JP2000347052A - 光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高密度実装又は小型化が可能で、しかも、光部
品の実装が電気部品の実装とが同じ方法で行える光・電
気配線基板を提供する。 【解決手段】電気配線を有する基板９の電気配線１０の
上に、光を伝搬させる光配線となっているコアを有する
光配線層１３を備える光・電気配線基板であって、光配
線の一部に設けられたミラー３と、ミラーの周囲にあ
り、光配線となっていないコアの上に、光部品をハンダ
付けするために設けられたパッド５と、パッドと基板の
電気配線とを電気接続するビアホール１２とを具備す
る。なお、製造時の位置合わせにはアライメントマーク
４を用いることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光配線と電気配線
とが混在する光・電気配線基板及びその製造方法並びに
その基板に光素子等の光部品と電気素子等の電気部品と
を実装した実装基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）
等の電気素子ではトランジスターの集積度が高まり、そ
の動作速度はクロック周波数で１ＧＨｚに達するものが
出現するに至っている。

【０００３】この高集積化された電気素子を電気配線基
板に実装するために、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａ
ｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａ
ｇｅ）等のパッケージが開発され、実用化されている。
図１２はＢＧＡパッケージに電気素子を実装し電気配線
基板へ実装した構造の概略を示したものである。

【０００４】ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸した銅貼
基板をベースに、絶縁層、導体層を交互に積層したいわ
ゆるビルドアップ多層積層板１３２の片側表面に金等で
バンプ１３３が形成され、電気素子１３１の電極と電気
接続されている。また、反対表面には金等で表面処理さ
れたパッド１３７が形成され、半田ボール１３４を介し
て電気配線基板１３５上に半田接続されている。周辺の
電気素子（図示せず）とは電気配線１３６を介して、電
気信号のやりとりを行うようになっている。

【０００５】電気素子内部のクロック周波数が高くなる
につれて、電気素子外部の素子間信号速度も高くなる要
求がある。しかし、素子間の電気配線に高速の信号が流
れると、電気配線の形状不良による反射等のノイズ、あ
るいは、クロストークの影響が避けられなくなる。ま
た、電気配線から電磁波が発生して周囲に悪影響を与え
るという問題も発生する。このため、現状では、電気素
子間の信号速度をわざわざ落とし、これらの問題が起こ
らない程度にシステムが構築されている。これでは、高
集積された電気素子の機能が充分生かされていないこと
になる。

【０００６】このような問題を解決するために、電気配
線基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバーによ
る光配線に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用
することが考えられている。なぜなら、光信号の場合
は、ノイズ及び電磁波の発生を抑えられるからである。

【０００７】電気信号を光信号に置き換えた系では、電
気信号は電気素子からＢＧＡパッケージの電気配線を通
り、さらに、基板上の電気配線を経て、同基板上に設置
された光素子で光信号に変換され、同基板上の光ファイ
バに伝わる。すなわち、図１３のように、ＢＧＡパッケ
ージ１４２の周辺部にレーザ等の発光素子やフォトダイ
オード等の受光素子である光素子１４６を配置させた形
態をとる。場合によっては、ＢＧＡパッケージと光素子
の間にドライバーＩＣが存在する。

【０００８】電気配線基板上の銅配線の一部を光ファイ
バによる光配線に置き換えた光・電気配線基板として、
一般的には、“山口ら「ファイバーボードを用いた光バ
ス高密度化の一検討」電子情報通信学会エレクトロニク
スソサイエティ大会、Ｃ−３−４９、１９９７年”で記
載のように、電気配線部の周辺部に光ファイバーを配置
させたり、あるいは、電気配線基板の上部空間にフリー
な状態で光ファイバーを配置させている場合が多い。し
かし、これらの形態ではファイバー設置部分に無駄が多
く電子機器の小型化を困難にしている。

【０００９】この問題を解決するため、特開平３−２９
９０５号公報や特開平５−２８１４２９号公報にて述べ
られているように、電気配線基板上に光ファイバを絶縁
膜で固定した基板（光・電気配線基板）が提案されてい
る。

【００１０】このような光・電気配線基板は、レーザダ
イオードやフォトダイオード等の光素子１４６の光軸と
光配線である光ファイバー１４７の光軸とを光学的に一
致させることが難しく、一般に熟練労働者に頼らなけれ
ば一致させられなかった。従って、リフロー炉などで自
動的にハンダ付けできるＢＧＡパッケージ等の電気部品
と比較して、光素子を光・電気配線基板に実装すること
は、非常に高価なものになるという欠点があった。

【００１１】さらに、光配線として光ファイバを用いる
場合、その屈曲性の限界から、複雑な形状の光配線には
対応しきれず、設計の自由度が低くなってしまい、高密
度配線あるいは基板の小型化に対応できないという問題
があった。

【００１２】このため、電気配線基板の上に、光配線と
して、光導波路を用いた光・電気配線基板の構成がいく
つか提案されている。たとえば、特開平４−１４６６８
４号公報や特開平６−２５８５４４号公報に述べられて
いる。光導波路の構成は光信号が伝搬するコアが、光信
号をコアに閉じこめるクラッド層に埋設されている。コ
アパターンの形成方法は、フォトリソグラフィ技術によ
り、メタルマスクを形成し、ドライエッチングで作製す
るか、コア材料に感光性が付与されている場合は露光、
現像処理にて作製できる。このため、フォトマスクのパ
ターンを基に光配線を形成できるため、その設計の自由
度は高くなる。また、比較的短距離の伝送にも対応が可
能となる。

【００１３】しかしながら、光配線として光導波路を用
いた光・電気配線基板においても、光ファイバーを用い
た場合と同様に光軸合わせは非常に困難となる。先にあ
げた特開平４−１４６６８４号公報や特開平６−２５８
５４４号公報では、レーザーダイオードやフォトダイオ
ード等の光素子と光導波路との光軸合わせの構造につい
ては明記されていない。

【００１４】また、特開平６−６９４９０号公報では、
同様に光配線として光導波路を用いた光・電気配線基板
について述べられているが、光素子と光導波路の接続は
光ファイバーを用いているため、同様に光軸合わせが非
常に困難となる。

【００１５】一方、電気配線基板上に光導波路を形成す
る方法として、特開平９−２３６７３１号公報では、セ
ラミック多層配線基板上に、直に、ビルドアップして形
成する方法、すなわち、セラミック多層配線基板上にク
ラッド層を形成し、コアパターンを形成し、さらに、そ
の上からクラッド層で覆う方法が提案されている。

【００１６】しかしながら、光配線層の下地としての電
気配線基板表面は、電気配線が多層化されていること
で、非常に大きな凹凸が形成されている。このため、そ
の表面直に光導波路を形成すると、その凹凸のために光
信号の伝搬損失が大きくなるという問題点が発生する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る従来技術
の欠点に鑑みてなされたもので、高密度実装又は小型化
が可能で、しかも、光部品の実装が電気部品の実装とが
同じ方法で行える光・電気配線基板を提供することを課
題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を達成するために、まず請求項１の発明では、電気配
線を有する基板の電気配線の上に、光を伝搬させる光配
線となっているコアを有する光配線層を備える光・電気
配線基板であって、光配線の一部に設けられたミラー
と、ミラーの周囲にあり、光配線となっていないコアの
上に、光部品をハンダ付けするために設けられたパッド
と、パッドと基板の電気配線とを電気接続するビアホー
ルと、を具備することを特徴とする光・電気配線基板と
したものである。

【００１９】また請求項２の発明では、電気配線を有す
る基板の電気配線の上に、光を伝搬させる光配線となっ
ているコアを有する光配線層を備える光・電気配線基板
であって、光配線の一部に設けられたミラーと、ミラー
の周囲にあり、光配線となっていないコアの上に、光部
品をハンダ付けするために設けられたパッドと、電気部
品をハンダ付けするために、光配線となっていないコア
の上に設けられた電気部品用のパッドと、光部品又は電
気部品用のパッドと基板の電気配線とを電気接続するビ
アホールと、を具備することを特徴とする光・電気配線
基板としたものである。

【００２０】また請求項３の発明では、電気配線を有す
る基板の電気配線の上に、光を伝搬させる光配線となっ
ているコアを有する光配線層を備える光・電気配線基板
であって、光配線の一部に設けられたミラーと、ミラー
の周囲にあり、光配線となっていないコアの上に、光部
品をハンダ付けするために設けられたパッドと、電気部
品をハンダ付けするために、光配線となっていないコア
の上に設けられた電気部品用のパッドと、光部品又は電
気部品用のパッドと基板の電気配線とを電気接続するビ
アホールと、光配線となっていないコアの上に設けられ
た電気配線と、を具備することを特徴とする光・電気配
線基板としたものである。

【００２１】また請求項４の発明では、光配線であるコ
アのみがクラッドによって被覆されていることを特徴と
する請求項１から３の何れか１項記載の光・電気配線基
板としたものである。

【００２２】また請求項５の発明では、光配線層表面が
クラッドで被覆され、少なくとも、光部品や電気部品と
電気接続するためのパッド部上に孔が形成され、パッド
表面が露出していることを特徴とする請求項１から３の
何れか１項記載の光・電気配線基板としたものである。

【００２３】また請求項６の発明では、クラッド層の上
に積層されたコア層に、光配線のパターンとパッドのパ
ターンとアライメントマークを同時に形成し、光配線の
みに、クラッドを被覆することによって、光配線層を支
持体の上で作る工程と、アライメントマークを基準にし
て光配線の一部にミラーを設ける工程と、光配線層を電
気配線を有する基板に接着する工程と、パッドと基板上
の電気配線とを電気接続するビアホールを作る工程とを
含む光・電気配線基板の製造方法としたものである。

【００２４】また請求項７の発明では、クラッド層の上
に積層されたコア層に、光配線のパターンとパッドのパ
ターンとアライメントマークを同時に形成し、光配線層
表面をクラッドで被覆することによって、光配線層を支
持体の上で作る工程と、アライメントマークを基準にし
て光配線の一部にミラーを設ける工程と、光配線層を電
気配線を有する基板に接着する工程と、パッドと基板上
の電気配線とを電気接続するビアホールを作る工程と、
アライメントマークを基準にして、パッド上に孔を形成
する工程を含む光・電気配線基板の製造方法としたもの
である。

【００２５】また請求項８の発明では、請求項１〜５の
何れか１項記載の光・電気配線基板に光部品又は／及び
電気部品を実装したことを特徴とする実装基板としたも
のである。

【００２６】

【発明の実施の形態】１．光・電気配線基板 本発明の光・電気配線基板の第１の構造として、光部品
（光素子）を実装する部分の上面図を図１に示す。ま
た、コア１に沿って切断された断面図を図２に、また、
コア１を横切る面に沿って切断された断面図を図３に示
す。同様に、本発明の光・電気配線基板の第２の構造と
して、光部品（光素子）を実装する部分の上面図を図４
に示す。また、コア１に沿って切断された断面図を図５
に、また、コア１を横切る面に沿って切断された断面図
を図６に示す。光配線層１３は、光信号が伝搬するコア
１と光信号をコアに閉じこめるクラッド２からなる。コ
アを形成する材料の屈折率をクラッドのそれに比べ高く
することにより、光信号はコア内を伝搬する。

【００２７】光配線層１３は接着剤１１を介し、電気配
線１０を有する基板９と固定されている。また、光配線
層１３には、光配線となっていないコアの上に、光部品
と電気接続をとるためのパッド５、ランド６及びパッド
５とランド６を接続するための電気配線７が設置され、
ランド６と基板９上の電気配線１０とはビアホール１２
を介して電気接続される。図示はしていないが、電気部
品と基板上の電気配線との電気接続も同様に行われる。

【００２８】基板９は単層の絶縁基板でも、多層電気配
線基板でも良い。また、基板材料も、ポリイミドフィル
ムやガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させた基板等を用
いることができる。あるいは、セラミック基板でも良
い。

【００２９】また、光配線層１３のコア１には４５°の
ミラー３が設置されている。ミラー３を介して、光導波
路とレーザダイオードやフォトダイオード等の光部品の
間で光信号は伝搬される。ミラー面界面はコアより屈折
率の低い樹脂を接触させるか、空気と接触させても良
い。また、金属薄膜を形成しても良い。

【００３０】第１の構造を示す図１では、コア１に設け
られたミラー３の周辺部に光部品と電気接続するための
パッド５が配置されている。パッドの数は４つに限定さ
れる必要はなく、任意の数であっても良い。さらには、
形状も円形に限定される必要はなく、任意の形状であっ
て良く、光部品との接続のためのはんだボールや金属リ
ード等に合わせた形状を選ぶことができる。

【００３１】さらに、図１には、ミラー３の位置を決め
るためのアライメントマーク４または８が形成されてい
る。また、図２および図３で示すように、光配線である
コア１のみに、クラッド２で被覆されている。また、表
面が金属膜で形成されているアライメントマーク４、パ
ッド５、電気配線７、ランド６の下部には、光配線でな
いコアから形成されている。ミラー３は図２（ａ）や
（ｂ）のような構造に形成できる。

【００３２】一方、第２の構造を示す図４から６では、
光配線層表面はクラッド２で被覆され、少なくともパッ
ド５上には孔１４が形成され、パッド表面が露出してい
る。また、図示はしていないが、電気部品と電気接続す
るためのパッドも同様に露出する必要がある。

【００３３】２．光・電気配線基板の製造方法 本発明の光・電気配線基板の製造方法は、基本的には、
次の通りである。まず、電気配線を有する基板とは別
に、支持体の上で光配線層を作る。このとき、光配線は
メタルマスクを用いてドライエッチングで形成するが、
光配線パターン、パッド、アライメントマークをフォト
リソグラフィー技術によって同時に作り、メタルマスク
に用いた金属膜をそのまま、パッド導体膜として用い
る。次に、アライメントマークを基準として、コアの一
部にミラーを設ける。このようにして製造した光配線層
を基板に接着する。さらに、ビアホールによって基板上
の電気配線と電気接続して製造する。

【００３４】本製造方法では、光配線を凹凸のある電気
配線を有する絶縁基板上に直に、積み上げて作製するの
ではなく、あらかじめ別の支持体に作製し、電気配線基
板に貼り付ける。これにより、下地の電気配線基板の凹
凸を緩和し、凹凸による光信号の損失をある程度、低減
することができる。

【００３５】以下、３つの実施の形態を説明する。

【００３６】＜光・電気配線基板の製造方法の第１の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第１の実施の
形態として、図２（ａ）に示す光・電気配線基板を、図
７の（ａ）〜（ｐ）の流れに従って説明する。

【００３７】図７の（ａ）のように、第１の支持体２１
であるシリコンウエハの上に、剥離層２２として、Ｃ
ｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき
浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００３８】図７の（ｂ）のように、剥離層２２の上
に、第１のクラッド２３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００３９】図７の（ｃ）のように、第１のクラッド２
３の上にコア２４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００４０】さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッ
タし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行っ
た。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレ
ジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ
／Ｃｕのメタルマスク２５及び２６を形成した。メタル
マスク２５は光配線となるコアパターンを、メタルマス
ク２６はアライメントマークパターンを示す。また、明
示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパター
ンも同時に形成した。

【００４１】図７の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア２４をエッチングし
た。

【００４２】図７の（ｅ）のように、フォトレジストを
コーティングし、露光、現像処理を行い。光配線として
のコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せ
ず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング
除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであ
り、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となっ
た。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアと
クラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選
ぶことができる。

【００４３】また、パッド２９、電気配線３０、ランド
３１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそ
のまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホー
ル形成用の孔部を形成するための開口部３２をあらかじ
め設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部
品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成し
た。

【００４４】図７の（ｆ）のように、第２のクラッド３
３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００４５】図７の（ｇ）のように、第２クラッド３３
の表面に、フォトリソグラフィ技術にて、Ａｌ薄膜のメ
タルマスクを形成し、酸素ガスで反応性イオンエッチン
グを行い、図３の断面図に示すように、少なくとも、光
配線周辺部にクラッドが残るように、また、パッド２９
表層のＣｕ表面が露出するように、クラッドパターン３
４を形成した。

【００４６】図７の（ｈ）のように、銅で形成したパッ
ド２９、電気配線及びランドを剥離液から保護するため
に、保護膜としてフォトレジスト３５をコーティングし
た。

【００４７】図７の（ｉ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層２２中のＣｕ層を溶解し、光配
線層を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００４８】図７の（ｊ）のように、第２のクラッド側
を、第２の支持体３６に接着剤で接着させる。第２の支
持体３６は光配層が接着されていない側からアライメン
トマーク２８が見えるように透明なものを利用する。ま
た、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるい
は、紫外線で硬化することにより接着力が低下するもの
を用いる。

【００４９】図７の（ｋ）のように、コアパターン２７
を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク
（図示せず）を基準に、コアパターン２７の一部に機械
加工で基板と４５°の角度にミラー３７を形成した。

【００５０】図７の（ｌ）のように、電気配線３９を有
する基板３８上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポ
リイミド樹脂４０を２０μm コーティング、乾燥させ、
光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着し
た。

【００５１】図７の（ｍ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体３６を剥離した。

【００５２】図７の（ｎ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト４１をコーティングした。

【００５３】図７の（ｏ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部３２に、レーザにてビ
アホール用の孔４２を形成した。レーザとしては、エキ
シマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適し
ている。

【００５４】図７の（ｐ）のように、光配線層表面に並
びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、
Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、
硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっき
を行った。さらに、保護膜であるめっきレジスト４１を
除去し、ビアホール４３及びランド４４を形成して、本
発明の第１の実施形態の光・電気配線基板を得た。

【００５５】＜光・電気配線基板の製造方法の第２の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第２の実施の
形態として、図２（ｂ）に示す光・電気配線基板を、図
８の（ａ）〜（ｑ）の流れに従って説明する。

【００５６】図８の（ａ）のように、第１の支持体５１
であるシリコンウエハの上に、剥離層５２として、Ｃ
ｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき
浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００５７】図８の（ｂ）のように、剥離層５２の上
に、第１のクラッド５３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００５８】図８の（ｃ）のように、第１のクラッド５
３の上にコア５４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００５９】さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッ
タし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行っ
た。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレ
ジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ
／Ｃｕのメタルマスク５５及び５６を形成した。メタル
マスク５５は光配線となるコアパターンを、メタルマス
ク５６はアライメントマークパターンを示す。また、明
示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパター
ンも同時に形成した。

【００６０】図８の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア５４をエッチングし
た。

【００６１】図８の（ｅ）のように、フォトレジストを
コーティングし、露光、現像処理を行い。光配線として
のコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せ
ず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング
除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであ
り、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となっ
た。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアと
クラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選
ぶことができる。

【００６２】また、パッド５９、電気配線６０、ランド
６１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそ
のまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホー
ル形成用の孔部を形成するための開口部６２をあらかじ
め設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部
品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成し
た。

【００６３】図８の（ｆ）のように、第２のクラッド６
３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００６４】図８の（ｇ）のように、第２クラッド６３
の表面に、フォトリソグラフィ技術にて、Ａｌ薄膜のメ
タルマスクを形成し、酸素ガスで反応性イオンエッチン
グを行い、図３の断面図に示すように、少なくとも、光
配線周辺部にクラッドが残るように、また、パッド５９
表面が露出するように、クラッドパターン６４を形成し
た。

【００６５】図８の（ｈ）のように、銅で形成したパッ
ド５９、電気配線及びランドを剥離液から保護するため
に、保護膜としてフォトレジスト６５をコーティングし
た。

【００６６】図８の（ｉ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層５２中のＣｕ層を溶解し、光配
線層を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００６７】図８の（ｊ）のように、第２のクラッド側
を、第２の支持体６６に接着剤で接着させる。第２の支
持体６６は光配層が接着されていない側からアライメン
トマーク５８が見えるように透明なものを利用する。ま
た、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるい
は、紫外線で硬化することにより接着力が低下するもの
を用いる。

【００６８】図８の（ｋ）のように、さらに、光配線層
の接着面とは反対の面上に、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパ
ッタし、加えて、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０
μm形成した。さらに、フォトリソグラフィ技術により
フォトレジストのパターンを形成し、エッチング液にて
エッチングすることにより、ミラー形成のためのレーザ
用マスク６７を形成した。レーザ用マスクには開口部６
８が形成されており、レーザ光を照射することにより開
口部のみ加工が可能となる。本レーザ用マスクの位置
は、アライメントマーク５８で規定される。

【００６９】図８の（ｌ）のように、レーザマスク部
に、基板面に対して４５°の角度からレーザを照射する
ことにより、基板と４５°の角度にミラー６９を形成し
た。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ
ー、ＹＡＧレーザなどが適している。

【００７０】図８の（ｍ）のように、レーザマスク６７
をエッチング液にて除去した。さらに、電気配線７１を
有する基板７０上に、接着剤として熱可塑性を示す変成
ポリイミド樹脂７２を２０μm コーティング、乾燥さ
せ、光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着
した。

【００７１】図８の（ｎ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体６６を剥離した。

【００７２】図８の（ｏ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト７３をコーティングした。

【００７３】図８の（ｐ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部６２に、レーザにてビ
アホール用の孔７４を形成した。レーザとしては、エキ
シマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適し
ている。

【００７４】図８の（ｑ）のように、光配線層表面に並
びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、
Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、
硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっき
を行った。さらに、保護膜としてのめっきレジスト７３
を除去し、ビアホール７５及びランド７６を形成して、
本発明の第２の実施形態の光・電気配線基板を得た。

【００７５】＜光・電気配線基板の製造方法の第３の実
施の形態＞光・電気配線基板の製造方法の第３の実施の
形態として、図５（ａ）に示す光・電気配線基板を、図
９の（ａ）〜（ｏ）の流れに従って説明する。

【００７６】図９の（ａ）のように、第１の支持体８１
であるシリコンウエハの上に、剥離層８２として、Ｃ
ｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき
浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。

【００７７】図９の（ｂ）のように、剥離層８２の上
に、第１のクラッド８３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１
００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３
５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm で
あった。

【００７８】図９の（ｃ）のように、第１のクラッド８
３の上にコア８４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５
（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０
℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。
この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポ
リイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化した
エポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材
料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少
ない材料を選ぶことができる。

【００７９】さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッ
タし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行っ
た。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレ
ジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ
／Ｃｕのメタルマスク８５及び８６を形成した。メタル
マスク８５は光配線となるコアパターンを、メタルマス
ク８６はアライメントマークパターンを示す。また、明
示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパター
ンも同時に形成した。

【００８０】図９の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、
反応性イオンエッチングにてコア８４をエッチングし
た。

【００８１】図９の（ｅ）のように、フォトレジストを
コーティングし、露光、現像処理を行い。光配線として
のコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せ
ず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング
除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであ
り、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となっ
た。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアと
クラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選
ぶことができる。

【００８２】また、パッド８９、電気配線９０、ランド
９１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそ
のまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホー
ル形成用の孔部を形成するための開口部９２をあらかじ
め設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部
品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成し
た。

【００８３】図９の（ｆ）のように、第２のクラッド９
３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化
させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０
μmであった。

【００８４】図９の（ｇ）のように、剥離液として塩化
第２鉄液を用いて剥離層８２中のＣｕ層を溶解し、光配
線層を剥離して光配線フィルムを作製した。

【００８５】図９の（ｈ）のように、第２のクラッド側
を、第２の支持体９４に接着剤で接着させる。第２の支
持体９４は光配層が接着されていない側からアライメン
トマーク８８が見えるように透明なものを利用する。ま
た、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるい
は、紫外線で硬化することにより接着力が低下するもの
を用いる。

【００８６】図９の（ｉ）のように、コアパターン８７
を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク
（図示せず）を基準に、コアパターン８７の一部に機械
加工で基板と４５°の角度にミラー９５を形成した。

【００８７】図９の（ｊ）のように、電気配線９７を有
する基板９６上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポ
リイミド樹脂９８を２０μm コーティング、乾燥させ、
光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着し
た。

【００８８】図９の（ｋ）のように、紫外線を照射する
ことにより第２の支持体９４を剥離した。

【００８９】図９の（ｌ）のように、光配線層上に、保
護膜として、めっきレジスト９９をコーティングした。

【００９０】図９の（ｍ）のように、ビアホールを形成
する位置として、ランドの開口部９２に、レーザにてビ
アホール用の孔１００を形成した。レーザとしては、エ
キシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適
している。

【００９１】図９の（ｎ）のように、光配線層表面に並
びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、
Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、
硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっき
を行った。さらに、保護膜であるめっきレジスト９９を
除去し、ビアホール１０１を形成した。

【００９２】図９の（ｏ）のように、パッド８９上の第
２のクラッド層を、アライメントマーク８８を基準にし
て、レーザ加工にて除去し、Ｃｕ表面を露出させ、孔部
１０２を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、
炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適している。これ
により、本発明の第３の実施形態の光・電気配線基板を
得た。

【００９３】また、詳細な説明は省略するが、第３の実
施形態にて説明した光・電気基板の製造方法において、
ミラーを機械加工するのではなく、レーザ加工用のメタ
ルマスクを光配線層上に設け、レーザ加工にて形成する
ことも可能であり、これにより、図５（ｂ）に記載の光
・電気配線基板を作製することができる。

【００９４】３．実装基板 本発明の光・電気配線基板に光部品である発光素子、受
光素子を実装した形態をそれぞれ図１０（ａ）及び
（ｂ）に示す。また、電気部品であり、ハンダボール１
２２を有するＢＧＡパッケージ１２１を実装した形態を
図１１に示す。

【００９５】図１０（ａ）では、発光素子１１１の発光
面１１２から照射されたレーザー光１１５はミラー１１
４にて反射され、光配線であるコアを伝搬する。また、
図１０（ｂ）では、光配線であるコアを伝搬してきたレ
ーザー光はミラー１１９にて反射し、受光素子１１６の
受光面１１７に照射される。

【００９６】光部品と光・電気配線基板の電気接続はは
んだボール１１３、１１８で行われるが、金属リードを
有する光部品の場合はパッドとはんだ接合される。

【００９７】先に述べたように、光配線であるコア、パ
ッド及びアライメントマークを同時に形成することによ
り、光配線であるコアとパッドの位置、機械加工によっ
て形成されたミラーの位置、あるいは、レーザ用マスク
によって形成されたミラーの位置が精度良く決まる。さ
らには、パッドと光部品を接合するためのはんだのセル
フアライメント効果により光部品の発光面や受光面の位
置とも精度良く決まることになる。さらに、図４から６
に示した構造では、アライメントマークを基準に、パッ
ド表面のクラッドをレーザにて除去して、孔部形状を制
御することにより、さらに、はんだボールやリードのハ
ンダ接合時にける光部品の位置精度を高めることができ
る。

【００９８】したがって、図１１に示す電気部品と同様
に光部品が光・電気配線基板にリフロー炉を通して表面
実装するだけで、精度良く光部品の光軸と光導波路の光
軸を合わせることが可能になった。

【００９９】

【発明の効果】本発明は、次のような効果がある。

【０１００】第１に、電気配線を有する基板の上に光配
線層を設けるので、高密度実装又は小型化が可能である
という効果がある。

【０１０１】第２に、光配線であるコアと光部品用パッ
ドとミラーの位置関係が意図されたものに極めて近いの
で、光部品の光軸と光配線であるコアの光軸とを光学的
に一致させることが容易であり、それゆえ光部品と電気
部品とを同時に実装できるという効果がある。

【０１０２】第３に、光配線層上にも電気配線を設ける
ことができるので電気配線間のクロストークを抑えるこ
とができるという効果がある。

【０１０３】第４に、電気配線を有する基板とは別に、
支持体の上に光配線層を作製し、その光配線層を基板に
接着するので、基板上の電気配線の上に直接光配線層を
作製する場合と比較して、基板上の電気配線の凹凸の影
響を少なくでき、コアの光伝搬損出を低減できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光・電気配線基板を示す上面図。

【図２】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図３】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図４】本発明の光・電気配線基板を示す上面図。

【図５】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図６】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。

【図７】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図８】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図９】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断
面図。

【図１０】本発明の光・電気配線基板に光部品を実装し
た構造を説明する断面図。

【図１１】本発明の光・電気配線基板に電気部品を実装
した構造を説明する断面図。

【図１２】従来の電気配線基板に電気部品を実装した構
造を示す断面図。

【図１３】従来の光・電気配線基板に光素子や電気素子
を実装した構造を示す断面図。

【符号の説明】

１…コア ２…クラッド ３…ミラー ４…アライメントマーク ５…パッド ６…ランド ７…電気配線 ８…アライメントマーク ９…基板 １０…電気配線 １１…接着剤層 １２…ビアホール １３…光配線層 １４…孔部 ２１…第１の支持体 ２２…剥離層 ２３…第１のクラッド ２４…コア ２５…メタルマスク ２６…メタルマスク ２７…光配線コアパターン ２８…アライメントマーク ２９…パッド ３０…電気配線 ３１…ランド ３２…開口部 ３３…第２のクラッド ３４…第２のクラッドパターン ３５…保護膜 ３６…第２の支持体 ３７…ミラー ３８…基板 ３９…電気配線 ４０…接着剤層 ４１…めっきレジスト ４２…孔部 ４３…ビアホール ４４…ランド ５１…第１の支持体 ５２…剥離層 ５３…第１のクラッド ５４…コア ５５…メタルマスク ５６…メタルマスク ５７…光配線コアパターン ５８…アライメントマーク ５９…パッド ６０…電気配線 ６１…ランド ６２…開口部 ６３…第２のクラッド ６４…第２のクラッドパターン ６５…保護膜 ６６…第２の支持体 ６７…レーザ用メタルマスク ６８…開口部 ６９…ミラー ７０…基板 ７１…電気配線 ７２…接着剤層 ７３…めっきレジスト ７４…孔部 ７５…ビアホール ７６…ランド ８１…第１の支持体 ８２…剥離層 ８３…第１のクラッド ８４…コア ８５…メタルマスク ８６…メタルマスク ８７…光配線コアパターン ８８…アライメントマーク ８９…パッド ９０…電気配線 ９１…ランド ９２…開口部 ９３…第２のクラッド ９４…第２の支持体 ９５…ミラー ９６…基板 ９７…電気配線 ９８…接着剤層 ９９…めっきレジスト １００…孔部 １０１…ビアホール １０２…孔部 １１１…発光素子 １１２…発光面 １１３…はんだボール １１４…ミラー １１５…レーザー光 １１６…受光素子 １１７…受光面 １１８…半田ボール １１９…ミラー １２０…レーザー光 １２１…電気部品 １２２…はんだボール １３１…電気素子 １３２…ビルドアップ多層積層板 １３３…バンプ １３４…半田ボール １３５…電気配線基板 １３６…電気配線 １３７…パッド １４１…電気素子 １４２…ＢＧＡパッケージ １４３…半田ボール １４４…電気配線基板 １４５…電気配線 １４６…光素子 １４７…光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 BA21 CA38 DA03 DA06 DA11 2H047 KA04 KB08 LA09 LA11 MA07 PA02 PA04 PA05 PA24 PA28 QA05 RA08 TA05 TA23 TA31 TA43 5E338 AA00 BB75 CC01 CC10 CD32 DD11 DD32 EE22 EE23 EE43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させる光配線となっているコアを有する光配線
   層を備える光・電気配線基板であって、 光配線の一部に設けられたミラーと、 ミラーの周囲にあり、光配線となっていないコアの上
   に、光部品をハンダ付けするために設けられたパッド
   と、 パッドと基板の電気配線とを電気接続するビアホール
   と、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。
2. 【請求項２】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させる光配線となっているコアを有する光配線
   層を備える光・電気配線基板であって、 光配線の一部に設けられたミラーと、 ミラーの周囲にあり、光配線となっていないコアの上
   に、光部品をハンダ付けするために設けられたパッド
   と、 電気部品をハンダ付けするために、光配線となっていな
   いコアの上に設けられた電気部品用のパッドと、 光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配線とを電
   気接続するビアホールと、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。
3. 【請求項３】電気配線を有する基板の電気配線の上に、
   光を伝搬させる光配線となっているコアを有する光配線
   層を備える光・電気配線基板であって、 光配線の一部に設けられたミラーと、 ミラーの周囲にあり、光配線となっていないコアの上
   に、光部品をハンダ付けするために設けられたパッド
   と、 電気部品をハンダ付けするために、光配線となっていな
   いコアの上に設けられた電気部品用のパッドと、 光部品又は電気部品用のパッドと基板の電気配線とを電
   気接続するビアホールと、 光配線となっていないコアの上に設けられた電気配線
   と、 を具備することを特徴とする光・電気配線基板。
4. 【請求項４】光配線であるコアのみがクラッドによって
   被覆されていることを特徴とする請求項１から３の何れ
   か１項記載の光・電気配線基板。
5. 【請求項５】光配線層表面がクラッドで被覆され、少な
   くとも、光部品や電気部品と電気接続するためのパッド
   部上に孔が形成され、パッド表面が露出していることを
   特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の光・電気
   配線基板。
6. 【請求項６】クラッド層の上に積層されたコア層に、光
   配線のパターンとパッドのパターンとアライメントマー
   クを同時に形成し、光配線のみに、クラッドを被覆する
   ことによって、光配線層を支持体の上で作る工程と、ア
   ライメントマークを基準にして光配線の一部にミラーを
   設ける工程と、 光配線層を電気配線を有する基板に接着する工程と、パ
   ッドと基板上の電気配線とを電気接続するビアホールを
   作る工程とを含む光・電気配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】クラッド層の上に積層されたコア層に、光
   配線のパターンとパッドのパターンとアライメントマー
   クを同時に形成し、光配線層表面をクラッドで被覆する
   ことによって、光配線層を支持体の上で作る工程と、ア
   ライメントマークを基準にして光配線の一部にミラーを
   設ける工程と、 光配線層を電気配線を有する基板に接着する工程と、パ
   ッドと基板上の電気配線とを電気接続するビアホールを
   作る工程と、アライメントマークを基準にして、パッド
   上に孔を形成する工程を含む光・電気配線基板の製造方
   法。
8. 【請求項８】請求項１〜５の何れか１項記載の光・電気
   配線基板に光部品又は／及び電気部品を実装したことを
   特徴とする実装基板。