JP2013137468A - Photoelectric hybrid wiring board and method of manufacturing photoelectric hybrid board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電気複合配線板、及び光電気複合配線板の製造方法に関する。 The present invention relates to a photoelectric composite wiring board and a method for manufacturing a photoelectric composite wiring board.
中長距離通信の分野、具体的には、FTTH(Fiber To The Home)や車載用の分野等では、高速伝送が求められており、これを実現するために、伝送媒体として光ファイバケーブルが用いられてきた。 High-speed transmission is required in the field of medium- and long-distance communication, specifically in the field of FTTH (Fiber To The Home) and in-vehicle, and in order to realize this, an optical fiber cable is used as a transmission medium. Has been.
そして、短距離通信、例えば、1m以内の通信においても、高速伝送が求められるようになってきている。また、このような短距離通信の分野では、光ファイバケーブルでは実現困難な性能も求められる。この求められる性能としては、具体的には、狭ピッチ、分岐、交差、及び多層化等の高密度配線、表面実装性、電気回路基板との一体化が可能であること、及び曲率半径の小さな曲げが可能であること等が挙げられる。これらの要求を満たすもとのとして、光導波路を備えた光配線板を用いることが考えられる。 High-speed transmission has been demanded even in short-distance communication, for example, communication within 1 m. Also, in the field of such short distance communication, performance that is difficult to achieve with optical fiber cables is also required. Specifically, the required performance includes high-density wiring such as narrow pitch, branching, crossing, and multilayering, surface mountability, integration with an electric circuit board, and a small radius of curvature. For example, it can be bent. As a basis for satisfying these requirements, it is conceivable to use an optical wiring board having an optical waveguide.
また、このような光配線板には、光導波路から入出力された光を利用するために、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)等の発光素子、フォトダイオード(PD)等の受光素子、及び集積回路(IC)等の半導体素子等が実装されていることが好ましい。そして、これらの素子を駆動させるために、光配線板上等に、電気回路が設けられている必要がある。このことから、光導波路だけではなく、電気回路も設けられた光電気複合配線板であることが好ましい。このような光電気複合配線板としては、例えば、屈曲可能な光電気複合フレキシブル配線板が挙げられる。この光電気複合フレキシブル配線板は、例えば、小型端末機器のヒンジをまたいで配置されているフレキシブル配線板の代わりに使用することが可能であり、注目されている。 In addition, in such an optical wiring board, a light emitting element such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), a light receiving element such as a photodiode (PD), A semiconductor element such as an integrated circuit (IC) is preferably mounted. In order to drive these elements, an electric circuit needs to be provided on the optical wiring board or the like. From this, it is preferable that the photoelectric composite wiring board is provided with not only an optical waveguide but also an electric circuit. Examples of such a photoelectric composite wiring board include a bendable photoelectric composite flexible wiring board. This opto-electric composite flexible wiring board can be used in place of a flexible wiring board disposed across a hinge of a small terminal device, for example, and has attracted attention.
このような光電気複合フレキシブル配線板としては、例えば、非特許文献1に記載のものが挙げられる。 Examples of such an opto-electric composite flexible wiring board include those described in Non-Patent Document 1.
非特許文献1には、光配線層としての光導波路フィルムと電気配線層としての電気フレキシブル配線板とを積層した光電気複合フレキシブル配線板が記載されている。この光電気複合フレキシブル配線板は、電気フレキシブル配線板に形成されている電気回路が、VCSEL等の発光素子やPD等の受光素子を接続できるように、電気フレキシブル配線板の、電気回路が備えられていない側の表面上に、光導波路フィルムが積層されている。 Non-Patent Document 1 describes an opto-electric composite flexible wiring board in which an optical waveguide film as an optical wiring layer and an electric flexible wiring board as an electric wiring layer are laminated. This photoelectric composite flexible wiring board is provided with an electric circuit of an electric flexible wiring board so that an electric circuit formed on the electric flexible wiring board can connect a light emitting element such as a VCSEL or a light receiving element such as a PD. An optical waveguide film is laminated on the surface on the non-side.
非特許文献1によれば、挿入損失等の光学特性に優れ、屈曲に対する劣化が少ない等の信頼性の高いものが得られることが開示されている。 According to Non-Patent Document 1, it is disclosed that a highly reliable material having excellent optical characteristics such as insertion loss and little deterioration due to bending can be obtained.
また、光電気複合配線板は、搭載する機器の小型化に伴い、薄型化が求められている。非特許文献1に記載の光電気複合フレキシブル配線板は、VCSEL等の発光素子やPD等の受光素子を接続できるように、電気回路が露出している。このため、最終的には、この電気回路を、カバーフィルムやレジスト等の絶縁層で被覆する必要がある。また、非特許文献1に記載の光電気複合フレキシブル配線板は、電気フレキシブル配線板の基材から見て、電気回路と光導波路とが反対側に形成されている。これらのことから、光電気複合配線板の機能を発揮するための部材以外の部材を減らすこと等によって、光電気複合配線板をさらに薄くすることが求められている。 Moreover, the optoelectric composite wiring board is required to be thin as the equipment to be mounted is miniaturized. The photoelectric composite flexible wiring board described in Non-Patent Document 1 has an electric circuit exposed so that a light emitting element such as a VCSEL or a light receiving element such as a PD can be connected. For this reason, finally, it is necessary to coat this electric circuit with an insulating layer such as a cover film or a resist. Further, in the opto-electric composite flexible wiring board described in Non-Patent Document 1, an electric circuit and an optical waveguide are formed on the opposite side when viewed from the base material of the electric flexible wiring board. For these reasons, it is required to further reduce the thickness of the photoelectric composite wiring board by reducing the number of members other than the member for exhibiting the function of the photoelectric composite wiring board.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、従来の光電気複合配線板より薄型化された光電気複合配線板、及びその製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: It aims at providing the optoelectric composite wiring board thinner than the conventional optoelectric composite wiring board, and its manufacturing method.
本発明の一態様に係る光電気複合配線板は、薄肉板状の絶縁性の基材、該基材の第1主面上に形成された電気回路及び光導波路を備えている。そして、前記光導波路は、平面視で前記基材上に前記電気回路が存在しない領域において、前記基材の方向へ向かって光信号を出入させるための光出入部を有する。また、前記基材には、その第2主面から前記電気回路に電気接続するための第1ビアホールと、同第2主面から前記光出入部に光接続するための第2ビアホールとが形成されている。 The photoelectric composite wiring board according to one aspect of the present invention includes a thin plate-like insulating base material, an electric circuit formed on the first main surface of the base material, and an optical waveguide. And the said optical waveguide has a light in / out part for making an optical signal go in and out toward the said base material in the area | region where the said electric circuit does not exist on the said base material by planar view. In addition, a first via hole for electrical connection from the second main surface to the electric circuit and a second via hole for optical connection from the second main surface to the light input / output portion are formed in the base material. Has been.
また、前記光電気複合配線板において、前記基材の第2主面に電子部品が実装され、前記第1ビアホールを介して前記電気回路に電気接続されていることが好ましい。 In the opto-electric composite wiring board, it is preferable that an electronic component is mounted on the second main surface of the base material and is electrically connected to the electric circuit through the first via hole.
また、前記光電気複合配線板において、前記基材が、長尺状であって、前記電子部品の少なくとも一部は光学素子であり、前記基材の第2主面における第2ビアホールに対応する位置に前記光学素子が実装され、前記第2ビアホールを介して前記光出入力部に光接続されていることが好ましい。 In the opto-electric composite wiring board, the base material is long, and at least a part of the electronic component is an optical element, and corresponds to the second via hole in the second main surface of the base material. It is preferable that the optical element is mounted at a position and is optically connected to the light input / output unit via the second via hole.
また、前記光電気複合配線板において、前記基材の第2主面側において前記電子部品が封止されるとともに、前記基材の周縁部には前記電気回路の一部が封止されず露出した外部接続端子が設けられていることが好ましい。 Further, in the photoelectric composite wiring board, the electronic component is sealed on the second main surface side of the base material, and a part of the electric circuit is not sealed and exposed at a peripheral portion of the base material. It is preferable that an external connection terminal is provided.
また、前記光電気複合配線板において、前記基材が、フレキシブル基材であることが好ましい。 In the photoelectric composite wiring board, the base material is preferably a flexible base material.
また、本発明の他の一態様に係る光電気複合配線板の製造方法は、電気回路が形成された薄肉板状の絶縁性の基材の第1主面上に、第1クラッド層を形成する第1クラッド層形成工程と、前記第1クラッド層上に、コア部を形成するコア部形成工程と、平面視で前記基材上に前記電気回路が存在しない領域において、前記基材の方向へ向かって光信号を出入させるための光出入部を前記コア部に形成する光出入部形成工程と、前記第1クラッド層上に形成された前記コア部を埋設するように第2クラッド層を形成する第2クラッド形成工程と、前記基材の第2主面から前記電気回路ならびに光出入力部に向かって貫通開口するビアホールを形成するビアホール形成工程とを備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an opto-electric composite wiring board, wherein a first cladding layer is formed on a first main surface of a thin plate-like insulating base material on which an electric circuit is formed. A first clad layer forming step, a core portion forming step of forming a core portion on the first clad layer, and a direction of the base material in a region where the electric circuit does not exist on the base material in a plan view. A light input / output portion forming step for forming an optical input / output portion in the core portion for inputting / outputting an optical signal toward the head, and a second cladding layer so as to embed the core portion formed on the first cladding layer. A second clad forming step to be formed; and a via hole forming step of forming a via hole penetrating and opening from the second main surface of the substrate toward the electric circuit and the light output / input section.
本発明によれば、従来の光電気複合配線板より薄型化された光電気複合配線板、及びその製造方法が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric composite wiring board thinner than the conventional photoelectric composite wiring board and its manufacturing method are obtained.
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the embodiment concerning the present invention is described, the present invention is not limited to these.
図1は、本発明の一実施形態に係る光電気複合配線板を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a photoelectric composite wiring board according to an embodiment of the present invention.
本発明の一実施形態に係る光電気複合配線板10は、まず、図1に示すように、薄肉板状の絶縁性の基材11bを備え、この基材11bの第1主面上に電気回路11aを形成することで電気配線板11を構成している。この電気配線板11上には、光導波路12が電気回路11aと同一面側において該電気回路11aと併設するように設けられている。光導波路12は、電気配線板11の、電気回路11a側の表面上に形成されている。また、光導波路12は、コア部13と、コア部13を被うクラッド層とを備える。クラッド層は、図1に示すように、第1クラッド層14と第2クラッド層15とを備える。また、光導波路12は、平面視で基材11b上に電気回路11aが存在しない領域において、基材11bの方向へ向かって光信号を出入させる光出力部13aを有する。具体的には、光出力部13aは、図1に示すように、光導波路12のコア部13の長手方向における両端部に設けられており、光導波路12の厚み方向上に電気回路11aが存在しない領域に存在する。この光出力部13aの形状としては、図示するように、光を反射することができる傾斜面等が挙げられる。この傾斜面は、コア部13の導波光を基材11bに向かうように反射するよう設計される。また、基材11bには、その第2主面から電気回路11aに電気的接続するための第1ビアホール16が形成されている。さらに、基材11bには、その第2主面から光出入部13aに光接続するための第2ビアホール17が形成されている。
As shown in FIG. 1, an optoelectric
この光電気複合配線板10では、基材11bの同一面すなわち第1主面上に電気回路11a及び光導波路12が形成され、且つビアホール16、17が形成されているので、電子部品等を基材11bの半対面すなわち第2主面側の片側だけに搭載することが可能である。すなわち、光電気複合配線板10は、基材11bの第2主面から、電気回路11aに電気的接続するための第1ビアホール16を有するので、この第1ビアホール16を利用して、光導波路12内を導波する光の入出力のための素子等の各種電子部品と電気的に接続することができる。さらに、光電気複合配線板10は、基材11bの第2主面から、と光出入部13aに光接続するための第2ビアホール17を有するので、この第2ビアホール17を利用して、光導波路12内を導波する光の入出力のための素子からの光信号を出入させることができる。このように、この光電気複合配線板10では、基材11bを挟んで一方の面に電気回路11aおよび光導波路12が設けられ、他方の面に電子部品等を片側配置する構成とすることができるので、該光電気複合配線板10は薄型化が図れるものとなる。
In this opto-electric
さらに、基材11bが、フレキシブル基材である場合、光電気複合配線板10を屈曲させることができる。そして、電気配線板11の基材11bから見て、電気回路11aと光導波路12とが同じ側に形成されているので、電気回路11aと光導波路12とが近く、光電気複合配線板を屈曲させた際の、電気回路11aと光導波路12との曲率半径が近くなる。このため、光電気複合配線板を屈曲させた際の、電気回路11aと光導波路12との剥離等の、屈曲による劣化の発生を抑制することができる。これらのことから、本実施形態の構成は、電気配線板11がフレキシブル配線板である場合に有用である。
Furthermore, when the
また、光電気複合配線板10は、基材11bの第2主面に電子部品が実装され、この電子部品は、第1ビアホール16を介して、電気回路11aに電気接続されていることが好ましい。また、第1ビアホール16を利用して、各種電子部品と電気的に接続する際、第1ビアホール16にはんだや金等のボール等を形成させる。このボールを、第1ビアホール16が保持するので、各種電子部品の実装が好適に行われ、信頼性の高い製品が得られる。
In the photoelectric
さらに、基材11bの、第1主面上であって、電気回路11aが存在しない箇所は、電気回路11aを形成する際に、金属を除去していることが多い。その際、表面に凹凸が形成されていることが多い。このため、光電気複合配線板10は、基材11bの第1主面上に、光導波路12を形成しているので、この凹凸の存在により、電気配線板11の基材11bと光導波路12との密着性が優れたものになると考えられる。
Furthermore, the portion of the
また、光電気複合配線板10に実装されている電子部品の少なくとも一部は、光学素子であり、この光学素子が、基材11bの第2主面における第2ビアホール17に対応する位置に実装され、第2ビアホール17を介して、光出入部13aに光接続されていることが好ましい。
Further, at least a part of the electronic components mounted on the photoelectric
また、光電気複合配線板10は、図1に示すように、長尺状である。すなわち、基材11bは、長尺状である。そして、基材11bの第2主面側において、電子部品が封止される。そして、基材11bの周縁部には、電気回路11aの一部が封止されずに露出していることが好ましい。このように、電気回路11aには、露出によって、光電気複合配線板10以外の電気回路との電気的接続が可能な外部接続端子が設けることができ、外部接続が容易となる。
Moreover, the photoelectric
また、コア部13の光出入部13aは、光電気複合配線板10の外部から入射される光をコア部13内に誘導、又はコア部13内を導波した光を、光電気複合配線板10の外部に導出するような傾斜面である。このような傾斜面としては、例えば、光電気複合配線板10の面方向となす角が45°である傾斜面等が挙げられる。そして、その傾斜面上に、光の反射率を高めるために、図1に示すように、金属層18を備えたものを光出入部18としていてもよい。また、光電気複合配線板10は、例えば、図1における矢符方向で示すように、光電気複合配線板10の外部から光が、光出入部13aを反射し、コア部13内を導波し、光出入部13aで反射して、光電気複合配線板10の外部に出射する。
The light input /
次に、本実施形態に係る光電気複合配線板の製造方法について、図2及び図3に基づいて説明する。なお、図2及び図3は、本実施形態に係る光電気複合配線板の製造方法を説明するための概略図である。 Next, the manufacturing method of the optoelectric composite wiring board according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are schematic views for explaining the method for manufacturing the photoelectric composite wiring board according to the present embodiment.
まず、図2(a)に示すように、電気回路11aが形成された基材11b(電気配線板11)を用意する。
First, as shown to Fig.2 (a), the
次に、図2(b)に示すように、基材11bの第2主面(電気回路11aが形成されている側の表面とは反対側の表面)に、接着層21を介して、仮基板22を積層する。仮基板22は、光導波路12を形成した後等に、剥離するものであり、各工程において、損傷を受けて形状を維持できなくなるものでなければ、特に限定されない。また、接着層21は、電気配線板11と仮基板22とを接着することができれば、特に限定されない。具体的には、例えば、両面粘着テープ等が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the second main surface of the
次に、図2(c)に示すように、基材11bの第1主面(電気回路11aが形成されている側の表面)に、第1クラッド層14を形成する。なお、この工程が、第1クラッド層形成工程に相当する。
Next, as shown in FIG. 2C, the
第1クラッド層14の形成方法としては、基材11bの第1主面上に第1クラッド層14を形成できる方法であれば、特に限定されない。具体的には、例えば、以下の方法が挙げられる。第1の例としては、基材11bの第1主面上に、第1クラッド層14を形成するための所定の屈折率を有する硬化性樹脂材料からなる樹脂フィルムを貼り合せた後、硬化させる方法が挙げられる。また、第2の例としては、第1クラッド層14を形成するための液状の硬化性樹脂材料を塗布した後、硬化させる方法が挙げられる。また、第3の例としては、第1クラッド層14を形成するための硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、硬化させる方法が挙げられる。なお、第1クラッド層14を形成させる際には、密着性を高めるために、予め、基材11bの表面、特に第1主面にプラズマ処理等を施しておくことが好ましい。
The method for forming the
また、第1クラッド層14を形成するために樹脂フィルムを貼り合せた後、硬化させる具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。まず、基材11bの第1主面上に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを重ねるように載置した後、加熱プレスにより貼り合せる、又は、基材11bの第1主面上に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを、透明性の接着剤により貼り合わせる。そして、貼り合せられた樹脂フィルムに、光等のエネルギ線を照射すること、又は、加熱することにより硬化させる。
In addition, as a specific method for curing the resin film after bonding the resin film to form the
また、第1クラッド層14を形成するための、液状の硬化性樹脂材料、または、硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、硬化させるより具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。まず、基材11bの第1主面上に液状の硬化性樹脂材料又は硬化性樹脂材料のワニスを、スピンコート法、バーコート法、又は、ディップコート法等を用いて塗布させる。そして、塗布された液状の硬化性樹脂材料又は硬化性樹脂材料のワニスに、光等のエネルギ線を照射すること、又は、加熱することにより硬化させる。
Moreover, as a more specific method of curing after applying a liquid curable resin material or a varnish of the curable resin material for forming the
第1クラッド層14を形成するための硬化性樹脂材料としては、後に形成されるコア部13の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が低くなるようなものが用いられる。具体的には、その伝送波長における屈折率として、例えば、1.5〜1.55程度であるものが挙げられる。このような硬化性樹脂材料の種類としては、このような屈折率を有する、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
As the curable resin material for forming the
また、第1クラッド層14を形成する際に用いられる硬化性樹脂材料としては、硬化後、上記屈折率を満たす等のクラッド層として使用可能なものとなるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、上述したように、光等のエネルギ線や熱によって硬化するもの等が挙げられる。より具体的には、例えば、感光性材料等が挙げられる。また、前記硬化性樹脂材料からなる樹脂フィルムとしては、具体的には、例えば、半硬化状態の感光性高分子材料をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等に塗布して得られるドライフィルム、いわゆるドライフィルムフォトレジスト(単に、「感光性フィルム」とも称する。)等が挙げられる。
The curable resin material used when forming the
第1クラッド層14の厚みは、特に限定されない。具体的には、例えば、5〜15μm程度であることが好ましい。
The thickness of the
次に、図2(d)に示すように、第1クラッド層14上に、コア部13を形成する。なお、この工程が、コア部形成工程に相当する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
その際、まず、形成された第1クラッド層14の外表面に、感光性材料からなるコア材料層を形成する。
At that time, first, a core material layer made of a photosensitive material is formed on the outer surface of the formed
ここで、感光性材料とは、エネルギ線が照射された部分の、後述する現像で用いる液体に対する溶解性が変化する材料である。具体的には、例えば、エネルギ線を照射する前には、後述する現像で用いる液体に対して溶解しにくいが、エネルギ線を照射した後には、溶解しやすくなる材料が挙げられる。また、他の例としては、エネルギ線を照射する前には、後述する現像で用いる液体に対して溶解しやすいが、エネルギ線を照射した後には、溶解しにくくなる材料が挙げられる。感光性材料とは、具体的には、例えば、感光性高分子材料等が挙げられる。また、エネルギ線とは、溶解性を変化させることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、取扱の容易さ等から、紫外線が好ましく用いられる。感光性材料としては、一般的に、紫外線が照射された部分の、溶解性が変化する感光性高分子材料が好ましく用いられる。より具体的には、紫外線が照射された部分が硬化されて、後述する現像で用いる液体に対して溶解しにくくなる感光性高分子材料が好ましく用いられる。 Here, the photosensitive material is a material in which the solubility of a portion irradiated with energy rays with respect to a liquid used in development described later changes. Specifically, for example, a material that is difficult to dissolve in a liquid used in development described later before irradiation with energy rays, but is easily dissolved after irradiation with energy rays can be used. As another example, there is a material that easily dissolves in a liquid used in development described later before irradiation with energy rays, but is difficult to dissolve after irradiation with energy rays. Specific examples of the photosensitive material include a photosensitive polymer material. The energy beam is not particularly limited as long as the solubility can be changed. Specifically, ultraviolet rays are preferably used from the viewpoint of ease of handling. As the photosensitive material, generally, a photosensitive polymer material whose solubility changes in a portion irradiated with ultraviolet rays is preferably used. More specifically, a photosensitive polymer material that is hard to dissolve in a liquid used in development described later is preferably used by curing the portion irradiated with ultraviolet rays.
コア材料層の形成方法としては、コア材料層を形成することができれば、特に限定されない。具体的には、例えば、以下の方法が挙げられる。第1の例としては、第1クラッド層14の外表面に、コア材料層を形成するための所定の屈折率を有する感光性高分子材料からなる樹脂フィルム(感光性フィルム)を貼り合せる方法が挙げられる。第2の例としては、コア材料層を形成するための液状の感光性高分子材料を塗布する方法が挙げられる。第3の例としては、コア材料層を形成するための感光性高分子材料のワニスを塗布した後、乾燥させる方法が挙げられる。なお、コア材料層を形成させる際にも、第1クラッド層14の外表面を活性化させて密着性を高めるために、予め、プラズマ処理等を施しておくことが好ましい。
The method for forming the core material layer is not particularly limited as long as the core material layer can be formed. Specifically, the following method is mentioned, for example. As a first example, there is a method in which a resin film (photosensitive film) made of a photosensitive polymer material having a predetermined refractive index for forming a core material layer is bonded to the outer surface of the
コア材料層を形成するために樹脂フィルムを貼り合せるより具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。第1クラッド層14の外表面に硬化性樹脂からなる樹脂フィルムを重ねるように載置した後、加熱プレスにより貼り合せる。
As a more specific method of bonding the resin film to form the core material layer, for example, the following method is used. After placing the resin film made of a curable resin on the outer surface of the
また、コア材料層を形成するための液状の硬化性樹脂材料、又は、硬化性樹脂材料のワニスを塗布する方法のより具体的な方法としては、例えば、以下のような方法が用いられる。第1クラッド層14の外表面に液状の硬化性樹脂材料又は硬化性樹脂材料のワニスを、スピンコート法、バーコート法、又は、ディップコート法等を用いて塗布した後、必要に応じて乾燥させる。
Moreover, as a more specific method of applying the liquid curable resin material for forming the core material layer or the varnish of the curable resin material, for example, the following method is used. A liquid curable resin material or a curable resin material varnish is applied to the outer surface of the
感光性高分子材料からなる樹脂フィルム(感光性フィルム)としては、半硬化状態の感光性高分子材料をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等に塗布して得られるドライフィルム等が挙げられる。なお、このようなドライフィルムは、通常、保護フィルムにより保護されている。 Examples of the resin film (photosensitive film) made of a photosensitive polymer material include a dry film obtained by applying a semi-cured photosensitive polymer material to a polyethylene terephthalate (PET) film or the like. Such a dry film is usually protected by a protective film.
コア材料層を形成するための感光性高分子材料としては、第1クラッド層14の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が高いものが用いられる。具体的には、その伝送波長における屈折率として、例えば、1.55〜1.6程度であるものが挙げられる。コア材料層を形成するための感光性高分子材料の種類としては、このような屈折率を有する、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂等を樹脂成分とする感光性材料が挙げられる。これらの中でも特に、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。よって、コア材料層を形成するための感光性高分子材料としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂と光カチオン硬化剤とを含有する樹脂組成物が、耐熱性の高い導波路が得られ、また、プリント基板等と複合化することができる点から好ましい。なお、コア材料層と第1クラッド層14との接着性の観点から、コア材料層を形成するための感光性高分子材料は、第1クラッド層14を形成するための硬化性樹脂材料と同系統のものであることが好ましい。
As the photosensitive polymer material for forming the core material layer, a material having a higher refractive index at the transmission wavelength of the guided light than the material of the
コア材料層の厚みは、特に限定されない。具体的には、例えば、20〜100μm程度であることが好ましい。 The thickness of the core material layer is not particularly limited. Specifically, it is preferable that it is about 20-100 micrometers, for example.
コア材料層を露光して硬化等させる前に、コア材料層に熱処理を施してもよい。そうすることにより、コア材料層の表面の凹凸、気泡、ボイド等を消失させて平滑になる。熱処理温度は、コア材料層の表面の凹凸、気泡、ボイド等が消失して平滑になるような粘度になる温度が好ましく、コア材料層を形成する硬化性樹脂材料の種類によって適宜選択される。また、熱処理時間としては、10〜30分間程度であることが、コア材料層の表面の凹凸、気泡、ボイド等を消失させて平滑になるという効果が充分に得られる点から好ましい。なお、熱処理の手段は特に限定されず、所定の温度に設定したオーブン中で処理する方法やホットプレートで加熱する等の方法が用いられる。 Before the core material layer is exposed and cured, the core material layer may be heat treated. By doing so, the irregularities, bubbles, voids, etc. on the surface of the core material layer disappear and become smooth. The heat treatment temperature is preferably a temperature at which the unevenness, bubbles, voids and the like on the surface of the core material layer disappear and become smooth, and is appropriately selected depending on the type of the curable resin material forming the core material layer. Further, the heat treatment time is preferably about 10 to 30 minutes from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of eliminating the irregularities, bubbles, voids and the like on the surface of the core material layer and smoothing. The means for heat treatment is not particularly limited, and a method such as a method of treating in an oven set at a predetermined temperature or a method of heating with a hot plate is used.
次に、コア材料層に対して、フォトマスクを介して露光光を照射して、コア材料層に対して所定形状のパターン露光を行う。フォトマスクは、コア部の形状に相当するスリットが配置されたものが挙げられ、具体的には、図5に示すようなものが挙げられる。また、このような露光は、感光性材料を光により変質(硬化等)させうる波長の光を必要な光量で露光する方法であれば、特に限定なく用いることができる。具体的には、例えば、ここで用いる露光光として、紫外線等のエネルギ線を用いる方法等が挙げられる。そして、取扱の容易さ等から、紫外線が好ましく用いられる。また、フォトマスクをコア材料層の表面に接触するように載置して露光するコンタクト露光や、コア材料層の外表面に接触しないように所定の間隔を保持した状態で露光する投影型露光等の、何れの露光方法を用いてもよい。 Next, the core material layer is irradiated with exposure light through a photomask to perform pattern exposure of a predetermined shape on the core material layer. Examples of the photomask include those in which slits corresponding to the shape of the core portion are arranged, and specifically, those shown in FIG. Moreover, such exposure can be used without any limitation as long as it is a method of exposing light having a wavelength that can change (harden, etc.) the photosensitive material with light with a necessary amount of light. Specifically, for example, a method using energy rays such as ultraviolet rays can be used as the exposure light used here. In view of ease of handling, ultraviolet rays are preferably used. Also, contact exposure in which a photomask is placed so as to be in contact with the surface of the core material layer and exposure, projection type exposure in which exposure is performed while maintaining a predetermined distance so as not to contact the outer surface of the core material layer Any of these exposure methods may be used.
また、露光条件としては、感光性材料の種類に応じて適宜選択されるが、例えば、超高圧水銀灯を用い、500〜3500mJ/cm2となるように露光する条件等が選ばれる。 The exposure conditions are appropriately selected according to the type of the photosensitive material. For example, conditions for exposure using an ultrahigh pressure mercury lamp to 500 to 3500 mJ / cm 2 are selected.
そして、かかる露光をした後に、熱による後キュアを行うことも硬化を確実にする点から有効である。後キュアの条件としては、温度80〜160℃程度、時間20〜120分間程度が好ましい。しかしながら、特にこの範囲に限られるものでは無く、感光性材料によって最適化することが重要であることは言うまでもない。 And after performing such exposure, post-curing with heat is also effective from the viewpoint of ensuring curing. As post-curing conditions, a temperature of about 80 to 160 ° C. and a time of about 20 to 120 minutes are preferable. However, it is not particularly limited to this range, and it is needless to say that optimization by the photosensitive material is important.
次に、現像処理を行うことにより、図2(d)に示すような、コア部13を形成する。
Next, the
コア部13を形成させるための現像処理としては、コア材料層の感光性材料がポジ型の場合には、露光されなかった部分、ネガ型の場合には、露光された部分を現像液で洗い流すことにより、不要な部分を除去する工程である。また、ここで用いる現像液としては、例えば、アセトンやイソプロピルアルコール、トルエン、エチレングリコール、又は、これらを所定割合で混合させたもの等が挙げられる。さらに、例えば、特開2007−292964号公報で開示されているような水系の現像液も好ましく用いられうる。現像方法としてはスプレーにより現像液を噴射する方法や超音波洗浄を利用する方法等が挙げられる。
As a development process for forming the
次に、図2(e)に示すように、コア部13に、光を反射させるための光出入部13aを形成する。なお、この工程が、光出入部形成工程に相当する。その方法としては、前述したような傾斜面を形成することができれば、特に限定されない。そして、傾斜面の形成方法としては、具体的には、例えば、ダイシングブレードで切り込む方法やレーザアブレーションによる方法等が挙げられる。より具体的には、例えば、刃先の一方の面が、刃の面方向に平行な面で、他方の面が、刃の面方向に対する角度が所定の角度、例えば、45°である面である刃を用いて、コア部13を切り込む方法等が挙げられる。なお、刃は、円盤状の回転刃物であって、円周部に刃先があるもの、例えば、ダイシングブレード等が用いられる。
Next, as shown in FIG. 2 (e), a light entrance /
コア部13を刃で切り込む際、必要に応じて、電気配線板11や刃等を加熱することにより、コア部13を軟化させながら切り込んでもよい。また、刃の刃先が、第1クラッド層14に達するように切り込んでも、達しないように切り込んでもよい。
When cutting the
次に、図2(f)に示すように、上記のようにして形成された光出入部13a上に、金属層18を形成させることが好ましい。金属層18は、上述したように、備えていなくてもよいが、光の反射率を高めるために、備えたいたほうが好ましい。金属層を形成させる方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、真空蒸着法等の蒸着法、スパッタ法、及びナノペースト法等が挙げられる。
Next, as shown in FIG. 2 (f), it is preferable to form a
金属層18の厚みとしては、光を反射させることができれば、特に限定されず、例えば、1000Å程度の厚み等が挙げられる。
The thickness of the
次に、図2(g)に示すように、上記のように形成されたコア部13を埋設するように、第2クラッド層15を形成することにより、コア部13とコア部を覆うクラッド層14,15とを含む光導波路が形成される。なお、この工程が、第2クラッド層形成工程に相当する。
Next, as shown in FIG. 2 (g), the
第2クラッド層15の形成方法としては、特に限定されない。具体的には、例えば、以下のような方法が挙げられる。第1の例としては、コア部13を埋設するように、第2クラッド層15を形成するための液状の硬化性樹脂材料を塗布した後、光等のエネルギ線、熱等で硬化させる方法が挙げられる。第2の方法としては、第2クラッド層15を形成するための硬化性樹脂材料のワニスを塗布した後、光等のエネルギ線、熱等で硬化させる方法が挙げられる。第3の例としては、第2クラッド層15を形成するための硬化性樹脂材料からなる樹脂フィルムを貼り合せた後、光等のエネルギ線、熱等で硬化させる方法が挙げられる。
A method for forming the
第2クラッド層15を形成するための硬化性樹脂材料としては、コア部13の材料よりも導波光の伝送波長における屈折率が低くなるような硬化性樹脂材料であれば、特に限定なく用いられ、通常は、第1クラッド層14を形成した材料と同様の種類の硬化性樹脂材料が用いられる。
The curable resin material for forming the
また、第2クラッド層15の厚みとしては、特に限定されないが、コア部13の上に第1クラッド層14と同程度の厚みであることが好ましい。
Further, the thickness of the
なお、形成された光導波路は、コア部13とこれを被覆するクラッド層(第1クラッド層14及び第2クラッド層15)によって形成されたものであり、コア部13は第1クラッド層14及び第2クラッド層15よりも屈折率が高く、内部を伝搬する光を全反射によってコア内に閉じこめるものである。このような光導波路は、主としてマルチモード導波路として形成される。光導波路のコア部13のサイズは、例えば、20〜100μmの矩形形状、コア部を含む層の厚みを除いた下部の第1クラッド層14及び上部の第2クラッド層15の厚みはそれぞれ5〜15μm、コア部とクラッド層との屈折率差は0.5〜3%程度が適当であるが、これに限られるものではない。
The formed optical waveguide is formed by the
次に、図3(a)に示すように、第2クラッド層15の上に、カバーレイ層等の絶縁層23を積層してもよい。絶縁層23を形成することによって、光導波路を保護することができる。具体的には、第2クラッド層15に対して酸素プラズマ処理を施した後、接着層を有するカバーレイ層を積層する方法等が挙げられる。絶縁層23としては、カバーレイ層として一般的に用いられているものを限定なく用いることができる。
Next, as shown in FIG. 3A, an insulating
次に、図3(b)に示すように、仮基板42を剥離し、仮基板42とともに接着層41も除去する。そして、基材11bに、上述したような、第1ビアホール16及び第2ビアホール17等のビアホールを形成する。具体的には、基材11bの第2主面から、電気回路11aに向かって、基材11bを貫通する第1ビアホール16を形成する。また、基材11bの第2主面から、光出入部13aに向かって、基材11bを貫通する第2ビアホール17を形成する。なお、この工程は、ビアホール形成工程に相当する。そうすることによって、図1に示す光電気複合配線板10を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, the temporary substrate 42 is peeled off, and the adhesive layer 41 is also removed together with the temporary substrate 42. Then, via holes such as the first via
これらのビアホールを形成する方法は、所定のビアホールを形成することができれば、特に限定されない。具体的には、レーザを照射することによる穴あけ加工等が挙げられる。 The method for forming these via holes is not particularly limited as long as a predetermined via hole can be formed. Specifically, drilling by irradiating with a laser can be mentioned.
次に、図3(c)に示すように、得られた光電気複合配線板10に、発光素子24、受光素子25、半導体素子26等の各種電子部品を実装する。具体的には、第1ビアホール16に、はんだや金等のボール27を形成し、それを介して、発光素子24や受光素子25を実装する。その後、アンダーフィル材28で、発光素子24や受光素子25と電気配線板11との間を封止してもよい。また、半導体素子26は、ワイヤー29を介したボンディング、すわなち、ワイヤーボンディングで接続してもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, various electronic components such as a
最後に、図3(d)に示すように、電気配線板11の、長手方向端部であって、電気回路11aが露出している領域以外の領域を、封止樹脂31で封止することが好ましい。すなわち、発光素子24、受光素子25、半導体素子26等の各種電子部品を、封止樹脂31で封止し、電気回路11aが露出している領域は、封止しないことが好ましい。そして、電気回路11aが露出している領域にコネクタ32を設けること等によって、光電気複合配線板の電気回路以外の電気回路と電気的に接続することができる。
Finally, as shown in FIG. 3 (d), a region other than the region where the
次に、図2(a)で示す電気配線板11について説明する。図4は、本実施形態に係る光電気複合配線板の製造方法で用いる、電気回路11aが形成された基材11b(電気配線板11)を示す概略図である。電気配線板11は、図4に示すような電気回路11aを、基材11b上に形成した配線板である。なお、図4(a)は、光導波路12を形成させない側から見た電気配線板11を示す概略図、すなわち上面図である。図4(b)は、図12(a)に示す電気配線板11の、切断面線B−Bから見た概略断面図である。図4(c)は、光導波路12を形成させる側から見た電気配線板11を示す概略図、すなわち底面図である。また、実際には、図4に示すような電気配線板11を複数本連結した状態のものを用いて、光導波路12を形成させた後に、切り取って、光電気複合配線板10とする。よって、図4に示す電気配線板11は、上記製造方法によって得られた光電気複合配線板の電気配線板11に相当する部分である。
Next, the
また、本実施形態に係る光電気複合配線板の製造方法の、コア部形成工程で用いられたフォトマスクは、例えば、図5で示すようなフォトマスクが挙げられる。なお、図5は、光電気複合配線板の製造方法で用いるフォトマスクの一例を示す概略図である。フォトマスク51は、コア部13の形状に相当する、直線状のスリット52を複数本配置したものである。フォトマスク51としては、例えば、直線状のスリット52を、4mmピッチで20本配置したもの等が挙げられる。また、フォトマスク51には、位置合わせのための、ミラー用アライメントマーク53や導波路用アライメントマーク54等を備えていてもよい。
Moreover, the photomask used at the core part formation process of the manufacturing method of the optoelectric composite wiring board according to the present embodiment is, for example, a photomask as shown in FIG. FIG. 5 is a schematic view showing an example of a photomask used in the method for manufacturing an optoelectric composite wiring board. The
また、図6は、光電気複合配線板への、電子部品の実装状態を説明するための概略図である。なお、図6(a)〜(c)は、図3(b)〜(d)に示す光電気複合配線板の電気配線板11側から見た図面である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a mounting state of the electronic component on the photoelectric composite wiring board. 6A to 6C are views seen from the
図6(a)に示すように、電気配線板11の外部に、第1ビアホール16、及び第2ビアホール17を有する。そして、電気配線板11の、長手方向端部は、電気回路11aが露出している。
As shown in FIG. 6A, a first via
また、このような光電気複合配線板に、発光素子24、受光素子25、及び半導体素子26等の素子を実装すると、例えば、図6(b)に示すような状態になる。
Further, when elements such as the
さらに、それらの素子を封止樹脂31で被覆すると、例えば、図6(c)に示すような状態になる。このように、発光素子24、受光素子25、半導体素子26等の各種電子部品を、封止樹脂31で封止し、電気回路11aが露出している領域は、封止しないことによって、光電気複合配線板の電気回路以外の電気回路と電気的に接続することができる。
Furthermore, when these elements are covered with the sealing
10 光電気複合配線板
11 電気配線板
11a 電気回路
11b 基材
12 光導波路
13 コア部
13a 光出入部
14 第1クラッド層
15 第2クラッド層
16 第1ビアホール
17 第2ビアホール
18 金属層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光導波路は、平面視で前記基材上に前記電気回路が存在しない領域において、前記基材の方向へ向かって光信号を出入させるための光出入部を有し、
前記基材には、その第2主面から前記電気回路に電気接続するための第1ビアホールと、同第2主面から前記光出入部に光接続するための第2ビアホールとが形成されていることを特徴とする光電気複合配線板。 A thin plate-like insulating substrate, an electric circuit formed on the first main surface of the substrate, and an optical waveguide,
The optical waveguide has a light input / output portion for allowing an optical signal to enter and exit toward the base material in a region where the electric circuit does not exist on the base material in a plan view,
A first via hole for electrically connecting the second main surface to the electric circuit and a second via hole for optical connection from the second main surface to the light input / output portion are formed in the base material. A photoelectric composite wiring board characterized by comprising:
前記電子部品の少なくとも一部は光学素子であり、前記基材の第2主面における第2ビアホールに対応する位置に前記光学素子が実装され、前記第2ビアホールを介して前記光出入部に光接続されている請求項2に記載の光電気複合配線板。 The base material is elongated,
At least a part of the electronic component is an optical element, the optical element is mounted at a position corresponding to the second via hole in the second main surface of the base material, and light is input to the light input / output portion via the second via hole. The photoelectric composite wiring board according to claim 2, which is connected.
前記第1クラッド層上に、コア部を形成するコア部形成工程と、
平面視で前記基材上に前記電気回路が存在しない領域において、前記基材の方向へ向かって光信号を出入させるための光出入部を前記コア部に形成する光出入部形成工程と、
前記第1クラッド層上に形成された前記コア部を埋設するように第2クラッド層を形成する第2クラッド形成工程と、
前記基材の第2主面から前記電気回路ならびに光出入部に向かって貫通開口するビアホールを形成するビアホール形成工程と、
を備える光電気複合配線板の製造方法。 A first clad layer forming step of forming a first clad layer on the first main surface of the thin plate-like insulating base material on which the electric circuit is formed;
A core part forming step of forming a core part on the first cladding layer;
In a region where the electric circuit does not exist on the base material in a plan view, a light input / output portion forming step for forming a light input / output portion in the core portion for inputting / outputting an optical signal toward the base material, and
A second cladding forming step of forming a second cladding layer so as to bury the core portion formed on the first cladding layer;
A via hole forming step of forming a via hole penetrating and opening from the second main surface of the base material toward the electric circuit and the light input / output portion;
A method for manufacturing an opto-electric composite wiring board.
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