JP2009069807A - 光導波路の製造方法及びパッケージ基板の製造方法 - Google Patents

光導波路の製造方法及びパッケージ基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は伝導性キャリアに反射バンプを形成し、これを練磨して傾斜面を形成することにより、リードタイムを短縮することができ、高い設計自由度を確保することができる光導波路の製造方法及びパッケージ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光導波路の製造方法は、伝導性キャリアの上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面が形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階と、第１反射バンプ及び第２反射バンプの表面を練磨する段階と、第１反射バンプと第２反射バンプとの間にコアを形成する段階と、キャリアの上面に上部クラッドを積層して第１反射バンプ、第２反射バンプ、及びコアをカバーする段階と、キャリアを除去する段階と、上部クラッドの下面に下部クラッドを積層する段階と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は光導波路の製造方法及びパッケージ基板の製造方法に関する。
最近コンピュータ及び通信技術の発展により電子機器における信号の伝達速度が重要なパラメータになっており、これにより、高周波用パッケージ基板の部品と配線との間のインピーダンス整合が重要になっている。
このようなパッケージ基板には、信号の伝達媒体として銅などの伝導性金属を電気配線として用いるため、超高速及び大容量のデータを転送するのに限界があった。これを克服する方法としてシリコン基板上に所定の大きさの光導波路を直接形成した後、これをパッケージ基板に実装した光パッケージ基板技術が開発された。
すなわち、従来ではパッケージ基板の製造において、銅板に回路パターンを形成(patterning)してパッケージ基板の内層(inner layer)及び外層(outer layer)を形成する方法を用いたが、最近では高分子重合体(polymer)及びガラス繊維(glass fiber)を用いて光で信号を送受信できる光導波路をパッケージ基板内に挿入する方法を用いている。
ここで、光導波路は、コア（core）という屈折率が高い中心部分と、クラッド(clad)というその周辺の屈折率が低い部分とで構成され、光信号を転送する手段のことである。このような光導波路に光信号が入射されると、入射された光信号はコアとクラッドとの境界にて全反射を繰り返しながらコア内を進行する。
光繊維の構成材料としてはガラス繊維及びフラスチック纎維があり、ガラス繊維は石英系ガラス繊維と多成分系ガラス繊維とに分類される。通信用としては損失が少ない石英系ガラス繊維が主に使用されており、フラスチック纎維は照明装置用や飾り用として光エネルギー伝送によく使用される。
光導波路の一般的な製造方法としては、下部クラッド層上にコアを形成した後、コアを加工して傾斜面を形成し、再び上部クラッド層を形成する積層式方法がある。
このような方法によれば、光信号の経路を変更させる傾斜面を形成するために、別途にダイシング(dicing)工程を行わなくてはならないという問題があった。また、多くの傾斜面を形成する場合には、その分だけダイシング工程を行うことになるので生産効率が低下されるという問題もあった。
前述した従来技術の問題点を解決するために、本発明は、積層及びエッチングのようなパッケージ基板を製造するために一般的に使用される工程から形成される光導波路と、これを備えたパッケージ基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によれば、伝導性キャリアの上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面が形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階と、第１反射バンプ及び第２反射バンプの表面を練磨する段階と、第１反射バンプと第２反射バンプとの間にコアを形成する段階と、キャリアの上面に上部クラッドを積層して第１反射バンプ、第２反射バンプ、及びコアをカバーする段階と、キャリアを除去する段階と、上部クラッドの下面に下部クラッドを積層する段階と、を含む光導波路の製造方法が提供される。キャリアは、第１反射バンプ及び第２反射バンプとは異なる材質からなってもよい。
第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階は、キャリアの上面に金属層を積層する段階と、金属層の上面に、第１反射バンプ及び第２反射バンプに対応するエッチングレジストを形成する段階と、金属層にエッチング液を提供して金属層を選択的にエッチングする段階と、エッチングレジストを除去する段階と、を含むことができる。
また、コアを形成する段階は、第１反射バンプと第２反射バンプとが形成されたキャリアの上面にポリマー樹脂層を形成する段階と、ポリマー樹脂層を選択的に除去する段階と、を含むことができる。
一方、第１反射バンプと第２反射バンプとの表面を練磨する段階は、第１反射バンプ及び第２反射バンプが形成されたキャリアと、金属プレートとをそれぞれ電解溶液に浸漬させる段階と、金属プレートとキャリアとに電圧を印加する段階と、を含むことができる。
本発明の他の実施形態によれば、伝導性キャリアの上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面が形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階と、第１反射バンプ及び第２反射バンプの表面を練磨する段階と、第１反射バンプと第２反射バンプとの間にコアを形成する段階と、キャリアの上面に上部クラッドを積層して第１反射バンプ、第２反射バンプ、及びコアをカバーする段階と、キャリアを除去する段階と、上部クラッドの下面に下部クラッドを積層する段階と、上部クラッドの一面に、パッド及び第１回路パターンを形成する段階と、パッドに光素子を載置する段階と、を含むパッケージ基板の製造方法が提供される。キャリアは、第１反射バンプ及び第２反射バンプは異なる材質からなってもよい。
第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階は、キャリアの上面に金属層を積層する段階と、金属層の上面に、第１反射バンプ及び第２反射バンプに対応するエッチングレジストを形成する段階と、金属層にエッチング液を提供して金属層を選択的にエッチングする段階と、エッチングレジストを除去する段階と、を含むことができる。
また、コアを形成する段階は、第１反射バンプと第２反射バンプとが形成されたキャリアの上面にポリマー樹脂層を形成する段階と、ポリマー樹脂層を選択的に除去する段階と、を含むことができる。
一方、第１反射バンプと第２反射バンプとの表面を練磨する段階は、第１反射バンプ及び第２反射バンプが形成されたキャリアと、金属プレートとをそれぞれ電解溶液に浸漬させる段階と、金属プレートとキャリアとに電圧を印加する段階と、を含むことができる。
光素子と上部クラッドとの間の空間には、透明な材質を用いてアンダフィルを行うこともできる。
本発明の好ましい実施例によれば、伝導性キャリアに反射バンプを形成し、これを練磨して傾斜面を形成することによりリードタイム(lead time)を短縮することができ、高い設計自由度を確保することができる。
本発明は多様に変更することができ、多くの実施例を有することができるので、特定実施例を図面に例示し詳しく説明する。しかし、本発明がこれらの特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明することにおいて係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
第１、第２などの用語は多様な構成要素の説明に使用できるが、前記構成要素は前記用語に限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけで使用される。
本願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用したものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を表示しない限り複数の表現も含む。本願において“含む”または“有する”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
以下、本発明による光導波路の製造方法及びパッケージ基板の製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。
図１は本発明の一実施形態による光導波路の製造方法の一実施例を示すフローチャートであり、図２乃至図１２は図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。図２乃至図１２を参照すると、金属層１０、第１反射バンプ１２、傾斜面１２ａ、１４ａ、第２反射バンプ１４、伝導性キャリア２０、エッチングレジスト３０、コア４０、ポリマー樹脂層４２、上部クラッド５１、下部クラッド５２、電解槽６１、電解溶液６２、金属プレート６３が示されている。
先ず、段階Ｓ１１０では、図２、図３及び図４を経て、図５に示すように伝導性キャリア２０の上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面１２ａ、１４ａを形成し、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４を形成する。これに対してより具体的に説明すると次の通りである。
先ず、段階Ｓ１１１で、図２のように、伝導性キャリア２０の上面に金属層１０を積層する。勿論、予めキャリア２０に金属層１０が積層されていてもよい。
次に、段階Ｓ１１２で、図３のように、金属層１０の上面に、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４に対応するエッチングレジスト３０及び３０を形成する。エッチングレジスト３０及び３０を形成するために、金属層１０の上面に感光性フィルム(図示せず)とマスク(図示せず)を用いて露光を行う。
段階Ｓ１１３で、図４のように、金属層１０にエッチング液を提供して、金属層１０を選択的にエッチングし、段階Ｓ１１４で、図５のように、エッチングレジスト３０を除去する。
より具体的には、上面にエッチングレジスト３０が形成された金属層１０にエッチング液を提供することにより、エッチングレジスト３０によりカバーされた部分以外の部分がエッチングされることになる。このような工程が済んだら、エッチングレジスト３０でカバーされた部分はバンプ形状を有することになり、側面にはそれぞれ傾斜面１２ａ、１４ａが形成されるようになる。本実施例ではこれを反射バンプと称する。
図５を参照すると、反射バンプが複数形成されている。これらを区別するために、本実施例では右側の反射バンプを第１反射バンプ１２といい、左側の反射バンプを第２反射バンプ１４という。
次に、段階Ｓ１２０で、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４の表面を練磨する工程を行う。これは、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４の表面は、光信号の経路を変換させる機能を持つので、表面を練磨することにより光信号の散乱を防止するためである。
第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４の表面を練磨するためには、例えば電解練磨のような方法を用いることができる。すなわち、段階Ｓ１２１で、図６を参照して後述するように、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４が形成されたキャリア２０と、金属プレート６３とをそれぞれ電解溶液６２に浸漬させた後、段階Ｓ１２２で、金属プレート６３とキャリア２０とに電圧を印加することにより電界練磨を行う。
図６は電解練磨を行う過程を示す図であり、図６には電解溶液６２が入っている電解槽６１と電解練磨のための金属プレート６３などが示されている。電解液としては低濃度の硫酸水溶液を用いることができ、金属プレート６３としては白金(Pt)を用いることができる。また、その他の材料を用いることもできる。電解溶液６２の中に第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４が形成されたキャリア２０と、金属プレート６３とを浸漬させ、キャリア２０と金属プレート６３とに電圧を印加することにより電界練磨を行う。このように伝導性を有するキャリア２０に電圧を印加すると、キャリア２０と連結されている全ての反射バンプ１２、１４に電圧が印加されることになり、それぞれの反射バンプ１２、１４に対する電解練磨を容易に行うことができる。
次に、段階Ｓ１３０で、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４との間にコア４０を形成する。コア４０は光信号が移動するチャンネルとしての機能を果たすことができる。以下に、コア４０を形成する方法をより具体的に説明する。
先ず、段階Ｓ１３１で、図７のように、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４が形成されたキャリア２０の上面にポリマー樹脂層４２を形成する。このために、ポリイミドフィルム(polyimide film)のようなポリマーフィルムをキャリア２０の上面に積層する方法を用いることができる。
次に、段階Ｓ１３２で、図８及び図９のように、ポリマー樹脂層４２を選択的に除去する。コア４０が形成される部分以外の部分を除去することにより、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４との間にコア４０が形成される。
コア４０を形成した後、段階Ｓ１４０で、図１０のように、キャリア２０の上面に上部クラッド５１を積層して第１反射バンプ１２、第２反射バンプ１４、及びコア４０をカバーする。段階１５０で、図１１のように、キャリア２０を除去し、段階Ｓ１６０で、図１２のように、上部クラッド５１の下面に下部クラッド５２を積層する。これにより、コア４０は上部クラッド５１及び下部クラッド５２でカバーされることになる。
段階Ｓ１５０にてキャリア２０を除去するためには、湿式エッチングを用いることができる。キャリア２０にエッチング液を供給してキャリア２０を効率的に除去することができる。この際、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４とがエッチング液により損傷されないように、キャリア２０は第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４と互いに異なる材質からなるのが好ましい。すなわち、互いに異なる種類のエッチング液に反応する材質からなるのが好ましい。例えば、キャリア２０はニッケル（Ｎｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）からなり、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４は銅（Ｃｕ）からなる。これは一例に過ぎなく、その他の材質を用いることもできることは勿論である。
以下では、本発明の他の実施形態によるパッケージ基板の製造方法に対して説明する。
図１３は本発明の他の実施形態によるパッケージ基板の製造方法の一実施例を示すフローチャートであり、図１４乃至図１８は、図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。図１４乃至図１８を参照すると、第１反射バンプ１２、傾斜面１２ａ、１４ａ、第２反射バンプ１４、コア４０、上部クラッド５１、下部クラッド５２、金属膜７１、パッド７２、ソルダレジスト７３、光素子７４ａ、７４ｂ、アンダーフィル７５が示されている。
本実施例によるパッケージ基板の製造方法は、前述した光導波路の製造方法を用いたものであって、本実施例では前述した光導波路に光素子７４ａ、７４ｂを実装し、回路パターンを形成してパッケージ基板を製造する方法を提示する。したがって、図２乃至図１２を共に参照することにし、前述した光導波路の製造方法より提示された工程と同じ工程に対する具体的な説明は省略する。
先ず、段階Ｓ２１０で、伝導性キャリア２０の上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面１２ａ、１４ａが形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４を形成する。このために、段階Ｓ２１１で、キャリア２０の上面に金属層１０を積層し、段階Ｓ２１２で、金属層１０の上面に、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４に対応するエッチングレジスト３０を形成することができる。その後、段階Ｓ２１３で、金属層１０にエッチング液を提供して金属層１０を選択的にエッチングし、段階Ｓ２１４で、エッチングレジスト３０を除去することができる。
次に、段階Ｓ２２０で、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４の表面を練磨する。このために、段階Ｓ２２１で、第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４が形成されたキャリア２０と、金属プレート６３とをそれぞれ電解溶液６２に浸漬させた後、段階Ｓ２２２で、金属プレート６３とキャリア２０とに電圧を印加することができる。
その後、段階Ｓ２３０で、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４との間にコア４０を形成する。このために、段階Ｓ２３１で、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４とが形成されたキャリア２０の上面にポリマー樹脂層４２を形成し、段階Ｓ２３２で、ポリマー樹脂層４２を選択的に除去することができる。
コア４０を形成した後、段階Ｓ２４０で、キャリア２０の上面に上部クラッド５１を積層して第１反射バンプ１２、第２反射バンプ１４、及びコア４０をカバーし、段階Ｓ２５０で、キャリア２０を除去した後、段階Ｓ２６０で、上部クラッド５１の下面に下部クラッド５２を積層する。これにより、コア４０は上部クラッド５１及び下部クラッド５２によりカバーされることができる。
キャリア２０を除去するために、湿式エッチングを用いることができ、この際、第１反射バンプ１２と第２反射バンプ１４とがエッチング液により損傷されないように、キャリア２０が第１反射バンプ１２及び第２反射バンプ１４と互いに異なる材質からなることができることは前述と同様である。
次に、段階Ｓ２７０で、上部クラッド５１の一面に、パッド７２及び回路パターン(図示せず)を形成する。このために、図１４に示すように、上部クラッド５１の上面に金属膜７１を積層し、図１５に示すように、金属膜７１を選択的にエッチングしてパッド７２と回路パターン(図示せず)とを形成する。その後、図１６に示すように、ソルダレジスト７３を形成することができる。ここで、パッド７２は光素子７４ａ、７４ｂを実装するために露出されることができる。
次に、段階Ｓ２８０で、図１７に示すように、パッド７２に光素子７４ａ、７４ｂを載置し、段階Ｓ２９０で、図１８に示すように、光素子７４ａ、７４ｂと上部クラッド５１との間の空間に透明な材質を用いてアンダーフィルを行うことができる。光素子７４ａ、７４ｂと上部クラッド５１との間の空間にアンダーフィルを行ってアンダーフィル部７５を形成することにより、光素子７４ａ、７４ｂをより堅固に光導波路に実装することができる。一方、アンダーフィル部７５が形成される位置は光信号が移動する経路に該当し得るので、光信号の伝送に障害が発生しないようにアンダーフィル部７５は透明な材質から形成する。
以上にあっては本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
前述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
本発明の一実施形態による光導波路製造方法の一実施例を示すフローチャートである。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 図１の光導波路の製造方法を示す工程図である。 本発明の他の実施形態によるパッケージ基板の製造方法の一実施例を示すフローチャートである。 図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。 図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。 図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。 図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。 図１３のパッケージ基板の製造方法を示す工程図である。
符号の説明
１０ 金属層
１２ 第１反射バンプ
１２ａ 傾斜面
１４ 第２反射バンプ
１４ａ 傾斜面
２０ キャリア
３０ エッチングレジスト
４０ コア
４２ ポリマー樹脂層
５１ 上部クラッド
５２ 下部クラッド
６１ 電解槽
６２ 電解溶液
６３ 金属プレート
７１ 金属膜
７２ パッド
７３ ソルダレジスト
７４ａ、７４ｂ 光素子
７５ アンダーフィル

Claims (11)

  1. 伝導性キャリアの上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面が形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階と、
    前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプの表面を練磨する段階と、
    前記第１反射バンプと前記第２反射バンプとの間にコアを形成する段階と、
    前記キャリアの上面に上部クラッドを積層して前記第１反射バンプ、前記第２反射バンプ、及び前記コアをカバーする段階と、
    前記キャリアを除去する段階と、
    前記上部クラッドの下面に下部クラッドを積層する段階と、
    を含む光導波路の製造方法。
  2. 前記キャリアが、前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプとは異なる材質からなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
  3. 前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプを形成する段階が、
    前記キャリアの上面に金属層を積層する段階と、
    前記金属層の上面に、前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプに対応するエッチングレジストを形成する段階と、
    前記金属層にエッチング液を提供して前記金属層を選択的にエッチングする段階と、
    前記エッチングレジストを除去する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
  4. 前記コアを形成する段階が、
    前記第１反射バンプと前記第２反射バンプとが形成された前記キャリアの上面にポリマー樹脂層を形成する段階と、
    前記ポリマー樹脂層を選択的に除去する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
  5. 前記第１反射バンプと前記第２反射バンプとの表面を練磨する段階が、
    前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプが形成された前記キャリアと、金属プレートとをそれぞれ電解溶液に浸漬させる段階と、
    前記金属プレートと前記キャリアに電圧を印加する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
  6. 伝導性キャリアの上面に、互いに対向する面にそれぞれ傾斜面が形成され、所定間隔離隔され配置される第１反射バンプ及び第２反射バンプを形成する段階と、
    前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプの表面を練磨する段階と、
    前記第１反射バンプと前記第２反射バンプとの間にコアを形成する段階と、
    前記キャリアの上面に上部クラッドを積層して前記第１反射バンプ、前記第２反射バンプ、及び前記コアをカバーする段階と、
    前記キャリアを除去する段階と、
    前記上部クラッドの下面に下部クラッドを積層する段階と、
    前記上部クラッドの一面にパッド及び第１回路パターンを形成する段階と、
    前記パッドに光素子を載置する段階と、
    を含むパッケージ基板の製造方法。
  7. 前記キャリアが、前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプとは異なる材質からなることを特徴とする請求項６に記載のパッケージ基板の製造方法。
  8. 前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプを形成する段階が、
    前記キャリアの上面に金属層を積層する段階と、
    前記金属層の上面に、前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプに対応するエッチングレジストを形成する段階と、
    前記金属層にエッチング液を提供し、前記金属層を選択的にエッチングする段階と、
    前記エッチングレジストを除去する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項６に記載のパッケージ基板の製造方法。
  9. 前記コアを形成する段階が、
    前記第１反射バンプと前記第２反射バンプとが形成された前記キャリアの上面にポリマー樹脂層を形成する段階と、
    前記ポリマー樹脂層を選択的に除去する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項６に記載のパッケージ基板の製造方法。
  10. 前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプの表面を練磨する段階が、
    前記第１反射バンプ及び前記第２反射バンプが形成された前記キャリアと、金属プレートとをそれぞれ電解溶液に浸漬させる段階と、
    前記金属プレート及び前記キャリアに電圧を印加する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項６に記載のパッケージ基板の製造方法。
  11. 前記光素子と前記上部クラッドとの間の空間に、透明な材質を用いてアンダフィルを行う段階をさらに含む請求項６に記載のパッケージ基板の製造方法。
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