JP4441980B2 - 光・電気配線基板及びその製造方法並びに光配線フィルムの製造方法並びに実装基板 - 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８−１９４１３７号の実施例には、光配線層を電気配線基板上に形成することによる光・電気配線基板が記載されている。
【０００５】
しかし、光配線層を基板の一面のみに形成した場合、基板と光配線層の材質、製法、厚さによっては、大きな反りが発生する。そのため、導波路の精密なパターニングが困難になっていた。
【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、反りの発生を抑えられる光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板を提供すること課題とする。
【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の発明は、基板の一方の面に位置する有機高分子材料から成る第１の光配線層の形成と、基板の他方の面に位置する有機高分子材料から成る第２の光配線層あるいは応力均衡層の形成と、を並行して行った後、前記光配線層を前記基板から剥離することによって光配線フィルムを製造することを特徴とする光配線フィルムの製造方法としたものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光配線フィルムと電気配線基板とを貼り合わせて製造することを特徴とする光・電気配線基板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板の実施の形態を以下詳細に説明する。
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５に囲まれたコア３からなる第１の光配線層１５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５に囲まれたコア４からなる第２の光配線層１６がある。
【００１０】
また、別の本発明の光・電気配線基板の断面図を、図２に示す。図１に示した光・電気配線基板の光配線層中に、基板１の面に対して概略４５度の角度のミラー面を持つミラー６、７が設けられている。
【００１１】
また、図３のように、光配線層中のビアホール８を介して、光配線層上に電極パッド９を形成することができる。この電極パッド９上に、光部品（発光部品１０、受光部品１１）や電気部品１２、あるいはそれらの集積回路を実装できる。
【００１２】
光部品１０、１１を実装した状態を、図９に示す。電気信号によって駆動され第１面上の発光部品１０から出射された光１３が、ミラー６で反射され、第１配線層のコア３を伝搬する。また、第１配線層のコア３を伝搬してきた光１３が、ミラー６で反射され、受光部品１１に入射して電気信号に変換される。
【００１３】
同様に、電気信号によって駆動され第２面上の発光部品１０から出射された光１４が、ミラー７で反射され、第２配線層のコア４を伝搬する。また、第２配線層のコア４を伝搬してきた光１４が、ミラー７で反射され、受光部品１１に入射して電気信号に変換される。
【００１４】
従来のように、基板１の片面のみに光配線層１５を形成した場合を、図１０に示す。光配線層１５の形成をビルトアップで行う場合、基板１と光配線層１５との熱膨張係数差や、光配線層１５の硬化収縮に起因して、内部に応力が発生する。特に光配線層１５が有機高分子材料からなる場合、光配線層１５内に引張応力が発生する。熱膨張係数差が大きい場合、硬化収縮が大きい場合、基板１の剛性が小さい場合、基板１の厚さが薄い場合、光配線層１５の厚さが厚い場合には、光配線層１５側が凹になる方向に反ってしまう。
【００１５】
基板が反った場合、コアパターン３を形成する際の露光がうまくいかず寸法精度が出ないこと、部品実装の寸法精度が悪くなること等、様々な問題が発生する。
【００１６】
それに対し、本発明のように基板１の両面に光配線層１５、１６を形成すれば、両面の応力がつり合うことによって、反りを抑制できる。また、両面に光配線層１５、１６があるので、導波路の数を増せるだけでなく、交差関係にすることもできる。
【００１７】
あるいは、単に反りを抑制するためであれば、図４のように、片面に光配線層１５、反対面に応力均衡層１７を設けてもよい。応力均衡層１７は、光配線層１５のクラッド２及び５と同じ材料でもよいが、熱膨張係数が同程度の他材料でもよい。
【００１８】
基板１としては、セラミック、ガラスエポキシ等の、多層基板や単層基板が使用できる。光配線層１５、１６としては、ポリイミドや、エポキシ等の有機高分子材料を使用することができる。
【００１９】
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、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｅ）の流れに従って説明する。
【００２０】
まず、電気配線を有する基板２１の両面に、クラッド材料を塗布・硬化させてクラッド２２を形成する（図５（ａ））。次に、第１面にコア材料を塗布、露光部のみ硬化させる、あるいは、全面硬化後にドライエッチングでパターニングする等の方法で、コアパターン２３を形成する（図５（ｂ））。さらに同様の方法で、第２面にコアパターン２４を形成する（図５（ｃ））。そして、両面にクラッド材料を塗布・硬化させてクラッド２５を形成する（図５（ｄ））。このように、第１光配線層と第２光配線層を並行して形成することにより、基板の反りを最小限に抑えた形で加工ができる。
【００２１】
ミラー２６、２７を形成するには、例えば金属マスク３１を形成して（図６（ａ））、斜めからレーザ加工またはドライエッチングした後（図６（ｂ））、金属マスク３１を除去する（図６（ｃ））方法などを用いることができる。ただし、この方法に限定するものではない。
【００２２】
ビアホール２８および電極パッド２９を形成するには、レーザ等によってビアホール用の穴４１を開け（図７（ａ））、金属薄膜４２を成膜した後（図７（ｂ））、レジストパターン４３を形成し（図７（ｃ））、銅メッキでビアホール２８および電極パッド２９を形成する（図７（ｄ））。そしてレジスト４３を除去し、軽くエッチングして金属薄膜４２を除去することで得られる（図７（ｅ））。
【００２３】
なお、第２面のコアパターン４を形成しなければ、光配線としての機能を持たないが応力を均衡して反りを抑える効果のある、応力均衡層１７となる。この場合、応力均衡層１７の材料はクラッド２及び５と同一になる。しかし、クラッド２、５とは異なる材料を塗布してもよい。光配線層１５と応力均衡層１７を並行して作製することが重要である。
【００２４】
３．光配線フィルムの製造方法
図８のように、基板として仮基板５１を用いてその両面にコア２３、クラッド２２、２５よりなる光配線層あるいはコア２３、クラッド２２、２５よりなる光配線層１５と応力均衡層１７を並行して作成（図８（ｄ））した後、光配線層を仮基板５１から剥離することによって、光配線フィルム５２を製作できる（図８（ｅ））。この光配線フィルム５２を電気配線基板２１に貼り合わせて、光・電気配線基板を形成できる。
【００２５】
４．実装基板
光配線層上の電極パッドにハンダ６１によって光部品１０、１１及び／又は電気部品１２を実装することができる（図９）。その際、パッド９との位置関係によってミラー６、７との光軸合わせを自動的に行うことも可能である。
【００２６】
基板の反りが大きい場合には、反った基板と平らな部品との位置関係が不安定で、良好な光接続が困難であった。
【００２７】
しかし、本発明の光・電気配線基板を用いれば、位置関係が安定し、良好な光接続が容易に得られる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板は、以上のような構成並びに作用を有するから、反りを抑制する光・電気配線基板及びその製造方法並びに光配線フィルムの製造方法並びに実装基板ことができる。従って、コアパターニングや光部品設置の寸法精度の悪化を防ぐ光・電気配線基板及びその製造方法並びに光配線フィルムの製造方法並びに実装基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光・電気配線基板の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図２】 本発明の光・電気配線基板の他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図３】 本発明の光・電気配線基板のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図４】 本発明の光・電気配線基板のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図５】 本発明の光・電気配線基板の製造方法の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図６】 本発明の光・電気配線基板の製造方法の他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図７】 本発明の光・電気配線基板の製造方法のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図８】 本発明の光配線フィルムの製造方法の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図９】 本発明の実装基板の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図１０】 従来の光・電気配線基板を断面で示した説明図。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…クラッド
６…ミラー
７…ミラー
８…ビアホール
９…電極パッド
１０…発光部品
１１…受光部品
１２…電気部品
１３…光
１４…光
１５…光配線層
１６…光配線層
１７…応力均衡層
２１…基板
２２…クラッド
２３…コア
２４…コア
２５…クラッド
２６…ミラー
２７…ミラー
２８…ビアホール
２９…電極パッド
３１…金属マスク
４１…ビアホール用の穴
４２…金属薄膜
４３…レジストパターン
５１…仮基板
５２…光配線フィルム
６１…ハンダ
【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８−１９４１３７号の実施例には、光配線層を電気配線基板上に形成することによる光・電気配線基板が記載されている。
【０００５】
しかし、光配線層を基板の一面のみに形成した場合、基板と光配線層の材質、製法、厚さによっては、大きな反りが発生する。そのため、導波路の精密なパターニングが困難になっていた。
【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、反りの発生を抑えられる光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板を提供すること課題とする。
【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の発明は、基板の一方の面に位置する有機高分子材料から成る第１の光配線層の形成と、基板の他方の面に位置する有機高分子材料から成る第２の光配線層あるいは応力均衡層の形成と、を並行して行った後、前記光配線層を前記基板から剥離することによって光配線フィルムを製造することを特徴とする光配線フィルムの製造方法としたものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光配線フィルムと電気配線基板とを貼り合わせて製造することを特徴とする光・電気配線基板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板の実施の形態を以下詳細に説明する。
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５に囲まれたコア３からなる第１の光配線層１５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５に囲まれたコア４からなる第２の光配線層１６がある。
【００１０】
また、別の本発明の光・電気配線基板の断面図を、図２に示す。図１に示した光・電気配線基板の光配線層中に、基板１の面に対して概略４５度の角度のミラー面を持つミラー６、７が設けられている。
【００１１】
また、図３のように、光配線層中のビアホール８を介して、光配線層上に電極パッド９を形成することができる。この電極パッド９上に、光部品（発光部品１０、受光部品１１）や電気部品１２、あるいはそれらの集積回路を実装できる。
【００１２】
光部品１０、１１を実装した状態を、図９に示す。電気信号によって駆動され第１面上の発光部品１０から出射された光１３が、ミラー６で反射され、第１配線層のコア３を伝搬する。また、第１配線層のコア３を伝搬してきた光１３が、ミラー６で反射され、受光部品１１に入射して電気信号に変換される。
【００１３】
同様に、電気信号によって駆動され第２面上の発光部品１０から出射された光１４が、ミラー７で反射され、第２配線層のコア４を伝搬する。また、第２配線層のコア４を伝搬してきた光１４が、ミラー７で反射され、受光部品１１に入射して電気信号に変換される。
【００１４】
従来のように、基板１の片面のみに光配線層１５を形成した場合を、図１０に示す。光配線層１５の形成をビルトアップで行う場合、基板１と光配線層１５との熱膨張係数差や、光配線層１５の硬化収縮に起因して、内部に応力が発生する。特に光配線層１５が有機高分子材料からなる場合、光配線層１５内に引張応力が発生する。熱膨張係数差が大きい場合、硬化収縮が大きい場合、基板１の剛性が小さい場合、基板１の厚さが薄い場合、光配線層１５の厚さが厚い場合には、光配線層１５側が凹になる方向に反ってしまう。
【００１５】
基板が反った場合、コアパターン３を形成する際の露光がうまくいかず寸法精度が出ないこと、部品実装の寸法精度が悪くなること等、様々な問題が発生する。
【００１６】
それに対し、本発明のように基板１の両面に光配線層１５、１６を形成すれば、両面の応力がつり合うことによって、反りを抑制できる。また、両面に光配線層１５、１６があるので、導波路の数を増せるだけでなく、交差関係にすることもできる。
【００１７】
あるいは、単に反りを抑制するためであれば、図４のように、片面に光配線層１５、反対面に応力均衡層１７を設けてもよい。応力均衡層１７は、光配線層１５のクラッド２及び５と同じ材料でもよいが、熱膨張係数が同程度の他材料でもよい。
【００１８】
基板１としては、セラミック、ガラスエポキシ等の、多層基板や単層基板が使用できる。光配線層１５、１６としては、ポリイミドや、エポキシ等の有機高分子材料を使用することができる。
【００１９】
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、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｅ）の流れに従って説明する。
【００２０】
まず、電気配線を有する基板２１の両面に、クラッド材料を塗布・硬化させてクラッド２２を形成する（図５（ａ））。次に、第１面にコア材料を塗布、露光部のみ硬化させる、あるいは、全面硬化後にドライエッチングでパターニングする等の方法で、コアパターン２３を形成する（図５（ｂ））。さらに同様の方法で、第２面にコアパターン２４を形成する（図５（ｃ））。そして、両面にクラッド材料を塗布・硬化させてクラッド２５を形成する（図５（ｄ））。このように、第１光配線層と第２光配線層を並行して形成することにより、基板の反りを最小限に抑えた形で加工ができる。
【００２１】
ミラー２６、２７を形成するには、例えば金属マスク３１を形成して（図６（ａ））、斜めからレーザ加工またはドライエッチングした後（図６（ｂ））、金属マスク３１を除去する（図６（ｃ））方法などを用いることができる。ただし、この方法に限定するものではない。
【００２２】
ビアホール２８および電極パッド２９を形成するには、レーザ等によってビアホール用の穴４１を開け（図７（ａ））、金属薄膜４２を成膜した後（図７（ｂ））、レジストパターン４３を形成し（図７（ｃ））、銅メッキでビアホール２８および電極パッド２９を形成する（図７（ｄ））。そしてレジスト４３を除去し、軽くエッチングして金属薄膜４２を除去することで得られる（図７（ｅ））。
【００２３】
なお、第２面のコアパターン４を形成しなければ、光配線としての機能を持たないが応力を均衡して反りを抑える効果のある、応力均衡層１７となる。この場合、応力均衡層１７の材料はクラッド２及び５と同一になる。しかし、クラッド２、５とは異なる材料を塗布してもよい。光配線層１５と応力均衡層１７を並行して作製することが重要である。
【００２４】
３．光配線フィルムの製造方法
図８のように、基板として仮基板５１を用いてその両面にコア２３、クラッド２２、２５よりなる光配線層あるいはコア２３、クラッド２２、２５よりなる光配線層１５と応力均衡層１７を並行して作成（図８（ｄ））した後、光配線層を仮基板５１から剥離することによって、光配線フィルム５２を製作できる（図８（ｅ））。この光配線フィルム５２を電気配線基板２１に貼り合わせて、光・電気配線基板を形成できる。
【００２５】
４．実装基板
光配線層上の電極パッドにハンダ６１によって光部品１０、１１及び／又は電気部品１２を実装することができる（図９）。その際、パッド９との位置関係によってミラー６、７との光軸合わせを自動的に行うことも可能である。
【００２６】
基板の反りが大きい場合には、反った基板と平らな部品との位置関係が不安定で、良好な光接続が困難であった。
【００２７】
しかし、本発明の光・電気配線基板を用いれば、位置関係が安定し、良好な光接続が容易に得られる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の光・電気配線基板及びその製造方法並びに実装基板は、以上のような構成並びに作用を有するから、反りを抑制する光・電気配線基板及びその製造方法並びに光配線フィルムの製造方法並びに実装基板ことができる。従って、コアパターニングや光部品設置の寸法精度の悪化を防ぐ光・電気配線基板及びその製造方法並びに光配線フィルムの製造方法並びに実装基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光・電気配線基板の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図２】 本発明の光・電気配線基板の他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図３】 本発明の光・電気配線基板のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図４】 本発明の光・電気配線基板のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図５】 本発明の光・電気配線基板の製造方法の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図６】 本発明の光・電気配線基板の製造方法の他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図７】 本発明の光・電気配線基板の製造方法のその他の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図８】 本発明の光配線フィルムの製造方法の実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図９】 本発明の実装基板の一実施例を断面及び平面で示した説明図。
【図１０】 従来の光・電気配線基板を断面で示した説明図。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…クラッド
６…ミラー
７…ミラー
８…ビアホール
９…電極パッド
１０…発光部品
１１…受光部品
１２…電気部品
１３…光
１４…光
１５…光配線層
１６…光配線層
１７…応力均衡層
２１…基板
２２…クラッド
２３…コア
２４…コア
２５…クラッド
２６…ミラー
２７…ミラー
２８…ビアホール
２９…電極パッド
３１…金属マスク
４１…ビアホール用の穴
４２…金属薄膜
４３…レジストパターン
５１…仮基板
５２…光配線フィルム
６１…ハンダ
Claims (2)
- 基板の一方の面に位置する有機高分子材料から成る第１の光配線層の形成と、基板の他方の面に位置する有機高分子材料から成る第２の光配線層あるいは応力均衡層の形成と、を並行して行った後、前記光配線層を前記基板から剥離することによって光配線フィルムを製造することを特徴とする光配線フィルムの製造方法。
- 請求項１記載の光配線フィルムと電気配線基板とを貼り合わせて製造することを特徴とする光・電気配線基板の製造方法。
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