JP4014464B2 - Optical communication device and method for manufacturing optical communication device - Google Patents

Optical communication device and method for manufacturing optical communication device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用デバイスおよび光通信用デバイスの製造方法に関する。
【0002】
近年、通信分野を中心として光ファイバに注目が集まっている。特にIT(情報技術)分野においては、高速インターネット網の整備に、光ファイバを用いた通信技術が必要となる。
光ファイバは、▲1▼低損失、▲2▼高帯域、▲3▼細径・軽量、▲4▼無誘導、▲5▼省資源等の特徴を有しており、これらの特徴を有する光ファイバを用いた通信システムでは、従来のメタリックケーブルを用いた通信システムに比べ、中継器数を大幅に削減することができ、建設、保守が容易になり、通信システムの経済化、高信頼性化を図ることができる。
【0003】
また、光ファイバは、一つの波長の光だけでなく、多くの異なる波長の光を1本の光ファイバで同時に多重伝送することができるため、多様な用途に対応可能な大容量の伝送路を実現することができ、映像サービス等にも対応することができる。
【0004】
そこで、このようなインターネット等のネットワーク通信においては、光ファイバを用いた光通信を、基幹網の通信のみならず、基幹網と端末機器(パソコン、モバイル、ゲーム等)との通信や、端末機器同士の通信にも用いることが提案されている。
【0005】
このように基幹網と端末機器との通信等に光通信を用いる場合、端末機器において情報(信号)処理を行うICが、電気信号で動作するため、端末機器には、光→電気変換器や電気→光変換器等の光信号と電気信号とを変換する装置(以下、光/電気変換器ともいう)を取り付ける必要がある。そこで、従来の端末機器では、例えば、ICチップを実装したパッケージ基板、光信号を処理する受光素子や発光素子等の光学部品等を別々に実装し、これらに電気配線や光導波路を接続し、信号伝送および信号処理を行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の端末機器では、IC実装パッケージ基板と光学部品とを別々に実装しているため、装置全体が大きくなり、端末機器の小型化を妨げる要因となっていた。
また、従来の端末機器では、IC実装パッケージ基板と光学部品との距離が離れているため、電気配線距離が長く、信号伝送時にクロストークノイズ等による信号エラー等が発生しやすかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、各種光学部品を実装したICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを対向配置することにより、接続信頼性に優れる光通信を達成することができるとともに、端末機器の小型化に寄与することができることを見出し、下記の構成からなる本発明の光通信用デバイスを完成させた。
さらに、光通信用デバイスにおいて、対向配置したICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層を形成した場合には、各光学部品間に空気中を浮遊している異物等が入り込むことがなく、加えて、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間で発生する応力を緩和することができるため、より信頼性に優れる光通信用デバイスとなることを見出した。
【0008】
すなわち、本発明の光通信用デバイスは、光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、
少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とからなる光通信用デバイスであって、
上記光信号伝送用光路は、上記ICチップ実装用基板を貫通するように形成されるとともに、その内部に光路用樹脂層が形成されており、
上記光信号伝送用光路の少なくとも多層プリント配線板側の端部には、マイクロレンズが配設されており、
上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に、封止樹脂層が形成されており、
上記マイクロレンズの屈折率が、上記封止樹脂層の屈折率よりも大きく、
上記光導波路と、上記光学素子とが上記光信号伝送用光路を介して光信号を伝達することができるように構成されていることを特徴とする。
また、上記光通信用デバイスにおいて、上記多層プリント配線板は、その内部に光路用樹脂層が形成された光路用開口が形成されており、
上記光路用開口の上記封止樹脂層側の端部に、その屈折率が上記封止樹脂層の屈折率よりも大きいマイクロレンズが配設されていることが望ましい。
また、上記光通信用デバイスにおいては、上記光信号伝送用光路の厚さと、上記光路用開口の厚さとが同一であり、かつ、
上記光信号伝送用光路の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率と、上記光路用開口の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率とが同一であることが望ましい。
【0009】
本発明の光通信用デバイスにおいて、上記封止樹脂層は、通信波長光の透過率が70%以上であることが望ましい。
さらに、上記封止樹脂層には、粒子が含まれていることが望ましい。
【0011】
上記光通信用デバイスにおいて、上記光学素子は、受光素子および/または発光素子であることが望ましい。
【0012】
本発明の光通信用デバイスの製造方法は、光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とを別々に製造した後、
上記ICチップ実装用基板の光学素子と上記多層プリント配線板の光導波路との間で、光信号の伝送ができる位置に両者を配置、固定し、
さらに、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に封止用樹脂組成物を流し込んだ後、硬化処理を施すことにより封止樹脂層を形成する光通信用デバイスの製造方法であって、
上記光信号伝送用光路を形成する際に、上記ICチップ実装用基板を貫通するように形成するとともに、その内部に光路用樹脂層を形成し、さらに、上記光信号伝送用光路の上記多層プリント配線板と対向する側の端部に、上記封止樹脂層よりも屈折率の大きいマイクロレンズを配設することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光通信用デバイスについて説明する。
本発明の光通信用デバイスは、光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、
少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とからなる光通信用デバイスであって、
上記光信号伝送用光路は、上記ICチップ実装用基板を貫通するように形成されるとともに、その内部に光路用樹脂層が形成されており、
上記光信号伝送用光路の少なくとも多層プリント配線板側の端部には、マイクロレンズが配設されており、
上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に、封止樹脂層が形成されており、
上記マイクロレンズの屈折率が、上記封止樹脂層の屈折率よりも大きく、
上記光導波路と、上記光学素子とが上記光信号伝送用光路を介して光信号を伝達することができるように構成されていることを特徴とする。
【0014】
本発明の光通信用デバイスは、所定の位置に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、所定の位置に光導波路が形成された多層プリント配線板とから構成されているため、実装した光学部品間の接続損失が低く、光通信用デバイスとして接続信頼性に優れる。
また、上記光通信用デバイスでは、光通信に必要な光学部品と電子部品とを一体化することができるため、光通信用端末機器の小型化に寄与することができる。
【0015】
また、本発明の光通信用デバイスにおいて、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間には、封止樹脂層が形成されていることが望ましい。封止樹脂層が形成されている場合には、光学素子と光導波路との間に、空気中を浮遊しているゴミや異物等が入り込むことがなく、このゴミや異物等により光信号の伝送が阻害されることがないため、光通信用デバイスとしての信頼性により優れることとなる。
【0016】
さらに、封止樹脂層が形成されている場合には、該封止樹脂層が上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間で熱膨張係数の差に起因して発生する応力を緩和する役目を果たすことができるため、例えば、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを接続する半田バンプ付近での破断等を防止することができる。また、上記封止樹脂層を形成した場合には、光学素子や光導波路の位置ズレがより発生しにくく、光学素子と光導波路との間での光信号の伝送も阻害されない。
従って、このような点からもICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層が形成されている場合には、光通信用デバイスとしての信頼性により優れることとなる。
【0017】
また、本発明の光通信用デバイスにおいて、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板とは、半田バンプを介して電気的に接続されていることが望ましい。半田が有するセルフアライメント作用により両者をより確実に所定の位置に配置することができるからである。
なお、セルフアライメント作用とは、リフロー処理時に半田が自己の有する流動性により半田バンプ形成用開口の中央付近により安定な形状で存在しようとする作用をいい、この作用は、半田がソルダーレジスト層にはじかれるとともに、半田が金属に付く場合には、球形になろうとする表面張力が強く働くために起こるものと考えられる。このセルフアライメント作用を利用した場合、上記半田バンプを介して、上記多層プリント配線板上に、上記ICチップ実装用基板を接続する際に、リフロー前には両者に位置ズレが発生していたとしても、リフロー時に上記ICチップ実装用基板が移動し、該ICチップ実装用基板を上記多層プリント配線板上の正確な位置に取り付けることができる。
従って、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板とのそれぞれに、受光素子や発光素子、光導波路等の光学部品を正確な位置に取り付けておけば、半田バンプを介して上記多層プリント配線板上に、上記ICチップ実装用基板を接続することにより接続信頼性に優れる光通信用デバイスを製造することができる。
【0018】
以下、本発明の光通信用デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。なお、図1には、ICチップが実装された状態の光通信用デバイスを示す。
【0019】
図1に示すように、光通信用デバイス150は、ICチップ140を実装したICチップ実装用基板120と多層プリント配線板100とから構成され、ICチップ実装用基板120と多層プリント配線板100とは、半田接続部137を介して電気的に接続されている。
また、ICチップ実装用基板120と多層プリント配線板100との間には、封止樹脂層160が形成されている。
【0020】
ICチップ実装用基板120は、基板121の両面に導体回路124、125と層間樹脂絶縁層122とが積層形成され、基板121を挟んだ導体回路同士、および、層間樹脂絶縁層122を挟んだ導体回路同士は、それぞれ、スルーホール129およびバイアホール127により電気的に接続されている。また、最外層には、ソルダーレジスト層134が形成されている。
このICチップ実装用基板120では、両面に導体回路124、125や層間樹脂絶縁層122、ソルダーレジスト層134が形成された基板121を貫通する光信号伝送用光路141(141a、141b)が形成されており、光信号伝送用光路141は、その壁面に導体層145が形成され、その内部に光路用樹脂層142が形成されている。
なお、上記導体層は、形成されていなくてもよい。
【0021】
さらに、ICチップ実装用基板120の一の面には、受光部138aおよび発光部139aのそれぞれが光信号伝送用光路141に対向するように、受光素子138および発光素子139が半田接続部144を介して表面実装されるとともに、ICチップ140が半田接続部143を介して表面実装されている。
【0022】
多層プリント配線板100は、基板101の両面に導体回路104と層間樹脂絶縁層102とが積層形成され、基板101を挟んだ導体回路同士、および、層間樹脂絶縁層102を挟んだ導体回路同士は、それぞれ、スルーホール109およびバイアホール107により電気的に接続されている。
また、多層プリント配線板100のICチップ用実装基板120と対向する側の最外層には、光路用開口111と半田バンプとを備えたソルダーレジスト層114が形成されるとともに、光路用開口111(111a、111b)直下に光路変換ミラー119(119a、119b)を備えた光導波路118(118a、118b)が形成されており、光路用開口111内には、光路用樹脂層108が形成されている。
【0023】
このような構成からなる光通信用デバイス150では、光ファイバ等(図示せず)を介して外部から送られてきた光信号が、光導波路118aに導入され、光路変換ミラー119aおよび光路用開口111a、さらには、封止樹脂層160、光信号伝送用光路141aを介して受光素子138(受光部138a)に送られた後、受光素子138で電気信号に変換され、さらに、導体回路および半田接続部を介してICチップ140に送られることとなる。
【0024】
また、ICチップ140から送り出された電気信号は、半田接続部および導体回路を介して発光素子139に送られた後、発光素子139で光信号に変換され、この光信号が発光素子139(発光部139a)から光信号伝送用光路141b、封止樹脂層160、光路用開口111bおよび光路変換ミラー119b介して光導波路118bに導入され、さらに、光ファイバ等(図示せず)を介して光信号として外部に送りだされることとなる。
【0025】
このような本発明の光通信用デバイスでは、ICチップ実装用基板内、すなわち、ICチップに近い位置で、光/電気信号変換を行うため、電気信号の伝送距離が短く、より高速通信に対応することができるとともに、光通信に必要な光学部品と電子部品とを一体化することができるため、光通信用端末機器の小型化に寄与することができる。
【0026】
また、上記光通信用デバイスでは、ICチップから送り出された電気信号は、上述したように光信号に変換された後、光ファイバを介して外部に送りだされるだけでなく、半田バンプを介して多層プリント配線板に送られ、該多層プリント配線板の導体回路(バイアホール、スルーホールを含む)を介して、多層プリント配線板に実装された他のICチップ等の電子部品に送られることとなる。
【0027】
また、図1に示す光通信用デバイス150では、ICチップ実装用基板120と多層プリント配線板100との間に封止樹脂層160が形成されている。このように、ICチップ実装用基板と、多層プリント配線板との間に封止樹脂層が形成されている光通信用デバイスは、光学素子と光導波路との間に、空気中を浮遊しているゴミや異物等が入り込むことがなく、ゴミや異物の存在により光信号の伝送が阻害されることがないため、より信頼性に優れることとなる。
【0028】
上記封止樹脂層としては、通信波長帯での吸収が少ないものであれば特に限定されず、その材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光化された樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられる。これらのなかでは、熱硬化性樹脂が望ましい。
具体的には、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂;フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂;エポキシ樹脂;UV硬化性エポキシ樹脂;重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂;ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等が挙げられる。
【0029】
また、上記封止樹脂層は、通信波長光の透過率が70%以上であることが望ましい。
通信波長光の透過率が70%未満では、光信号の損失が大きく、光通信用デバイスの信頼性の低下に繋がることがあるからである。上記透過率は、90%以上であることがより望ましい。
特に、上記封止樹脂層が上述した樹脂成分のみからなる場合には、その透過率は、90%以上であることが望ましく、後述するように、封止樹脂層に粒子が配合されている場合には、その透過率は、70%以上であることが望ましい。
【0030】
なお、本明細書において、通信波長光の透過率とは、長さ1mmあたりの通信波長光の透過率をいう。具体的には、強さIの光が上記封止樹脂層に入射し、該封止樹脂層を1mm通過して出てきたとした際に、出てきた光の強さがIである場合に下記式(1)により算出される値である。
【0031】
透過率(%)=(I/I)×100・・・(1)
【0032】
なお、上記透過率とは、25〜30℃で測定した透過率をいう。
【0033】
また、上記封止樹脂層には、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていることが望ましい。
粒子を含ませることにより、上記ICチップ実装用基板や上記多層プリント配線板との間で熱膨張係数を整合させることができ、熱膨張係数の差に起因したクラック等がより発生しにくくなるからである。
【0034】
なお、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とからなる本発明の光通信用デバイスにおいて、その構成部材の熱膨張係数(z軸方向)は、例えば、基板が5.0×10-5〜6.0×10-5(/℃)程度、層間樹脂絶縁層が6.0×10-5〜8.0×10-5(/℃)程度、粒子が0.1×10-5〜1.0×10-5(/℃)程度、封止樹脂層が0.1×10-5〜100×10-5(/℃)程度、粒子が配合された封止樹脂層が3.0×10-5〜4.0×10-5(/℃)程度、ICチップやシリコン、ゲルマニウム等を材料とする光学素子が0.5×10-5〜1.5×10-5(/℃)程度、導体回路が1.0×10-5〜2.0×10-5(/℃)程度である。なお、上記熱膨張係数の測定温度は20℃である。
このように、封止樹脂層に粒子が配合されていると、該封止樹脂層と光通信用デバイスを構成する他の構成部材との熱膨張係数の差が小さくなる。そのため、応力が緩和されることとなる。
また、封止樹脂層に粒子が配合されている場合には、光学素子や光導波路の位置ズレがより発生しにくくなる。
【0035】
また、上記封止樹脂層に粒子を配合する場合、該封止樹脂層の樹脂成分の屈折率と、上記粒子の屈折率とは同程度であることが望ましい。そのため、封止樹脂層に粒子を配合する場合には、屈折率の異なる2種類以上の粒子を混ぜ合わせて、粒子の屈折率が樹脂成分の屈折率と同程度になるようにすることが望ましい。
具体的には、例えば、樹脂成分が屈折率1.53のエポキシ樹脂である場合には、屈折率が1.54のシリカ粒子と屈折率が1.52のチタニア粒子とを混ぜ合わせて用いることが望ましい。
なお、粒子を混ぜ合わせる方法としては、混練する方法、2種類以上の粒子を溶かして混ぜ合わせた後、粒子状にする方法等が挙げられる。
【0036】
上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等からなるものが挙げられる。
【0037】
具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂;これらの熱硬化性樹脂の熱硬化基(例えば、エポキシ樹脂におけるエポキシ基)にメタクリル酸やアクリル酸等を反応させ、アクリル基を付与した樹脂;フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルホン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PI)等の熱可塑性樹脂;アクリル樹脂等の感光性樹脂等からなるものが挙げられる。
また、上記熱硬化性樹脂と上記熱可塑性樹脂との樹脂複合体や、上記アクリル基を付与した樹脂や上記感光性樹脂と上記熱可塑性樹脂との樹脂複合体からなるものを用いることもできる。
また、上記樹脂粒子としては、ゴムからなる樹脂粒子を用いることもできる。
【0038】
また、上記無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物、チタニア等のチタン化合物等からなるものが挙げられる。また、シリカとチタニアとを一定の割合で混ぜ、溶融させて均一化したものを用いてもよい。
また、上記無機粒子として、リンやリン化合物からなるものを用いることもできる。
【0039】
上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、白金、鉄、亜鉛、鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等からなるものが挙げられる。
これらの樹脂粒子、無機粒子および金属粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
【0040】
また、上記粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。これらのなかでは、球状、または、楕円球状が望ましい。球状や楕円球状の粒子には角がないため、封止樹脂層にクラック等がより発生しにくいからである。
さらに、上記粒子の形状が球状または楕円球状である場合には、該粒子で光が反射しにくく、光信号の損失が低減されることとなる。
【0041】
また、上記粒子の粒径の望ましい下限は0.01μmであり、より望ましい下限は0.1μmである。一方、上記粒径の望ましい上限は100μmであり、より望ましい上限は50μmであり、特に、その上限は通信波長より短いことが望ましい。上記粒子の平均粒径が通信波長より短いと、より光信号の伝送が阻害されるおそれが少なくなるからである。
また、この範囲の粒径を有する粒子であれば、2種類以上の異なる粒径の粒子を含んでいてもよい。
なお、本明細書において、粒子の粒径とは、粒子の一番長い部分の長さをいう。
【0042】
上記封止樹脂層に含まれる粒子の配合量の望ましい下限は10重量%であり、より望ましい下限は20重量%である。一方、上記粒子の配合量の望ましい上限は80重量%であり、より望ましい上限は70重量%である。粒子の配合量が10重量%未満であると、粒子を配合させる効果が得られないことがあり、粒子の配合量が80重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである。
なお、上記封止樹脂層の組成は、光信号の伝送損失、耐熱性、曲げ強度等の信頼性に影響を及ぼすため、その具体的な組成は、封止樹脂層が光信号の低損失性、優れた耐熱性や耐クラック性を満たすように適宜選択すれば良い。
【0043】
本発明の光通信用デバイスでは、上記光信号伝送用光路の屈折率と、上記封止樹脂層の屈折率とが同一であることが望ましい。例えば、上記光信号伝送用光路の屈折率が、上記封止樹脂層の屈折率よりも小さい場合には、光信号伝送用光路を介して伝送される光信号が受光素子の受光部に向かって集光することとなり、上記発光素子から送り出された光信号は、光信号伝送用光路と封止樹脂層との界面で広がらない方向に屈折することとなるものの、両者の屈折率が異なることに起因して、光信号伝送用光路と封止樹脂層との界面で光信号の反射が発生することとなり、その結果、光信号の伝送損失が大きくなる。従って、光信号の伝送損失を小さくするには、光信号伝送用光路の屈折率と上記封止樹脂層の屈折率とは同一であることが望ましく、通常は、光信号伝送用光路と封止樹脂層との界面での光信号の反射の度合いと、屈折の度合いとを考慮して、両者の屈折率を適宜選択することとなる。
【0044】
なお、上記封止樹脂層等に用いられる樹脂成分の屈折率は、例えば、エポキシ樹脂が1.50〜1.60程度、アクリル樹脂が1.40〜1.55程度、ポリオレフィンが1.55〜1.65程度であり、上記封止樹脂層等の屈折率を調整する方法としては、例えば、樹脂成分の一部をフッ素化したり、フェニル化したりすることにより分極率を変化させたり、樹脂成分の一部を重水素化することにより分子量を変化させて、樹脂成分の屈折率を変える方法等が挙げられる。なお、このような屈折率の調整方法は、光導波路の屈折率を調整する方法としても用いることができる。
【0045】
上記光通信用デバイスにおいて、光信号伝送用光路は、図1に示すように、その内部に光路用樹脂層が形成されていることが望ましい。上述したように本発明の光通信用デバイスでは、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層が形成されていることが望ましいのであるが、光信号伝送用光路の内部が空隙により構成されている場合には、封止樹脂層を形成する際に、該光信号伝送用光路内の一部に封止樹脂層が入り込んでしまうことがあり、これにより光信号の伝送が阻害されてしまうことがあるからである。
【0046】
また、上記光通信用デバイスでは、図1に示すように、光信号伝送用光路の壁面に導体層が形成されていることが望ましい。光信号伝送用光路の壁面に導体層を形成することにより、上記光信号伝送用光路の壁面での光の乱反射を低減し、光信号の伝送性を向上させることができるからである。
【0047】
また、上記光通信用デバイスでは、多層プリント配線板に設けられた光路用開口内にも光路用樹脂層が形成されていることが望ましく、この場合、上記光路用樹脂層の屈折率と封止樹脂層の屈折率とは同一であることが望ましい。両者の屈折率が同一である場合には、光信号伝送用光路の屈折率と封止樹脂層の屈折率とが同一の場合と同様、光信号の伝送損失を小さくすることができるからである。
さらに、上記光路用開口内が空隙である場合には、上記光通信用デバイス製造時の封止樹脂層を形成する工程において、封止樹脂層を形成するための未硬化の樹脂組成物が上記光路用開口の空隙内に入り込み、その際にボイドが発生することがあり、このようなボイドの発生は光通信用デバイスの光信号伝送能に悪影響を及ぼすことがあるが、光路用開口内に光路用樹脂層を形成した場合には、このような問題が発生することがない。
【0048】
また、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に封止樹脂層が形成され、さらに、上記光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されるとともに、上記光路用開口の内部にも光路用樹脂層が形成されている場合には、上記封止樹脂層、ならびに、上記光信号伝送用光路および上記光路用開口内の光路用樹脂層のそれぞれの屈折率は同一であることが望ましい。このように三者の屈折率が同一である場合には、上記封止樹脂層と上記光路用樹脂層との界面で光信号の反射が起こらないからである。
【0049】
また、上記光通信用デバイスにおいては、上記光信号伝送用光路の少なくとも片側の端部にマイクロレンズが配設されていることが望ましい。
図2は、本発明の光通信用デバイスの別の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図2に示す光通信用デバイス250では、図1に示した光通信用デバイス150と同様、ICチップ実装用基板220と多層プリント配線板200とから構成され、ICチップ実装用基板220と多層プリント配線板200との間には、封止樹脂層260が形成されている。
また、ICチップ実装用基板220では、その内部に光路用樹脂層242が形成された光信号伝送用光路241の多層プリント配線板200側の端部にマイクロレンズ246が配設されている。
このように、マイクロレンズを配設することにより、光学素子(受光素子および発光素子)と光導波路との間で、より確実に光信号を伝送することができる。
【0050】
なお、光通信用デバイス250の実施形態は、ICチップ実装用基板220の光信号伝送用光路242の一端にマイクロレンズ246が配設されている以外は、光通信用デバイス150の実施形態と同一である。
【0051】
また、上記光信号伝送用光路の一端(多層プリント配線板側)に配設されるマイクロレンズの屈折率は、上記封止樹脂層の屈折率よりも大きいことが望ましい。このような屈折率を有するマイクロレンズを配設することにより、所望の方向に光信号を集光させることができるため、より確実に光信号の伝送を行うことができる。
【0052】
また、上記マイクロレンズが、図2に示すような片面(封止樹脂層側)にのみ凸面を有する凸形状レンズである場合、上記マイクロレンズの曲率半径は、上記マイクロレンズの焦点距離を考慮して適宜選択する。具体的には、マイクロレンズの焦点距離を長くする場合には曲率半径を小さくし、焦点距離を短くする場合には、曲率半径を大きくする。
【0053】
また、上記マイクロレンズが配設され、上記光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されている場合には、上記マイクロレンズの屈折率は、上記光路用樹脂層の屈折率より大きくてもよいし、上記光路用樹脂層の屈折率と同一であってもよい。
【0054】
また、図示はしていないが、多層プリント配線板の光路用開口の内部にも光路用樹脂層が形成されている場合には、該光路用開口の封止樹脂層側の端部にもマイクロレンズが配設されていることが望ましく、この場合、マイクロレンズの屈折率は、上記封止樹脂層の屈折率よりも大きいことが望ましい。
【0055】
また、光路用開口の端部にもマイクロレンズが配設されており、かつ、内部に光路用樹脂層が形成された光路用開口と、内部に光路用樹脂層が形成された光信号伝送用光路との厚さが略同一である場合には、光路用開口の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率と、光信号伝送用光路の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率とは、略同一であることが望ましい。
このような屈折率を有するマイクロレンズを配設することにより、所望の方向に光信号伝送用光路を集光することができるため、より確実に光信号の伝送を行うことができる。
【0056】
上記マイクロレンズとしては特に限定されず、光学レンズに使用されているものが挙げられ、その材質の具体例としては、光学ガラス、光学レンズ用樹脂等が挙げられる。
上記光学レンズ用樹脂としては、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂;フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂;エポキシ樹脂;UV硬化性エポキシ樹脂;重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂;ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等が挙げられる。
【0057】
上記光信号伝送用光路の端部にマイクロレンズを配設する場合、透明な接着剤層を介して光信号伝送用光路の端部に配設すればよく、光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されている場合には、該光路用樹脂層に直接配設されていてもよい。
なお、光路用開口の端部にマイクロレンズを配設する場合も同様に、透明な接着剤層を介して光路用開口の端部に配設すればよく、光路用開口の内部に光路用樹脂層が形成されている場合には、該光路用樹脂層に直接配設されていてもよい。
【0058】
上記マイクロレンズの取り付け位置は、ICチップ実装用基板に形成された光信号伝送用光路の封止樹脂層側(多層プリント配線板と対向する側)の端部が望ましいものの、ここに限定されるわけではなく、光信号伝送用光路の光学素子側の端部に取り付けられていてもよいし、光信号伝送用光路の両端部に取り付けられていてもよい。
上記マイクロレンズの形状は、図2に示したような凸形状のレンズに限定されるわけではなく、光信号を所望の方向に集光することができるものであればよい。
【0059】
次に、本発明の光通信用デバイスの他の構成部材等について説明する。
本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板には、光学素子(受光素子、発光素子)が実装されている。
上記受光素子としては、例えば、PD(フォトダイオード)、APD(アバランシェフォトダイオード)等が挙げられる。
これらは、上記光通信用デバイスの構成や、要求特性等を考慮して適宜使い分ければよい。
上記受光素子の材料としては、Si、Ge、InGaAs等が挙げられる。
これらのなかでは、受光感度に優れる点からInGaAsが望ましい。
【0060】
上記発光素子としては、例えば、LD(半導体レーザ)、DFB−LD(分布帰還型−半導体レーザ)、LED(発光ダイオード)等が挙げられる。
これらは、上記光通信用デバイスの構成や要求特性等を考慮して適宜使い分ければよい。
【0061】
上記発光素子の材料としては、ガリウム、砒素およびリンの化合物(GaAsP)、ガリウム、アルミニウムおよび砒素の化合物(GaAlAs)、ガリウムおよび砒素の化合物(GaAs)、インジウム、ガリウムおよび砒素の化合物(InGaAs)、インジウム、ガリウム、砒素およびリンの化合物(InGaAsP)等が挙げられる。
これらは、通信波長を考慮して使い分ければよく、例えば、通信波長が0.85μm帯の場合にはGaAlAsを使用することができ、通信波長が1.3μm帯や1.55μm帯の場合には、InGaAsやInGaAsPを使用することができる。
なお、ICチップ実装用基板に実装された光学素子は、その周囲が樹脂封止されていてもよい。また、上記実装された光学素子とソルダーレジスト層や光路用樹脂層との間が樹脂封止されていてもよく、この場合、樹脂封止は、例えば、封止樹脂層の材料と同様の材料を用いて行われていればよい。
【0062】
また、本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板には、光信号伝送用光路が形成されており、上記ICチップ実装用基板に実装された光学素子と、上記多層プリント配線板に形成された光導波路との間で、上記光信号伝送用光路を介して、光信号を伝送することができる。
【0063】
上記光信号伝送用光路は、その内部に光路用樹脂層が形成されていることが望ましい。このように光路用樹脂層が形成されていることは、上述したように、封止樹脂層を形成するのに適しており、また、光学素子と光導波路との間にゴミや異物等が入り込むおそれがより少なくなるからである。
さらに、上記光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されている場合には、ICチップ実装用基板の強度も優れるものとなる。
なお、場合によっては、上記光信号伝送用光路の内部の一部または全部は、空隙により構成されていてもよい。
【0064】
また、光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されている場合、その樹脂成分は通信波長帯での吸収が少ないものであれば特に限定されず、具体例としては、例えば、上記封止樹脂層に用いる樹脂と同様のもの等が挙げられる。
また、上記光路用樹脂層には、上記樹脂成分以外に、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。これらの粒子を含ませることにより光信号伝送用光路と、基板、層間樹脂絶縁層、ソルダーレジスト層等の間で熱膨張係数の整合を図ることができる。
上記粒子の具体例としては、上記封止樹脂層に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。
【0065】
また、上記光信号伝送用光路の形状は特に限定されず、例えば、円柱状、楕円柱状、四角柱状、多角柱状等が挙げられる。これらのなかでは、円柱状が望ましい。その形成が容易だからである。
【0066】
また、上記光信号伝送用光路の断面の径の望ましい下限は、100μmである。上記断面の径が100μm未満では、光路が塞がれてしまうおそれがあるとともに、該光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層を形成することが困難になることがあるからである。一方、上記断面の径の望ましい上限は、500μmである。500μmより大きくしても光信号の伝送性はあまり向上せず、ICチップ実装用基板に形成する導体回路の設計の自由度を阻害する原因となることがあるからである。
上記断面の径は、光信号の伝送性と設計の自由度とがともにより優れるとともに、未硬化の樹脂組成物を充填する際にも不都合が発生しないという点から、そのより望ましい下限が250μmであり、より望ましい上限が350μmである。なお、上記光信号伝送用光路の断面の径とは、上記光信号伝送用光路が円柱状の場合にはその断面の直径、楕円柱状の場合にはその断面の長径、四角柱状や多角柱状の場合にはその断面の最も長い部分の長さをいう。
【0067】
上記光信号伝送用光路は、その壁面に導体層が形成されていることが望ましく、上記導体層は、1層から構成されていてもよく、2層以上から構成されていてもよい。
上記導体層の材料としては、例えば、銅、ニッケル、クロム、チタン、貴金属等が挙げられる。
また、上記導体層は、場合によっては、スルーホールとしての役目、すなわち、基板を挟んだ導体回路間や、基板と層間樹脂絶縁層とを挟んだ導体回路間を電気的に接続する役目を果たすことができる。
また、上記導体層の材料は、金、銀、ニッケル、白金、アルミニウム、ロジウム等の光沢を有する金属であってもよい。このような光沢を有する金属を用いて形成された導体層では、光信号が好適に反射することとなる。
【0068】
また、上記導体層の上に、さらに、スズ、チタン、亜鉛等からなる被覆層や粗化層を設けてもよい。上記被覆層や粗化層を設けることにより、光信号伝送用光路と光路用樹脂層との密着性を向上させたりすることができる。
【0069】
また、上記光信号伝送用光路の内部に、導体層や光路用樹脂層が形成されている場合、これらは、基板や層間樹脂絶縁層と粗化面を介して接していてもよい。上記導体層が粗化面を介して接している場合には、基板や層間樹脂絶縁層との密着性に優れ、導体層等の剥離がより発生しにくくなるからである。
【0070】
また、本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板には、光導波路が形成されている。
上記光導波路としては、例えば、ポリマー材料等からなる有機系光導波路、石英ガラス、化合物半導体等からなる無機系光導波路等が挙げられる。これらのなかでは、ポリマー材料等からなる有機系光導波路が望ましい。層間樹脂絶縁層との密着性に優れ、加工が容易だからである。
【0071】
上記ポリマー材料としては、通信波長帯での吸収が少ないものであれば特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等が挙げられる。
【0072】
具体的には、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂、ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等が挙げられる。
【0073】
上記光導波路には、上記樹脂成分以外に、例えば、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。
上記粒子の具体例としては、上記封止樹脂層に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。
【0074】
また、上記粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。これらのなかでは、球状、または、楕円球状が望ましい。球状や楕円球状の粒子には角がないため、光導波路にクラック等がより発生しにくいからである。
さらに、上記粒子の形状が球状または楕円球状である場合には、上記粒子で光が反射しにくく、光信号の損失が低減されることとなる。
【0075】
また、上記粒子の粒径の望ましい下限は0.01μmであり、より望ましい下限は0.1μmである。一方、上記粒径の望ましい上限は100μmであり、より望ましい上限は50μmであり、特に、その上限は通信波長より短いことが望ましい。上記粒子の平均粒径が通信波長より短いと、より光信号の伝送が阻害されるおそれが少なくなるからである。
また、この範囲の粒径を有する粒子であれば、2種類以上の異なる粒径の粒子が含まれていてもよい。
【0076】
上記光導波路に含まれる粒子の配合量の望ましい下限は10重量%であり、より望ましい下限は20重量%である。一方、上記粒子の配合量の望ましい上限は80重量%であり、より望ましい上限は70重量%である。粒子の配合量が10重量%未満であると、粒子を配合させる効果が得られないことがあり、粒子の配合量が80重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである
また、上記光導波路の形状は特に限定されないが、その形成が容易であることから、シート状が望ましい。
【0077】
このように光導波路に粒子が含まれる場合には、光導波路と、多層プリント配線板を構成する基板や層間樹脂絶縁層等との間で熱膨張係数の整合をはかることができ、熱膨張係数の差に起因するクラックや剥離等がより発生しにくくなる。
【0078】
また、上記光導波路の厚さは1〜100μmが望ましく、その幅は1〜100μmが望ましい。上記幅が1μm未満では、その形成が容易でないことがあり、一方、上記幅が100μmを超えると、多層プリント配線板を構成する導体回路等の設計の自由度を阻害する原因となることがある。
【0079】
また、上記光導波路の厚さと幅との比は、1:1に近いほうが望ましい。これは、通常、上記受光素子の受光部や上記発光素子の発光部の平面形状が円形状だからである。なお、上記厚さと幅との比は特に限定されるものではなく、通常,約1:2〜約2:1程度であればよい。
さらに、上記光導波路が通信波長1.55μmのシングルモードの光導波路である場合には、その厚さおよび幅は5〜15μmであることが望ましく、上記光導波路が通信波長0.85μmでマルチモードの光導波路である場合には、その厚さおよび幅は20〜80μmであることが望ましい。
【0080】
また、上記光導波路としては、受光用光導波路と発光用光導波路とが形成されていることが望ましい。なお、上記受光用光導波路とは、光ファイバ等を介して外部から送られてきた光信号を受光素子へ伝送するための光導波路をいい、上記発光用光導波路とは、発光素子から送られてきた光信号を光ファイバ等へ伝送するための光導波路をいう。
また、上記受光用光導波路と上記発光用光導波路とは同一の材料からなるものであることが望ましい。熱膨張係数等の整合がはかりやすく、形成が容易であるからである。
【0081】
上記光導波路には、上述したように、光路変換ミラーが形成されていることが望ましい。光路変換ミラーを形成することにより、光路を所望の角度に変更することが可能だからである。
上記光路変換ミラーの形成は、後述するように、例えば、光導波路の一端を切削することにより行うことができる。
【0082】
なお、図1、2に示す多層プリント配線板においては、ICチップ実装用基板と対向する側の最外層の層間樹脂絶縁層上に光導波路が形成されているが、本発明の光通信用デバイスにおける光導波路の形成位置は、ここに限定されるわけではなく、層間樹脂絶縁層同士の間であってもよいし、基板と層間樹脂絶縁層との間であってもよい。さらには、ICチップ実装用基板と対向する側と基板を挟んだ反対側の最外層の層間樹脂絶縁層上や、層間樹脂絶縁層同士の間、基板と層間樹脂絶縁層との間等であってもよい。
【0083】
すなわち、光導波路は、図14に示す光通信用デバイスのように、多層プリント配線板のICチップ実装用基板と対向する側と基板を挟んだ反対側の最外層の層間樹脂絶縁層上に形成されていてもよい。
図14は、本発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
図14に示す光通信用デバイス350もまた、図1に示す光通信用デバイス150と同様、ICチップ実装用基板320と多層プリント配線板300とから構成され、ICチップ実装用基板320と多層プリント配線板300とは、半田接続部337を介して電気的に接続されている。
また、ICチップ実装用基板320と多層プリント配線板300との間には、封止樹脂層360が形成されている。
【0084】
ICチップ実装用基板320の構成は、図1に示したICチップ実装用基板120の構成と略同一である。
また、多層プリント配線板300は、基板301の両面に導体回路304と層間樹脂絶縁層302とが積層形成され、基板301を挟んだ導体回路同士、および、層間樹脂絶縁層302を挟んだ導体回路同士は、それぞれ、スルーホール309およびバイアホール307により電気的に接続されている。さらに、多層プリント配線板の最外層には、半田バンプを備えたソルダーレジスト層314が形成されている。
また、多層プリント配線板300のICチップ実装用基板320と対向する側と基板301を挟んだ反対側の最外層の層間樹脂絶縁層上には、光路変換ミラー319を備えた光導波路318が形成されており、この光導波路318とICチップ実装用基板320に形成された光信号伝送用光路341との間で光信号の伝送を行うことができるように、基板301、層間樹脂絶縁層302およびICチップ実装用基板と対向する側のソルダーレジスト層314を貫通する光信号伝送用光路352が形成されている。
なお、光信号伝送用光路351は、その壁面に導体層355が形成され、その内部に光路用樹脂層352が形成されているが、これらの導体層および光路用樹脂層は、必要に応じて形成すればよい。
このような構成からなる光通信用デバイスでは、多層プリント配線板300に形成された光信号伝送用光路351を介して光信号の伝送を行うことができる。
【0085】
また、図1、2および14に示す光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板においては、最外層の層間樹脂絶縁層上に光導波路が形成され、さらに、この層間樹脂絶縁層および光導波路を覆うようにソルダーレジスト層が形成されているが、このソルダーレジスト層は、必ずしも形成されている必要はなく、例えば、最外層の層間樹脂絶縁層上全体に光導波路が形成され、この光導波路がソルダーレジスト層としての役割を果たしていてもよい。
このような構成からなる本発明の光通信用デバイスは、例えば、後述する本発明の光通信用デバイスの製造方法により製造することができる。
【0086】
次に、本発明の光通信用デバイスの製造方法について説明する。
本発明の光通信用デバイスの製造方法は、光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とを別々に製造した後、
上記ICチップ実装用基板の光学素子と上記多層プリント配線板の光導波路との間で、光信号の伝送ができる位置に両者を配置、固定し、
さらに、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に封止用樹脂組成物を流し込んだ後、硬化処理を施すことにより封止樹脂層を形成する光通信用デバイスの製造方法であって、
上記光信号伝送用光路を形成する際に、上記ICチップ実装用基板を貫通するように形成するとともに、その内部に光路用樹脂層を形成し、さらに、上記光信号伝送用光路の上記多層プリント配線板と対向する側の端部に、上記封止樹脂層よりも屈折率の大きいマイクロレンズを配設することを特徴とする。
【0087】
本発明の光通信用デバイスの製造方法では、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを所定の位置に配置、固定した後、両者の間に封止樹脂層を形成するため、光学素子と光導波路との間に、空気中を浮遊しているゴミや異物等が入り込むことがなく、光信号の伝送が阻害されることのない光通信用デバイスを好適に製造することができる。
【0088】
また、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層を形成することにより、得られた光通信用デバイスにおいては、該封止樹脂層が上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間で熱膨張係数の差に起因して発生する応力を緩和する役目を果たすことができ、また、封止樹脂層を形成することにより光学素子や光導波路の位置ズレがより発生しにくくなる。
従って、本発明の製造方法では、信頼性に優れる光通信用デバイスを好適に製造することができる。
【0089】
上記光通信用デバイスの製造方法では、まず、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを別々に製造する。
従って、ここでは、まず、ICチップ実装用基板の製造方法と、多層プリント配線板の製造方法とを別々に説明し、その後、封止樹脂層を形成する方法について説明することとする。
【0090】
まず、ICチップ実装用基板の製造方法について説明する。
(1)絶縁性基板を出発材料とし、まず、該絶縁性基板上に導体回路を形成する。
上記絶縁性基板としては、例えば、ガラスエポキシ基板、ポリエステル基板、ポリイミド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂(BT樹脂)基板、熱硬化性ポリフェニレンエーテル基板、銅張積層板、RCC基板等が挙げられる。
また、窒化アルミニウム基板等のセラミック基板や、シリコン基板を用いてもよい。
上記導体回路は、例えば、上記絶縁性基板の表面に無電解めっき処理等によりベタの導体層を形成した後、エッチング処理を施すことにより形成することができる。また、銅張積層板やRCC基板にエッチング処理を施すことにより形成してもよい。
【0091】
また、上記絶縁性基板を挟んだ導体回路間の接続をスルーホールにより行う場合には、例えば、上記絶縁性基板にドリルやレーザ等を用いて貫通孔を形成した後、無電解めっき処理等を施すことによりスルーホールを形成しておく。
また、スルーホールを形成した場合には、該スルーホール内に樹脂充填材を充填することが望ましい。
【0092】
(2)次に、必要に応じて、導体回路の表面に粗化形成処理を施す。
上記粗化形成処理としては、例えば、黒化(酸化)−還元処理、第二銅錯体と有機酸塩とを含むエッチング液等を用いたエッチング処理、Cu−Ni−P針状合金めっきによる処理等を挙げることができる。
なお、この粗化形成処理は、スルーホール内に樹脂充填材を充填する前に行い、スルーホールの壁面にも粗化面を形成してもよい。スルーホールと樹脂充填材との密着性が向上するからである。
【0093】
(3)次に、導体回路を形成した基板上に、熱硬化性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂や、これらと熱可塑性樹脂と含む樹脂複合体からなる未硬化の樹脂層を形成するか、または、熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成する。
上記未硬化の樹脂層は、未硬化の樹脂をロールコーター、カーテンコーター等により塗布したり、未硬化(半硬化)の樹脂フィルムを熱圧着したりすることにより形成することができる。
また、上記熱可塑性樹脂からなる樹脂層は、フィルム状に成形した樹脂成形体を熱圧着することにより形成することができる。
【0094】
これらのなかでは、未硬化(半硬化)の樹脂フィルムを熱圧着する方法が望ましく、樹脂フィルムの圧着は、例えば、真空ラミネータ等を用いて行うことができる。
また、圧着条件は特に限定されず、樹脂フィルムの組成等を考慮して適宜選択すればよいが、通常は、圧力0.25〜1.0MPa、温度40〜70℃、真空度13〜1300Pa、時間10〜120秒程度の条件で行うことが望ましい。
【0095】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂や、ジシクロペンタジエン変成した脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
【0096】
上記感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等が挙げられる。
また、上記熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂としては、例えば、上記した熱硬化性樹脂の熱硬化基とメタクリル酸やアクリル酸とをアクリル化反応させたもの等が挙げられる。
【0097】
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルフォン(PPS)ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)ポリエーテルイミド(PI)等が挙げられる。
【0098】
また、上記樹脂複合体としては、熱硬化性樹脂や感光性樹脂(熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂も含む)と熱可塑性樹脂とを含むものであれば特に限定されず、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との具体的な組み合わせとしては、例えば、フェノール樹脂/ポリエーテルスルフォン、ポリイミド樹脂/ポリスルフォン、エポキシ樹脂/ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂/フェノキシ樹脂等が挙げられる。また、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との具体的な組み合わせとしては、例えば、アクリル樹脂/フェノキシ樹脂、エポキシ基の一部をアクリル化したエポキシ樹脂とポリエーテルスルフォン等が挙げられる。
【0099】
また、上記樹脂複合体における熱硬化性樹脂や感光性樹脂と熱可塑性樹脂との配合比率は、熱硬化性樹脂または感光性樹脂/熱可塑性樹脂=95/5〜50/50が望ましい。耐熱性を損なうことなく、高い靱性値を確保することができるからである。
【0100】
また、上記樹脂層は、2層以上の異なる樹脂層から構成されていてもよい。
具体的には、例えば、下層が熱硬化性樹脂または感光性樹脂/熱可塑性樹脂=50/50の樹脂複合体から形成され、上層が熱硬化性樹脂または感光性樹脂/熱可塑性樹脂=90/10の樹脂複合体から形成されている等である。
このような構成にすることにより、絶縁性基板との優れた密着性を確保するとともに、後工程でバイアホール用開口等を形成する際の形成容易性を確保することができる。
【0101】
また、上記樹脂層は、粗化面形成用樹脂組成物を用いて形成してもよい。
上記粗化面形成用樹脂組成物とは、例えば、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して難溶性の未硬化の耐熱性樹脂マトリックス中に、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して可溶性の物質が分散されたものである。
なお、上記「難溶性」および「可溶性」という語は、同一の粗化液に同一時間浸漬した場合に、相対的に溶解速度の早いものを便宜上「可溶性」といい、相対的に溶解速度の遅いものを便宜上「難溶性」と呼ぶ。
【0102】
上記耐熱性樹脂マトリックスとしては、層間樹脂絶縁層に上記粗化液を用いて粗化面を形成する際に、粗化面の形状を保持することができるものが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等が挙げられる。また、感光性樹脂を用いてもよい。なお、感光性樹脂を用いた場合には、層間樹脂絶縁層に露光、現像処理を用いてバイアホール用開口を形成することができる。
【0103】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、上記熱硬化性樹脂を感光化する場合は、メタクリル酸やアクリル酸等を用い、熱硬化基を(メタ)アクリル化反応させる。
【0104】
上記エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れるものとなる。
【0105】
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルイミド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0106】
上記酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して可溶性の物質は、無機粒子、樹脂粒子および金属粒子から選ばれる少なくとも1種であることが望ましい。
【0107】
上記無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム、タルク等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物等からなるものが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0108】
上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に浸漬した場合に、上記耐熱性樹脂マトリックスよりも溶解速度の早いものであれば特に限定されず、具体的には、例えば、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂等)、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
なお、上記樹脂粒子は予め硬化処理されていることが必要である。硬化させておかないと上記樹脂粒子が樹脂マトリックスを溶解させる溶剤に溶解してしまうこととなるからである。
また、上記樹脂粒子としては、ゴム粒子や液相樹脂、液相ゴム等を用いてもよい。
【0109】
上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、スズ、亜鉛、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、鉄、鉛等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
また、上記金属粒子は、絶縁性を確保するために、表層が樹脂等により被覆されていてもよい。
【0110】
上記可溶性の物質を、2種以上混合して用いる場合、混合する2種の可溶性の物質の組み合わせとしては、樹脂粒子と無機粒子との組み合わせが望ましい。両者とも導電性が低くいため、層間樹脂絶縁層の絶縁性を確保することができるとともに、難溶性樹脂との間で熱膨張の調整が図りやすく、粗化面形成用樹脂組成物からなる層間樹脂絶縁層にクラックが発生せず、層間樹脂絶縁層と導体回路との間で剥離が発生しないからである。
【0111】
上記粗化液として用いる酸としては、例えば、リン酸、塩酸、硫酸、硝酸や、蟻酸、酢酸等の有機酸等が挙げられるが、これらのなかでは有機酸を用いることが望ましい。粗化処理した場合に、バイアホールの底面から露出する導体回路を腐食させにくいからである。
上記酸化剤としては、例えば、クロム酸、クロム硫酸、アルカリ性過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウム等)の水溶液等を用いることが望ましい。
また、上記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液が望ましい。
【0112】
上記可溶性の物質の平均粒径は、10μm以下が望ましい。
また、平均粒径が2μm以下の平均粒径の相対的に大きな粗粒子と平均粒径が相対的に小さな微粒子とを組み合わせて使用してもよい。すなわち、平均粒径が0.1〜0.5μmの可溶性の物質と平均粒径が1〜2μmの可溶性の物質とを組み合わせる等である。
【0113】
このように、平均粒子と相対的に大きな粗粒子と平均粒径が相対的に小さな微粒子とを組み合わせることにより、無電解めっき膜の溶解残渣をなくし、めっきレジスト下のパラジウム触媒量を少なくし、さらに、浅くて複雑な粗化面を形成することができる。
さらに、複雑な粗化面を形成することにより、粗化面の凹凸が小さくても実用的なピール強度を維持することができる。
上記粗粒子は平均粒径が0.8μmを超え2.0μm未満であり、微粒子は平均粒径が0.1〜0.8μmであることが望ましい。
【0114】
(4)次に、その材料として熱硬化性樹脂や樹脂複合体を用いた層間樹脂絶縁層を形成する場合には、未硬化の樹脂絶縁層に硬化処理を施すとともに、バイアホール用開口を形成し、層間樹脂絶縁層とする。また、この工程では、必要に応じて、貫通孔を形成してもよい。
上記バイアホール用開口は、レーザ処理により形成することが望ましい。また、層間樹脂絶縁層の材料として感光性樹脂を用いた場合には、露光現像処理により形成してもよい。
【0115】
また、その材料として熱可塑性樹脂を用いた層間樹脂絶縁層を形成する場合には、熱可塑性樹脂からなる樹脂層にバイアホール用開口を形成し、層間樹脂絶縁層とする。この場合、バイアホール用開口は、レーザ処理を施すことにより形成することができる。
また、この工程で貫通孔を形成する場合、該貫通孔は、ドリル加工やレーザ処理等により形成すればよい。
【0116】
上記レーザ処理に使用するレーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、紫外線レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。これらのなかでは、エキシマレーザや短パルスの炭酸ガスレーザが望ましい。
【0117】
また、エキシマレーザのなかでも、ホログラム方式のエキシマレーザを用いることが望ましい。ホログラム方式とは、レーザ光をホログラム、集光レンズ、レーザマスク、転写レンズ等を介して目的物に照射する方式であり、この方式を用いることにより、一度の照射で樹脂フィルム層に多数の開口を効率的に形成することができる。
【0118】
また、炭酸ガスレーザを用いる場合、そのパルス間隔は、10-4〜10-8秒であることが望ましい。また、開口を形成するためのレーザを照射する時間は、10〜500μ秒であることが望ましい。
また、光学系レンズと、マスクとを介してレーザ光を照射することにより、一度に多数のバイアホール用開口を形成することができる。光学系レンズとマスクとを介することにより、同一強度で、かつ、照射強度が同一のレーザ光を複数の部分に照射することができるからである。
このようにしてバイアホール用開口を形成した後、必要に応じて、デスミア処理を施してもよい。
【0119】
(5)次に、バイアホール用開口の内壁を含む層間樹脂絶縁層の表面に、導体回路を形成する。
導体回路を形成するにあたっては、まず、層間樹脂絶縁層の表面に薄膜導体層を形成する。
上記薄膜導体層は、無電解めっき、スパッタリング等の方法により形成することができる。
【0120】
上記薄膜導体層の材質としては、例えば、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、コバルト、タリウム、鉛等が挙げられる。
これらのなかでは、電気特性、経済性等に優れる点から銅や銅およびニッケルからなるものが望ましい。
また、上記薄膜導体層の厚さは、無電解めっきにより薄膜導体層を形成する場合には、望ましい下限が0.3μm、より望ましい下限が0.6μmであり、望ましい上限が2.0μm、より望ましい上限が1.2μmである。また、スパッタリングにより形成する場合には、0.1〜1.0μmが望ましい。
【0121】
また、上記薄膜導体層を形成する前に、層間樹脂絶縁層の表面に粗化面を形成しておいてもよい。粗化面を形成することにより、層間樹脂絶縁層と薄膜導体層との密着性を向上させることができる。特に、粗化面形成用樹脂組成物を用いて層間樹脂絶縁層を形成した場合には、酸や酸化剤等を用いて粗化面を形成することが望ましい。
【0122】
また、上記(4)の工程で貫通孔を形成した場合には、層間樹脂絶縁層上に薄膜導体層を形成する際に、貫通孔の壁面にも薄膜導体層を形成することによりスルーホールとしてもよい。
【0123】
(6)次いで、その表面に薄膜導体層が形成された基板の上にめっきレジストを形成する。
上記めっきレジストは、例えば、感光性ドライフィルムを張り付けた後、めっきレジストパターンが描画されたガラス基板等からなるフォトマスクを密着配置し、露光現像処理を施すことにより形成することができる。
【0124】
(7)その後、薄膜導体層をめっきリードとして電気めっきを行い、上記めっきレジスト非形成部に電気めっき層を形成する。上記電気めっきとしては、銅めっきが望ましい。
また、上記電気めっき層の厚さは、5〜20μmが望ましい。
【0125】
その後、上記めっきレジストと該めっきレジスト下の無電解めっき膜および薄膜導体層とを除去することにより導体回路(バイアホールを含む)を形成することができる。
上記めっきレジストの除去は、例えば、アルカリ水溶液等を用いて行えばよく、上記薄膜導体層の除去は、硫酸と過酸化水素との混合液、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液を用いて行えばよい。
また、上記導体回路を形成した後、必要に応じて、層間樹脂絶縁層上の触媒を酸や酸化剤を用いて除去してもよい。電気特性の低下を防止することができるからである。
【0126】
なお、ここに記載した導体回路の形成方法は、アディティブ法であるが、本発明の製造方法における導体回路の形成方法は、アディティブ法に限定されるわけではなく、例えば、サブトラクティブ法であってもよい。
以下、サブトラクティブ法により導体回路を形成する方法について簡単に説明する。
【0127】
すなわち、まず、バイアホール用開口を有する層間樹脂絶縁層を形成した後、さらに、上記(5)の工程と同様にして、バイアホール用開口の壁面を含む層間樹脂絶縁層の表面に薄膜導体層を形成する。
【0128】
次に、上記薄膜導体層上の全面に電気めっき層等を形成することにより導体層の厚さを厚くする。なお、電気めっき層等の形成は、必要に応じて行えばよい。
次いで、上記導体層上にエッチングレジストを形成する。
上記エッチングレジストは、例えば、感光性ドライフィルムを張り付けた後、該感光性ドライフィルム上にフォトマスクを密着配置し、露光現像処理を施すことにより形成する。
【0129】
さらに、上記エッチングレジスト非形成部下の導体層をエッチング処理により除去し、その後、エッチングレジストを剥離することにより層間樹脂絶縁層上に独立した導体回路(バイアホールを含む)を形成する。
なお、上記エッチング処理は、例えば、硫酸と過酸化水素との混合液、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液を用いて行うことができ、エッチングレジストの剥離は、アルカリ水溶液等を用いて行うことができる。
このような方法を用いた場合にも、層間樹脂絶縁層上に導体回路を形成することができる。
【0130】
なお、導体回路の形成方法として、アディティブ法を選択するか、サブトラクティブ法を選択するかは、導体回路の幅や間隔、実装するICチップや光学素子、その他の各種電子部品等の接続端子の数やピッチ等を考慮して適宜選択すればよよい。
【0131】
また、上記(4)および(5)の工程においてスルーホールを形成した場合には、該スルーホール内に樹脂充填材を充填してもよい。
また、スルーホール内に樹脂充填材を充填した場合、必要に応じて、無電解めっきを行うことにより樹脂充填材層の表層部を覆う蓋めっき層を形成してもよい。
【0132】
(8)次に、蓋めっき層を形成した場合には、必要に応じて、該蓋めっき層の表面に粗化処理を行い、さらに、(3)および(4)の工程を繰り返すことにより最外層の層間樹脂絶縁層を形成することができる。
【0133】
(9)その後、必要に応じて、(3)〜(8)の工程を繰り返すことにより、その両面に導体回路と層間樹脂絶縁層とを積層形成する。なお、この工程では、スルーホールを形成してもよいし、形成しなくてもよい。
このような(1)〜(9)の工程を行うことにより、基板の両面に導体回路と層間樹脂絶縁層とが積層形成された多層配線板を製造することができる。
【0134】
(10)次に、上記多層配線板を貫通する貫通孔を形成する。ここで形成する貫通孔は、後工程を経て、ICチップ実装用基板における光信号伝送用光路となる。従って、この工程で形成する貫通孔を、以下、光路用貫通孔という。
【0135】
上記光路用貫通孔の形成は、例えば、ドリル加工やレーザ処理等により行う。
上記レーザ処理において使用するレーザとしては、上記バイアホール用開口の形成や上記半田バンプ形成用開口の形成において使用するレーザと同様のもの等が挙げられる。
上記光路用貫通孔の形成位置は特に限定されず、導体回路の設計、光学素子、ICチップの実装位置等を考慮して適宜選択すればよい。
また、上記光路用貫通孔は、受光素子や発光素子等の光学素子ごとに形成することが望ましい。また、信号波長ごとに形成してもよい。
【0136】
また、光路用貫通孔を形成した後、必要に応じて、デスミア処理を行ってもよい。
上記デスミア処理は、例えば、過マンガン酸溶液による処理や、プラズマ処理、コロナ処理等を用いて行うことができる。なお、上記デスミア処理を行うことにより、光路用貫通孔内の樹脂残り、バリ等を除去することができ、光信号伝送用光路の壁面での乱反射に起因した伝送損失を低下させることができる。
【0137】
また、光路用貫通孔形成後、下記工程で、その壁面に導体層を形成したり、その内部に未硬化の樹脂組成物を充填したりする前に、必要に応じて、光路用貫通孔の壁面に粗化面を形成してもよい。粗化面を形成することにより、導体層や樹脂組成物との密着性の向上をはかることができるからである。
上記粗化面の形成は、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の酸;クロム酸、クロム硫酸、過マンガン酸塩等の酸化剤等により、基板や層間樹脂絶縁層等の光路用貫通孔を形成した際に露出した部分を溶解することにより行うことができる。また、プラズマ処理やコロナ処理等により行うこともできる。
【0138】
また、光路用貫通孔を形成した後には、該光路用貫通孔の壁面に導体層を形成することが望ましい。
上記導体層の形成は、例えば、無電解めっき、スパッタリング等の方法により行うことができる。
具体的には、例えば、光路用貫通孔を形成した後、該光路用貫通孔の壁面に触媒核を付与し、その後、光路用貫通孔が形成された基板を無電解めっき浴に浸漬する方法等を用いることができる。
また、無電解めっきやスパッタリングを組み合わせて2層以上からなる導体層を形成してもよいし、無電解めっきやスパッタリングの後、電解めっきを行って2層以上からなる導体層を形成してもよい。
【0139】
また、この工程では、光路用貫通孔の壁面に導体層を形成するとともに、上記多層配線板の最外層の層間樹脂絶縁層上に、最外層の導体回路を形成することが望ましい。
具体的には、まず、無電解めっき等により光路用貫通孔の壁面に導体層を形成する際に、層間樹脂絶縁層の表面全体にも導体層を形成する。
【0140】
次に、この層間樹脂絶縁層表面に形成した導体層上にめっきレジストを形成する。めっきレジストの形成は、例えば、上記(6)の工程で行った方法と同様の方法等により行えばよい。
【0141】
さらに、上記層間樹脂絶縁層上に形成した導体層をめっきリードとして電解めっきを行い、上記めっきレジスト非形成部に電気めっき層を形成し、その後、めっきレジストと該めっきレジスト下の導体層を除去することにより層間樹脂絶縁層上に独立した導体回路を形成する。
【0142】
また、上記導体層を形成した後、上記導体層の壁面に粗化面を形成してもよい。上記粗化面の形成は、例えば、上記(2)の工程で行った方法と同様の方法等により行えばよい。
【0143】
また、上記光路用貫通孔を形成した後(必要に応じて、その壁面に導体層を形成した後)には、この光路用貫通孔内に未硬化の樹脂組成物を充填することが望ましい。未硬化の樹脂組成物を充填した後、硬化処理を施すことにより、その内部に光路用樹脂層が形成された光信号伝送用光路とすることができる。
未硬化の樹脂組成物を充填する方法としては特に限定されず、例えば、印刷やポッティング等の方法を用いることができる。
なお、未硬化の樹脂組成物の充填を印刷により行う場合、該樹脂組成物は1回で充填してもよいし、2回以上に分けて印刷してもよい。また、多層配線板の両側から印刷を行ってもよい。
【0144】
また、未硬化の樹脂組成物の充填を行う際には、上記光路用貫通孔の内積よりも少し多い量の未硬化の樹脂組成物を充填し、充填終了後、光路用貫通孔から溢れた余分な樹脂組成物を除去してもよい。
上記余分な樹脂組成物の除去は、例えば、研磨等により行うことができる。また、余分な樹脂組成物を除去する場合、樹脂組成物の状態は半硬化状態であってもよいし、完全に硬化した状態であってもよく、樹脂組成物の材料等を考慮して適宜選択すればよい。
【0145】
このような処理を行うことにより、上記多層配線板を貫通する光信号伝送用光路を形成することができる。
上記光路用貫通孔の壁面に導体層を形成する際に、層間樹脂絶縁層の表面にも導体層を形成し、上述した処理を行うことにより独立した導体回路を形成することができる。勿論、上記導体層を形成しない場合であっても、上述した方法により層間樹脂絶縁層上に独立した導体回路を形成すればよい。
【0146】
(11)次に、導体回路と層間樹脂絶縁層とを形成した基板の最外層にソルダーレジスト層を形成する。
上記ソルダーレジスト層は、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなるソルダーレジスト組成物を用いて形成することができる。
【0147】
また、上記以外のソルダーレジスト組成物としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート、イミダゾール硬化剤、2官能性(メタ)アクリル酸エステルモノマー、分子量500〜5000程度の(メタ)アクリル酸エステルの重合体、ビスフェノール型エポキシ樹脂等からなる熱硬化性樹脂、多価アクリル系モノマー等の感光性モノマー、グリコールエーテル系溶剤などを含むペースト状の流動体が挙げられ、その粘度は25℃で1〜10Pa・sに調整されていることが望ましい。また、市販のソルダーレジスト組成物を用いてもよい。
また、この工程では、上記ソルダーレジスト組成物からなるフィルムを圧着してソルダーレジスト組成物の層を形成してもよい。
【0148】
(12)次に、上記ソルダーレジスト組成物の層に、上記光路用貫通孔に連通した開口(以下、光路用開口ともいう)を形成し、ソルダーレジスト層とする。
具体的には、例えば、バイアホール用開口を形成する方法と同様の方法、すなわち、露光現像処理やレーザ処理等により形成する。
また、上記光路用開口を形成する際には、同時に、半田バンプ形成用開口(ICチップや光学素子を実装するための開口や、多層プリント配線板と接続するための開口)を形成することが望ましい。なお、上記光路用開口の形成と、上記半田バンプ形成用開口の形成とは、別々に行ってもよい。
【0149】
また、ソルダーレジスト層を形成する際に、予め、所望の位置に開口を有する樹脂フィルムを作製し、該樹脂フィルムを張り付けることにより、光路用開口と半田バンプ形成用開口とを有するソルダーレジスト層を形成してもよい。
このような(11)および(12)の工程を経ることにより、光路用貫通孔を形成した多層配線板上に、該光路用貫通孔と連通した開口を有するソルダーレジスト層を形成することができる。
なお、上記光路用開口の径は、上記光路用貫通孔の径と同一であってもよいし、上記光路用貫通孔の径よりも小さくてもよい。
【0150】
また、上記(10)の工程で光路用貫通孔内に光路用樹脂層を形成した場合には、この工程でも、光路用開口内に未硬化の樹脂組成物に充填し、その後、硬化処理を施すことにより光路用樹脂層を形成することが望ましい。
この工程においても光路用樹脂層を形成することにより、光信号伝送用光路の内部全体に光路用樹脂層が形成されることとなる。
また、上記光路用開口内に充填する未硬化の樹脂組成物としては、上記(10)の工程で、光路用貫通孔内に充填する未硬化の樹脂組成物と同一のものであることが望ましい。
【0151】
また、その内部全体に光路用樹脂層が形成された光信号伝送用光路を形成する場合には、上記(10)の工程において、未硬化の樹脂組成物の充填を行わず、この工程において、光路用貫通孔内およびこれに連通した光路用開口内に未硬化の樹脂組成物を充填し、その後、硬化処理を施すことにより、その内部全体に光路用樹脂層が形成された光信号伝送用光路としてもよい。
【0152】
また、上記(10)の工程において、光路用貫通孔に未硬化の樹脂組成物を充填した後、この樹脂組成物を半硬化させ、その後、上述した方法で光路用開口を有するソルダーレジスト層の形成を行ない、さらに、上記光路用開口内に未硬化の樹脂組成物を充填した後、光路用貫通孔内の樹脂組成物および光路用開口内の樹脂組成物に同時に硬化処理を施すことにより、光路用樹脂層を形成してもよい。
【0153】
(13)次に、必要に応じて、光信号伝送用光路の端部にマイクロレンズを配設する。
上記光信号伝送用光路の端部にマイクロレンズを配設するには、ソルダーレジスト層上に形成した接着剤層を介して光信号伝送用光路の端部に配設すればよいが、特に、光信号伝送用光路の内部に光路用樹脂層が形成されている場合には、該光路用樹脂層上に直接配設したり、透明な接着剤層を介して配設したりしてもよい。
【0154】
上記光路用樹脂層上にマイクロレンズを直接配設する方法としては、例えば、未硬化の光学レンズ用樹脂を光路用樹脂層上に適量滴下し、この滴下した未硬化の光学レンズ用樹脂に硬化処理を施す方法等が挙げられる。
上記未硬化の光学レンズ用樹脂を光路用樹脂層上に適量滴下する際には、ディスペンサー、インクジェット、マイクロピペット、マイクロシリンジ等の装置を用いることができる。
このような装置を用いて光路用樹脂層上に滴下した未硬化の光学レンズ用樹脂は、その表面張力により球形になろうとするため、上記光路用樹脂層上で半球状となり、その後、半球状の未硬化の光学レンズ用樹脂に硬化処理を施すことで、光路用樹脂層上に半球状のマイクロレンズ(凸形状のレンズ)を配設することができる。
なお、上述した方法により形成するマイクロレンズの直径や曲面の形状等は、樹脂組成物と未硬化の光学レンズ用樹脂との濡れ性を考慮しながら、適宜未硬化の光学レンズ用樹脂の粘度等を調整することで制御することができる。
【0155】
(14)次に、上記半田バンプ形成用開口を形成することにより露出した導体回路部分を、必要に応じて、ニッケル、パラジウム、金、銀、白金等の耐食性金属により被覆し、半田パッドとする。これらのなかでは、ニッケル−金、ニッケル−銀、ニッケル−パラジウム、ニッケル−パラジウム−金等の金属により被覆層を形成することが望ましい。
上記被覆層は、例えば、めっき、蒸着、電着等により形成することができるが、これらのなかでは、被覆層の均一性に優れるという点からめっきにより形成することが望ましい。
【0156】
(15)次に、ICチップを実装するための開口(ICチップ実装用開口)や、多層プリント配線板と接続するための開口(多層プリント配線板接続用開口)に相当する部分に開口部が形成されたマスクを介して、上記半田パッドに半田ペーストを充填した後、リフローすることにより半田バンプを形成する。
このような半田バンプを形成することにより、該半田バンプを介してICチップを実装したり、多層プリント配線板を接続したりすることが可能となる。なお、この半田バンプは、必要に応じて形成すればよく、半田バンプを形成しない場合であっても、実装するICチップや接続する多層プリント配線板のバンプを介して、これらとICチップ実装用基板とを電気的に接続することができる。
【0157】
(16)さらに、ソルダーレジスト層に光学素子(受光素子および発光素子)を実装する。光学素子の実装は、例えば、上記(15)の工程で光学素子を実装するための開口(光学素子実装用開口)にも半田ペーストを充填しておき、さらに、リフローを行う際に、上記光学素子を取り付けることにより半田を介して実装すればよい。
また、半田ペーストに代えて、導電性接着剤等を用いて光学素子を実装してもよい。
このような工程を経ることにより、本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造することができる。
【0158】
次に、多層プリント配線板の製造方法について説明する。
(1)まず、上記ICチップ実装用基板の製造方法の(1)〜(2)の工程と同様にして、基板の両面に導体回路を形成するともに、基板を挟んだ導体回路間を接続するスルーホールを形成する。また、この工程でも、導体回路の表面やスルーホールの壁面に、必要に応じて、粗化面を形成する。
【0159】
(2)次に、必要に応じて、導体回路を形成した基板上に層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層形成する。
具体的には、上記ICチップ実装用基板の製造方法の(3)〜(8)の工程と同様の方法を用いて、層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層形成すればよい。
この工程においても、ICチップ実装用基板を製造する場合と同様、基板と層間樹脂絶縁層とを貫通するスルーホールを形成したり、蓋めっき層を形成したりしてもよい。
なお、この(2)の工程、すなわち、層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層する工程は、1回のみ行ってもよいし、複数回行ってもよい。
また、この工程で層間樹脂絶縁層上に導体回路を形成する方法としては、ICチップ実装用基板を製造する場合と同様、サブトラクティブ法を用いてもよい。
【0160】
(3)次に、ICチップ実装用基板と対向する側の基板上、または、層間樹脂絶縁層上の導体回路非形成部に光導波路を形成する。
上記光導波路の形成は、その材料に石英ガラス等の無機材料を用いて行う場合、予め、所定の形状に成形しておいた光導波路を接着剤を介して取り付けることにより行うことができる。
また、上記無機材料からなる光導波路は、例えば、LiNbO3 、LiTaO3 等の無機材料を液相エピタキシヤル法、化学堆積法(CVD)、分子線エピタキシヤル法等により成膜させることにより形成することができる。
【0161】
また、ポリマー材料からなる光導波路を形成する方法としては、例えば、▲1▼予め離型フィルム上等にフィルム状に成形しておいた光導波路形成用フィルムを層間樹脂絶縁層上に張り付ける方法や、▲2▼層間樹脂絶縁層上に下部クラッド、コア、上部クラッドを順次積層形成していくことにより、上記層間樹脂絶縁層上に直接光導波路を形成する方法等が挙げられる。
なお、光導波路の形成方法としては、離型フィルム上に光導波路を形成する場合も、層間樹脂絶縁層上に光導波路を形成する場合も同様の方法を用いて行うことができる。
具体的には、例えば、反応性イオンエッチングを用いた方法、露光現像法、金型形成法、レジスト形成法、これらを組み合わせた方法等を用いることができる。
【0162】
上記反応性イオンエッチングを用いた方法では、(i)まず、離型フィルムや層間樹脂絶縁層等(以下、単に離型フィルム等という)の上に下部クラッドを形成し、(ii)次に、この下部クラッド上にコア用樹脂組成物を塗布し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことによりコア形成用樹脂層とする。(iii)次に、上記コア形成用樹脂層上に、マスク形成用の樹脂層を形成し、次いで、このマスク形成用の樹脂層に露光現像処理を施すことにより、コア形成用樹脂層上にマスク(エッチングレジスト)を形成する。
【0163】
(iv)次に、コア形成用樹脂層に反応性イオンエッチングを施すことにより、マスク非形成部分のコア形成用樹脂層を除去し、下部クラッド上にコアを形成する。(v)最後に、上記コアを覆うように下部クラッド上に上部クラッドを形成し、光導波路とする。
この反応性イオンエッチングを用いた方法は、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができる。また、この方法は、再現性にも優れている。
【0164】
また、露光現像法では、(i)まず、離型フィルム等の上に下部クラッドを形成し、(ii)次に、この下部クラッド上にコア用樹脂組成物を塗布し、さらに、必要に応じて、半硬化処理を施すことによりコア形成用樹脂組成物の層を形成する。
【0165】
(iii)次に、上記コア形成用樹脂組成物の層上に、コア形成部分に対応したパターンが描画されたマスクを載置し、その後、露光現像処理を施すことにより、下部クラッド上にコアを形成する。(iv)最後に、上記コアを覆うように下部クラッド上に上部クラッドを形成し、光導波路とする。
この露光現像法は、工程数が少ないため、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、また、加熱工程が少ないため、光導波路に応力が発生しにくい。
【0166】
また、上記金型形成法では、(i)まず、離型フィルム等の上に下部クラッドを形成し、(ii)次に、下部クラッドに金型形成によりコア形成用の溝を形成する。(iii)さらに、上記溝内にコア用樹脂組成物を印刷により充填し、その後、硬化処理を施すことによりコアを形成する。(iv)最後に、上記コアを覆うように下部クラッド上に上部クラッドを形成し、光導波路とする。
この金型形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができる。また、この方法は、再現性にも優れている。
【0167】
また、上記レジスト形成法では、(i)まず、離型フィルム等の上に下部クラッドを形成し、(ii)さらに、この下部クラッド上にレジスト用樹脂組成物を塗布した後、露光現像処理を施すことにより、上記下部クラッド上のコア非形成部分に、コア形成用レジスト形成する。
【0168】
(iii)次に、下部クラッド上のレジスト非形成部分にコア用樹脂組成物の塗布し、(iv)さらに、コア用樹脂組成物を硬化した後、上記コア形成用レジストを剥離することにより、下部クラッド上にコアを形成する。(v)最後に、上記コアを覆うように下部クラッド上に上部クラッドを形成し、光導波路とする。
このレジスト形成法は、この金型形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができる。また、この方法は、再現性にも優れている。
【0169】
また、上記光導波路には、光路変換ミラーを形成する。
上記光路変換ミラーは、光導波路を層間樹脂絶縁層上に取り付ける前に形成しておいてもよいし、層間樹脂絶縁層上に取り付けた後に形成してもよいが、該光導波路を層間樹脂絶縁層上に直接形成する場合を除いて、予め光路変換ミラーを形成しておくことが望ましい。作業を容易に行うことができ、また、作業時に多層プリント配線板を構成する他の部材、例えば、基板や導体回路、層間樹脂絶縁層等に傷を付けたり、これらを破損させたりするおそれがないからである。
【0170】
上記光路変換ミラーを形成する方法としては特に限定されず、従来公知の形成方法を用いることができる。具体的には、先端がV形90°のダイヤモンドソーや刃物による機械加工、反応性イオンエッチングによる加工、レーザアブレーション等を用いることができる。
なお、ここでは、ICチップ実装用基板に対向する側の基板上または最外層の層間樹脂絶縁層上に光導波路を形成する方法について説明したが、上記多層プリント配線板を製造する場合には、上記光導波路は、基板と層間樹脂絶縁層との間や、層間樹脂絶縁層同士の間に形成する場合もある。
【0171】
基板と層間樹脂絶縁層との間に光導波路を形成する場合には、上記(1)の工程で、その両面に導体回路が形成された基板を作製した後、上記(3)の工程と同様の方法で基板上の導体回路非形成部分に光導波路を形成し、その後、上記(2)の工程と同様の方法で層間樹脂絶縁層を形成することにより、上記した位置に光導波路を形成することができる。
【0172】
また、層間樹脂絶縁層同士の間に光導波路を形成する場合には、上記(1)および(2)の工程と同様にして導体回路が形成された基板上に少なくとも1層の層間樹脂絶縁層を積層形成した後、上記(3)の工程と同様にして層間樹脂絶縁層上に光導波路を形成し、その後、さらに、上記(2)の工程と同様の工程を繰り返すことにより、層間樹脂絶縁層同士の間に光導波路を形成することができる。
【0173】
さらに、本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板においては、ICチップ実装用基板に対向する側と基板を挟んだ反対側に光導波路が形成されていてもよく、このような位置に光導波路が形成された多層プリント配線板を製造する場合には、上記光導波路と、上記ICチップ実装用基板に実装された光学素子との間で光信号の伝送を行うことができるように、少なくとも基板を貫通する光信号伝送用光路を形成する必要があるが、このような光信号伝送用光路は、光導波路を形成する前に、または、光導波路を形成した後に適宜形成すればよい。
【0174】
具体的には、例えば、上記(1)および(2)の工程を経ることにより、多層配線板を作製した後、光導波路を形成する前に、ICチップ実装用基板の製造方法の(10)の工程と同様の方法を用いて、光路用貫通孔を形成し、その後、上記光路用貫通孔を介してICチップ実装用基板との間で光信号を伝送することができる位置に、上述した方法で光導波路を形成し、さらに、後述する工程を経て多層プリント配線板とすればよい。なお、上記光路用貫通孔を形成した後には、必要に応じて、その内部や壁面に光路用樹脂層や導体層を形成してもよい。
【0175】
(4)次に、光導波路を形成した基板の最外層にソルダーレジスト層を形成する。
上記ソルダーレジスト層は、例えば、上記ICチップ実装用基板のソルダーレジスト層を形成する際に用いた樹脂組成物と同様の樹脂組成物を用いて形成することができる。
なお、場合によっては、上記(3)の工程で基板の最外層全体に光導波路を形成し、光導波路がソルダーレジスト層としての役割を果たすようにしてもよい。
【0176】
(5)次に、ICチップ実装用基板と対向する側のソルダーレジスト層に半田バンプ形成用開口(ICチップ実装用基板や各種表面実装型電子部品を実装するための開口)と光路用開口とを形成する。
上記半田バンプ形成用開口と光路用開口との形成は、ICチップ実装用基板に半田バンプ形成用開口を形成する方法と同様の方法、すなわち、露光現像処理やレーザ処理等を用いて行うことができる。
なお、上記半田バンプ形成用開口の形成と、光路用開口の形成とは同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。
【0177】
これらのなかでは、ソルダーレジスト層を形成する際に、その材料として感光性樹脂を含む樹脂組成物を塗布し、露光現像処理を施すことにより半田バンプ形成用開口と光路用開口とを形成する方法を選択することが望ましい。
露光現像処理により光路用開口を形成する場合には、開口形成時に、該光路用開口の下に存在する光導波路に傷を付けるおそれがないからである。
また、ソルダーレジスト層を形成する際に、予め、所望の位置に開口を有する樹脂フィルムを作製し、該樹脂フィルムを張り付けることにより、半田バンプ形成用開口と光路用開口とを有するソルダーレジスト層を形成してもよい。
なお、光路用貫通孔を形成し、ICチップ実装用基板と対向する側と基板を挟んだ反対側に光導波路を形成する場合には、この工程で光路用開口を形成する際に、光路用開口を上記光路用貫通孔と連通するように形成する。
【0178】
また、必要に応じて、ICチップ実装用基板と対向する面と反対側のソルダーレジスト層にも半田バンプ形成用開口を形成してもよい。
後工程を経ることにより、ICチップ実装用基板と対向する面と反対側のソルダーレジスト層にも外部接続端子を形成することができるからである。
【0179】
(6)次に、上記半田バンプ形成用開口を形成することにより露出した導体回路部分を、必要に応じて、ニッケル、パラジウム、金、銀、白金等の耐食性金属により被覆し、半田パッドとする。具体的には、ICチップ実装用基板の製造方法の(14)の工程と同様の方法を用いて行えばよい。
【0180】
(7)次に、必要に応じて、上記(5)の工程で形成した光路用開口内に、未硬化の樹脂組成物を充填し、その後、硬化処理を施すことにより光路用樹脂層を形成する。
なお、この工程で充填する未硬化の樹脂組成物は、ICチップ実装用基板の製造工程で、光路用貫通孔および光路用開口に充填する樹脂組成物と同一のものであることが望ましい。
また、上述したように、ICチップ実装用基板と対向する側と基板を挟んだ反対側に光導波路を形成するために、光路用貫通孔と光路用開口とを形成した場合にも、該光路用貫通孔と該光路用開口とに未硬化の樹脂組成物を充填してもよく、この場合、未硬化の樹脂組成物を充填する方法としては、ICチップ実装用基板を製造する際に用いる方法と同様の方法を用いればよい。
【0181】
(8)次に、上記半田パッドに相当する部分に開口部が形成されたマスクを介して、上記半田パッドに半田ペーストを充填した後、リフローすることにより半田バンプを形成する。
このような半田バンプを形成することにより、該半田バンプを介してICチップ実装用基板や各種表面実装型電子部品を実装することが可能となる。なお、この半田バンプは、必要に応じて形成すればよく、半田バンプを形成しない場合であっても、実装するICチップ実装用基板や各種表面実装型電子部品のバンプを介してこれらを実装することができる。
また、ICチップ実装用基板と対向する面と反対側のソルダーレジスト層では、特に、外部接続端子を形成しなくてもよいし、必要に応じて、ピンを配設したり、半田ボールを形成したりすることにより、PGA(Pin Grid Array)やBGA(Ball Grid Array)としてもよい。
このような工程を経ることにより、本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造することができる。
【0182】
本発明の光通信用デバイスの製造方法では、次に、ICチップ実装用基板の光学素子と多層プリント配線板の光導波路との間で、ICチップ実装用基板に形成した光信号伝送用光路を介して光信号の伝送ができる位置に両者を配置、固定する。
ここでは、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを対向配置した後、上記ICチップ実装用基板の半田バンプと、上記多層プリント配線板の半田バンプとにより半田接続部を形成し、両者を電気的に接続するとともに、両者を固定する。すなわち、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とをそれぞれ所定の位置に、所定の向きで対向配置し、リフローすることにより両者を接続する。
なお、上述したように、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との両者を固定するための半田バンプは、両者のどちらか一方にのみ形成されていてもよい。
【0183】
また、この工程では、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを両者の半田バンプを用いて接続するため、両者を対向配置した際に、両者の間で若干の位置ズレが存在していても、リフロー時に半田の有するセルフアライメント効果により両者を所定の位置に配置することができる。
【0184】
次に、上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間に、封止用樹脂組成物を流し込み、その後、硬化処理を施すことにより封止樹脂層を形成する。
上記封止用樹脂組成物としては、上述したPMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂;フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂;エポキシ樹脂;UV硬化性エポキシ樹脂;重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂;ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等の樹脂成分と、必要に応じて含まれる粒子とに加えて、硬化剤や消泡剤、酸無水物、溶剤等の各種添加剤が適宜配合されたもの等が挙げられる。
また、上記封止用樹脂組成物は、硬化後の通信波長光の透過率が70%以上であることが望ましく、90%以上であることがより望ましい。
【0185】
ここで、ICチップ実装用基板および多層プリント配線板の間に流し込む封止用樹脂組成物の粘度や、該封止用樹脂組成物を流し込んだ後の硬化処理の条件としては、封止用樹脂組成物の組成、ICチップ実装用基板および多層プリント配線板の設計等を考慮して適宜選択すればよい。
【0186】
次に、ICチップ実装用基板にICチップを実装し、その後、必要に応じて、ICチップの樹脂封止を行うことにより光通信用デバイスとする。
上記ICチップの実装は従来公知の方法で行うことができる。
また、ICチップの実装を、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを接続する前に行い、ICチップを実装したICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを接続することにより光通信用デバイスとしてもよい。
【0187】
【実施例】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例1)
A.ICチップ実装用基板の作製
A−1.層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量469、油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215、大日本インキ化学工業社製 エピクロンN−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120、大日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−7052)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシメチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリカ2重量部、シリコーン系消泡剤0.5重量部を添加しエポキシ樹脂組成物を調製した。
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布した後、80〜120℃で10分間乾燥させることにより、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
【0188】
A−2.貫通孔充填用樹脂組成物の調製
ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100重量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のSiO球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)170重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が23±1℃で45〜49Pa・sの樹脂充填材を調製した。なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5重量部を用いた。
【0189】
A−3.ICチップ実装用基板の製造
(1)厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂またはBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる絶縁性基板21の両面に18μmの銅箔28がラミネートされている銅張積層板を出発材料とした(図3(a)参照)。まず、この銅張積層板をドリル削孔し、無電解めっき処理を施し、パターン状にエッチングすることにより、基板21の両面に導体回路24とスルーホール29とを形成した(図3(b)参照)。
【0190】
(2)スルーホール29と導体回路24とを形成した基板を水洗いし、乾燥した後、NaOH(10g/l)、NaClO(40g/l)、NaPO(6g/l)を含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処理、および、NaOH(10g/l)、NaBH(6g/l)を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、スルーホール29を含む導体回路24の表面に粗化面(図示せず)を形成した。
【0191】
(3)上記A−2に記載した樹脂充填材を調製した後、下記の方法により調製後24時間以内に、スルーホール29内および基板21上の導体回路非形成部と導体回路24の外縁部とに樹脂充填材30′の層を形成した。
すなわち、まず、スキージを用いてスルーホール内に樹脂充填材を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させた。次に、導体回路非形成部に相当する部分が開口したマスクを基板上に載置し、スキージを用いて凹部となっている導体回路非形成部にも樹脂充填材を充填し、100℃、20分の条件で乾燥させることにより樹脂充填材30′の層を形成した(図3(c)参照)。
【0192】
(4)上記(3)の処理を終えた基板の片面を、♯600のベルト研磨紙(三共理化学社製)を用いたベルトサンダー研磨により、導体回路24の表面やスルーホール29のランド表面に樹脂充填材30′が残らないように研磨し、次いで、上記ベルトサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このような一連の研磨を基板の他方の面についても同様に行った。
次いで、100℃で1時間、120℃で3時間、150℃で1時間、180℃で7時間の加熱処理を行って樹脂充填材層30を形成した。
【0193】
このようにして、スルーホール29や導体回路非形成部に形成された樹脂充填材30の表層部および導体回路24の表面を平坦化し、樹脂充填材30と導体回路24の側面とが粗化面を介して強固に密着し、また、スルーホール29の内壁面と樹脂充填材30とが粗化面を介して強固に密着した絶縁性基板を得た(図3(d)参照)。この工程により、樹脂充填材層30の表面と導体回路24の表面とが同一平面となる。
【0194】
(5)上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹き付けて、導体回路24の表面とスルーホール29のランド表面とをエッチングすることにより、導体回路24の全表面に粗化面(図示せず)を形成した。エッチング液として、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部を含むエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用した。
【0195】
(6)次に、上記A−1で作製した基板より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に載置し、圧力0.4MPa、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネータ装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層22を形成した(図3(e)参照)。
すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に、真空度65Pa、圧力0.4MPa、温度80、時間60秒の条件で本圧着し、その後、170℃で30分間熱硬化させた。
【0196】
(7)次に、層間樹脂絶縁層22上に、厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介して、波長10.4μmのCOガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件で層間樹脂絶縁層22に、直径80μmのバイアホール用開口26を形成した(図4(a)参照)。
【0197】
(8)バイアホール用開口26を形成した基板を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層22の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイアホール用開口26の内壁面を含むその表面に粗化面(図示せず)を形成した。
【0198】
(9)次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層22の表面(バイアホール用開口26の内壁面を含む)に触媒核を付着させた(図示せず)。すなわち、上記基板を塩化パラジウム(PdCl)と塩化第一スズ(SnCl)とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
【0199】
(10)次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に、基板を浸漬し、層間樹脂絶縁層22の表面(バイアホール用開口26の内壁面を含む)に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜32を形成した(図4(b)参照)。
【0200】
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 100 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
30℃の液温度で40分
【0201】
(11)次に、無電解銅めっき膜32が形成された基板に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、100mJ/cmで露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ20μmのめっきレジスト23を設けた(図4(c)参照)。
【0202】
(12)ついで、基板を50℃の水で洗浄して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解めっきを施し、めっきレジスト23非形成部に、厚さ20μmの電解銅めっき膜33を形成した(図4(d)参照)。
【0203】
〔電解めっき液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドGL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm
時間 65 分
温度 22±2 ℃
【0204】
(13)さらに、めっきレジスト23を5%NaOHで剥離除去した後、めっきレジスト23下の無電解めっき膜を硫酸と過酸化水素との混合液でエッチング処理して溶解除去し、無電解銅めっき膜32と電解銅めっき膜33とからなる厚さ18μmの導体回路25(バイアホール27を含む)を形成した(図5(a)参照)。
【0205】
(14)さらに、上記(5)の工程で用いたエッチング液と同様のエッチング液を用いて、導体回路25の表面に粗化面(図示せず)を形成し、次いで、上記(6)〜(8)の工程と同様にしてバイアホール用開口26を有し、その表面に粗化面(図示せず)が形成された層間樹脂絶縁層22を積層形成した(図5(b)参照)。
その後、直径300μmのドリルを用いて、基板21および層間樹脂絶縁層22を貫通する光路用貫通孔46を形成し、さらに、光路用貫通孔46の壁面にデスミア処理を施した(図5(c)参照)。なお、本実施例では、直径300μmのドリルを用いて光路用貫通孔を形成しているが、光路用貫通孔を形成する場合には、通常,直径200〜400μm程度のドリルを用いればよい。
【0206】
(15)次に、上記(9)の工程で用いた方法と同様の方法で、光路用貫通孔46の壁面および層間樹脂絶縁層22の表面に触媒を付与し、さらに、上記(10)の工程で用いた無電解めっき液と同様の無電解銅めっき水溶液中に、基板を浸漬し、層間樹脂絶縁層22の表面(バイアホール用開口26の内壁面を含む)、および、光路用貫通孔46の壁面に薄膜導体層(無電解銅めっき膜)32を形成した(図6(a)参照)。
【0207】
(16)次に、上記(11)の工程で用いた方法と同様の方法で、めっきレジスト23を設け、さらに、上記(12)の工程で用いた方法と同様の方法で、めっきレジスト23非形成部に、厚さ20μmの電解銅めっき膜33を形成した(図6(b)参照)。
【0208】
(17)次に、上記(13)の工程で用いた方法と同様の方法で、めっきレジスト23の剥離と、めっきレジスト23下の薄膜導体層の除去とを行い、導体回路25(バイアホール27を含む)および導体層45を形成した。
さらに、上記(2)の工程で用いた方法と同様の方法で、酸化還元処理を行い、導体回路25の表面および導体層45の表面を粗化面(図示せず)とした(図6(c)参照)。
【0209】
(18)次に、スキージを用いて、導体層45が形成された光路用貫通孔46内にエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を充填し、乾燥させた後、バフ研磨によりその表層を平坦化した。さらに、硬化処理を施し、光路用樹脂層42を形成した(図7(a)参照)。
【0210】
(19)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量:4000)46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15.0重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである2官能アクリルモノマー(日本化薬社製、商品名:R604)4.5重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調製し、この混合組成物に対して光重合開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部、を加えることにより、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物を得た。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60min 1(rpm)の場合はローターNo.4、6min 1(rpm)の場合はローターNo.3によった。
【0211】
(20)次に、層間樹脂絶縁層22と導体回路25(バイアホール27を含む)とを形成した基板の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を30μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行い、ソルダーレジス組成物の層34′を形成した(図7(b)参照)。
【0212】
(21)次いで、光路用開口と半田バンプ形成用開口(ICチップ実装用開口および光学素子実装用開口)とのパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをICチップ実装側のソルダーレジスト組成物の層34′に密着させて1000mJ/cmの紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、開口を形成した。そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、光路用開口31と半田バンプ形成用開口35とを有し、その厚さが20μmのソルダーレジスト層34を形成した。
また、他方のソルダーレジスト組成物の層には、半田バンプ形成用開口(多層プリント配線板接続用開口)のパターンが描画されたフォトマスクを密着させ、上記した露光現像条件と同様の条件で露光現像処理を施すことにより、多層プリント配線板と接続するための半田バンプ形成用開口35を形成した(図8(a)参照)。
【0213】
(22)次に、上記(21)の工程で形成した光路用開口内に、上記(18)の工程で充填したエポキシ樹脂を含む樹脂組成物と同様の樹脂組成物をスキージを用いて充填し、乾燥させた後、バフ研磨によりその表層を平坦化した。さらに、硬化処理を施し、光路用樹脂層42を形成した。
なお、本工程および上記(18)の工程で形成した光路用樹脂層は、透過率が85%であり、屈折率が1.60である。
【0214】
(23)次に、ソルダーレジスト層34を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3×10−1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(2.8×10−1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10−1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、半田バンプ形成用開口35と光学素子用開口31に厚さ5μmのニッケルめっき層を形成した。さらに、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10−3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10−1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10−1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10−1mol/l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層上に、厚さ0.03μmの金めっき層を形成し、半田パッド36とした。
【0215】
(24)次に、ソルダーレジスト層34に形成した半田バンプ形成用開口35に半田ペーストを印刷し、さらに、光学素子実装用開口に印刷した半田ペーストに、受光素子38および発光素子39を、それぞれの受光部38aおよび発光部39aの位置合わせを行いながら取り付け、200℃でリフローすることにより、受光素子38および発光素子39を半田を介して実装するとともに、ICチップ実装用開口および多層プリント配線板実装用開口に半田バンプ37を形成し、ICチップ実装用基板とした(図8(b)参照)。
なお、受光素子38としては、InGaAsからなるものを用い、発光素子39としては、InGaAsPからなるものを用いた。
【0216】
B.多層プリント配線板の作製
B−1.層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製
A−1で用いた方法と同様の方法を用いて層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
B−2.貫通孔充填用樹脂組成物の調製
A−2で用いた方法と同様の方法を用いて貫通孔充填用樹脂組成物を作製した。
【0217】
B−3.多層プリント配線板の製造
(1)厚さ0.6mmのガラスエポキシ樹脂またはBT樹脂からなる絶縁性基板1の両面に18μmの銅箔8がラミネートされている銅張積層板を出発材料とした(図9(a)参照)。まず、この銅張積層板をドリル削孔し、無電解めっき処理を施し、パターン状にエッチングすることにより、基板1の両面に導体回路4とスルーホール9とを形成した(図9(b)参照)。
【0218】
(2)スルーホール9と導体回路4とを形成した基板を水洗いし、乾燥した後、エッチング液(メック社製、メックエッチボンド)をスプレイで吹き付け、スルーホール9を含む導体回路4の表面に粗化面(図示せず)を形成した。
【0219】
(3)上記B−2に記載した樹脂充填材を調製した後、下記の方法により調製後24時間以内に、スルーホール9内および基板1上の導体回路非形成部と導体回路4の外縁部とに樹脂充填材10′の層を形成した。
すなわち、まず、スキージを用いてスルーホール内に樹脂充填材を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させた。次に、導体回路非形成部に相当する部分が開口したマスクを基板上に載置し、スキージを用いて凹部となっている導体回路非形成部にも樹脂充填材を充填し、100℃、20分の条件で乾燥させることにより樹脂充填材10′の層を形成した(図9(c)参照)。
【0220】
(4)上記(3)の処理を終えた基板の片面を、♯600のベルト研磨紙(三共理化学社製)を用いたベルトサンダー研磨により、導体回路4の表面やスルーホール9のランド表面に樹脂充填材10′が残らないように研磨し、次いで、上記ベルトサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このような一連の研磨を基板の他方の面についても同様に行った。
次いで、100℃で1時間、120℃で3時間、150℃で1時間、180℃で7時間の加熱処理を行って樹脂充填材層10を形成した。
【0221】
このようにして、スルーホール9や導体回路非形成部に形成された樹脂充填材10の表層部および導体回路4の表面を平坦化し、樹脂充填材10と導体回路4の側面とが粗化面を介して強固に密着し、また、スルーホール9の内壁面と樹脂充填材10とが粗化面を介して強固に密着した絶縁性基板を得た(図9(d)参照)。この工程により、樹脂充填材層10の表面と導体回路4の表面とが同一平面となる。
【0222】
(5)上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹き付けて、導体回路4の表面とスルーホール9のランド表面とをエッチングすることにより、導体回路4の全表面に粗化面(図示せず)を形成した。なお、エッチング液としては、メック社製、メックエッチボンドを使用した。
【0223】
(6)次に、上記B−1で作製した基板より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に載置し、圧力0.4MPa、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネータ装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層2を形成した(図10(a)参照)。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に、真空度65Pa、圧力0.4MPa、温度80、時間60秒の条件で本圧着し、その後、170℃で30分間熱硬化させた。
【0224】
(7)次に、層間樹脂絶縁層2上に、厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介して、波長10.4μmのCOガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件で層間樹脂絶縁層2に、直径80μmのバイアホール用開口6を形成した(図10(b)参照)。
【0225】
(8)バイアホール用開口6を形成した基板を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層2の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイアホール用開口6の内壁面を含むその表面に粗化面(図示せず)を形成した。
【0226】
(9)次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗化面処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層2の表面(バイアホール用開口6の内壁面を含む)に触媒核を付着させた(図示せず)。すなわち、上記基板を塩化パラジウム(PdCl)と塩化第一スズ(SnCl)とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
【0227】
(10)次に、基板を無電解銅めっき水溶液中に浸漬し、層間樹脂絶縁層2の表面(バイアホール用開口6の内壁面を含む)に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜12を形成した(図10(c)参照)。
なお、使用した無電解めっき水溶液、および、無電解めっき条件は、ICチップ実装用基板の製造工程の(10)と同様である。
【0228】
(11)無電解めっき膜12を形成した基板を水洗し、その後、電解めっきを施し、無電解めっき膜12上全体に、厚さ20μmの電解銅めっき膜13を形成した(図11(a)参照)。
なお、使用した電解めっき水溶液、および、電解めっき条件は、ICチップ実装用基板の製造工程の(12)と同様である。
【0229】
(12)次に、電解銅めっき膜13が形成された基板に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、100mJ/cmで露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、エッチングレジスト3を形成した(図11(b)参照)。
【0230】
(13)次に、エッチングレジスト非形成部下の電解銅めっき膜と無電解めっき膜とを、硫酸と過酸化水素との混合液でエッチング処理して溶解除去し、その後、エッチングレジストを5%NaOH溶液で剥離除去することにより無電解銅めっき膜12と電解銅めっき膜13とからなる導体回路7(バイアホール5を含む)を形成した(図11(c)参照)。
さらに、エッチング液(メックエッチボンド)を用い、導体回路5(バイアホール7を含む)表面に粗化面(図示せず)を形成した。
【0231】
(14)次に、層間樹脂絶縁層2表面の所定の位置に、以下の方法を用いて光路変換ミラー19(19a、19b)を有する光導波路18(18a、18b)を形成した(図12(a)参照)。
すなわち、予め、その一端に先端がV形90°のダイヤモンドソーを用いて45°光路変換ミラー19を形成しておいたPMMAからなるフィルム状の光導波路(幅25μm、厚さ25μm)を、光路変換ミラー非形成側の他端の側面と層間樹脂絶縁層の側面とが揃うように貼り付けた。
なお、光導波路の貼り付けは、該光導波路の層間樹脂絶縁層との接着面に熱硬化性樹脂からなる接着剤を厚さ10μmに塗布しておき、圧着後、60℃で1時間硬化させることにより行った。
また、本実施例では、60℃/1時間の条件で硬化を行ったが、場合によってはステップ硬化をおこなってもよい。貼り付け時に光導波路により応力が発生しにくいからである。
【0232】
(15)次に、ICチップ実装用基板の製造工程の(19)と同様にしてソルダーレジスト組成物を調製し、さらに、基板の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を35μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行い、ソルダーレジス組成物の層14′を形成した(図12(b)参照)。
【0233】
(16)次いで、基板の片面に、半田バンプ形成用開口(ICチップ実装用基板と接続するための開口)と光路用開口とのパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層に密着させて1000mJ/cmの紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理を施すことにより開口を形成した。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、半田バンプ形成用開口15と光路用開口11(11a、11b)とを有し、その厚さが20μmのソルダーレジスト層14を形成した(図13(a)参照)。
【0234】
(17)次に、ICチップ実装用基板の製造工程の(22)の工程と同様にして、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の充填、硬化処理等を施し、光路用開口内に光路用樹脂層8を形成した。さらに、ICチップ実装用基板の製造工程の(23)の工程と同様にして、ニッケルめっき層と金めっき層とを形成し、半田パッド16とした。
【0235】
(18)次に、ソルダーレジスト層14に形成した半田バンプ形成用開口15に半田ペーストを印刷し、200℃でリフローすることにより半田バンプ形成用開口15に半田バンプ17を形成し、多層プリント配線板とした(図13(b)参照)。
【0236】
C.IC実装光通信用デバイスの製造
まず、上記Aの工程を経て製造したICチップ実装用基板に、ICチップを実装し、その後、樹脂封止を行い、ICチップ実装基板を得た。
次に、このICチップ実装基板と上記Bの工程を経て製造した多層プリント配線板とを所定の位置に対向配置させ、200℃でリフローすることにより両基板の半田バンプ同士を接続して半田接続部を形成した。
【0237】
次に、半田接続部を介して接続した多層プリント配線板とICチップ実装用基板との間に、封止用樹脂組成物を充填し、その後、硬化処理を施すことにより封止樹脂層を形成し、光通信用デバイスとした(図1参照)。
なお、封止用樹脂組成物としては、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物を用いた。
また、形成した封止樹脂層は、透過率が85%であり、屈折率が1.60であった。
【0238】
(実施例2)
ICチップ実装用基板および多層プリント配線板に光路用樹脂層を形成する際にオレフィン樹脂を含む樹脂組成物を用いて、その透過率が80%で、屈折率が1.58の光路用樹脂層を形成し、封止樹脂層を形成する際に、封止用樹脂組成物としてオレフィン樹脂を含む樹脂組成物を用いて、その透過率が88%で、屈折率が1.58の封止樹脂層を形成した以外は、実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
【0239】
(実施例3)
実施例1のICチップ実装用基板の製造工程の(23)の工程を行った後、光路用樹脂層の多層プリント配線板と接続する側の端部に、下記の方法を用いてマイクロレンズを配設した以外は、実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
すなわち、光路用樹脂層の端部にディスペンサーを用いてエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を滴下し、その後、硬化処理を施すことによりマイクロレンズを形成した。なお、ここで形成したマイクロレンズは、その透過率が92%であり、屈折率が1.62である。
【0240】
(実施例4)
実施例2において、実施例1のICチップ実装用基板の製造工程の(23)の工程と同様の工程を行うことにより光路用樹脂層を形成した後、該光路用樹脂層の多層プリント配線板と接続する側の端部に、下記の方法を用いてマイクロレンズを配設した以外は、実施例2と同様にして光通信用デバイスを製造した。
すなわち、光路用樹脂層の端部にディスペンサーを用いてエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を滴下し、その後、硬化処理を施すことによりマイクロレンズを形成した。なお、ここで形成したマイクロレンズは、その透過率が92%であり、屈折率が1.62である。
【0241】
(実施例5)
実施例1のICチップ実装用基板の製造工程の(23)の工程を行った後、光路用樹脂層の多層プリント配線板と接続する側の端部に、下記の方法を用いてマイクロレンズを配設し、さらに、封止樹脂層を形成する際に、アクリル樹脂を含む樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
すなわち、光路用樹脂層の端部にディスペンサーを用いてエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を滴下し、その後、硬化処理を施すことによりマイクロレンズを形成した。なお、ここで形成したマイクロレンズは、その透過率が85%であり、屈折率が1.60である。
なお、本実施例で形成した封止樹脂層は、その透過率が85%であり、屈折率が1.50である。
【0242】
(実施例6)
実施例2において、実施例1のICチップ実装用基板の製造方法の(23)の工程と同様の工程を行うことにより光路用樹脂層を形成した後、該光路用樹脂層の多層プリント配線板と接続する側の端部に、下記の方法を用いてマイクロレンズを配設し、さらに、封止樹脂層を形成する際に、アクリル樹脂を含む樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
すなわち、光路用樹脂層の端部にディスペンサーを用いてエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を滴下し、その後、硬化処理を施すことによりマイクロレンズを形成した。なお、ここで形成したマイクロレンズは、その透過率が92%であり、屈折率が1.62である。
なお、本実施例で形成した封止樹脂層は、その透過率が85%であり、屈折率が1.50である。
【0243】
(実施例7)
実施例1の多層プリント配線板の製造工程の(14)の工程において、光導波路を形成する際に、下記の方法を用いて、最外層の層間樹脂絶縁層全体を覆うように、半田バンプ形成用開口および光路変換ミラーを優する光導波路を形成し、このような光導波路を形成した側の最外層には、ソルダーレジスト層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
【0244】
層間樹脂絶縁層全体を覆う光導波路の形成方法について説明する。まず、最外層の層間樹脂絶縁層上の所定の位置に、下部クラッド形成用PMMAを塗布成膜し、これを加熱硬化することにより下部クラッドを形成し、その後、上記下部クラッド上に、コア形成用PMMAを塗布成膜し、これを加熱硬化することによりコア層を形成した。その後、コア層の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成して反応性イオンエッチングによりコアの形状にパターンニングすることにより下部クラッド上にコアを形成した。
続いて、この下部クラッドおよびコアの一端に機械加工により45°光路変換ミラーを形成した。
【0245】
次に、下部クラッドおよびコアを覆うように、層間樹脂絶縁層上全体に上部クラッド形成用PMMAを塗布し、これを加熱硬化することにより層間樹脂絶縁層上全体に上部クラッドを形成した。
なお、上記下部クラッド形成用PMMAと上記上部クラッド形成用PMMAとは、同一組成からなるものである。
なお、このような工程を経ることにより、最外層の層間樹脂絶縁層上の全体に光導波路が形成されることとなる。
その後、上記光導波路には、レーザ処理により半田バンプ形成用開口を形成した。
【0246】
(実施例8)
多層プリント配線板に形成する光導波路の位置を、ICチップ実装用基板に対向する側と基板を挟んだ反対側の最外層の層間樹脂絶縁層上とし、光導波路とICチップ実装用基板に実装した光学素子との間で光信号の伝送を行うことができるように、光信号伝送用光路を形成した以外は実施例1と同様にして光通信用デバイスを製造した。
なお、上記した構成の多層プリント配線板は、下記(1)〜(7)の工程を経ることにより形成した。
【0247】
すなわち、(1)まず、実施例1のB−3.多層プリント配線板の製造の(1)〜(8)と同様にして基板の両面に導体回路とバイアホール用開口とを有する層間樹脂絶縁層とを形成した。
(2)次に、直径300μmのドリルを用いて、基板および層間樹脂絶縁層を貫通する光路用貫通孔を形成し、さらに、光路用貫通孔の壁面にデスミア処理を施した。
【0248】
(3)次に、実施例1のB−3の(9)の工程で用いた方法と同様の方法で、光路用貫通孔の壁面、および、層間樹脂絶縁層の表面に触媒を付与し、さらに、実施例1のB−3の(10)の工程で用いた無電解めっき液と同様の無電解銅めっき水溶液中に基板を浸漬し、層間樹脂絶縁層の表面(バイアホール用開口の内壁面を含む)、および、光路用貫通孔の壁面に薄膜導体層(無電解銅めっき膜)を形成した。
【0249】
(4)次に、実施例1のA−3.ICチップ実装用基板の製造の(11)の工程で用いた方法と同様の方法で、上記薄膜導体層上に所定の位置にめっきレジストを形成した。さらに、A−3の(12)の工程で用いた方法と同様の方法で、めっきレジスト非形成部に電解銅めっき膜を形成した。
【0250】
(5)次に、A−3の(13)の工程で用いた方法と同様の方法で、めっきレジストおよび該めっきレジスト下の薄膜導体層の除去とを行い、独立した導体回路と導体層とを形成した。さらに、酸化還元処理を行うことにより、上記導体回路の表面を粗化面とした。
【0251】
(6)次に、スキージを用いて、導体層が形成された光路用貫通孔内にエポキシ樹脂を含む樹脂組成物を充填し、乾燥後、バフ研磨によりその表層を平坦化し、さらに、硬化処理を施すことにより光路用樹脂層を形成した。
【0252】
(7)次に、実施例1のB−3の(14)の工程と同様の方法を用いて、ICチップ実装用基板と対向する側と基板を挟んだ反対側の最外層の層間樹脂絶縁層上の所定の位置に光路変換ミラーを優する光導波路を形成した。
その後、B−3の(15)〜(18)の工程と同様の工程を行うことにより、多層プリント配線板を完成した。なお、この工程で光路用開口を形成する際には、該光路用開口は、上記(2)の工程で形成した光路用貫通孔に連通するように形成した。
【0253】
このようにして得られた実施例1〜8のIC実装光通信用デバイスについて、受光素子に対向する光導波路の多層プリント配線板の側面からの露出面に光ファイバを取り付けるとともに、受光素子に代えて検出器を取り付け、その後、光ファイバを介して光信号を送り、検出器で光信号を検出したところ、所望の光信号を検出することができ、本実施例で製造したIC実装光通信用デバイスが、光通信用デバイスとして充分満足できる性能を有していることが明らかとなった。
【0254】
また、ICチップ実装用基板に実装した発光素子と、この発光素子と対向する、多層プリント配線板に形成した光導波路との間での導波損失を下記の方法で測定したところ、0.3dB/cm以下であり、充分に光信号を伝送することができることが明らかとなった。
なお、導波損失の測定は、受光用光導波路の端部に光ファイバを取り付けるとともに、光信号伝送用光路の受光素子側の端部に光ファイバを介してパワーメータを取り付け、その後、光導波路に取り付けた光ファイバから測定波長が850nmの光信号を伝送し、受光用光導波路および光信号伝送用光路を介して伝送された光信号をパワーメータで検出することにより行った。
【0255】
さらに、実施例1〜8で得られた光通信用デバイスにおいては、光学素子(受光素子および発光素子)ならびに光導波路の設計からの位置ズレはほとんどみられなかった。
【0256】
【発明の効果】
本発明の光通信用デバイスは、上記したように、所定の位置に受光素子および発光素子が実装されたICチップ実装用基板と、所定の位置に光導波路が形成された多層プリント配線板とから構成されているため、実装した光学部品間の接続損失が低く、光通信用デバイスとして接続信頼性に優れる。
【0257】
また、本発明の光通信用デバイスにおいて、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層が形成されている場合には、光学素子と光導波路との間に、空気中を浮遊しているゴミや異物等が入り込むことがなく、このゴミや異物等により光信号の伝送が阻害されることがないため、光通信用デバイスとしての信頼性により優れることとなる。
さらに、封止樹脂層が形成されている場合には、該封止樹脂層が上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間で発生する応力を緩和する役目を果たすことができ、また、光学素子や光導波路の位置ズレがより発生しにくくなるため、光通信用デバイスとしての信頼性により優れることとなる。
【0258】
本発明の光通信用デバイスの製造方法では、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板とを所定の位置に配置、固定した後、両者の間に封止樹脂層を形成するため、光学素子と光導波路との間に、空気中を浮遊していることゴミや異物等が入り込むことがなく、光信号の伝送が阻害されることのない光通信用デバイスを好適に製造することができる。
【0259】
また、ICチップ実装用基板と多層プリント配線板との間に封止樹脂層を形成することにより、得られた光通信用デバイスにおいては、該封止樹脂層が上記ICチップ実装用基板と上記多層プリント配線板との間で熱膨張係数の差に起因して発生する応力を緩和する役目を果たすことができ、また、封止樹脂層を形成することにより光学素子や光導波路の位置ズレがより発生しにくくなる。
従って、本発明の製造方法では、信頼性に優れる光通信用デバイスを好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の光通信用デバイスの別の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の光通信用デバイスのさらに別の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図4】本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図6】本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図7】本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図8】本発明の光通信用デバイスを構成するICチップ実装用基板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図9】本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図10】本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図11】本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図12】本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図13】本発明の光通信用デバイスを構成する多層プリント配線板を製造する工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図14】本発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
100、200、300 多層プリント配線板
101、201、301 基板
102、202、302 層間樹脂絶縁層
104、204、304 導体回路
107、207、307 バイアホール
109、209、309 スルーホール
111、211 光路用開口
114、214、314 ソルダーレジスト層
118、218、318 光導波路
119、219、319 光路変換ミラー
120、220、320 ICチップ実装用基板
121、221、321 基板
122、222、322 層間樹脂絶縁層
124、224、324 導体回路
127、227、327 バイアホール
129、229、329 スルーホール
134、234、334 ソルダーレジスト層
137、237、337 半田接続部
138、238、338 受光素子
139、239、339 発光素子
140 ICチップ
141、241、341、351 光信号伝送用光路
142、242、342、352 光路用樹脂層
145、245、345、355 導体層
150、250、350 光通信用デバイス
160、260、360 封止樹脂層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication device and a method for manufacturing an optical communication device.
[0002]
In recent years, attention has been focused on optical fibers mainly in the communication field. In particular, in the IT (information technology) field, communication technology using optical fibers is required to develop a high-speed Internet network.
The optical fiber has features such as (1) low loss, (2) high bandwidth, (3) small diameter and light weight, (4) non-induction, and (5) resource saving. In communication systems using fiber, the number of repeaters can be greatly reduced compared to communication systems using conventional metallic cables, making construction and maintenance easier, making the communication system more economical and more reliable. Can be achieved.
[0003]
In addition, since optical fibers can simultaneously multiplex and transmit not only light of one wavelength but also light of many different wavelengths using a single optical fiber, a large-capacity transmission line that can be used for a variety of applications. It can be realized and can also support video services and the like.
[0004]
Therefore, in such network communication such as the Internet, optical communication using an optical fiber is not only performed for communication of the backbone network, but also for communication between the backbone network and terminal devices (PC, mobile, game, etc.) It has also been proposed to be used for communication between each other.
[0005]
As described above, when optical communication is used for communication between the backbone network and the terminal device, an IC that performs information (signal) processing in the terminal device operates with an electrical signal. Therefore, the terminal device includes an optical-to-electric converter, It is necessary to attach a device (hereinafter also referred to as an optical / electrical converter) that converts an optical signal and an electrical signal, such as an electrical-to-optical converter. Therefore, in a conventional terminal device, for example, a package substrate on which an IC chip is mounted, an optical component such as a light receiving element or a light emitting element that processes an optical signal, and the like are separately mounted, and an electrical wiring or an optical waveguide is connected to them, Signal transmission and signal processing were performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional terminal device, since the IC mounting package substrate and the optical component are separately mounted, the entire apparatus becomes large, which is a factor that hinders the miniaturization of the terminal device.
Further, in the conventional terminal device, since the distance between the IC mounting package substrate and the optical component is large, the electric wiring distance is long, and a signal error due to crosstalk noise or the like is likely to occur during signal transmission.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors can achieve optical communication with excellent connection reliability by arranging an IC chip mounting substrate on which various optical components are mounted and a multilayer printed wiring board to face each other. The present inventors have found that it is possible to contribute to miniaturization of terminal equipment, and have completed the optical communication device of the present invention having the following configuration.
Furthermore, in an optical communication device, when a sealing resin layer is formed between an IC chip mounting substrate and a multilayer printed wiring board that are arranged to face each other, foreign matters floating in the air between optical components, etc. In addition, the stress generated between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board can be relieved, so that it has been found that the optical communication device is more reliable.
[0008]
That is, the optical communication device of the present invention has an optical signal transmission optical path formed, and an IC chip mounting substrate having an optical element mounted on one surface;
An optical communication device comprising at least a multilayer printed wiring board on which an optical waveguide is formed,
The optical signal transmission optical path is formed so as to penetrate the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein,
A microlens is disposed at least on the end of the optical signal transmission optical path on the multilayer printed wiring board side,
A sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board,
The refractive index of the microlens is larger than the refractive index of the sealing resin layer,
The optical waveguide and the optical element are configured to transmit an optical signal through the optical signal transmission optical path.
Further, in the optical communication device, the multilayer printed wiring board has an optical path opening in which an optical path resin layer is formed,
It is desirable that a micro lens having a refractive index larger than that of the sealing resin layer is disposed at an end of the optical path opening on the sealing resin layer side.
In the optical communication device, the thickness of the optical signal transmission optical path and the thickness of the optical path opening are the same, and
It is desirable that the refractive index of the microlens disposed at the end portion of the optical signal transmission optical path is the same as the refractive index of the microlens disposed at the end portion of the optical path opening.
[0009]
Of the present inventionIn the optical communication device, it is desirable that the sealing resin layer has a communication wavelength light transmittance of 70% or more.
Furthermore, it is desirable that the sealing resin layer contains particles.
[0011]
In the optical communication device, the optical element is preferably a light receiving element and / or a light emitting element.
[0012]
An optical communication device manufacturing method according to the present invention includes: an optical chip for optical signal transmission; an IC chip mounting substrate on which an optical element is mounted on one surface; and a multilayer printed wiring including at least an optical waveguide After manufacturing the board separately,
Between the optical element of the IC chip mounting substrate and the optical waveguide of the multilayer printed wiring board, both are arranged and fixed at a position where an optical signal can be transmitted,
Further, a sealing resin layer is formed by pouring a sealing resin composition between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, followed by curing treatment.A method of manufacturing a device for optical communication,
When forming the optical path for optical signal transmission, the optical chip is formed so as to penetrate the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein, and the multilayer print of the optical path for optical signal transmission is further formed. A microlens having a refractive index larger than that of the sealing resin layer is disposed at an end portion facing the wiring board.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the optical communication device of the present invention will be described.
An optical communication device according to the present invention has an optical signal transmission optical path formed thereon, an IC chip mounting substrate having an optical element mounted on one surface, and
An optical communication device comprising at least a multilayer printed wiring board on which an optical waveguide is formed,
The optical signal transmission optical path is formed so as to penetrate the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein,
A microlens is disposed at least on the end of the optical signal transmission optical path on the multilayer printed wiring board side,
A sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board,
The refractive index of the microlens is larger than the refractive index of the sealing resin layer,
The optical waveguide and the optical element are configured to transmit an optical signal through the optical signal transmission optical path.
[0014]
The optical communication device of the present invention is composed of an IC chip mounting substrate on which an optical element is mounted at a predetermined position and a multilayer printed wiring board on which an optical waveguide is formed at a predetermined position. Connection loss between optical components is low, and connection reliability is excellent as an optical communication device.
In the optical communication device, the optical component and the electronic component necessary for optical communication can be integrated, which can contribute to miniaturization of the optical communication terminal device.
[0015]
In the optical communication device of the present invention, it is desirable that a sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board. In the case where a sealing resin layer is formed, dust or foreign matter floating in the air does not enter between the optical element and the optical waveguide, and optical signals are transmitted by the dust or foreign matter. Therefore, the reliability as an optical communication device is more excellent.
[0016]
Further, when a sealing resin layer is formed, the sealing resin layer generates stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board. Since it can play the role of mitigating, for example, breakage in the vicinity of solder bumps connecting the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board can be prevented. Further, when the sealing resin layer is formed, the positional deviation of the optical element or the optical waveguide is less likely to occur, and the transmission of the optical signal between the optical element and the optical waveguide is not hindered.
Therefore, also from such a point, when the sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, the reliability as an optical communication device is more excellent.
[0017]
In the optical communication device of the present invention, it is preferable that the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board are electrically connected via solder bumps. This is because both can be more reliably arranged at a predetermined position by the self-alignment action of the solder.
The self-alignment action refers to an action in which the solder tends to exist in a more stable shape near the center of the solder bump forming opening due to the fluidity of the solder during the reflow process. It is thought that this occurs due to the strong surface tension that tends to become spherical when the solder is attached to the metal. When this self-alignment action is used, when connecting the IC chip mounting substrate on the multilayer printed wiring board via the solder bumps, it is assumed that a positional deviation has occurred between the two before reflowing. In addition, the IC chip mounting substrate moves during reflow, and the IC chip mounting substrate can be attached to an accurate position on the multilayer printed wiring board.
Therefore, if the optical components such as the light receiving element, the light emitting element, and the optical waveguide are attached to the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board at accurate positions, the multilayer printed wiring is provided via the solder bumps. By connecting the IC chip mounting substrate on the plate, an optical communication device having excellent connection reliability can be manufactured.
[0018]
Hereinafter, an optical communication device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an optical communication device of the present invention. FIG. 1 shows an optical communication device in a state where an IC chip is mounted.
[0019]
As shown in FIG. 1, the optical communication device 150 includes an IC chip mounting substrate 120 on which an IC chip 140 is mounted and a multilayer printed wiring board 100. The IC chip mounting substrate 120, the multilayer printed wiring board 100, and the like. Are electrically connected via a solder connection portion 137.
A sealing resin layer 160 is formed between the IC chip mounting substrate 120 and the multilayer printed wiring board 100.
[0020]
The IC chip mounting substrate 120 is formed by laminating conductor circuits 124 and 125 and an interlayer resin insulation layer 122 on both surfaces of the substrate 121, and conductor circuits sandwiching the substrate 121 and conductors sandwiching the interlayer resin insulation layer 122. The circuits are electrically connected to each other through a through hole 129 and a via hole 127. A solder resist layer 134 is formed on the outermost layer.
In this IC chip mounting substrate 120, optical signal transmission optical paths 141 (141a, 141b) are formed which penetrate the substrate 121 having the conductor circuits 124, 125, the interlayer resin insulation layer 122, and the solder resist layer 134 formed on both sides. In the optical signal transmission optical path 141, a conductor layer 145 is formed on the wall surface, and an optical path resin layer 142 is formed therein.
In addition, the said conductor layer does not need to be formed.
[0021]
Further, on one surface of the IC chip mounting substrate 120, the light receiving element 138 and the light emitting element 139 have the solder connection part 144 so that the light receiving part 138a and the light emitting part 139a face the optical path 141 for optical signal transmission. The IC chip 140 is surface-mounted via the solder connection portion 143.
[0022]
In the multilayer printed wiring board 100, the conductor circuit 104 and the interlayer resin insulating layer 102 are laminated on both surfaces of the substrate 101, and the conductor circuits sandwiching the substrate 101 and the conductor circuits sandwiching the interlayer resin insulating layer 102 are These are electrically connected through a through hole 109 and a via hole 107, respectively.
In addition, a solder resist layer 114 having an optical path opening 111 and solder bumps is formed on the outermost layer of the multilayer printed wiring board 100 facing the IC chip mounting substrate 120, and an optical path opening 111 ( 111a and 111b) are formed optical waveguides 118 (118a and 118b) including optical path conversion mirrors 119 (119a and 119b), and an optical path resin layer 108 is formed in the optical path opening 111. .
[0023]
In the optical communication device 150 having such a configuration, an optical signal transmitted from the outside via an optical fiber or the like (not shown) is introduced into the optical waveguide 118a, and the optical path conversion mirror 119a and the optical path opening 111a are introduced. Furthermore, after being sent to the light receiving element 138 (light receiving part 138a) via the sealing resin layer 160 and the optical path for optical signal transmission 141a, the light receiving element 138 converts it into an electrical signal, and further, a conductor circuit and a solder connection It is sent to the IC chip 140 via the unit.
[0024]
The electrical signal sent out from the IC chip 140 is sent to the light emitting element 139 through the solder connection portion and the conductor circuit, and then converted into an optical signal by the light emitting element 139. This optical signal is converted into the light emitting element 139 (light emitting element 139). 139a) is introduced into the optical waveguide 118b through the optical signal transmission optical path 141b, the sealing resin layer 160, the optical path opening 111b, and the optical path conversion mirror 119b, and further through the optical fiber or the like (not shown). Will be sent to the outside.
[0025]
In such an optical communication device of the present invention, since the optical / electrical signal conversion is performed in the IC chip mounting substrate, that is, at a position close to the IC chip, the transmission distance of the electric signal is short, and higher speed communication is supported. In addition, since the optical component and the electronic component necessary for optical communication can be integrated, it is possible to contribute to the miniaturization of the terminal device for optical communication.
[0026]
In the optical communication device, the electrical signal sent out from the IC chip is converted into an optical signal as described above, and then sent out to the outside through the optical fiber. Sent to the multilayer printed wiring board, and sent to other IC components such as IC chips mounted on the multilayer printed wiring board via the conductor circuit (including via holes and through holes) of the multilayer printed wiring board. It becomes.
[0027]
In the optical communication device 150 shown in FIG. 1, a sealing resin layer 160 is formed between the IC chip mounting substrate 120 and the multilayer printed wiring board 100. As described above, the optical communication device in which the sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board floats in the air between the optical element and the optical waveguide. Therefore, it is more reliable because the transmission of optical signals is not hindered by the presence of dust or foreign matter.
[0028]
The sealing resin layer is not particularly limited as long as it has little absorption in the communication wavelength band, and examples of the material include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin, and a thermosetting resin. Examples thereof include a resin partially sensitized and an ultraviolet curable resin. Among these, a thermosetting resin is desirable.
Specifically, for example, acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, deuterated fluorinated PMMA; polyimide resins such as fluorinated polyimide; epoxy resins; UV curable epoxy resins; Examples thereof include silicone resins such as resins; polymers produced from benzocyclobutene.
[0029]
Moreover, it is desirable that the sealing resin layer has a communication wavelength light transmittance of 70% or more.
This is because if the transmittance of the communication wavelength light is less than 70%, the loss of the optical signal is large and the reliability of the device for optical communication may be lowered. The transmittance is more preferably 90% or more.
In particular, when the sealing resin layer is composed of only the resin component described above, the transmittance is desirably 90% or more, and as described later, when particles are blended in the sealing resin layer Therefore, the transmittance is desirably 70% or more.
[0030]
In the present specification, the transmittance of communication wavelength light refers to the transmittance of communication wavelength light per 1 mm length. Specifically, strength I1When the light enters the sealing resin layer and passes through the sealing resin layer by 1 mm, the intensity of the emitted light is I2Is a value calculated by the following equation (1).
[0031]
Transmittance (%) = (I2/ I1) × 100 (1)
[0032]
In addition, the said transmittance | permeability means the transmittance | permeability measured at 25-30 degreeC.
[0033]
The sealing resin layer preferably contains particles such as resin particles, inorganic particles, and metal particles.
By including particles, the thermal expansion coefficient can be matched between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, and cracks and the like due to the difference in thermal expansion coefficient are less likely to occur. It is.
[0034]
In the optical communication device of the present invention comprising the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, the thermal expansion coefficient (z-axis direction) of the constituent members is, for example, 5.0 × 10 for the substrate.-Five~ 6.0 × 10-Five(/ ° C.), interlayer resin insulation layer is 6.0 × 10-Five~ 8.0 × 10-Five(/ ° C) grade, particles 0.1 × 10-Five~ 1.0 × 10-Five(/ ° C.), sealing resin layer is 0.1 × 10-Five~ 100 × 10-Five(/ ° C) degree, sealing resin layer in which particles are blended is 3.0 × 10-Five~ 4.0 × 10-FiveAn optical element made of IC chip, silicon, germanium or the like is 0.5 × 10-Five~ 1.5 × 10-Five(/ ° C) grade, conductor circuit is 1.0 × 10-Five~ 2.0 × 10-Five(/ ° C). In addition, the measurement temperature of the said thermal expansion coefficient is 20 degreeC.
Thus, when the particles are blended in the sealing resin layer, the difference in coefficient of thermal expansion between the sealing resin layer and other constituent members constituting the optical communication device is reduced. Therefore, stress will be relieved.
Further, when particles are blended in the sealing resin layer, positional deviation of the optical element or the optical waveguide is less likely to occur.
[0035]
Moreover, when mix | blending particle | grains with the said sealing resin layer, it is desirable that the refractive index of the resin component of this sealing resin layer and the refractive index of the said particle | grain are comparable. Therefore, when blending particles in the encapsulating resin layer, it is desirable to mix two or more types of particles having different refractive indexes so that the refractive index of the particles is approximately the same as the refractive index of the resin component. .
Specifically, for example, when the resin component is an epoxy resin having a refractive index of 1.53, silica particles having a refractive index of 1.54 and titania particles having a refractive index of 1.52 are mixed and used. Is desirable.
Examples of the method of mixing the particles include a kneading method, a method of dissolving two or more types of particles and mixing them, and then forming particles.
[0036]
Examples of the resin particles include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin, a resin in which a part of the thermosetting resin is made photosensitive, a resin composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, Examples thereof include those composed of a composite of a photosensitive resin and a thermoplastic resin.
[0037]
Specifically, for example, thermosetting resins such as epoxy resins, phenol resins, polyimide resins, bismaleimide resins, polyphenylene resins, polyolefin resins, fluororesins; thermosetting groups of these thermosetting resins (for example, epoxy resins) (Epoxy group) in which methacrylic acid or acrylic acid is reacted to give an acrylic group; phenoxy resin, polyether sulfone (PES), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfone (PPS), polyphenylene sulfide (PPES), Examples thereof include thermoplastic resins such as polyphenyl ether (PPE) and polyetherimide (PI); and photosensitive resins such as acrylic resins.
Moreover, what consists of the resin composite of the said thermosetting resin and the said thermoplastic resin, the resin to which the said acrylic group was provided, the said photosensitive resin, and the said thermoplastic resin can also be used.
Moreover, as the resin particles, resin particles made of rubber can be used.
[0038]
Examples of the inorganic particles include aluminum compounds such as alumina and aluminum hydroxide, calcium compounds such as calcium carbonate and calcium hydroxide, potassium compounds such as potassium carbonate, magnesium compounds such as magnesia, dolomite, and basic magnesium carbonate. And silicon compounds such as silica and zeolite, and titanium compounds such as titania. Further, silica and titania mixed at a certain ratio and melted and homogenized may be used.
Moreover, what consists of phosphorus or a phosphorus compound can also be used as said inorganic particle.
[0039]
Examples of the metal particles include those made of gold, silver, copper, palladium, nickel, platinum, iron, zinc, lead, aluminum, magnesium, calcium, and the like.
These resin particles, inorganic particles and metal particles may be used alone or in combination of two or more.
[0040]
Moreover, the shape of the said particle | grain is not specifically limited, For example, spherical shape, elliptical spherical shape, crushed shape, polyhedral shape etc. are mentioned. Among these, spherical or elliptical spheres are desirable. This is because spherical or oval spherical particles do not have corners, so that cracks and the like are less likely to occur in the sealing resin layer.
Furthermore, when the shape of the particle is spherical or elliptical, light is not easily reflected by the particle, and the loss of optical signal is reduced.
[0041]
The desirable lower limit of the particle size of the particles is 0.01 μm, and the more desirable lower limit is 0.1 μm. On the other hand, the desirable upper limit of the particle size is 100 μm, and the more desirable upper limit is 50 μm. In particular, the upper limit is desirably shorter than the communication wavelength. This is because if the average particle size of the particles is shorter than the communication wavelength, there is less possibility that the transmission of the optical signal will be hindered.
Moreover, as long as it is a particle | grain which has a particle size of this range, the particle | grains of 2 or more types of different particle sizes may be included.
In the present specification, the particle diameter of the particle means the length of the longest part of the particle.
[0042]
A desirable lower limit of the amount of the particles contained in the sealing resin layer is 10% by weight, and a more desirable lower limit is 20% by weight. On the other hand, the desirable upper limit of the compounding amount of the particles is 80% by weight, and the more desirable upper limit is 70% by weight. If the blending amount of the particles is less than 10% by weight, the effect of blending the particles may not be obtained. If the blending amount of the particles exceeds 80% by weight, the transmission of the optical signal may be hindered. It is.
In addition, since the composition of the sealing resin layer affects the reliability of optical signal transmission loss, heat resistance, bending strength, etc., the specific composition is such that the sealing resin layer has a low optical signal loss characteristic. It may be appropriately selected so as to satisfy excellent heat resistance and crack resistance.
[0043]
In the optical communication device of the present invention, it is desirable that the refractive index of the optical signal transmission optical path and the refractive index of the sealing resin layer are the same. For example, when the refractive index of the optical signal transmission optical path is smaller than the refractive index of the sealing resin layer, the optical signal transmitted through the optical signal transmission optical path is directed toward the light receiving portion of the light receiving element. The optical signal sent out from the light-emitting element will be refracted in a direction not spreading at the interface between the optical signal transmission optical path and the sealing resin layer, but the refractive index of the two is different. As a result, the reflection of the optical signal occurs at the interface between the optical path for transmitting the optical signal and the sealing resin layer, and as a result, the transmission loss of the optical signal increases. Therefore, in order to reduce the transmission loss of the optical signal, it is desirable that the refractive index of the optical path for optical signal transmission and the refractive index of the sealing resin layer are the same. In consideration of the degree of reflection of the optical signal at the interface with the resin layer and the degree of refraction, the refractive indexes of both are appropriately selected.
[0044]
The refractive index of the resin component used for the sealing resin layer is, for example, about 1.50 to 1.60 for epoxy resin, about 1.40 to 1.55 for acrylic resin, and 1.55 to polyolefin. As a method for adjusting the refractive index of the sealing resin layer and the like, for example, the polarizability may be changed by fluorinating or phenylating a part of the resin component, And a method of changing the refractive index of the resin component by changing the molecular weight by deuterating a part of the resin component. Such a method for adjusting the refractive index can also be used as a method for adjusting the refractive index of the optical waveguide.
[0045]
In the optical communication device, the optical path for optical signal transmission desirably has an optical path resin layer formed therein as shown in FIG. As described above, in the optical communication device of the present invention, it is desirable that a sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board. When the sealing resin layer is formed, when the sealing resin layer is formed, the sealing resin layer may enter a part of the optical signal transmission optical path, thereby transmitting the optical signal. This is because it may be disturbed.
[0046]
In the optical communication device, it is desirable that a conductor layer is formed on the wall surface of the optical path for transmitting optical signals, as shown in FIG. This is because by forming a conductor layer on the wall surface of the optical path for optical signal transmission, it is possible to reduce irregular reflection of light on the wall surface of the optical path for optical signal transmission and improve the transmission performance of the optical signal.
[0047]
Further, in the optical communication device, it is desirable that an optical path resin layer is also formed in the optical path opening provided in the multilayer printed wiring board. In this case, the refractive index and sealing of the optical path resin layer are preferable. It is desirable that the refractive index of the resin layer be the same. This is because when the refractive indexes of both are the same, the transmission loss of the optical signal can be reduced as in the case where the refractive index of the optical path for transmitting the optical signal and the refractive index of the sealing resin layer are the same. .
Further, when the inside of the optical path opening is a void, in the step of forming the sealing resin layer at the time of manufacturing the optical communication device, the uncured resin composition for forming the sealing resin layer is the above In some cases, a void may occur in the gap of the optical path opening, and the generation of such a void may adversely affect the optical signal transmission capability of the optical communication device. Such a problem does not occur when the optical path resin layer is formed.
[0048]
In addition, a sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, and an optical path resin layer is formed inside the optical signal transmission optical path. When the optical path resin layer is also formed inside the opening, the refractive indexes of the sealing resin layer, the optical signal transmission optical path, and the optical path resin layer in the optical path opening are the same. It is desirable that This is because when the three refractive indexes are the same, no optical signal is reflected at the interface between the sealing resin layer and the optical path resin layer.
[0049]
In the optical communication device, it is preferable that a microlens is disposed on at least one end of the optical signal transmission optical path.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the device for optical communication of the present invention.
The optical communication device 250 shown in FIG. 2 includes the IC chip mounting substrate 220 and the multilayer printed wiring board 200, as in the optical communication device 150 shown in FIG. A sealing resin layer 260 is formed between the wiring board 200 and the wiring board 200.
Further, in the IC chip mounting substrate 220, the microlens 246 is disposed at the end of the optical signal transmission optical path 241 in which the optical path resin layer 242 is formed on the multilayer printed wiring board 200 side.
Thus, by arranging the microlens, an optical signal can be transmitted more reliably between the optical element (light receiving element and light emitting element) and the optical waveguide.
[0050]
The embodiment of the optical communication device 250 is the same as the embodiment of the optical communication device 150 except that the microlens 246 is disposed at one end of the optical signal transmission optical path 242 of the IC chip mounting substrate 220. It is.
[0051]
In addition, it is desirable that the refractive index of the microlens disposed at one end (on the multilayer printed wiring board side) of the optical signal transmission optical path is larger than the refractive index of the sealing resin layer. By arranging the microlens having such a refractive index, the optical signal can be condensed in a desired direction, so that the optical signal can be transmitted more reliably.
[0052]
In addition, when the microlens is a convex lens having a convex surface only on one side (encapsulation resin layer side) as shown in FIG. 2, the radius of curvature of the microlens takes into account the focal length of the microlens. Select as appropriate. Specifically, the radius of curvature is reduced when the focal length of the microlens is increased, and the radius of curvature is increased when the focal length is shortened.
[0053]
Further, when the microlens is disposed and the optical path resin layer is formed inside the optical signal transmission optical path, the refractive index of the microlens is larger than the refractive index of the optical path resin layer. It may be the same as the refractive index of the optical path resin layer.
[0054]
Although not shown, when the optical path resin layer is also formed inside the optical path opening of the multilayer printed wiring board, the micro path is also formed at the end of the optical path opening on the sealing resin layer side. It is desirable that a lens is provided. In this case, the refractive index of the microlens is preferably larger than the refractive index of the sealing resin layer.
[0055]
Also, a microlens is disposed at the end of the optical path opening, and the optical path opening has an optical path resin layer formed therein, and an optical signal transmission having an optical path resin layer formed therein. When the thickness of the optical path is substantially the same, the refractive index of the microlens disposed at the end of the optical path opening and the refractive index of the microlens disposed at the end of the optical signal transmission optical path Is preferably substantially the same.
By disposing the microlens having such a refractive index, the optical signal transmission optical path can be condensed in a desired direction, so that the optical signal can be transmitted more reliably.
[0056]
The microlens is not particularly limited, and examples thereof include those used in optical lenses, and specific examples of the material include optical glass and optical lens resins.
Examples of the optical lens resin include acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, and deuterated fluorinated PMMA; polyimide resins such as fluorinated polyimide; epoxy resins; UV curable epoxy resins; Examples thereof include silicone resins such as hydrogenated silicone resins; polymers produced from benzocyclobutene.
[0057]
When the microlens is disposed at the end of the optical signal transmission optical path, it may be disposed at the end of the optical signal transmission optical path via a transparent adhesive layer. When the resin layer is formed, it may be directly disposed on the optical path resin layer.
Similarly, when the microlens is disposed at the end of the optical path opening, it may be disposed at the end of the optical path opening via a transparent adhesive layer. When a layer is formed, it may be directly disposed on the optical path resin layer.
[0058]
The mounting position of the microlens is limited to the end portion on the sealing resin layer side (side facing the multilayer printed wiring board) of the optical signal transmission optical path formed on the IC chip mounting substrate, but is limited thereto. The optical signal transmission optical path may be attached to the end of the optical element side, or may be attached to both ends of the optical signal transmission optical path.
The shape of the microlens is not limited to the convex lens as shown in FIG. 2, and may be any shape that can collect an optical signal in a desired direction.
[0059]
Next, other components of the optical communication device of the present invention will be described.
An optical element (light receiving element, light emitting element) is mounted on the IC chip mounting substrate constituting the device for optical communication of the present invention.
Examples of the light receiving element include PD (photodiode), APD (avalanche photodiode), and the like.
These may be properly used in consideration of the configuration of the optical communication device, required characteristics, and the like.
Examples of the material for the light receiving element include Si, Ge, and InGaAs.
Of these, InGaAs is desirable because of its excellent light receiving sensitivity.
[0060]
Examples of the light emitting element include LD (semiconductor laser), DFB-LD (distributed feedback type-semiconductor laser), LED (light emitting diode), and the like.
These may be properly used in consideration of the configuration and required characteristics of the optical communication device.
[0061]
Examples of the material of the light emitting element include a compound of gallium, arsenic and phosphorus (GaAsP), a compound of gallium, aluminum and arsenic (GaAlAs), a compound of gallium and arsenic (GaAs), a compound of indium, gallium and arsenic (InGaAs), Indium, gallium, arsenic and phosphorus compounds (InGaAsP) can be used.
These may be properly used in consideration of the communication wavelength. For example, when the communication wavelength is 0.85 μm band, GaAlAs can be used, and when the communication wavelength is 1.3 μm band or 1.55 μm band. InGaAs or InGaAsP can be used.
The periphery of the optical element mounted on the IC chip mounting substrate may be resin-sealed. Further, a space between the mounted optical element and the solder resist layer or the optical path resin layer may be resin-sealed. In this case, the resin sealing is, for example, the same material as the material of the sealing resin layer. What is necessary is just to be performed using.
[0062]
Further, an optical path for optical signal transmission is formed on the IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention, the optical element mounted on the IC chip mounting substrate, and the multilayer printed wiring board. An optical signal can be transmitted to and from the optical waveguide formed on the optical path via the optical signal transmission optical path.
[0063]
The optical signal transmission optical path preferably has an optical path resin layer formed therein. The formation of the optical path resin layer in this manner is suitable for forming the sealing resin layer as described above, and dust or foreign matter enters between the optical element and the optical waveguide. This is because there is less fear.
Further, when the optical path resin layer is formed inside the optical signal transmission optical path, the strength of the IC chip mounting substrate is also excellent.
In some cases, a part or all of the inside of the optical path for transmitting an optical signal may be constituted by a gap.
[0064]
Further, when the optical path resin layer is formed inside the optical path for optical signal transmission, the resin component is not particularly limited as long as the resin component has little absorption in the communication wavelength band. Examples thereof include those similar to the resin used for the sealing resin layer.
In addition to the resin component, the resin layer for an optical path may contain particles such as resin particles, inorganic particles, and metal particles. By including these particles, the thermal expansion coefficient can be matched between the optical signal transmission optical path and the substrate, the interlayer resin insulating layer, the solder resist layer, or the like.
Specific examples of the particles include the same particles as those contained in the sealing resin layer.
[0065]
Further, the shape of the optical path for transmitting an optical signal is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape, an elliptical column shape, a quadrangular column shape, and a polygonal column shape. Of these, a cylindrical shape is desirable. This is because the formation is easy.
[0066]
The desirable lower limit of the diameter of the cross section of the optical signal transmission optical path is 100 μm. If the diameter of the cross section is less than 100 μm, the optical path may be blocked and it may be difficult to form an optical path resin layer inside the optical signal transmission optical path. On the other hand, the desirable upper limit of the diameter of the cross section is 500 μm. This is because even if the thickness is larger than 500 μm, the transmission property of the optical signal is not improved so much, which may hinder the degree of freedom in designing the conductor circuit formed on the IC chip mounting substrate.
The diameter of the cross-section is more excellent in terms of optical signal transmission and design freedom, and the more desirable lower limit is 250 μm because no inconvenience occurs when filling an uncured resin composition. There is a more desirable upper limit of 350 μm. The diameter of the cross section of the optical path for optical signal transmission is the diameter of the cross section when the optical path for optical signal transmission is cylindrical, the long diameter of the cross section when the optical path is elliptical, or the shape of a quadrangular prism or polygonal cylinder In some cases, it refers to the length of the longest part of the cross section.
[0067]
The optical path for transmitting an optical signal preferably has a conductor layer formed on its wall surface, and the conductor layer may be composed of one layer or may be composed of two or more layers.
Examples of the material for the conductor layer include copper, nickel, chromium, titanium, and noble metals.
In some cases, the conductor layer serves as a through hole, that is, serves to electrically connect conductor circuits sandwiching the substrate or conductor circuits sandwiching the substrate and the interlayer resin insulation layer. be able to.
The material of the conductor layer may be a glossy metal such as gold, silver, nickel, platinum, aluminum, or rhodium. In the conductor layer formed using such a glossy metal, the optical signal is preferably reflected.
[0068]
Moreover, you may provide the coating layer and roughening layer which consist of tin, titanium, zinc, etc. further on the said conductor layer. By providing the coating layer or the roughening layer, the adhesion between the optical path for transmitting an optical signal and the resin layer for the optical path can be improved.
[0069]
Further, when a conductor layer or an optical path resin layer is formed inside the optical signal transmission optical path, these may be in contact with a substrate or an interlayer resin insulating layer via a roughened surface. This is because, when the conductor layer is in contact with the roughened surface, the adhesiveness with the substrate and the interlayer resin insulating layer is excellent, and peeling of the conductor layer and the like is less likely to occur.
[0070]
An optical waveguide is formed on the multilayer printed wiring board constituting the optical communication device of the present invention.
Examples of the optical waveguide include an organic optical waveguide made of a polymer material and the like, an inorganic optical waveguide made of quartz glass, a compound semiconductor, and the like. Among these, an organic optical waveguide made of a polymer material or the like is desirable. This is because it has excellent adhesion with the interlayer resin insulation layer and is easy to process.
[0071]
The polymer material is not particularly limited as long as it has low absorption in the communication wavelength band. For example, a part of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin, or a thermosetting resin is sensitized. Resin, a composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, a composite of a photosensitive resin and a thermoplastic resin, and the like.
[0072]
Specifically, for example, acrylic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, deuterated fluorinated PMMA, polyimide resin such as fluorinated polyimide, epoxy resin, UV curable epoxy resin, polyolefin resin, Examples thereof include silicone resins such as deuterated silicone resins, polymers produced from benzocyclobutene, and the like.
[0073]
In addition to the resin component, the optical waveguide may contain particles such as resin particles, inorganic particles, and metal particles.
Specific examples of the particles include the same particles as those contained in the sealing resin layer.
[0074]
Moreover, the shape of the said particle | grain is not specifically limited, For example, spherical shape, elliptical spherical shape, crushed shape, polyhedral shape etc. are mentioned. Among these, spherical or elliptical spheres are desirable. This is because spherical or elliptical particles have no corners, so that cracks and the like are less likely to occur in the optical waveguide.
Furthermore, when the shape of the particles is spherical or elliptical, light is not easily reflected by the particles, and the loss of optical signals is reduced.
[0075]
The desirable lower limit of the particle size of the particles is 0.01 μm, and the more desirable lower limit is 0.1 μm. On the other hand, the desirable upper limit of the particle size is 100 μm, and the more desirable upper limit is 50 μm. In particular, the upper limit is desirably shorter than the communication wavelength. This is because if the average particle size of the particles is shorter than the communication wavelength, there is less possibility that the transmission of the optical signal will be hindered.
Moreover, as long as it is a particle | grain which has a particle size of this range, the particle | grains of 2 or more types of different particle sizes may be contained.
[0076]
A desirable lower limit of the amount of the particles contained in the optical waveguide is 10% by weight, and a more desirable lower limit is 20% by weight. On the other hand, the desirable upper limit of the compounding amount of the particles is 80% by weight, and the more desirable upper limit is 70% by weight. If the blending amount of the particles is less than 10% by weight, the effect of blending the particles may not be obtained. If the blending amount of the particles exceeds 80% by weight, the transmission of the optical signal may be hindered. Is
The shape of the optical waveguide is not particularly limited, but a sheet shape is desirable because it is easy to form.
[0077]
When particles are contained in the optical waveguide in this way, the thermal expansion coefficient can be matched between the optical waveguide and the substrate or interlayer resin insulation layer constituting the multilayer printed wiring board. Cracks and peeling due to the difference are less likely to occur.
[0078]
The thickness of the optical waveguide is desirably 1 to 100 μm, and the width is desirably 1 to 100 μm. If the width is less than 1 μm, the formation may not be easy. On the other hand, if the width exceeds 100 μm, it may hinder the degree of freedom in designing a conductor circuit or the like constituting the multilayer printed wiring board. .
[0079]
The ratio between the thickness and width of the optical waveguide is preferably close to 1: 1. This is because the planar shape of the light receiving part of the light receiving element or the light emitting part of the light emitting element is usually circular. Note that the ratio of the thickness to the width is not particularly limited, and may be about 1: 2 to about 2: 1.
Further, when the optical waveguide is a single mode optical waveguide having a communication wavelength of 1.55 μm, the thickness and width are preferably 5 to 15 μm, and the optical waveguide has a communication wavelength of 0.85 μm and a multimode. In the case of an optical waveguide, the thickness and width are preferably 20 to 80 μm.
[0080]
Further, as the optical waveguide, it is desirable that a light receiving optical waveguide and a light emitting optical waveguide are formed. The light receiving optical waveguide refers to an optical waveguide for transmitting an optical signal transmitted from the outside via an optical fiber or the like to the light receiving element. The light emitting optical waveguide is transmitted from the light emitting element. An optical waveguide for transmitting a received optical signal to an optical fiber or the like.
The light receiving optical waveguide and the light emitting optical waveguide are preferably made of the same material. This is because the thermal expansion coefficient and the like are easily matched and easy to form.
[0081]
As described above, an optical path conversion mirror is preferably formed in the optical waveguide. This is because the optical path can be changed to a desired angle by forming the optical path conversion mirror.
The optical path conversion mirror can be formed, for example, by cutting one end of the optical waveguide, as will be described later.
[0082]
In the multilayer printed wiring board shown in FIGS. 1 and 2, the optical waveguide is formed on the outermost interlayer resin insulating layer on the side facing the IC chip mounting substrate. The formation position of the optical waveguide in is not limited to this, and may be between the interlayer resin insulation layers or between the substrate and the interlayer resin insulation layer. Furthermore, it is on the outermost interlayer resin insulation layer on the side facing the IC chip mounting substrate and on the opposite side across the substrate, between the interlayer resin insulation layers, between the substrate and the interlayer resin insulation layer, etc. May be.
[0083]
That is, the optical waveguide is formed on the interlayer resin insulation layer on the outermost layer on the opposite side across the substrate and the side facing the IC chip mounting substrate of the multilayer printed wiring board as in the optical communication device shown in FIG. May be.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an optical communication device of the present invention.
Similarly to the optical communication device 150 shown in FIG. 1, the optical communication device 350 shown in FIG. 14 includes an IC chip mounting substrate 320 and a multilayer printed wiring board 300. The wiring board 300 is electrically connected via a solder connection portion 337.
Further, a sealing resin layer 360 is formed between the IC chip mounting substrate 320 and the multilayer printed wiring board 300.
[0084]
The configuration of the IC chip mounting substrate 320 is substantially the same as the configuration of the IC chip mounting substrate 120 shown in FIG.
In the multilayer printed wiring board 300, the conductor circuit 304 and the interlayer resin insulating layer 302 are laminated on both surfaces of the substrate 301, the conductor circuits sandwiching the substrate 301, and the conductor circuit sandwiching the interlayer resin insulating layer 302. The two are electrically connected by a through hole 309 and a via hole 307, respectively. Further, a solder resist layer 314 having solder bumps is formed on the outermost layer of the multilayer printed wiring board.
An optical waveguide 318 having an optical path conversion mirror 319 is formed on the outermost interlayer resin insulating layer on the opposite side of the substrate 301 and the side facing the IC chip mounting substrate 320 of the multilayer printed wiring board 300. The substrate 301, the interlayer resin insulation layer 302, and the optical waveguide 318 and the optical path 341 for optical signal transmission formed on the IC chip mounting substrate 320 can be transmitted. An optical signal transmission optical path 352 penetrating the solder resist layer 314 on the side facing the IC chip mounting substrate is formed.
The optical signal transmission optical path 351 has a conductor layer 355 formed on its wall surface and an optical path resin layer 352 formed therein. These conductor layer and optical path resin layer may be formed as necessary. What is necessary is just to form.
In the optical communication device having such a configuration, an optical signal can be transmitted through an optical signal transmission optical path 351 formed on the multilayer printed wiring board 300.
[0085]
In the multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication shown in FIGS. 1, 2, and 14, an optical waveguide is formed on the outermost interlayer resin insulation layer, and the interlayer resin insulation layer and the optical waveguide are further formed. The solder resist layer is formed so as to cover, but the solder resist layer is not necessarily formed. For example, an optical waveguide is formed on the entire outermost interlayer resin insulating layer, and the optical waveguide is You may play the role as a soldering resist layer.
The optical communication device of the present invention having such a configuration can be manufactured, for example, by the method for manufacturing an optical communication device of the present invention described later.
[0086]
Next, the manufacturing method of the device for optical communication of this invention is demonstrated.
An optical communication device manufacturing method according to the present invention includes: an optical chip for optical signal transmission; an IC chip mounting substrate on which an optical element is mounted on one surface; and a multilayer printed wiring including at least an optical waveguide After manufacturing the board separately,
Between the optical element of the IC chip mounting substrate and the optical waveguide of the multilayer printed wiring board, both are arranged and fixed at a position where an optical signal can be transmitted,
Further, a sealing resin layer is formed by pouring a sealing resin composition between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, followed by curing treatment.A method of manufacturing a device for optical communication,
When forming the optical path for optical signal transmission, the optical chip is formed so as to penetrate the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein, and the multilayer print of the optical path for optical signal transmission is further formed. A microlens having a refractive index larger than that of the sealing resin layer is disposed at an end portion facing the wiring board.
[0087]
In the method for manufacturing an optical communication device of the present invention, an IC chip mounting substrate and a multilayer printed wiring board are arranged and fixed at predetermined positions, and then a sealing resin layer is formed between them. It is possible to suitably manufacture an optical communication device in which dust and foreign matters floating in the air do not enter between the optical waveguide and the transmission of optical signals is not hindered.
[0088]
Further, by forming a sealing resin layer between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, in the obtained optical communication device, the sealing resin layer is the above IC chip mounting substrate and the above It can play the role of relieving the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient with the multilayer printed wiring board, and the formation of the sealing resin layer can shift the position of the optical element and optical waveguide. Less likely to occur.
Therefore, in the manufacturing method of the present invention, an optical communication device having excellent reliability can be preferably manufactured.
[0089]
In the method for manufacturing an optical communication device, first, an IC chip mounting substrate and a multilayer printed wiring board are separately manufactured.
Therefore, here, first, a method for manufacturing an IC chip mounting substrate and a method for manufacturing a multilayer printed wiring board will be described separately, and then a method for forming a sealing resin layer will be described.
[0090]
First, a method for manufacturing an IC chip mounting substrate will be described.
(1) Using an insulating substrate as a starting material, first, a conductor circuit is formed on the insulating substrate.
Examples of the insulating substrate include a glass epoxy substrate, a polyester substrate, a polyimide substrate, a bismaleimide-triazine resin (BT resin) substrate, a thermosetting polyphenylene ether substrate, a copper clad laminate, and an RCC substrate.
Further, a ceramic substrate such as an aluminum nitride substrate or a silicon substrate may be used.
The conductor circuit can be formed, for example, by forming a solid conductor layer on the surface of the insulating substrate by electroless plating or the like and then performing an etching process. Moreover, you may form by performing an etching process to a copper clad laminated board or a RCC board | substrate.
[0091]
In addition, in the case where connection between conductor circuits sandwiching the insulating substrate is performed through holes, for example, after forming a through hole in the insulating substrate using a drill or a laser, an electroless plating process or the like is performed. Through holes are formed by applying.
Further, when a through hole is formed, it is desirable to fill the through hole with a resin filler.
[0092]
(2) Next, the surface of the conductor circuit is roughened as necessary.
Examples of the roughening treatment include blackening (oxidation) -reduction treatment, etching treatment using an etchant containing a cupric complex and an organic acid salt, and treatment by Cu—Ni—P needle-like alloy plating. Etc.
The roughening process may be performed before the resin filler is filled in the through hole, and a roughened surface may be formed on the wall surface of the through hole. This is because the adhesion between the through hole and the resin filler is improved.
[0093]
(3) Next, on a substrate on which a conductor circuit is formed, a thermosetting resin, a photosensitive resin, a resin in which a photosensitive group is provided to a part of the thermosetting resin, or a resin including these and a thermoplastic resin An uncured resin layer made of a composite is formed, or a resin layer made of a thermoplastic resin is formed.
The uncured resin layer can be formed by applying uncured resin with a roll coater, curtain coater, or the like, or thermocompression bonding an uncured (semi-cured) resin film.
Moreover, the resin layer which consists of said thermoplastic resin can be formed by thermocompression-bonding the resin molding shape | molded in the film form.
[0094]
Among these, a method of thermocompression bonding an uncured (semi-cured) resin film is desirable, and the resin film can be crimped using, for example, a vacuum laminator or the like.
In addition, the pressure bonding conditions are not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the composition of the resin film. Usually, the pressure is 0.25 to 1.0 MPa, the temperature is 40 to 70 ° C., the degree of vacuum is 13 to 1300 Pa, It is desirable to carry out under conditions of a time of about 10 to 120 seconds.
[0095]
Examples of the thermosetting resin include epoxy resins, phenol resins, polyimide resins, polyester resins, bismaleimide resins, polyolefin resins, polyphenylene ether resins, polyphenylene resins, and fluorine resins.
Specific examples of the epoxy resin include, for example, novolak type epoxy resins such as phenol novolak type and cresol novolak type, dicyclopentadiene-modified alicyclic epoxy resins, and the like.
[0096]
As said photosensitive resin, an acrylic resin etc. are mentioned, for example.
Examples of the resin in which a photosensitive group is added to a part of the thermosetting resin include, for example, those obtained by acrylate reaction of the thermosetting group of the thermosetting resin with methacrylic acid or acrylic acid. Can be mentioned.
[0097]
Examples of the thermoplastic resin include phenoxy resin, polyether sulfone (PES), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfone (PPS) polyphenylene sulfide (PPES), polyphenylene ether (PPE) polyetherimide (PI), and the like. It is done.
[0098]
Further, the resin composite is particularly limited as long as it includes a thermosetting resin or a photosensitive resin (including a resin in which a photosensitive group is added to a part of the thermosetting resin) and a thermoplastic resin. The specific combination of the thermosetting resin and the thermoplastic resin includes, for example, phenol resin / polyether sulfone, polyimide resin / polysulfone, epoxy resin / polyether sulfone, epoxy resin / phenoxy resin, and the like. It is done. Specific examples of the combination of the photosensitive resin and the thermoplastic resin include an acrylic resin / phenoxy resin, an epoxy resin in which a part of the epoxy group is acrylated, and polyether sulfone.
[0099]
In addition, the blending ratio of the thermosetting resin or the photosensitive resin and the thermoplastic resin in the resin composite is preferably thermosetting resin or photosensitive resin / thermoplastic resin = 95/5 to 50/50. This is because a high toughness value can be ensured without impairing heat resistance.
[0100]
The resin layer may be composed of two or more different resin layers.
Specifically, for example, the lower layer is formed from a thermosetting resin or a resin composite of photosensitive resin / thermoplastic resin = 50/50, and the upper layer is a thermosetting resin or photosensitive resin / thermoplastic resin = 90/50. It is formed from 10 resin composites.
By adopting such a configuration, it is possible to ensure excellent adhesion with the insulating substrate, and it is possible to ensure ease of formation when forming a via hole opening or the like in a subsequent process.
[0101]
Moreover, you may form the said resin layer using the resin composition for roughening surface formation.
The roughened surface-forming resin composition is, for example, an acid, an alkali, in an uncured heat-resistant resin matrix that is hardly soluble in a roughened liquid consisting of at least one selected from acids, alkalis and oxidizing agents. And a substance soluble in a roughening liquid comprising at least one selected from oxidizing agents.
As used herein, the terms “slightly soluble” and “soluble” refer to those having a relatively high dissolution rate as “soluble” for convenience when immersed in the same roughening solution for the same time. The slow one is called “slightly soluble” for convenience.
[0102]
The heat-resistant resin matrix is preferably one that can maintain the shape of the roughened surface when the roughened surface is formed on the interlayer resin insulation layer using the roughening liquid, for example, a thermosetting resin. , Thermoplastic resins, and composites thereof. Further, a photosensitive resin may be used. In the case where a photosensitive resin is used, a via hole opening can be formed in the interlayer resin insulating layer by exposure and development processes.
[0103]
Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, and a fluororesin. Moreover, when sensitizing the said thermosetting resin, methacrylic acid, acrylic acid, etc. are used, and a thermosetting group is (meth) acrylated.
[0104]
Examples of the epoxy resin include cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alkylphenol novolac type epoxy resin, biphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, Examples thereof include cyclopentadiene type epoxy resins, epoxidized products of condensates of phenols and aromatic aldehydes having a phenolic hydroxyl group, triglycidyl isocyanurate, and alicyclic epoxy resins. These may be used alone or in combination of two or more. Thereby, it will be excellent in heat resistance.
[0105]
Examples of the thermoplastic resin include phenoxy resin, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide, polyphenyl ether, polyether imide, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0106]
The substance soluble in the roughening liquid comprising at least one selected from the acid, alkali and oxidizing agent is preferably at least one selected from inorganic particles, resin particles and metal particles.
[0107]
Examples of the inorganic particles include aluminum compounds such as alumina and aluminum hydroxide, calcium compounds such as calcium carbonate and calcium hydroxide, potassium compounds such as potassium carbonate, magnesium compounds such as magnesia, dolomite, basic magnesium carbonate, and talc. And those composed of silicon compounds such as silica and zeolite. These may be used alone or in combination of two or more.
[0108]
Examples of the resin particles include those made of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and the like. It is not particularly limited as long as it has a faster dissolution rate than the resin matrix. Specifically, for example, amino resins (melamine resins, urea resins, guanamine resins, etc.), epoxy resins, phenol resins, phenoxy resins, polyimide resins, Examples include polyphenylene resin, polyolefin resin, fluororesin, and bismaleimide-triazine resin. These may be used alone or in combination of two or more.
The resin particles must be previously cured. This is because if the resin is not cured, the resin particles will be dissolved in a solvent for dissolving the resin matrix.
Further, as the resin particles, rubber particles, liquid phase resin, liquid phase rubber, or the like may be used.
[0109]
Examples of the metal particles include gold, silver, copper, tin, zinc, stainless steel, aluminum, nickel, iron, lead, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
In addition, the metal particles may be coated with a resin or the like in order to ensure insulation.
[0110]
When two or more kinds of the above-mentioned soluble substances are used in combination, the combination of the two kinds of soluble substances to be mixed is preferably a combination of resin particles and inorganic particles. Both of them have low conductivity, so that the insulation of the interlayer resin insulation layer can be secured, and the thermal expansion can be easily adjusted with the hardly soluble resin, and the interlayer resin made of the roughened surface-forming resin composition This is because no crack occurs in the insulating layer, and no peeling occurs between the interlayer resin insulating layer and the conductor circuit.
[0111]
Examples of the acid used as the roughening solution include phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid. Among these, it is desirable to use an organic acid. This is because the conductor circuit exposed from the bottom surface of the via hole is less likely to be corroded when roughened.
As the oxidizing agent, for example, an aqueous solution of chromic acid, chromium sulfuric acid, alkaline permanganate (such as potassium permanganate), or the like is preferably used.
Moreover, as said alkali, aqueous solution, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, is desirable.
[0112]
The average particle size of the soluble substance is desirably 10 μm or less.
Further, a relatively large coarse particle having an average particle diameter of 2 μm or less and a fine particle having a relatively small average particle diameter may be used in combination. That is, a soluble substance having an average particle diameter of 0.1 to 0.5 μm and a soluble substance having an average particle diameter of 1 to 2 μm are combined.
[0113]
Thus, by combining average particles, relatively large coarse particles, and fine particles having a relatively small average particle diameter, the dissolution residue of the electroless plating film is eliminated, and the amount of palladium catalyst under the plating resist is reduced. Furthermore, a shallow and complicated roughened surface can be formed.
Furthermore, by forming a complicated roughened surface, a practical peel strength can be maintained even if the roughened surface has small irregularities.
The coarse particles preferably have an average particle size of more than 0.8 μm and less than 2.0 μm, and the fine particles preferably have an average particle size of 0.1 to 0.8 μm.
[0114]
(4) Next, when forming an interlayer resin insulation layer using a thermosetting resin or resin composite as the material, the uncured resin insulation layer is cured and a via hole opening is formed. And an interlayer resin insulation layer. In this step, a through hole may be formed as necessary.
The via hole opening is preferably formed by laser processing. Further, when a photosensitive resin is used as the material for the interlayer resin insulation layer, it may be formed by exposure and development processing.
[0115]
When an interlayer resin insulating layer using a thermoplastic resin as the material is formed, a via hole opening is formed in the resin layer made of the thermoplastic resin to form an interlayer resin insulating layer. In this case, the via hole opening can be formed by performing laser treatment.
Further, when forming a through hole in this step, the through hole may be formed by drilling or laser processing.
[0116]
Examples of the laser used for the laser treatment include a carbon dioxide laser, an ultraviolet laser, and an excimer laser. Among these, an excimer laser and a short pulse carbon dioxide laser are desirable.
[0117]
Among excimer lasers, it is desirable to use a hologram type excimer laser. The hologram method is a method of irradiating a target object with laser light through a hologram, a condensing lens, a laser mask, a transfer lens, and the like. By using this method, a large number of openings are formed in the resin film layer by one irradiation. Can be formed efficiently.
[0118]
When a carbon dioxide laser is used, the pulse interval is 10-Four-10-8It is desirable to be seconds. Moreover, it is desirable that the time for irradiating the laser for forming the opening is 10 to 500 μsec.
In addition, by irradiating laser light through an optical system lens and a mask, a large number of openings for via holes can be formed at one time. This is because a plurality of portions can be irradiated with laser light having the same intensity and the same irradiation intensity through the optical system lens and the mask.
After forming the via hole opening in this manner, desmear treatment may be performed as necessary.
[0119]
(5) Next, a conductor circuit is formed on the surface of the interlayer resin insulation layer including the inner wall of the via hole opening.
In forming the conductor circuit, first, a thin film conductor layer is formed on the surface of the interlayer resin insulation layer.
The thin film conductor layer can be formed by a method such as electroless plating or sputtering.
[0120]
Examples of the material for the thin film conductor layer include copper, nickel, tin, zinc, cobalt, thallium, lead, and the like.
Among these, those made of copper, copper and nickel are desirable from the viewpoint of excellent electrical characteristics, economical efficiency, and the like.
The thickness of the thin film conductor layer is preferably 0.3 μm, more preferably 0.6 μm, and preferably 2.0 μm, when the thin film conductor layer is formed by electroless plating. A desirable upper limit is 1.2 μm. Moreover, when forming by sputtering, 0.1-1.0 micrometer is desirable.
[0121]
In addition, a roughened surface may be formed on the surface of the interlayer resin insulation layer before forming the thin film conductor layer. By forming the roughened surface, the adhesion between the interlayer resin insulation layer and the thin film conductor layer can be improved. In particular, when an interlayer resin insulation layer is formed using a roughened surface forming resin composition, it is desirable to form a roughened surface using an acid, an oxidizing agent, or the like.
[0122]
Further, when the through hole is formed in the step (4), when the thin film conductor layer is formed on the interlayer resin insulation layer, the through hole is formed by forming the thin film conductor layer on the wall surface of the through hole. Also good.
[0123]
(6) Next, a plating resist is formed on the substrate on which the thin film conductor layer is formed.
The plating resist can be formed, for example, by sticking a photosensitive dry film, placing a photomask made of a glass substrate or the like on which a plating resist pattern is drawn, and performing exposure and development processing.
[0124]
(7) Thereafter, electroplating is performed using the thin film conductor layer as a plating lead, and an electroplating layer is formed in the plating resist non-forming portion. As the electroplating, copper plating is desirable.
The thickness of the electroplating layer is preferably 5 to 20 μm.
[0125]
Then, a conductor circuit (including a via hole) can be formed by removing the plating resist, the electroless plating film and the thin film conductor layer under the plating resist.
The plating resist may be removed using, for example, an alkaline aqueous solution, and the thin film conductor layer may be removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, sodium persulfate, ammonium persulfate, ferric chloride, chloride. What is necessary is just to perform using etching liquid, such as cupric.
Moreover, after forming the said conductor circuit, you may remove the catalyst on an interlayer resin insulation layer using an acid or an oxidizing agent as needed. This is because deterioration of electrical characteristics can be prevented.
[0126]
The method for forming a conductor circuit described here is an additive method, but the method for forming a conductor circuit in the manufacturing method of the present invention is not limited to the additive method, for example, a subtractive method. Also good.
Hereinafter, a method for forming a conductor circuit by the subtractive method will be briefly described.
[0127]
That is, first, after forming an interlayer resin insulating layer having a via hole opening, a thin film conductor layer is formed on the surface of the interlayer resin insulating layer including the wall surface of the via hole opening in the same manner as in the step (5). Form.
[0128]
Next, the thickness of the conductor layer is increased by forming an electroplating layer or the like on the entire surface of the thin film conductor layer. In addition, what is necessary is just to perform formation of an electroplating layer etc. as needed.
Next, an etching resist is formed on the conductor layer.
The etching resist is formed, for example, by pasting a photosensitive dry film, placing a photomask in close contact with the photosensitive dry film, and performing exposure development processing.
[0129]
Further, the conductor layer under the etching resist non-forming portion is removed by etching, and then the etching resist is removed to form independent conductor circuits (including via holes) on the interlayer resin insulating layer.
The etching treatment can be performed using, for example, an etching solution such as a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, sodium persulfate, ammonium persulfate, ferric chloride, and cupric chloride. Peeling can be performed using an alkaline aqueous solution or the like.
Even when such a method is used, a conductor circuit can be formed on the interlayer resin insulation layer.
[0130]
Whether the additive method or the subtractive method is selected as the method of forming the conductor circuit depends on the width and interval of the conductor circuit, the mounting terminals of IC chips and optical elements to be mounted, and other various electronic components. What is necessary is just to select suitably in consideration of a number, a pitch, etc.
[0131]
Further, when a through hole is formed in the steps (4) and (5), a resin filler may be filled in the through hole.
Moreover, when the resin filler is filled in the through hole, a lid plating layer that covers the surface portion of the resin filler layer may be formed by performing electroless plating, if necessary.
[0132]
(8) Next, when a lid plating layer is formed, if necessary, the surface of the lid plating layer is roughened, and the steps (3) and (4) are repeated. An outer interlayer resin insulation layer can be formed.
[0133]
(9) Thereafter, by repeating the steps (3) to (8) as necessary, a conductor circuit and an interlayer resin insulating layer are laminated on both surfaces. In this step, a through hole may be formed or may not be formed.
By performing such steps (1) to (9), it is possible to manufacture a multilayer wiring board in which a conductor circuit and an interlayer resin insulating layer are laminated on both surfaces of a substrate.
[0134]
(10) Next, a through-hole penetrating the multilayer wiring board is formed. The through hole formed here becomes an optical path for optical signal transmission in the IC chip mounting substrate through a subsequent process. Therefore, the through hole formed in this step is hereinafter referred to as an optical path through hole.
[0135]
The optical path through hole is formed by, for example, drilling or laser processing.
Examples of the laser used in the laser treatment include the same lasers used in the formation of the via hole openings and the formation of the solder bump formation openings.
The formation position of the through hole for the optical path is not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the design of the conductor circuit, the mounting position of the optical element, the IC chip, and the like.
Further, it is desirable that the optical path through hole is formed for each optical element such as a light receiving element or a light emitting element. Moreover, you may form for every signal wavelength.
[0136]
Moreover, after forming the through-hole for optical paths, you may perform a desmear process as needed.
The desmear treatment can be performed using, for example, a treatment with a permanganic acid solution, a plasma treatment, a corona treatment, or the like. By performing the desmear process, it is possible to remove resin residue, burrs, and the like in the optical path through-hole, and to reduce transmission loss due to irregular reflection on the wall surface of the optical signal transmission optical path.
[0137]
In addition, after forming the through hole for the optical path, before forming a conductor layer on the wall surface or filling an uncured resin composition in the interior in the following process, if necessary, A roughened surface may be formed on the wall surface. This is because the formation of the roughened surface can improve the adhesion to the conductor layer and the resin composition.
The roughened surface is formed by, for example, forming an optical path through hole such as a substrate or an interlayer resin insulation layer with an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid; an oxidizing agent such as chromic acid, chromium sulfuric acid or permanganate. This can be done by dissolving the exposed portion. It can also be performed by plasma treatment, corona treatment, or the like.
[0138]
In addition, after forming the optical path through hole, it is desirable to form a conductor layer on the wall surface of the optical path through hole.
The conductor layer can be formed, for example, by a method such as electroless plating or sputtering.
Specifically, for example, after forming a through hole for an optical path, a catalyst nucleus is applied to the wall surface of the through hole for the optical path, and then the substrate on which the through hole for the optical path is formed is immersed in an electroless plating bath Etc. can be used.
Also, a conductor layer composed of two or more layers may be formed by combining electroless plating or sputtering, or a conductor layer composed of two or more layers may be formed by performing electroplating after electroless plating or sputtering. Good.
[0139]
In this step, it is desirable to form a conductor layer on the wall surface of the through hole for the optical path and to form an outermost layer conductor circuit on the outermost interlayer resin insulation layer of the multilayer wiring board.
Specifically, first, when the conductor layer is formed on the wall surface of the through hole for an optical path by electroless plating or the like, the conductor layer is also formed on the entire surface of the interlayer resin insulating layer.
[0140]
Next, a plating resist is formed on the conductor layer formed on the surface of the interlayer resin insulation layer. For example, the plating resist may be formed by a method similar to the method performed in the step (6).
[0141]
Further, electrolytic plating is performed using the conductor layer formed on the interlayer resin insulation layer as a plating lead, and an electroplating layer is formed on the plating resist non-forming portion, and then the plating resist and the conductor layer under the plating resist are removed. By doing so, an independent conductor circuit is formed on the interlayer resin insulation layer.
[0142]
Further, after forming the conductor layer, a roughened surface may be formed on the wall surface of the conductor layer. The roughened surface may be formed by, for example, a method similar to the method performed in the step (2).
[0143]
In addition, after forming the optical path through hole (after forming a conductor layer on the wall surface as necessary), it is desirable to fill the uncured resin composition in the optical path through hole. An optical path for optical signal transmission in which an optical path resin layer is formed can be obtained by performing a curing process after filling with an uncured resin composition.
The method for filling the uncured resin composition is not particularly limited, and for example, a method such as printing or potting can be used.
In addition, when filling the uncured resin composition by printing, the resin composition may be filled once, or may be printed dividedly twice or more. Also, printing may be performed from both sides of the multilayer wiring board.
[0144]
In addition, when filling the uncured resin composition, the uncured resin composition was filled in an amount slightly larger than the inner product of the optical path through hole, and overflowed from the optical path through hole after the filling was completed. Excess resin composition may be removed.
The excess resin composition can be removed by, for example, polishing. Further, when removing the excess resin composition, the state of the resin composition may be a semi-cured state or a completely cured state, and is appropriately determined in consideration of the material of the resin composition and the like. Just choose.
[0145]
By performing such a process, an optical path for transmitting an optical signal that penetrates the multilayer wiring board can be formed.
When the conductor layer is formed on the wall surface of the through hole for the optical path, an independent conductor circuit can be formed by forming the conductor layer on the surface of the interlayer resin insulating layer and performing the above-described processing. Of course, even when the conductor layer is not formed, an independent conductor circuit may be formed on the interlayer resin insulating layer by the above-described method.
[0146]
(11) Next, a solder resist layer is formed on the outermost layer of the substrate on which the conductor circuit and the interlayer resin insulating layer are formed.
The solder resist layer can be formed using, for example, a solder resist composition made of polyphenylene ether resin, polyolefin resin, fluororesin, thermoplastic elastomer, epoxy resin, polyimide resin, or the like.
[0147]
Examples of solder resist compositions other than those described above include, for example, (meth) acrylates of novolak epoxy resins, imidazole curing agents, bifunctional (meth) acrylic acid ester monomers, and (meth) acrylic acid having a molecular weight of about 500 to 5,000. Examples include paste polymers containing ester polymers, thermosetting resins composed of bisphenol-type epoxy resins, photosensitive monomers such as polyvalent acrylic monomers, glycol ether solvents, and the viscosity at 25 ° C. It is desirable that the pressure is adjusted to 1 to 10 Pa · s. A commercially available solder resist composition may also be used.
Moreover, at this process, you may pressure-bond the film which consists of the said soldering resist composition, and may form the layer of a soldering resist composition.
[0148]
(12) Next, an opening (hereinafter also referred to as an optical path opening) communicating with the optical path through hole is formed in the solder resist composition layer to form a solder resist layer.
Specifically, for example, it is formed by the same method as the method of forming the via hole opening, that is, exposure development processing, laser processing, or the like.
When forming the optical path opening, a solder bump forming opening (an opening for mounting an IC chip or an optical element or an opening for connecting to a multilayer printed wiring board) may be formed at the same time. desirable. The formation of the optical path opening and the formation of the solder bump forming opening may be performed separately.
[0149]
Moreover, when forming a solder resist layer, a solder resist layer having an opening for an optical path and an opening for forming a solder bump is prepared by preparing a resin film having an opening at a desired position in advance and pasting the resin film. May be formed.
Through the steps (11) and (12), a solder resist layer having an opening communicating with the optical path through hole can be formed on the multilayer wiring board in which the optical path through hole is formed. .
The diameter of the optical path opening may be the same as the diameter of the optical path through hole, or may be smaller than the diameter of the optical path through hole.
[0150]
Further, when the optical path resin layer is formed in the optical path through hole in the step (10), the uncured resin composition is filled in the optical path opening in this process, and then the curing process is performed. It is desirable to form an optical path resin layer by applying.
Also in this step, by forming the optical path resin layer, the optical path resin layer is formed in the entire interior of the optical signal transmission optical path.
Further, the uncured resin composition filled in the optical path opening is preferably the same as the uncured resin composition filled in the optical path through hole in the step (10). .
[0151]
In addition, when forming an optical path for transmitting an optical signal in which an optical path resin layer is formed in the entire interior, in the step (10), filling with an uncured resin composition is not performed. For optical signal transmission in which an uncured resin composition is filled in an optical path through-hole and an optical path opening communicating with the optical path through which the optical path resin layer is formed. It may be an optical path.
[0152]
In the step (10), after filling the optical path through hole with an uncured resin composition, the resin composition is semi-cured, and then the solder resist layer having the optical path opening by the method described above. After forming and further filling the uncured resin composition in the optical path opening, by simultaneously curing the resin composition in the optical path through hole and the resin composition in the optical path opening, An optical path resin layer may be formed.
[0153]
(13) Next, if necessary, a microlens is disposed at the end of the optical signal transmission optical path.
In order to dispose the microlens at the end of the optical signal transmission optical path, it may be disposed at the end of the optical signal transmission optical path through an adhesive layer formed on the solder resist layer. When the optical path resin layer is formed inside the optical signal transmission optical path, the optical path resin layer may be directly disposed on the optical path resin layer or may be disposed through a transparent adhesive layer. .
[0154]
As a method of directly arranging the microlens on the optical path resin layer, for example, an appropriate amount of uncured optical lens resin is dropped on the optical path resin layer, and cured to the dropped uncured optical lens resin. The method of performing a process etc. are mentioned.
When an appropriate amount of the uncured optical lens resin is dropped onto the optical path resin layer, a device such as a dispenser, an ink jet, a micropipette, or a microsyringe can be used.
The uncured optical lens resin dropped on the optical path resin layer using such an apparatus tends to be spherical due to its surface tension, and thus becomes hemispherical on the optical path resin layer, and then hemispherical. By curing the uncured optical lens resin, a hemispherical microlens (convex lens) can be disposed on the optical path resin layer.
In addition, the diameter of the microlens formed by the above-mentioned method, the shape of the curved surface, etc. are appropriately determined in consideration of the wettability between the resin composition and the uncured optical lens resin, the viscosity of the uncured optical lens resin, etc. It can be controlled by adjusting.
[0155]
(14) Next, the conductor circuit portion exposed by forming the solder bump forming opening is covered with a corrosion-resistant metal such as nickel, palladium, gold, silver, platinum, or the like, as necessary, to form a solder pad. . In these, it is desirable to form a coating layer with metals, such as nickel-gold, nickel-silver, nickel-palladium, nickel-palladium-gold.
The coating layer can be formed by, for example, plating, vapor deposition, electrodeposition, or the like. Among these, it is desirable to form by plating from the viewpoint that the uniformity of the coating layer is excellent.
[0156]
(15) Next, an opening is formed in a portion corresponding to an opening for mounting an IC chip (IC chip mounting opening) or an opening for connecting to a multilayer printed wiring board (multilayer printed wiring board connection opening). A solder bump is formed by reflowing after filling the solder pad with a solder paste through the formed mask.
By forming such solder bumps, it is possible to mount an IC chip or connect a multilayer printed wiring board via the solder bumps. The solder bumps may be formed as necessary. Even when the solder bumps are not formed, these solder bumps can be mounted on the IC chip via the IC chip to be mounted or the bump of the multilayer printed wiring board to be connected. The substrate can be electrically connected.
[0157]
(16) Further, an optical element (light receiving element and light emitting element) is mounted on the solder resist layer. The optical element is mounted by, for example, filling the opening (optical element mounting opening) for mounting the optical element in the step (15) with solder paste and performing the reflow. What is necessary is just to mount via solder by attaching an element.
Further, the optical element may be mounted using a conductive adhesive or the like instead of the solder paste.
Through such steps, an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention can be manufactured.
[0158]
Next, the manufacturing method of a multilayer printed wiring board is demonstrated.
(1) First, in the same manner as the steps (1) to (2) of the method for manufacturing an IC chip mounting substrate, conductor circuits are formed on both surfaces of the substrate and the conductor circuits sandwiching the substrate are connected. Form a through hole. Also in this step, a roughened surface is formed on the surface of the conductor circuit and the wall surface of the through hole as necessary.
[0159]
(2) Next, if necessary, an interlayer resin insulation layer and a conductor circuit are laminated on the substrate on which the conductor circuit is formed.
Specifically, the interlayer resin insulating layer and the conductor circuit may be laminated and formed using the same method as the steps (3) to (8) of the method for manufacturing the IC chip mounting substrate.
Also in this step, as in the case of manufacturing an IC chip mounting substrate, a through hole penetrating the substrate and the interlayer resin insulating layer may be formed, or a lid plating layer may be formed.
The step (2), that is, the step of laminating the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit may be performed only once or a plurality of times.
Further, as a method for forming a conductor circuit on the interlayer resin insulation layer in this step, a subtractive method may be used as in the case of manufacturing an IC chip mounting substrate.
[0160]
(3) Next, an optical waveguide is formed on the substrate on the side facing the IC chip mounting substrate or on the conductor circuit non-forming portion on the interlayer resin insulation layer.
When the optical waveguide is formed by using an inorganic material such as quartz glass as the material, the optical waveguide can be formed by attaching an optical waveguide that has been previously formed into a predetermined shape via an adhesive.
The optical waveguide made of the inorganic material is, for example, LiNbO.ThreeLiTaOThreeIt can be formed by depositing an inorganic material such as a liquid phase epitaxial method, a chemical deposition method (CVD), a molecular beam epitaxial method, or the like.
[0161]
In addition, as a method for forming an optical waveguide made of a polymer material, for example, (1) a method of pasting an optical waveguide forming film previously formed into a film shape on a release film or the like on an interlayer resin insulating layer And (2) a method of directly forming an optical waveguide on the interlayer resin insulation layer by sequentially forming a lower clad, a core, and an upper clad on the interlayer resin insulation layer.
As a method for forming the optical waveguide, the same method can be used when the optical waveguide is formed on the release film and when the optical waveguide is formed on the interlayer resin insulating layer.
Specifically, for example, a method using reactive ion etching, an exposure development method, a mold forming method, a resist forming method, a method combining these, and the like can be used.
[0162]
In the method using reactive ion etching, (i) first, a lower cladding is formed on a release film, an interlayer resin insulation layer or the like (hereinafter simply referred to as a release film), and (ii) A core resin composition is applied onto the lower clad, and further subjected to a curing treatment as necessary to obtain a core-forming resin layer. (Iii) Next, a mask-forming resin layer is formed on the core-forming resin layer, and then the mask-forming resin layer is subjected to exposure and development treatment, whereby the core-forming resin layer is formed. A mask (etching resist) is formed.
[0163]
(Iv) Next, reactive ion etching is performed on the core-forming resin layer to remove the core-forming resin layer in the portion where the mask is not formed, and a core is formed on the lower cladding. (V) Finally, an upper clad is formed on the lower clad so as to cover the core, thereby obtaining an optical waveguide.
This method using reactive ion etching can form an optical waveguide having excellent dimensional reliability. This method is also excellent in reproducibility.
[0164]
In the exposure development method, (i) first, a lower clad is formed on a release film or the like, and (ii) next, a core resin composition is applied on the lower clad, and further if necessary. Then, a layer of the core-forming resin composition is formed by performing a semi-curing treatment.
[0165]
(Iii) Next, a mask on which a pattern corresponding to the core-forming portion is drawn is placed on the core-forming resin composition layer, and then subjected to exposure and development, whereby the core is formed on the lower clad. Form. (Iv) Finally, an upper clad is formed on the lower clad so as to cover the core, thereby obtaining an optical waveguide.
Since this exposure and development method has a small number of steps, it can be suitably used for mass production of optical waveguides, and since there are few heating steps, stress is hardly generated in the optical waveguides.
[0166]
In the mold forming method, (i) first, a lower clad is formed on a release film or the like, and (ii) next, a core forming groove is formed in the lower clad by mold formation. (Iii) Furthermore, the core resin composition is filled in the groove by printing, and then a curing process is performed to form the core. (Iv) Finally, an upper clad is formed on the lower clad so as to cover the core, thereby obtaining an optical waveguide.
This mold forming method can be suitably used for mass production of optical waveguides, and can form optical waveguides with excellent dimensional reliability. This method is also excellent in reproducibility.
[0167]
In the resist forming method, (i) a lower clad is first formed on a release film or the like, and (ii) a resist resin composition is further applied on the lower clad, and then an exposure development process is performed. By applying, a core forming resist is formed on the core non-forming portion on the lower clad.
[0168]
(Iii) Next, by applying the resin composition for the core to the non-resist forming portion on the lower clad, and (iv) further curing the core resin composition, and then peeling the core forming resist, A core is formed on the lower cladding. (V) Finally, an upper clad is formed on the lower clad so as to cover the core, thereby obtaining an optical waveguide.
As this resist forming method, this mold forming method can be suitably used when mass-producing optical waveguides, and an optical waveguide having excellent dimensional reliability can be formed. This method is also excellent in reproducibility.
[0169]
An optical path conversion mirror is formed in the optical waveguide.
The optical path conversion mirror may be formed before the optical waveguide is mounted on the interlayer resin insulation layer, or may be formed after the optical waveguide is mounted on the interlayer resin insulation layer. Except for the case where it is directly formed on the layer, it is desirable to form an optical path conversion mirror in advance. The work can be performed easily, and other members constituting the multilayer printed wiring board at the time of the work, such as a substrate, a conductor circuit, an interlayer resin insulating layer, etc., may be scratched or damaged. Because there is no.
[0170]
The method for forming the optical path conversion mirror is not particularly limited, and a conventionally known formation method can be used. Specifically, machining using a diamond saw or blade with a V-shaped 90 ° tip, machining by reactive ion etching, laser ablation, or the like can be used.
Here, the method for forming the optical waveguide on the substrate on the side facing the IC chip mounting substrate or on the outermost interlayer resin insulation layer has been described, but in the case of manufacturing the multilayer printed wiring board, The optical waveguide may be formed between the substrate and the interlayer resin insulation layer or between the interlayer resin insulation layers.
[0171]
In the case of forming an optical waveguide between the substrate and the interlayer resin insulation layer, after producing a substrate having conductor circuits formed on both surfaces in the step (1), the same as in the step (3). An optical waveguide is formed at the above-mentioned position by forming an optical waveguide at a portion where a conductor circuit is not formed on the substrate by the method, and then forming an interlayer resin insulating layer by the same method as in the step (2). be able to.
[0172]
When an optical waveguide is formed between the interlayer resin insulation layers, at least one interlayer resin insulation layer is formed on the substrate on which the conductor circuit is formed in the same manner as in the steps (1) and (2). Then, an optical waveguide is formed on the interlayer resin insulation layer in the same manner as in the above step (3), and then the same step as in the above step (2) is further repeated to obtain an interlayer resin insulation. An optical waveguide can be formed between the layers.
[0173]
Further, in the multilayer printed wiring board constituting the optical communication device of the present invention, an optical waveguide may be formed on the side facing the IC chip mounting substrate and on the opposite side across the substrate. When manufacturing a multilayer printed wiring board in which an optical waveguide is formed, an optical signal can be transmitted between the optical waveguide and an optical element mounted on the IC chip mounting substrate. However, it is necessary to form at least an optical path for transmitting an optical signal that penetrates the substrate. Such an optical path for transmitting an optical signal may be appropriately formed before the optical waveguide is formed or after the optical waveguide is formed. .
[0174]
Specifically, for example, (10) of the method for manufacturing a substrate for mounting an IC chip after forming a multilayer wiring board through the steps (1) and (2) and before forming an optical waveguide. Using the same method as in the above step, the optical path through hole is formed, and then the optical signal can be transmitted to the IC chip mounting substrate through the optical path through hole. An optical waveguide may be formed by a method, and a multilayer printed wiring board may be obtained through the steps described below. In addition, after forming the said through-hole for optical paths, you may form the resin layer for optical paths, and a conductor layer in the inside or wall surface as needed.
[0175]
(4) Next, a solder resist layer is formed on the outermost layer of the substrate on which the optical waveguide is formed.
The solder resist layer can be formed using, for example, a resin composition similar to the resin composition used when forming the solder resist layer of the IC chip mounting substrate.
In some cases, an optical waveguide may be formed on the entire outermost layer of the substrate in the step (3), and the optical waveguide may serve as a solder resist layer.
[0176]
(5) Next, an opening for forming solder bumps (an opening for mounting an IC chip mounting substrate and various surface mount electronic components) and an optical path opening on the solder resist layer on the side facing the IC chip mounting substrate Form.
The formation of the solder bump forming opening and the optical path opening may be performed using a method similar to the method of forming the solder bump forming opening on the IC chip mounting substrate, that is, using an exposure development process or a laser process. it can.
The formation of the solder bump formation opening and the formation of the optical path opening may be performed simultaneously or separately.
[0177]
Among these, when forming the solder resist layer, a method of forming a solder bump forming opening and an optical path opening by applying a resin composition containing a photosensitive resin as a material and performing an exposure development process. It is desirable to select.
This is because when the optical path opening is formed by exposure and development processing, there is no possibility of scratching the optical waveguide existing under the optical path opening when the opening is formed.
Moreover, when forming a solder resist layer, a solder resist layer having a solder bump forming opening and an optical path opening is prepared in advance by preparing a resin film having an opening at a desired position and pasting the resin film. May be formed.
When the optical path through hole is formed and the optical waveguide is formed on the side facing the IC chip mounting substrate and the opposite side of the substrate, the optical path opening is formed when forming the optical path opening in this step. The opening is formed so as to communicate with the optical path through hole.
[0178]
If necessary, solder bump forming openings may also be formed in the solder resist layer on the side opposite to the surface facing the IC chip mounting substrate.
This is because the external connection terminals can also be formed on the solder resist layer on the opposite side of the surface facing the IC chip mounting substrate through the post-process.
[0179]
(6) Next, the conductor circuit portion exposed by forming the opening for forming the solder bump is coated with a corrosion-resistant metal such as nickel, palladium, gold, silver, or platinum as necessary to form a solder pad. . Specifically, the same method as the step (14) of the method for manufacturing the IC chip mounting substrate may be used.
[0180]
(7) Next, if necessary, the optical path opening formed in the step (5) is filled with an uncured resin composition, and then cured to form an optical path resin layer. To do.
The uncured resin composition filled in this step is preferably the same as the resin composition filled in the optical path through hole and the optical path opening in the manufacturing process of the IC chip mounting substrate.
Further, as described above, even when the optical path through hole and the optical path opening are formed in order to form the optical waveguide on the side facing the IC chip mounting substrate and the opposite side across the substrate, the optical path The through-hole for use and the optical path opening may be filled with an uncured resin composition. In this case, as a method of filling the uncured resin composition, it is used when manufacturing an IC chip mounting substrate. A method similar to the method may be used.
[0181]
(8) Next, a solder bump is formed by reflowing after filling the solder pad with a solder paste through a mask in which an opening is formed in a portion corresponding to the solder pad.
By forming such solder bumps, it is possible to mount an IC chip mounting substrate and various surface-mounted electronic components via the solder bumps. The solder bumps may be formed as necessary. Even when the solder bumps are not formed, these solder bumps are mounted via the IC chip mounting substrate to be mounted and the bumps of various surface mount electronic components. be able to.
Also, the solder resist layer on the opposite side of the surface facing the IC chip mounting substrate does not require the formation of external connection terminals, and pins or solder balls are formed as necessary. It is good also as PGA (Pin Grid Array) and BGA (Ball Grid Array).
Through such steps, an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention can be manufactured.
[0182]
In the method for manufacturing an optical communication device of the present invention, next, an optical signal transmission optical path formed on the IC chip mounting substrate is formed between the optical element of the IC chip mounting substrate and the optical waveguide of the multilayer printed wiring board. Both are arranged and fixed at a position where the optical signal can be transmitted through.
Here, after the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board are disposed to face each other, a solder connection portion is formed by the solder bumps of the IC chip mounting substrate and the solder bumps of the multilayer printed wiring board. It is electrically connected and both are fixed. In other words, the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board are arranged to face each other at a predetermined position in a predetermined direction, and are connected by reflowing.
As described above, the solder bumps for fixing both the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board may be formed on only one of them.
[0183]
In this process, since the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board are connected using their solder bumps, there is a slight misalignment between the two when they are placed opposite to each other. In addition, both can be arranged at a predetermined position due to the self-alignment effect of the solder during reflow.
[0184]
Next, a sealing resin composition is poured between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, and then a sealing resin layer is formed by performing a curing process.
Examples of the sealing resin composition include acrylic resins such as PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, and deuterated fluorinated PMMA; polyimide resins such as fluorinated polyimide; epoxy resins; UV curable epoxy resins Silicone resins such as deuterated silicone resins; resin components such as polymers produced from benzocyclobutene, and particles included as necessary, curing agents, antifoaming agents, acid anhydrides, solvents, etc. The various additives are appropriately blended.
In addition, the sealing resin composition preferably has a transmittance for light having a communication wavelength after curing of 70% or more, and more preferably 90% or more.
[0185]
Here, as the viscosity of the sealing resin composition poured between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board and the curing treatment conditions after pouring the sealing resin composition, the sealing resin composition The composition may be appropriately selected in consideration of the composition of the substrate, the design of the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, and the like.
[0186]
Next, the IC chip is mounted on the IC chip mounting substrate, and then, if necessary, the IC chip is resin-sealed to obtain an optical communication device.
The IC chip can be mounted by a conventionally known method.
Also, the IC chip is mounted before connecting the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, and the optical chip is used for optical communication by connecting the IC chip mounting substrate on which the IC chip is mounted and the multilayer printed wiring board. It may be a device.
[0187]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Example 1
A. Fabrication of IC chip mounting substrate
A-1. Preparation of resin film for interlayer resin insulation layer
30 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 469, Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 40 parts by weight of cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 215, Epiklon N-673 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), triazine 30 parts by weight of a structure-containing phenol novolak resin (phenolic hydroxyl group equivalent 120, Phenolite KA-7052 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was dissolved in 20 parts by weight of ethyl diglycol acetate and 20 parts by weight of solvent naphtha with stirring. Thereto, terminal epoxidized polybutadiene rubber (Nagase Kasei Kogyo Denarex R-45EPT) 15 parts by weight, 2-phenyl-4,5-bis (hydroxymethyl) imidazole pulverized product 1.5 parts by weight, finely pulverized silica 2 parts by weight , Silicone It was added foaming agent 0.5 parts by weight to prepare an epoxy resin composition.
The obtained epoxy resin composition was applied on a PET film having a thickness of 38 μm using a roll coater so that the thickness after drying was 50 μm, and then dried at 80 to 120 ° C. for 10 minutes, whereby an interlayer resin was obtained. A resin film for an insulating layer was produced.
[0188]
A-2. Preparation of resin composition for filling through-hole
100 parts by weight of bisphenol F type epoxy monomer (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., molecular weight: 310, YL983U), SiO having an average particle diameter of 1.6 μm and a maximum particle diameter of 15 μm or less coated with a silane coupling agent on the surface2170 parts by weight of spherical particles (manufactured by Adtech, CRS 1101-CE) and 1.5 parts by weight of a leveling agent (Perenol S4, manufactured by San Nopco) are placed in a container and mixed by stirring. A 49 Pa · s resin filler was prepared. As the curing agent, 6.5 parts by weight of an imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., 2E4MZ-CN) was used.
[0189]
A-3. Manufacture of IC chip mounting substrates
(1) A copper-clad laminate in which 18 μm copper foil 28 is laminated on both surfaces of an insulating substrate 21 made of glass epoxy resin or BT (bismaleimide triazine) resin having a thickness of 0.8 mm was used as a starting material (see FIG. 3 (a)). First, the copper-clad laminate was drilled, subjected to electroless plating, and etched into a pattern to form conductor circuits 24 and through holes 29 on both surfaces of the substrate 21 (FIG. 3B). reference).
[0190]
(2) The substrate on which the through hole 29 and the conductor circuit 24 are formed is washed with water and dried, followed by NaOH (10 g / l), NaClO.2(40 g / l), Na3PO4Blackening treatment using an aqueous solution containing (6 g / l) as a blackening bath (oxidation bath), and NaOH (10 g / l), NaBH4A reduction treatment using an aqueous solution containing (6 g / l) as a reduction bath was performed to form a roughened surface (not shown) on the surface of the conductor circuit 24 including the through holes 29.
[0191]
(3) After preparing the resin filler described in A-2 above, within 24 hours after preparation by the following method, the conductor circuit non-formed portion on the through hole 29 and the substrate 21 and the outer edge portion of the conductor circuit 24 And a layer of resin filler 30 'was formed.
That is, first, a resin filler was pushed into a through hole using a squeegee, and then dried under conditions of 100 ° C. and 20 minutes. Next, a mask having an opening corresponding to the conductor circuit non-formed part is placed on the substrate, and the conductor circuit non-formed part which is a recess is filled with a resin filler using a squeegee, A layer of the resin filler 30 'was formed by drying for 20 minutes (see FIG. 3C).
[0192]
(4) The surface of the conductor circuit 24 or the land surface of the through hole 29 is applied to one surface of the substrate after the processing of (3) by belt sander polishing using # 600 belt polishing paper (manufactured by Sankyo Rikagaku Co., Ltd.). Polishing was performed so that the resin filler 30 'did not remain, and then buffing was performed to remove scratches due to the belt sander polishing. Such a series of polishing was similarly performed on the other surface of the substrate.
Subsequently, the heat processing of 100 degreeC for 1 hour, 120 degreeC for 3 hours, 150 degreeC for 1 hour, and 180 degreeC for 7 hours was performed, and the resin filler layer 30 was formed.
[0193]
In this way, the surface layer portion of the resin filler 30 and the surface of the conductor circuit 24 formed in the through hole 29 and the conductor circuit non-forming portion are flattened, and the resin filler 30 and the side surface of the conductor circuit 24 are roughened. An insulating substrate was obtained in which the inner wall surface of the through hole 29 and the resin filler 30 were firmly adhered via a roughened surface (see FIG. 3D). By this step, the surface of the resin filler layer 30 and the surface of the conductor circuit 24 are flush with each other.
[0194]
(5) After washing the substrate with water, acid degreasing, soft etching, and spraying an etchant on both sides of the substrate by spraying to etch the surface of the conductor circuit 24 and the land surface of the through hole 29, A roughened surface (not shown) was formed on the entire surface of the conductor circuit 24. As an etching solution, an etching solution containing 10 parts by weight of imidazole copper (II) complex, 7 parts by weight of glycolic acid, and 5 parts by weight of potassium chloride (MEC Etch Bond, manufactured by MEC) was used.
[0195]
(6) Next, a resin film for an interlayer resin insulation layer that is slightly larger than the substrate prepared in A-1 is placed on the substrate, and temporarily mounted under conditions of a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 80 ° C., and a pressure bonding time of 10 seconds. After crimping and cutting, an interlayer resin insulation layer 22 was further formed by sticking using a vacuum laminator apparatus by the following method (see FIG. 3E).
That is, a resin film for an interlayer resin insulation layer was subjected to main pressure bonding on a substrate under conditions of a degree of vacuum of 65 Pa, a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 80, and a time of 60 seconds, and then thermally cured at 170 ° C. for 30 minutes.
[0196]
(7) Next, CO 2 having a wavelength of 10.4 μm is passed through a mask in which a through hole having a thickness of 1.2 mm is formed on the interlayer resin insulation layer 22.2Via hole with a gas laser diameter of 4.0 mm, top hat mode, pulse width 8.0 μsec, mask through-hole diameter 1.0 mm, and interlayer resin insulation layer 22 with a diameter of 80 μm under conditions of one shot. 26 was formed (see FIG. 4A).
[0197]
(8) The substrate on which the via hole opening 26 is formed is immersed in an 80 ° C. solution containing 60 g / l permanganic acid for 10 minutes to dissolve and remove the epoxy resin particles present on the surface of the interlayer resin insulating layer 22. As a result, a roughened surface (not shown) was formed on the surface including the inner wall surface of the opening 26 for the via hole.
[0198]
(9) Next, the substrate after the above treatment was immersed in a neutralization solution (manufactured by Shipley Co., Ltd.) and washed with water.
Further, by applying a palladium catalyst to the surface of the roughened substrate (roughening depth 3 μm), a catalyst nucleus is formed on the surface of the interlayer resin insulation layer 22 (including the inner wall surface of the via hole opening 26). Was attached (not shown). That is, the substrate is made of palladium chloride (PdCl2) And stannous chloride (SnCl)2The catalyst was imparted by immersing it in a catalyst solution containing) and depositing palladium metal.
[0199]
(10) Next, the substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution having the following composition, and the thickness of the surface of the interlayer resin insulating layer 22 (including the inner wall surface of the via hole opening 26) is 0.6 to 3 An electroless copper plating film 32 of 0.0 μm was formed (see FIG. 4B).
[0200]
[Electroless plating aqueous solution]
NiSOFour                   0.003 mol / l
Tartaric acid 0.200 mol / l
Copper sulfate 0.030 mol / l
HCHO 0.050 mol / l
NaOH 0.100 mol / l
α, α'-bipyridyl 100 mg / l
Polyethylene glycol (PEG) 0.10 g / l
[Electroless plating conditions]
40 minutes at a liquid temperature of 30 ° C
[0201]
(11) Next, a commercially available photosensitive dry film is pasted on the substrate on which the electroless copper plating film 32 is formed, and a mask is placed thereon, and 100 mJ / cm.2Then, a plating resist 23 having a thickness of 20 μm was provided by developing with a 0.8% aqueous sodium carbonate solution (see FIG. 4C).
[0202]
(12) Next, the substrate is washed with 50 ° C. water and degreased, washed with 25 ° C. water and further washed with sulfuric acid, and then subjected to electrolytic plating under the following conditions to form a plating resist 23 non-formed portion. Then, an electrolytic copper plating film 33 having a thickness of 20 μm was formed (see FIG. 4D).
[0203]
[Electrolytic plating solution]
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive 19.5 ml / l
(Manufactured by Atotech Japan, Kaparaside GL)
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1 A / dm2
65 minutes
Temperature 22 ± 2 ° C
[0204]
(13) Further, after removing the plating resist 23 with 5% NaOH, the electroless plating film under the plating resist 23 is removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and electroless copper plating is performed. A conductor circuit 25 (including the via hole 27) having a thickness of 18 μm formed of the film 32 and the electrolytic copper plating film 33 was formed (see FIG. 5A).
[0205]
(14) Further, a roughened surface (not shown) is formed on the surface of the conductor circuit 25 using the same etching solution as the etching solution used in the step (5). In the same manner as in the step (8), an interlayer resin insulating layer 22 having a via hole opening 26 and having a roughened surface (not shown) formed on the surface thereof was laminated (see FIG. 5B). .
Thereafter, using a drill having a diameter of 300 μm, an optical path through hole 46 penetrating the substrate 21 and the interlayer resin insulating layer 22 was formed, and further, a desmear treatment was applied to the wall surface of the optical path through hole 46 (FIG. 5C). )reference). In the present embodiment, the optical path through hole is formed using a drill having a diameter of 300 μm. However, when the optical path through hole is formed, a drill having a diameter of about 200 to 400 μm is usually used.
[0206]
(15) Next, a catalyst is applied to the wall surface of the optical path through-hole 46 and the surface of the interlayer resin insulation layer 22 by the same method as that used in the step (9). The substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution similar to the electroless plating solution used in the process, the surface of the interlayer resin insulating layer 22 (including the inner wall surface of the via hole opening 26), and the optical path through hole A thin-film conductor layer (electroless copper plating film) 32 was formed on the wall surface 46 (see FIG. 6A).
[0207]
(16) Next, the plating resist 23 is provided by the same method as that used in the step (11), and further, the plating resist 23 is not formed by the same method as that used in the step (12). An electrolytic copper plating film 33 having a thickness of 20 μm was formed on the formation part (see FIG. 6B).
[0208]
(17) Next, the plating resist 23 is peeled off and the thin film conductor layer under the plating resist 23 is removed by a method similar to the method used in the step (13), and the conductor circuit 25 (via hole 27) is removed. And a conductor layer 45 were formed.
Further, oxidation / reduction treatment was performed by the same method as used in the step (2) above, and the surface of the conductor circuit 25 and the surface of the conductor layer 45 were roughened (not shown) (FIG. 6 ( c)).
[0209]
(18) Next, using a squeegee, the resin composition containing the epoxy resin was filled into the through hole 46 for the optical path in which the conductor layer 45 was formed, dried, and then the surface layer was flattened by buffing. . Furthermore, the hardening process was performed and the resin layer 42 for optical paths was formed (refer Fig.7 (a)).
[0210]
(19) Next, a photosensitizing agent obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight: 4000), 80% by weight of bisphenol A type epoxy resin (trade name: Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.) dissolved in methyl ethyl ketone, 15.0 parts by weight, imidazole curing agent (Shikoku Kasei Co., Ltd., trade name: 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, photofunctional monomer bifunctional acrylic monomer (Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: R604) 4.5 parts by weight, also polyvalent acrylic monomer ( Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoaming agent (San Nopco, S-65) Take 1 part by weight in a container, stir and mix to prepare a mixed composition. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photopolymerization initiator for this mixed composition, as a photosensitizer By adding 0.2 part by weight of Michler's ketone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), a solder resist composition having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C. was obtained.
The viscosity is measured with a B-type viscometer (DVL-B type, manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) for 60 minutes.- 1(Rpm), rotor No. 4, 6 min- 1(Rpm), rotor No. 3 according.
[0211]
(20) Next, the solder resist composition is applied in a thickness of 30 μm on both surfaces of the substrate on which the interlayer resin insulation layer 22 and the conductor circuit 25 (including the via hole 27) are formed, and is performed at 70 ° C. for 20 minutes. A drying process was performed at 70 ° C. for 30 minutes to form a solder resist composition layer 34 ′ (see FIG. 7B).
[0212]
(21) Next, a 5 mm-thick photomask on which patterns of optical path openings and solder bump formation openings (IC chip mounting openings and optical element mounting openings) are drawn is used as a solder resist composition on the IC chip mounting side. 1000 mJ / cm in close contact with the layer 34 '2Were exposed to UV light and developed with DMTG solution to form openings. Further, the solder resist layer is cured by heating at 80 ° C. for 1 hour, at 100 ° C. for 1 hour, at 120 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours. A solder resist layer 34 having a formation opening 35 and a thickness of 20 μm was formed.
In addition, a photomask on which a pattern of solder bump formation openings (multilayer printed wiring board connection openings) is drawn is brought into close contact with the other solder resist composition layer, and exposure is performed under the same conditions as the exposure and development conditions described above. By performing development processing, solder bump forming openings 35 for connection to the multilayer printed wiring board were formed (see FIG. 8A).
[0213]
(22) Next, a resin composition similar to the resin composition containing the epoxy resin filled in the step (18) is filled into the optical path opening formed in the step (21) using a squeegee. After drying, the surface layer was flattened by buffing. Furthermore, the hardening process was performed and the resin layer 42 for optical paths was formed.
The optical path resin layer formed in this step and the step (18) has a transmittance of 85% and a refractive index of 1.60.
[0214]
(23) Next, the substrate on which the solder resist layer 34 is formed is nickel chloride (2.3 × 10-1mol / l), sodium hypophosphite (2.8 × 10-1mol / l), sodium citrate (1.6 × 10-1A nickel plating layer having a thickness of 5 μm was formed in the solder bump forming opening 35 and the optical element opening 31 by immersing in an electroless nickel plating solution containing 0.5 mol / l) of pH = 4.5. Further, the substrate was made of potassium gold cyanide (7.6 × 10 6-3mol / l), ammonium chloride (1.9 × 10-1mol / l), sodium citrate (1.2 × 10-1mol / l), sodium hypophosphite (1.7 × 10-1Molle-l) was immersed in an electroless gold plating solution at 80 ° C. for 7.5 minutes to form a 0.03 μm-thick gold plating layer on the nickel plating layer.
[0215]
(24) Next, a solder paste is printed in the solder bump forming opening 35 formed in the solder resist layer 34, and the light receiving element 38 and the light emitting element 39 are respectively applied to the solder paste printed in the optical element mounting opening. The light receiving portion 38a and the light emitting portion 39a are attached while being aligned and reflowed at 200 ° C., so that the light receiving device 38 and the light emitting device 39 are mounted via solder, as well as an IC chip mounting opening and a multilayer printed wiring board. Solder bumps 37 were formed in the mounting openings to form an IC chip mounting substrate (see FIG. 8B).
The light receiving element 38 was made of InGaAs, and the light emitting element 39 was made of InGaAsP.
[0216]
B. Fabrication of multilayer printed wiring board
B-1. Preparation of resin film for interlayer resin insulation layer
The resin film for interlayer resin insulation layers was produced using the method similar to the method used by A-1.
B-2. Preparation of resin composition for filling through-hole
A resin composition for filling a through hole was produced using the same method as used in A-2.
[0217]
B-3. Manufacture of multilayer printed wiring boards
(1) A copper-clad laminate in which 18 μm copper foil 8 is laminated on both surfaces of an insulating substrate 1 made of glass epoxy resin or BT resin having a thickness of 0.6 mm was used as a starting material (see FIG. 9A). ). First, the copper-clad laminate was drilled, subjected to electroless plating, and etched into a pattern to form conductor circuits 4 and through holes 9 on both sides of the substrate 1 (FIG. 9B). reference).
[0218]
(2) The substrate on which the through hole 9 and the conductor circuit 4 are formed is washed with water, dried, and then sprayed with an etching solution (MEC Etch Bond, manufactured by MEC Co., Ltd.) on the surface of the conductor circuit 4 including the through hole 9. A roughened surface (not shown) was formed.
[0219]
(3) After preparing the resin filler described in the above B-2, within 24 hours after preparation by the following method, the conductor circuit non-formed part on the through hole 9 and the substrate 1 and the outer edge part of the conductor circuit 4 And a layer of resin filler 10 'was formed.
That is, first, a resin filler was pushed into a through hole using a squeegee, and then dried under conditions of 100 ° C. and 20 minutes. Next, a mask having an opening corresponding to the conductor circuit non-formed part is placed on the substrate, and the conductor circuit non-formed part which is a recess is filled with a resin filler using a squeegee, The layer of resin filler 10 'was formed by drying on the conditions for 20 minutes (refer FIG.9 (c)).
[0220]
(4) The surface of the conductor circuit 4 or the land surface of the through hole 9 is polished on one side of the substrate after the processing of (3) by belt sander polishing using # 600 belt polishing paper (manufactured by Sankyo Rikagaku). Polishing was performed so that the resin filler 10 'did not remain, and then buffing was performed to remove scratches due to the belt sander polishing. Such a series of polishing was similarly performed on the other surface of the substrate.
Subsequently, the heat processing of 100 degreeC for 1 hour, 120 degreeC for 3 hours, 150 degreeC for 1 hour, and 180 degreeC for 7 hours was performed, and the resin filler layer 10 was formed.
[0221]
In this way, the surface layer portion of the resin filler 10 and the surface of the conductor circuit 4 formed in the through hole 9 and the conductor circuit non-forming portion are flattened, and the resin filler 10 and the side surface of the conductor circuit 4 are roughened. Thus, an insulating substrate was obtained in which the inner wall surface of the through hole 9 and the resin filler 10 were firmly adhered via a roughened surface (see FIG. 9D). By this step, the surface of the resin filler layer 10 and the surface of the conductor circuit 4 are flush with each other.
[0222]
(5) After washing the substrate with water, acid degreasing, soft etching, and then spraying the etchant on both sides of the substrate by spraying to etch the surface of the conductor circuit 4 and the land surface of the through hole 9, A roughened surface (not shown) was formed on the entire surface of the conductor circuit 4. As an etchant, MEC Etch Bond manufactured by MEC was used.
[0223]
(6) Next, a resin film for an interlayer resin insulation layer that is slightly larger than the substrate prepared in B-1 above is placed on the substrate, and temporarily mounted under the conditions of pressure 0.4 MPa, temperature 80 ° C., and pressure bonding time 10 seconds. After crimping and cutting, an interlayer resin insulating layer 2 was further formed by sticking using a vacuum laminator apparatus by the following method (see FIG. 10A). That is, a resin film for an interlayer resin insulation layer was subjected to main pressure bonding on a substrate under conditions of a degree of vacuum of 65 Pa, a pressure of 0.4 MPa, a temperature of 80, and a time of 60 seconds, and then thermally cured at 170 ° C. for 30 minutes.
[0224]
(7) Next, CO 2 having a wavelength of 10.4 μm is passed through a mask in which a through hole having a thickness of 1.2 mm is formed on the interlayer resin insulation layer 2.2With a gas laser, a via hole opening with a diameter of 80 μm in the interlayer resin insulation layer 2 under the conditions of a beam diameter of 4.0 mm, a top hat mode, a pulse width of 8.0 μsec, a mask through hole diameter of 1.0 mm, and one shot. 6 was formed (see FIG. 10B).
[0225]
(8) The substrate on which the via-hole opening 6 has been formed is immersed in an 80 ° C. solution containing 60 g / l permanganic acid for 10 minutes to dissolve and remove the epoxy resin particles present on the surface of the interlayer resin insulation layer 2. Thus, a roughened surface (not shown) was formed on the surface including the inner wall surface of the via hole opening 6.
[0226]
(9) Next, the substrate after the above treatment was immersed in a neutralization solution (manufactured by Shipley Co., Ltd.) and washed with water.
Furthermore, a catalyst nucleus is formed on the surface of the interlayer resin insulating layer 2 (including the inner wall surface of the via-hole opening 6) by applying a palladium catalyst to the surface of the substrate that has been subjected to roughening surface treatment (roughening depth 3 μm). Was attached (not shown). That is, the substrate is made of palladium chloride (PdCl2) And stannous chloride (SnCl)2The catalyst was imparted by immersing it in a catalyst solution containing) and depositing palladium metal.
[0227]
(10) Next, the substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution and electroless with a thickness of 0.6 to 3.0 μm on the surface of the interlayer resin insulating layer 2 (including the inner wall surface of the via hole opening 6). A copper plating film 12 was formed (see FIG. 10C).
The electroless plating aqueous solution and the electroless plating conditions used are the same as in (10) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate.
[0228]
(11) The substrate on which the electroless plating film 12 is formed is washed with water, and then electroplating is performed to form an electrolytic copper plating film 13 having a thickness of 20 μm on the entire electroless plating film 12 (FIG. 11A). reference).
The electrolytic plating aqueous solution and the electrolytic plating conditions used are the same as in (12) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate.
[0229]
(12) Next, a commercially available photosensitive dry film is attached to the substrate on which the electrolytic copper plating film 13 is formed, and a mask is placed thereon, and 100 mJ / cm.2Then, an etching resist 3 was formed by developing with a 0.8% aqueous sodium carbonate solution (see FIG. 11B).
[0230]
(13) Next, the electrolytic copper plating film and the electroless plating film under the etching resist non-formation portion are dissolved and removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, and then the etching resist is 5% NaOH. The conductive circuit 7 (including the via hole 5) composed of the electroless copper plating film 12 and the electrolytic copper plating film 13 was formed by peeling and removing with a solution (see FIG. 11C).
Further, a roughened surface (not shown) was formed on the surface of the conductor circuit 5 (including the via hole 7) using an etching solution (MEC etch bond).
[0231]
(14) Next, optical waveguides 18 (18a, 18b) having optical path conversion mirrors 19 (19a, 19b) were formed at predetermined positions on the surface of interlayer resin insulation layer 2 using the following method (FIG. 12 ( a)).
That is, a film-like optical waveguide (width 25 μm, thickness 25 μm) made of PMMA in which a 45 ° optical path conversion mirror 19 is formed in advance using a diamond saw with a V-shaped 90 ° tip at one end is used as an optical path. The side surfaces of the other end on the conversion mirror non-forming side and the side surface of the interlayer resin insulating layer were attached so as to be aligned.
In addition, the optical waveguide is attached by applying an adhesive made of a thermosetting resin to a thickness of 10 μm on the adhesive surface of the optical waveguide with the interlayer resin insulating layer, and curing at 60 ° C. for 1 hour after the pressure bonding. Was done.
In this embodiment, curing is performed under the condition of 60 ° C./1 hour, but step curing may be performed depending on circumstances. This is because stress is hardly generated by the optical waveguide at the time of pasting.
[0232]
(15) Next, a solder resist composition is prepared in the same manner as in the manufacturing process of the IC chip mounting substrate (19), and the solder resist composition is applied to both sides of the substrate in a thickness of 35 μm. Then, a drying process was performed under the conditions of 70 ° C. for 20 minutes and 70 ° C. for 30 minutes to form a solder resist composition layer 14 ′ (see FIG. 12B).
[0233]
(16) Next, a 5 mm thick photomask on which a pattern of solder bump forming openings (openings for connecting to an IC chip mounting substrate) and optical path openings is drawn on one side of the substrate is used as a solder resist layer. 1000mJ / cm with close contact2Were exposed to ultraviolet rays and developed with a DMTG solution to form openings.
Further, the solder resist layer is cured by heat treatment at 80 ° C. for 1 hour, 100 ° C. for 1 hour, 120 ° C. for 1 hour, and 150 ° C. for 3 hours. A solder resist layer 14 having an optical path opening 11 (11a, 11b) and a thickness of 20 μm was formed (see FIG. 13A).
[0234]
(17) Next, in the same manner as the step (22) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate, the resin composition containing the epoxy resin is filled and cured, and the optical path resin layer is formed in the optical path opening. 8 was formed. Further, a nickel plating layer and a gold plating layer were formed in the same manner as the step (23) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate, and the solder pad 16 was obtained.
[0235]
(18) Next, a solder paste is printed in the solder bump forming opening 15 formed in the solder resist layer 14 and reflowed at 200 ° C. to form the solder bump 17 in the solder bump forming opening 15, and the multilayer printed wiring It was set as the board (refer FIG.13 (b)).
[0236]
C. Manufacture of IC-mounted optical communication devices
First, an IC chip was mounted on the IC chip mounting substrate manufactured through the process A, and then resin sealing was performed to obtain an IC chip mounting substrate.
Next, this IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board manufactured through the above step B are placed opposite to each other at a predetermined position and reflowed at 200 ° C. to connect the solder bumps of both substrates to each other. Part was formed.
[0237]
Next, a sealing resin composition is formed by filling a sealing resin composition between the multilayer printed wiring board and the IC chip mounting substrate connected via the solder connection portion, and then performing a curing process. Thus, an optical communication device was obtained (see FIG. 1).
In addition, as the resin composition for sealing, the resin composition containing an epoxy resin was used.
The formed sealing resin layer had a transmittance of 85% and a refractive index of 1.60.
[0238]
(Example 2)
An optical path resin layer having a transmittance of 80% and a refractive index of 1.58 using a resin composition containing an olefin resin when forming an optical path resin layer on an IC chip mounting substrate and a multilayer printed wiring board When a sealing resin layer is formed using a resin composition containing an olefin resin as a sealing resin composition, the sealing resin has a transmittance of 88% and a refractive index of 1.58 An optical communication device was produced in the same manner as in Example 1 except that the layer was formed.
[0239]
(Example 3)
After performing the step (23) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate of Example 1, the microlens was attached to the end of the optical path resin layer on the side connected to the multilayer printed wiring board using the following method. An optical communication device was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the arrangement.
That is, a microlens was formed by dropping a resin composition containing an epoxy resin onto an end of the optical path resin layer using a dispenser and then performing a curing treatment. The microlens formed here has a transmittance of 92% and a refractive index of 1.62.
[0240]
Example 4
In Example 2, after forming the optical path resin layer by performing the same process as the process (23) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate of Example 1, the multilayer printed wiring board of the optical path resin layer A device for optical communication was manufactured in the same manner as in Example 2 except that a microlens was disposed at the end on the side to be connected to the surface using the following method.
That is, a microlens was formed by dropping a resin composition containing an epoxy resin onto an end of the optical path resin layer using a dispenser and then performing a curing treatment. The microlens formed here has a transmittance of 92% and a refractive index of 1.62.
[0241]
(Example 5)
After performing the step (23) of the manufacturing process of the IC chip mounting substrate of Example 1, the microlens was attached to the end of the optical path resin layer on the side connected to the multilayer printed wiring board using the following method. A device for optical communication was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a resin composition containing an acrylic resin was used when the sealing resin layer was disposed.
That is, a microlens was formed by dropping a resin composition containing an epoxy resin onto an end of the optical path resin layer using a dispenser and then performing a curing treatment. The microlens formed here has a transmittance of 85% and a refractive index of 1.60.
The sealing resin layer formed in this example has a transmittance of 85% and a refractive index of 1.50.
[0242]
(Example 6)
In Example 2, after forming the optical path resin layer by performing the same process as the process (23) of the method for manufacturing the IC chip mounting substrate of Example 1, the multilayer printed wiring board of the optical path resin layer Example 1 except that a microlens is disposed at the end on the side to be connected to the surface using the following method, and a resin composition containing an acrylic resin is used when forming the sealing resin layer. In the same manner, an optical communication device was manufactured.
That is, a microlens was formed by dropping a resin composition containing an epoxy resin onto an end of the optical path resin layer using a dispenser and then performing a curing treatment. The microlens formed here has a transmittance of 92% and a refractive index of 1.62.
The sealing resin layer formed in this example has a transmittance of 85% and a refractive index of 1.50.
[0243]
(Example 7)
In the step (14) of the manufacturing process of the multilayer printed wiring board of Example 1, solder bumps are formed so as to cover the entire outermost interlayer resin insulation layer by using the following method when the optical waveguide is formed. An optical waveguide that is superior to the aperture for the optical path and the optical path conversion mirror is formed, and optical communication is performed in the same manner as in Example 1 except that the solder resist layer is not formed on the outermost layer on the side where such an optical waveguide is formed. The device was manufactured.
[0244]
A method of forming an optical waveguide that covers the entire interlayer resin insulation layer will be described. First, a lower clad forming PMMA is applied and formed at a predetermined position on the outermost interlayer resin insulation layer, and this is heated and cured to form a lower clad. Thereafter, a core is formed on the lower clad. A core layer was formed by coating PMMA for coating and heating and curing it. Thereafter, a resist was applied to the surface of the core layer, a resist pattern was formed by photolithography, and the core was formed on the lower clad by patterning into the shape of the core by reactive ion etching.
Subsequently, a 45 ° optical path conversion mirror was formed by machining on one end of the lower clad and the core.
[0245]
Next, PMMA for forming an upper clad was applied over the entire interlayer resin insulation layer so as to cover the lower clad and the core, and the upper clad was formed over the entire interlayer resin insulation layer by heating and curing this.
The lower clad forming PMMA and the upper clad forming PMMA have the same composition.
In addition, an optical waveguide will be formed in the whole on the outermost interlayer resin insulation layer by passing through such a process.
Thereafter, openings for forming solder bumps were formed in the optical waveguide by laser processing.
[0246]
(Example 8)
Mount the optical waveguide formed on the multilayer printed wiring board on the optical resin and the IC chip mounting board on the outermost interlayer resin insulation layer opposite the IC chip mounting board and the opposite side of the board An optical communication device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that an optical path for transmitting an optical signal was formed so that an optical signal could be transmitted to and from the optical element.
The multilayer printed wiring board having the above-described configuration was formed through the following steps (1) to (7).
[0247]
That is, (1) First, B-3. In the same manner as in the production of the multilayer printed wiring board (1) to (8), an interlayer resin insulation layer having conductor circuits and via hole openings was formed on both surfaces of the substrate.
(2) Next, using a drill having a diameter of 300 μm, an optical path through hole penetrating the substrate and the interlayer resin insulation layer was formed, and further, a desmear treatment was applied to the wall surface of the optical path through hole.
[0248]
(3) Next, a catalyst is applied to the wall surface of the through hole for an optical path and the surface of the interlayer resin insulating layer by the same method as used in the step (9) of B-3 of Example 1, Furthermore, the substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution similar to the electroless plating solution used in the process (10) of B-3 of Example 1, and the surface of the interlayer resin insulation layer (inside the via hole opening) Thin film conductor layer (electroless copper plating film) was formed on the wall surface of the through hole for optical path).
[0249]
(4) Next, A-3. A plating resist was formed at a predetermined position on the thin film conductor layer by the same method as used in the step (11) of manufacturing the IC chip mounting substrate. Furthermore, the electrolytic copper plating film was formed in the plating resist non-formation part by the method similar to the method used at the process of A-3 (12).
[0250]
(5) Next, the plating resist and the thin-film conductor layer under the plating resist are removed by the same method as used in the step (13) of A-3. Formed. Furthermore, the surface of the said conductor circuit was made into the roughening surface by performing an oxidation reduction process.
[0251]
(6) Next, using a squeegee, the resin composition containing an epoxy resin is filled into the through hole for an optical path in which the conductor layer is formed, and after drying, the surface layer is flattened by buffing and further cured. Was applied to form an optical path resin layer.
[0252]
(7) Next, using the same method as the process (14) of B-3 in Example 1, the interlayer resin insulation of the outermost layer on the opposite side across the substrate and the side facing the IC chip mounting substrate An optical waveguide superior to the optical path conversion mirror was formed at a predetermined position on the layer.
Then, the multilayer printed wiring board was completed by performing the process similar to the process of (15)-(18) of B-3. When the optical path opening was formed in this step, the optical path opening was formed so as to communicate with the optical path through hole formed in the step (2).
[0253]
For the IC-mounted optical communication devices of Examples 1 to 8 thus obtained, an optical fiber is attached to the exposed surface from the side surface of the multilayer printed wiring board of the optical waveguide facing the light receiving element, and the light receiving element is substituted. The detector is attached, and then the optical signal is sent through the optical fiber. When the optical signal is detected by the detector, the desired optical signal can be detected. It was revealed that the device has sufficiently satisfactory performance as an optical communication device.
[0254]
Further, when the waveguide loss between the light emitting element mounted on the IC chip mounting substrate and the optical waveguide formed on the multilayer printed wiring board facing the light emitting element was measured by the following method, it was 0.3 dB. / Cm or less, and it has become clear that an optical signal can be sufficiently transmitted.
The waveguide loss is measured by attaching an optical fiber to the end of the light receiving optical waveguide and attaching a power meter to the end of the optical signal transmission optical path on the light receiving element side through the optical fiber. An optical signal having a measurement wavelength of 850 nm was transmitted from the optical fiber attached to the optical fiber, and the optical signal transmitted through the light receiving optical waveguide and the optical signal transmitting optical path was detected by a power meter.
[0255]
Furthermore, in the optical communication devices obtained in Examples 1 to 8, there was almost no positional deviation from the design of the optical element (light receiving element and light emitting element) and the optical waveguide.
[0256]
【The invention's effect】
As described above, an optical communication device according to the present invention includes an IC chip mounting substrate on which a light receiving element and a light emitting element are mounted at predetermined positions, and a multilayer printed wiring board on which an optical waveguide is formed at predetermined positions. Since it is configured, the connection loss between the mounted optical components is low, and the connection reliability is excellent as an optical communication device.
[0257]
Further, in the optical communication device of the present invention, when a sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, the air is interposed between the optical element and the optical waveguide. Therefore, the dust or foreign matter floating in the air does not enter, and the transmission of the optical signal is not hindered by the dust or foreign matter, so that the reliability as an optical communication device is improved.
Furthermore, when a sealing resin layer is formed, the sealing resin layer can serve to relieve stress generated between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, Further, since the positional deviation of the optical element and the optical waveguide is less likely to occur, the reliability as an optical communication device is more excellent.
[0258]
In the method for manufacturing an optical communication device of the present invention, an IC chip mounting substrate and a multilayer printed wiring board are arranged and fixed at predetermined positions, and then a sealing resin layer is formed between them. It is possible to suitably manufacture an optical communication device that is suspended in the air between the optical waveguide and that dust and foreign matters do not enter and the transmission of optical signals is not hindered.
[0259]
Further, by forming a sealing resin layer between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board, in the obtained optical communication device, the sealing resin layer is the above IC chip mounting substrate and the above It can play the role of relieving the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient with the multilayer printed wiring board, and the formation of the sealing resin layer can shift the position of the optical element and optical waveguide. Less likely to occur.
Therefore, in the manufacturing method of the present invention, an optical communication device having excellent reliability can be preferably manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an optical communication device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the device for optical communication of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing still another embodiment of the optical communication device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process for manufacturing an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process of manufacturing an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process of manufacturing an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process of manufacturing an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process of manufacturing an IC chip mounting substrate constituting the optical communication device of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process for manufacturing a multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing part of a process for manufacturing the multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing part of a process for manufacturing the multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a part of a process for manufacturing a multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing part of a process for manufacturing the multilayer printed wiring board constituting the device for optical communication of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an optical communication device of the present invention.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300 multilayer printed wiring board
101, 201, 301 substrate
102, 202, 302 Interlayer resin insulation layer
104, 204, 304 Conductor circuit
107, 207, 307 Via hole
109, 209, 309 Through hole
111, 211 Opening for optical path
114, 214, 314 Solder resist layer
118, 218, 318 Optical waveguide
119, 219, 319 Optical path conversion mirror
120, 220, 320 IC chip mounting substrate
121, 221 and 321 substrates
122, 222, 322 Interlayer resin insulation layer
124, 224, 324 Conductor circuit
127, 227, 327 Via hole
129, 229, 329 Through hole
134, 234, 334 Solder resist layer
137, 237, 337 Solder connection
138, 238, 338 Light receiving element
139, 239, 339 Light emitting element
140 IC chip
141, 241, 341, 351 Optical path for optical signal transmission
142, 242, 342, 352 Optical path resin layer
145, 245, 345, 355 Conductor layer
150, 250, 350 Optical communication devices
160, 260, 360 Sealing resin layer

Claims (7)

光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、
少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とからなる光通信用デバイスであって、
前記光信号伝送用光路は、前記ICチップ実装用基板を貫通するように形成されるとともに、その内部に光路用樹脂層が形成されており、
前記光信号伝送用光路の少なくとも多層プリント配線板側の端部には、マイクロレンズが配設されており、
前記ICチップ実装用基板と前記多層プリント配線板との間に、封止樹脂層が形成されており、
前記マイクロレンズの屈折率が、前記封止樹脂層の屈折率よりも大きく、
前記光導波路と、前記光学素子とが前記光信号伝送用光路を介して光信号を伝達することができるように構成されていることを特徴とする光通信用デバイス。
An optical path for optical signal transmission is formed, and an IC chip mounting substrate having an optical element mounted on one surface;
An optical communication device comprising at least a multilayer printed wiring board on which an optical waveguide is formed,
The optical signal transmission optical path is formed so as to penetrate the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein,
A microlens is disposed at least at the end of the optical signal transmission optical path on the multilayer printed wiring board side,
A sealing resin layer is formed between the IC chip mounting substrate and the multilayer printed wiring board,
The refractive index of the microlens is larger than the refractive index of the sealing resin layer,
An optical communication device, wherein the optical waveguide and the optical element are configured to transmit an optical signal via the optical signal transmission optical path.
前記多層プリント配線板は、その内部に光路用樹脂層が形成された光路用開口が形成されており、The multilayer printed wiring board has an optical path opening in which an optical path resin layer is formed,
前記光路用開口の前記封止樹脂層側の端部に、その屈折率が前記封止樹脂層の屈折率よりも大きいマイクロレンズが配設されている請求項1に記載の光通信用デバイス。2. The optical communication device according to claim 1, wherein a microlens having a refractive index larger than a refractive index of the sealing resin layer is disposed at an end of the optical path opening on the sealing resin layer side.
前記光信号伝送用光路の厚さと、前記光路用開口の厚さとが同一であり、かつ、The thickness of the optical path for transmitting an optical signal is the same as the thickness of the opening for the optical path, and
前記光信号伝送用光路の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率と、前記光路用開口の端部に配設されたマイクロレンズの屈折率とが同一である請求項2に記載の光通信用デバイス。3. The light according to claim 2, wherein the refractive index of the microlens disposed at the end of the optical signal transmission optical path is the same as the refractive index of the microlens disposed at the end of the optical path opening. Communication device.
前記封止樹脂層は、通信波長光の透過率が70%以上である請求項1〜3のいずれか1に記載の光通信用デバイス。The device for optical communication according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealing resin layer has a transmittance of communication wavelength light of 70% or more. 前記封止樹脂層には、粒子が含まれている請求項1〜4のいずれか1に記載の光通信用デバイス。The device for optical communication according to claim 1, wherein particles are contained in the sealing resin layer. 前記光学素子は、受光素子および/または発光素子である請求項1〜のいずれか1に記載の光通信用デバイス。The optical element, the optical communication device according to any one of claims 1 to 5 which is a light receiving element and / or the light emitting device. 光信号伝送用光路が形成されるとともに、一の面に光学素子が実装されたICチップ実装用基板と、少なくとも光導波路が形成された多層プリント配線板とを別々に製造した後、
前記ICチップ実装用基板の光学素子と前記多層プリント配線板の光導波路との間で、光信号の伝送ができる位置に両者を配置、固定し、
さらに、前記ICチップ実装用基板と前記多層プリント配線板との間に封止用樹脂組成物を流し込んだ後、硬化処理を施すことにより封止樹脂層を形成する光通信用デバイスの製造方法であって、
前記光信号伝送用光路を形成する際に、前記ICチップ実装用基板を貫通するように形成するとともに、その内部に光路用樹脂層を形成し、さらに、前記光信号伝送用光路の前記多層プリント配線板と対向する側の端部に、前記封止樹脂層よりも屈折率の大きいマイクロレンズを配設することを特徴とする光通信用デバイスの製造方法。
After the optical path for optical signal transmission is formed and the IC chip mounting substrate on which the optical element is mounted on one surface and the multilayer printed wiring board on which at least the optical waveguide is formed are separately manufactured,
Between the optical element of the IC chip mounting substrate and the optical waveguide of the multilayer printed wiring board, both are arranged and fixed at a position where an optical signal can be transmitted,
Furthermore, in the after pouring a sealing resin composition between the IC chip mounting board and the multilayer printed wiring board, method of manufacturing the optical communication device for forming a layer sealing resin by subjecting to a curing treatment There,
When forming the optical signal transmission optical path, the optical chip transmission board is formed so as to penetrate through the IC chip mounting substrate, and an optical path resin layer is formed therein, and the multilayer print of the optical signal transmission optical path is further formed. A method for manufacturing an optical communication device, comprising: a microlens having a refractive index larger than that of the sealing resin layer at an end portion on a side facing a wiring board.
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