JP2019029389A

JP2019029389A - 光回路基板

Info

Publication number: JP2019029389A
Application number: JP2017144085A
Authority: JP
Inventors: 禰占　孝之; Takayuki Neura; 孝之禰占; 健司寺田; Kenji Terada
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】小型で高機能な光回路基板を提供することを課題とする。【解決手段】表面に、第１電極８が位置する部分を含む第１領域６、および光導波路２０が位置する部分を含む第２領域７を有する配線基板１と、第１領域６および第２領域７に渡り位置しており、第２領域７において光導波路２０の下部クラッド２０ａを構成する第１樹脂体２１と、少なくとも第２領域７に位置する第１樹脂体２１上に位置しており、第２領域７において光導波路２０のコア２０ｂを構成する第２樹脂体２２と、第２領域７に位置する第１樹脂体２１上にのみ位置して第２樹脂体２２を被覆しており、光導波路２０の上部クラッド２０ｃを構成する第３樹脂体２３と、第１電極８に導電材９によって固定された第２電極３１を下面に有する光素子３０と、を有している。【選択図】図１

Description

本開示は、光導波路を備える光回路基板に関するものである。

携帯型のゲーム機や通信機器に代表される電子機器の小型化、高機能化が進むに伴い、多くの情報を高速で伝送できる光導波路を備えた小型の光回路基板の開発が進められている。なお、光回路基板は、配線基板と、下部クラッドおよびコアおよび上部クラッドを含む光導波路と、光素子と、を有している。

特許第５５９５５２４号公報

電子機器の小型化および高機能化に伴い、光回路基板は、光導波路および光素子以外にも、小型化が進む配線基板表面に高密度に配置された多くの電子部品を有している場合がある。しかし、配線基板表面の限られたスペース内に、光導波路、光素子および電子部品を高密度に配置することが難しくなり、光回路基板の小型化、高機能化を図ることが困難となる虞がある。

本開示における光回路基板は、表面に、第１電極が位置する部分を含む第１領域、および光導波路が位置する部分を含む第２領域を有する配線基板と、第１領域および第２領域に渡り位置しており、第２領域において光導波路の下部クラッドを構成する第１樹脂体と、少なくとも第２領域に位置する第１樹脂体上に位置しており、第２領域において光導波路のコアを構成する第２樹脂体と、第２領域に位置する１樹脂体上にのみ位置して第２樹脂体を被覆しており、前記光導波路の上部クラッドを構成する第３樹脂体と、第１電極に導電材によって固定された第２電極を下面に有する光素子と、を有していることを特徴とするものである。

本開示の光回路基板によれば、小型で高機能な光回路基板を提供することができる。

図１は、本開示の光回路基板の第１実施形態例を示す概略断面図である。図２は、本開示の光回路基板の第１実施形態例において光素子を搭載していない状態を示す斜視図である。図３は、本開示の光回路基板の第２実施形態例を示す概略断面図である。図４は、本開示の光回路基板の第３実施形態例を示す概略断面図である。図５は、本開示の光回路基板の第４実施形態例を示す概略断面図である。

図１および図２を基にして、本開示の光回路基板の一例を説明する。光回路基板Ａは、配線基板１と、光導波路２０と、光素子３０と、を備えている。配線基板１は、光導波路２０および光素子３０を位置決めして固定し、光素子３０と外部（マザーボード等）とを電気的に接続する機能を有する。光導波路２０は、光素子３０と外部（光学装置等）との間に光信号を伝送する。光素子３０は、光信号と電気信号との変換を行う。例えば、光導波路２０を伝送した光信号が光素子３０で電気信号に変換されて、その電気信号が配線基板１に伝送される。あるいは、これとは反対に電気信号が光信号に変換されて、光信号が光導波路から外部に伝送される。

配線基板１は、絶縁基板２と配線導体３とを備えている。絶縁基板２は、コア用の絶縁層２ａとビルドアップ用の絶縁層２ｂとを有している。コア用の絶縁層２ａは、複数のスルーホール４を有している。コア用の絶縁層２ａは、例えば、光回路基板Ａの剛性を確保して平坦性を保持する等の機能を有する。コア用の絶縁層２ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成されている。

ビルドアップ用の絶縁層２ｂは、複数のビアホール５を有している。ビルドアップ用の絶縁層２ｂは、例えば、後で詳しく説明する配線導体３等の引き回し用スペースを確保する等の機能を有する。ビルドアップ用の絶縁層２ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を含む樹脂フィルムを、真空下でコア用の絶縁層２ａに貼着して熱硬化することで形成されている。

配線導体３は、コア用の絶縁層２ａの表面、ビルドアップ用の絶縁層２ｂの表面、スルーホール４の内部およびビアホール５の内部に位置している。スルーホール４の内部に位置する配線導体３は、コア用の絶縁層２ａの上下表面に位置する配線導体３間を導通している。ビアホール５の内部に位置する配線導体３は、ビルドアップ用の絶縁層２ｂの表面に位置する配線導体３と、コア用の絶縁層２ａの表面に位置する配線導体３間を導通している。配線導体３は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法により、銅めっき等の良導電性金属により形成されている。

配線基板１は、第１領域６および第２領域７を表面に有している。第１領域６には、複数の第１電極８が位置している。第２領域７には、光導波路２０が位置している。第１電極８は、後述する光素子３０の第２電極３１と、例えば半田等の導電材９を介して接続される。また、配線基板１は、上面に複数の第３電極１０および下面に複数の第４電極１１を有している。第３電極１０は、例えば半導体素子等の電子部品Ｓと接続される。第４電極１１は、例えばマザーボードと接続される。さらに、配線基板１は、上面に位置決めマーク１２を有している。位置決めマーク１２は、例えば光素子３０の接続するときに用いられる。第１電極８、第３電極１０、第４電極１１および位置決めマーク１２は、配線導体３の一部で構成されており配線導体３の形成時に同時に形成される。

配線基板１の第１領域６および第２領域７には、第１樹脂体２１が位置している。第１樹脂体２１は、例えば１０〜２０μｍの厚みを有する平坦な形状であり、第１電極８および第３電極１０を露出する開口２１ａを有している。第１樹脂体２１は、第１領域６において、主に配線導体３を外部環境から保護する機能を有している。また、第１樹脂体２１は、第２領域７において、光導波路２０の下部クラッド２０ａとして機能する。なお、開口２１ａは、第１電極８の上面のみを露出させるものでも良いし、全体を露出させるものでも構わない。

第１樹脂体２１は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートあるいは感光性ペーストを、配線基板１の上に被着あるいは塗布した後、露光および現像により所定の形状に整形して熱硬化することにより形成される。

第２領域７に位置する第１樹脂体２１の上には、第２樹脂体２２が位置している。第２樹脂体２２は、四角形状の断面を有しており、例えば２０〜４０μｍの厚みを有する細い帯状である。第２樹脂体２２は、光導波路２０のコア２０ｂとして機能する。

第２樹脂体２２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートを、真空状態で第１樹脂体２１上に被着して露光および現像により帯状に整形した後、熱硬化することで形成される。第２樹脂体２２用の感光性シートを構成する樹脂の屈折率は、第１樹脂体２１および後述する第３樹脂体２３用の感光性シートやペーストを構成する樹脂の屈折率よりも大きいものを用いる。

また、第２領域７に位置する第１樹脂体２１の上には、第３樹脂体２３が位置しており、第２樹脂体２２を被覆している。第３樹脂体２３は、光導波路２０の上部クラッド２０ｃとして機能する。

第３樹脂体２３は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る感光性シートあるいは感光性ペーストを、第２樹脂体２２を被覆するように第１樹脂体２１の上に被着あるいは塗布して露光および現像した後、熱硬化することで形成される。第１樹脂体２１、第２樹脂体２２および第３樹脂体２３は、それぞれが上記の配置をとることで光導波路２０を構成する。

光導波路２０は、第１反射面２４および第２反射面２５を有している。第１反射面２４および第２反射面２５は、上部クラッド２０ｃの上面から下部クラッド２０ａの下面にかけて斜め方向に延在する切断面により構成される。第１反射面２４の上方には、光素子３０が位置している。第１反射面２４は、光素子３０から発光された光信号の向きを変更してコア２０ｂに光信号を伝送させる。あるいは、コア２０ｂを伝送してきた光信号の向きを変更して光素子３０に光信号を受光させる。また、第２反射面２５の上方には、光ファイバＦが接続されたコネクタＣが位置している。第２反射面２５は、コネクタＣから伝送された光信号の向きを変更してコア２０ｂに光信号を伝送させる。あるいは、コア２０ｂを伝送してきた光信号の向きを変更してコネクタＣに光信号を伝送させる。

上記のように光信号の向きが変更されることにより、光信号の伝送方向に対して直交する方向に受発光面が位置するように（コア２０ｂの上方に）光素子３０を実装することができる。言い換えれば、光素子３０を縦方向に実装する必要がない。そのため、例えば、光素子３０と配線基板１との電気的な接続が容易になる。

なお、コア２０ｂの中心軸と第１反射面２４および第２反射面２５の中心位置とは一致しており、この中心軸と中心位置とを基準にして光信号が伝送される。ここで、中心軸とは、四角形状のコア２０ｂの断面の１対の対角線が交わる位置を指す。また、中心位置とは、四角形状の第１反射面２４および第２反射面２５の１対の対角線が交わる位置を指す。第１反射面２４および第２反射面２５は、例えば光導波路２０の直上からブレードを切り込ませてコア２０ｂを切断することにより形成される。あるいは、光導波路２０に、斜め方向にレーザー光を照射してコア２０ｂを切断することにより形成しても構わない。コア２０ｂを切断した後は、例えばプラズマ処理やブラスト処理等により表面処理を行っても構わない。

光素子３０は、例えば垂直共振器面発光レーザーやフォトダイオード等が挙げられる。光素子３０は、下面において第１電極８と対向する位置に第２電極３１を有している。第２電極３１と第１電極８とは、半田等の導電材９により固着されている。また、光素子３０は、下面において第１反射面２４と対向する位置に発光部３２または受光部３３を有している。

このように、本開示の光回路基板Ａは、第１領域６および第２領域７に渡り第１樹脂体２１を有している。第１樹脂体２１は、第１領域６において光素子３０や電子部品Ｓを接続可能にする複数の開口２１ａを有している。また、第１樹脂体２１は、第２領域７において下部クラッド２０ａとして機能し、第２樹脂体２２および第３樹脂体２３とともに光導波路２０を構成している。これにより、配線基板１表面の限られたスペース内に、光導波路２０、光素子３０および電子部品Ｓを高密度に配置して、小型化および高機能化が可能な光回路基板を提供することができる。つまり、光導波路２０の一部を構成する第１樹脂体２１が、直接に電子部品Ｓを配置するスペースとして機能する。また、この第１樹脂体２１のすぐ上に位置する第２樹脂体２２が光信号を伝送することができる。そのため、電子部品Ｓを高密度に配置することができる。あわせて、光信号の伝送が容易で高機能化が容易である。

また、第１樹脂体２１は、第１領域６において配線導体３を外部環境から保護する機能も併せて有しており、別途ソルダーレジストを形成することが不要になるため生産性にも優れている。つまり、第１樹脂体２１が配線導体３を外部環境から保護することができるので、例えば、配線導体３を保護する部材を別途配置する必要がない。そのため、小型化、高機能化等の点でも有利である。

なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。本例においては第１領域６に第１樹脂体２１のみが位置している場合を示したが、図３に示すように第１領域６に第２樹脂体２２が位置していても構わない。言い換えれば、第１領域６では、第１樹脂体２１と第２樹脂体２２との２層構造になっていてもよい。この場合、第１領域６において配線導体３を外部環境から保護する機能を強化する点で有利である。

また、本例においては、光素子３０が第２電極３１と第１電極８とのみで接続されている場合を示したが、図４に示すように第１樹脂体２１と光素子３０の下面との間、または図５に示すように第２樹脂体２２と光素子３０の下面との間に固定スタンド４０が位置していても構わない。固定スタンド４０は、金属、樹脂あるいはガラス等を含む材料により構成される。この場合、光素子３０の発光部３２または受光部３３と第１反射面２４との間隔を維持する点で有利であり、光素子３０と光導波路２０との間でより正確に光信号を伝送することができる。これらの例でも、上記の実施形態と同様に、光導波路２０、光素子３０および電子部品Ｓを高密度に配置して、小型化および高機能化が可能な光回路基板を提供することができる。

また、複数の光導波路２０が並んで配置される場合には、それぞれの形態が同じである必要はない。例えば、一部において図１と同様の構成とし、他において図３〜図５のいずれかと同様の構成とするようにしてもよい。これにより、光回路基板Ａに要求される生産性、小型化および高機能化等を効果的に満足させることもできる。

１配線基板
６第１領域
７第２領域
８第１電極
９導電材
２０光導波路
２０ａ下部クラッド
２０ｂコア
２０ｃ上部クラッド
２１第１樹脂体
２２第２樹脂体
２３第３樹脂体
３０光素子
３１第２電極
Ａ光回路基板

Claims

表面に、第１電極が位置する部分を含む第１領域、および光導波路が位置する部分を含む第２領域を有する配線基板と、
前記第１領域および前記第２領域に渡り位置しており、前記第２領域において前記光導波路の下部クラッドを構成する第１樹脂体と、
少なくとも前記第２領域に位置する前記第１樹脂体上に位置しており、前記第２領域において前記光導波路のコアを構成する第２樹脂体と、
前記第２領域に位置する前記第１樹脂体上にのみ位置して前記第２樹脂体を被覆しており、前記光導波路の上部クラッドを構成する第３樹脂体と、
前記第１電極に導電材によって固定された第２電極を下面に有する光素子と
を有していることを特徴とする光回路基板。
前記第２樹脂体が、前記第１領域の前記第１樹脂体上および前記第２領域の前記第１樹脂体上のいずれにも位置していることを特徴とする請求項１に記載の光回路基板。
前記第２樹脂体が、前記第２領域の前記第１樹脂体上にのみ位置しているとともに、前記第１領域における前記第１樹脂体と、前記光素子の下面との間に固定スタンドが位置していることを特徴とする請求項１に記載の光回路基板。
前記第１領域における前記第２樹脂体と、前記光素子の下面との間に固定スタンドが位置していることを特徴とする請求項２に記載の光回路基板。