JP2013228467A - 光電気混載フレキシブルプリント配線板、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル光導波路のミラーの形成を容易にすることが可能な光電気混載フレキシブルプリント配線板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】一実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１は、フレキシブルプリント配線板２と、フレキシブルプリント配線板２の主面に貼り合わせられたフレキシブル光導波路６とを備え、このフレキシブル光導波路６は、端部の内側面が信号光の光路を変換するミラーＭ１，Ｍ２となるクラッド７と、クラッド７に埋め込まれたコア８とを有し、ミラーＭ１で反射された信号光が入射するコア８の入射端面８ａ、及び、ミラーＭ２に向けて信号光を出射するコア８の出射端面８ｂの少なくともいずれか一方がミラーからクラッド７の内側に後退して配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電気混載フレキシブルプリント配線板、より詳しくは、フレキシブルプリント配線板と、該フレキシブルプリント配線板に貼り合わせられたフレキシブル光導波路とを備える光電気混載フレキシブルプリント配線板、及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化及び高機能化がますます促進するにつれて、回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。回路基板を片面から両面あるいは三層以上の多層回路基板とすることにより、回路基板の高密度化が図られている。

また、高密度化の一環として、各種電子部品を実装する多層回路基板と硬質回路基板との間を、コネクタ等を介して接続するフレキシブルプリント配線板が開発されている。さらに、フレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を有する多層フレキシブル回路配線基板（特許文献１、第５図参照）も開発されている。これらはノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話、ゲーム機などの小型電子機器を中心に広く普及している。

上記の電子機器は扱う情報量が特に増えてきており、信号の伝送速度はますます高速化する傾向にある。パソコンの場合、２０１０年から２０１１年にかけて伝送速度が６Ｇｂｐｓの規格へ移行しており、伝送線路の損失を考慮することはますます重要になっている。

加えて、近年、高速でパルス信号を発信するために、信号源の信号振幅電圧が低電圧化していく傾向にある。このため、外部または信号源自身から発するスパイクノイズにより、正確な信号伝送が妨げられ易い状況となっている。通常、高速信号伝送を行う基板はインピーダンス整合させた伝送線路を有するが、そのような基板を用いても、伝送線路の損失を許容できなくなりつつある。

上記のスパイクノイズに対しては、伝送線路や電子機器においてノイズ対策を講じる必要がある。具体的には、伝送線路に対しては電磁シールドを設けなければならないが、電磁シールドを設けることにより伝送線路の厚みが増す。そのため、例えば、ノートパソコンのディスプレイとキーボードを繋ぐヒンジの屈曲性を確保することが困難な場合があった。

そこで、電気信号を高速伝送する際の伝送損失やノイズ耐性の問題を解決すべく、長距離信号伝送の分野で実用化されている光ファイバによる高速信号伝送技術を、上記のような小型電子機器に適用することが検討されている。

さらに、光による高速信号伝送技術をノートパソコンのヒンジなどに適用するため、可撓性を有する有機ポリマーからなるポリマー光導波路と、フレキシブルプリント配線板とを組み合わせた光電気混載フレキシブルプリント配線板が開示されている（特許文献２、特許文献３等）。

特許第２６３１２８７号 特開２００９-５８９２３号公報 特開２０１０−２８６７７７号公報

しかしながら、従来技術では、上記ポリマー光導波路にミラーを形成したり、ミラーを金属膜等で保護する工程が煩雑であり、歩留り良く安価に光電気混載フレキシブルプリント配線板を製造することが困難であった。このことについて、図６を用いて詳しく説明する。

図６は、従来の光電気混載フレキシブルプリント配線板１０１の断面図を示している。この光電気混載フレキシブルプリント配線板１０１は、フレキシブルプリント配線基板１０２と、このフレキシブルプリント配線板１０２の下面に接着剤層１０９を介して張り合わされたポリマー光導波路１０６と、フレキシブルプリント配線板１０２の上面に実装された発光素子１０３及び受光素子１０４とを備えている。

ポリマー光導波路１０６は、クラッド１０７と、このクラッド１０７に埋め込まれたコア１０８とを有する。図６に示すように、ポリマー光導波路１０６の両端部には、ミラーＭ１及びミラーＭ２が形成されている。コア１０８の屈折率はクラッド１０７よりも高い。また、スライド屈曲などの高屈曲動作を可能にするため、クラッド１０７及びコア１０８の材料としては、弾性率などの特性が大きく異なる材料が用いられる。

発光素子１０３は、配線パターン１０２ａのパッド部（図示せず）とはんだ接続された電極部１０３ａと、信号光を出射する発光部１０３ｂとを有する。この発光素子１０３として、比較的安価な半導体レーザであるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ）が用いられる。

受光素子１０４は、配線パターン１０２ａのパッド部（図示せず）とはんだ接続された電極部１０４ａと、信号光を受光する受光部１０４ｂとを有する。この受光素子１０４として、発光素子１０３の波長（例えば８５０ｎｍ）に感度を有するフォトダイオードが用いられる。

図６に示すように、発光素子１０３から出射された信号光は、フレキシブルプリント配線板１０２を図中下向きに伝搬した後、ポリマー光導波路１０６の左側のミラーＭ１で反射し、ポリマー光導波路１０６中を伝搬する。そして、信号光は、右側のミラーＭ２で反射し、フレキシブルプリント配線板１０２を図中上向きに伝搬した後、受光素子１０４に入射する。

なお、図６に示すように、光素子（発光素子１０３、受光素子１０４）とフレキシブルプリント配線板１０２との間の空間、及びミラーＭ１，Ｍ２を保護するために、透明の封止樹脂１０５が用いられている。

ミラーＭ１，Ｍ２は、ダイシング加工用の円形ブレードあるいは加工用レーザを用いて、ポリマー光導波路１０６の端部を加工することによって形成されている。このようにミラーＭ１，Ｍ２を形成するには、クラッド１０７及びコア１０８という弾性率等の特性が大きく異なる材料を平滑に加工する必要がある。ブレードによる加工及びレーザによる加工のいずれも、加工性は被加工物の材料特性に大きく影響される。特にポリマー光導波路においては、前述のように、コアとクラッドの弾性率の差が非常に大きい場合がある。

上記のように、従来、ポリマー光導波路の端部にミラーを形成することが困難であるという問題があった。

さらに、ミラーを保護する金属膜を形成する場合、クラッド１０７とコア１０８の両方の端面に金属膜を形成する必要があるところ、良好な金属膜を両方の端面に形成できる条件範囲が狭いため、金属膜の形成工程が煩雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上記の技術的認識に基づいてなされたもので、ポリマー光導波路等のフレキシブル光導波路のミラーの形成を容易にすることが可能な光電気混載フレキシブルプリント配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様による光電気混載フレキシブルプリント配線板は、
第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板と、前記フレキシブルプリント配線板の前記第１の主面に貼り合わせられたフレキシブル光導波路と、を備える光電気混載フレキシブルプリント配線板であって、
前記フレキシブル光導波路は、端部の内側面が信号光の光路を変換するミラーとなるクラッドと、前記クラッドに埋め込まれたコアとを有し、前記ミラーで反射された信号光が入射する前記コアの入射端面、及び、前記ミラーに向けて信号光を出射する前記コアの出射端面の少なくともいずれか一方が前記ミラーから前記クラッドの内側に後退して配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法は、
可撓性を有する第１のクラッド層と、可撓性を有するコア層とを貼り合わせる工程と、
前記コア層の端部が前記第１のクラッド層の端部から所定の距離だけ後退するように前記コア層を加工することにより、所定パターンのコアを形成する工程と、
前記コアを埋め込むように前記第１のクラッド層に可撓性を有する第２のクラッド層を貼り合わせることにより、クラッドと、前記クラッドに埋め込まれた前記コアとを有するフレキシブル光導波路を作製する工程と、
第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板の前記第１の主面の所定の位置に、接着剤シートを介して前記フレキシブル光導波路を貼り合わせる工程と、
前記フレキシブルプリント配線板に貼り合わせられた前記フレキシブル光導波路の端部における前記クラッドを加工することにより、前記第１の主面と所定の角度をなし、かつ前記クラッドのみからなるミラーを形成する工程と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法は、
第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板の前記第１の主面の所定の位置に、可撓性および接着性を有する第１のクラッド層を貼り合わせる工程と、
前記フレキシブルプリント配線板上の前記第１のクラッド層に可撓性を有するコア層を貼り合わせる工程と、
前記コア層の端部が前記第１のクラッド層の端部から所定の距離だけ後退するように前記コア層を加工することにより、所定パターンのコアを形成する工程と、
前記コアを埋め込むように前記第１のクラッド層に可撓性を有する第２のクラッド層を貼り合わせることにより、クラッドと、前記クラッドに埋め込まれた前記コアとを有するフレキシブル光導波路を作製する工程と、
前記フレキシブル光導波路の端部における前記クラッドを加工することにより、前記第１の主面と所定の角度をなし、かつ前記クラッドのみからなるミラーを形成する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の光電気混載フレキシブルプリント配線板では、コアの入射端面及び／又は出射端面はミラーからクラッドの内側に後退して配置される。このようにミラーはクラッドのみから構成されるため、本発明によれば、ミラーの形成はクラッドのみを加工すればよく、従来のように特性の異なる複数の材料を加工する必要がなくなるため、ミラーの形成を容易にすることができる。

本発明の第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の断面図である。 （ａ）は本発明によるフレキシブル光導波路の端部を拡大した断面図であり、（ｂ）はコアの後退量と過剰損との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図３Ａに続く、本発明の第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図３Ｂに続く、本発明の第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の断面図である。 本発明の第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図５Ａに続く、本発明の第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図５Ｂに続く、本発明の第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための工程断面図である。 従来の光電気混載フレキシブルプリント配線板の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の断面図を示している。図１に示すように、本実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１は、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板２と、フレキシブルプリント配線板２の下面（第１の主面）に接着剤層９を介して貼り合わせられた可撓性を有するフレキシブル光導波路６と、フレキシブルプリント配線板２の上面（第２の主面）に実装された発光素子３及び受光素子４とを備えている。なお、以下の説明において、発光素子３及び受光素子４を光素子と総称する場合がある。

図１に示すように、発光素子３と受光素子４で挟まれた領域が光電気混載フレキシブルプリント配線板１のケーブル部となる。光電気混載フレキシブルプリント配線板１はケーブル部において屈曲させることができる。

フレキシブルプリント配線板２は、ポリイミド等の絶縁ベースフィルムを有し、上面（第２の主面）に配線パターン２ａが設けられている。この配線パターン２ａは、例えば銅箔を加工してなるものであり、光素子等の実装部品の電極部とはんだ接続するためのパッド部（図示せず）を有する。また、図示しないが、フレキシブルプリント配線板２には、光素子とフレキシブル光導波路６との位置合わせ用のターゲットマークの他、光素子を駆動させる回路や、信号変換用の回路配線等が形成されている。

なお、図１ではフレキシブルプリント配線板２として、単層の片面フレキシブルプリント配線板を示しているが、これに限らない。フレキシブルプリント配線板２は、例えば、上面だけでなく下面にも配線パターンが設けられた両面フレキシブルプリント配線板であってもよいし、あるいは、単層のフレキシブルプリント配線板を積層してなる多層フレキシブルプリント配線板であってもよい。

フレキシブル光導波路６は、端部の内側面が信号光の光路を変換するミラーＭ１，Ｍ２となるクラッド７と、このクラッド７に埋め込まれたコア８とを有する。コア８の屈折率はクラッド７の屈折率よりも高い。なお、フレキシブル光導波路６は、コア８及びクラッド７ともに透明性が高く柔らかいベース樹脂（アクリル樹脂等）を用いた有機ポリマーからなるポリマー光導波路であることが好ましい。

図１に示すように、コア８の入射端面８ａ及び出射端面８ｂは、それぞれミラーＭ１及びミラーＭ２からクラッド７の内側に後退して配置されている。ここで、入射端面８ａはミラーＭ１で反射された信号光が入射するコア８の一方の端面であり、出射端面８ｂはミラーＭ２に向けて信号光を出射するコア８の他方の端面である。このようにミラーＭ１，Ｍ２は、コアを含まず、クラッドのみから構成されるミラー（クラッドミラー）である。

なお、信号光の伝送路損失をできるだけ抑えるために、ミラーＭ１，Ｍ２はフレキシブルプリント配線板２の主面と略４５度をなし、コア８の入射端面８ａおよび出射端面８ｂはフレキシブルプリント配線板２の主面と略９０度をなすことが好ましい。

発光素子３は、配線パターン２ａのパッド部とはんだ接続された電極部３ａと、信号光を出射する発光部３ｂとを有する。この発光素子３として、例えばＶＣＳＥＬが用いられる。

この発光素子３は、発光部３ｂから出射された信号光がフレキシブルプリント配線板２を厚さ方向に伝搬した後、フレキシブル光導波路６のミラーＭ１で反射してコア８の入射端面８ａに入射するように、フリップチップボンダなどを用いてフレキシブルプリント配線板２に対して高精度に位置合せした上で実装されている。

受光素子４は、配線パターン２ａのパッド部とはんだ接続された電極部４ａと、信号光を受光する受光部４ｂとを有する。この受光素子４として、発光素子３の波長（例えば８５０ｎｍ）に感度を有するフォトダイオードが用いられる。

この受光素子４は、コア８の出射端面８ｂから出射された信号光がフレキシブル光導波路６のミラーＭ２で反射した後、フレキシブルプリント配線板２を厚さ方向に伝搬して受光部４ｂに入射するように、フリップチップボンダなどを用いてフレキシブルプリント配線板２に対して高精度に位置合せした上で実装されている。

封止樹脂５は、光素子とフレキシブルプリント配線板２との間の空間に充填され、はんだ接続部分を保護するとともに光素子を固定している。なお、この封止樹脂５内を信号光が伝搬するため、封止樹脂５としては透明性の高い（即ち信号光の吸収の少ない）樹脂を用いることが好ましい。

接着剤層９は、例えばシート状の光学接着剤（接着剤シート）を硬化させたものである。接着剤層９としては、発光素子３から出射される信号光の波長において吸収の少ないものが好ましい。図１に示すように、接着剤層９は、信号光の光路を跨ぐように、フレキシブルプリント配線板２とフレキシブル光導波路６との間に設けられてもよい。ただし、接着剤層９による信号光の吸収が大きいために受光素子４が十分な強度の光信号を受信できない場合には、信号光の光路を避けるように接着剤層９に開口を設けてもよい。

次に、コアの後退量と過剰損との関係について、図２を用いて具体的に説明する。図２（ａ）は、ミラーＭ１の部分を拡大したフレキシブル光導波路６の断面図であり、図２（ｂ）は、コアの後退量と過剰損との関係を示すグラフである。

コアの後退量とは、図２（ａ）に示すように、ミラーからコア８の端面（入射端面８ａ、出射端面８ｂ）までの距離Ｌである。実際には信号光はビーム径を有しており、このビーム径ｄはコア８以外の領域を伝搬する間に広がる。よって、コアの後退量が大きくなるほど、信号光の損失が増加する。即ち、ミラーＭ１とコアの入射端面８ａとの距離が長くなるほど、入射端面８ａに入射する信号光のビーム径が大きくなり、コアに入る信号光の割合が減少するため、信号光の損失が増加する。また、コアの出射端面８ｂとミラーＭ２との距離が長くなるほど、受光素子４の受光部４ｂに入射する信号光のビーム径が大きくなり、受光部４ｂに入る信号光の割合が減少するため、信号光の損失が増加する。

また、過剰損とは、図６で説明した従来の光電気混載フレキシブルプリント配線板１０１と本実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１とを比較した場合の伝送損失の増加量である。即ち、この過剰損は、コアの端面をミラーから後退させることによる、信号光の損失の増加量を示している。

図２（ｂ）は、過剰損をコアの後退量に応じて計算した結果を示している。計算条件として、発光部３ｂ及び受光部４ｂの大きさをそれぞれφ２０μｍ及びφ８０μｍとし、フレキシブル光導波路６と光素子との間の距離を５０μｍ、上側のクラッド層（接着剤層９とコア８との間のクラッド層）の厚さを２０μｍ、コア８の端面８ａ，８ｂの大きさを５０μｍ□（５０μｍ×５０μｍ）とした。

図２（ｂ）の計算結果から、過剰損の許容値を０．５ｄＢとした場合、コアの後退量は、入射側において８７μｍ、出射側において６１μｍまで許容でき、公知のプロセス技術により実現可能な値であることがわかる。

上記のように、本実施形態では、コア８の入射端面８ａ及び出射端面８ｂはそれぞれミラーＭ１及びミラーＭ２からクラッド７の内側に後退して配置されており、ミラーＭ１，Ｍ２はクラッド７のみから構成される。このため、ミラーＭ１，Ｍ２の形成はクラッド７のみを加工すればよいため、ミラーの形成を容易にすることができる。

さらに、ミラー保護用の金属膜を設ける場合も、金属膜はクラッド７のみからなるミラーの傾斜面に形成すればよい。このため、スパッタ又は蒸着などによって良好な金属膜を容易に形成することができる。

なお、上記の説明では、図１に示すように、接着剤層９はフレキシブル光導波路６の全体にわたって設けられているが、これに限らない。即ち、フレキシブル光導波路６の端部にのみ接着剤層９が設けられてもよい。この場合、より詳しくは、接着剤層９は、フレキシブル光導波路６の両端部にのみ設けられており、光電気混載フレキシブルプリント配線板１のケーブル部における、フレキシブルプリント配線板２とフレキシブル光導波路６との間には接着剤層９の厚みに相当する空隙が形成されているようにしてもよい。このようにフレキシブルプリント配線基板２とフレキシブル光導波路６との間に空隙を設けることで、光電気混載フレキシブルプリント配線板１を折り曲げる際に加わるストレスを低減できる場合がある。

また、クラッド７の端部のうち少なくともミラーＭ１，Ｍ２が形成された端部の外側面（傾斜面）は、金（Ａｕ）等の金属膜により被覆されていてもよい。この金属膜は、スパッタ法又は蒸着法等でクラッド７の外側面に形成される。これにより、クラッド７の端部に結露等により水滴が付着するなどしてミラーＭ１，Ｍ２が機能しなくなることを防止できるほか、後述の封止樹脂１０をその屈折率によらずに設けることができる。

また、図１に示すように、光電気混載フレキシブルプリント配線板１は、クラッド７の端部のうち少なくともミラーＭ１，Ｍ２が形成された端部を埋設する封止樹脂１０を備えてもよい。

また、フレキシブルプリント配線板２を厚さ方向に貫通する貫通孔を信号光の光路に対応する領域に設け、この貫通孔に透明性の高い封止樹脂５を充填するようにしてもよい。これにより、フレキシブルプリント配線板２による信号光の吸収が大きい場合にも、受光素子４が受信する信号光の強度を向上させることができる。

次に、光電気混載フレキシブルプリント配線板１の製造方法について、図３Ａ〜図３Ｃを参照しつつ説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、第１の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１の製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図３Ａ（１）に示すように、可撓性を有するクラッド層７ａと、可撓性を有するコア層８Ａとを貼り合わせる。クラッド層７ａの厚さは例えば２０μｍであり、コア層８Ａの厚さは例えば５０μｍである。なお、クラッド層７ａとして、ハンドリング性の向上や異物からの保護等のためのリリースが、コア層８をラミネートしない面に設けられたものを用いてもよい。

次に、図３Ａ（２）に示すように、コア層８Ａの端部がクラッド層７ａの端部から所定の距離だけ後退するようにコア層８Ａを加工することにより、所定パターンのコア８を形成する。コア８のクラッド層７ａ端部からの後退量（即ちコア８の長さ）は、コア８の端面が後の工程で形成するミラーＭ１，Ｍ２まで達しないように決められる。

本工程により、コア層８Ａは、所定の光導波路パターンの形状を有するコア８に加工される。コア８の両端の端面はそれぞれ入射端面８ａ及び出射端面８ｂとなる。入射端面８ａ及び出射端面８ｂは、好ましくは、クラッド層７ａの主面に対して略９０度をなす。ここでは、一辺が５０μｍの正方形の端面形状を有する直線状のコア８を形成した。なお、光導波路パターンの形状は、直線状に限らず、曲線状でもよいし、分岐を有する形状であってもよい。

コア層８Ａの加工方法としては、ＵＶ光による露光工程、およびアルカリ溶液(又は有機溶剤)等を用いた現像工程を含むフォトファブリケーション手法が挙げられる。但し、これに限らず、フォトブリーチング手法、あるいはインプリント手法などを用いてもよい。フォトブリーチング手法は、単一の材料から露光・加熱処理のみで、屈折率の異なるコアとクラッドを有するポリマー光導波路を作製することが可能である。単一の材料からポリマー光導波路を作製可能であるため、コスト的に有利である。また、インプリント手法は、コア８の所定パターンに対応したパターンの凹凸を有する原版を用いる。ＵＶ硬化型の屈折率の異なる透明なコア材料とクラッド材料から構成された光導波路材料に該原版を接触させ、その後、ＵＶ光を照射してコア材料を硬化させる。その後、原版を硬化したコア材料から引き離すことで、所望の光導波路パターンを得る。上記のフォトブリーチング手法及びインプリント手法のいずれも、現像工程が不要である。

次に、図３Ａ（３）に示すように、コア８を埋め込むようにクラッド層７ａに可撓性を有するクラッド層７ｂを貼り合わせ、クラッド７ｂをＵＶ光又は熱などにより硬化させる。これにより、クラッド７と、クラッド７に埋め込まれたコア８とを有するフレキシブル光導波路６を作製する。なお、クラッド層７ｂの厚さは、例えば７０μｍである。

次に、図３Ｂ（４）及び図３Ｂ（５）に示すように、フレキシブルプリント配線板２の下面（第１の主面）の所定の位置に、接着剤シート９Ａを介してフレキシブル光導波路６を貼り合わせる。その後、ＵＶ光などを照射することにより接着剤シート９Ａを硬化させ、接着剤層９とする。

なお、フレキシブルプリント配線板２の絶縁ベースフィルムの厚さは、例えば１２．５μｍ、２５μｍ又は５０μｍであり、配線パターン２ａの厚さは例えば１２μｍである。

また、接着材層９による信号光の吸収が許容できる場合には、図３Ｂ（４）に示すように、信号光の光路を跨ぐように接着剤シート９Ａを配置してもよい。一方、許容できない場合には、光路を避けるように開口を設けた接着剤シート９Ａを用いる必要がある。また、フレキシブルプリント配線板２には、光路に対応する領域に貫通孔が設けられていてもよい。

次に、図３Ｃ（６）に示すように、フレキシブルプリント配線板２に貼り合わせられたフレキシブル光導波路６の端部におけるクラッド７を加工する。これにより、フレキシブルプリント配線板２の下面と所定の角度（例えば４５度）をなし、かつクラッド７のみからなるミラーＭ１，Ｍ２を形成する。ミラーＭ１，Ｍ２の位置は信号光の光路に基づいて決められる。より具体的には、ミラーＭ１及びＭ２は、発光素子３（発光部３ｂ）及び受光素子４（受光部４ｂ）の実装予定位置の直下にそれぞれ形成される。

ミラーＭ１，Ｍ２の形成は、例えば、ダイシング加工で用いる円形のブレードにより行う。この場合、ブレードの刃端とフレキシブルプリント配線板２との間隔をミクロンオーダで制御し、ブレードの刃先の形状に応じた傾斜面を形成する。その他、レーザ加工によりミラーＭ１，Ｍ２を形成してもよい。いずれにせよ、単一の材料、即ちクラッド７のみを加工することでミラーを形成することが可能となるため、本実施形態によれば、平滑な傾斜面を有するミラーを容易に形成することができる。

次に、クラッド７の端部のうち少なくともミラーＭ１，Ｍ２が形成された端部を金属膜（図示せず）により被覆し、その後、金属膜で被覆された端部を封止樹脂１０で埋設する。金属膜はクラッド７のみからなる端部の傾斜面に形成すればよいため、スパッタ又は蒸着などによって良好な金属膜を容易に形成することができる。なお、封止樹脂１０は、後述の封止樹脂５を形成する工程において形成してもよい。

次に、図３Ｃ（７）に示すように、発光素子３及び受光素子４をフレキシブルプリント配線板２の上面（第２の主面）に実装する。より詳しくは、発光素子３及び受光素子４は、フリップチップボンダなどを用いた高精度な位置決めにより、光軸がミラーに合うように実装する。

即ち、発光素子３は、発光部３ｂから出射された信号光がフレキシブルプリント配線板２を厚さ方向に伝搬した後、ミラーＭ１で反射してコア８の入射端面８ａに入射するように、フレキシブルプリント配線板２の上面に実装する。また、受光素子４は、コア８の出射端面８ｂから出射された信号光がミラーＭ２で反射した後、フレキシブルプリント配線板２を厚さ方向に伝搬して受光部４ｂに入射するように、フレキシブルプリント配線板２の上面に実装する。

なお、光素子の実装方法として種々の方法が選択可能であるが、ここでは、光素子の耐熱性と所要の搭載精度を考慮し、金−金超音波接合を用いた。即ち、電極部３ａ，４ａが金メッキされた光素子、及び配線パターン２ａのパッド部が金メッキされたフレキシブルプリント配線板２を用いて、超音波接合により光素子を実装した。

また、リフロー工程により光素子に熱が加わることを回避するため、光素子を実装する前に、制御ＩＣや受動素子などの電子部品をフレキシブルプリント配線板に実装しておくことが好ましい。

次に、図３Ｃ（７）に示すように、透明性の高い（即ち信号光の吸収の少ない）封止樹脂５で発光素子３及び受光素子４を固定する。なお、封止樹脂１０を未だ形成していない場合は、本工程においてミラーＭ１，Ｍ２の傾斜面を被覆する金属膜を封止樹脂１０で封止してもよい。この封止樹脂１０として、光素子を固定した封止樹脂５と同じものを用いてもよい。

また、金属膜でミラーを保護している場合には、封止樹脂５と異なる透明性を考慮しない樹脂を用いてもよい。

また、信号光を通すための貫通孔がフレキシブルプリント配線板２に設けられている場合は、光素子とフレキシブルプリント配線板との間の空間を封止樹脂５で充填する際に、該貫通孔に封止樹脂５をボイドが発生しないように充填する。

上記の工程を経て、図１に示す光電気混載フレキシブルプリント配線板１を得る。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、接着剤層９の有無である。以下、第１の実施形態と異なる部分のみ説明する。

図４は、第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板の断面図を示している。図４に示すように、本実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１Ａは、可撓性を有するフレキシブルプリント配線板２と、フレキシブルプリント配線板２の下面（第１の主面）に直接貼り合わせられた可撓性を有するフレキシブル光導波路６Ａと、フレキシブルプリント配線板２の上面（第２の主面）に実装された発光素子３及び受光素子４とを備えている。なお、図４に示すように、発光素子３と受光素子４で挟まれた領域が光電気混載フレキシブルプリント配線板１Ａの屈曲可能なケーブル部となる。

フレキシブル光導波路６Ａは、端部の内側面が信号光の光路を変換するミラーＭ１，Ｍ２となるクラッド７Ａと、このクラッド７Ａに埋め込まれたコア８とを有する。コア８の屈折率はクラッド７Ａの屈折率よりも高い。なお、フレキシブル光導波路６Ａは、コア８及びクラッド７Ａともに透明性が高く柔らかいベース樹脂（アクリル樹脂等）を用いた有機ポリマーからなるポリマー光導波路であることが好ましい。また、図４に示すように、コア８の入射端面８ａ及び出射端面８ｂは、それぞれミラーＭ１及びミラーＭ２からクラッド７Ａの内側に後退して配置されている。

クラッド７Ａは、フレキシブルプリント配線板２に面するクラッド層７ｃと、反対側のクラッド層７ｂとを有している。クラッド層７ｃは接着性を有しており、フレキシブル光導波路６Ａはフレキシブルプリント配線板２に接着剤層を介さずに直接貼り合わせられている。なお、クラッド層７ｂもクラッド層７ｃと同じ材料から構成されてもよい。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ミラーＭ１，Ｍ２はクラッド７Ａのみから構成されるため、クラッド７Ａのみを加工することによりミラーＭ１，Ｍ２を形成することができ、その結果、ミラーの形成を容易にすることができる。さらに、ミラー保護用の金属膜を設ける場合も、金属膜はクラッド７Ａのみからなるミラーの傾斜面に形成すればよい。このため、スパッタ又は蒸着などによって良好な金属膜を容易に形成することができる。

次に、光電気混載フレキシブルプリント配線板１Ａの製造方法について、図５Ａ〜図５Ｃを参照しつつ説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、第２の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１Ａの製造方法を説明するための工程断面図である。

まず、図５Ａ（１）に示すように、フレキシブルプリント配線板の下面（第１の主面）の所定の位置に、可撓性および接着性を有するクラッド層７ｃを貼り合わせる。なお、クラッド層７ｃを貼り合わせた後、クラッド層７ｃを所望の材料特性に変化させるためにＵＶ光などを照射してもよい。

次に、図５Ａ（２）に示すように、フレキシブルプリント配線板２上のクラッド層７ｃに可撓性を有するコア層８Ａを貼り合わせる。

次に、図５Ｂ（３）に示すように、コア層８Ａの端部がクラッド層７ｃの端部から所定の距離だけ後退するようにコア層８Ａを加工することにより、所定パターンのコア８を形成する。コア８のクラッド層７ｃ端部からの後退量（即ちコア８の長さ）は、コア８の端面が後の工程で形成するミラーまで達しないように決められる。なお、コア層８Ａの加工をフォトファブリケーション手法により行う場合には、本工程においてフレキシブルプリント配線板２の配線パターン２ａを形成してもよい。即ち、本工程において、フレキシブルプリント配線板２のベースフィルム上に形成された銅箔をフォトファブリケーション手法により加工することにより、配線パターン２ａを形成してもよい。

次に、図５Ｂ（４）に示すように、コア８を埋め込むようにクラッド層７ｃに可撓性を有するクラッド層７ｂを貼り合わせ、クラッド７ｂをＵＶ光又は熱などにより硬化させる。これにより、クラッド７Ａと、クラッド７Ａに埋め込まれたコア８とを有するフレキシブル光導波路６Ａを作製する。

次に、図５Ｃ（５）に示すように、ダイシング加工用のブレードあるいは加工用のレーザを用いて、フレキシブル光導波路６Ａの端部におけるクラッド７Ａを加工する。これにより、フレキシブルプリント配線板２の下面と所定の角度をなし、かつクラッド７ＡのみからなるミラーＭ１，Ｍ２を形成する。本実施形態においても第１の実施形態と同様に、単一の材料、即ちクラッド７のみを加工することでミラーを形成することが可能であるため、本実施形態によれば、平滑な傾斜面を有するミラーＭ１，Ｍ２の形成を容易にすることができる。この後、ミラーを保護するため、金属膜をミラーに形成し、金属膜で被覆された端部を封止樹脂１０で埋設することが好ましい。

次に、図５Ｃ（６）に示すように、超音波接合などにより発光素子３及び受光素子４をフレキシブルプリント配線板２の上面に実装し、その後、透明性の高い封止樹脂５で発光素子３及び受光素子４を固定する。これにより、図４に示す光電気混載フレキシブルプリント配線板１Ａを得る。

以上、本発明の実施形態による光電気混載フレキシブルプリント配線板１，１Ａの構成および製造方法について説明した。上記の説明では、コア８の両端にミラーＭ１及びＭ２を設けたが、本発明はこれに限らず、いずれか一方のミラーのみを設けてもよい。例えば、発光素子３はフレキシブルプリント配線板２の上面に実装され、受光素子４はフレキシブルプリント配線板２の下面に実装される場合、ミラーＭ１のみを形成すればよい。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１Ａ 光電気混載フレキシブルプリント配線板
２ フレキシブルプリント配線板
２ａ 配線パターン
３ 発光素子
３ａ 電極部
３ｂ 発光部
４ 受光素子
４ａ 電極部
４ｂ 受光部
５ 封止樹脂
６，６Ａ フレキシブル光導波路
７，７Ａ クラッド
７ａ，７ｂ，７ｃ クラッド層
８ コア
８Ａ コア層
８ａ 入射端面
８ｂ 出射端面
９ 接着剤層
９Ａ 接着剤シート
１０ 封止樹脂
１０１ 光電気混載フレキシブルプリント配線板
１０２ フレキシブルプリント配線板
１０２ａ 配線パターン
１０３ 発光素子
１０３ａ 電極部
１０３ｂ 発光部
１０４ 受光素子
１０４ａ 電極部
１０４ｂ 受光部
１０５ 封止樹脂
１０６ ポリマー光導波路
１０７ クラッド
１０８ コア
１０９ 接着剤層
Ｍ１，Ｍ２ ミラー
Ｌ コアの後退量
ｄ 信号光のビーム径

Claims (15)

1. 第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板と、前記フレキシブルプリント配線板の前記第１の主面に貼り合わせられたフレキシブル光導波路と、を備える光電気混載フレキシブルプリント配線板であって、
   前記フレキシブル光導波路は、端部の内側面が信号光の光路を変換するミラーとなるクラッドと、前記クラッドに埋め込まれたコアとを有し、前記ミラーで反射された信号光が入射する前記コアの入射端面、及び、前記ミラーに向けて信号光を出射する前記コアの出射端面の少なくともいずれか一方が前記ミラーから前記クラッドの内側に後退して配置されていることを特徴とする光電気混載フレキシブルプリント配線板。
2. 前記フレキシブル光導波路は、接着剤層を介して前記フレキシブルプリント配線板に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
3. 前記接着剤層は前記フレキシブル光導波路の両端部にのみ設けられており、ケーブル部における前記フレキシブルプリント配線板と前記フレキシブル光導波路との間には前記接着剤層の厚みに相当する空隙が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
4. 前記クラッドのうち前記フレキシブルプリント配線板に面するクラッドは接着性を有しており、前記フレキシブル光導波路は前記フレキシブルプリント配線板に直接接着されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
5. 前記クラッドの端部のうち少なくとも前記ミラーが形成された端部の外側面は、金属膜により被覆されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
6. 前記クラッドの端部のうち少なくとも前記ミラーが形成された端部を埋設する封止樹脂をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
7. 前記ミラーは前記フレキシブルプリント配線板の前記第１の主面と略４５度をなし、前記コアの前記入射端面および前記出射端面は、前記フレキシブルプリント配線板の前記第１の主面と略９０度をなすことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
8. 発光部を有する発光素子であって、前記発光部から出射された信号光が前記フレキシブルプリント配線板を厚さ方向に伝搬した後、前記フレキシブル光導波路の前記ミラーで反射して前記コアの前記入射端面に入射するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記第２の主面に実装された発光素子をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
9. 受光部を有する受光素子であって、前記コアの前記出射端面から出射された信号光が前記フレキシブル光導波路の前記ミラーで反射した後、前記フレキシブルプリント配線板を厚さ方向に伝搬して前記受光部に入射するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記第２の主面に実装された受光素子をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板。
10. 可撓性を有する第１のクラッド層と、可撓性を有するコア層とを貼り合わせる工程と、
    前記コア層の端部が前記第１のクラッド層の端部から所定の距離だけ後退するように前記コア層を加工することにより、所定パターンのコアを形成する工程と、
    前記コアを埋め込むように前記第１のクラッド層に可撓性を有する第２のクラッド層を貼り合わせることにより、クラッドと、前記クラッドに埋め込まれた前記コアとを有するフレキシブル光導波路を作製する工程と、
    第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板の前記第１の主面の所定の位置に、接着剤シートを介して前記フレキシブル光導波路を貼り合わせる工程と、
    前記フレキシブルプリント配線板に貼り合わせられた前記フレキシブル光導波路の端部における前記クラッドを加工することにより、前記第１の主面と所定の角度をなし、かつ前記クラッドのみからなるミラーを形成する工程と、
    を備えることを特徴とする光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。
11. 第１の主面および前記第１の主面の反対側の第２の主面を有するフレキシブルプリント配線板の前記第１の主面の所定の位置に、可撓性および接着性を有する第１のクラッド層を貼り合わせる工程と、
    前記フレキシブルプリント配線板上の前記第１のクラッド層に可撓性を有するコア層を貼り合わせる工程と、
    前記コア層の端部が前記第１のクラッド層の端部から所定の距離だけ後退するように前記コア層を加工することにより、所定パターンのコアを形成する工程と、
    前記コアを埋め込むように前記第１のクラッド層に可撓性を有する第２のクラッド層を貼り合わせることにより、クラッドと、前記クラッドに埋め込まれた前記コアとを有するフレキシブル光導波路を作製する工程と、
    前記フレキシブル光導波路の端部における前記クラッドを加工することにより、前記第１の主面と所定の角度をなし、かつ前記クラッドのみからなるミラーを形成する工程と、
    を備えることを特徴とする光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。
12. 前記ミラーを形成した後に、
    前記クラッドの端部のうち少なくとも前記ミラーが形成された端部を金属膜により被覆した後、前記金属膜で被覆された端部を封止樹脂で埋設する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。
13. 前記ミラーを形成した後に、
    発光部を有する発光素子を前記フレキシブルプリント配線板に実装する工程であって、前記発光部から出射された信号光が前記フレキシブルプリント配線板を厚さ方向に伝搬した後、前記ミラーで反射して前記コアの入射端面に入射するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記第２の主面に前記発光素子を実装する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。
14. 前記ミラーを形成した後に、
    受光部を有する受光素子を前記フレキシブルプリント配線板に実装する工程であって、前記コアの出射端面から出射された信号光が前記ミラーで反射した後、前記フレキシブルプリント配線板を厚さ方向に伝搬して前記受光部に入射するように、前記フレキシブルプリント配線板の前記第２の主面に前記受光素子を実装する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。
15. 前記ミラーの形成は、ダイシング加工用のブレードを用いて行うことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の光電気混載フレキシブルプリント配線板の製造方法。

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