JP5076860B2 - 光基板の製造方法 - Google Patents
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Description
また、通常、光信号が伝播する光導波路は基板平面に沿って設置され、受発光素子は基板に対して垂直方向に設置されるため、光導波路と受発光素子との間で光信号を入出力するには、光信号路を概略90°変換する必要がある。
しかし、特許文献1の製造方法では、光導波路の実装、受発光素子の実装、セルフアライメント実装の各過程の全てを高精度に行うことが困難であり、歩留まりが低下してしまう。
しかし、特許文献2の製造方法では、光導波路を形成する材料中に受発光素子が埋め込まれた状態となるため、光導波路を形成する材料部分における応力への耐性が低くなり、クラック等が生じるおそれがある。
そのため、受発光素子や光導波路等の接続部品の高精度な実装が容易に行え、薄膜化してもクラック等が生じるおそれの少ない信頼性の高い光基板が望まれている。
また、本発明の光基板の製造方法は、前記受発光素子接続工程の後に、前記絶縁樹脂層に設置された受発光素子を絶縁樹脂層の第1面側からモールド樹脂により封止する受発光素子封止工程を含むことが好ましい。
また、前記キャリアフィルム除去工程の後に、前記受発光素子の受発光面と、前記光導波路の光入出力面との間隙に透明樹脂を充填する透明樹脂充填工程を含むことが好ましい。
また、前記光導波路設置工程後に、絶縁樹脂層の第2面に設置された光導波路に合わせて光ファイバを設置する光ファイバ設置工程を含むことが好ましい。
以下、本発明の光基板の一実施形態例について、図1に基づいて詳細に説明する。
本発明の光基板1は、図1に示すように、絶縁樹脂層2と、該絶縁樹脂層2に設けられた電気配線3、受発光素子4、及び光導波路5とを備えている。また、絶縁樹脂層2には空孔21(図5参照)が形成されており、電気配線3は絶縁樹脂層2の第1面2a(以下、面2aという)にパターニングされており、受発光素子4は絶縁樹脂層2の空孔21に設置されており、光導波路5は絶縁樹脂層2の第2面2b(以下、面2bという)に設置されている。
また、絶縁樹脂層2は、高精度にパターニングできる点から、感光性絶縁樹脂からなることが好ましい。感光性絶縁樹脂としては、例えば、感光性ポリイミド樹脂、感光性アクリル樹脂、感光性エポキシ樹脂、又はこれらを重合させた感光性エポキシアクリレート樹脂等が挙げられる。
空孔21の位置、形状、及び大きさは、特に限定されず、光基板1に設置する受発光素子4の位置、形状、及び大きさに合わせて形成すればよい。
絶縁樹脂層2が感光性絶縁樹脂からなる場合には、空孔21はフォトリソグラフィーにより形成されることが好ましい。
電気配線3は、単層であってもよく、電気配線上にさらに別の絶縁樹脂と電気配線からなる層を形成して複数の電気配線層が積層されている形状としてもよい。
また、受発光素子4の高さは、空孔21への設置が容易になる点、下記に示すモールド樹脂での封止による信頼性が高まる点等から、絶縁樹脂層2の厚さよりも大きいことが好ましい。
また、本実施形態例の光基板1では、電気配線3上に、受発光素子4における受発光を制御するコントロールチップ43が設けられている。絶縁樹脂層2の面2a側に設置する実装部品はこれらに限定されず、光信号路変換部品等の他の実装部品を設置してもよい。
光導波路5は、一般的な光配線を用いることができる。光導波路5の材質としては、例えば、カーボネート系、エポキシ系、アクリル系、イミド系、ウレタン系、ノルボルネン系等の高分子材料、及び石英等の無機材料を用いることができる。伝送モードとしては、例えば、シングルモード、マルチモード、シングルマルチ混合配線等が挙げられる。
光信号変換部品としては、例えば、ミラー、グレーティング、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等の構造を用いることができる。また、材質としては、例えば、ポリマー材料、金属材料等が挙げられ、光導波路端面52への金属蒸着、誘電体多層膜蒸着等により形成するものが挙げられる。
透明樹脂としては、光基板に通常用いられる高分子材料を用いることができ、例えば、カーボネート材料、エポキシ材料、アクリル材料、イミド材料、ウレタン材料、シリコーン材料、無機フィラー混入有機材料等が挙げられる。また、透明樹脂の屈折率は、その界面における屈折率差をなくして損失を最小限にする点から、光導波路5の屈折率と同等であることが好ましい。
本発明の光基板の製造方法は、空孔21を形成する絶縁樹脂層形成工程(1)と、キャリアフィルム7と絶縁樹脂層2を貼り合わせる絶縁樹脂基板設置工程(2)と、電気配線3を形成する電気配線形成工程(3)と、受発光素子4を設置する受発光素子設置工程(4)と、受発光素子4を電気配線3に接続する受発光素子接続工程(5)と、キャリアフィルム7を取り外すキャリアフィルム除去工程(6)と、光導波路5を設置する光導波路設置工程(7)とを含む方法である。
以下、本発明の光基板の製造方法の一実施形態例として、光基板1の製造について図1〜9に基づいて詳細に説明する。
そして、絶縁樹脂層形成工程(1)において、図3に示すように、前記絶縁樹脂基板について、絶縁樹脂層20のうち受発光素子4を設置する部分を除去し、空孔21を形成してパターニングした絶縁樹脂層2を得る。また、バイアホールを有する光基板を製造する場合には、この工程においてバイアホールを同時に形成しておけばよい。これらのパターニングはドリル等によって行ってもよく、絶縁樹脂層20が感光性絶縁樹脂からなる場合は、高精度にパターニングできる点からフォトリソグラフィーにより行うことが好ましい。
電気配線形成工程(3)においては、必要に応じて、電気配線3の汚れを防止するためにソルダーレジスト形成を行ってもよく、また、接続信頼性を向上させるためにNi/Auメッキを行ってもよい。
そして、キャリアフィルム7に接触するまで受発光素子4を空孔21に挿入することにより、容易に受発光素子4の受発光面41と絶縁樹脂層2の面2bとが同一平面となるように高精度に揃えることができる。
受発光素子4の実装は、ワイヤボンディング、バンプ実装等の方法により行うことができる。また、コントロールチップ43の実装は、ワイヤボンディング、フリップチップ実装等の方法を用いることができる。
光導波路設置工程(7)において光導波路5を設置する際には、必要に応じて、受発光素子4の受発光面41と光導波路5の光入出力面51とを光学接着剤を介して接続してもよい。
また、本発明の光基板の製造方法における各工程の順序も、本実施形態例で説明した順序には限定されない。例えば、モールド樹脂6による受発光素子封止工程は、受発光素子接続工程(5)の後であればよく、この工程を光導波路設置工程(7)の後に行ってもよい。また、この場合には、封止前に予め受発光素子4と光導波路5との間隙への透明樹脂充填工程を行えば、受発光素子4と光導波路5との界面にモールド樹脂6が混入することを防ぐこともできる。透明樹脂充填工程もキャリアフィルム除去工程(6)の後であれば、光導波路設置工程(7)の前であっても後であってもよく、光ファイバ設置工程(8)の後であってもよい。
また、光ファイバ設置工程は、光導波路設置工程(7)の精度を低下させなければ、光導波路設置工程(7)の前であってもよい。
以下、本発明の光部品及び電子機器について図10及び11に基づいて詳細に説明する。本発明の光部品及び電子機器は、前記光基板を備えている。
光基板を搭載した電子機器の一例として、図10に示すような、携帯電話80について説明する。図10に示すように、携帯電話80は、操作面81aを有する第一の筐体81と、表示面82aを有する第二の筐体82とを備え、ヒンジ部83によって連結されている。第一の筐体81の内部には、LSI84が内蔵されている。また、第二の筐体82には、メイン液晶パネル85、サブ液晶パネル86、及び、デジタルカメラ87等が内蔵されている。
また、光基板1を搭載するものとしては電子機器に限るものではなく、光インターコネクション(光電気配線板)、光コネクタ、光カプラ、光結合器、光スイッチ、光スプリッタ、あるいは、光送受信機等の、光部品にも搭載することで、同様の効果を期待することができる。
これは、本発明の光基板の製造方法においては、絶縁樹脂層に空孔を設け、キャリアフィルム上において、受発光素子の受発光面がキャリアフィルムに接触するまで受発光素子を空孔に挿入することで、受発光素子の受発光面と絶縁樹脂層の第2面とを高精度に揃えて設置できるためである。これにより、受発光素子の受発光面と光導波路の光入出力面とを少なくとも一部で接触させて設置することも容易となり、かつ高精度となる。
まず、感光性絶縁樹脂材料として、ビスフェノールA型エポキシアクリレート(商品名:リポキシVR−90、昭和高分子株式会社製)52質量部と無水フタル酸15質量部とをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶媒中で110℃、30分間攪拌してアルカリ現像型感光性絶縁樹脂ワニス原料を調製した。更に、前記アルカリ現像型感光性絶縁樹脂ワニス原料を50質量部、脂環式エポキシ類化合物(商品名:EHPE3150、ダイセル化学工業株式会社製)17質量部、光硬化型エポキシ樹脂(商品名:サイクロマーM100、ダイセル化学工業株式会社製)30質量部、光開始剤(商品名:LucirinTPO、BASF社製)3質量部に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶剤を加えて連続式横型サンドミルにて約3時間分散し、アルカリ現像型感光性絶縁樹脂ワニスを調製した。
光基板1Cの光学特性評価の結果、各チャンネルで0.9〜1.1mWの安定した光出力を確認した。
光導波路5の設置までは実施例1と同様の方法で行い、得られた光基板の受発光素子4の受発光面41と光導波路5との間に、透明樹脂である屈折率整合材料(エポキシ系接着剤、NTT−AT株式会社製)を注入し、該屈折率整合材料周辺を500mJ/cm2の紫外線露光により硬化して、光基板1Dを得た。
光基板1Dの光学特性評価の結果、各チャンネルで0.9〜1.1mWの安定した光出力を確認した。
Claims (4)
- 絶縁樹脂層と該絶縁樹脂層の第1面に形成された金属膜とを有する絶縁樹脂基板の前記絶縁樹脂層に空孔を形成してパターニングする絶縁樹脂層形成工程と、
キャリアフィルム上に、前記絶縁樹脂層の第2面を貼り合わせる絶縁樹脂基板設置工程と、
前記キャリアフィルム上で、前記金属膜をパターニングして電気配線を形成する電気配線形成工程と、
前記キャリアフィルム上で、受発光素子の受発光面と前記第2面とが同一平面となるように、前記空孔に前記受発光素子を設置する受発光素子設置工程と、
前記受発光素子を前記電気配線に接続する受発光素子接続工程と、
前記キャリアフィルムを前記絶縁樹脂層から取り外すキャリアフィルム除去工程と、
前記第2面に、前記受発光素子の受発光面と光導波路の光入出力面とが少なくとも一部で接触するように前記光導波路を設置する光導波路設置工程と、
を含む光基板の製造方法。 - 前記受発光素子接続工程の後に、前記受発光素子を前記第1面側からモールド樹脂により封止する受発光素子封止工程を含む、請求項1に記載の光基板の製造方法。
- 前記キャリアフィルム除去工程の後に、前記受発光素子の受発光面と、前記光導波路の光入出力面との間隙に透明樹脂を充填する透明樹脂充填工程を含む、請求項1または2に記載の光基板の製造方法。
- 前記光導波路設置工程後に、前記第2面に設置された光導波路に合わせて光ファイバを設置する光ファイバ設置工程を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の光基板の製造方法。
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