JP2009288636A - 光電気基板、光電気基板の製造方法、光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子と光導波路の光学的接続を高精度にかつ簡便に得ることができる量産に適した光電気基板、光電気基板の製造方法、光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器を提供すること。
【解決手段】本発明の光電気基板は、絶縁樹脂層２と、絶縁樹脂層２の上面に形成される金属配線１ａと、絶縁樹脂層２の下面に配置される光導波路１１と、を具備している。絶縁樹脂層２は、肉厚が厚い肉厚部２ａと、肉厚部２ａより肉厚が薄い段差部２ｂと、段差部２ｂに形成され金属配線１ａの光学素子１０と光学的に光導波路１１と結合させるための貫通孔７を規定する貫通孔内周面２ｃと、を有している。光導波路１１は、段差部２ｂの下面に接触され、その一端部が貫通孔７の下に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信及び光情報処理等に用いられる光電気基板、光電気基板の製造方法、光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器に関する。

近年の高度情報化の進展に伴い、情報通信に用いられるルータやサーバ等の情報処理装置の高性能化はめざましく進んでおり、これら機器においては、通信信号の更なる高速化が求められている。この高速化においては、電子回路や電気回路における電気配線の通信品質が性能向上に影響を与えるために、通信速度を高速化する上でこの電気配線の通信品質が性能が無視できなくなってきている。

そのため、処理信号の高速化や電気ノイズの低減を始めとして、高速通信の障害となる課題の解決に向けて、光配線を用いた技術が注目を集めており、光配線を用いた大容量光インターコネクションを実現に向けて、高性能かつ価格低減に向けての様々な技術検討が行われている。この光インターコネクションを実現するためには、光配線の高密度化や低損失接続が必要であり、その具体的な方法として、光導波路を用いる方法が検討されている。この光導波路は、光透過性を有する材料からなる第１クラッド層を形成し、その上層に第１クラッド層よりも屈折率値の小さい光透過性を有する材料からなるコア層のパターンを形成する。更に、このコア層のパターン上にコア層のパターンより屈折率値の大きい光透過性を有する材料層を第二クラッド材料層として被覆形成し、光導波路が得られている。

これら光導波路については、様々な検討が進められており、無機、有機の各種材料における各種検討によって、価格や加工簡便性の面から高分子材料が注目され、活発な開発が進められている。この光導波路の形成方法の例としては、光透過性を有する感光性高分子材料を適用してフォトリソグラフィを繰り返して光導波路の所望のコアパターンを形成する方法や、光導波路の所望コアパターンが形成された成型用型を用いて加圧成型して材料を加熱硬化する方法などがある。しかし、これらの工法で形成される光導波路は実装上の取扱いにおいて、外部からの力に対する耐性が低く、光導波路が欠損しやすいという問題が挙げられる。

一方、光導波路の実装、光学的接続において様々な製造方法の検討がなされている。例えば、特許文献１に示されたように、光導波路のコア部分の端面形状を凸型形状または凹型形状として光学的接合を容易にするといった構造が検討されている。しかしながら、この方法は、コア部分が特に凸型形状の場合、光学的接続を行うために微細なコア部分を受光素子と接続することが必要となるため、コア部分の形状を維持して接合を簡便に行なうには、高い位置精度の確保が必要となるという問題がある。

また、特許文献２では、光学素子、半田金属材料層を形成した端子部が設けられた光電気素子体と、この光電気素子体に対応して前記光学素子、半田金属材料層が形成された端子部、前記端子部に対応した光導波路と端子部、電気配線が設けられた光電気配線基板を備えた光電気複合基板装置を対向する所望位置に合わせ、前記光電気素子体または前記光電気複合装置の端子部を光硬化型樹脂で被覆、硬化して光電気素子体と光電気複合基板装置の位置を固定した後、半田金属材料を加熱溶融して端子部を固定する製造方法が検討されている。これら端子部の接続は、半田金属材料層の加熱溶融による端子部間の接続で行なわれるが、半田金属の溶融によるセルフアライメントの作用を利用して端子部の接合において生じる位置ずれを矯正しているため、この精度は±５０μｍ程度であって、光学的接続を高精度かつ簡便に行なうことは難しいという問題がある。

さらに、特許文献３に示されたように、光導波路を有する光電気配線基板に光素子モジュールが挿入される挿入孔を穿設し、これに前記光素子モジュールの挿入部を前記光電気配線基板の挿入孔に挿入した後、前記光素子モジュールを加熱してモジュール表面の半田を溶融させ、溶融した半田で生じる表面張力を利用して位置合わせを行う方法が検討されている。この方法の場合、半田を溶融するための加熱によって、前記光素子モジュール、前記光電気配線板が高温下に曝されるため、前記光素子モジュール、前記光電気配線基板の熱膨張係数等の物性値が同一でない場合には、加熱による歪みが生じ、高精度での位置合わせを行なって、光電気配線基板と光素子モジュールの接合を行なうことが困難となるという問題がある。

特開２００４−８６１８５公報 特開２００５−６４３０３公報 特開２００７−１３４４４６公報

本発明は、以上のような問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、光導波路を用いた光電気基板の製造において、光学素子と光導波路の光学的接続を高精度にかつ簡便に得ることができる量産に適した光電気基板、光電気基板の製造方法、光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器を提供することにある。

請求項１の発明に係る光電気基板は、絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の上面に形成される金属配線と、前記絶縁樹脂層の下面に配置される光導波路と、を具備し、前記絶縁樹脂層は、肉厚が厚い肉厚部と、前記肉厚部より肉厚が薄い段差部と、前記段差部に形成され前記金属配線の上の光学素子と光学的に前記光導波路と結合させるための貫通孔を規定する貫通孔内周面と、を有し、前記光導波路は、前記段差部の下面に接触され、その一端部が前記貫通孔の下に配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光学素子と光導波路の光学的接続を高精度にかつ簡便に得ることができる光電気基板を提供できる。すなわち、請求項１の発明によれば、光導波路が絶縁樹脂層の段差部を接合位置決めのガイドとして、その段差部に光導波路を合わせることで容易に配置すべき位置に配置することができ、かつ、その位置合わせの簡略化及び位置合わせ精度を向上することが可能となる。

請求項２の発明に係る光電気基板の製造方法は、金属基材を用意する工程と、前記金属基材の下面に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程と、前記金属基材の上に配置される光学素子と前記段差部の下面に配置される光導波路とを光学的に結合させるための貫通孔を規定する貫通孔内周面を前記段差部に形成する工程と、を具備することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、光学素子と光導波路の光学的接続を高精度にかつ簡便に得ることができる光電気基板の製造方法を提供できる。すなわち、請求項２の発明によれば、光導波路が絶縁樹脂層の段差部を接合位置決めのガイドとして、その段差部に光導波路を合わせることで容易に配置すべき位置に配置することができ、かつ、その位置合わせの簡略化及び位置合わせ精度を向上することが可能となる。

請求項３の発明に係る光電気基板の製造方法は、請求項２に記載の光電気基板の製造方法において、前記絶縁樹脂層は感光性を有し、前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行い、前記貫通孔内周面を前記段差部に形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行うことを特徴とする。

請求項３の発明によれば、請求項２に記載の発明と同じ効果を有し、かつ、金型を用いた絶縁樹脂層の打ち抜き工程を別途に設けて外形パターン加工をするといった必要がなく、絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程を容易に行うことができ、貫通孔内周面を前記段差部に形成する工程を容易に行うことができる。

請求項４の発明に係る光電気基板の製造方法は、請求項３に記載の光電気基板の製造方法において、前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行う工程において、前記フォトリソグラフィに用いるフォトマスクが透過する照射光の強度差を生じる多階調マスクであることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明と同じ効果を有し、かつ、絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程をより容易に行うことができる。

請求項５の発明に係る光集積回路は、請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする。

請求項５の発明によれば、請求項１に記載の発明と同じ効果を有し、かつ、光伝送損失を少なくして通信品質を向上させることができる。

請求項６の発明に係る光インターコネクタは、請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする。

請求項６の発明によれば、請求項１に記載の発明と同じ効果を有し、かつ、光伝送損失を少なくして通信品質を向上させることができる。

請求項７の発明に係る光合分波器は、請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする。

請求項７の発明によれば、請求項１に記載の発明と同じ効果を有し、かつ、光伝送損失を少なくして通信品質を向上させることができる。

本発明によれば、光学素子と光導波路の光学的接続を高精度にかつ簡便に得ることができる光電気基板を提供できる。すなわち、本発明によれば、光導波路が絶縁樹脂層の段差部を接合位置決めのガイドとして、その段差部に光導波路を合わせることで容易に配置すべき位置に配置することができ、かつ、その位置合わせの簡略化及び位置合わせ精度を向上することが可能となる。

図１（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る光電気基板の光導波路に平行で光電気基板と垂直な面での概略断面図である。図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光電気基板の光導波路に直交し基板と垂直な面での概略断面図である。

図１（Ａ）及び図１（Ａ）のＡ−Ａ‘での概略断面図である図１（Ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係る光電気基板１２は、絶縁樹脂層２と、この絶縁樹脂層２の上面に形成される金属配線１ａと、絶縁樹脂層２の下面に配置される光導波路１１と、を具備している。絶縁樹脂層２は、肉厚が厚い肉厚部２ａと、肉厚部２ａより肉厚が薄い段差部２ｂと、有している。また、絶縁樹脂層２は、段差部２ｂに形成され金属配線１ａの上の光学素子１０と光学的に光導波路１１と結合させるための貫通孔７を規定する貫通孔内周面２ｃと、を有している。光導波路１１は、段差部２ｂの下面に接触され、その一端部が貫通孔７の下に配置されている。

光電気基板１２は、ソルダーレジスト層８及びＮｉＡｕめっき層９を具備している。ソルダーレジスト層８は、金属配線１ａ及び絶縁樹脂層２の上面に形成されている。ＮｉＡｕめっき層９は、金属配線１ａの上面に形成されている。金属基材１は、貫通孔７１を規定する貫通孔内周面を有している。金属基材１の貫通孔７１は、絶縁樹脂層２の貫通孔７と連通している。また、ソルダーレジスト層８も、貫通孔７２を規定する貫通孔内周面を有している。ソルダーレジスト層８の貫通孔７２は、金属基材１の貫通孔７１と連通している。貫通孔７、７１、７２は、光電気基板１２の上に配置される光学素子１０の受発光部と光学的に光導波路１１と結合させるための貫通孔である。

光電気基板１２には、光学素子接続のための電極パターン等が形成されている。光学素子１０は、光電気基板１２の上に設置されている。光学素子１０は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）又はフォトダイオード等の受発光素子を含むものである。光学素子１０と光導波路１１とは、貫通孔７、７１、７２を介して光学的に結合されている。光導波路１１の光学素子１０の接合側の端面は、光学素子１０との光学的接続のためにミラー構造となっている。ミラー構造としては、光導波路１１の端面界面での全反射あるいは金属膜を形成しての反射等、公知の手法を用いることができる。

絶縁樹脂層２が感光性を備えている場合には、その絶縁樹脂層２のパターン形成においては、フォトリソグラフィを用いることで所望パターンを形成できる。すなわち、絶縁樹脂層２に肉厚が厚い肉厚部２ａと肉厚部２ａより肉厚が薄い段差部２ｂとを形成する場合や、段差部２ｂに貫通孔７を形成する場合にフォトリソグラフィを用いて行うことができる。

絶縁樹脂層２に肉厚が厚い肉厚部２ａと肉厚部２ａより肉厚が薄い段差部２ｂとをフォトリソグラフィを用いて行う場合において、フォトリソグラフィに用いるフォトマスクは、透過する照射光の強度差を生じる多階調マスク６で構成することができる。フォトマスクが多階調マスク６で構成される場合において、この多階調マスク６がグレイトーンマスクである場合には、露光機の解像度以下のスリットを作り、そのスリット部が光の一部を遮り、中間露光を実現することができる。また、多階調マスク６がハーフトーンマスクである場合には、照射光が半透過となる半透過膜６１を透過し、中間調の露光を行う。いずれの多階調マスク６の種類の場合においても、1回の露光で照射光の露光部分、中間露光部分、未露光部分、の3つの露光レベルを発現させて、現像後にフォトマスクの階調段階に応じた複数種類の絶縁樹脂層２を形成できる。つまり、同一の厚さの感光性を有する絶縁樹脂層２を露光、現像処理を行うことで段差を形成することができ、その段差部２ｂを光導波路１１の配置位置とでき、簡潔なプロセスによって所定位置への光導波路１１の配置が可能となる。

また、光学素子１０と光導波路１１との関係では、光学素子１０の下面に形成された絶縁樹脂層２の貫通孔７及び貫通孔７１、７２により、光学素子１０と光導波路１１の光学的な接合が可能であるため、光学素子１０の下面と、絶縁樹脂層２に形成された段差部２ｂに配置された光導波路１１と、を接続位置で容易に一致させることができるため、光学素子１０の受発光部と光導波路１１の光学的な接合が容易となる。

次に本発明の実施例１について説明する。図２（Ａ）〜（J）は、本発明の実施の形態及び実施例１に係る光電気基板の製造方法の各工程を説明するための概略断面図である。図２（Ａ）〜（J）に示す本発明の実施の形態及び実施例１においては、図１の実施の形態と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。

まず、金属配線とする金属基材１を用意する。この金属基材１は、所望の導通が得られる配線となるようパターン形成されて、光電気基板１２の金属配線１ａとされ、その後、金属配線１ａにおける端子部に光学素子１０、半導体素子等が実装される。この光電気基板１２の金属基材１は、配線のパターン形成の容易さ、安定性等の条件に応じて適宜に選択できる。金属基材１に適用可能な金属材料としては、アルミニウム及び銅などの金属があり、特に銅が好適である。

次に、図２（Ａ）に示すように、金属基材１の非光沢面（マット面）表面上に絶縁樹脂層２が形成される。この絶縁樹脂層２は、金属基材１の非光沢面の全体に形成される。この絶縁樹脂層２は、感光性を有するものが望ましい。実施例１においては、絶縁樹脂層２は、感光性を有するものが用いられている。感光性を有する絶縁樹脂層２として用いる材料の例としては、アクリル系材料、エポキシ系材料又はポリイミド系材料等があり、主に液体材料やそれをフィルム上の支持体に塗布形成されたフィルム状材料を用いることができる。この絶縁樹脂層２が液体である場合、ロールコート法及びダイコート法、ディップコート法又はスピンコート法等から適宜に塗工方法を選択し、金属基材１の上に塗工することが好適である。

ここで、ロールコート法とは、一定膜厚の樹脂材料を塗布ロールに形成した後、その塗布ロールを金属基材１の上に接触させて塗布ロール上の材料を被支持体に転移、塗布する方法である。ダイコート法は、金属基材１との間に塗布膜厚となる一定間隔を保持した金属ヘッド（ダイ）から、塗布する樹脂材料を突出させて金属基材１の上に一定厚さで塗膜を形成する方法である。

また、ディップコート法は、液体の樹脂材料に金属基材１を浸漬して一定速度で引き上げて支持体上に塗膜を形成する方法である。ここで、ディップコート法は、樹脂材料を塗布しない面については、保護フィルム等を貼付した状態で金属基材１の面に塗膜を形成し、塗膜形成後、保護フィルムを金属基材１の面から剥離する。スピンコート法は、液体材料を金属基材１の上に滴下して一定回転数で支持体を回転して金属基材１の上に一定膜厚の塗膜を形成する方法である。さらに、材料として、予め液体の樹脂材料をフィルム状基材に塗布して形成した材料を用いる場合には、金属基材１と該フィルム基材をラミネート（貼り合わせ）することにより、絶縁樹脂層２を形成することが可能である。

次に、図２（Ｂ）に示すように、その金属基材１の光沢面上に感光性樹脂層３が塗布され、図２（Ｃ）に示すように、金属基材１のパターン形状と同じ所望パターンが遮光膜５に描画形成されたフォトマスク４を用いて露光された後に、現像処理により、フォトリソグラフィで感光性樹脂層３のパターン形成が行なわれる。ここで感光性樹脂層３の材料は、後工程のエッチング耐性を有していれば、その材料に制限はなく、液体の感光性レジストや、ドライフィルムレジストを適宜に選択して用いることができる。

次に、図２（Ｄ）に示すように、感光性を有する絶縁樹脂層２に対しても、所望パターンが形成されたフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィでパターン形成が行なわれる。この絶縁樹脂層２のパターン形成で用いるフォトマスクは、照射光を透過する照射光の強度差を生じる多階調マスク６を適用することが好ましい。ここでその多階調マスク６としてグレイトーンマスクを適用する場合、露光機の解像度以下のスリットをフォトマスクパターンとして形成することで、そのスリット部が光の一部を遮り、中間露光を実現することができる。

また、多階調マスク６として、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるようなハーフトーンマスクが適用される場合には、照射光が半透過と半透過膜６１が適用される部分では中間調の露光となり、照射光を遮断する遮光膜６２が適用される部分では未露光のままとなる。半透過膜６１及び遮光膜６２の材料としては金属クロム、タングステンシリサイド（ＷＳｉ_２）や、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ_２）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ_２）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ_２）などの金属ケイ化物（シリサイド）を適当な膜圧で用いることができる。多階調マスク６としていずれの種類のものを適用する場合においても、1回の露光で照射光の露光部分、中間露光部分及び未露光部分の3つの露光レベルを発現させて、現像後にフォトマスクの階調段階に応じた複数の種類の絶縁樹脂層２を形成できる。つまり、同一の厚さの感光性を有する絶縁樹脂層２を露光、現像処理を行うことで段差部２ｂを形成することができるので、その段差部２ｂを光導波路１１の配置位置として、簡潔なプロセスによって所定位置への光導波路１１の配置が可能となる。

また、貫通孔７の位置には、フォトマスクの遮光膜６２に形成された貫通孔７のパターンが形成される。なお、光導波路１１との接合部分以外の位置については、所望パターンをフォトマスクの上の遮光膜６２に形成しておくことで、部品実装端子部を形成でき、後工程において、光学素子１０、半導体素子、受動素子等を光電気基板１２の上へ実装することが可能となる。この後、金属基材１の上の感光性樹脂層３と絶縁樹脂層２を高温下で硬化させた後、金属基材１に対してエッチング処理を行ない、金属基材１の上の感光性樹脂３を剥離することで、金属基材１を所望の金属配線１ａとする（図２（Ｅ）及び図（Ｆ）参照）。

次に、金属配線１ａの面と裏面の絶縁樹脂層２の導通が必要な場合には、所望位置以外を被覆した後、無電解銅めっきを行なう。一例として、感光性樹脂材料を用いてフォトリソグラフィによって所望めっき位置以外を被覆するようにパターン形成をした後、無電解めっきを行なうことができる。無電解めっき後は、被覆に用いた材料を剥離する。また、金属配線１ａの面と裏面の絶縁樹脂層２の導通が必要でない場合において、回路配線と関連のない部分にそのめっきパターンを設ける場合には、絶縁樹脂層２の表面に銅めっきによる段差部が形成され、特に光導波路１１の厚さが絶縁樹脂層２の段差部２ｂと比較して厚い場合においては、その差を緩和するため、各素子を安定して固定するための一助となる。

次に、図２（Ｇ）に示すように、金属配線１ａ及び絶縁樹脂層２の上にソルダーレジスト層８が形成される。このソルダーレジスト層８は、絶縁性樹脂であって、その材料は所望のパターンや形成方法により適宜に選択できる。ソルダーレジスト層８の形成方法としては、例えば、非感光性のエポキシ系樹脂の液体レジストを所望パターンの印刷した後に熱硬化する方法、感光性のエポキシ系樹脂の液体レジストを所望パターン以上の面積でベタ印刷した後にフォトリソグラフィで所望パターンを形成する方法、又は、感光性のソルダーレジストを基材となるフィルムに塗工形成し、当該フィルムを貼付した後フォトリソグラフィで所望パターンを形成する方法を適宜に選択できる。ソルダーレジスト層８には、貫通孔７１を規定する貫通孔内周面が形成される。

次に、図２（Ｈ）に示すように、絶縁樹脂層２の面及び金属配線１ａの端子部分以外の部分に保護フィルム等を貼付し、金属配線１ａの端子部分に対して、Ｎｉめっき処理、及び、金めっき処理が行なわれてＮｉＡｕめっき層９が形成される。このめっき処理は、金属配線１ａのパターンにより、電解めっき又は無電解めっきを選択することができる。このめっき処理後、保護フィルムが絶縁樹脂層２の面及び金属配線１ａから剥離されることで、光学素子１０、半導体素子、光導波路１１を実装するための光電気基板が形成される。なお、このめっき処理に代わり、金属蒸着やスパッタ等を適用した乾式薄膜形成プロセスを選択することもできる。

次に、図２（Ｉ）及び図２（Ｊ）に示すように、金属配線１ａの上に光学素子１０が実装され、絶縁樹脂層２の段差部２ｂの下面に光導波路１１が実装される。前述のように、上記の工程で作成された光電気基板１２に実装される光学素子１０と光導波路１１の接合部分は、段差部２ｂを有する形状となっているため、光学素子１０と光導波路１１の接合においては、光導波路１１が絶縁樹脂層２の段差部２ｂを接合位置決めのガイドとして、その段差部２ｂに光導波路１１を合わせることで容易に配置すべき位置に配置することができ、かつ、その位置合わせの簡略化及び位置合わせ精度を向上することが可能となる。また、光学素子１０と光導波路１１の接合においては、絶縁樹脂層２の貫通孔７を基準とすることで、光学素子１０と光導波路１１を接触させることなく、光導波路１１の正確な接合位置の設定ができる。このため、本発明の実施例１においては、光学素子と光導波路を簡便に位置合わせでき、光電気基板や光導波路表面に損傷がない光電気基板１２が得られる。

なお、上述した本発明の製造方法によれば、光学素子と光導波路を簡便に位置合わせでき、光電気基板や光導波路表面に損傷がない光電気モジュールを提供することができる。また、上述した本発明の製造方法によれば、光学素子と光導波路の接合部分の高さを抑えられ、モジュールにおける実装設計上の自由度が広げることができ、かつ、この光電気基板を使用することによって、光伝送損失の少ない光集積回路、光インターコネクタ、光合分波器を提供することができる。
（実施例１）

次に、本発明の実施例１について、図２（Ａ）〜図２（J）を参照し詳細に説明する。

（絶縁樹脂層の形成）
厚さ１８μｍの銅箔（三井金属鉱業株式会社製、ＦＱ−ＶＬＰ）からなる金属基材１の非光沢面に対して、絶縁樹脂層２は、感光性エポキシ樹脂を膜厚４０μｍとなるように、２００メッシュの開口部分を有するポリエステルメッシュのスクリーン版を用いてスクリーン印刷した後、温風オーブンで８０℃、２０分間乾燥させて形成された（図２（Ａ）参照）。この絶縁樹脂層２の塗布面に粘着(タック)性がないことは確認された。

（感光性樹脂層、絶縁樹脂層のパターン形成）
次に、金属基材１の光沢面に対して膜厚２５μｍの感光性ドライフィルムレジスト(旭化成エレクトロニクス株式会社製、ＡＱ−２５５８)を１００℃に加熱したロールラミネータで貼付（ラミネート）処理することにより感光性樹脂層３が形成された（図２（Ｂ）参照）。次に、金属配線パターンを遮光膜５に形成されたフォトマスク４の遮光膜面が感光性ドライフィルムと密着された後、超高圧水銀灯から生じる紫外線光が１００ｍＪ／ｃｍ²照射された（図２（Ｃ）参照）。

次に、絶縁樹脂層２に対して、遮光膜６２としてクロム、モリブデンシリサイドを２層積層したハーフトーンのフォトマスクが適用され、超高圧水銀灯から生じる紫外線光が１００ｍＪ／ｃｍ²照射された（図２（Ｄ）参照）。次に、液温３０℃、濃度1重量部の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、０．１ＭＰａの圧力で表裏同時に４５秒スプレー現像がなされて、感光性レジスト層及び感光性樹脂層３にそれぞれ所望のパターンが形成された。

ここで、感光性樹脂層３には金属配線１ａのパターンと同一形状のパターンが形成され、感光性の絶縁樹脂層２には、特に光電気基板１２に搭載される光学素子１０と光導波路１１が接合する位置には、多階調マスク６の半透過膜６１による照射光の相違が反映されて段差部２ｂのパターン形成され、さらに、遮光膜６２による未露光部分が反映されて、光学素子１０と光導波路１１が接合する位置に光学素子１０のチャンネル数分（４チャンネル）の貫通孔７を規定する貫通孔内周面２ｃが段差部２に形成された（図２（Ｅ）参照）。

（金属配線の形成）
次に、絶縁樹脂層２の面に対して、粘着フィルム（日立化成工業株式会社製，ＧＰ−５）が気泡を混入しないように貼付され密着ラミネートされた。その後に、液温５０℃、比重１．５５の塩化第一銅溶液を０．１ＭＰａの圧力で金属基材１の表の面に対して２５秒スプレーエッチング処理が行なわれ、感光性樹脂層３に被覆されていない金属基材１の部分が除去された。次に、液温４０℃、濃度５重量部の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して感光性樹脂層３が剥離された後、純水で水洗、乾燥し粘着フィルムが剥離されて、金属配線１ａが得られた（図２（Ｆ）参照）。

（ソルダーレジスト層の形成）
次に、金属配線１ａに対して感光性のソルダーレジスト層（太陽インキ製造株式会社製、ＰＳＲ−４０００ Ｇ２４）８が、ポリエステル材で２００メッシュの開口部を有するスクリーン印刷版を用いて膜厚が４０μｍとなるようにスクリーン印刷された。次に、このソルダーレジスト層８が印刷された金属配線１ａは、９０℃のクリーンオーブン中で２０分乾燥された後、所望の部品実装用パターンが形成されたフォトマスクを適用し、超高圧水銀灯から生じる紫外線光を５００ｍＪ／ｃｍ^２照射された。次に、このソルダーレジスト層８が印刷された金属配線１は、液温３０℃、濃度1重量部の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、０．１ＭＰａの圧力で表裏同時に３５秒スプレー現像され、温度２００℃、１時間の条件でクリーンオーブンにおいてソルダーレジスト層８が加熱硬化された。これにより、実装用端子部分を露出させたソルダーレジスト層８のパターンが形成された（図２（Ｇ）参照）。

次に、無電解Ｎｉめっき液（メルテックス株式会社製、メルプレート、ＮＩ−８６５）が濃度２００ｍｌ／Ｌとなるよう調製され、温度８８℃の無電解Ｎｉめっき液の中に金属配線１ａの端部が浸漬された。無電解Ｎｉめっき液中で酸化還元反応を起こさせ、還元剤が酸化されると同時にＮｉイオンがＮｉに還元されるようにして、Ｎｉを金属配線１ａの上に析出させることで、無電解Ｎｉめっき層が厚さ０．２μｍ〜０．４μｍ程度に形成された。次に、無電解Ａｕめっき液（メルテックス株式会社製、メルプレート ＡＵ−６０１）が濃度100ｍｌ／Ｌ、金メタル２．０ｇ／Ｌとなるよう調製され、温度８０℃の無電解Ａｕめっき液の中に金属配線１ａに無電解Ｎｉめっき層を形成したものが浸漬され、下地金属であるＮｉイオンが酸化溶解するのと引き換えに、無電解Ａｕめっき液中のＡｕイオンがＡｕに還元されるようにして、Ａｕを無電解Ｎｉめっき層の上に析出させ、無電解Ａｕめっき層を０．０３μｍ以下に形成したＮｉＡｕめっき層９が形成されて光電気基板１２を得た（図２（Ｈ）参照）。

次に、光学素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、それを駆動させるＩＣドライバ、抵抗、インダクタ、キャパシタといった受動素子等が所定端子位置に載置され、半田リフロー工程を経て光電気基板１２に固定された（図２（Ｉ）参照）。次に、コア幅５０μｍ、高さ５０μｍのパターンが２５０μｍピッチで形成された厚さ１１０μｍ、幅３ｍｍ、長さ１００ｍｍの光導波路１１の外形が絶縁樹脂層２の段差部２ｂの下面に合わされた後、光学素子１０のＶＣＳＥＬの発光部分と貫通孔７の位置と、光導波路１１に形成された４チャンネル全てのコアと、を光学的に位置合わせしてから、貫通孔７に浸透しないように紫外線硬化型接着剤を滴下して、紫外線照射による硬化後に、光電気基板１２の上のＶＣＳＥＬと光導波路１１の位置を固定した。

ここで適用した光導波路１１の端部は、角度が４５度となるようにダイシングソーでミラー加工されたことにより、コア幅５０μｍ、高さ５０μｍのパターンが２５０μｍピッチで入射され出射される光導波路１１となっている。前記各素子、部品の実装により、光電気基板１２が形成され、光電気基板１２の上のＩＣドライバの動作により駆動されたＶＣＳＥＬから発光され、入射され出射された信号の光導波路１１への挿入損失は３．０ｄＢであった（図２（Ｊ）参照）。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係る光基板の製造方法について説明する。図３（Ａ）〜（J）は、本発明の実施例２に係る光電気基板の製造方法の各工程を説明するための概略断面図である。図３（Ａ）〜（J）に示す本発明の実施例２においては、図２Ａ）〜（J）の実施例１と同じ構成要素には同じ参照符号が付されている。

銅箔の金属基材１非光沢面に対して、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製。ルミラーＳ１０）上に４０μｍの膜厚となるように感光性アクリルエポキシ樹脂を絶縁樹脂層２としてグラビアコータで塗工したものを８０℃に加熱したロール間に挿入して貼付され、絶縁樹脂層２が金属基材１にラミネートされた（図３（Ａ）参照）。

次に、実施例１同様の工程で金属基材１の感光性レジスト及び絶縁樹脂層３のパターン形成を行なった後（図３（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）参照）、実施例１同様の金属配線１ａが形成され（図３（Ｆ）参照）、ソルダーレジスト層８の形成工程（図３（Ｇ）参照）、ＮｉＡｕめっき層９の形成工程を経て（図３（Ｈ）参照）、光電気基板が形成された。次に、この光電気基板に、光学素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、それを駆動させるＩＣドライバ、抵抗、インダクタ及びキャパシタといった受動素子等が所定端子位置に載置され、半田リフローを経て実装された（図３（Ｉ）参照）。

次に、光導波路１１として、コア幅が５０μｍであって高さ５０μｍであるパターンが２５０μｍピッチで形成され、４チャンネルを有し、厚さが１１０μｍであり、幅が３ｍｍであり、長さが１００ｍｍであるものが用意された。この図３（Ｊ）示すように、この光導波路１１が絶縁樹脂層２の段差部２ｂにガイドされながら光導波路１１の位置合わせが行われた。この時に，光導波路１１の外形を絶縁樹脂層２の段差部２ｂに合わせ、光学素子１０であるＶＣＳＥＬの発光部分と貫通孔７の位置と、光導波路１１に形成された４チャンネル全てのコアとが、光学的に位置合わせされる。次に、これらが、貫通孔７に浸透しないように紫外線硬化型接着剤が滴下され紫外線照射によって硬化され、光電気基板の上の光学素子１０のＶＣＳＥＬと光導波路１１が固定された。ここで適用した光導波路１１の端部は、実施例１同様に角度が４５度となるようにダイシングソーでミラー加工されている。

ここで適用した光導波路１１の端部は、角度が４５度となるようにダイシングソーでミラー加工されたことにより、コア幅５０μｍ、高さ５０μｍのパターンが２５０μｍピッチで入射され出射される光導波路１１となっている。前記各素子、部品の実装により、光電気基板１２が形成され、光電気基板１２の上のＩＣドライバの動作により駆動されたＶＣＳＥＬから発光され、入射され出射された信号の光導波路１１への挿入損失は２．９ｄＢであった（図３（Ｊ）参照）。

本発明の実施例１及び実施例２によれば、光電気基板と光導波路の接合において、基板厚が薄く、接合位置決めが容易な光電気基板を製造することができ、かつ、通信及び光情報処理に用いられる光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器等を高い良品率での量産化が可能となり、安価な光電気基板、光集積回路、光インターコネクタ及び光合分波器を製造することができる。

（Ａ）は、本発明の実施の形態に係る光電気基板の光導波路に平行で光電気基板と垂直な面での概略断面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光電気基板の光導波路に直交し基板と垂直な面での概略断面図である。 （Ａ）〜（J）は、本発明の実施の形態及び実施例１に係る光電気基板の製造方法の各工程を説明するための概略断面図である。 （Ａ）〜（J）は、本発明の実施例２に係る光電気基板の製造方法の各工程を説明するための概略断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光電気基板のフォトマスクを示す概略断面図である。

符号の説明

１ 金属基材
１ａ 金属配線
２ 絶縁樹脂層
２ａ 肉厚部２ａ
２ｂ 段差部２ｂ
２ｃ 貫通孔内周面２ｃ
３ 感光性樹脂層
４ フォトマスク
５ 遮光膜
６ 多階調マスク
７ 貫通孔
８ ソルダーレジスト層
９ ＮｉＡｕめっき層
１０ 光学素子
１１ 光導波路
１２ 光電気基板
６ 多階調マスク
６１ 半透過膜
６２ 遮光膜

Claims (7)

1. 絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の上面に形成される金属配線と、前記絶縁樹脂層の下面に配置される光導波路と、を具備し、
   前記絶縁樹脂層は、肉厚が厚い肉厚部と、前記肉厚部より肉厚が薄い段差部と、前記段差部に形成され前記金属配線の上の光学素子と光学的に前記光導波路と結合させるための貫通孔を規定する貫通孔内周面と、を有し、
   前記光導波路は、前記段差部の下面に接触され、その一端部が前記貫通孔の下に配置されていることを特徴とする光電気基板。
2. 金属基材を用意する工程と、
   前記金属基材の下面に絶縁樹脂層を形成する工程と、
   前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程と、
   前記金属基材の上に配置される光学素子と前記段差部の下面に配置される光導波路とを光学的に結合させるための貫通孔を規定する貫通孔内周面を前記段差部に形成する工程と、を具備することを特徴とする光電気基板の製造方法。
3. 前記絶縁樹脂層は感光性を有し、
   前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行い、
   前記貫通孔内周面を前記段差部に形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行うことを特徴とする請求項２に記載の光電気基板の製造方法。
4. 前記絶縁樹脂層に肉厚が厚い肉厚部と前記肉厚部より肉厚が薄い段差部とを形成する工程をフォトリソグラフィを用いて行う工程において、前記フォトリソグラフィに用いるフォトマスクが透過する照射光の強度差を生じる多階調マスクであることを特徴とする請求項３に記載の光電気基板の製造方法。
5. 請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする光集積回路。
6. 請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする光インターコネクタ。
7. 請求項１に記載の光電気基板を少なくとも具備することを特徴とする光合分波器。

Images