所述第二槽体与所述第一槽体相对所述波导芯层的延伸方向的垂直方向对称设置；
所述在所述第一槽体内形成第一光学透镜的步骤包括：
在所述第一槽体内形成第一光学透镜，以及在所述第二槽体内形成第二光学透镜；其中，部分的所述第二光学透镜填充在所述第二槽体内，部分的所述第二光学透镜裸露在所述第二槽体外。
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