JP4754613B2 - 光電気混載基板およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路部分と、電気回路部分と、この電気回路部分に実装された光素子と備えた光電気混載基板およびその製造方法に関するものである。
光電気混載基板は、例えば、図７に示すように、電気回路部分６と光導波路部分７とを接着剤５により貼り合わせ、上記電気回路部分６に発光素子３および受光素子４を実装して構成されている。上記光導波路部分７は、上記電気回路部分６側から順にアンダークラッド層７１，コア７２，オーバークラッド層７３が形成されてなる光導波路７０で構成されている。この光導波路７０の両端部は、光軸に対して４５°傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面のコア７２部分が光反射面７２ａに形成されている。上記電気回路部分６は、基板６０の片面に電気回路６１を形成して構成され、この電気回路６１の一部は、上記発光素子３，受光素子４を実装するための実装用パッド６１ａとなっている。上記基板６０には、コア７２の端部と発光素子３，受光素子４との間で光Ｌを伝播するための光通過用の貫通孔６２，６３が形成されている。なお、図７において、符号３ａは、上記発光素子３のバンプ（電極）であり、符号４ａは、上記受光素子４のバンプである。
上記光電気混載基板における光Ｌの伝播は、まず、発光素子３から光Ｌが下方に出射される。その光Ｌは、光導波路７０の一端部（図７では左端部）のアンダークラッド層７１を通り抜け、コア７２の一端部に入射する。つづいて、その光Ｌは、コア７２の一端部の光反射面７２ａで反射して、コア７２内を軸方向に進む。そして、その光Ｌは、コア７２内を進みコア７２の他端部（図７では右端部）まで伝播する。つづいて、その光Ｌは、上記他端部の光反射面７２ａで上方に反射し、アンダークラッド層７１を通り抜けて出射され、受光素子４で受光される。このため、光導波路７０のコア７２の両端部に対する発光素子３および受光素子４の正確な位置決めが、高い光伝播効率を得る上で重要である。
そこで、図８（ａ）に示すように、光導波路２０のコア２２の両端部に対して上記発光素子３および受光素子４が位置決めされるよう、その位置決め基準となるアライメントマーク２４を光導波路部分２に形成した光電気混載基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法は、図８（ａ）において、まず、光導波路部分２として、アンダークラッド層２１を形成した後、その表面（図では下面）に、コア２２形成領域とアライメントマーク２４形成領域とをもつ感光性樹脂層を形成し、フォトリソグラフィ法により、その感光性樹脂層からコア２２とアライメントマーク２４とを形成する。そのアライメントマーク２４は、例えば、図８（ｂ）に示すように、中央部に平面視十字状の貫通孔２４ａを有する円板状に形成され、その十字状部分が識別用マークとなる。ついで、露呈している上記アンダークラッド層２１，コア２２およびアライメントマーク２４の表面に、オーバークラッド層２３形成用の液状材料を塗布し、それを露光等により硬化させ、オーバークラッド層２３を形成する。このとき、上記十字状の貫通孔２４ａ内も、上記オーバークラッド層２３形成用の液状材料で満たされ、その貫通孔２４ａ内がオーバークラッド層２３の一部となる。このようにして、光導波路２０と共に、コア２２の両端部に対する所定の位置にアライメントマーク２４を形成する。他方、光通過用の貫通孔８２，８３および上記アライメントマーク２４認識用の貫通孔８４が形成された基板８０を準備する。そして、上記光導波路部分２のアンダークラッド層２１の上面に、接着剤５で上記基板８０を貼り付け、その基板８０の上面に、上記アライメントマーク２４を基準としたフォトリソグラフィ法により、電気回路８１（実装用パッド８１ａを含む）を形成する。これにより、上記光導波路部分２上に接着剤５を介して電気回路部分８を作製する。その後、その実装用パッド８１ａに発光素子３および受光素子４を実装する。この方法では、上記実装用パッド８１ａが、上記コア２２の両端部に対して所定の位置に形成されたアライメントマーク２４を基準として形成されるため、上記実装用パッド８１ａは、コア２２の両端部に対して位置決めされる。
しかしながら、発光素子３および受光素子４を上記実装用パッド８１ａに実装する際に、それら発光素子３および受光素子４が、上記実装用パッド８１ａからずれるおそれがある。そこで、本発明の出願人は、図９に示すように、発光素子３および受光素子４を実装する際に、上記光導波路部分２と電気回路部分８との接着体を、実装機のステージＳ上にセットし、実装機に備えられているアライメント認識装置Ｃにより上記アライメントマーク２４を認識し、そのアライメントマーク２４を基準として実装する光電気混載基板の製造方法を提案し、既に出願している（特願２００８−１１４３２９）。これにより、上記発光素子３および受光素子４をより適正に位置決めしている。
特開２００４−３０２３４５号公報
このように、上記アライメントマーク２４は、コア２２の端部に対する位置決めの観点から、通常、フォトリソグラフィ法により、光導波路２０のコア２２形成と同時に、コア２２の形成材料で形成される。そして、そのコア２２の形成材料で形成されたアライメントマーク２４は、アンダークラッド層２１の表面においてオーバークラッド層２３に埋設されており、上記アライメントマーク２４の中央部の十字状部分は、オーバークラッド層２３の一部となっている。また、光導波路２０の性質上、コア２２の形成材料で形成されたアライメントマーク２４は、透光性を有し、さらに、アンダークラッド層２１およびオーバークラッド層（十字状部分を含む）２３も、通常、透光性を有している。しかも、アライメントマーク２４（コア２２の屈折率として１．５８８程度）とアンダークラッド層２１およびオーバークラッド層２３（屈折率１．５０２〜１．５４２程度）とは屈折率差はあるものの、その屈折率差は小さい（０．０５〜０．０９程度）。
このため、上記アライメントマーク２４の十字状部分およびその周辺部は、両者とも明るく認識され、両者間の明暗の差が小さい。実際、図９に示すように、実装機のアライメント認識装置Ｃに採用されているパターンマッチング式（白黒のコントラストを数値化することによって、画像を座標と数字に変換する方式：多値化認識式）により、上記アライメントマーク２４の十字状部分を、アンダークラッド層２１を透して認識すると、認識し難くなっている。しかも、アンダークラッド層２１の表面（アライメントマーク２４認識用の貫通孔８４に露呈する面：図では上面）には凹凸があり、その凹凸が原因で照明等の光が乱反射し、一定したコントラストの画像を得難い傾向にある。このため、その認識に時間を要し、実装工程の時間が長くなる。また、誤認識が発生するおそれもある。この点で、改良の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、従来のアライメントマークに加えて、認識し易い識別用マークを有するアライメントマークを、新たに形成した光電気混載基板およびその製造方法の提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路部分と、電気回路部分と、この電気回路部分に実装された光素子とを備え、上記光導波路部分が、透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に、光路用の線状のコアと、このコアの端部に対して位置決めされた第１のアライメントマークと、上記コアおよび第１のアライメントマークを被覆するオーバークラッド層とを備え、上記電気回路部分が、基板と、この基板上に形成された電気回路と、上記基板に形成された、上記光素子と上記コアの端部との間で光伝播を可能にする光通過用の貫通孔とを備え、上記電気回路部分の光素子実装面と反対側に、上記光導波路部分が設けられた光電気混載基板であって、上記電気回路部分の上記基板上に、電気回路用の金属からなる、光素子位置決め用の第２のアライメントマークが形成され、上記基板に、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔が形成され、上記第２のアライメントマークの表面が、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔から認識される上記第１のアライメントマークを基準とした識別用の露呈部分を残して、樹脂層で被覆され、上記光素子が、上記第２のアライメントマークの識別用の露呈部分を基準にして実装されている光電気混載基板を第１の要旨とする。
また、本発明は、光導波路部分と、電気回路部分と、この電気回路部分に実装された光素子とを備え、上記光導波路部分が、透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に、光路用の線状のコアと、このコアの端部に対して位置決めされた第１のアライメントマークと、上記コアおよび第１のアライメントマークを被覆するオーバークラッド層とを備え、上記電気回路部分が、基板と、この基板上に形成された電気回路と、上記基板に形成された、上記光素子と上記コアの端部との間で光伝播を可能にする光通過用の貫通孔とを備え、上記電気回路部分の光素子実装面と反対側に、上記光導波路部分が設けられた光電気混載基板を製造する方法であって、上記電気回路部分の作製が、基板上に、電気回路と、この電気回路用の金属からなる、光素子位置決め用の第２のアライメントマークとを形成する工程と、上記基板に、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔を形成する工程と、上記第２のアライメントマークの表面を、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔から認識される上記第１のアライメントマークを基準とした識別用の露呈部分を残して、樹脂層で被覆する工程とを備え、上記光素子の実装が、上記第２のアライメントマークの識別用の露呈部分を基準にして行われる光電気混載基板の製造方法を第２の要旨とする。
本発明の光電気混載基板は、光素子位置決め用のアライメントマークとして、第２のアライメントマークが、電気回路部分の光素子実装面に、新たに形成されている。この第２のアライメントマークの表面には、コアの端部に対して位置決めされた、光導波路部分における第１のアライメントマークを基準として、識別用マークとなる露呈部分を残して、樹脂層が被覆されている。このため、上記第２のアライメントマークの露呈部分（識別用マーク）も、コアの端部に対して位置決めされており、光素子の実装位置の基準とすることができる。しかも、上記第２のアライメントマークの表面を、露呈部分を残して、樹脂層で被覆すると、その被覆された部分では、樹脂層により、上記第２のアライメントマークの表面の光沢等を調整することができる。このため、上記露呈部分は、樹脂層で被覆された部分に対して明確なコントラストを示し、その露呈部分の認識が容易になる。その結果、本発明の光電気混載基板は、光素子が高精度に実装されたものとなり、光伝播効率が向上したものとなっている。
特に、上記第２のアライメントマークが、電気回路用の金属からなるため、上記第２のアライメントマークの表面の光沢が増し、上記露呈部分と樹脂層で被覆された部分とのコントラストがより明確になる。このため、上記露呈部分の認識がより容易になり、光素子がより高精度に実装されたものとなる。
また、本発明の光電気混載基板の製造方法は、光素子位置決め用のアライメントマークとして、第２のアライメントマークを、電気回路部分の光素子実装面に、新たに形成し、この第２のアライメントマークの表面を、コアの端部に対して位置決めされた、光導波路部分における第１のアライメントマークを基準として、識別用マークとなる露呈部分を残して、樹脂層で被覆している。このため、上記第２のアライメントマークの露呈部分（識別用マーク）も、コアの端部に対して位置決めされ、光素子の実装位置の基準とすることができる。しかも、上記第２のアライメントマークの露呈部分は、上記のように、樹脂層で被覆された部分に対して明確なコントラストを示し、その露呈部分の認識が容易になる。その結果、誤認識が防止され、しかも、短時間で認識できるようになり、生産性が向上する。
特に、上記第２のアライメントマークが、電気回路用の金属を用いて形成されるため、電気回路形成時に、第２のアライメントマークを同時に形成することができる。そのため、生産性が向上する。また、上記第２のアライメントマークの表面の光沢が増し、上記露呈部分と樹脂層で被覆された部分とのコントラストをより明確にすることができる。このため、上記露呈部分の認識がより容易になり、誤認識がより防止され、しかも、より短時間で認識できるようになる。
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明の光電気混載基板の一実施の形態を示している。この光電気混載基板は、片面に電気回路１１および光素子位置決め用の第２のアライメントマーク１５が形成された電気回路基板（電気回路部分）１と、この電気回路基板１のもう一方の片面に接着剤５により接着された、光導波路２０および第１のアライメントマーク２４を有する光導波路部分２とを備えている。また、上記光導波路２０のコア２２の端部に対応する上記電気回路１１の部分（実装用パッド１１ａ）に、上記第２のアライメントマーク１５を基準にして実装された光素子（発光素子３および受光素子４）を備えている。このような光電気混載基板において、光導波路部分２における第１のアライメントマーク２４は、コア２２の端部に対して位置決め形成され、従来、光素子の実装位置の基準として使用されていたマークである。そして、この実施の形態では、その第１のアライメントマーク２４を基準として、電気回路基板１における第２のアライメントマーク１５表面に、識別用マークとなる十字状の露呈部分（識別用マーク）１５ａを残して、樹脂層１６が被覆されている。このため、上記第２のアライメントマーク１５の十字状の露呈部分１５ａも、コア２２の端部に対して位置決めされており、光素子の実装位置の基準として使用される。しかも、上記第２のアライメントマーク１５の表面において、樹脂層１６で被覆された部分では、その樹脂層１６により、上記第２のアライメントマーク１５の表面の光沢等を調整することができる。このため、十字状の露呈部分１５ａは、樹脂層１６で被覆された部分に対して明確なコントラストを示し、光素子を実装する際に、その十字状の露呈部分１５ａの認識が容易になる。これにより、光素子の実装精度を向上させている。これが本発明の特徴の一つである。
より詳しく説明すると、上記光導波路部分２は、上記電気回路基板１側に、透光性を有するアンダークラッド層２１を備え、そのアンダークラッド層２１の表面（図では下面）に、光路用の線状のコア２２と、そのコア２２の形成材料からなる第１のアライメントマーク２４とが形成されている。上記コア２２の左右両端面は、図示のように、上記電気回路基板１に対して４５°傾斜した光反射面２２ａに形成されている。また、上記第１のアライメントマーク２４は、中央部に平面視十字状の貫通孔２４ａを有する円板状（凸状）に形成され、その十字状部分が識別用マークとなっている〔図８（ｂ）参照〕。そして、露呈している上記アンダークラッド層２１，コア２２および第１のアライメントマーク２４は、オーバークラッド層２３で被覆されている。この状態では、上記十字状の貫通孔２４ａ内も、上記オーバークラッド層２３の形成材料で満たされ、その貫通孔２４ａ内がオーバークラッド層２３の一部となっている。このように、上記アンダークラッド層２１，コア２２，オーバークラッド層２３により、光導波路２０が構成されており、また、上記第１のアライメントマーク２４は、アンダークラッド層２１の表面においてオーバークラッド層２３に埋設されている。
一方、上記電気回路基板１は、図１（ａ）に示すように、ステンレス製基板１０の表面に、絶縁層（図示せず）を介して、電気回路１１と、この電気回路１１の形成材料（金属）からなる第２のアライメントマーク１５とが形成されている。この第２のアライメントマーク１５は、図１（ｂ）に示すように、四角板状に形成されており、その表面には、識別用マークとなる十字状の露呈部分１５ａを残して、樹脂層１６が被覆されている。この樹脂層１６は、上記第２のアライメントマーク１５の周辺部の絶縁層部分も被覆している。また、上記電気回路１１の一部は、上記発光素子３，受光素子４を実装するための実装用パッド１１ａとなっている。そして、上記ステンレス製基板１０には、上記コア２２両端部の光反射面２２ａの上方に対応する部分に、コア２２の端部と発光素子３，受光素子４との間で光を伝播するための光通過用の貫通孔１２，１３が形成されており、さらに、上記第１のアライメントマーク２４の上方に対応する部分に、第１のアライメントマーク２４を電気回路１１形成面側から認識するための貫通孔１４が形成されている。なお、図１（ａ）において、符号３ａは、上記発光素子３のバンプ（電極）であり、符号４ａは、上記受光素子４のバンプである。
そして、上記光電気混載基板における光伝播は、つぎのようにして行われる。すなわち、図１（ａ）に示すように、上記発光素子３から発光された光Ｌは、上記電気回路基板１に形成された光通過用の貫通孔１２を通過した後、アンダークラッド層２１を通り抜け、コア２２の一端部に入射する。ついで、その光Ｌは、上記コア２２の一端部の光反射面２２ａで反射して、コア２２内を、軸方向に進む。そして、その光Ｌは、コア２２の他端部の光反射面２２ａまで伝播する。つづいて、その光Ｌは、上記他端部の光反射面２２ａで上方に反射し、アンダークラッド層２１を通り抜けて出射される。そして、その光Ｌは、上記ステンレス製基板１０の光通過用の貫通孔１３を通過した後、受光素子４で受光される。
この実施の形態の光電気混載基板は、下記の（１）〜（５）の工程を経て製造される。
（１）ステンレス製基板１０の表面に電気回路１１および第２のアライメントマーク１５を形成して電気回路基板部材１ａを作製する工程〔図２（ａ）〜（ｂ）参照〕。
（２）別に、上記光導波路２０および第１のアライメントマーク２４を形成して光導波路部分２を作製する工程〔図３（ａ）〜（ｃ）参照〕。
（３）上記電気回路基板部材１ａと光導波路部分２とを接着剤５により接着する工程〔図４（ａ）〜（ｃ）参照〕。
（４）上記第２のアライメントマーク１５の表面に十字状の露呈部分（識別用マーク）１５ａを形成し、上記電気回路基板部材１ａを電気回路基板１にする工程〔図５（ａ）〜（ｃ）参照〕。
（５）上記電気回路１１に発光素子３および受光素子４を実装する工程（図６参照）。
上記（１）の電気回路基板部材１ａの作製工程について説明する。この実施の形態では、まず、上記ステンレス製基板１０〔図２（ａ）参照〕を準備する。このステンレス製基板１０としては、通常、厚みが２０〜２００μｍの範囲内のものが用いられる。
ついで、図２（ａ）に示すように、上記ステンレス製基板１０の表面の所定位置に、フォトリソグラフィ法により所定パターンの絶縁層（図示せず）を形成する。この絶縁層は、後の工程〔図２（ｂ）参照〕でステンレス製基板１０に形成される光通過用の貫通孔１２，１３および第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４の部分を除いて形成される。すなわち、上記絶縁層の形成は、まず、上記ステンレス製基板１０の片面（図では上面）の所定位置に、感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層を形成する。ついで、絶縁層のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層を照射線により露光する。つぎに、現像液を用いて現像を行うことにより、未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層を絶縁層のパターンに形成する。その後、その残存感光性樹脂層の表面等に残存する現像液を加熱処理により除去する。これにより、上記残存感光性樹脂層を絶縁層に形成する。絶縁層の厚みは、通常、５〜１５μｍの範囲内に設定される。
つぎに、図２（ａ）に示すように、上記絶縁層の表面に、実装用パッド１１ａを含む電気回路１１を所定パターンに形成するとともに、第２のアライメントマーク１５を四角板状に形成する。すなわち、この電気回路１１および第２のアライメントマーク１５の形成は、まず、上記絶縁層の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層（厚み６００〜２６００Å程度）を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。ついで、上記ステンレス製基板１０，絶縁層および金属層（シード層）からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記金属層が形成されている側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により電気回路１１のパターンおよび第２のアライメントマーク１５の四角形状が凹部として表れるパターンを形成し、その凹部の底に上記金属層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記凹部の底に露呈した上記金属層の表面部分に、銅等からなる電解めっき層（厚み５〜２０μｍ程度）を積層形成する。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等を用いて剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていない金属層部分をソフトエッチングにより除去し、残存した電解めっき層とその下の金属層とからなる積層部分によって、電気回路１１および第２のアライメントマーク１５を形成する。
ついで、図２（ｂ）に示すように、ステンレス製基板１０の所定位置に、エッチング等により、光通過用の貫通孔１２，１３および第１のアライメントマーク２４〔図１（ａ）参照〕認識用の貫通孔１４を形成する。その光通過用の貫通孔１２，１３は、後の光導波路部分２の作製工程において形成されるコア２２〔図１（ａ）参照〕の両端部の光反射面２２ａに対応する位置に形成され、上記第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４は、第１のアライメントマーク２４に対応する位置に形成される。すなわち、これら貫通孔１２，１３，１４の形成は、まず、上記ステンレス製基板１０，絶縁層および電気回路１１からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記絶縁層が形成されていない側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により上記貫通孔１２，１３，１４のパターンの孔部を形成し、その孔部の底に上記ステンレス製基板１０の表面（図では下面）部分を露呈させる。つぎに、塩化第２鉄水溶液を用いたエッチング等により、上記孔部の底に露呈した上記ステンレス製基板１０部分を穿孔し、上記光通過用の貫通孔１２，１３および第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４を形成する。上記光通過用の貫通孔１２，１３の直径は、光素子等のデザインにより適宜設定されるが、通常、０．０５〜０．２ｍｍの範囲内に設定される。上記第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４の直径は、第１のアライメントマーク２４の大きさにより適宜設定されるが、通常、０．１〜３．０ｍｍの範囲内に設定される。このようにして、上記（１）の電気回路基板部材１ａの作製工程が完了する。
つぎに、上記（２）の光導波路部分２の作製工程について説明する。まず、その光導波路部分２を作製する際に用いる平板状の基台２６〔図３（ａ）参照〕を準備する。この基台２６の形成材料としては、例えば、ガラス，石英，シリコン，樹脂，金属等があげられる。また、基台２６の厚みは、例えば、２０μｍ〜５ｍｍの範囲内に設定される。
ついで、図３（ａ）に示すように、上記基台２６の表面の所定領域に、アンダークラッド層２１を形成する。このアンダークラッド層２１の形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記基台２６の表面の所定領域に、感光性エポキシ樹脂等の、アンダークラッド層２１形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理（５０〜１２０℃×１０〜３０分間程度）して乾燥させ、アンダークラッド層２１形成用の感光性樹脂層を形成する。ついで、その感光性樹脂層を、紫外線等の照射線により露光することにより、アンダークラッド層２１に形成する。アンダークラッド層２１の厚みは、通常、１〜５０μｍの範囲内に設定される。
つぎに、図３（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層２１の表面の所定位置に、所定パターンのコア２２と、中央部に平面視十字状の貫通孔２４ａを有する円板状の第１のアライメントマーク２４とを同時に形成する。このコア２２および第１のアライメントマーク２４の形成は、例えば、フォトリソグラフィ法により行われる。すなわち、まず、上記アンダークラッド層２１の表面の所定位置に、上記アンダークラッド層２１形成用の感光性樹脂層の形成方法と同様にして、コア２２形成領域と第１のアライメントマーク２４形成領域とをもつ感光性樹脂層を形成する。ついで、コア２２および第１のアライメントマーク２４のパターン（十字状の貫通孔２４ａの形状パターンを含む）に対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層を照射線により露光する。つぎに、加熱処理を行った後、現像液を用いて現像を行うことにより、上記感光性樹脂層における未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層をコア２２および第１のアライメントマーク２４のパターンに形成する。これによって、第１のアライメントマーク２４の上記十字状の貫通孔２４ａの底に上記アンダークラッド層２１の表面部分が露呈する。また、コア２２は、上記露光により、線状に形成され、その両端面が４５°傾斜した傾斜面に形成される。その後、その残存感光性樹脂層の表面等に残存する現像液を加熱処理により除去し、その感光性樹脂層を所定パターンのコア２２および第１のアライメントマーク２４を形成する。このようにして、１回のフォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア２２と第１のアライメントマーク２４とを同時に形成することにより、コア２２の端部に対して所定の位置に第１のアライメントマーク２４が形成される。
なお、上記コア２２の両端部は、前記電気回路基板部材１ａの光通過用の貫通孔１２，１３の下方に位置決めされるように形成され、第１のアライメントマーク２４は、上記第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４の下方に位置決めされるように形成される。コア２２の厚みは、通常、５〜６０μｍの範囲内に設定され、その幅は、通常、５〜６０μｍの範囲内に設定される。また、上記円板状の第１のアライメントマーク２４の直径は、通常、１００〜１０００μｍの範囲内に設定され、その厚みは、通常、５〜６０μｍの範囲内に設定される。また、第１のアライメントマーク２４に形成される貫通孔２４ａの十字状の溝幅は、通常、５〜１００μｍの範囲内に設定され、十字状の縦横の長さは、通常、５〜９００μｍの範囲内に設定される。
上記コア２２および第１のアライメントマーク２４の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層２１と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層２１および下記オーバークラッド層２３の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層２１，コア２２（第１のアライメントマーク２４を含む），オーバークラッド層２３の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。
つぎに、図３（ｃ）に示すように、上記コア２２および第１のアライメントマーク２４を被覆するよう、上記アンダークラッド層２１の表面に、所定パターンのオーバークラッド層２３を形成する。このオーバークラッド層２３の形成は、例えば、フォトリソグラフィ法により行われる。すなわち、まず、上記コア２２および第１のアライメントマーク２４を被覆するように、上記アンダークラッド層２１の表面に、上記アンダークラッド層２１形成用の感光性樹脂層の形成方法と同様にして、オーバークラッド層２３形成用の感光性樹脂層を形成する。ついで、オーバークラッド層２３のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法により、所定パターンのオーバークラッド層２３を形成する。このとき、上記十字状の貫通孔２４ａ内も、上記オーバークラッド層２３形成用の材料で満たされ、その貫通孔２４ａ内がオーバークラッド層２３の一部となる。このオーバークラッド層２３の厚みは、通常、１０〜２０００μｍの範囲内に設定される。なお、上記オーバークラッド層２３の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層２１と同様の感光性樹脂があげられる。このようにして、上記基台２６の表面に、光導波路２０および第１のアライメントマーク２４が形成された光導波路部分２の作製工程が完了する。
つぎに、上記（３）の上記電気回路基板部材１ａと光導波路部分２との接着工程について説明する。すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、上記電気回路基板部材１ａの電気回路１１形成面と反対側の面に接着剤５を塗布する。ついで、図４（ｂ）に示すように、上記光導波路部分２に貼着されている基台２６をアンダークラッド層２１から剥離する。そして、図４（ｃ）に示すように、上記光導波路部分２のアンダークラッド層２１の表面（基台２６を剥離した跡の面）を、上記接着剤５により、上記電気回路基板部材１ａに接着する。このとき、電気回路基板部材１ａに形成された光通過用の貫通孔１２，１３の下方に、コア２２の端部を位置決めし、電気回路基板部材１ａに形成された、第１のアライメントマーク２４認識用の貫通孔１４の下方に、第１のアライメントマーク２４を位置決めする。このようにして、上記（３）の上記電気回路基板部材１ａと光導波路部分２との接着工程が完了する。
つぎに、上記（４）の第２のアライメントマーク１５の表面に十字状の露呈部分（識別用マーク）１５ａを形成し、上記電気回路基板部材１ａを電気回路基板１にする工程について説明する。この十字状の露呈部分１５ａの形成は、その十字状の露呈部分１５ａを残して、第２のアライメントマーク１５の表面部分およびその周辺部の絶縁層部分に樹脂層１６を被覆形成することにより行われる。その樹脂層１６の被覆形成は、例えば、フォトリソグラフィ法により行われる。すなわち、まず、図５（ａ）に示すように、上記電気回路基板部材１ａと光導波路部分２との接着体において、電気回路基板部材１ａの電気回路１１形成面に、電気回路１１および第２のアライメントマーク１５を被覆するように、カバーレジストインク，ソルダーレジストインク等の感光性樹脂を塗布し、その塗布層１６ａを形成する。
上記感光性樹脂（塗布層１６ａ）としては、第２のアライメントマーク１５の表面の光沢等を減少ないし無くす観点から、半透明ないし不透明であることが好ましく、より好ましくは不透明である。また、上記感光性樹脂の塗布層１６ａの厚み（第２のアライメントマーク１５の表面からの厚み）は、通常、５〜１５μｍの範囲内に設定される。
ついで、図５（ｂ）に示すように、位置合わせ用マーク（開口部）Ａおよび上記樹脂層１６のパターンに対応する開口パターンＢが形成されているフォトマスクＭを準備する。つぎに、そのフォトマスクＭの位置合わせ用マークＡを光導波路部分２における第１のアライメントマーク２４に位置合わせし、その状態で、上記フォトマスクＭを配置する。そして、そのフォトマスクＭの開口パターンＢを介して、上記感光性樹脂の塗布層１６ａを照射線により露光する。つぎに、現像液を用いて現像を行うことにより、未露光部分を溶解させて除去し、図５（ｃ）に示すように、残存した塗布層１６ａを目的の樹脂層１６のパターンに形成する。その後、その残存塗布層１６ａの表面等に残存する現像液を加熱処理により除去する。これにより、上記残存塗布層１６ａを樹脂層１６に形成する。この実施の形態では、上記露光の際には、前記十字状の露呈部分１５ａに形成する部分は露光されず、上記現像の際に、その十字状の未露光部分は溶解されて除去され、その十字状の底に上記第２のアライメントマーク１５の表面部分を露呈させる。このようにして、上記（４）の電気回路基板１の作製工程が完了する。
つぎに、上記（５）の発光素子３および受光素子４の実装工程について説明する。すなわち、まず、上記電気回路基板１と光導波路部分２との接着体を、図６に示すように、電気回路１１側の面を上に向けて実装機のステージＳ上にセットする。そして、その実装機に備えられているアライメント認識装置Ｃにより、一方〔例えば図１（ａ）の左側〕の第２のアライメントマーク１５の十字状の露呈部分１５ａを、上方から直接認識する。このとき、十字状の露呈部分１５ａは、銅等の金属表面であるため、光沢があり、その周りの樹脂層１６は、上記露呈部分１５ａの光沢を抑制している。このため、十字状の露呈部分１５ａは、樹脂層１６で被覆された部分に対して明確なコントラストを示す。これにより、上記アライメント認識装置Ｃによる上記十字状の露呈部分１５ａの認識が容易になり、短時間で認識できるようになる。そして、上記実装機は、上記第２のアライメントマーク１５の十字状の露呈部分１５ａを基準とする設定位置（光反射面２２ａの上方）に、一方の光素子（例えば発光素子３）を位置決めし、その光素子を実装用パッド１１ａに実装する。他方〔例えば図１（ａ）の右側〕の第２のアライメントマーク１５の十字状の露呈部分１５ａについても、同様に認識され、他方の光素子（例えば受光素子４）を実装する際の位置決め基準として利用される。なお、上記発光素子３としては、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等があげられ、受光素子４としては、ＰＤ（Photo Diode ）等があげられる。
上記発光素子３および受光素子４の実装方法としては、フリップチップ，半田リフロー，半田バンプと半田ペーストのスクリーン印刷によるＣ４接合等があげられる。なかでも、実装の際の位置ずれが小さくできる観点から、超音波や加熱によるフリップチップが好ましく、より好ましくは、上記ステンレス製基板１０に熱によるダメージを与えないようにする観点から、超音波によるフリップチップである。このようにして、上記（５）の発光素子３および受光素子４の実装工程が完了し、目的とする光電気混載基板〔図１（ａ）参照〕が得られる。
なお、上記実施の形態では、第２のアライメントマーク１５の十字状の露呈部分１５ａは、銅等の金属表面であるが、さらに明確なコントラストを示すために、その金属表面の上に重ねて他の金属層をめっきにより形成してもよい。
また、上記実施の形態では、第２のアライメントマーク１５の表面部分に樹脂層１６を被覆形成する際に、カバーレジストインク等の感光性樹脂を塗布して塗布層１６ａを形成したが、その塗布層１６ａの形成に代えて、カバーレジストフィルム材等の感光性樹脂フィルム材を貼着してもよい。
さらに、上記実施の形態では、電気回路基板１と光導波路部分２とを個別に作製し、両者を接着剤５により接着したが、電気回路基板１に直接、光導波路部分２を形成してもよい。
そして、上記実施の形態では、コア２２および第１のアライメントマーク２４の形成を、フォトリソグラフィ法により行ったが、成形型を用いたプレス成形により行ってもよい。この場合、成形型として、紫外線等の照射線を透過させる材料（例えば石英）からなるものであって、上記コア２２および第１のアライメントマーク２４のパターンと同形状の型面（凹部）が形成されたものを用いる。そして、コア２２形成領域と第１のアライメントマーク２４形成領域とをもつ感光性樹脂層に対して成形型をプレスし、その状態で、上記成形型を通して紫外線等の照射線を露光する。ついで、加熱処理し、その後、脱型する。このようにしてプレス成形してもよい。
また、上記実施の形態では、電気回路基板１の作製にステンレス製基板１０を用いたが、他の金属材料または樹脂材料等からなる板材を用いてもよい。その板材が絶縁性を有するものである場合は、絶縁層を形成することなく、上記基板に直接、電気回路１１を形成してもよい。上記絶縁層は、上記金属製板材のような通電性を有する板材と電気回路１１との短絡を防止するためのものである。
さらに、上記実施の形態では、発光素子３および受光素子４と光導波路２０とが、電気回路基板１に対して反対の面に配置されているが、同じ面に配置されてもよい。この場合、コア２２の他端面は、光反射面２２ａ（傾斜面）ではなく、光入出射端面（電気回路基板１に対して直角な面）に形成される。
また、上記実施の形態では、基台２６の表面に、光導波路２０および第１のアライメントマーク２４を形成した後、上記基台２６を剥離したが、上記基台２６が透光性を有するものであれば、剥離することなく、その基台２６を電気回路基板１に接着してもよい。
つぎに、実施例について説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
〔電気回路基板〕
ステンレス製板材（厚み２５μｍのＳＵＳ３０４箔）の片面に、感光性ポリイミド樹脂からなる絶縁層（厚み１０μｍ）が形成され、その絶縁層の表面に、銅とニッケルとクロムとからなる合金のシード層と電解銅めっき層とが積層されてなる、実装用パッドを含む電気回路および第２のアライメントマークが形成された電気回路基板を作製した。また、この電気回路基板には、光通過用の貫通孔および第１のアライメントマーク認識用の貫通孔を形成した。
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
ビスフェノキシエタノールフルオレングリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、脂環式エポキシ樹脂である３’，４’−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｂ）４０重量部、シクロヘキセンオキシド骨格を有する脂環式エポキシ樹脂である（３’，４’−エポキシシクロヘキサン）メチル−３’，４’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０８１）（成分Ｃ）２５重量部、４，４’−ビス〔ジ（β−ヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーボネート溶液（成分Ｄ）２重量部とを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアおよび第１のアライメントマークの形成材料〕
上記成分Ａ：７０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン：３０重量部、上記成分Ｄ：１重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コアおよび第１のアライメントマークの形成材料を調製した。
〔光導波路部分の作製〕
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム〔１６０ｍｍ×１６０ｍｍ×１８８μｍ（厚み）〕の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、２０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。つぎに、１００℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層（厚み２０μｍ）を形成した。
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアおよび第１のアライメントマークの形成材料をアプリケーターにより塗布した後、１００℃×１５分間の乾燥処理を行い、コア形成領域と第１のアライメントマーク形成領域とをもつ感光性樹脂層を形成した。つぎに、その上方に、コアおよび第１のアライメントマークのパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のクロムマスク（フォトマスク）を配置した。そして、その上方から、プロキシミティ露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、８０℃×１５分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×３０分間の加熱処理を行うことにより、コア（厚み５０μｍ、幅５０μｍ）および第１のアライメントマーク（厚み５０μｍ）を形成した。コアは、線状に形成し、両端面を４５°傾斜した傾斜面に形成した。第１のアライメントマークは、直径１０００μｍの円板状に形成し、その中央部に平面視十字状の貫通孔を形成した。その十字状の溝幅は５０μｍ、縦横の溝の長さは７００μｍとした。
つぎに、コアおよび第１のアライメントマークを被覆するように、上記アンダークラッド層の表面に、オーバークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した。そして、その全体に対して、２０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、１２０℃×１５分間の加熱処理を行った。これにより、第１のアライメントマークがオーバークラッド層（コアの表面からの厚み２０μｍ）に埋設され、十字状の貫通孔内も、そのオーバークラッド層の形成材料で充填された。このようにして、上記ＰＥＴフィルムの表面に、光導波路および第１のアライメントマークが形成された光導波路部分を作製した。
〔電気回路基板と光導波路部分との接着〕
上記電気回路基板の電気回路形成面と反対側の面に、エポキシ樹脂系接着フィルム（日東電工社製、ＮＡ５９０）を貼着した。ついで、上記光導波路部分に貼着しているＰＥＴフィルムをアンダークラッド層から剥離し、そのアンダークラッド層の表面（剥離跡の面）を、上記エポキシ樹脂系接着フィルムにより、上記電気回路基板に接着した。このとき、電気回路基板に形成された光通過用の貫通孔から、その下方のコアの端部が見えるようにした。また、電気回路基板に形成された、第１のアライメントマーク認識用の貫通孔から、その下方の第１のアライメントマークが見えるようにした。
〔第２のアライメントマークの表面に十字状の露呈部分（識別用マーク）を形成〕
上記電気回路基板と光導波路部分との接着体において、電気回路基板の電気回路形成面に、電気回路および第２のアライメントマークを被覆するように、感光性樹脂（日本ポリテック社製、ＮＰＲ−８Ｖ）を塗布した。そして、樹脂層のパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のクロムマスク（フォトマスク）を、上記第１のアライメントマークに対して位置決め配置した。そして、その上方から、プロキシミティ露光法にて６００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。つぎに、１％Ｎａ2 ＣＯ3 水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１５０℃×６０分間の加熱処理を行うことにより、四角形状の樹脂層（１０００μｍ×１０００μｍ、厚み１０μｍ）を形成し、その中央部に、平面視十字状の露呈部分を形成した。その十字状の溝幅は５０μｍ、縦横の溝の長さは７００μｍとした。
〔アライメントマークの認識度テスト〕
上記実施例１の、電気回路基板と光導波路部分との接着体を、電気回路側の面を上に向けて、フリップチップ実装機のステージ上にセットした。そして、その実装機に備えられているアライメント認識装置（パターンマッチング式）により、実施例１の電気回路基板における第２のアライメントマークと光導波路部分における第１のアライメントマークとを認識した。その結果、第２のアライメントマークの認識度（パターンマッチングのスコア）は８５％であった。これに対し、第１のアライメントマークの認識度は７０％であった。
この結果から、電気回路基板における第２のアライメントマークは、光導波路部分における第１のアライメントマークと比較して、認識し易いことがわかる。
（ａ）は、本発明の光電気混載基板の一実施の形態を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、第２のアライメントマークを拡大して示す斜視図である。 （ａ）〜（ｂ）は、上記光電気混載基板の製造方法における電気回路基板の作製方法を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光電気混載基板の製造方法における光導波路部分の作製方法を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光電気混載基板の製造方法における電気回路基板と光導波路部分との接着工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光電気混載基板の製造方法における第２のアライメントマーク表面への十字状露呈部分の形成工程を模式的に示す説明図である。 上記光電気混載基板の製造方法における光素子の実装工程を模式的に示す説明図である。 従来の光電気混載基板を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は、従来の他の光電気混載基板を模式的に示す縦断面図であり、（ｂ）は、アライメントマークを拡大して示す斜視図である。 上記光電気混載基板の製造方法における光素子の実装工程を模式的に示す説明図である。
符号の説明
１ 電気回路基板
２ 光導波路部分
１５ 第２のアライメントマーク
１５ａ 露呈部分
１６ 樹脂層
２１ アンダークラッド層
２２ コア
２３ オーバークラッド層
２４ 第１のアライメントマーク

Claims (4)

  1. 光導波路部分と、電気回路部分と、この電気回路部分に実装された光素子とを備え、上記光導波路部分が、透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に、光路用の線状のコアと、このコアの端部に対して位置決めされた第１のアライメントマークと、上記コアおよび第１のアライメントマークを被覆するオーバークラッド層とを備え、上記電気回路部分が、基板と、この基板上に形成された電気回路と、上記基板に形成された、上記光素子と上記コアの端部との間で光伝播を可能にする光通過用の貫通孔とを備え、上記電気回路部分の光素子実装面と反対側に、上記光導波路部分が設けられた光電気混載基板であって、上記電気回路部分の上記基板上に、電気回路用の金属からなる、光素子位置決め用の第２のアライメントマークが形成され、上記基板に、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔が形成され、上記第２のアライメントマークの表面が、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔から認識される上記第１のアライメントマークを基準とした識別用の露呈部分を残して、樹脂層で被覆され、上記光素子が、上記第２のアライメントマークの識別用の露呈部分を基準にして実装されていることを特徴とする光電気混載基板。
  2. 上記第２のアライメントマークの一部分を被覆する樹脂層が、不透明である請求項１記載の光電気混載基板。
  3. 光導波路部分と、電気回路部分と、この電気回路部分に実装された光素子とを備え、上記光導波路部分が、透光性を有するアンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に、光路用の線状のコアと、このコアの端部に対して位置決めされた第１のアライメントマークと、上記コアおよび第１のアライメントマークを被覆するオーバークラッド層とを備え、上記電気回路部分が、基板と、この基板上に形成された電気回路と、上記基板に形成された、上記光素子と上記コアの端部との間で光伝播を可能にする光通過用の貫通孔とを備え、上記電気回路部分の光素子実装面と反対側に、上記光導波路部分が設けられた光電気混載基板を製造する方法であって、上記電気回路部分の作製が、基板上に、電気回路と、この電気回路用の金属からなる、光素子位置決め用の第２のアライメントマークとを形成する工程と、上記基板に、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔を形成する工程と、上記第２のアライメントマークの表面を、上記第１のアライメントマーク認識用の貫通孔から認識される上記第１のアライメントマークを基準とした識別用の露呈部分を残して、樹脂層で被覆する工程とを備え、上記光素子の実装が、上記第２のアライメントマークの識別用の露呈部分を基準にして行われることを特徴とする光電気混載基板の製造方法。
  4. 上記第２のアライメントマークの一部分を被覆する樹脂層が、不透明である請求項３記載の光電気混載基板の製造方法。
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