JP5066774B2 - 光・電気配線基板の製造方法 - Google Patents

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素子等の光部品と電気素子等の電気部品とを実装した実装基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）等の電気素子ではトランジスターの集積度が高まり、その動作速度はクロック周波数で１ＧＨｚに達するものが出現するに至っている。
【０００３】
この高集積化された電気素子を電気配線基板に実装するために、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等のパッケージが開発され、実用化されている。図１２はＢＧＡパッケージに電気素子を実装し電気配線基板へ実装した構造の概略を示したものである。
【０００４】
ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸した銅貼基板をベースに、絶縁層、導体層を交互に積層したいわゆるビルドアップ多層積層板１３２の片側表面に金等でバンプ１３３が形成され、電気素子１３１の電極と電気接続されている。また、反対表面には金等で表面処理されたパッド１３７が形成され、半田ボール１３４を介して電気配線基板１３５上に半田接続されている。周辺の電気素子（図示せず）とは電気配線１３６を介して、電気信号のやりとりを行うようになっている。
【０００５】
電気素子内部のクロック周波数が高くなるにつれて、電気素子外部の素子間信号速度も高くなる要求がある。しかし、素子間の電気配線に高速の信号が流れると、電気配線の形状不良による反射等のノイズ、あるいは、クロストークの影響が避けられなくなる。また、電気配線から電磁波が発生して周囲に悪影響を与えるという問題も発生する。このため、現状では、電気素子間の信号速度をわざわざ落とし、これらの問題が起こらない程度にシステムが構築されている。これでは、高集積された電気素子の機能が充分生かされていないことになる。
【０００６】
このような問題を解決するために、電気配線基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバー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考えられている。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。
【０００７】
電気信号を光信号に置き換えた系では、電気信号は電気素子からＢＧＡパッケージの電気配線を通り、さらに、基板上の電気配線を経て、同基板上に設置された光素子で光信号に変換され、同基板上の光ファイバに伝わる。すなわち、図１３のように、ＢＧＡパッケージ１４２の周辺部にレーザ等の発光素子やフォトダイオード等の受光素子である光素子１４６を配置させた形態をとる。場合によっては、ＢＧＡパッケージと光素子の間にドライバーＩＣが存在する。
【０００８】
電気配線基板上の銅配線の一部を光ファイバによる光配線に置き換えた光・電気配線基板として、一般的には、“山口ら「ファイバーボードを用いた光バス高密度化の一検討」電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−４９、１９９７年”で記載のように、電気配線部の周辺部に光ファイバーを配置させたり、あるいは、電気配線基板の上部空間にフリーな状態で光ファイバーを配置させている場合が多い。しかし、これらの形態ではファイバー設置部分に無駄が多く電子機器の小型化を困難にしている。
【０００９】
この問題を解決するため、特開平３−２９９０５号公報や特開平５−２８１４２９号公報にて述べられているように、電気配線基板上に光ファイバを絶縁膜で固定した基板（光・電気配線基板）が提案されている。
【００１０】
このような光・電気配線基板は、レーザダイオードやフォトダイオード等の光素子１４６の光軸と光配線である光ファイバー１４７の光軸とを光学的に一致させることが難しく、一般に熟練労働者に頼らなければ一致させられなかった。従って、リフロー炉などで自動的にハンダ付けできるＢＧＡパッケージ等の電気部品と比較して、光素子を光・電気配線基板に実装することは、非常に高価なものになるという欠点があった。
【００１１】
さらに、光配線として光ファイバを用いる場合、その屈曲性の限界から、複雑な形状の光配線には対応しきれず、設計の自由度が低くなってしまい、高密度配線あるいは基板の小型化に対応できないという問題があった。
【００１２】
このため、電気配線基板の上に、光配線として、光導波路を用いた光・電気配線基板の構成がいくつか提案されている。たとえば、特開平４−１４６６８４号公報や特開平６−２５８５４４号公報に述べられている。光導波路の構成は光信号が伝搬するコアが、光信号をコアに閉じこめるクラッド層に埋設されている。コアパターンの形成方法は、フォトリソグラフィ技術により、メタルマスクを形成し、ドライエッチングで作製するか、コア材料に感光性が付与されている場合は露光、現像処理にて作製できる。このため、フォトマスクのパターンを基に光配線を形成できるため、その設計の自由度は高くなる。また、比較的短距離の伝送にも対応が可能となる。
【００１３】
しかしながら、光配線として光導波路を用いた光・電気配線基板においても、光ファイバーを用いた場合と同様に光軸合わせは非常に困難となる。先にあげた特開平４−１４６６８４号公報や特開平６−２５８５４４号公報では、レーザーダイオードやフォトダイオード等の光素子と光導波路との光軸合わせの構造については明記されていない。
【００１４】
また、特開平６−６９４９０号公報では、同様に光配線として光導波路を用いた光・電気配線基板について述べられているが、光素子と光導波路の接続は光ファイバーを用いているため、同様に光軸合わせが非常に困難となる。
【００１５】
一方、電気配線基板上に光導波路を形成する方法として、特開平９−２３６７３１号公報では、セラミック多層配線基板上に、直に、ビルドアップして形成する方法、すなわち、セラミック多層配線基板上にクラッド層を形成し、コアパターンを形成し、さらに、その上からクラッド層で覆う方法が提案されている。
【００１６】
しかしながら、光配線層の下地としての電気配線基板表面は、電気配線が多層化されていることで、非常に大きな凹凸が形成されている。このため、その表面直に光導波路を形成すると、その凹凸のために光信号の伝搬損失が大きくなるという問題点が発生する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、高密度実装又は小型化が可能で、しかも、光部品の実装が電気部品の実装とが同じ方法で行える光・電気配線基板の製造方法および実装基板の製造方法を提供することを課題とする。
【００２３】
【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、第１の支持体の上のクラッド層の上に積層されたコア層に、導体層を積層し、この導体層にコア及びパッドの両パターンとアライメントマークのパターンを形成し、前記パターンが形成された導体層をメタルマスクとして用いてドライエッチングを行って、コア及びパッドの両パターンとアライメントマークのパターンを同時に形成し、前記導体層が形成された側にフォトレジストをコーティングし、前記フォトレジストを露光、現像して、導体層のうち前記コアのパターンに相当する部分を露出させ、前記露出している導体層をエッチング除去し、この導体層が除去された部分のみに、第２のクラッドを被覆することによって、光配線層を作る工程と、該第１の支持体から該光配線層を剥離し光配線フィルムを作り、該光配線フィルムの該第２のクラッドの側を第２の支持体に接着させる工程と、該アライメントマークを基準にして該光配線の一部にミラーを設ける工程と、該光配線層を電気配線を有する基板に接着する工程と、該第２の支持体を剥離する工程と、該パッドと該基板上の電気配線とを電気接続するビアホールを作る工程と、
を含む光・電気配線基板の製造方法としたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
１．光・電気配線基板
本発明の光・電気配線基板の第１の構造として、光部品（光素子）を実装する部分の上面図を図１に示す。また、コア１に沿って切断された断面図を図２に、また、コア１を横切る面に沿って切断された断面図を図３に示す。同様に、本発明の光・電気配線基板の第２の構造として、光部品（光素子）を実装する部分の上面図を図４に示す。また、コア１に沿って切断された断面図を図５に、また、コア１を横切る面に沿って切断された断面図を図６に示す。光配線層１３は、光信号が伝搬するコア１と光信号をコアに閉じこめるクラッド２からなる。コアを形成する材料の屈折率をクラッドのそれに比べ高くすることにより、光信号はコア内を伝搬する。
【００２７】
光配線層１３は接着剤１１を介し、電気配線１０を有する基板９と固定されている。また、光配線層１３には、光配線となっていないコアの上に、光部品と電気接続をとるためのパッド５、ランド６及びパッド５とランド６を接続するための電気配線７が設置され、ランド６と基板９上の電気配線１０とはビアホール１２を介して電気接続される。図示はしていないが、電気部品と基板上の電気配線との電気接続も同様に行われる。
【００２８】
基板９は単層の絶縁基板でも、多層電気配線基板でも良い。また、基板材料も、ポリイミドフィルムやガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させた基板等を用いることができる。あるいは、セラミック基板でも良い。
【００２９】
また、光配線層１３のコア１には４５°のミラー３が設置されている。ミラー３を介して、光導波路とレーザダイオードやフォトダイオード等の光部品の間で光信号は伝搬される。ミラー面界面はコアより屈折率の低い樹脂を接触させるか、空気と接触させても良い。また、金属薄膜を形成しても良い。
【００３０】
第１の構造を示す図１では、コア１に設けられたミラー３の周辺部に光部品と電気接続するためのパッド５が配置されている。パッドの数は４つに限定される必要はなく、任意の数であっても良い。さらには、形状も円形に限定される必要はなく、任意の形状であって良く、光部品との接続のためのはんだボールや金属リード等に合わせた形状を選ぶことができる。
【００３１】
さらに、図１には、ミラー３の位置を決めるためのアライメントマーク４または８が形成されている。また、図２および図３で示すように、光配線であるコア１のみに、クラッド２で被覆されている。また、表面が金属膜で形成されているアライメントマーク４、パッド５、電気配線７、ランド６の下部には、光配線でないコアから形成されている。ミラー３は図２（ａ）や（ｂ）のような構造に形成できる。
【００３２】
一方、第２の構造を示す図４から６では、光配線層表面はクラッド２で被覆され、少なくともパッド５上には孔１４が形成され、パッド表面が露出している。また、図示はしていないが、電気部品と電気接続するためのパッドも同様に露出する必要がある。
【００３３】
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は、基本的には、次の通りである。まず、電気配線を有する基板とは別に、支持体の上で光配線層を作る。このとき、光配線はメタルマスクを用いてドライエッチングで形成するが、光配線パターン、パッド、アライメントマークをフォトリソグラフィー技術によって同時に作り、メタルマスクに用いた金属膜をそのまま、パッド導体膜として用いる。次に、アライメントマークを基準として、コアの一部にミラーを設ける。このようにして製造した光配線層を基板に接着する。さらに、ビアホールによって基板上の電気配線と電気接続して製造する。
【００３４】
本製造方法では、光配線を凹凸のある電気配線を有する絶縁基板上に直に、積み上げて作製するのではなく、あらかじめ別の支持体に作製し、電気配線基板に貼り付ける。これにより、下地の電気配線基板の凹凸を緩和し、凹凸による光信号の損失をある程度、低減することができる。
【００３５】
以下、３つの実施の形態を説明する。
【００３６】
＜光・電気配線基板の製造方法の第１の実施の形態＞
光・電気配線基板の製造方法の第１の実施の形態として、図２（ａ）に示す光・電気配線基板を、図７の（ａ）〜（ｐ）の流れに従って説明する。
【００３７】
図７の（ａ）のように、第１の支持体２１であるシリコンウエハの上に、剥離層２２として、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。
【００３８】
図７の（ｂ）のように、剥離層２２の上に、第１のクラッド２３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm であった。
【００３９】
図７の（ｃ）のように、第１のクラッド２３の上にコア２４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポリイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化したエポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少ない材料を選ぶことができる。
【００４０】
さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッタし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行った。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ／Ｃｕのメタルマスク２５及び２６を形成した。メタルマスク２５は光配線となるコアパターンを、メタルマスク２６はアライメントマークパターンを示す。また、明示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパターンも同時に形成した。
【００４１】
図７の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、反応性イオンエッチングにてコア２４をエッチングした。
【００４２】
図７の（ｅ）のように、フォトレジストをコーティングし、露光、現像処理を行い。光配線としてのコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選ぶことができる。
【００４３】
また、パッド２９、電気配線３０、ランド３１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそのまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホール形成用の孔部を形成するための開口部３２をあらかじめ設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成した。
【００４４】
図７の（ｆ）のように、第２のクラッド３３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０μm であった。
【００４５】
図７の（ｇ）のように、第２クラッド３３の表面に、フォトリソグラフィ技術にて、Ａｌ薄膜のメタルマスクを形成し、酸素ガスで反応性イオンエッチングを行い、図３の断面図に示すように、少なくとも、光配線周辺部にクラッドが残るように、また、パッド２９表層のＣｕ表面が露出するように、クラッドパターン３４を形成した。
【００４６】
図７の（ｈ）のように、銅で形成したパッド２９、電気配線及びランドを剥離液から保護するために、保護膜としてフォトレジスト３５をコーティングした。
【００４７】
図７の（ｉ）のように、剥離液として塩化第２鉄液を用いて剥離層２２中のＣｕ層を溶解し、光配線層を剥離して光配線フィルムを作製した。
【００４８】
図７の（ｊ）のように、第２のクラッド側を、第２の支持体３６に接着剤で接着させる。第２の支持体３６は光配層が接着されていない側からアライメントマーク２８が見えるように透明なものを利用する。また、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫外線で硬化することにより接着力が低下するものを用いる。
【００４９】
図７の（ｋ）のように、コアパターン２７を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク（図示せず）を基準に、コアパターン２７の一部に機械加工で基板と４５°の角度にミラー３７を形成した。
【００５０】
図７の（ｌ）のように、電気配線３９を有する基板３８上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポリイミド樹脂４０を２０μm コーティング、乾燥させ、光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着した。
【００５１】
図７の（ｍ）のように、紫外線を照射することにより第２の支持体３６を剥離した。
【００５２】
図７の（ｎ）のように、光配線層上に、保護膜として、めっきレジスト４１をコーティングした。
【００５３】
図７の（ｏ）のように、ビアホールを形成する位置として、ランドの開口部３２に、レーザにてビアホール用の孔４２を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適している。
【００５４】
図７の（ｐ）のように、光配線層表面に並びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっきを行った。さらに、保護膜であるめっきレジスト４１を除去し、ビアホール４３及びランド４４を形成して、本発明の第１の実施形態の光・電気配線基板を得た。
【００５５】
＜光・電気配線基板の製造方法の第２の実施の形態＞
光・電気配線基板の製造方法の第２の実施の形態として、図２（ｂ）に示す光・電気配線基板を、図８の（ａ）〜（ｑ）の流れに従って説明する。
【００５６】
図８の（ａ）のように、第１の支持体５１であるシリコンウエハの上に、剥離層５２として、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。
【００５７】
図８の（ｂ）のように、剥離層５２の上に、第１のクラッド５３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm であった。
【００５８】
図８の（ｃ）のように、第１のクラッド５３の上にコア５４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポリイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化したエポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少ない材料を選ぶことができる。
【００５９】
さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッタし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行った。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ／Ｃｕのメタルマスク５５及び５６を形成した。メタルマスク５５は光配線となるコアパターンを、メタルマスク５６はアライメントマークパターンを示す。また、明示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパターンも同時に形成した。
【００６０】
図８の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、反応性イオンエッチングにてコア５４をエッチングした。
【００６１】
図８の（ｅ）のように、フォトレジストをコーティングし、露光、現像処理を行い。光配線としてのコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選ぶことができる。
【００６２】
また、パッド５９、電気配線６０、ランド６１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそのまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホール形成用の孔部を形成するための開口部６２をあらかじめ設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成した。
【００６３】
図８の（ｆ）のように、第２のクラッド６３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０μm であった。
【００６４】
図８の（ｇ）のように、第２クラッド６３の表面に、フォトリソグラフィ技術にて、Ａｌ薄膜のメタルマスクを形成し、酸素ガスで反応性イオンエッチングを行い、図３の断面図に示すように、少なくとも、光配線周辺部にクラッドが残るように、また、パッド５９表面が露出するように、クラッドパターン６４を形成した。
【００６５】
図８の（ｈ）のように、銅で形成したパッド５９、電気配線及びランドを剥離液から保護するために、保護膜としてフォトレジスト６５をコーティングした。
【００６６】
図８の（ｉ）のように、剥離液として塩化第２鉄液を用いて剥離層５２中のＣｕ層を溶解し、光配線層を剥離して光配線フィルムを作製した。
【００６７】
図８の（ｊ）のように、第２のクラッド側を、第２の支持体６６に接着剤で接着させる。第２の支持体６６は光配層が接着されていない側からアライメントマーク５８が見えるように透明なものを利用する。また、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫外線で硬化することにより接着力が低下するものを用いる。
【００６８】
図８の（ｋ）のように、さらに、光配線層の接着面とは反対の面上に、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、加えて、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。さらに、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストのパターンを形成し、エッチング液にてエッチングすることにより、ミラー形成のためのレーザ用マスク６７を形成した。レーザ用マスクには開口部６８が形成されており、レーザ光を照射することにより開口部のみ加工が可能となる。本レーザ用マスクの位置は、アライメントマーク５８で規定される。
【００６９】
図８の（ｌ）のように、レーザマスク部に、基板面に対して４５°の角度からレーザを照射することにより、基板と４５°の角度にミラー６９を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザなどが適している。
【００７０】
図８の（ｍ）のように、レーザマスク６７をエッチング液にて除去した。さらに、電気配線７１を有する基板７０上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポリイミド樹脂７２を２０μm コーティング、乾燥させ、光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着した。
【００７１】
図８の（ｎ）のように、紫外線を照射することにより第２の支持体６６を剥離した。
【００７２】
図８の（ｏ）のように、光配線層上に、保護膜として、めっきレジスト７３をコーティングした。
【００７３】
図８の（ｐ）のように、ビアホールを形成する位置として、ランドの開口部６２に、レーザにてビアホール用の孔７４を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適している。
【００７４】
図８の（ｑ）のように、光配線層表面に並びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっきを行った。さらに、保護膜としてのめっきレジスト７３を除去し、ビアホール７５及びランド７６を形成して、本発明の第２の実施形態の光・電気配線基板を得た。
【００７５】
＜光・電気配線基板の製造方法の第３の実施の形態＞
光・電気配線基板の製造方法の第３の実施の形態として、図５（ａ）に示す光・電気配線基板を、図９の（ａ）〜（ｏ）の流れに従って説明する。
【００７６】
図９の（ａ）のように、第１の支持体８１であるシリコンウエハの上に、剥離層８２として、Ｃｒ、Ｃｕの薄膜層をスパッタし、その後、硫酸銅めっき浴中にてＣｕ層を約１０μm 形成した。
【００７７】
図９の（ｂ）のように、剥離層８２の上に、第１のクラッド８３としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１００５（日立化成工業（株）製）をスピンコートし、３５０℃にてイミド化させた。この時の膜厚は２０μm であった。
【００７８】
図９の（ｃ）のように、第１のクラッド８３の上にコア８４としてポリイミドＯＰＩ−Ｎ１３０５（日立化成（株）製）を同様にスピンコートし、３５０℃でイミド化させた。この時の膜厚は８μm であった。この光配線層に用いられるコア並びにクラッド材料はポリイミド樹脂に限らず、フッ素化あるいは重水素化したエポキシ樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等の高分子材料の中で、光信号に用いられる光の波長により損失の少ない材料を選ぶことができる。
【００７９】
さらに、コア層表面にＣｒ、Ｃｕをスパッタし、さらに、硫酸銅めっき浴中でＣｕめっきを行った。この時の膜厚は１０μm であった。所定のフォトレジストパターンを形成し、エッチング処理を行い、Ｃｒ／Ｃｕのメタルマスク８５及び８６を形成した。メタルマスク８５は光配線となるコアパターンを、メタルマスク８６はアライメントマークパターンを示す。また、明示していないが、パッド、ランド及び電気配線のパターンも同時に形成した。
【００８０】
図９の（ｄ）のように、酸素ガスを用い、反応性イオンエッチングにてコア８４をエッチングした。
【００８１】
図９の（ｅ）のように、フォトレジストをコーティングし、露光、現像処理を行い。光配線としてのコアパターン上のメタルマスクを露出させた（図示せず）。さらに、露出しているメタルマスクをエッチング除去した。このときのコアパターンの線幅は８μｍであり、断面形状は高さ８μｍ、幅８μｍの正方形となった。断面の寸法は、これに限らず、伝送モード、コアとクラッドの屈折率差によって５μｍから１００μｍで選ぶことができる。
【００８２】
また、パッド８９、電気配線９０、ランド９１上のメタルマスクは電気信号を通す導体層としてそのまま用いる。ランドには、後ほどレーザにてビアホール形成用の孔部を形成するための開口部９２をあらかじめ設けておいた。図示はしていないが、同時に、電気部品接続のためのパッド、電気配線及びランドも形成した。
【００８３】
図９の（ｆ）のように、第２のクラッド９３としてＯＰＩ−１００５を同様にコートしてイミド化させる。この時のクラッド厚は、コア光配線層上で２０μm であった。
【００８４】
図９の（ｇ）のように、剥離液として塩化第２鉄液を用いて剥離層８２中のＣｕ層を溶解し、光配線層を剥離して光配線フィルムを作製した。
【００８５】
図９の（ｈ）のように、第２のクラッド側を、第２の支持体９４に接着剤で接着させる。第２の支持体９４は光配層が接着されていない側からアライメントマーク８８が見えるように透明なものを利用する。また、接着剤は、剥離しやすいものを用いるか、あるいは、紫外線で硬化することにより接着力が低下するものを用いる。
【００８６】
図９の（ｉ）のように、コアパターン８７を形成する際に同時に形成していたアライメントマーク（図示せず）を基準に、コアパターン８７の一部に機械加工で基板と４５°の角度にミラー９５を形成した。
【００８７】
図９の（ｊ）のように、電気配線９７を有する基板９６上に、接着剤として熱可塑性を示す変成ポリイミド樹脂９８を２０μm コーティング、乾燥させ、光配線層のミラー加工した面を貼り合わせ加熱接着した。
【００８８】
図９の（ｋ）のように、紫外線を照射することにより第２の支持体９４を剥離した。
【００８９】
図９の（ｌ）のように、光配線層上に、保護膜として、めっきレジスト９９をコーティングした。
【００９０】
図９の（ｍ）のように、ビアホールを形成する位置として、ランドの開口部９２に、レーザにてビアホール用の孔１００を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適している。
【００９１】
図９の（ｎ）のように、光配線層表面に並びにレーザ加工を施した孔内部に、スパッタにてＣｒ、Ｃｕの金属薄膜を形成し、この金属薄膜を電極として、硫酸銅浴中でビアホール内部並びにランド部に銅めっきを行った。さらに、保護膜であるめっきレジスト９９を除去し、ビアホール１０１を形成した。
【００９２】
図９の（ｏ）のように、パッド８９上の第２のクラッド層を、アライメントマーク８８を基準にして、レーザ加工にて除去し、Ｃｕ表面を露出させ、孔部１０２を形成した。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザなどが適している。これにより、本発明の第３の実施形態の光・電気配線基板を得た。
【００９３】
また、詳細な説明は省略するが、第３の実施形態にて説明した光・電気基板の製造方法において、ミラーを機械加工するのではなく、レーザ加工用のメタルマスクを光配線層上に設け、レーザ加工にて形成することも可能であり、これにより、図５（ｂ）に記載の光・電気配線基板を作製することができる。
【００９４】
３．実装基板
本発明の光・電気配線基板に光部品である発光素子、受光素子を実装した形態をそれぞれ図１０（ａ）及び（ｂ）に示す。また、電気部品であり、ハンダボール１２２を有するＢＧＡパッケージ１２１を実装した形態を図１１に示す。
【００９５】
図１０（ａ）では、発光素子１１１の発光面１１２から照射されたレーザー光１１５はミラー１１４にて反射され、光配線であるコアを伝搬する。また、図１０（ｂ）では、光配線であるコアを伝搬してきたレーザー光はミラー１１９にて反射し、受光素子１１６の受光面１１７に照射される。
【００９６】
光部品と光・電気配線基板の電気接続ははんだボール１１３、１１８で行われるが、金属リードを有する光部品の場合はパッドとはんだ接合される。
【００９７】
先に述べたように、光配線であるコア、パッド及びアライメントマークを同時に形成することにより、光配線であるコアとパッドの位置、機械加工によって形成されたミラーの位置、あるいは、レーザ用マスクによって形成されたミラーの位置が精度良く決まる。さらには、パッドと光部品を接合するためのはんだのセルフアライメント効果により光部品の発光面や受光面の位置とも精度良く決まることになる。さらに、図４から６に示した構造では、アライメントマークを基準に、パッド表面のクラッドをレーザにて除去して、孔部形状を制御することにより、さらに、はんだボールやリードのハンダ接合時にける光部品の位置精度を高めることができる。
【００９８】
したがって、図１１に示す電気部品と同様に光部品が光・電気配線基板にリフロー炉を通して表面実装するだけで、精度良く光部品の光軸と光導波路の光軸を合わせることが可能になった。
【００９９】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果がある。
【０１００】
第１に、電気配線を有する基板の上に光配線層を設けるので、高密度実装又は小型化が可能であるという効果がある。
【０１０１】
第２に、光配線であるコアと光部品用パッドとミラーの位置関係が意図されたものに極めて近いので、光部品の光軸と光配線であるコアの光軸とを光学的に一致させることが容易であり、それゆえ光部品と電気部品とを同時に実装できるという効果がある。
【０１０２】
第３に、光配線層上にも電気配線を設けることができるので電気配線間のクロストークを抑えることができるという効果がある。
【０１０３】
第４に、電気配線を有する基板とは別に、支持体の上に光配線層を作製し、その光配線層を基板に接着するので、基板上の電気配線の上に直接光配線層を作製する場合と比較して、基板上の電気配線の凹凸の影響を少なくでき、コアの光伝搬損出を低減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・電気配線基板を示す上面図。
【図２】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。
【図３】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。
【図４】本発明の光・電気配線基板を示す上面図。
【図５】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。
【図６】本発明の光・電気配線基板を示す断面図。
【図７】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断面図。
【図８】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断面図。
【図９】本発明の光・電気配線基板の製造方法を示す断面図。
【図１０】本発明の光・電気配線基板に光部品を実装した構造を説明する断面図。
【図１１】本発明の光・電気配線基板に電気部品を実装した構造を説明する断面図。
【図１２】従来の電気配線基板に電気部品を実装した構造を示す断面図。
【図１３】従来の光・電気配線基板に光素子や電気素子を実装した構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…コア
２…クラッド
３…ミラー
４…アライメントマーク
５…パッド
６…ランド
７…電気配線
８…アライメントマーク
９…基板
１０…電気配線
１１…接着剤層
１２…ビアホール
１３…光配線層
１４…孔部
２１…第１の支持体
２２…剥離層
２３…第１のクラッド
２４…コア
２５…メタルマスク
２６…メタルマスク
２７…光配線コアパターン
２８…アライメントマーク
２９…パッド
３０…電気配線
３１…ランド
３２…開口部
３３…第２のクラッド
３４…第２のクラッドパターン
３５…保護膜
３６…第２の支持体
３７…ミラー
３８…基板
３９…電気配線
４０…接着剤層
４１…めっきレジスト
４２…孔部
４３…ビアホール
４４…ランド
５１…第１の支持体
５２…剥離層
５３…第１のクラッド
５４…コア
５５…メタルマスク
５６…メタルマスク
５７…光配線コアパターン
５８…アライメントマーク
５９…パッド
６０…電気配線
６１…ランド
６２…開口部
６３…第２のクラッド
６４…第２のクラッドパターン
６５…保護膜
６６…第２の支持体
６７…レーザ用メタルマスク
６８…開口部
６９…ミラー
７０…基板
７１…電気配線
７２…接着剤層
７３…めっきレジスト
７４…孔部
７５…ビアホール
７６…ランド
８１…第１の支持体
８２…剥離層
８３…第１のクラッド
８４…コア
８５…メタルマスク
８６…メタルマスク
８７…光配線コアパターン
８８…アライメントマーク
８９…パッド
９０…電気配線
９１…ランド
９２…開口部
９３…第２のクラッド
９４…第２の支持体
９５…ミラー
９６…基板
９７…電気配線
９８…接着剤層
９９…めっきレジスト
１００…孔部
１０１…ビアホール
１０２…孔部
１１１…発光素子
１１２…発光面
１１３…はんだボール
１１４…ミラー
１１５…レーザー光
１１６…受光素子
１１７…受光面
１１８…半田ボール
１１９…ミラー
１２０…レーザー光
１２１…電気部品
１２２…はんだボール
１３１…電気素子
１３２…ビルドアップ多層積層板
１３３…バンプ
１３４…半田ボール
１３５…電気配線基板
１３６…電気配線
１３７…パッド
１４１…電気素子
１４２…ＢＧＡパッケージ
１４３…半田ボール
１４４…電気配線基板
１４５…電気配線
１４６…光素子
１４７…光ファイバ

Claims (1)

1. 第１の支持体の上のクラッド層の上に積層されたコア層に、導体層を積層し、この導体層にコア及びパッドの両パターンとアライメントマークのパターンを形成し、前記パターンが形成された導体層をメタルマスクとして用いてドライエッチングを行って、コア及びパッドの両パターンとアライメントマークのパターンを同時に形成し、
   前記導体層が形成された側にフォトレジストをコーティングし、
   前記フォトレジストを露光、現像して、導体層のうち前記コアのパターンに相当する部分を露出させ、前記露出している導体層をエッチング除去し、この導体層が除去された部分のみに、第２のクラッドを被覆することによって、光配線層を作る工程と、該第１の支持体から該光配線層を剥離し光配線フィルムを作り、該光配線フィルムの該第２のクラッドの側を第２の支持体に接着させる工程と、該アライメントマークを基準にして該光配線の一部にミラーを設ける工程と、
   該光配線層を電気配線を有する基板に接着する工程と、該第２の支持体を剥離する工程と、該パッドと該基板上の電気配線とを電気接続するビアホールを作る工程と、
   を含む光・電気配線基板の製造方法。

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