JP2005294407A

JP2005294407A - プリント基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2005294407A
Application number: JP2004104987A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nomura; 博野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】光信号が伝送できるプリント基板において、製造の際に従来からの手法との整合性が図れる上に、その製造コストの低減化が図れるようにした。
【解決手段】この発明は、光信号が伝送できるプリント基板であり、プリント基板１１の表面上には、光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３を少なくとも搭載するようにし、プリント基板１１の裏面上には、光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３との間で光信号の伝送を行うための薄膜状の光導波路１４を形成するようにした。光送信用ＩＣ１２は、
フェースダウン型のＩＣからなり、その底面側に発光素子１５を含んでいる。光受信用ＩＣ１３は、フェースダウン型のＩＣからなり、その底面側に受光素子１６を含んでいる。光導波路１４の形成には、インクジェット印刷技術を用いるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号が伝送できるようになっているプリント基板およびその製造方法に関するものである。

従来、プリント基板に搭載される集積回路（以下、ＩＣという）の間で、データ伝送を高速に行う場合には、図３に示すような電気インタフェースが採用されている。これは、図３に示すような差動型の送信ドライバ１と受信レシーバ２とをプリント基板上に搭載し、その両者をプリント基板上などに設けた配線パターン３で接続するものである。
しかし、上記のような電気インタフェースでは、インピーダンスの不整合による信号の反射、漏話、EMC（EMC電磁環境両立性）などの問題により、さらなるデータ伝送の高速化が困難になってきている。

そこで、データ伝送の高速化を図るために、光配線技術を用いた光インタフェースを採用した図４または図５に示すようなプリント基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図４に示すプリント基板は、プリント基板４上に発光素子または受光素子などの光素子５を含むＩＣチップ６を搭載させ、このＩＣチップ６が光データ伝送を行うための光ファイバまたは光導波路のような光伝送路７をプリント基板４内に埋め込んでいる。

また、図５に示すプリント基板は、プリント基板４上に発光素子または受光素子などに光素子５を含むＩＣチップ６を搭載させ、このＩＣチップ６が光データ伝送を行うための光伝送路をミラー８、９などを使用して形成するようにしている。
特開２０００−１４７２７０公報

図４および図５に示すような光インタフェースを採用するプリント基板は、電気インタフェースを採用する場合に比べてデータ伝送の高速化が実現可能である。
しかし、プリント基板に光インタフェースを適用する場合に、従来からのプリント基板の作成との整合性が図れない上に、プリント基板に光部品を実装する場合に従来の実装との整合性が図れないという不具合がある。さらに、従来の各手法との整合性に欠けるために、製造コストが嵩むという不具合もある。

そこで、本発明の目的は、上記の点に鑑み、光信号が伝送できるプリント基板において、製造の際に従来からの手法との整合性が図れる上に、その製造コストの低減化が図れるプリント基板およびその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は、以下のような構成からなる。
すなわち、第１の発明は、光信号が伝送できるプリント基板であって、前記プリント基板の一方の面上には、少なくとも光送信回路および光受信回路を搭載するようにし、前記プリント基板の他方の面上には、前記光送信回路および光受信回路との間で光信号の伝送を行う薄膜状の光導波路を形成するようにした。

第２の発明は、第１の発明において、前記光送信回路は発光素子を含む光送信用ＩＣからなるとともに、前記光受信回路は受光素子を含む光受信用ＩＣからなり、前記プリント基板の所定位置であってその厚さ方向に向けて光信号を伝送するための２つの貫通孔をそれぞれ設け、前記各貫通孔の前記プリント基板の一方の面側の各開口部には、前記発光素子と前記受光素子とをそれぞれ臨ませ、かつ、前記各貫通孔の前記プリント基板の他方の面側の各開口部同士を、前記光導波路を介して接続させるようにした。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記光導波路は、インクジェット印刷技術を用いて形成するようにした。
第４の発明は、第２または第３の発明において、前記貫通孔は、前記プリント基板を作成する際にスルーホールとして作成するようにした。
第５の発明は、光信号が伝送できるプリント基板の製造方法であって、発光素子を含む光送信用ＩＣと、受光素子を含む光受信用ＩＣとをそれぞれ作成する第１工程と、前記光送信用ＩＣおよび前記光受信用ＩＣを少なくとも搭載するためのプリント基板を作成し、この作成の際に、少なくとも前記両ＩＣを搭載する個所に光信号を伝送するためのスルーホールをそれぞれ形成する第２工程と、第２工程で作成されたプリント基板の一方の面上に前記光送信用ＩＣおよび前記光受信用ＩＣをそれぞれ搭載し、この搭載の際に、前記各スルーホールの前記プリント基板の一方の面側の各開口部に、前記発光素子と前記受光素子とがそれぞれ臨むようにそれらを配置させる第３工程と、前記各スルーホールの前記プリント基板の他方の面側の各開口部同士を接続する薄膜状の光導波路を、前記プリント基板の他方の面上に作成する第４工程と、からなる。

第６の発明は、第５の発明において、前記第４工程における前記光導波路の作成は、インクジェット印刷技術を用いて行うようにした。
以上のような構成からなる本発明によれば、製造の際に従来からの手法（従来工程）との整合性が図れ、しかもその製造コストの低減化が図れる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明のプリント基板の実施形態の構成について、図１を参照して説明する。
この実施形態は、図１に示すように、光信号が伝送できるプリント基板１１であり、プリント基板１１の表面上には、光送信回路である光送信用ＩＣ１２および光受信回路である光受信用ＩＣ１３を少なくとも搭載するようにし、プリント基板１１の裏面上には、光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３との間で光信号の伝送を行うための薄膜状の光導波路１４を形成するようにしたものである。

さらに詳述すると、光送信用ＩＣ１２は、フェースダウン型のＩＣからなり、その底面側に光インタフェースとなる発光素子１５を含んでいる。光受信用ＩＣ１３は、フェースダウン型のＩＣからなり、光インタフェースとなる受光素子１６を含んでいる。
プリント基板１１の光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３を搭載する各個所のほぼ中央には、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホール１７、１８が、プリント基板１１の厚み方向にそれぞれ設けられている。
また、スルーホール１７、１８のプリント基板１１の表面側の各開口部には、発光素子１５および受光素子１６が臨むようにそれぞれ配置されている。さらに、スルーホール１７、１８のプリント基板１１の表面側の各開口部同士は、薄膜状の光導波路１４を介して接続されている。

光導波路１４は、プリント基板１１の裏面上に、光ファイバのコアとクラッドに相当する薄膜を形成したものであり、例えば、インクジェット印刷技術を用いて形成するようにした。
次に、図１に示すプリント基板の製造方法の一例について、図２を参照しながら説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板上に所望の回路を形成してＩＣチップ２１とし、この回路形成させたＩＣチップ２１上に、ＥＬＯ（エピタキシャルリフトオフ）技術により光素子２２を搭載する。
ここで、ＩＣチップ２１を光送信用に使用する場合には光素子２２として発光素子を搭載し、ＩＣチップ２１を光受信用に使用する場合には光素子２２として受光素子を搭載することになる。

これにより、従来の半導体製造工程との整合性を保ちつつ、ＩＣチップ２１上に発光素子や受光素子などの光素子２１を実装することができる。換言すると、従来の半導体工程を使用して光送信用ＩＣチップと光受信用ＩＣチップとを容易に製造できる。
次に、図２（Ｂ）に示すように、ＩＣチップ２１はフェースダウン（反転）してパッケージ２３内に実装され、そのパッケージ２３には光素子２２に係る光が入出力できる窓（光Ｉ／０）２４を追加して形成する。このとき、図示のように、ＩＣチップ２１側の配線パッドにはバンプ２５が接着される。

この結果、プリント基板１１に搭載される光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３が完成する（図２（Ｄ）参照）。
次に、図２（Ｃ）に示すように、上記で作成した光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３などを搭載させるためのプリント基板１１を作成する。このプリント基板１１の作成では、電気配線、および各種の部品を挿入して実装するためのスルーホール２６を設ける。このときに、プリント基板１１の光送信用ＩＣ１２および光受信用ＩＣ１３を搭載する各個所のほぼ中央に、光信号を伝送するためのスルーホール１７、１８を、プリント基板１１の厚み方向にそれぞれ設ける。

このため、プリント基板１１を作成するのに際して、光信号を伝送するためのスルーホール１７、１８の作成が追加されるが、その作成には電気配線用のスルーホール形成工程を利用するため、特別な工程は不要である。
次に、図２（Ｄ）に示すように、上記のように作成した光送信用ＩＣ１２、光受信用ＩＣ１３をプリント基板１１の表面上に搭載するとともに、他に必要な集積回路、抵抗２７、容量２０などの受動部品をプリント基板１１の表面または裏面上に搭載する。

光送信用ＩＣ１２、光受信用ＩＣ１３のプリント基板１１の表面上への搭載時には、スルーホール１７、１８のプリント基板１１の表面側の各開口部に、光送信用ＩＣ１２の発光素子１５および光受信用ＩＣ１３の受光素子１６が臨むように、それらが配置される。
そして、この状態で、従来のように一括してリフローによりはんだ接続を行う。このため、実装工程では特別な作業は不要である。

次に、図２（Ｅ）に示すように、プリント基板１１の裏面上には、スルーホール１７、１８のプリント基板１１の裏面側の各開口部同士を接続する光導波路１４を形成する。光導波路１４は、光信号を伝搬させるものであり、光ファイバのコアとクラッドに相当する薄膜からなり、例えばインクジェット印刷技術を用いて形成するのが最適である。
この際、電気配線パターン形成時に光導波路パターンの左右にガイドとなる銅パターン
を作成しておけば、インクジェット印刷技術による光配線パターニングを容易に行なうことができる。

以上説明したように、この実施形態によれば、製造の際に従来からの手法（従来工程）との整合性が図れ、しかもその製造コストの低減化が図れる。

本発明のプリント基板の実施形態の構成を示す断面図である。本発明のプリント基板の製造方法の工程を示す説明図である。従来技術を説明するための説明図である。従来の光配線技術を用いたプリント基板の一例を示す断面図である。従来の光配線技術を用いたプリント基板の他の一例を示す断面図である。

符号の説明

１１・・・プリント基板、１２・・・光送信用ＩＣ、１３・・・光受信用ＩＣ、１４・・・光導波路、１５・・・発光素子、１６・・・受光素子、１７、１８・・・スルーホール（貫通孔）。

Claims

光信号が伝送できるプリント基板であって、
前記プリント基板の一方の面上には、少なくとも光送信回路および光受信回路を搭載するようにし、
前記プリント基板の他方の面上には、前記光送信回路および光受信回路との間で光信号の伝送を行う薄膜状の光導波路を形成するようにしたことを特徴とするプリント基板。
前記光送信回路は発光素子を含む光送信用ＩＣからなるとともに、前記光受信回路は受光素子を含む光受信用ＩＣからなり、
前記プリント基板の所定位置であってその厚さ方向に向けて光信号を伝送するための２つの貫通孔をそれぞれ設け、
前記各貫通孔の前記プリント基板の一方の面側の各開口部には、前記発光素子と前記受光素子とをそれぞれ臨ませ、
かつ、前記各貫通孔の前記プリント基板の他方の面側の各開口部同士を、前記光導波路を介して接続させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプリント基板。
前記光導波路は、インクジェット印刷技術を用いて形成するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプリント基板。
前記貫通孔は、前記プリント基板を作成する際にスルーホールとして作成するようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプリント基板。
光信号が伝送できるプリント基板の製造方法であって、
発光素子を含む光送信用ＩＣと、受光素子を含む光受信用ＩＣとをそれぞれ作成する第１工程と、
前記光送信用ＩＣおよび前記光受信用ＩＣを少なくとも搭載するためのプリント基板を作成し、この作成の際に、少なくとも前記両ＩＣを搭載する個所に光信号を伝送するためのスルーホールをそれぞれ形成する第２工程と、
第２工程で作成されたプリント基板の一方の面上に前記光送信用ＩＣおよび前記光受信用ＩＣをそれぞれ搭載し、この搭載の際に、前記各スルーホールの前記プリント基板の一方の面側の各開口部に、前記発光素子と前記受光素子とがそれぞれ臨むようにそれらを配置させる第３工程と、
前記各スルーホールの前記プリント基板の他方の面側の各開口部同士を接続する薄膜状の光導波路を、前記プリント基板の他方の面上に作成する第４工程と、
からなることを特徴とするプリント基板の製造方法。
前記第４工程における前記光導波路の作成は、インクジェット印刷技術を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項５に記載のプリント基板の製造方法。