JP2010134299A - 光導波路付き配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセラミック層を積層してなる基板本体を有し、該基板本体の厚み方向に沿って断面ほぼ真円形で貫通する光導波路を備えた光導波路付き配線基板、並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】光導波路付き配線基板１ａは、複数のセラミック層ｓ１〜ｓ４を積層してなり、表面３および裏面４を有する基板本体２と、上記セラミック層ｓ１〜ｓ４の層間に形成された配線層７〜９と、基板本体２の表面３と裏面４との間を貫通する第１貫通孔ｈ１と、該第１貫通孔ｈ１の内部に形成された被削性に優れた樹脂ｊａからなる穴埋め材ｍｊと、該穴埋め材ｍｊを基板本体２の表面３と裏面４との間で且つ該基板本体２の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔ｈ２と、該第２貫通孔ｈ２に形成され、クラッド１１、および該クラッド１１の内部で且つ基板本体２の厚み方向に沿って位置し、クラッド１１よりも高い屈折率を有するコア１２からなる光導波路１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のセラミック層を積層してなり、且つ層間に配線層を有する基板本体と、該基板本体の厚み方向に沿って貫通する光導波路とを備えた光導波路付き配線基板およびその製造方法に関する。

互いに離れた２つの配線基板間で信号を伝送するに際し、該２つの配線基板の裏面側の間に光ファイバを配線し、該光ファイバにて伝送された光信号を、それぞれの配線基板の裏面側から表面側に伝送するため、該配線基板の表面と裏面との間を厚み方向に沿って貫通する光導波路を形成する構造が種々提案されている。
例えば、基板の表・裏面を貫通する貫通孔内に感光性ポリマを充填し、これを加熱・硬化した後、フォトマスクを介して紫外線を照射し、その照射部分の屈折率を低下または上昇させることで、内外二重のクラッドとコアとからなる光配線層を形成する光電気集積配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記光電気集積配線基板では、前記感光性ポリマに対し、紫外線を高照度により基板の厚み方向に沿って十分に照射するには、長時間を要しないと、所望の屈折率の差が得られにくい。しかも、前記フォトマスクの位置ずれにより光結合効率が低下し易く、且つ貫通孔のドリル加工と上記マスクの位置合わせとの２回の位置合わせにより、位置ずれを生じるおそれがある、という問題があった。
特開２００７−１４８０８７号公報（第１〜１４頁、図１〜５）

また、樹脂基板の表・裏面間を貫通するスルーホール内に、ＧＩファイバを挿通し、該ＧＩファイバを上記樹脂基板の裏面側に形成した絶縁性樹脂層によって固定させた光結合機能付配線基板およびその製造方法などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、上記結合機能付光配線基板では、樹脂基板に設けるスルーホールとＧＩファイバとのクリアランスの適正化が必須であり、該クリアランスが適正でないと、前記ファイバがスルーホールの軸心に対して傾斜するなどの位置ずれが生じ易いと共に、前記絶縁性樹脂層などによる固定や、接着手段などが必要となるので、構成部品や製造工程の数が多くなる、という問題があった。
特開２００５−３３８７０４号公報（第１〜１１頁、図１〜５）

更に、基板に大径の貫通孔を開け、該貫通孔内に低屈折率のエポキシ樹脂を充填し且つ硬化させてクラッドを形成した後、該クラッドの中央部にドリルで小径の貫通孔を開け、該貫通孔内に高屈折率のエポキシ樹脂を充填して、コアを形成することで、基板を貫通する光ビアを作成する三次元配線用光ビアの開発が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
しかし、上記三次元配線用光ビアの作成方法では、クラッド用の貫通孔とコア用の貫通孔との２回の孔開け加工が必要となり、２つの貫通孔の軸心が位置ずれするおそれが生じ易い。しかも、クラッドの中心部をドリル加工するので、形成される貫通孔の内壁面が粗くなって凹凸を生じ易いため、該凹凸がコアの周面に残ることによって、光信号の伝送ロスが大きくなる、という問題があった。
２００７年電子情報通信学会総合大会、予稿集、Ｃ−３−７７、第２３３頁

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、複数のセラミック層を積層してなり、且つ層間に配線層を有する基板本体を有し、該基板本体の厚み方向に沿って断面ほぼ真円形で貫通する光導波路を備えた光導波路付き配線基板、および該配線基板を確実に製造できる製造方法を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、セラミックからなる基板本体を貫通する第１貫通孔に上記セラミックよりも被削性に優れた穴埋め材を充填し、該穴埋め材を基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔内に、クラッドおよびコアからなる光導波路を配設する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の光導波路付き配線基板（請求項１）は、複数のセラミック層を積層してなり、表面および裏面を有する基板本体と、前記複数のセラミック層の層間に形成された配線層と、上記基板本体の表面と裏面との間を貫通する第１貫通孔と、該第１貫通孔の内部に形成された穴埋め材と、該穴埋め材を上記基板本体の表面と裏面との間で且つ該基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔と、該第２貫通孔に形成され、クラッド、および該クラッドの内部で且つ基板本体の厚み方向に沿って位置し、上記クラッドよりも高い屈折率を有するコアからなる光導波路と、を備え、上記穴埋め材は、上記基板本体を構成するセラミック層のセラミックよりも被削性に優れた材料からなる、ことを特徴とする。

これによれば、前記光導波路のクラッドは、前記基板本体を構成するセラミックよりも被削性に優れた穴埋め材が、基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔内に形成され、該穴埋め材の内部に対し液状の樹脂材料を負圧を用いて均一な厚みにより充填・硬化されている。そのため、外周面が平滑なほぼ円筒形で且つ均一な厚みのクラッドと、その中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコアとからなる光導波路（光伝送媒体）を有しているので、クラッドの外周面や、該クラッドとコアとの境界面には、不用意な凹凸が皆無となっている。従って、外部の配線基板などとの間に配線された光ファイバからの光信号を伝送ロスを少なくし、正確に送信ないし受信することが可能となる。

尚、前記「被削性に優れた」とは、穴埋め材の方が、基板本体のセラミックよりも、ドリル加工による孔明けに際し、切削条件を一定にして行え、切削抵抗が少なく、且つ容易に穿孔できることを意味する。即ち、「被削性」は、切削条件を一定にとして、該切削時の抵抗値を比較して判定される指標である。
また、前記基板本体を構成する複数のセラミック層のセラミックは、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックからなる。
更に、複数のセラミック層の層間に形成される配線層は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、あるいはＣｕの何れかからなる。
また、前記第１貫通孔は、平面視が断面ほぼ円形の形態に限らず、断面がほぼ長円形、長楕円形、各コーナにアールが付された細長いほぼ長方形とし、複数個の光導波路を間隔を置き且つ直線状にして、前記穴埋め材を貫通させても良い。
更に、前記光導波路は、円筒形のクラッドと、その中心部を軸方向に沿って貫通して配置される円柱形のコアとからなる光伝送媒体であり、その両端面は、軸方向と直交する平面に沿って研磨されている。
加えて、前記クラッドおよびコアには、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂のような樹脂材料からなり、互いに屈折率が相違し、且つ何れも透明な材料が選定される。

また、本発明には、前記穴埋め材を構成する材料は、有機系粒子、無機系粒子、あるいは金属粒子の少なくとも１つを含有した樹脂である、光導波路付き配線基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、穴埋め材は、前記基板本体を構成するセラミックよりも被削性に優れた材料からなるので、該穴埋め材を基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔の内周面が、凹凸が少なく滑らかで且つ断面がほぼ新円形である円柱体となっている。そのため、外周面が平滑なほぼ円筒形で且つ均一な厚みのクラッドと、その中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコアとからなる光導波路（光伝送媒体）が、基板本体の厚み方向に沿って貫通する配線基板となる。
尚、前記穴埋め材には、有機系粒子（例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの粒子）、無機系粒子（例えば、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの粒子）、および金属粒子（例えば、Ｃｕ、Ａｇなどの粒子）の少なくとも１つを含有した樹脂（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など）が挙げられる。

更に、本発明には、前記基板本体の表面には、該表面側の前記光導波路の端面が該表面よりも外側に突出している、光導波路付き配線基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記光導波路の表面側の端面が基板本体の表面よりも外側（上方）に突出しているので、該光導波路の端面と、該基板本体の表面の上方に追って実装される光素子の受光面あるいは発光面との距離を短くできる。そのため、光信号の伝送に伴う光の損失を低減し、安定した光信号の伝送が可能となる。

また、本発明には、前記基板本体の表面および裏面には、該表面および裏面からの距離が前記光導波路の両端面とほぼ同じとなる厚みの保護層が形成されている、光導波路付き配線基板（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記同様に光導波路の表面側の端面と光素子の受・発光面との距離を短くし、安定した光信号の伝送ができると供に、保護層によって基板本体の表・裏面、および該表・裏面に形成される表・裏面端子を、物理的および化学的に防護することも可能となる。
更に、保護層にエポキシ系樹脂などのソルダーレジストを適用した形態では、追って実装すべき光素子の外部端子を表面端子にハンダ付けする際に、該ハンダが表面端子の周囲に流れにくくなり、当該実装を容易に行うことが可能となる。
尚、前記保護層は、アクリル系やエポキシ系樹脂などからなる。

一方、本発明による光導波路付き配線基板の製造方法（請求項５）は、複数のセラミック層を積層してなり、該セラミック層間に配線層が形成され、且つ表面および裏面を有する基板本体を形成する工程と、該基板本体の表面と裏面との間を貫通する第１貫通孔を形成する工程と、該第１貫通孔に、上記セラミック層を構成するセラミックよりも被削性に優れた材料からなる穴埋め材を充填する工程と、該穴埋め材を上記基板本体の表面と裏面との間で且つ該基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔を形成する工程と、該第２貫通孔の内壁面に対し、該第２貫通孔の両開口部の間に圧力差を付けて透明な樹脂材料を塗布し、ほぼ円筒形のクラッドを形成する工程と、該クラッドの中心部を軸方向に沿って貫通する中空部に、上記クラッドを構成する材料よりも高い屈折率の透明な樹脂材料を充填して、ほぼ円柱形のコアを形成することにより、光導波路を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、前記第２貫通孔は、該基板本体を構成するセラミックよりも被削性に優れた穴埋め材を貫通され、且つ該第２貫通孔内に対し両端間の圧力差（負圧）を用いて前記樹脂材料を充填するため、外周面が平滑で全体がほぼ円筒形であり、且つ均一な厚みのクラッドを確実に形成できる。更に、該クラッドの中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部に、前記樹脂材料を充填して該中空部と相似形のコアを形成することにより、上記クラッドおよび該コアが内外２重の同心円で、且つ全体が円柱形を呈する光導波路を確実に形成できる。従って、前記光ファイバからの光信号を伝送ロスを少なくし、正確に送信ないし受信できる光導波路付き配線基板を確実に提供することが可能となる。

尚、前記基板本体は、複数のセラミック層、これらの層間に位置する配線層、該配線層同士の間や、配線層と表・裏面に形成した表・裏面端子とのを接続するビア導体を、同時焼成したり、２段階焼成したものである。該焼成後において、上記表・裏面端子の表面には、ＮｉおよびＡｕメッキ層、またはＮｉおよびＡｇメッキ層の２層、あるいはＮｉ、Ａｕ、およびＡｇメッキ層の３層が被覆される。
また、前記クラッドおよびコアを形成する樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどのポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂などが、液状で適用される。更には、上述した樹脂が、重水素化、フッ素化、重水素フッ素化された樹脂であっても良い。

また、本発明には、前記第１貫通孔に穴埋め材を充填する工程と前記第２貫通孔を形成する工程との間に、前記基板本体の表面および裏面に絶縁材からなる保護層を形成する工程を更に有し、表面側および裏面側の該保護層を含めて、前記第２貫通孔を形成する工程、前記クラッドを形成する工程、および前記光導波路を形成する工程が行われる、光導波路付き配線基板の製造方法（請求項７）も含まれる。
これによれば、基板本体の表・裏面に形成した表・裏面端子、およびこれらの表面に予め被覆したメッキ層を保護しつつ、光導波路を確実に作成できる。

更に、本発明には、前記表面側および裏面側の保護層は、前記光導波路を形成する工程の後に除去されるか、あるいは、前記配線層と導通し且つ基板本体の表面および裏面に形成された表面端子および裏面端子を露出させる開口部を有し、且つ上記光導波路を形成する工程の際に、該光導波路の両端面を露出させる位置まで外層側が研磨される、光導波路付き配線基板の製造方法（請求項８）も含まれる。
このうち、光導波路を形成する工程の後に除去される形態によれば、前記同様にメッキ層を含む表・裏面端子を保護できる。一方、前記光導波路を形成する工程において、該光導波路の両端面を露出させる位置まで外層側が研磨される形態によれば、追って実装される光素子を表面端子にハンダ付けする際に、該ハンダが表面端子の周囲に流れにくくなるので、当該実装の容易化にも寄与し得る。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本願による一形態の光導波路付き配線基板（以下、単に配線基板と称する）１の要部を示す地位直断面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った部分断面図である。
配線基板１は、図１に示すように、セラミック層ｓ１〜ｓ４を積層してなり、表面３および裏面４を有する基板本体２と、上記セラミック層ｓ１〜ｓ４の層間に形成された配線層７〜９と、上記基板本体２の表面３と裏面４との間を貫通する第１貫通孔ｈ１と、該第１貫通孔ｈ１の内部に形成された穴埋め材ｍｊと、該穴埋め材ｍｊの内部を上記基板本体２の表面３と裏面４との間で且つ該基板本体２の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔ｈ２と、該第２貫通孔ｈ２の内部で且つ該基板本体２の厚み方向に沿って貫通して形成され且つ同軸心のクラッド１１およびコア１２からなる光導波路１０と、を備えている。

前記基板本体２を構成するセラミック層ｓ１〜ｓ４は、アルミナなどの高温焼成セラミック、またはガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックからなる。
また、図１に示すように前記配線層７，８，９間や、これらと基板本体２の表面３あるいは裏面４に形成された表面端子５や、裏面端子６との間は、ビア導体ｖｄを介して接続されている。配線層７〜９の一部は、上・下層のビア導体ｖｄ同士の間を接続するビアカバーに置換しても良い。
尚、上記表・裏面端子５，６、配線層７〜９、およびビア導体ｖｄは、セラミック層ｓ１〜ｓ４が高温焼成セラミックの場合には、ＷまたはＭｏからなり、低温焼成セラミックの場合には、ＡｇまたはＣｕからなる。また、表・裏面端子５，６の表面には、例えばＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層（何れも図示せず）が被覆されている。

図２に示すように、基板本体２のセラミック層ｓ１〜ｓ４を貫通する第１貫通孔ｈ１は、平面視で細長いほぼ長円形を呈する。
上記第１貫通孔ｈ１の内部には、図２の一点鎖線部分Ｙの部分拡大図で例示するように、エポキシ系樹脂ｊａに粒径が１μｍ以上のＣｕ（金属）粒子ｍｒを含有した導電性あるいは非導電性の樹脂（樹脂材料）からなる穴埋め材ｍｊが充填により形成されている。該穴埋め材ｍｊは、基板本体２を構成するセラミック層ｓ１〜ｓ４よりも、ドリルによる切削時の被削性が優れている。
含有するＣｕ粒子ｍｒの粒径を１μｍ以上とした上記穴埋め材ｍｊを用いたので、図２中の部分拡大図で示すように、次述する第２貫通孔ｈ２を穿孔する際のドリル加工において、ドリルの外周面に当たるＣｕ粒子ｍｒがその中間で容易に剪断されるため、内周面に凹凸のない第２貫通孔ｈ２が形成されている。尚、上記Ｃｕ粒子ｍｒの粒径が１μｍ未満になると、ドリルの外周面に当たった際に、Ｃｕ粒子ｍｒの全体が上記穴埋め材ｍｊから剥離するため、被削性が低下し、好ましくない。

更に、図１，図２に示すように、前記穴埋め材ｍｊの内部を、基板本体２の厚み方向に沿って、複数（４個）の第２貫通孔ｈ２が間隔を置いて直線上に貫通している。該第２貫通孔ｈ２は、断面ほぼ円形で凹凸の少ない平滑な内周面を有している。該第２貫通孔ｈ２ごとの内側には、外側のほぼ円筒形を呈するクラッド１１と、その中心部を軸方向に沿って貫通し、且つほぼ円柱形を呈するコア１２とが同心円状に配置された光導波路１０が形成されている。尚、クラッド１１およびコア１２は、エポキシ系樹脂からなり、後者の方が前者よりも屈折率が高い。
因みに、クラッド１１の直径は、０．１ｍｍ以下（例えば、５０μｍ）であり、軸方向の長さは、０．２ｍｍ以上（例えば、０．４ｍｍ）である。隣接する光導波路１０，１０間のピッチは、０．３ｍｍ以下（例えば、２５０μｍ）である。
また、図１に示すように、光導波路１０の上・下の端面は、基板本体２の表・裏面３，４よりも上方あるいは下方（外側）に高さ（距離）ｔｈ分だけ突出している。そのため、基板本体２の表面３上方に、何れかの表面端子５とハンダ（図示せず）を介して接続される光素子１８を追って実装した場合、該光素子１８中の受光部または発光部１９は、光導波路１０の上端面との距離ｚｈが短くなるので、光導波路１０におけるコア１２の中心部との間で光信号を少ない損失で伝送可能となる。

図３は、前記配線基板１ａの応用形である配線基板１ｂの要部を示す垂直断面図である。
配線基板１ｂは、図３に示すように、前記同様の基板本体２、表裏面端子５，６、配線層７〜９、第１・第２貫通孔ｈ１，ｈ２、穴埋め材ｍｊ、およびクラッド１１およびコア１２からなる光導波路１０を備えている。該配線基板１ｂが前記配線基板１ａと相違するのは、基板本体２の表面３および裏面４に保護層１３，１４が個別に形成されていることである。該保護層１３，１４は、エポキシ系樹脂からなるソルダーレジストであり、表・裏面端子５，６ごとの真上には、該表・裏面端子５，６の表面（パッド）を露出させるほぼ円筒形またはほぼ円錐形の開口部１５，１６が個別に形成されている。また、光導波路１０の両端部の周囲には、上記同様の開口部が個別に形成されている。該保護層１３，１４の厚みｔａは、図３に示すように、光導波路１０の両端面が基板本体２の表・裏面３，４から突出する高さｔｈと、それぞれほぼ同じとなっている。

以上のような配線基板１ａ，１ｂによれば、前記光導波路１０は、そのクラッド１１が金属粒子ｍｒを含み且つ前記基板本体２を構成するセラミックよりも被削性に優れた穴埋め材ｍｊに基板本体２の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔ｈ２内に形成され、該第２貫通孔ｈ２内に、液状の前記樹脂材料を負圧を用いて均一に充填・硬化されている。そのため、外周面が平滑なほぼ円筒形で且つ均一な厚みのクラッド１１と、その中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコア１２とからなる光導波路１０を有しているので、クラッド１１の外周面や、該クラッド１１とコア１２との境界面には、不用意な凹凸が皆無となっている。従って、外部の配線基板などとの間に配線された光ファイバからの光信号を伝送ロスを少なくして、正確に送信ないし受信することが可能となる。
しかも、光導波路１０の上端部（一端部）が基板本体２の表面３よりも外側に突出しているため、追って実装される光素子の受・発光部との距離を短くなり、光信号の伝送時における損失を低減でき、安定した光信号の伝送が可能となる。
更に、配線基板１ｂでは、ソルダーレジストの保護層１３を有するため、追って実装すべき光素子１８の外部端子を表面端子５にハンダ付けする際、該ハンダが表面端子５の周囲に流れにくくなり、当該実装を容易に行うことも可能となる。

以下において、前記配線基板１ａの製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、所要の有機バインダ、および溶剤などを、所要量ずつ瓶量・混合してセラミックスラリを製作し、該スラリにドクターブレード法を施して、シート状を呈する４層のグリーンシート（図示せず）に形成した。尚、該グリーンシートは、多数個取り用の大版サイズのものであっても良い。
次いで、上記グリーンシートごとの所定の位置にビアホールを貫通させ、こられにＷまたはＭｏ粉末を含む導電性ペーストを充填し、且つ各グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に、導電性ペーストを印刷して、未焼成のビア導体ｖｄ、表・裏面端子５，６、配線層７〜９（何れも図示せず）を形成した。
更に、前記グリーンシートごとの厚さ方向の同じ位置に、断面が細長い長円形の透孔を、打ち抜き加工で形成した。

次に、図４に示すように、４層の前記グリーンシートｇ１〜ｇ４を積層・圧着し、表・裏面３，４を有する基板本体２、および上記シートｇ１〜ｇ４ごとの前記透孔が連通し、且つ該基板本体２の厚み方向に沿って貫通する第１貫通孔ｈ１を含む未焼成の積層体ＳＳを得た。更に、該積層体ＳＳを所定温度帯で焼成した。
その結果、図５に示すように、セラミック層ｓ１〜ｓ４が積層され、これらの層間に配置された配線層７〜９、セラミック層ｓ１〜ｓ４を個別に貫通する焼成済みのビア導体ｖｄ、表・裏面３，４の表・裏面端子５，６、およびセラミック層ｓ１〜ｓ４を厚み方向に沿って貫通し、平面視が細長いほぼ長円形を呈する第１貫通孔ｈ１を有する基板本体２が得られた。引き続いて、表面端子５および裏面端子６の表面に、ＮｉおよびＡｕメッキ電解メッキを順次施して、Ｎｉメッキ層およびＡｕメッキ層（何れも図示せず）の２層を所要の厚みで被覆した。
次いで、図６に示すように、第１貫通孔ｈ１に、セラミック層ｓ１〜ｓ４よりも被削性に優れた前記穴埋め材ｍｊを充填した。更に、基板本体２の表面３および裏面４に、感光性のエポキシ系樹脂からなる保護層１３ａ，１４ａを形成した。

次に、平面視がほぼ長円形を呈する穴埋め材ｍｊの幅方向の中央部と、その真上および真下に位置する保護層１３ａ，１４ａとに対し、これらの基板本体２の厚み方向に沿って貫通するようにドリル加工を行って、図７に示すように、断面が円形の第２貫通孔ｈ２を形成した。該第２貫通孔ｈ２は、図７の前後方向に沿って複数（４個）が間隔を置きに且つ並列して形成された。この際、第２貫通孔ｈ２の内周面は、前記セラミック層ｓ１〜ｓ４よりも被削性に優れた前記穴埋め材ｍｊを貫通して形成されているため、断面がほぼ真円形となっていた。これは、穴埋め材ｍｊは、前記樹脂ｊａ中に粒径が１μｍ以上のＣｕ粉末ｍｒを含有しているため、セラミック層ｓ１〜ｓ４よりも、ドリルによる孔明け加工に際し、抵抗が少なく且つ一定の切削条件により切削できると供に、ドリルの外周面に当たるＣｕ粉末ｍｒをその中間付近で容易に剪断できたためである。

更に、保護層１３ａ，１４ａの上に、第２貫通孔ｈ２を囲むガイド孔を有するメタルマスク（図示せず）を配置し、図８中の矢印で示すように、第２貫通孔ｈをその下端側から図示しない真空手段により吸引し、該の第２貫通孔ｈ２の上下端（両端）の開口部間において、下端側の開口部が負圧となるように圧力差が付けた。かかる状態で、保護層１３ａ上のメタルマスクの上面に、液状で透明のエポキシ系樹脂（樹脂材料）を、図示しないスキージによりスライドさせ、第２貫通孔ｈ２内に吸引しつつ充填した後、該樹脂を加熱して硬化させた。
その結果、図８に示すように、第２貫通孔ｈ２の内周面に沿って、外周面が平滑なほぼ円柱形であり、その内側に同軸心で且つほぼ円柱形の中空部１１ａを有し、軸方向に沿って均一な厚みを有する全体がほぼ円筒形のクラッド１１が形成された。また、該クラッド１１の両端部には、前記メタルマイクのガイド孔に倣ったフランジ１１ｂが、保護層１３ａ，１４ａよりも外側に突出して形成されていた。尚、上記クラッド１１を均一な厚みで形成するには、その直径、上記樹脂の粘度、および第２貫通孔ｈ２の上下端（両端）の開口部間の前記圧力差を制御することによって可能となる。

次いで、前記同様のメタルマスクを、そのガイド孔がクラッド１１の両端部に位置する各フランジ１１ｂを囲むように、保護層１３ａ，１４ａの上に配置し、前記同様にスキージを用いて、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通する中空部１１ａ内に、透明で且つクラッド１１を形成する前記樹脂よりも高い屈折率を有する液状で透明なエポキシ系樹脂（樹脂材料）を充填した後、加熱して硬化させた。その結果、図９に示すように、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコア１２が形成された。
次に、図１０中に示す上下一対の破線ＫＬに沿った位置まで、保護層１３ａ，１４ａの外層側を、ベルトサンダまたはグラインダなどを用いる研磨で除去した。

その結果、図１１に示すように、クラッド１１の両端の前記フランジ１１ｂ付近、およびコア１２の両端部が除去されて、光導波路１０が形成されると共に、保護層１３ａ，１４ａの外層側が、該光導波路１０の両端面と同じ高さまで除去された。
そして、保護層１３ａ，１４ａに対し、これらをエッチングするエッチング（現像）液を接触させて、該保護層１３ａ，１４ａを除去した。
その結果、保護層１３ａ，１４ａを除去され、図１２に示すように、基板本体２の表面３および裏面４が露出し、且つ光導波路１０の両端部が表面３および裏面４よりも上・下方（外側）に突出した配線基板１ａが得られた。
尚、基板本体２の表・裏面３，４の表・裏面端子５，６は、前記第１貫通孔ｈ１を形成する工程から光導波路１０を形成する工程までの間、保護層１３ａ，１４ａに覆われて保護されていたため、それらの形状や表面ごとの前記メッキ層には、悪影響を受けていなかった。

以上のような配線基板１ａの製造方法によれば、前記第２貫通孔ｈ２は、基板本体２を構成するセラミックよりも被削性に優れた穴埋めｍｊ材を貫通し、且つ該第２貫通孔ｈ２内に対し両端間の圧力差（負圧）を用いて、液状の前記樹脂材料を充填するため、外周面が平滑で全体がほぼ円筒形であり、且つ均一な厚みのクラッド１１を確実に形成できた。更に、該クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部１１ａに、前記樹脂材料を充填して該中空部１１ａと相似形のコア１２を形成することで、上記クラッド１１および該コア１２が内外２重の同心円で、且つ全体が円柱形を呈する光導波路１０を確実に形成できた。従って、前記光ファイバからの光信号を伝送ロスを少なくし、正確に送信ないし受信できる配線基板１ａを確実に提供することができた。

次に、前記配線基板１ｂの製造方法について説明する。
前記製造方法の各工程と同様にして、セラミック層ｓ１〜ｓ４を積層してなり、表面３および裏面４、配線層７〜９を有する基板本体２を形成し、第１貫通孔ｈ１内に穴埋め材ｍｊを充填し、基板本体２の表・裏面３，４に保護層１３ａ，１４ａを形成した。
次いで、基板本体２の表・裏面３，４に形成された表・裏面端子５，６の真上付近と、追ってドリル加工により第２貫通孔ｈ２がされる真上付近との保護層１３ａ，１４ａに対し、紫外線を照射し且つ現像処理するなどのフォリソグフィ技術を施して、図１３に示すように、これらの位置ごとにほぼ円筒形の開口部１５ａ，１６ａを形成した。何れかの開口部１５ａ，１６ａの底部には、表・裏面端子５，６の表面が露出していた。また、基板本体２を挟んで同軸心で対向する開口部１５ａ，１６ａの底面には、前記穴埋め材ｍｊの上・下端面の中心部が、基板本体２の表・裏面３，４と同じ位置で露出していた。

次に、基板本体２を挟んで対向する開口部１５ａ，１６ａの底面に露出し、且つ基板本体２の内部に充填された前記穴埋め材ｍｊに対し、前記同様のドリル加工による孔明けを行って、図１３に示すように、第２貫通孔ｈ２を形成した。
更に、前記同様に、第２貫通孔ｈ２内に圧力差を付けた状態とし、前記メタルマイクやスキージを用いて、前記同様のエポキシ系樹脂を第２貫通孔ｈ２内に吸引しつつ充填した後、該樹脂を加熱して硬化させた。
その結果、図１４に示すように、第２貫通孔ｈ２の内周面に沿って、両端部にフランジ１１ｂを有し、且つ中心部に沿って中空部１１ａを有する前記同様のクラッド１１が形成された。
次に、図１５中に示す上下一対の破線ＫＬに沿った位置まで、保護層１３ａ，１４ａの外層側を、前記同様に研磨して除去した。

その結果、図１６に示すように、クラッド１１の両端の前記フランジ１１ｂ付近、およびコア１２の両端部が除去されて、光導波路１０が形成されると共に、保護層１３ａ，１４ａの外層側が、該光導波路１０の両端面と同じ高さまで除去され、所要の厚みを有する保護層１３ａ，１４が形成された。
これにより、図示のように、光導波路１０の両端面が保護層１３，１４と同じ高さであると共に、表・裏面端子５，６および光導波路１０を除いた基板本体２の表・裏面３，４が保護層１３，１４に覆われた配線基板１ｂが得られた。
以上のような配線基板１ｂの製造方法によれば、前記配線基板１ａの製造方法と同様な効果が得られると共に、追って実装される光素子１８を表面端子５にハンダ付けして接続する際に、該ハンダが表面端子５の周囲の表面３に流れにくくなるため、当該実装を容易化することも可能となる。

本発明は、前記各形態に限定されるものではない。
例えば、基板本体２を構成する前記セラミック層は、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックとしても良い。
また、前記基板本体は、２，３層あるいは５層以上のセラミック層を積層したものであっても良い。
更に、基板本体は、前記表面３を底面とするキャビティを形成するため、上層側に更に別のセラミック層を積層する形態としても良い。
更に、前記光導波路は、透明で屈折率が互いに異なる２種類の樹脂材料であれば、前記以外の材料でも良い。
また、前記第１・第２貫通孔ｈ１，ｈ２の組は、１つの基板本体に対し、複数組を形成した形態としても良い。
加えて、前記各製造方法は、多数個取りの方法によって行うよにしても良い。

本発明の光導波路付き配線基板の一形態の要部を示す垂直断面図。 図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った部分断面図。 上記配線基板の応用形態の要部を示す垂直断面図。 図１の光導波路付き配線基板の一製造工程を示す概略図。 図４に続く製造工程を示す概略図。 図５に続く製造工程を示す概略図。 図６に続く製造工程を示す概略図。 図７に続く製造工程を示す概略図。 図８に続く製造工程を示す概略図。 図９に続く製造工程を示す概略図。 上記各工程によって得られた光導波路付き配線基板を示す概略図。 図３の光導波路付き配線基板の一製造工程を示す概略図。 図１２に続く製造工程を示す概略図。 図１３に続く製造工程を示す概略図。 図１４に続く製造工程を示す概略図。 上記各工程によって得られた光導波路付き配線基板を示す概略図。

符号の説明

１ａ，１ｂ……………………光導波路付き配線基板
２………………………………基板本体
３………………………………表面
４………………………………裏面
７〜９…………………………配線層
１０……………………………光導波路
１１……………………………クラッド
１２……………………………コア
１３,１３ａ，１４,１４ａ…保護層
１５ａ，１６ａ………………開口部
ｓ１〜ｓ４……………………セラミック層
ｈ１……………………………第１貫通孔
ｈ２……………………………第２貫通孔
ｍｊ……………………………穴埋め材
ｍｒ……………………………金属粒子
ｊａ……………………………樹脂
ｔａ……………………………保護層の厚み

Claims (7)

1. 複数のセラミック層を積層してなり、表面および裏面を有する基板本体と、
   上記複数のセラミック層の層間に形成された配線層と、
   上記基板本体の表面と裏面との間を貫通する第１貫通孔と、
   上記第１貫通孔の内部に形成された穴埋め材と、
   上記穴埋め材を上記基板本体の表面と裏面との間で且つ該基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔と、
   上記第２貫通孔に形成され、クラッド、および該クラッドの内部で且つ基板本体の厚み方向に沿って位置し、上記クラッドよりも高い屈折率を有するコアからなる光導波路と、を備え、
   上記穴埋め材は、上記基板本体を構成するセラミック層のセラミックよりも被削性に優れた材料からなる、
   ことを特徴とする光導波路付き配線基板。
2. 前記穴埋め材を構成する材料は、有機系粒子、無機系粒子、あるいは金属粒子の少なくとも１つを含有した樹脂である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路付き配線基板。
3. 前記基板本体の表面には、該表面側の前記光導波路の端面が該表面よりも外側に突出している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路付き配線基板。
4. 前記基板本体の表面および裏面には、該表面および裏面からの距離が前記光導波路の両端面とほぼ同じとなる厚みの保護層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光導波路付き配線基板。
5. 複数のセラミック層を積層してなり、該セラミック層間に配線層が形成され、且つ表面および裏面を有する基板本体を形成する工程と、
   上記基板本体の表面と裏面との間を貫通する第１貫通孔を形成する工程と、
   上記第１貫通孔に、上記セラミック層を構成するセラミックよりも被削性に優れた材料からなる穴埋め材を充填する工程と、
   上記穴埋め材を上記基板本体の表面と裏面との間で且つ該基板本体の厚み方向に沿って貫通する第２貫通孔を形成する工程と、
   上記第２貫通孔の内壁面に対し、該第２貫通孔の両開口部の間に圧力差を付けて透明な樹脂材料を塗布し、ほぼ円筒形のクラッドを形成する工程と、
   上記クラッドの中心部を軸方向に沿って貫通する中空部に、上記クラッドを構成する材料よりも高い屈折率の透明な樹脂材料を充填して、ほぼ円柱形のコアを形成することにより、光導波路を形成する工程と、を含む、
   ことを特徴とする光導波路付き配線基板の製造方法。
6. 前記第１貫通孔に穴埋め材を充填する工程と前記第２貫通孔を形成する工程との間に、前記基板本体の表面および裏面に絶縁材からなる保護層を形成する工程を更に有し、
   上記表面側および裏面側の保護層を含めて、前記第２貫通孔を形成する工程、前記クラッドを形成する工程、および前記光導波路を形成する工程が行われる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光導波路付き配線基板の製造方法。
7. 前記表面側および裏面側の保護層は、前記光導波路を形成する工程の後に除去されるか、あるいは、前記配線層と導通し且つ基板本体の表面および裏面に形成された表面端子および裏面端子を露出させる開口部を有し、且つ上記光導波路を形成する工程の際に、該光導波路の両端面を露出させる位置まで外層側が研磨される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光導波路付き配線基板の製造方法。

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