JP2004302325A - Method of manufacturing photoelectric compound substrate - Google Patents

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JP2004302325A
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optical waveguide
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mask
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layer
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Kenichiro Fujimoto
憲一朗 藤本
Hirohisa Endo
裕寿 遠藤
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method which allows an optical waveguide of a photoelectric compound substrate to be tapered simultaneously in the breadthwise direction and the thickness direction when forming the optical waveguide. <P>SOLUTION: A first resin layer made of a positive photosensitive resin 10A is formed on one side of a substrate 2 as a lower clad layer 10, and a gray mask 11 capable of giving a radiation intensity distribution is arranged on the first resin layer, and the first resin layer is exposed and developed from above the mask to form a taper groove part 13 which has the cross section reduced from the input side toward the output side of the optical waveguide, and a second resin layer 2A is formed as a core layer 2 so as to fill up the groove part, and a third resin layer 14A is formed on the second resin layer 2A as an upper clad layer 14. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気配線基板に光導波路を形成した光電気複合基板の製造方法に関するもので、特に光の入射側では光導波路断面積が大きく、出射側では光導波路断面積が小さくなるような、いわゆるテーパ形状の光導波路を有する光電気複合基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のプリント基板は全て電気によって信号の送受信を行ってきたが、電気での伝送速度の限界から高速の部分は光を使う方式が提案されてきている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図6は光導波路と電気配線が混在したプリント基板の一例を示す。光導波路付き基板を用いた導波路素子は、信号を伝送するための電気配線1のパターンが形成された電気配線基板を有し、高速信号を伝達する部分にはプリント基板3に形成された光導波路15(コア層2、クラッド層10、14)が用いられている。このため、光導波路15の両端、正確にはコア層2及び下部クラッド層10の両端には、光信号の光路を変換する傾斜面から成る光路変換部9が形成されており、その光路変換部9の上方に、電気−光信号変換する発光素子であるLD(レーザダイオード)4や光−電気信号変換する受光素子であるPD(フォトダイオード)5が設けられている。そしてこの光導波路付き基板が他の電気配線基板と接着層6により接合されている。
【0004】
LD4及びPD5は、光導波路付き基板の電気配線1上に設けられたLD本体とPD本体にそれぞれ設けられており、電気配線1とLD4及びPD5との間には、それらを接続するためのLD用ドライバ8及びPD用ドライバ7が設けられている。
【0005】
そして、この電気配線1から入力された電気信号iは、LD4によって光信号に変換され、入力側の傾斜面から成る光路変換部9で反射されて光導波路コア層2に入力され伝達された後、出力側の傾斜面から成る光路変換部9で反射されてPD5に入り、ここで電気信号に変換され、接続層を介して他の電気配線基板の電気配線1から電気信号oとして外部に出力されるようになっている。
【0006】
この光導波路にはポリイミド樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂材料が用いられ、パターン形成にはマスクとUV露光方式を用いる方法、RIE(Reactive on Etching:反応性イオンエッチング)加工による形成方法、金型による成形方法などがある。
【0007】
伝送される信号のうち、数Gbps以上の高速信号を伝達する部分には光導波路コア層2が用いられ、電気−光、光−電気の信号変換にはLD4やPD5が使われる。ここでLD4から光導波路コア層2へまた光導波路コア層2からPD5へ光結合するためには90゜光路変換が必要であるが、これには光導波路端面に形成された傾斜面45°のミラーが光路変換部9として用いられる。
【0008】
ここでプリント基板3上の光導波路は、LD4から発信された信号をPD5へ伝達するが、従来構造では光導波路コア層2の長手方向に沿った断面が矩形であった。この場合、LD4から光を受ける光導波路部分では面積が大きい方がLD4との搭載精度公差を緩くできるため、光導波路断面が広い方が良いが、PD5へ光を出す方ではビームが広がってしまいPD5の受光エリアに照射される面積が少なく、ロスが発生してしまう。この対策としては、LD側では光導波路部分の面積を大きく、PD側では小さくする(以下「テーパ」という。)テーパ型光導波路にしロスを低減することが有効と考えられる。
【0009】
従来、プラスチック光ファイバについて、その端面と受光素子の受光面との間に、コア径が光ファイバ側から受光素子側に向けて順次小さくなるグレーデッドインデックス形ファイバ状の光中継素子を介在させることが知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−332301号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平11−125749号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献2は電気配線基板に光導波路を形成した光電気複合基板の構造や製造方法には言及がない。
【0013】
また、このようなテーパ型光導波路を作製する方法としては、上記した金型法やRIE(反応性イオンエッチング)法等が考えられるが、金型法では金型を作製するコストが高く、またRIE(反応性イオンエッチング)法では光導波路パターン形成する際のエッチングに要する時間が長くなり、光導波路形状の大きなものには適さない等の問題があった。
【0014】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、電気配線基板に光導波路を形成した光電気複合基板の製造方法であって、その光導波路を形成するのに適し、光導波路の幅方向と厚さ方向を同時にテーパ型に形成することのできる製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【0016】
請求項1の発明に係る光電気複合基板の製造方法は、電気配線基板に光導波路を形成し、その入力側の光路変換部で反射されて光導波路に入射された光を、出力側の光路変換部で反射させて受光素子に導く構造とする光電気複合基板の製造方法において、上記基板の一方面に下部クラッド層としてポジ型感光性樹脂からなる第一樹脂層を形成し、上記第一樹脂層の上に照射強度に分布を付与できるグレーマスクを配置し、上記マスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより光導波路の入力側から出力側へ断面積が小さくなるテーパ状の溝部を形成し、上記溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成し、この第二樹脂層の上に上部クラッド層としての第三樹脂層を形成することを特徴とする。
【0017】
請求項2の発明は、請求項1記載の光電気複合基板の製造方法において、上記マスクとして、光導波路の入力側から出力側へマスクの光透過量が小さくなるグラデーション構造を持つグレーマスクを用い、このマスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより光導波路の入力側から出力側へ深さが浅くなるテーパ状の溝部を形成し、この溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成して、厚さが光導波路の入力側から出力側へ小さくなるコア層を形成することを特徴とする。
【0018】
請求項3の発明は、請求項2記載の光電気複合基板の製造方法において、上記マスクのパターンとして、露光及び現像したとき、上記溝部の幅が上記光導波路の入力側から出力側へ小さくなるパターンを用いることを特徴とする。
【0019】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の光電気複合基板の製造方法において、上記光導波路の出力側の光路変換部に、光導波路から出射される光を受光素子に集光させるレンズを設けることを特徴とする。
【0020】
<発明の要点>
本発明の要点は、光信号を伝達する光導波路に関し、信号伝達における光接続損失を低減させるようなテーパ型光導波路を、UV露光方式とグレーマスクを用いて作製し、幅方向と厚さ方向を同時にテーパ型にした光導波路とすることにある。
【0021】
すなわち、基板の一方面に第一樹脂層を形成し、上記第一樹脂層の上に所定のパターンを有するマスクを配置し、上記マスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより溝部を形成し、上記溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成して、最後にこの第二樹脂層の上に第三樹脂層を形成して光導波路を完成する。その露光及び現像に際し、上記第一樹脂層にはポジ型感光性樹脂を、上記マスクには、照射強度に分布をもたせる構造からなるグレーマスクを用いる。これにより、幅方向と厚さ方向を同時にテーパ型にした光導波路を作製する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【0023】
図5に本実施形態で製造対象とする光電気複合基板の構造を示す。図6の場合と同様に、信号を伝送するための電気配線1のパターンが形成された電気配線基板を有し、高速信号を伝達する部分にはプリント基板3に形成された光導波路15(コア層2、クラッド層10、14)が用いられている。また光導波路15の両端、正確にはコア層2及び下部クラッド層10の両端は、45°の傾斜面により光信号の光路を変換する光路変換部9が形成され、その入力側の光路変換部9の上方に、電気−光信号変換する発光素子であるLD(レーザダイオード)4が、また出力側の光路変換部9の上方に、光−電気信号変換する受光素子であるPD(フォトダイオード)5が設けられている。そしてこの光導波路付き基板が他の電気配線基板と接着層6により接合されている。
【0024】
しかし、光導波路コア層2の口径つまり断面積は、図6の場合のように長手方向に一定ではなく、光導波路15の入力側(LD側)から出力側(PD側)へかけて光導波路コア層2の断面積が小さくなるように構成されている。
【0025】
図1に本発明のテーパ型光導波路の製造プロセスを示す。まず同図(a)に示すように基板3(例えばガラスエポキシ基板、シリコン基板等である。)を用意する。
【0026】
次に同図(b)に示すように下部クラッド層10となる第一樹脂として、ポジ型感光性樹脂10A(例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。)を塗布する。このポジ型感光性樹脂10Aは塗布による形成のほか、樹脂フィルムを貼り付ける方法によって形成することもできる。
【0027】
次に同図(c)に示すように、ポジ型感光性樹脂10Aの上方に、所定のパターンを有し、UV照射強度に分布を付与できるグレーマスク11を配置する。この時、グレーマスク11は図2に示す通りであり、幅方向のテーパ形状だけでなく照射強度に分布を持たせることにより厚さ方向のテーパ形状の成形を可能にするものである。すなわち、グレーマスク11は、コア層2の形状に対応するマスクパターン11aとして、幅が光導波路の入力側から出力側へ小さくなるパターンを有する。また、グレーマスク11のマスクパターン11aは、その内部領域の光透過量ないし光吸収量が光導波路の長手方向に徐々に変えられており、光導波路の入力側から出力側へかけてマスクの光透過量が小さくなるグラデーション構造となっている。これは、LD側では光が透過されにくく、またPD側では光が透過し易くなるようなグラデーション構造である。
【0028】
このグレーマスク11を配置した後、グレーマスク11の上方より露光光12(ここではUV露光光)を照射し、グレーマスク11を通して、コア層2に対応するテーパ部を形成する部分にのみ露光光12が当たるようにする。
【0029】
同図(d)に示すように、露光光12を受けたポジ型感光性樹脂10Aを現像することにより、その幅方向及び厚さ方向にテーパ形状を有するテーパ状の溝部13を形成し、これにより幅方向及び厚さ方向にテーパ形状を有するテーパ部を備えた下部クラッド層(第一樹脂層)10を形成する。ここで、テーパ状の溝部13は、厚さ方向のテーパ形状と幅方向のテーパ形状を同時に形成することができる。幅方向及び厚さ方向のテーパ形状を同時に形成できる理由は、マスクパターン11aの幅を徐々に変えて出力側が幅小のテーパ形状にすることで幅方向のテーパ形状を可能とし、またマスクとして、照射強度に分布を付与できるグレーマスク11を用い、出力側の光通過量を小さくすることで厚さ方向のテーパを可能にしたからである。
【0030】
次に同図(e)に示すように、下部クラッド層10のテーパ部の上に、つまりテーパ状の溝部13内に、コア層2を形成するための第二樹脂2Aを充填する。ここで樹脂2Aは、例えば熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いることができる。
【0031】
更に同図(f)に示すように、コア層2と外部に露出しているポジ型感光性樹脂10Aの上に、コア層2を保護するための第三樹脂14Aを塗布することにより光導波路15が完成する。ここで下部クラッド層10の第一樹脂と上部クラッド層14の第三樹脂14Aは、同一材料とするか、或いは別の材料でも良いが、両方ともにコア層2よりも屈折率が低くなければいけない。
【0032】
上記したように、光導波路のクラッド材料にポジ型感光性樹脂を用い、パターン形成にはUV照射強度に分布を付与できるグレーマスクを用いることにより、ポジ型感光性樹脂の幅方向と厚さ方向のテーパ溝形状を同時に作製することができる。またLD側では光導波路断面積を大きく、PD側では光導波路断面積を小さくするようなテーパ形状を達成することで、接続損失を低減することができる。
【0033】
【実施例】
図3は本発明の一実施例を示したものである。また図4は図3におけるA−A’部の断面を表したものである。LD側に相当する光導波路部分は光導波路コア層2の断面積が大きく、LD4との光接続の際に位置公差を緩くすることができる。一方、PD側では光導波路コア層2の断面積が小さくなっており、PD5の受光エリアに効率良く照射され接続損失も低減できる。
【0034】
また水平方向のみのテーパ形状だけでなく、高さ方向のテーパ形状もなされているため接続損失が一層低減できる。
【0035】
他の実施例として、図5にPD側の45゜ミラー部にレンズ16を取り付け、光導波路から出射される光を集光させた構造を示す。この構造によりPD5の受光エリアに効率良く光を入射させることができ、PDとの接続損失をより低減させることができる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光電気複合基板の製造方法によれば、基板の一方面に下部クラッド層としてポジ型感光性樹脂からなる第一樹脂層を形成し、その上に照射強度に分布を付与できるグレーマスクを配置し、上記マスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより光導波路の入力側から出力側へ断面積が小さくなるテーパ状の溝部を形成し、この溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成し、この第二樹脂層の上に上部クラッド層としての第三樹脂層を形成するので、光導波路コア層の断面積が光導波路の入力側から出力側へ小さくなる光導波路の形状、例えば幅方向と厚さ方向のテーパ形状を同時に作製することができる。
【0037】
そして、かかるテーパ形状の光導波路を有することにより、例えばLD側では光導波路断面積を大きく、PD側では光導波路断面積を小さくすることができ、接続損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光電気複合基板の光導波路の作製プロセスを示した図である。
【図2】本発明で用いるグレーマスクを例示した図である。
【図3】本発明の一実施例に係る光導波路を基板上に配置した平面図である。
【図4】図3におけるA−A’部の断面を表したもので、厚み方向にもテーパを付与した光導波路の例を示した断面図である。
【図5】本発明を適用した光電気複合基板の構造を示した図であり、光導波路45゜ミラー部にレンズを取り付けた他の実施例として兼用した図である。
【図6】従来の光導波路と電気配線が混在した光電気複合基板の断面図である。
【符号の説明】
2 コア層(第二樹脂層)
2A 第二樹脂
3 プリント基板
4 LD
5 PD
9 光路変換部(45°ミラー)
10 下部クラッド層(第一樹脂層)
10A ポジ型感光性樹脂(第一樹脂)
11 グレーマスク
11a マスクパターン
13 テーパ状の溝部
14 上部クラッド層(第三樹脂層)
14A 第三樹脂
15 光導波路
16 レンズ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an opto-electric composite substrate in which an optical waveguide is formed on an electric wiring board, particularly such that the optical waveguide cross-sectional area is large on the light incident side and the optical waveguide cross-sectional area is small on the output side. The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric composite substrate having a so-called tapered optical waveguide.
[0002]
[Prior art]
All of the conventional printed circuit boards have been transmitting and receiving signals by electricity. However, a method has been proposed in which light is used for a high-speed part due to a limit of an electric transmission speed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 6 shows an example of a printed circuit board in which an optical waveguide and electric wiring are mixed. A waveguide element using a substrate with an optical waveguide has an electric wiring board on which a pattern of electric wiring 1 for transmitting a signal is formed, and an optical waveguide formed on a printed circuit board 3 is provided at a portion for transmitting a high-speed signal. Wave path 15 (core layer 2, clad layers 10, 14) is used. Therefore, at both ends of the optical waveguide 15, more precisely, at both ends of the core layer 2 and the lower clad layer 10, there are formed optical path conversion sections 9 each having an inclined surface for converting the optical path of an optical signal. Above 9, there are provided an LD (laser diode) 4 which is a light emitting element for converting electric-optical signals and a PD (photodiode) 5 which is a light receiving element for converting optical-electric signals. The substrate with an optical waveguide is joined to another electric wiring substrate by an adhesive layer 6.
[0004]
The LD 4 and the PD 5 are respectively provided on the LD main body and the PD main body provided on the electric wiring 1 of the substrate with the optical waveguide, and between the electric wiring 1 and the LD 4 and the PD 5, an LD for connecting them is provided. Driver 8 and PD driver 7 are provided.
[0005]
Then, the electric signal i input from the electric wiring 1 is converted into an optical signal by the LD 4, reflected by the optical path conversion unit 9 having an input-side inclined surface, input to the optical waveguide core layer 2 and transmitted. The light is reflected by the optical path conversion unit 9 having the inclined surface on the output side and enters the PD 5, where it is converted into an electric signal, and is output to the outside as an electric signal o from the electric wiring 1 of another electric wiring board via the connection layer. It is supposed to be.
[0006]
A resin material such as a polyimide resin or an epoxy resin is used for the optical waveguide, and a pattern is formed by using a mask and a UV exposure method, a formation method by RIE (Reactive on Etching) processing, and a mold. There are molding methods and the like.
[0007]
Of the signals to be transmitted, the optical waveguide core layer 2 is used for transmitting a high-speed signal of several Gbps or more, and the LD4 and PD5 are used for electric-optical and optical-electrical signal conversion. Here, in order to optically couple the light from the LD 4 to the optical waveguide core layer 2 and from the optical waveguide core layer 2 to the PD 5, an optical path conversion of 90 ° is necessary. This requires a 45 ° inclined surface formed on the end face of the optical waveguide. A mirror is used as the optical path changing unit 9.
[0008]
Here, the optical waveguide on the printed circuit board 3 transmits the signal transmitted from the LD 4 to the PD 5, but in the conventional structure, the cross section along the longitudinal direction of the optical waveguide core layer 2 was rectangular. In this case, the larger the area of the optical waveguide portion receiving the light from the LD 4, the smaller the mounting accuracy tolerance with the LD 4 can be. Therefore, the wider the optical waveguide cross section is better, but the more the light is emitted to the PD 5, the wider the beam is. The area irradiated to the light receiving area of the PD 5 is small, and a loss occurs. As a countermeasure against this, it is considered effective to increase the area of the optical waveguide portion on the LD side and reduce the area on the PD side (hereinafter referred to as “taper”) to reduce the loss by using a tapered optical waveguide.
[0009]
Conventionally, for a plastic optical fiber, a graded index fiber-type optical repeater whose core diameter decreases gradually from the optical fiber side toward the light receiving element side is interposed between the end face and the light receiving surface of the light receiving element. Is known (for example, see Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-332301 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-125749
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Document 2 does not refer to the structure or manufacturing method of the photoelectric composite substrate in which an optical waveguide is formed on an electric wiring substrate.
[0013]
Further, as a method of manufacturing such a tapered optical waveguide, the above-described die method and RIE (reactive ion etching) method can be considered, but the die method is expensive in manufacturing the die. The RIE (reactive ion etching) method has a problem that the time required for etching when forming an optical waveguide pattern is long and is not suitable for a large optical waveguide.
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method of manufacturing an opto-electric composite board in which an optical waveguide is formed on an electric wiring board, which is suitable for forming the optical waveguide, and which is suitable for forming the optical waveguide in the width direction. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of simultaneously forming a taper in the thickness direction.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0016]
According to the method of manufacturing an opto-electric composite board according to the first aspect of the present invention, an optical waveguide is formed on an electric wiring board, and light reflected by an input-side optical path conversion unit and incident on the optical waveguide is converted into an output-side optical path. In a method for manufacturing a photoelectric composite substrate having a structure in which light is reflected by a conversion unit and guided to a light receiving element, a first resin layer made of a positive photosensitive resin is formed as a lower clad layer on one surface of the substrate, and the first resin layer is formed. A gray mask capable of imparting a distribution to the irradiation intensity is disposed on the resin layer, and the cross-sectional area decreases from the input side to the output side of the optical waveguide by exposing and developing the first resin layer from above the mask. Forming a groove-shaped groove, forming a second resin layer as a core layer so as to fill the groove, and forming a third resin layer as an upper clad layer on the second resin layer. .
[0017]
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing an optoelectronic composite substrate according to the first aspect, a gray mask having a gradation structure in which a light transmission amount of the mask decreases from an input side to an output side of the optical waveguide is used as the mask. By exposing and developing the first resin layer from above the mask, a tapered groove having a shallower depth from the input side to the output side of the optical waveguide is formed, and a core layer is formed so as to fill the groove. The second resin layer is formed to form a core layer whose thickness decreases from the input side to the output side of the optical waveguide.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an opto-electric composite substrate according to the second aspect, when the mask pattern is exposed and developed, the width of the groove decreases from the input side to the output side of the optical waveguide. It is characterized by using a pattern.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an opto-electric composite substrate according to any one of the first to third aspects, light emitted from the optical waveguide is supplied to a light receiving element in an optical path conversion unit on the output side of the optical waveguide. It is characterized in that a lens for focusing is provided.
[0020]
<The gist of the invention>
The gist of the present invention relates to an optical waveguide for transmitting an optical signal, and a taper type optical waveguide for reducing an optical connection loss in signal transmission is manufactured by using a UV exposure method and a gray mask, and is manufactured in a width direction and a thickness direction. At the same time is a tapered optical waveguide.
[0021]
That is, by forming a first resin layer on one surface of the substrate, disposing a mask having a predetermined pattern on the first resin layer, exposing and developing the first resin layer from above the mask A groove is formed, a second resin layer as a core layer is formed so as to fill the groove, and finally a third resin layer is formed on the second resin layer to complete the optical waveguide. At the time of the exposure and development, a positive photosensitive resin is used for the first resin layer, and a gray mask having a structure having a distribution of irradiation intensity is used for the mask. Thus, an optical waveguide in which the width direction and the thickness direction are simultaneously tapered is manufactured.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0023]
FIG. 5 shows the structure of the photoelectric composite substrate to be manufactured in the present embodiment. As in the case of FIG. 6, there is an electric wiring board on which a pattern of electric wiring 1 for transmitting a signal is formed, and an optical waveguide 15 (core Layer 2, cladding layers 10, 14) are used. At both ends of the optical waveguide 15, more precisely, at both ends of the core layer 2 and the lower cladding layer 10, an optical path conversion unit 9 for converting an optical path of an optical signal is formed by a 45 ° inclined surface, and an optical path conversion unit on the input side thereof. Above 9, an LD (laser diode) 4 that is a light-emitting element that converts electric-optical signals, and above an optical path conversion unit 9 on the output side is a PD (photodiode) that is a light-receiving element that converts optical-electric signals. 5 are provided. The substrate with an optical waveguide is joined to another electric wiring substrate by an adhesive layer 6.
[0024]
However, the aperture, that is, the cross-sectional area of the optical waveguide core layer 2 is not constant in the longitudinal direction as in the case of FIG. 6, and extends from the input side (LD side) to the output side (PD side) of the optical waveguide 15. The configuration is such that the cross-sectional area of the core layer 2 is reduced.
[0025]
FIG. 1 shows a manufacturing process of the tapered optical waveguide of the present invention. First, a substrate 3 (for example, a glass epoxy substrate, a silicon substrate or the like) is prepared as shown in FIG.
[0026]
Next, as shown in FIG. 2B, a positive photosensitive resin 10A (for example, an acrylic resin, an epoxy resin, or a polyimide resin) is applied as a first resin to be the lower clad layer 10. The positive photosensitive resin 10A can be formed by a method of attaching a resin film in addition to the formation by coating.
[0027]
Next, as shown in FIG. 3C, a gray mask 11 having a predetermined pattern and capable of giving a distribution to the UV irradiation intensity is disposed above the positive photosensitive resin 10A. At this time, the gray mask 11 is as shown in FIG. 2, and it is possible to form the tapered shape in the thickness direction by giving a distribution to the irradiation intensity as well as the tapered shape in the width direction. That is, the gray mask 11 has a pattern in which the width decreases from the input side to the output side of the optical waveguide as the mask pattern 11a corresponding to the shape of the core layer 2. In the mask pattern 11a of the gray mask 11, the light transmission amount or light absorption amount in the internal region is gradually changed in the longitudinal direction of the optical waveguide, and the light of the mask is changed from the input side to the output side of the optical waveguide. It has a gradation structure in which the amount of transmission is small. This is a gradation structure in which light is hardly transmitted on the LD side and light is easily transmitted on the PD side.
[0028]
After disposing the gray mask 11, exposure light 12 (here, UV exposure light) is irradiated from above the gray mask 11, and the exposure light is applied only to a portion where a tapered portion corresponding to the core layer 2 is formed through the gray mask 11. Make sure that 12 hits.
[0029]
As shown in FIG. 1D, the positive photosensitive resin 10A that has received the exposure light 12 is developed to form a tapered groove 13 having a tapered shape in the width direction and the thickness direction. Thereby, a lower clad layer (first resin layer) 10 having a tapered portion having a tapered shape in the width direction and the thickness direction is formed. Here, the tapered groove 13 can simultaneously form a taper in the thickness direction and a taper in the width direction. The reason that the taper shape in the width direction and the thickness direction can be formed at the same time is that the width of the mask pattern 11a is gradually changed so that the output side has a taper shape with a small width, thereby enabling a taper shape in the width direction. This is because a taper in the thickness direction is made possible by using the gray mask 11 capable of giving a distribution to the irradiation intensity and reducing the light passing amount on the output side.
[0030]
Next, as shown in FIG. 3E, the second resin 2A for forming the core layer 2 is filled on the tapered portion of the lower clad layer 10, that is, in the tapered groove 13. Here, as the resin 2A, for example, a thermosetting resin or a photocurable resin can be used.
[0031]
Further, as shown in FIG. 3F, an optical waveguide is formed by applying a third resin 14A for protecting the core layer 2 on the core layer 2 and the positive photosensitive resin 10A exposed to the outside. 15 is completed. Here, the first resin of the lower cladding layer 10 and the third resin 14A of the upper cladding layer 14 may be made of the same material or different materials, but both must have a lower refractive index than the core layer 2. .
[0032]
As described above, by using a positive photosensitive resin as the cladding material of the optical waveguide and using a gray mask capable of giving a distribution to the UV irradiation intensity for pattern formation, the width direction and the thickness direction of the positive photosensitive resin are used. Can be simultaneously formed. The connection loss can be reduced by achieving a tapered shape such that the optical waveguide cross-sectional area is large on the LD side and the optical waveguide cross-sectional area is small on the PD side.
[0033]
【Example】
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a cross section taken along the line AA ′ in FIG. The optical waveguide portion corresponding to the LD has a large cross-sectional area of the optical waveguide core layer 2, so that the positional tolerance can be loosened when optically connecting to the LD4. On the other hand, on the PD side, the cross-sectional area of the optical waveguide core layer 2 is small, and the light receiving area of the PD 5 is efficiently illuminated to reduce the connection loss.
[0034]
Further, not only the taper shape in the horizontal direction, but also the taper shape in the height direction, the connection loss can be further reduced.
[0035]
As another embodiment, FIG. 5 shows a structure in which a lens 16 is attached to a 45 ° mirror portion on the PD side to collect light emitted from an optical waveguide. With this structure, light can be efficiently incident on the light receiving area of the PD 5, and connection loss with the PD can be further reduced.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a photoelectric composite substrate of the present invention, a first resin layer made of a positive photosensitive resin is formed as a lower clad layer on one surface of the substrate, and the irradiation intensity is distributed thereon. Is arranged, and the first resin layer is exposed and developed from above the mask to form a tapered groove having a smaller cross-sectional area from the input side to the output side of the optical waveguide. Is formed, and a third resin layer as an upper cladding layer is formed on the second resin layer, so that the cross-sectional area of the optical waveguide core layer is smaller than the input area of the optical waveguide. The shape of the optical waveguide that becomes smaller from the side to the output side, for example, a tapered shape in the width direction and the thickness direction can be simultaneously manufactured.
[0037]
By having such a tapered optical waveguide, for example, the optical waveguide cross-sectional area can be increased on the LD side and the optical waveguide cross-sectional area can be reduced on the PD side, and connection loss can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a process for producing an optical waveguide of an optoelectronic composite substrate according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a gray mask used in the present invention.
FIG. 3 is a plan view in which an optical waveguide according to one embodiment of the present invention is arranged on a substrate.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along the line AA ′ in FIG. 3, illustrating an example of an optical waveguide in which a taper is also provided in a thickness direction.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of an opto-electric composite substrate to which the present invention is applied, and is a diagram also used as another embodiment in which a lens is attached to a mirror portion of an optical waveguide 45 °.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional photoelectric composite substrate in which optical waveguides and electric wiring are mixed.
[Explanation of symbols]
2 Core layer (second resin layer)
2A Second resin 3 Printed circuit board 4 LD
5 PD
9 Optical path conversion unit (45 ° mirror)
10. Lower cladding layer (first resin layer)
10A Positive photosensitive resin (first resin)
11 Gray mask 11a Mask pattern 13 Tapered groove 14 Upper cladding layer (third resin layer)
14A Third resin 15 Optical waveguide 16 Lens

Claims (4)

電気配線基板に光導波路を形成し、その入力側の光路変換部で反射されて光導波路に入射された光を、出力側の光路変換部で反射させて受光素子に導く構造とする光電気複合基板の製造方法において、
上記基板の一方面に下部クラッド層としてポジ型感光性樹脂からなる第一樹脂層を形成し、
上記第一樹脂層の上に照射強度に分布を付与できるグレーマスクを配置し、
上記マスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより光導波路の入力側から出力側へ断面積が小さくなるテーパ状の溝部を形成し、
上記溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成し、
この第二樹脂層の上に上部クラッド層としての第三樹脂層を形成することを特徴とする光電気複合基板の製造方法。
An optical / electrical composite having a structure in which an optical waveguide is formed on an electric wiring board, and light reflected by an optical path conversion unit on the input side and incident on the optical waveguide is reflected by an optical path conversion unit on the output side and guided to a light receiving element. In the method for manufacturing a substrate,
Form a first resin layer made of a positive photosensitive resin as a lower clad layer on one surface of the substrate,
A gray mask capable of imparting a distribution to the irradiation intensity is arranged on the first resin layer,
Exposure and development of the first resin layer from above the mask to form a tapered groove having a smaller cross-sectional area from the input side to the output side of the optical waveguide,
Forming a second resin layer as a core layer so as to fill the groove,
A method for manufacturing a photoelectric composite substrate, comprising forming a third resin layer as an upper clad layer on the second resin layer.
請求項1記載の光電気複合基板の製造方法において、
上記マスクとして、光導波路の入力側から出力側へマスクの光透過量が小さくなるグラデーション構造を持つグレーマスクを用い、
このマスクの上から上記第一樹脂層を露光及び現像することにより光導波路の入力側から出力側へ深さが浅くなるテーパ状の溝部を形成し、
この溝部を埋め込むようにコア層としての第二樹脂層を形成して、厚さが光導波路の入力側から出力側へ小さくなるコア層を形成することを特徴とする光電気複合基板の製造方法。
The method for manufacturing a photoelectric composite substrate according to claim 1,
As the mask, a gray mask having a gradation structure in which the light transmission amount of the mask decreases from the input side to the output side of the optical waveguide,
By exposing and developing the first resin layer from above the mask, a tapered groove portion whose depth decreases from the input side to the output side of the optical waveguide is formed,
Forming a second resin layer as a core layer so as to fill the groove, and forming a core layer whose thickness decreases from the input side to the output side of the optical waveguide. .
請求項2記載の光電気複合基板の製造方法において、
上記マスクのパターンとして、露光及び現像したとき、上記溝部の幅が上記光導波路の入力側から出力側へ小さくなるパターンを用いることを特徴とする光電気複合基板の製造方法。
The method for manufacturing a photoelectric composite substrate according to claim 2,
A method of manufacturing a photoelectric composite substrate, wherein a pattern in which the width of the groove portion decreases from the input side to the output side of the optical waveguide when exposed and developed is used as the mask pattern.
請求項1〜3のいずれかに記載の光電気複合基板の製造方法において、
上記光導波路の出力側の光路変換部に、光導波路から出射される光を受光素子に集光させるレンズを設けることを特徴とする光電気複合基板の製造方法。
The method for manufacturing a photoelectric composite substrate according to any one of claims 1 to 3,
A method for manufacturing a photoelectric composite substrate, comprising: providing a lens for condensing light emitted from an optical waveguide on a light receiving element in an optical path conversion unit on the output side of the optical waveguide.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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