JP2007522664A - Circuit board and method for embedding optical components in a circuit board - Google Patents
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Abstract
本発明は、光学活性構成部品が少なくとも部分的に内部に埋め込まれる回路基板、ならびに光学活性構成部品を回路基板内に埋め込む方法に関する。少なくとも部分的に回路基板内に埋め込まれる構成部品は、構成部品の光学活性領域が回路基板の平面と本質的に直角であるように、回路基板内の光信号と光学活性接触をする。 The present invention relates to a circuit board in which an optically active component is at least partially embedded therein, and to a method of embedding an optically active component in a circuit board. A component that is at least partially embedded in the circuit board makes optically active contact with an optical signal in the circuit board such that the optically active area of the component is essentially perpendicular to the plane of the circuit board.
Description
本発明は、請求項1のプリアンブルに記載の、光学活性構成部品を回路基板に埋め込む方法に関する。また、本発明は、請求項13のプリアンブルに記載の回路基板に関する。
The invention relates to a method for embedding an optically active component in a circuit board according to the preamble of
従来技術による公開、例えば米国特許出願公開第2002/0141163号は、光電構成部品を回路基板内に埋め込む解決策を開示している。これらの解決策では、ミラーを使用して光信号を光バスに沿って構成部品に導く。これらの解決策における問題は、光信号の反転が光の強度を減衰させるので効率が低いことである。一般的な損失は約50%になることがある。 Prior art publications, such as US Patent Application Publication No. 2002/0141163, disclose a solution for embedding photoelectric components in a circuit board. In these solutions, mirrors are used to guide the optical signal along the optical bus to the component. The problem with these solutions is that the inversion of the optical signal is less efficient because it attenuates the light intensity. Typical losses can be around 50%.
従来技術によるいくつかの文献では、光信号はミラーなしで光バスに沿って導かれる。例えば、欧州特許公開第1376180号明細書は、光受送信モジュールがこれらのモジュールの間に配置された光バスと接するように、光受送信モジュールを回路基板に埋め込むことを開示している。光受送信モジュールは電気的に配線パターンに接続される。対応する解決策が米国特許第5521992号にも開示されている。米国特許第6477286号は、構成部品を回路基板に埋め込み、はんだボールを使用して回路基板のベースに取り付ける解決策を開示している。米国特許第4732446号は、構成部品のキャリアを回路基板に埋め込み、その回路基板を2つの他の回路基板の間に接続する解決策を開示している。
本発明は、光学活性構成部品を回路基板内に埋め込む新しいタイプの方法を創出しようとするものである。 The present invention seeks to create a new type of method for embedding optically active components in circuit boards.
本発明は、構成部品の光学活性領域が光バスの端部の近くに来ており、光学活性領域の表面が回路基板の平面と本質的に直角になる位置をとるように、上部および/または表面が光学活性である構成部品が回路基板内に部分的にまたは完全に埋め込まれるという思想に基づく。 The present invention allows the optically active area of the component to be near the end of the optical bus, so that the surface of the optically active area is positioned essentially perpendicular to the plane of the circuit board and / or Based on the idea that components whose surface is optically active are partially or fully embedded in the circuit board.
より詳細には、本発明による方法は、請求項1の特徴部分に提示されたものによって特徴づけられる。
More particularly, the method according to the invention is characterized by what is presented in the characterizing part of
次いで、本発明による構造は、請求項13の特徴部分に提示されたものによって特徴づけられる。
The structure according to the invention is then characterized by what is presented in the characterizing part of
本発明の好ましい実施形態による構造では、構成部品の第1の側面上に光学活性領域、および導電物質を含む1つの領域または複数の領域がある。構成部品が埋め込まれるとき、構成部品の光学活性領域が回路基板の平面と本質的に直角であるように、光学活性領域は光バスの端部の近くに配置される。光学活性領域は、例えば光の送信または受信を行う平面または曲面であることができる。活性領域はいくつかの副構成部品で構成された表面であることもできる。光の送信または受信を行う構成部品の活性領域の表面、副構成部品の表面は、回路基板の平面と直角に配置されることが好ましい。したがって、光信号は構成部品の活性領域の表面でまたは光バスの表面からまっすぐに方向づけられるので、信号は偏向される必要がない。これにより、光信号がミラーによって反射されるときに生じる光信号の減衰が避けられる。 In a structure according to a preferred embodiment of the present invention, there is an optically active region and a region or regions including a conductive material on the first side of the component. The optically active region is positioned near the end of the optical bus so that when the component is embedded, the optically active region of the component is essentially perpendicular to the plane of the circuit board. The optically active region can be, for example, a flat or curved surface that transmits or receives light. The active area can also be a surface composed of several subcomponents. The surface of the active region of the component that transmits or receives light and the surface of the subcomponent are preferably arranged at right angles to the plane of the circuit board. Thus, since the optical signal is directed straight at the surface of the active area of the component or from the surface of the optical bus, the signal need not be deflected. This avoids attenuation of the optical signal that occurs when the optical signal is reflected by the mirror.
回路基板の導電層への電気接続は、導電物質を含む構成部品の領域を通して行うことができる。導電物質は、例えば、光学活性領域と同じ構成部品の側面上、および反対の側面上、または隣接する側面上にあることができる。 Electrical connection to the conductive layer of the circuit board can be made through the region of the component containing the conductive material. The conductive material can be, for example, on the same side of the component as the optically active region and on the opposite side or on an adjacent side.
かなりの利点が本発明の使用によって得られる。以前の解決策では、基板の平面から離れたところの光信号の反転により、信号の強度にかなりの損失が生じる。光信号の反転による損失は一般に約50%である。例えば、送信機から受信機までの光経路が2つの光反転を含む場合、信号強度の75%が、信号の反転に起因する損失のためだけで失われることになる。 Significant advantages are obtained through the use of the present invention. In previous solutions, inversion of the optical signal away from the plane of the substrate results in a significant loss in signal strength. The loss due to inversion of the optical signal is generally about 50%. For example, if the optical path from the transmitter to the receiver includes two optical inversions, 75% of the signal strength will be lost only due to loss due to signal inversion.
本発明は多くの好ましい実施形態を有する。本発明の使用によって、検出器や発光学構成部品などの電気光学構成部品を効率よく埋め込むことが可能である。活性光学構成部品、特に上面から光の送信または検出を行う構成部品を、回路基板の上部上および/または表面上に埋め込むことが好ましい。そのような構成部品は、1つの側面に、光学活性領域および少なくとも1つの導電領域の両方を備える。そのような構成部品は、製造に特別な技術を必要とする、側面から光を放出または検出する光学構成部品よりも製造するのがかなり安価である。 The present invention has many preferred embodiments. By using the present invention, it is possible to efficiently embed electro-optic components such as detectors and light emitting components. Active optical components, particularly those components that transmit or detect light from the top surface, are preferably embedded on the top and / or surface of the circuit board. Such components comprise both an optically active region and at least one conductive region on one side. Such components are considerably less expensive to manufacture than optical components that emit or detect light from the side, requiring special techniques for manufacturing.
以下で、本発明は、適用例を使用し、添付図面を参照して、非常に詳細に検討される。適用例は、特許請求の範囲によって定義される保護の範囲を決して制限しようとするものでない。 In the following, the invention will be examined in great detail using application examples and with reference to the accompanying drawings. The application is in no way intended to limit the scope of protection defined by the claims.
本発明に関して、「回路基板」という用語は、一般的にパターン化されている少なくとも2つの導体層すなわち導電性信号層が存在する多層回路基板を指す。パターニングは、導体層が一様でなく、電気的に相互に絶縁されている導体の形状をなす導体パターンの形状であることを指す。導体は、何らかの導電物質、一般に金属、通常は銅からなる。導体層は互いに絶縁層によって分離される。回路基板の導体層または絶縁層のうちの少なくとも1つは光バスを含む。 In the context of the present invention, the term “circuit board” refers to a multilayer circuit board in which there are generally at least two conductor layers or conductive signal layers that are patterned. Patterning refers to the shape of a conductor pattern in which conductor layers are not uniform and are in the form of conductors that are electrically insulated from each other. The conductor consists of some conductive material, generally a metal, usually copper. The conductor layers are separated from each other by an insulating layer. At least one of the conductor layer or the insulating layer of the circuit board includes an optical bus.
「光バス」という用語は、それに沿って光信号を構成部品に導くか、または構成部品から導き出すことを可能にするチャネルを指す。光バスを適切な物質で充填し、光のための経路を形成することができる。充填に適する物質は、例えば、様々なポリマーまたはガラス様物質である。 The term “optical bus” refers to a channel along which an optical signal can be directed to or derived from a component. The optical bus can be filled with a suitable material to form a path for light. Suitable materials for filling are, for example, various polymers or glass-like materials.
光バスの構造は、例えば米国特許出願公開第2003/0006068号に開示されている。 The structure of the optical bus is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/006068.
光電子構成部品が少なくとも部分的に埋め込まれる回路基板構造は、絶縁物質だけが構成部品の埋込み場所にあるものであることが好ましい。したがって、凹部は、レーザ穴あけ法または他の同様の穴あけ法を使用して、構成部品の埋込み場所に、金属層で終わる所望の埋込み深さに作製することができる。例えば、最初の凹部がまず機械加工によって作製され、次いでレーザ穴あけ法によって仕上げられるようないくつかの方法を使用することも可能である。 The circuit board structure in which the optoelectronic component is at least partially embedded is preferably such that only the insulating material is in the location where the component is embedded. Thus, the recesses can be made using laser drilling or other similar drilling methods to the desired embedding depth ending with the metal layer at the component embedding location. For example, it is possible to use several methods in which the initial recess is first made by machining and then finished by laser drilling.
構成部品用の凹部は、それが回路基板中の光バスを横切るように作製される。横断することという用語は、共通のインターフェースが凹部と光バスとの間に形成され、光バスに沿って進む信号が、そのインターフェースを通って光バスから凹部に移り、またはそれに対応して光信号が凹部から移って光バスに沿って進むということを指す。本文書では、そのようなインターフェースを横断表面と呼ぶ。横断表面は、完全に光バスを中断させることが好ましく、光バスに沿った移動の方向と本質的に直角であることが好ましい。有利な場合には、横断表面は、光バスの端部で光バスの断面に本質的に対応する。実際の横断表面はどのような適切な方法を使用しても製造することができるが、製造技術に関して、横断表面を作製する際に、光バスの物質がバスの端部で除去されるように横断表面を製造するのが最も簡単である。いくつかの実施形態では、物質の除去は凹部の作製に関連して行われる。 The recess for the component is made so that it traverses the optical bus in the circuit board. The term traversing means that a common interface is formed between the recess and the optical bus, and a signal traveling along the optical bus moves from the optical bus through the interface to the recess or correspondingly an optical signal. Means moving from the recess and proceeding along the optical bus. In this document, such an interface is referred to as a transverse surface. The transverse surface preferably completely interrupts the optical bus and is preferably essentially perpendicular to the direction of movement along the optical bus. Advantageously, the transverse surface essentially corresponds to the cross section of the optical bus at the end of the optical bus. The actual crossing surface can be manufactured using any suitable method, but with respect to the manufacturing technique, when creating the crossing surface, the material of the optical bus is removed at the end of the bus. It is easiest to produce a transverse surface. In some embodiments, the removal of material is performed in connection with the creation of the recess.
構成部品が凹部に埋め込まれるとき、構成部品の周りに残る空所は部分的にまたは完全に何らかの適切な絶縁物質を使用して充填される。構成部品の光学活性領域と光バスの端部との間の凹部は透明な絶縁物質、好ましくは光バスが含むものと同じ物質で充填される。構成部品の周りの他の方向の空所は、同じまたは何らかの他の絶縁物質で部分的にまたは完全に充填することができる。回路基板の製造に関して、絶縁物質が光バスと同じ透明物質である場合、製造はより容易である。ある実施形態では、凹部の少なくとも1部を無充填のままにしておくことができる。 When the component is embedded in the recess, the void remaining around the component is partially or completely filled using any suitable insulating material. The recess between the optically active area of the component and the end of the optical bus is filled with a transparent insulating material, preferably the same material that the optical bus contains. Other directional cavities around the component can be partially or fully filled with the same or some other insulating material. For circuit board manufacture, the manufacture is easier if the insulating material is the same transparent material as the optical bus. In some embodiments, at least a portion of the recess can be left unfilled.
構成部品は、構成部品の光学活性領域が光バスの横断表面の近くに来るように凹部内に配置される。この場合、「近くに」という概念は、光バスの横断表面が構成部品の光学活性領域に接触する特別な場合も含むことを意図する。動作上、「近くに」という概念は、光バスに沿って進む信号を、光バスから横断表面に、およびあり得る媒体を通って構成部品の活性領域に、逆もまた同様に、十分に効果的に移すことを可能にする距離および位置を指す。実際的な実施形態では、光学活性領域の表面と光バスの横断表面との間の距離は、一般に0〜2ミリメートルの範囲に、好ましくは100〜500マイクロメートルの範囲にある。 The component is placed in the recess so that the optically active area of the component is near the cross-surface of the optical bus. In this case, the concept “near” is intended to include the special case where the transverse surface of the optical bus contacts the optically active area of the component. In operation, the concept of “near” is sufficient for signals traveling along the optical bus, from the optical bus to the transverse surface, and through the possible medium to the active area of the component, and vice versa. Refers to the distance and position that allows to be moved. In practical embodiments, the distance between the surface of the optically active region and the transverse surface of the optical bus is generally in the range of 0-2 millimeters, preferably in the range of 100-500 micrometers.
構成部品は、電気的接触部を形成するために、構成部品の1つまたは複数の側面上に導電物質を含むことができる。構成部品を回路基板内の異なる高さにある導体層に電気的に接続できる。例えば、回路基板の第1の表面上の導体層および回路基板の第2の表面上の導体層に接続を行うことができる。この場合、回路基板の第1の表面は構成部品埋込み側を指し、第2の表面は回路基板の反対側の表面を指す。構成部品は、当然、回路基板の表面の導体層に加えてまたは代わりに、回路基板内部の1つまたは複数の導体層に接続することもできる。 The component can include a conductive material on one or more sides of the component to form an electrical contact. The components can be electrically connected to conductor layers at different heights in the circuit board. For example, a connection can be made to the conductor layer on the first surface of the circuit board and the conductor layer on the second surface of the circuit board. In this case, the first surface of the circuit board refers to the component-embedded side, and the second surface refers to the opposite surface of the circuit board. The components can of course be connected to one or more conductor layers inside the circuit board in addition to or instead of the conductor layers on the surface of the circuit board.
回路基板の第1の表面の導体層への接続は、構成部品と回路基板との間の凹部が絶縁物質で完全には充填されず、代わりに上部分が導電物質で充填され、それを通して構成部品の導電物質を回路基板の表面上の導電層に接続することができるように行うことができる。あるいは、絶縁物質を構成部品の埋込み場所と回路基板との間の凹部から除去し、導電物質と置き替えることができる。導電物質は、それが光信号の移動に障害を与えることがある、光バス上の箇所まで延びないことが好ましい。必要ならば、導電物質が光信号の進行に障害を与えない場合、導電物質を凹部の底まで完全に延ばすことができる。 The connection to the conductor layer on the first surface of the circuit board is such that the recess between the component and the circuit board is not completely filled with an insulating material, but instead the upper part is filled with a conductive material and configured therethrough This can be done so that the conductive material of the component can be connected to the conductive layer on the surface of the circuit board. Alternatively, the insulating material can be removed from the recess between the component embedding location and the circuit board and replaced with a conductive material. The conductive material preferably does not extend to a point on the optical bus where it may interfere with the movement of the optical signal. If necessary, the conductive material can be fully extended to the bottom of the recess if the conductive material does not interfere with the progress of the optical signal.
構成部品の導電物質はいくつかの接続を通して回路基板の第1の表面上の導体層に接続することができ、または接続のいくつかは回路基板の第1の表面の導体層に行われ、いくつかの接続は回路基板の第2の表面の導体層に行われることができる。回路基板の製造段階では、構成部品の下の埋込み深さに連続または不連続の金属層を残すことができ、金属層は同じ高さにある導体層と同じ物質からなることが好ましい。構成部品は、他の接続が構成部品の下面によって行われる場合、導電性接着剤、はんだ、または導電性ポリマーを使用してこの金属層に取り付けることができる。次いで、構成部品の下の金属層は、回路基板の下面に配置された導体層に、マイクロ・バイア法などの何らかの適切なフィード・スルー法を使用して接続することができる。あるいは、接続のすべてが構成部品の上側で行われる場合、構成部品は絶縁性接着剤を使用して金属層に取り付けることができる。好ましい実施形態によれば、回路基板の側面に配置される、活性の上面をもつ光学構成部品は、導電性接着剤を使用して下の金属層に接続される。 The conductive material of the component can be connected to the conductor layer on the first surface of the circuit board through several connections, or some of the connections are made to the conductor layers on the first surface of the circuit board, Such a connection can be made to the conductor layer on the second surface of the circuit board. In the manufacturing stage of the circuit board, a continuous or discontinuous metal layer can be left at the embedded depth under the component, and the metal layer is preferably made of the same material as the conductor layer at the same height. The component can be attached to this metal layer using a conductive adhesive, solder, or conductive polymer when other connections are made by the lower surface of the component. The metal layer under the component can then be connected to a conductor layer disposed on the lower surface of the circuit board using any suitable feed-through method, such as a micro via method. Alternatively, if all of the connections are made on the top side of the component, the component can be attached to the metal layer using an insulating adhesive. According to a preferred embodiment, an optical component with an active top surface, disposed on the side of the circuit board, is connected to the underlying metal layer using a conductive adhesive.
接続または接続のいくつかは、例えば、ボンディング(例えば、金線またはアルミニウム線を使用するワイヤボンディングまたは導電性接着剤)を使用して回路基板の表面上または内部に配置された導体層に行うこともできる。 Some of the connections or connections are made to a conductor layer placed on or in the surface of the circuit board using, for example, bonding (eg, wire bonding using gold or aluminum wires or conductive adhesive) You can also.
「構成部品」は、一般に、光電子構成部品、例えば検出器または発光学構成部品である。したがって、構成部品は受信と同様に送信にも等しく適することができる。構成部品は、上部および/または表面上が活性である光学構成部品、特に上面から光を放出または検出する構成部品であることが好ましい。上面から光を放出または検出する構成部品は、同じ側面上に導電物質を含む領域、すなわちアノード接触部などの電気的接触部ならびに光学活性領域がある構成部品であることが好ましい。導電物質を含む第2の領域すなわちカソード接触部などの電気的接触部は、光学活性領域と同じ構成部品の側面上、または構成部品の反対側面上に配置することができる。構成部品が回路基板の側面の所定の場所に設定されると、光学活性領域の表面ならびにまた電気的アノードおよびカソード接触部(パッド)は回路基板の表面と直角に置かれる。活性光学構成部品の例は、フォトダイオード、フォト・レーザ、およびLEDである。 A “component” is generally an optoelectronic component, such as a detector or a light emitting component. Thus, the components can be equally suitable for transmission as well as reception. The component is preferably an optical component that is active on the top and / or surface, particularly a component that emits or detects light from the top surface. The component that emits or detects light from the top surface is preferably a component that has a conductive material on the same side, ie, an electrical contact such as an anode contact, as well as an optically active region. An electrical contact, such as a second region containing a conductive material, ie a cathode contact, can be located on the same side of the component as the optically active region, or on the opposite side of the component. When the component is set in place on the side of the circuit board, the surface of the optically active area and also the electrical anode and cathode contacts (pads) are placed perpendicular to the surface of the circuit board. Examples of active optical components are photodiodes, photo lasers, and LEDs.
構成部品は回路基板内に部分的にまたは完全に埋め込むことができ、回路基板の側面のいずれかに取り付けることができる。 The components can be partially or fully embedded in the circuit board and can be attached to either side of the circuit board.
光学構成部品の「活性領域」という用語は、所望の機能を実現するために光の送信および/または受信を行う光学構成部品の表面を指す。半導体構成部品の活性領域は、例えば、電気エネルギーを光エネルギーに、逆もまた同様に、変換することができる。また、受信される光は、例えば活性領域に電荷キャリアを放出し、それにより構成部品の導電率は変化することができる。活性領域という用語は、また、光の送信または受信を行ういくつかの副構成部品から構成される構成部品の表面を指す。半導体レーザ、LED、またはフォトダイオードなどの光送信または受信半導体は、例えば、活性領域の機能を備える。 The term “active region” of an optical component refers to the surface of the optical component that transmits and / or receives light to achieve a desired function. The active region of a semiconductor component can, for example, convert electrical energy into light energy and vice versa. Also, the received light emits charge carriers, for example, into the active region, which can change the conductivity of the component. The term active region also refers to the surface of a component made up of several subcomponents that transmit or receive light. Optical transmitting or receiving semiconductors such as semiconductor lasers, LEDs or photodiodes have, for example, the function of the active region.
何層の導体層を使用可能にするかは用途に依存する。半導体層のうちの少なくとも1つは0、すなわち接地基準面に相当し、接地基準面は接地されるか、または何らかの他の零電位、例えば回路の零電位に接続されることができる。 The number of conductor layers that can be used depends on the application. At least one of the semiconductor layers corresponds to 0, ie, a ground reference plane, which can be grounded or connected to some other zero potential, eg, a circuit zero potential.
必要ならば、構成部品は、例えば導電性ステッカーを使用して、構成部品の上の方から、すなわち構成部品の埋込み側から保護することができる。 If necessary, the component can be protected from the top of the component, i.e. from the embedded side of the component, for example using a conductive sticker.
埋め込まれた構成部品の周りに、回路基板の方向から来る電磁放射に対して保護する層、すなわちいわゆるEMIシールドがあることもできる。好ましい構造が、例えば、まだ未公開のフィンランド特許出願第20031796号に開示されている。EMIシールドを構成するために、凹部は回路基板の構成部品の埋込み場所の周りに作製され、凹部は導電物質で平坦にされるかまたは充填され、平坦にされたまたは充填された凹部が構成部品の周りにベゼルを形成し、ベゼルが構成部品を少なくとも回路基板の横方向から来る電磁放射から保護する。構成部品およびベゼルを互いに絶縁する絶縁層は、形成されるベゼルと構成部品用の埋込み開口部との間に残されることが好ましい。本発明の場合では、シールド用ベゼルは連続してはならない。すなわち代わりに開口部が光バスの場所に残されるべきである。さらに、開口部の物質は透明であるべきであり、それにより光信号は光バスから物質を通って構成部品に、または構成部品から光バスに移動できる。「透明な」という用語は、使用される波長に対するものであり、すなわち、透明な物質は、使用される波長を容易に通すが、他の波長には不透明であると理解されるべきである。したがって、適用に関して、透明な物質は、例えば、赤外線波長の光を通すが、人間の目に見える波長を通さないようにできる。 There can also be a layer around the embedded component that protects against electromagnetic radiation coming from the direction of the circuit board, ie a so-called EMI shield. A preferred structure is disclosed, for example, in the unpublished Finnish patent application 20031796. To construct the EMI shield, a recess is made around the embedding location of a circuit board component, the recess is flattened or filled with a conductive material, and the flattened or filled recess is a component. The bezel protects the component from electromagnetic radiation coming from at least the lateral direction of the circuit board. The insulating layer that insulates the component and the bezel from each other is preferably left between the formed bezel and the embedded opening for the component. In the present case, the shielding bezel must not be continuous. That is, an opening should instead be left at the location of the optical bus. Further, the material in the opening should be transparent so that optical signals can travel from the optical bus through the material to the component or from the component to the optical bus. The term “transparent” is relative to the wavelength used, that is, a transparent material should be understood to easily pass the wavelength used but is opaque to other wavelengths. Thus, for application, a transparent material can, for example, pass light of infrared wavelengths but not visible wavelengths to the human eye.
光バス用に可能な物質は、例えばシロキサンポリマー、アクリレート、ポリイミド、オレフィン、SU−8、ゾル−ゲル、ORMOCER(有機的変性セラミクス、ORganically MOdified CERamics)、PMGITM、およびUltemである。 Possible materials for the optical bus are, for example, siloxane polymers, acrylates, polyimides, olefins, SU-8, sol-gels, ORMOCER (Organically Modified Ceramics), PMGITM, and Ultem.
回路基板の導電層の間の絶縁物質は、プラスチック、エポキシ、または何らかの同様の物質であることができる。絶縁物質は電気的伝達経路として作用しない物質である。絶縁物質は例えば次のグループから選択することができる:様々な樹脂、エポキシガラス、ポリイミド(例えば、Dupont社のKAPTON(商標))、ポリイミド−石英、ポリエステル、アクリル、ビスマレイミド、トリアトシン(triatsine)、ガラス繊維、シアン酸エステルガラス、XPC(紙フェノール)、FR−1(フェノール樹脂バインダーを含む紙物質)、FR−2(フェノール樹脂バインダーUL94−V0を含む紙物質)、FR−3(エポキシ樹脂を含む紙物質)、FR−4(ガラスファイバエポキシ積層板)、CEM(複合エポキシ物質)、CEM−1(紙積層板、その中にガラス繊維織物の1つの層(7628)がある)、CEM−3(ガラスエポキシ)、芳香族ポリアミド(アラミド繊維、例えばDupont社のケブラー(商標)(Kevlar)、エポキシ−ケブラー、またはNobel社のトワロン(登録商標)(Twaron)、PTFE(テフロン(登録商標)))、ベンゾシクロブテン、マイクロ繊維積層板、ベークライト。 The insulating material between the conductive layers of the circuit board can be plastic, epoxy, or some similar material. An insulating material is a material that does not act as an electrical transmission path. The insulating material can be selected, for example, from the following groups: various resins, epoxy glass, polyimide (eg, Dupont KAPTON ™), polyimide-quartz, polyester, acrylic, bismaleimide, triatosine, Glass fiber, cyanate ester glass, XPC (paper phenol), FR-1 (paper material containing phenol resin binder), FR-2 (paper material containing phenol resin binder UL94-V0), FR-3 (epoxy resin) Paper material), FR-4 (glass fiber epoxy laminate), CEM (composite epoxy material), CEM-1 (paper laminate, in which there is one layer of glass fiber fabric (7628)), CEM- 3 (glass epoxy), aromatic polyamide (aramid fiber, eg Du ont's Kevlar (TM) (Kevlar), epoxy - Kevlar or Nobel's Twaron (registered trademark) (Twaron), PTFE (Teflon)), benzocyclobutene, microfiber laminates, Bakelite.
特別な基材は、一般にアルミニウム、LTCC(低温同時焼成セラミックス)、HTCC(高温同時焼成セラミックス)、ガラス、石英/二酸化ケイ素、AlN、SiC、シリコン、BeO、およびBNであることができる。 Special substrates can generally be aluminum, LTCC (low temperature cofired ceramics), HTCC (high temperature cofired ceramics), glass, quartz / silicon dioxide, AlN, SiC, silicon, BeO, and BN.
回路基板において絶縁物質として使用され、挙げられるプラスチックには、以下のものが含まれる:ポリエテン、ポリプロペン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン(例えば、デンソー社および三菱樹脂社によって開発されたPALAP(商標))、ポリ塩化ビニル、スチレンプラスチック、セルロースプラスチック、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアクリルニトリル、ポリカーボネート、ポリエテンテレフタレート、およびフルオロプラスチック(fluor plastics)。 Plastics used as insulating materials in circuit boards include, but are not limited to: polyethene, polypropene, polybutene, polymethylpentene, polyamide, polyimide, polysulfone, polyetheretherketone (eg, Denso and Mitsubishi Plastics) PALAP ™, developed by the company, polyvinyl chloride, styrene plastic, cellulose plastic, polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylonitrile, polycarbonate, polyethene terephthalate, and fluoroplastics.
導電性ポリマーおよび接着剤は、熱硬化性ポリマーおよび熱可塑性ポリマーに分類できる。導電率を高めるために、フィラー、例えば銀、金、またはニッケルを使用することができる。 Conductive polymers and adhesives can be classified into thermosetting polymers and thermoplastic polymers. In order to increase the conductivity, fillers such as silver, gold, or nickel can be used.
導電性ポリマーは、例えばポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ(p−フェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリ/2,3エチルジオキシトフェン(poly/2,3−ethyldioxitophene))である。 The conductive polymer is, for example, polyacetylene, polythiophene, polypyrrole, poly (p-phenylene vinylene, polyaniline, poly / 2,3-ethyldioxytophene).
導電性接着剤は、通常3つの主成分、すなわち、導電性フィラーと、エポキシ、変性エポキシ、またはシリコーンなどのポリマーと、例えば帯電防止性を与える添加物/作用物質とからなる。硬化/乾燥は、使用される接着剤に応じてUV光または熱を使用して行われる。ある接着剤は室温ですでに乾燥していることがある。 Conductive adhesives usually consist of three main components: a conductive filler, a polymer such as epoxy, modified epoxy, or silicone, and an additive / agent that provides, for example, antistatic properties. Curing / drying is done using UV light or heat depending on the adhesive used. Some adhesives may already be dry at room temperature.
商用の(1成分または2成分)等方導電性接着剤には、以下のもの(商品名、商標)が含まれる。
Emerson & Cumming社
Ablebond 976−1、可撓性、導電性接着剤、フィラー銀(filler silver)
Ablebond 84−ILMI NB、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀
Eccobond 57 C、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀
Eccobond 50298、2成分、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀
AMICON C 850−6、エポキシ接着剤、フィラー銀
AMICON CE 8500、導電性、変性エポキシ接着剤、フィラー銀
Northrop Grumman社
SE−SECURE 9502、導電性接着剤、フィラー銀
Loctite社
Product 3880、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀(特に、EMI構成部品取付け用)
Product 3888、エポキシ接着剤、フィラー銀
Product 5420、導電性シリコーン
Product 5421 RTV、シリコーン(EMI/RFIシールディングを備える)
Dow Corning社
DA 6524、導電性シリコン接着剤
DA 6533、導電性および熱伝導性シリコーン接着剤
Panacol−Elosol社
Elecolit 312 LV、無溶剤エポキシ接着剤、フィラー銀
Elecolit 323、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀
Elecolit 342、導電性アクリレート接着剤、フィラー銀
Elecolit X−160378、導電性エポキシ接着剤、フィラー銀
Commercial (one-component or two-component) isotropic conductive adhesives include the following (trade names, trademarks).
Emerson & Cumming Ablebond 976-1, flexible, conductive adhesive, filler silver
Ablebond 84-ILMI NB, conductive epoxy adhesive, filler silver Eccobond 57 C, conductive epoxy adhesive, filler silver Eccobond 50298, two components, conductive epoxy adhesive, filler silver AMICON C 850-6, epoxy adhesive, Filler silver AMICON CE 8500, conductive, modified epoxy adhesive, filler silver
Northrop Grumman SE-SECURE 9502, conductive adhesive, filler silver
Loctite Product 3880, conductive epoxy adhesive, filler silver (especially for EMI component mounting)
Product 3888, epoxy adhesive, filler silver Product 5420, conductive silicone Product 5421 RTV, silicone (with EMI / RFI shielding)
Dow Corning DA 6524, Conductive Silicone Adhesive DA 6533, Conductive and Thermal Conductive Silicone Adhesives Pancol-Elosol Elecolit 312 LV, Solventless Epoxy Adhesive, Filler Silver Elecolit 323, Conductive Epoxy Adhesive, Filler Silver Elecolit 342, conductive acrylate adhesive, filler silver Elecolit X-160378, conductive epoxy adhesive, filler silver
商用の(1成分または2成分)異方導電性接着材には、以下のもの(商品名、商標)が含まれる。
Loctite社
Product 3441、エポキシ接着剤、金表面化ポリマー(gold−surfaced polymer)
Product 3446、エポキシ接着剤、可融性フィラー
Product 3440、金ポリマー・フィラー
Product 3445、可溶はんだフィラー(fusible solder filler)
Telephus社
AcpMatシリーズ、導電性フィラーおよび他の特別フィラー剤を含むエポキシ系接着剤樹脂ペースト
Commercial (one-component or two-component) anisotropic conductive adhesives include the following (trade names and trademarks).
Loctite Product 3441, epoxy adhesive, gold-surfaced polymer
Product 3446, epoxy adhesive, fusible filler Product 3440, gold polymer filler Product 3445, fusible solder filler
Telehus AcpMat series, epoxy adhesive resin paste containing conductive filler and other special fillers
図1は、回路基板の1つの基本的構造の断面を示す。回路基板の製造に関して、交互の導電層1および絶縁層2が回路基板に構成される。さらに、光バスは回路基板内を延びており、それに沿って光信号を構成部品に送信し、または構成部品から送信することができる。この例の回路基板では、少なくとも2つの導体層、すなわち、バスの上の1つの導体層およびバスの下の1つの導体層がある。一般に、光層の上または下に2つから4つの導体層がある。光層は、導体層だけでなく絶縁層の位置に配置することができる。さらに、導電層のうちの1つを接地基準レベル、すなわち0レベルに対応させることが可能である。
FIG. 1 shows a cross section of one basic structure of a circuit board. For the production of circuit boards, alternating
回路基板の製造段階で構成部品が回路基板内により容易に埋め込まれるようにするために、少なくとも1つの側面すなわち構成部品埋込み場所に面する側面で、導電層から離れており、したがって絶縁物質のみを含む領域が、構成部品埋込み場所に構成される。図1に示される実施形態では、開口部は構成部品埋込み場所の埋込み深さにある導体層1に残される。回路基板の製造段階では、同じ高さにある導体層1の物質、例えば銅で形成される連続または不連続の金属層5をこの開口部内に残すことができる。絶縁物質2は開口部内に残される。
In order to make it easier to embed components in the circuit board during the circuit board manufacturing stage, at least one side, i.e. the side facing the component embedding location, is separated from the conductive layer and thus only the insulating material A region to be included is configured at a component embedding location. In the embodiment shown in FIG. 1, the opening is left in the
構成部品を構成部品埋込み場所の下の導体層1に電気的に接触させることが望まれる場合、金属層5の製造に先立ち、何らかの適切なフィード・スルー法、例えばマイクロ・バイア法を使用して、構成部品埋込み場所にある絶縁層2を通って下に位置する導体層までフィード・スルー6を作製することが最適である。フィード・スルー6は、金属などの何らかの導電物質からなる。
If it is desired to make the component in electrical contact with the
図2は図1の回路基板に穴あけされた凹部4の断面を示す。構成部品埋込み場所の下の埋込み深さに配置された導体層まで延びる凹部4は、選択性レーザ穴あけまたは類似の方法によって構成部品埋込み場所において回路基板に掘削される。導体層は、穴あけの深さ制御を容易にするために、穴あけが行われる全領域の下にあることが好ましい。導体層1が掘削区域にないことが好ましく、それにより金属導体層を使用して深さ制御を行うことができる。例えば、選択性レーザ穴あけは金属を浸食せず、絶縁層のみ浸食するので、掘削は導体層1に達すると停止することになる。
FIG. 2 shows a cross section of a recess 4 drilled in the circuit board of FIG. A recess 4 extending to a conductor layer located at the embedding depth below the component embedding location is drilled into the circuit board at the component embedding location by selective laser drilling or similar methods. The conductor layer is preferably under the entire area where drilling is performed to facilitate control of the depth of drilling. It is preferred that the
図3は、図1および2の回路基板の側面の所定の場所に埋め込まれる構成部品8の断面を示す。図3の実施形態では、構成部品の2つの別々の側面上に導電物質10および12があり、それらによって構成部品は回路基板内の異なる高さに位置する導体層、例えば回路基板の第1の表面に位置する導体層1および第2の表面に位置する導体層1に接続することができる。構成部品の1つの側面は光学活性領域11を含む。構成部品は、光学活性領域の表面が、光信号の移動方向と、したがってまた回路基板の平面と本質的に直角であるように所定の場所に埋め込まれる。図3の実施形態では、光学活性領域11および導電物質を含む領域12は構成部品の同じ側面上にあり、導電物質10を含む第2の領域は反対の側面上にある。導電物質の領域のうちの1つは、光学活性領域に隣接する側面上にあることもある。
FIG. 3 shows a cross section of the
構成部品8は、例えば、等方性または異方性の導電性接着剤7を使用して、またははんだ付けによって、または十分に高い導電率をもつ導電性ポリマーを使用して、接触ベースに取り付けられる。図3の実施形態では、構成部品は導電性接着剤7を使用して金属層5に取り付けられる。構成部品8の下に位置する導電性導体層1への電気接続は、絶縁層2を通る何らかのフィード・スルー法、例えばマイクロ・バイア法(マイクロ・バイア5)を使用して行うことができる。構成部品8の下の導体層1は、電気接続が構成部品8の埋込み場所の下の絶縁層2を通して行われた後でのみ構成することができる。あるいは、構成部品8の埋込み場所の下の導体層1が用意され、それによって接続を行うことができる。
The
すべての接続が、導電性接着剤、ワイヤボンディング、または何らかの他の適切な方法を使用して構成部品の上から行われる場合、構成部品は非導電性接着剤を使用してベースに取り付けることもできる。 If all connections are made from above the component using conductive adhesive, wire bonding, or some other suitable method, the component can also be attached to the base using non-conductive adhesive it can.
図4は、図1および図2の回路基板の所定の場所に埋め込まれた構成部品8の断面を示す。構成部品8の埋込みの後、構成部品の周りに残る凹部4は、何らかの適切な絶縁物質9で部分的または完全に充填される。本質的なファクタは、絶縁物質が少なくとも構成部品の光学活性領域11と光バスとの間の領域を充填し、少なくともこの点で絶縁物質が透明であるということである。絶縁物質9は、光バス3の物質と同じ物質であることが好ましい。構成部品8の他の側面上の絶縁物質9も同じ物質であり、光バス3の絶縁物質であることが好ましい。
FIG. 4 shows a cross section of the
図5は、図1および2の回路基板の所定の場所に埋め込まれ、回路基板の異なる高さにある導体層に、例えば回路基板の第1の表面上の導体層1に、または第2の側面の導体層に、または両方に接続された構成部品8の断面を示す。導電性接着剤またはポリマーなどの導電物質13で充填されたピットが構成部品8と回路基板との間の凹部4の上部分に構成されるように、構成部品の第1の表面上の導電物質の層12を回路基板の第1の表面上の導体層1に接続することができる。構成部品8と回路基板との間の凹部4が絶縁物質で完全に充填される場合、絶縁物質は除去され、導電物質13と置き替えられるべきである。あるいは、凹部4は光バス3の少し上まで充填され、凹部の上部分は導電物質で充填される。電気的接触部は、構成部品と回路基板との間の凹部3の上部分の導電物質13の領域によって、構成部品の第1の側面上の導電物質の層12と回路基板の第1の表面の導体層1との間に形成されることができる。
FIG. 5 is embedded in place on the circuit board of FIGS. 1 and 2 and is applied to conductor layers at different heights of the circuit board, for example to the
電気接続は、構成部品の第2の側面に配置された導電物質10を通して、回路基板の第2の表面に配置された導体層1に行うこともできる。電気的接触部は、構成部品の取付け点の導電性接着剤7、はんだ、またはポリマーから、構成部品埋込み場所の下に配置された金属層5を通り、マイクロ・バイア6により構成部品の下に配置された導体層1まで形成することができる。
Electrical connection can also be made to the
あるいは、接続、または接続の一部は、回路基板の第1または第2表面に配置された導体層に、ボンディング(例えば金線またはアルミニウム線を使用するワイヤボンディング)を使用して行われる。 Alternatively, the connection, or part of the connection, is made using bonding (for example, wire bonding using gold wire or aluminum wire) to the conductor layer disposed on the first or second surface of the circuit board.
必要ならば、構成部品は、構成部品の上からすなわち構成部品の取付け点の反対側から、例えば導電性ステッカーを使用して保護することができる。 If necessary, the component can be protected from above the component, i.e. from the opposite side of the mounting point of the component, for example using a conductive sticker.
Claims (17)
凹部(4)が、前記構成部品(8)の埋込み場所に、前記凹部が前記光バス(3)を横切るように形成され、
1つの側面に前記光学活性領域(11)および少なくとも1つの導電領域(10、12)の両方を含む前記構成部品が、前記構成部品の前記光学活性領域(11)が前記光バスの横断表面の近くに来ており、前記光学活性領域の表面が前記回路基板の平面と本質的に直角であるように所定の場所に設定されることを特徴とする方法。 A method of at least partially embedding a component (8) in a circuit board, said component comprising an optically active region (11), said circuit board comprising alternating conductor layers (1) and insulating layers (2) As well as at least one optical bus (3),
A recess (4) is formed at a location where the component (8) is embedded so that the recess crosses the optical bus (3);
The component comprising both the optically active region (11) and at least one conductive region (10, 12) on one side is such that the optically active region (11) of the component is a transverse surface of the optical bus. Approaching and being set in place so that the surface of the optically active region is essentially perpendicular to the plane of the circuit board.
光信号を前記構成部品に導くか、または前記構成部品から導き出すことができる光バス(3)とを備える回路基板であって、
前記構成部品(8)は、前記構成部品が前記光バスに光学接触するように、少なくとも部分的に前記回路基板内に埋め込まれ、1つの側面に光学活性領域(11)および少なくとも1つの導電領域(10、12)の両方を含む前記構成部品(8)は、前記構成部品の前記光学活性領域(11)が前記回路基板の前記平面と本質的に直角であるように、所定の場所に設定されることを特徴とする回路基板。 An optical component (8);
A circuit board comprising an optical bus (3) capable of guiding an optical signal to or from the component;
The component (8) is at least partially embedded in the circuit board so that the component is in optical contact with the optical bus, the optically active region (11) and at least one conductive region on one side The component (8) including both (10, 12) is set in place so that the optically active region (11) of the component is essentially perpendicular to the plane of the circuit board. A circuit board characterized by being made.
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