JP4374648B2 - Optical / electrical wiring board, manufacturing method, and mounting board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線と電気配線とが混在する光・電気配線基板及びその製造方法並びにその基板に光部品と電気部品とを実装した実装基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
より速く演算処理が行えるコンピュータを作るために、CPUのクロック周波数は益々増大する傾向にあり、現在では1GHzオーダーのものが出現するに至っている。この結果、コンピュータの中のプリント基板上の銅による電気配線には高周波電流が流れる部分が存在することになるので、ノイズの発生により誤動作が生じたり、また電磁波が発生して周囲に悪影響を与えることにもなる。
【0003】
このような問題を解決するために、プリント基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバー又は光導波路による光配線に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用することが行われている。なぜなら、光信号の場合は、ノイズ及び電磁波の発生を抑えられるからである。
【0004】
高密度実装又は小型化の観点からは、電気配線と光配線とが同一の基板上で積み重なっている光・電気配線基板を作ることが望ましい。特開平6−222230号の実施例には、光配線を多層化することによって、高密度実装又は小型化を実現すると同時に、複数の光配線を立体的に交差させて複雑な光配線を実現した光・電気配線基板が記載されている。
【0005】
しかし、特開平6−222230号の実施例は、光配線を基板の一面に多層化したものであり、その面にのみ光部品を実装できるに過ぎない。より高密度実装又は小型化を行うためには、基板の両面に光部品を実装できることが望ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、複雑な光配線が施されているだけでなく、両面に光部品が実装できる光・電気配線基板を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記の課題を達成するために、まず請求項1の発明では、電気配線を有する基板と、基板の一方の面に位置する第1の光配線層と、基板の他方の面に位置する第2の光配線層と、基板を垂直に貫通する光スルーホールとを備える光・電気配線基板であって、第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールは、それぞれコアとクラッドとを有し、第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールのコアは全て屈折率が等しくかつ同一材料を用いて一体となるように形成され、光スルーホールのコアの一端は第1の光配線層のコアと接続し、光スルーホールのコアの他端は第2の光配線層のコアと接続している、ことを特徴とする光・電気配線基板としたものである。
【0008】
また請求項2の発明では、電気配線を有する基板と、基板の一方の面に位置する第1の光配線層と、基板の他方の面に位置する第2の光配線層と、基板を垂直に貫通する光スルーホールとを備える光・電気配線基板であって、第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールは、それぞれコアとクラッドとを有し、第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールのコアは全て屈折率が等しくかつ同一材料を用いて一体となるように形成され、光スルーホールのコアの一端は第1の光配線層のコアと接続し、光スルーホールのコアの他端は第2の光配線層のコアと接続し、それぞれの接続している部分には基板の面に対して45度の角度のミラー面を持つミラーが設けられている、ことを特徴とする光・電気配線基板としたものである。
【0009】
また請求項3の発明では、基板の有する電気配線が複数の層からなり、光スルーホールを貫通させるための基板の孔の内面が、電気配線の層間を電気接続する導電体層を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の光・電気配線基板としたものである。
【0010】
また請求項4の発明では、基板の有する電気配線が複数の層からなり、光スルーホールを貫通させるための基板の孔の内面が、電気配線の層間を電気接続する導電体層を備えていないこと特徴とする請求項1又は2記載の光・電気配線基板としたものである。
【0011】
また請求項5の発明では、基板に電気配線を施す工程と、
基板に第1の貫通孔を形成する工程と、
第1の貫通孔の内面及び基板の両面にクラッドをコーティングし、第1の貫通孔の内部をクラッドで満たす工程と、
第1の貫通孔の内径よりも小さい内径を持つ第2の貫通孔を、第1の貫通孔の中心に形成する工程と、
第2の貫通孔の内面及び基板両面のクラッドにコアをコーティングし、第2の貫通孔の内部をコアで満たす工程と、
基板両面のクラッド上のコアに対して光配線となる部分を残し不要部分を除去する工程と、
基板両面のクラッド上のコアに対して光配線となる部分を残し不要部分を除去した後、基板両面で露出しているクラッド及びコアの上に、さらにクラッドをコーティングする工程と、
第2の貫通孔のコアの一端と基板の一面のコアとが接続している部分及び、第2の貫通孔のコアの他端と基板の他面のコアとが接続している部分それぞれに、基板の面に対して45度の角度でミラー面を形成する工程と、
を含む光・電気配線基板の製造方法としたものである。
【0012】
また請求項6の発明では、請求項1〜4の何れか1項記載の光・電気配線基板に、光部品又は/及び電気部品を実装したことを特徴とする実装基板としたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
1.光・電気配線基板
本発明の光・電気配線基板の断面図を、図1に示す。電気配線を有する基板1の一方の面(図1では上面)には、クラッド2及びクラッド6に囲まれたコア3からなる第1の光配線層がある。また、電気配線を有する基板の他方の面(図1では下面)には、クラッド2及びクラッド6に囲まれたコア5からなる第2の光配線層がある。さらに、電気配線を有する基板1を垂直に貫通し、クラッド2に囲まれたコア4からなる光スルーホールがある。第1配線層のコア3、光スルーホールのコア4、及び第2配線層のコア5は、全て屈折率が等しい。光スルーホールのコア4の一端(図1では上端)は、第1配線層のコア3と接続しており、その接続している部分には、基板1の面に対して45度の角度のミラー面を持つミラー7が設けられている。同様に、光スルーホールのコア4の他端(図1では下端)は、第2配線層のコア5と接続しており、その接続している部分には、基板1の面に対して45度の角度のミラー面を持つミラー8が設けられている。
【0014】
基板の有する電気配線が複数の層からなる場合、光スルーホールを貫通させるための基板の孔の内面9には、電気配線の層間を電気接続する導体層があっても良いし、無くても良い。
【0015】
図2に示すように、第1配線層のコア3を伝搬したレーザ光10は、ミラー7で反射され、光スルーホールのコア4を伝搬した後、ミラー8で反射され、第2の配線層のコア5を伝搬する。
【0016】
2.光・電気配線基板の製造方法
本発明の光・電気配線基板の製造方法を、光スルーホールの部分に焦点を当てて、図3の(a)〜(j)の流れに従って説明する。
【0017】
図3の(a)のように、電気配線を有する基板21に、貫通孔22を開ける。貫通孔22を開ける方法としては、ドリル、レーザ、RIE(ReactiveIon Etching,反応性イオンエッチング)などがある。基板21が、複数層からなる電気配線を有するとき、電気的スルーホールを貫通孔22として用いても良い。この場合、貫通孔22の内面には、電気配線の層間を電気接続する導電体層がある。
【0018】
図3の(b)のように、基板21の両面及び貫通孔22の内面にクラッド23をコーティングし、貫通孔22をクラッド23で埋める。
【0019】
図3の(c)のように、埋められた貫通孔22の中心部分に、貫通孔22の内径よりも小さい内径を持つ貫通孔24を開ける。これによって、貫通孔24はクラッド23によって囲まれる。貫通孔24を開ける方法には、ドリル、レーザ、RIEなどがある。
【0020】
図3の(d)のように、基板21の両面及び貫通孔24の内面にコア25をコーティングし、貫通孔24をコア25で埋める。
【0021】
図3の(e)のように、基板21の両面のコア25を金属膜26で覆う。
【0022】
図3の(f)のように、フォトリソグラフィ技術によって、金属膜26の光配線に対応する光配線部28を残し、金属膜26の不要な部分を除去する。
【0023】
基板21の両面をRIEでエッチングして、図3の(g)のように、残っている金属膜26に覆われていないコア25の部分を除去する。
【0024】
図3の(h)のように、基板21の両面から残っていた金属膜26を除去する。
【0025】
図3の(i)のように、基板21の両面にクラッド30をコーティングする。
【0026】
基板21の面に平行なコアと垂直なコアとの接続部分に、90度刃によるダイシング加工或いはRIEの斜めエッチングによって、基板21の面に対して45度の角度のミラー面を持つミラー32及び33を設ける。ミラー32、33は、スパッタ、蒸着などによって、金属反射膜を有するミラーにしても良い。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、電気配線を有する基板の両面に光配線層を設け、それらを光スルーホールで光学的に接続するので、複雑な光配線を施し、しかも光部品を基板の両面に実装することができる。従って、光配線設計の簡易化、高密度配線及び実装を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光・電気配線基板の断面図。
【図2】本発明の光・電気配線基板におけるレーザ光の伝搬を説明する図。
【図3】本発明の光・電気配線基板の製造方法の説明図。
【符号の説明】
1…基板
2…クラッド
3…コア
4…コア
5…コア
6…クラッド
7…ミラー
8…ミラー
9…孔の内面
10…レーザ光
21…基板
22…貫通孔
23…クラッド
24…貫通孔
25…コア
26…金属膜
28…光配線部
30…クラッド
32…ミラー
33…ミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical / electrical wiring board in which optical wiring and electrical wiring are mixed, a method for manufacturing the same, and a mounting board in which optical components and electrical components are mounted on the substrate.
[0002]
[Prior art]
In order to make a computer that can perform arithmetic processing faster, the clock frequency of the CPU tends to increase more and more, and now the one of the order of 1 GHz has appeared. As a result, there is a part where high-frequency current flows in the copper electrical wiring on the printed circuit board in the computer, so that malfunctions may occur due to the generation of noise, and electromagnetic waves may be generated, adversely affecting the surroundings. It will also be.
[0003]
In order to solve such a problem, a part of electric wiring made of copper on a printed board is replaced with an optical wiring made of an optical fiber or an optical waveguide, and an optical signal is used instead of an electric signal. This is because the generation of noise and electromagnetic waves can be suppressed in the case of optical signals.
[0004]
From the viewpoint of high-density mounting or miniaturization, it is desirable to make an optical / electrical wiring board in which electrical wiring and optical wiring are stacked on the same substrate. In the example of Japanese Patent Laid-Open No. 6-222230, a plurality of optical wirings are multi-layered to realize high density mounting or downsizing, and at the same time, a plurality of optical wirings are three-dimensionally crossed to realize a complicated optical wiring. An optical / electrical wiring board is described.
[0005]
However, the embodiment disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-222230 is such that optical wiring is multilayered on one surface of a substrate, and optical components can only be mounted on that surface. In order to achieve higher density mounting or downsizing, it is desirable that optical components can be mounted on both sides of the substrate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the state of the related art, and it is an object of the present invention to provide an optical / electrical wiring board in which not only complicated optical wiring is provided but also optical components can be mounted on both sides.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object in the present invention, first, in the invention of
[0008]
According to a second aspect of the present invention, a substrate having electrical wiring, a first optical wiring layer located on one surface of the substrate, a second optical wiring layer located on the other surface of the substrate, and the substrate vertically An optical / electrical wiring board having an optical through hole penetrating through the first optical wiring layer, wherein the first optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the optical through hole each have a core and a cladding, The optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the core of the optical through hole are all formed so as to be integrated with the same refractive index and using the same material, and one end of the core of the optical through hole is the first optical wiring. The other end of the core of the optical through hole is connected to the core of the second optical wiring layer, and each connected portion has a mirror surface at an angle of 45 degrees with respect to the surface of the substrate. An optical / electrical wiring board characterized by having a mirror with A.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the electric wiring of the substrate is composed of a plurality of layers, and the inner surface of the hole of the substrate for penetrating the optical through hole is provided with a conductor layer for electrically connecting the layers of the electric wiring. The optical / electrical wiring board according to
[0010]
In the invention of claim 4, the electric wiring of the substrate is composed of a plurality of layers, and the inner surface of the hole of the substrate for penetrating the optical through hole does not include a conductor layer for electrically connecting the layers of the electric wiring. 3. An optical / electrical wiring board according to
[0011]
In the invention of claim 5, a step of applying electrical wiring to the substrate;
Forming a first through hole in the substrate;
Coating the clad on the inner surface of the first through hole and both sides of the substrate, and filling the inside of the first through hole with the clad;
Forming a second through hole having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first through hole at the center of the first through hole;
Coating the core on the inner surface of the second through hole and the clad on both sides of the substrate, and filling the inside of the second through hole with the core;
A step of removing an unnecessary portion while leaving a portion to be an optical wiring with respect to the core on the clad on both sides of the substrate;
A step of coating the clad on the clad and the core exposed on both sides of the substrate, after removing the unnecessary portion leaving the portion that becomes the optical wiring with respect to the core on the clad on both sides of the substrate,
A portion where one end of the core of the second through hole is connected to the core on one surface of the substrate, and a portion where the other end of the core of the second through hole is connected to the core on the other surface of the substrate Forming a mirror surface at an angle of 45 degrees with respect to the surface of the substrate;
And a method of manufacturing an optical / electrical wiring board including
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a mounting board in which an optical component and / or an electric component is mounted on the optical / electrical wiring board according to any one of the first to fourth aspects.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1. Optical / Electrical Wiring Board FIG. 1 shows a cross-sectional view of the optical / electrical wiring board of the present invention. On one surface (upper surface in FIG. 1) of the
[0014]
When the electric wiring of the substrate is composed of a plurality of layers, the inner surface 9 of the hole of the substrate for penetrating the optical through hole may or may not have a conductor layer for electrically connecting the layers of the electric wiring. good.
[0015]
As shown in FIG. 2, the
[0016]
2. Method for Manufacturing Optical / Electrical Wiring Board The method for manufacturing an optical / electrical wiring board according to the present invention will be described in accordance with the flow of FIGS.
[0017]
As shown in FIG. 3A, a through
[0018]
As shown in FIG. 3B, the clad 23 is coated on both surfaces of the
[0019]
As shown in FIG. 3C, a through
[0020]
As shown in FIG. 3D, the
[0021]
As shown in FIG. 3E, the
[0022]
As shown in FIG. 3F, the
[0023]
Both surfaces of the
[0024]
As shown in FIG. 3H, the
[0025]
As shown in (i) of FIG. 3, the clad 30 is coated on both surfaces of the
[0026]
A
[0027]
【The invention's effect】
In the present invention, optical wiring layers are provided on both surfaces of a substrate having electrical wiring, and they are optically connected through optical through-holes. Therefore, complicated optical wiring can be applied, and optical components can be mounted on both surfaces of the substrate. it can. Therefore, there are effects that simplification of optical wiring design, high-density wiring, and mounting can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical / electrical wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining propagation of laser light in the optical / electrical wiring board of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an optical / electrical wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールは、それぞれコアとクラッドとを有し、
第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールのコアは全て屈折率が等しくかつ同一材料を用いて一体となるように形成され、
光スルーホールのコアの一端は第1の光配線層のコアと接続し、光スルーホールのコアの他端は第2の光配線層のコアと接続している、
ことを特徴とする光・電気配線基板。A substrate having electrical wiring; a first optical wiring layer located on one surface of the substrate; a second optical wiring layer located on the other surface of the substrate; and an optical through hole penetrating the substrate vertically. An optical / electrical wiring board comprising:
The first optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the optical through hole each have a core and a cladding,
The cores of the first optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the optical through-hole are all formed so as to be integrated using the same material with the same refractive index,
One end of the core of the optical through hole is connected to the core of the first optical wiring layer, and the other end of the core of the optical through hole is connected to the core of the second optical wiring layer.
An optical / electrical wiring board characterized by that.
第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールは、それぞれコアとクラッドとを有し、
第1の光配線層、第2の光配線層、及び光スルーホールのコアは全て屈折率が等しくかつ同一材料を用いて一体となるように形成され、
光スルーホールのコアの一端は第1の光配線層のコアと接続し、光スルーホールのコアの他端は第2の光配線層のコアと接続し、それぞれの接続している部分には基板の面に対して45度の角度のミラー面を持つミラーが設けられている、
ことを特徴とする光・電気配線基板。A substrate having electrical wiring; a first optical wiring layer located on one surface of the substrate; a second optical wiring layer located on the other surface of the substrate; and an optical through hole penetrating the substrate vertically. An optical / electrical wiring board comprising:
The first optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the optical through hole each have a core and a cladding,
The cores of the first optical wiring layer, the second optical wiring layer, and the optical through-hole are all formed so as to be integrated using the same material with the same refractive index,
One end of the core of the optical through hole is connected to the core of the first optical wiring layer, and the other end of the core of the optical through hole is connected to the core of the second optical wiring layer. A mirror having a mirror surface at an angle of 45 degrees with respect to the surface of the substrate is provided.
An optical / electrical wiring board characterized by that.
基板に第1の貫通孔を形成する工程と、
第1の貫通孔の内面及び基板の両面にクラッドをコーティングし、第1の貫通孔の内部をクラッドで満たす工程と、
第1の貫通孔の内径よりも小さい内径を持つ第2の貫通孔を、第1の貫通孔の中心に形成する工程と、
第2の貫通孔の内面及び基板両面のクラッドにコアをコーティングし、第2の貫通孔の内部をコアで満たす工程と、
基板両面のクラッド上のコアに対して光配線となる部分を残し不要部分を除去する工程と、
基板両面のクラッド上のコアに対して光配線となる部分を残し不要部分を除去した後、基板両面で露出しているクラッド及びコアの上に、さらにクラッドをコーティングする工程と、
第2の貫通孔のコアの一端と基板の一面のコアとが接続している部分及び、第2の貫通孔のコアの他端と基板の他面のコアとが接続している部分それぞれに、基板の面に対して45度の角度でミラー面を形成する工程と、
を含む光・電気配線基板の製造方法。Applying electrical wiring to the substrate;
Forming a first through hole in the substrate;
Coating the clad on the inner surface of the first through hole and both sides of the substrate, and filling the inside of the first through hole with the clad;
Forming a second through hole having an inner diameter smaller than the inner diameter of the first through hole at the center of the first through hole;
Coating the core on the inner surface of the second through hole and the clad on both sides of the substrate, and filling the inside of the second through hole with the core;
A step of removing an unnecessary portion while leaving a portion to be an optical wiring with respect to the core on the clad on both sides of the substrate;
A step of coating the clad on the clad and the core exposed on both sides of the substrate, after removing the unnecessary portion leaving the portion that becomes the optical wiring with respect to the core on the clad on both sides of the substrate,
A portion where one end of the core of the second through hole is connected to the core on one surface of the substrate, and a portion where the other end of the core of the second through hole is connected to the core on the other surface of the substrate Forming a mirror surface at an angle of 45 degrees with respect to the surface of the substrate;
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