JP2004247652A

JP2004247652A - 配線形成装置および配線形成方法

Info

Publication number: JP2004247652A
Application number: JP2003037974A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshida; 陽吉田; Koji Matsubara; 浩司松原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】光結合部と電極との相対距離を精密に制御し、手作業による位置決めが省略可能な簡便で精密な光軸調整を行なうことができる配線形成装置および配線形成方法を提供する。
【解決手段】配線形成装置は、コア層１とクラッド層２と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極７を形成する配線形成装置であって、光結合部５の認識手段としてのＣＣＤカメラ４と、光結合部から所定間隔離れた位置に電極７を形成する電極形成手段としての描画手段９とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線形成装置および配線形成方法に関し、特に、光／電気配線混載基板における光導波路の光結合部と光電子部品（フォトダイオードなど）との結合を有する配線の配線形成装置および配線形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の高速伝送を実現し、端末機器の小型化に寄与することができる配線基板として、光導波路がその内部や表面に形成された配線基板が提案されている。
【０００３】
一般に、フォトダイオード、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、半導体レーザーなどの光電変換素子と光導波路における結合部（光結合部）との許容結合精度は少なくとも３μｍ程度以下にすることが必要である。
【０００４】
上記の許容結合精度を満たすように光電変換素子を搭載するためには、精密な手作業による光軸調整を行なう必要があり、製作コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
これに対し、特許第２６５５１１２号公報においては、光伝送路の光軸方向と光軸に垂直な方向それぞれにはんだバンプの表面張力が働くように、長方形または長方形が組み合わされた形状の電極パッドを配置している。このように、光素子を、はんだバンプの表面張力を利用したセルフアライメントによって実装することで、電極パッド位置において光素子と実装基板とを精密に整合させることができる。その結果、手作業による光軸調整をせずに光素子と光導波路とを光軸整合させることができる。
【０００６】
また、光導波路を基板内部に形成した光／電気変換器を有する配線基板における、従来の配線の形成方法としては、たとえば特開２００２−２３７６８４号公報に示されるものが挙げられる。
【０００７】
特開２００２−２３７６８４号公報においては、表面に薄膜導体層が形成された基板の上に、感光性ドライフィルムを張り付けた後、めっきレジストパターンが描画されたガラス基板からなるフォトマスクを密着配置し、露光現像処理を施すことにより、めっきレジストを形成する。さらに、めっきレジスト非形成部に電解めっき層を形成し、めっきレジストと該めっきレジスト下の無電解めっき膜および薄膜導体層とを除去することにより導体回路を形成する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２３７６８４号公報
【０００９】
【特許文献２】
特許第２６５５１１２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ポリマー材料などの樹脂を硬化させて光導波路の形成を行なう際、光導波路樹脂の硬化収縮量のロットごとの違いによって、１０ｐｐｍ程度のばらつきが生じる。この結果、光導波路の光結合部と光電変換素子との相対位置関係がロッドごとに変化し、たとえば１０ｃｍ四方のパターンにおいては、１０μｍ程度のばらつきが生じることとなる。
【００１１】
特許第２６５５１１２号公報におけるはんだのセルフアライメントを利用した実装方法は、光電変換素子に接合される基板上の電極位置における高精度な位置決め方法であり、光導波路における光電変換素子との結合部（光結合部）と電極との相対位置関係が既知であることを前提に精密な光軸整合が行なわれる。
【００１２】
しかしながら、特開２００２−２３７６８４号公報においては、フォトマスクを用いて一定のレジストパターンを形成しているため、光導波路樹脂の硬化収縮量のばらつきによって、光結合部と電極との相対位置関係がロッドごとに変化する。その結果、手作業による位置決めを省略して許容値を満たす精度の光軸調整を安定して行なうことができない。光導波路樹脂の硬化収縮量が大きくなる大型基板においては、この問題はさらに顕著になる。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御し、手作業による位置決めが省略可能な簡便で精密な光軸調整を行なうことができる配線形成装置および配線形成方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る配線形成装置は、コア層とクラッド層と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極を形成する配線形成装置であって、光結合部の認識手段と、光結合部から所定間隔離れた位置に電極を形成する電極形成手段とを備える。
【００１５】
これにより、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御することができ、電極位置における簡便な位置決め方法を用いて光結合部における光軸調整を行なうことができる。
【００１６】
上記の電極形成手段は、一つの局面では、電極パターン形成部のマスクパターンを形成するマスクパターン形成手段を有し、配線形成装置は、認識手段およびマスクパターン形成手段に接続され認識手段の認識結果に基づいてマスクパターン形成手段の動作を制御するコントローラをさらに備える。
【００１７】
これにより、光導波路の光結合部の位置の認識結果をマスクパターン形成工程にフィードバックして、マスクパターンと光結合部との相対的な位置関係を所定の関係に制御することができ、その結果、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御することができる。
【００１８】
また、電極形成手段は、他の局面では、電極パターン描画手段を有し、配線形成装置は、認識手段および電極パターン描画手段に接続され認識手段の認識結果に基づいて電極パターン描画手段の動作を制御するコントローラをさらに備える。
【００１９】
これにより、光導波路の光結合部の位置の認識結果を電極パターン形成工程にフィードバックして、光結合部と電極との相対的な位置関係を所定の関係にするように電極パターン描画手段を制御することができ、その結果、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御することができる。
【００２０】
本発明に係る配線形成方法は、コア層とクラッド層と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極を形成する配線形成方法であって、認識手段によって光結合部を認識する工程と、電極形成手段によって光結合部から所定間隔離れた位置に電極を形成する電極形成工程とを備える。
【００２１】
これにより、光結合部の位置の認識結果を電極形成工程にフィードバックできるので、光結合部と電極との相対位置関係を所定の関係に制御することができ、電極位置における簡便な位置決め方法を用いて光結合部における光軸調整を行なうことができる。
【００２２】
電極形成工程は、一つの局面では、クラッド層上に導電膜を形成する工程と、導電膜上に光結合部から所定間隔離れた位置に開口を有するマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンを用いて導電膜をパターニングして電極を形成する工程とを備える。
【００２３】
また、電極形成工程は、他の局面では、クラッド層上に感光性の樹脂膜を形成する工程と、樹脂膜上に光結合部から所定間隔離れた位置に光を照射してマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンの開口部に電極を形成する工程とを備える。
【００２４】
これにより、光導波路の光結合部の位置の認識結果をマスクパターン形成工程にフィードバックして、マスクパターンと光結合部との相対的な位置関係を所定の関係に制御することができ、その結果、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御することができる。
【００２５】
電極形成工程は、さらに他の局面では、クラッド層上に光結合部から所定間隔離れた位置に導電性ペーストを吐出して電極を形成する工程を備える。
【００２６】
これにより、光導波路の光結合部の位置の認識結果を導電性ペーストを吐出する工程にフィードバックして、導電性ペーストの塗布位置と光結合部との相対的な位置関係を所定の関係に制御することができ、その結果、光結合部と電極との相対位置関係を精密に制御することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に基づく配線形成装置および配線形成方法の実施の形態について説明する。
【００２８】
まず、後述する実施の形態１から実施の形態３における配線形成装置および配線形成方法の機構について、図１を用いて説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態１から実施の形態４に係る配線形成装置は、台座３上に吸着されたコア層１とクラッド層２と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極７を形成する配線形成装置であって、光導波路における光電変換素子との結合部である光結合部５の認識手段としてのＣＣＤカメラ４と、光結合部５から所定間隔離れた位置に電極７を形成する電極形成手段としての描画手段９とを備える。
【００３０】
また、本発明の実施の形態１から実施の形態３に係る配線形成方法は、コア層１とクラッド層２と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極７を形成する配線形成方法であって、ＣＣＤカメラ４によって光結合部５を認識する工程と、描画手段９によって光結合部５から所定間隔離れた位置に電極７を形成する電極形成工程とを備える。
【００３１】
ＣＣＤカメラ４および描画手段９は一体となってレール６に保持されており、レールに沿って移動可能である。なお、図１中の上下方向および紙面に垂直な方向にもレールが連結されている。（これらの方向のレールは図１中には図示しない。）これにより、ＣＣＤカメラ４および描画手段９は、三次元方向に移動可能である。
【００３２】
図１中の実線で示すＣＣＤカメラ４は、光結合部５を認識した状態を示す。ＣＣＤカメラ４および描画手段９は、ＣＡＤデータ１０が入力されたコントローラ８に接続されている。ＣＡＤデータ１０は光結合部５と電極７との相対的な位置関係を含む配線パターンの情報を含み、ＣＣＤカメラ４および描画手段９はこの情報に従って図１に示す矢印方向に移動する。図１中の破線で示す描画手段９は、電極７を形成する位置にある状態を示す。
【００３３】
このようにして、光結合部５の位置を基準にして電極７を描画するので、光導波路樹脂の熱収縮量についてのロットごとのばらつきに関係なく、光結合部５の位置に適合した電極７を形成することができる。
【００３４】
なお、実施の形態１から実施の形態３においてはＣＣＤカメラ４および描画手段９は一体となって動作しているが、これらは別個独立に動作してもよい。
【００３５】
（実施の形態１）
図２は、実施の形態１における配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【００３６】
本実施の形態に係る配線形成装置においては、電極形成手段は、電極７形成部のマスクパターンとしてのめっきレジスト２０のパターンを形成する移動可能なマスクパターン形成手段としてのレジスト吐出装置２９を有し、配線形成装置は、ＣＣＤカメラ４およびレジスト吐出装置２９に接続されＣＣＤカメラ４の認識結果に基づいてレジスト吐出装置２９の動作を制御するコントローラ８を備える。
【００３７】
また、本実施の形態に係る配線形成方法における（図１に示す）電極７の形成工程は、クラッド層２上に導電膜としての金属薄膜２７を形成する工程と、金属薄膜２７上に光結合部５から所定間隔離れた位置に開口を有するめっきレジスト２０を形成する工程と、めっきレジスト２０を用いて金属薄膜２７をパターニングして図１に示す電極７を形成する工程とを備える。
【００３８】
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
まず、クラッド層２の開口部にマスキングを施し、スパッタ法または無電解めっき法を用いてクラッド層２の表面に、たとえばＴｉ，Ｃｕ，Ｎｉなどからなる金属薄膜２７を成膜する。ＣＣＤカメラ４およびレジスト吐出装置２９は、配線パターンの情報を含むＣＡＤデータ１０が入力されたコントローラ８に接続されており、ＣＣＤカメラ４によって認識された光結合部５の位置を基準にして、電極７を形成しない部分にめっきレジスト２０を塗布する。
【００３９】
めっきレジスト２０の塗布方法としては、たとえば、ＣＡＤデータ１０内に含まれた電極７のパターンに関するデータに基づき、電極７を形成しない部分にめっきレジスト２０を塗布（噴射）し、電極７を形成する位置ではその噴射を止めて、めっきレジスト２０による凹凸を形成する方法が挙げられる。
【００４０】
次に、被処理基板にめっき処理を施す。その後、めっきレジスト２０を除去し、さらに金属薄膜２７をエッチングする。ここでめっきレジスト２０の除去は、たとえば有機溶剤などを用いて行なうことができ、金属薄膜２７の除去は、たとえば硫酸と過酸化水素との混合液、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第二銅などのエッチング液を用いて行なうことができる。
【００４１】
以上の工程によって、光結合部５の位置を基準として、所定の位置に電極７を形成することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２における配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【００４３】
本実施の形態に係る配線形成装置においては、電極形成手段は、電極７形成部のマスクパターンとしての感光性樹脂膜３１のパターンを形成する移動可能なマスクパターン形成手段としてのレーザ照射装置３９を有し、配線形成装置は、ＣＣＤカメラ４およびレーザ照射装置３９に接続されＣＣＤカメラ４の認識結果に基づいてレーザ照射装置３９の動作を制御するコントローラ８を備える。
【００４４】
また、本実施の形態に係る配線形成方法における（図１に示す）電極７の形成工程は、クラッド層２上に感光性樹脂膜３１を形成する工程と、光結合部５から所定間隔離れた位置に光を照射して該感光性樹脂膜３１に開口パターンを形成する工程と、感光性樹脂膜３１の開口部に電極７を形成する工程とを備える。
【００４５】
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
まず、クラッド層２の開口部にマスキングを施し、該クラッド層２上に、たとえばポジ型の感光性樹脂膜３１を塗布する。ＣＣＤカメラ４およびレーザ照射装置３９は、配線パターンの情報を含むＣＡＤデータ１０が入力されたコントローラ８に接続されており、ＣＣＤカメラ４によって認識された光結合部５の位置を基準にして、電極７を形成する部分にレーザ光３０を照射する。
【００４６】
次に、現像により露光部分を除去し、感光性樹脂膜３１に開口を設ける。さらに、被処理基板にめっき処理を施し、有機溶剤を用いて感光性樹脂膜３１を除去する。
【００４７】
以上の工程によって、光結合部５の位置を基準として、所定の位置に電極７を形成することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３における配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【００４９】
本実施の形態に係る配線形成装置においては、電極パターン形成手段は、移動可能な電極パターン描画手段としての導電性ペースト吐出装置４９を有し、配線形成装置は、ＣＣＤカメラ４および導電性ペースト吐出装置４９に接続されＣＣＤカメラ４の認識結果に基づいて導電性ペースト吐出装置４９の動作を制御するコントローラ８を備える。
【００５０】
また、本実施の形態に係る配線形成方法における電極７の形成工程は、クラッド層２上に光結合部５から所定間隔離れた位置に導電性ペースト４７を吐出して電極７を形成する工程を備える。
【００５１】
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
ＣＣＤカメラ４および導電性ペースト吐出装置４９は、配線パターンの情報を含むＣＡＤデータ１０が入力されたコントローラ８に接続されており、ＣＣＤカメラ４によって認識された光結合部５の位置を基準にして、電極７を形成する部分に導電性ペースト４７を吐出する。
【００５２】
導電性ペースト４７の吐出方法としては、たとえば、ＣＡＤデータ１０内に含まれた電極７のパターンに関するデータに基づき導電性ペースト４７を塗布（噴射）する方法が挙げられる。
【００５３】
その後、常温以上１５０℃以下程度の温度に曝して、導電性ペースト４７を硬化させ、電極７を形成する。
【００５４】
なお、上記の導電性ペースト４７としては、たとえば銅を含むもの、銀を含むものなどが挙げられる。
【００５５】
以上の工程により、光結合部５の位置を基準として、所定の位置に電極７を形成することができる。また、導電性ペースト４７を用いることによって、エッチングの工程を不要とすることができる。
【００５６】
（実施の形態４）
図５は、実施の形態４における配線形成装置および被処理基板の上面を示した図である。
【００５７】
本実施の形態における配線形成装置は、実施の形態２における配線形成装置のマスクパターン形成手段の１つの変形例であり、電極５７形成部のマスクパターンとしての感光性樹脂膜５１のパターンを形成するマスクパターン形成手段としてのレーザ発振器５９およびポリゴンミラー５２と、図示しないＣＣＤカメラとポリゴンミラー５２と台座とに接続されＣＣＤカメラの認識結果に基づいてポリゴンミラー５２および台座の動作を制御するコントローラ８とを備える。
【００５８】
また、本実施の形態に係る配線形成方法における電極５７の形成工程は、クラッド層上に感光性樹脂膜５１を形成する工程と、光結合部５５から所定間隔離れた位置に光を照射して該感光性樹脂膜５１のパターンを形成する工程と、感光性樹脂膜５１の開口部に電極５７を形成する工程とを備える。
【００５９】
以下、上記の各工程について詳細に説明する。
まず、開口部５４にマスキングを施し、たとえばスパッタ法などにより金属薄膜を基板５８内の必要箇所に設ける。
【００６０】
次に、該基板５８上に感光性樹脂膜５１を成膜し、移動制御可能な図示しない台座に載置する。
【００６１】
そして、光結合部５５のマスキングテープを除去して光結合部５５を認識可能な状態とし、図示しない画像認識装置を用いて光導波路５６の先端部に位置する光結合部５５を認識し、その座標位置を新しい基準点としてコントローラ８に入力する。画像認識装置、ポリゴンミラー５２および台座は、配線パターンの情報を含むＣＡＤデータ１０が入力されたコントローラ８に接続されており、画像認識装置によって認識された光結合部５５の位置を基準にして、電極５７を形成する部分（レーザ光照射部５３）にレーザ発振器５９が発振したレーザ光５０が照射されるようにポリゴンミラー５２および台座の動作が制御される。
【００６２】
その後、現像により露光部分を除去し、感光性樹脂膜５１に開口を設ける。さらに、開口部にめっき処理を施し、有機溶剤を用いて感光性樹脂膜５１を除去する。
【００６３】
最後に、たとえば硫酸と過酸化水素との混合液、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第二銅などのエッチング液を用いて金属薄膜の除去を行なう。
【００６４】
以上の工程によって、光結合部５５の位置を基準として、所定の位置に電極５７を形成することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の配線形成装置および配線形成方法によれば、光導波路における光電変換素子との結合部（光結合部）と電極との相対位置関係を精密に制御することができるので、電極位置における簡便な位置決め方法を用いて光結合部における光軸調整を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１から実施の形態３に係る配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る配線形成装置および被処理基板の断面を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る配線形成装置および被処理基板の上面を示した図である。
【符号の説明】
１コア層、２クラッド層、３台座、４ＣＣＤカメラ、５光結合部、６レール、７電極、８コントローラ、９描画手段、１０ＣＡＤデータ、２０めっきレジスト、２７金属薄膜、２９レジスト吐出装置、３０，５０レーザ光、３１，５１感光性樹脂膜、３９レーザ照射装置、４７導電性ペースト、４９導電性ペースト吐出装置、５２ポリゴンミラー、５３レーザ光照射部、５４開口部、５５光結合部、５６光導波路、５７電極、５８基板、５９レーザ発振器。

Claims

コア層とクラッド層と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極を形成する配線形成装置であって、
光結合部の認識手段と、
前記光結合部から所定間隔離れた位置に電極を形成する電極形成手段とを備えた配線形成装置。
前記電極形成手段は、前記電極パターン形成部のマスクパターンを形成するマスクパターン形成手段を有し、
前記認識手段および前記マスクパターン形成手段に接続され、前記認識手段の認識結果に基づいて前記マスクパターン形成手段の動作を制御するコントローラをさらに備えた、請求項１に記載の配線形成装置。
前記電極形成手段は、電極パターン描画手段を有し、
前記認識手段および前記電極パターン描画手段に接続され、前記認識手段の認識結果に基づいて前記電極パターン描画手段の動作を制御するコントローラをさらに備えた、請求項１に記載の配線形成装置。
コア層とクラッド層と電極パターンとを有する光回路基板の表面に電極を形成する配線形成方法であって、
認識手段によって光結合部を認識する工程と、
電極形成手段によって前記光結合部から所定間隔離れた位置に電極を形成する電極形成工程とを備えた配線形成方法。
前記電極形成工程は、
前記クラッド層上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜上に前記光結合部から所定間隔離れた位置に開口を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを用いて前記導電膜をパターニングして電極を形成する工程とを備える、請求項４に記載の配線形成方法。
前記電極形成工程は、
前記クラッド層上に感光性の樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜上に前記光結合部から所定間隔離れた位置に光を照射してマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンの開口部に電極を形成する工程とを備える、請求項４に記載の配線形成方法。
前記電極形成工程は、
前記クラッド層上に前記光結合部から所定間隔離れた位置に導電性ペーストを吐出して電極を形成する工程を備える、請求項４に記載の配線形成方法。