JP5149759B2 - 光導波路付き配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コア基板、ビルドアップ層、およびこれらの厚み方向に沿って貫通する光導波路を備えた光導波路付き配線基板の製造方法に関する。

互いに離れた２つの配線基板間で信号を伝送するに際し、該２つの配線基板の裏面側の間に光ファイバを配線し、該光ファイバを伝送された光信号を、それぞれの配線基板の表面側に伝送するため、該配線基板の表面と裏面との間を厚み方向に沿って貫通する光導波路を形成する構造が種々提案されている。
例えば、基板の表・裏面を貫通する貫通孔内に感光性ポリマを充填し、これを加熱・硬化した後、フォトマスクを介して紫外線を照射し、その照射部分の屈折率を低下または上昇させることで、内外二重のクラッドとコアとからなる光配線層を形成する光電気集積配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記光電気集積配線基板では、前記感光性ポリマに対し、紫外線を高照度により基板の厚み方向に沿って十分に照射するには、長時間を要しないと、所望の屈折率の差が得られにくい。しかも、前記フォトマスクの位置ずれにより光結合効率が低下し易く、且つ貫通孔のドリル加工と上記マスクの位置合わせとの２回の位置合わせにより、位置ずれを生じるおそれがある、という問題があった。
特開２００７−１４８０８７号公報（第１〜１４頁、図１〜５）

また、樹脂基板の表・裏面間を貫通するスルーホール内に、ＧＩファイバを挿通し、該ＧＩファイバを上記樹脂基板の裏面側に形成した絶縁性樹脂層により固定させた光結合機能付配線基板およびその製造方法などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、上記結合機能付光配線基板では、樹脂基板に設けるスルーホールとＧＩファイバとのクリアランスが適正化が必須であり、該クリアランスが適正でないと、前記ファイバがスルーホールの軸心に対して傾斜するなどの位置ずれが生じ易いと共に、前記絶縁性樹脂層などによる固定や、接着手段などが必要となり、構成部品や製造工程の数が多くなる、という問題があった。
特開２００５−３３８７０４号公報（第１〜１１頁、図１〜５）

更に、基板に大径の貫通孔を開け、該貫通孔内に低屈折率のエポキシ樹脂を充填し且つ硬化させてクラッドを形成した後、該クラッドの中央部にドリルで小径の貫通孔を開け、該貫通孔内に高屈折率のエポキシ樹脂を充填して、コアを形成することで、基板を貫通する光ビアを作成する三次元配線用光ビアの開発が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
しかし、上記光ビアの作成方法では、クラッド用の貫通孔とコア用の貫通孔との２回の孔開け加工が必要となり、２つの貫通孔の軸心が位置ずれするおそれが生じ易い。しかも、クラッドの中心部をドリル加工するので、形成される貫通孔の内壁面が粗くなって凹凸を生じ易いため、該凹凸がコアの周面に残ることによって、光信号の伝送ロスが大きくなる、という問題があった。
２００７年電子情報通信学会総合大会、予稿集、Ｃ−３−７７、第２３３頁

本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、コア基板およびビルドアップ層を含み、これらをその厚み方向に沿って断面ほぼ真円形で貫通する光導波路を備えた光導波路付き配線基板を確実に製造できる製造方法を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、前記課題を解決するため、少なくともコア基板を貫通する通し孔に該コア基板よりも被削性に優れた穴埋め材を充填し、該穴埋め材をコア基板およびビルドアップ層の厚み方向に沿って貫通する貫通孔内に、クラッドおよびコアからなる光導波路を配設する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による第１の光導波路付き配線基板の製造方法（請求項１）は、絶縁材からなるコア基板に設けられた表面と裏面との間を貫通する通し孔に、該コア基板よりも被削性に優れた穴埋め材を充填する工程と、前記コア基板の表面および裏面の少なくとも一方に、複数の絶縁層およびこれらの間に位置する配線層を含むビルドアップ層を形成する工程と、上記コア基板に充填された穴埋め材およびビルドアップ層を厚み方向に沿って貫通する貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内壁面に対し、一方の開口部から有機系または無機系材料を負圧を用いて塗布し、ほぼ円筒形のクラッドを形成する工程と、該クラッドの中心部を軸方向に貫通する中空部に、透明で且つ上記クラッドを形成する材料よりも高い屈折率の有機系または無機系材料を充填して、ほぼ円柱形のコアを形成することで、光導波路を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、前記貫通孔のうち、コア基板の貫通部は、該コア基板を構成する材料よりも被削性に優れた穴埋め材を貫通し、且つ該貫通孔内に対し負圧を用いて前記有機系または無機系材料を充填するため、外周面が平滑で全体がほぼ円筒形であり、且つ均一な厚みのクラッドを確実に形成できる。更に、該クラッドの中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部に、これと相似形のコアを埋め込んで形成することにより、上記クラッドおよび該コアが内外２重の同心円で、且つ全体が円柱形を呈する光導波路を確実に形成できる。従って、前記光ファイバからの光信号を送信ロスを少なくし、正確に送信ないし受信できる光導波路付き配線基板を確実に提供することが可能となる。

尚、前記コア基板は、例えば、無機繊維や無機繊布、あるいは、シリカフィラ、アルミナ、溶融シリカ、窒化ケイ素、結晶性シリカなどの無機フィラ（強化材）を含有する樹脂、あるいは、アルミナなどの高温焼成セラミック、またはガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックからなる。
また、前記ビルドアップ層は、エポキシ系などの樹脂からなる絶縁層、それらの間に配置される配線層、および、これらの間を導通するビア導体を含み、最外側の絶縁層は、別のエポキシ系などの樹脂からなるソルダーレジスト層である。

更に、前記穴埋め材は、コア基板を構成する無機フィラを含有した樹脂などよりも、ドリルによる孔明けが容易な金属粉末含有樹脂、あるいは、コア基板を構成するセラミックよりも軟質の樹脂からなる。
また、前記「被削性に優れた」とは、穴埋め材の方が、コア基板よりも、ドリル加工による孔明けに際し、抵抗が少なく且つ容易に穿孔できることを意味する。

更に、前記光導波路は、円筒形のクラッドと、その中心部を軸方向に沿って貫通して配置される円柱形のコアとからなる光伝送媒体であり、その両端面は、軸方向と直交する平面に沿って研磨されている。
加えて、前記クラッドおよびコアには、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂のような有機系材料のほか、石英ガラスなどの無機系材料からなり、互いに屈折率が相違するものが選定される。このうち、クラッドには、透明または半透明の上記材料が適用され、コアには、透明な上記材料が適用される。

尚、前記クラッドおよびコアを形成する有機系材料には、例えば、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミドなどのポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリオレフィン系樹脂などが、液状で適用される。更には、上述した樹脂が、重水素化、フッ素化、重水素フッ素化された樹脂であっても良い。
一方、クラッドおよびコアを形成する無機系材料としては、例えば、石英ガラスの粉末をバインダ樹脂に混入させたペースト材が使用される。

また、コア基板を貫通する前記通し孔は、断面が任意の形状で良く、その内壁面の表面粗さも何ら限定されない。
更に、前記穴埋め材は、ビルドアップ層の絶縁層を構成する樹脂と同等か、あるいは該樹脂よりも被削性に優れたものであれば良い。
加えて、前記光導波路を形成する工程の後に、該光導波路の両端面を平坦面に研磨する工程が施される。その際、光導波路の両端面は、前記ビルドアップ層の最外に位置するソルダーレジスト層、あるいは剥離可能な仮保護層と同時に同じレベルで研磨される。

更に、本発明による第２の光導波路付き配線基板の製造方法（請求項２）は、絶縁材からなるコア基板に設けられた表面および裏面における少なくとも一方に、複数の絶縁層およびこれらの間に位置する配線層を含むビルドアップ層を形成する工程と、上記コア基板およびビルドアップ層の厚み方向に沿って、通し孔を形成する工程と、該通し孔に上記コア基板よりも被削性に優れた穴埋め材を充填する工程と、該穴埋め材に上記コア基板およびビルドアップ層の厚み方向に沿った貫通孔を形成する工程と、該貫通孔の内壁面に対し、一方の開口部から有機系または無機系材料を負圧を用いて塗布し、ほぼ円筒形のクラッドを形成する工程と、該クラッドの中心部を軸方向に貫通する中空部に、透明で且つ上記クラッドを形成する材料よりも高い屈折率の有機系または無機系材料を充填して、ほぼ円柱形のコアを形成することで、光導波路を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、前記貫通孔は、コア基板およびビルドアップ層を貫通する通し孔内に充填された前記穴埋め材を全長に沿って貫通しているため、外周面が平滑で全体がほぼ円筒形であり且つ均一な厚みの前記クラッドを一層確実に形成できる。更に、該クラッドの中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部に、これと相似形のコアを形成することで、クラッドおよびコアが内外２重の同心円で、且つ全体が円柱形である光導波路を確実に形成できる。従って、前記光ファイバからの光信号を送信ロスを少なくし、一層正確に送信ないし受信できる配線基板を確実に提供することが可能となる。
尚、前記光導波路を形成する工程の後に、該光導波路の両端面を平坦面に研磨する工程が施される。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明により得られる一形態の光導波路付き配線基板１の要部を示す部分断面図、図２は、図１中の一点鎖線部分Ｘの模式的な拡大図、図３は、図２中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った模式的な断面図である。
光導波路付き配線基板１は、図１に示すように、表面３および裏面４を有するコア基板２と、該コア基板２の表面３および裏面４に形成されたビルドアップ層ｕ１，ｕ２と、該ビルドアップ層ｕ１，ｕ２および上記コア基板２を、これらの厚み方向に沿って貫通し、外側のクラッド１１および内側のコア１２からなる光導波路１０と、を備えている。
上記コア基板２は、例えば、ビスマレイミド・トリアジン樹脂（以下、ＢＴ樹脂と称する：絶縁材）にシリカフィラなどの無機フィラを含有したものである。尚、コア基板２は、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいはガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックからなるものでも良い。

前記コア基板２には、表面３と裏面４との間を貫通する複数のスルーホール５が形成され、該スルーホール５内には、Ｃｕなどからなり且つほぼ円筒形を呈するスルーホール導体６と、その内側に充填された埋め込み樹脂７とが形成されている。該埋め込み樹脂７は、後述する穴埋め材８と同様な複合樹脂からなる。
また、上記コア基板２の表面３と裏面４とには、スルーホール導体６に接続され、Ｃｕなどからなる配線層１４，１５が所定パターンで形成されている。
更に、前記ビルドアップ層ｕ１，ｕ２は、図１に示すように、例えば、エポキシ系樹脂からなる絶縁層ｒ１〜ｒ３、絶縁層ｒ４〜ｒ６と、これらの間に形成され、且つＣｕなどからなる配線層１６〜２１が所定パターンで形成されている。該配線層１６〜２１間および上記配線層１４，１５との間は、フィルドビア導体（以下、単にビア導体と称する）ｖによって、接続されている。
前記ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の最外側には、前記とは異なるエポキシ系樹脂からなるソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２が形成され、これらを貫通する凹部２２，２３には、前記配線層２０，２１の一部がパッドとして露出し、該パッド上には、外か世話面２３，２７よりも外側に突出するハンダバンプ２４，２５が形成されている。尚、スルーホール導体６、配線層１４など、およびビア導体ｖは、Ａｇでも良い。また、ハンダバンプ２４，２５は、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｚｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系などの低融点合金からなる。

図１に示すように、コア基板２において、その表面３と裏面４との間を貫通する通し孔８には、図２，図３に示すように、エポキシ系樹脂ｊなどに粒径が０．１μｍ以上のＣｕ（金属）粉末ｍを含有した導電性樹脂からなり、コア基板２を構成する前記複合材料よりも被削性に優れた穴埋め材９が充填されている。
上記Ｃｕ粉末ｍの粒径を０．１μｍ以上としたので、図２，図３に示すように、次述する貫通孔１０を穿孔する際のドリル加工において、ドリルの外周面に当たるＣｕ粉末ｍがその中間で容易に剪断されるため、内周面に凹凸のない貫通孔１０が形成されている。尚、上記Ｃｕ粉末ｍの粒径が０．１μｍ未満になると、ドリルの外周面に当たった際に、Ｃｕ粉末ｍの全体が上記樹脂ｊから剥離し、貫通孔１０の内周面に凹みを生じるおそれがあるので、好ましくない。
また、コア基板２内に位置する上記穴埋め材９と、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２との厚み方向に沿って、これらを貫通する断面ほぼ円形の貫通孔１０内には、外側のほぼ円筒形を呈するクラッド１１と、その中心部を軸方向に沿って貫通し、且つほぼ円柱形を呈するコア１２とが同心円状に配置された光導波路Ｌが形成されている。因みに、クラッド１１の直径は、０．１ｍｍ以下（例えば、５０μｍ）であり、長さは、０．２ｍｍ以上（例えば、０．４ｍｍ）である。
更に、図１に示すように、上方のビルドアップｕ１の外側面２６上には、ハンダバンプ２４と接続される光素子Ｃが実装可能とされ、該光素子Ｃ中の発光点ｃは、図１中の一点鎖線の矢印で示すように、光導波路Ｌにおけるコア１２の中心部に光を発光可能としている。

図４は、前記光導波路付き配線基板１の応用形態であり、且つ本発明により得られる光導波路付き配線基板１ａの要部を示す部分断面図である。
光導波路付き配線基板１ａは、図４に示すように、前記同様のコア基板２、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２、および穴埋め材９などを有すると共に、クラッド１１およびコア１２からなる光導波路Ｌは、コア基板２内の穴埋め材９と、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の絶縁層ｒ１〜ｒ３、絶縁層ｒ４〜ｒ６とを、これらの厚み方向に沿って貫通する貫通孔１０内に形成されている。
光導波路付き配線基板１ａが前記光導波路付き配線基板１と相違するのは、光導波路１０の軸方向の両端面が、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２の外側面２６，２７よりもコア基板２側で且つ最外側の絶縁層ｒ３，ｒ６の中間に位置し、且つ凹部ｇ１，ｇ２の底面に露出している構造である。

図５は、本発明により得られる異なる形態の光導波路付き配線基板１ｂの要部を示す部分断面図である。
光導波路付き配線基板１ｂは、図５に示すように、前記同様のコア基板２、およびビルドアップ層ｕ１，ｕ２などを有すると共に、コア基板２およびビルドアップ層ｕ１，ｕ２の厚み方向に沿って貫通する通し孔８内に、前記同様の穴埋め材９が充填され、該穴埋め材９の内側に設けた貫通孔１０内を、クラッド１１およびコア１２からなる光導波路Ｌが貫通している。
かかる光導波路付き配線基板１ｂでは、図５に示すように、通し孔８、穴埋め材９の両端面、貫通孔１０、および光導波路Ｌの両端面が、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の最外側に位置するソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２の外側面２６，２７に、それぞれ面一で露出している。

以上のような光導波路付き配線基板１，１ａ，１ｂによれば、前記光導波路Ｌは、少なくとも前記コア基板２内に貫通して形成され、該コア基板２よりも被削性に優れた穴埋め材９を貫通しているので、外周面が平滑であり全体がほぼ円筒形で且つ均一な厚みのクラッド１１と、その中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコア１２となっている。特に、光導波路付き配線基板１ｂでは、コア基板２およびビルドアップ層ｕ１，ｕ２の厚み方向に沿って貫通する通し孔８内に充填された穴埋め材９の内側を、光導波路１０が貫通しているため、その形状が高い精度により作成されている。そのため、クラッド１１の外周面や、該クラッド１１とコア１２との境界面には、不用意な凹凸が皆無となる。従って、外部の配線基板などとの間に配線された光ファイバからの光信号を送信ロスを少なくして、正確に受信したり、逆に送信することが可能となる。

ここで、前記光導波路付き配線基板１を得るための本発明による第１の製造方法について説明する。
先ず、図６に示すように、シリカフィラなどの無機フィラを含有するＢＴ樹脂（絶縁材）からなるコア基板２に設けられた表面３と裏面４との間の厚み方向に沿って、ドリル加工あるいはレーザ加工によって、複数のスルーホール５と、これよりも大きな内径の通し孔８とを貫通させた。
次に、所要の位置にマスキングを被覆するか、あるいはメッキ用レジストを形成した後、上記スルーホール５の内壁面およびコア基板２の表面３および裏面４におけるスルーホール５の開口部の周辺部に対し、Ｐｄを含むメッキ触媒を塗布し、更に無電解銅メッキおよび電解銅メッキを施した。その後、上記マスキングなどを除去した。
その結果、図７に示すように、スルーホール５の内壁面に沿って、Ｃｕからなり且つほぼ円筒形のスルーホール導体６が形成され、且つ表面３および裏面４には、スルーホール導体６の両端と接続された導体部１４ａ，１５ａが形成された。

更に、図８に示すように、スルーホール導体６に囲まれた中空部７ａと、通し孔８とに対し、粒径が０．１μｍ以上のＣｕ粉末を約４０〜５０体積％含有した樹脂からなり、コア基板２よりも被削性に優れた埋め込み樹脂７と、穴埋め材９とを個別に充填した。尚、埋め込み樹脂７と穴埋め材９とには、異なる樹脂を用いても良いし、一方または双方に導電性を有する樹脂を適用しても良い。
次いで、所要の位置にマスキングなどを被覆した後、図９に示すように、コア基板２の表・裏面３，４に位置する導体部１４ａ，１５ａと、これらに囲まれた埋め込み樹脂７の端面とに対し、前記同様の電解銅メッキによる蓋メッキを施すことによって、コア基板２の表・裏面３，４に配線層１４，１５を形成した。
尚、以上の各工程は、予め、表・裏面３，４の全面に銅箔が貼り付けられたコア基板２に対し、前記同様にスルーホール５および通し孔８を穿孔し、表・裏面３，４の銅箔上と、スルーホール５および通し孔８の内壁面とに対し、前記同様の電解銅メッキなどを施して、上記銅箔を含む表・裏面導体層、スルーホール導体７、および通し孔８の内壁面に沿った筒形導体を形成し、更に、前記同様に埋め込み樹脂７および穴埋め材９を充填した後、所定パターンのエッチングにより配線層１４，１５を形成する方法で行っても良い。

次に、前記スルーホール導体７、埋め込み材９、配線層１４，１５などが形成されたコア基板２の表面３および裏面４の上方に、エポキシ系樹脂からなるドライフイルムの圧着および加熱・硬化による絶縁層ｒ１〜ｒ３およびソルダーレジスト層ｓ１、絶縁層ｒ４〜ｒ６およびソルダーレジスト層ｓ２を順次形成した。更に、これらに対し、公知のフォトリソグラフィ技術（フルアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法など）を施して、絶縁層ｒ１〜ｒ３，ソルダーレジスト層ｓ１間に位置する所定パターンの配線層１６，１８，２０と、絶縁層ｒ４〜ｒ６，ソルダーレジスト層ｓ２間に位置する所定パターンの配線層１７，１９，２１と、これらの間および前記配線層との間を接続するビア導体ｖとを形成した。尚、上記ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２の厚みは、目標とする設計値よりも若干厚い約４０μｍとした。
その結果、図１０に示すように、コア基板２の表面３に、絶縁層ｒ１〜ｒ３，ソルダーレジスト層ｓ１と、配線層１６，１８，２０とを備えたビルドアップ層ｕ１が形成され、コア基板２の裏面４に、絶縁層ｒ４〜ｒ６，ソルダーレジスト層ｓ２と、配線層１６，１８，２０とを備えたビルドアップ層ｕ２が形成された。
尚、前記工程では、最外層のソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２に、最外側の配線層２０，２１の一部を底面に露出させる凹部２２，２３が併せて形成された。

次いで、図１１に示すように、コア基板２内の通し孔８に充填された穴埋め材９のほぼ中央部と、該穴埋め材９の上下に位置するビルドアップ層ｕ１，ｕ２とを、厚み方向に沿って貫通するように、ドリル加工によって、断面円形の貫通孔１０を形成した。この際、貫通孔１０の内壁面は、コア基板２よりも被削性に優れた穴埋め材９を貫通しているため、該穴埋め材９を貫通する部分では、断面がほぼ真円形となっていた。
即ち、穴埋め材９は、前記樹脂ｊ中に粒径が０．１μｍ以上のＣｕ粉末ｍを含有しているため、シリカフィラを含有するコア基板２よりも、ドリルによる孔明け加工に際し、抵抗が少ないと共に、ドリルの外周面に当たるＣｕ粉末ｍを中間で容易に剪断できた故である。尚、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の絶縁層ｒ１〜ｒ６，ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２は、コア基板２に比べて被削性に優れているため、これらを貫通する貫通孔１０の内壁面も、上記と同様であった。

更に、図１２に示すように、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２上に、メタルマスク３０，３１を個別に配置した。この際、前記貫通孔１０の両端の開口部を囲むような位置に、貫通孔１０の内径よりも大きな内径のガイド孔ｈが位置するように、メタルマスク３０，３１を配置した。引き続き、ビルドアップ層ｕ１およびメタルマスク３０の上方の圧力Ｐ１に対し、ビルドアップ層ｕ２およびメタルマスク３１の下方の圧力Ｐ２を小さくし、図１２中の白抜きの矢印で示すように、後者側を負圧雰囲気の状態（真空、あるいは大気圧よりも低い圧力の雰囲気：約２０ｋＰａ）とした。
かかる状態で、図１２に示すように、メタルマスク３０の上面に、液状で透明あるいは半透明のエポキシ系樹脂（有機系材料）１１ａを配置し、メタルマスク３０の上面にスキージ３２をスライドさせて、上記樹脂１１ａを貫通孔１０内に吸引しつつ充填した後、更に加熱して硬化させた。その結果、図示のように、貫通孔１０の内壁面に沿って、外周面が平滑なほぼ円柱形で且つ均一な厚みを有し、全体がほぼ円筒形を呈するクラッド１１が形成された。尚、クラッド１１を貫通孔１０内に均一な厚みで形成するには、その直径、前記樹脂１１ａの粘度、および前記負圧となる圧力差（Ｐ１−Ｐ２）を、制御することにより可能である。

更に、前記メタルマスク３０，３１を除去した結果、図１３に示すように、クラッド１１の軸方向の両端には、前記ガイド孔ｈに倣った上下一対のフランジ１１ｂが残留していた。
次に、前記同様の一対のメタルマスクを、そのガイド孔がクラッド１１の上記各フランジ１１ｂを囲むように配置し、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通する中空部に、前記同様のスキージなどを用いて、透明で且つクラッド１１を形成した前記樹脂１１ａよりも高い屈折率を有し、且つ液状のエポキシ系樹脂（有機系材料）を充填し後、更に加熱して硬化させた。
その結果、図１４に示すように、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコア１２が形成された。尚、該コア１２の両端部には、クラッド１１の各フランジ１１ｂに囲まれた太径部１２ａが外側に若干突出していた。また、前記エポキシ系液状の樹脂を充填する際に、かかる樹脂液が各フランジ１１ｂを乗り越えて外側に流れ出さないように留意することが肝要である。

次いで、図１４中に示す上下一対の波線に沿ったレベルまで、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２と、クラッド１１およびコア１２の両端部とを、ベルトサンダーあるいはグラインダなどを用いる研磨して除去した。
その結果、図１５に示すように、両端の前記フランジ１１ｂおよび太径部１２ａが除去され、円筒形のクラッド１１と円柱形のコア１２とが平面視で同心円状に配置され、且つ両端面が平坦に研磨された光導波路Ｌが形成された。同時に、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２は、目標値の約２０μｍの厚みとなった。
その後、図１５に示すように、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２に開設された凹部２２，２３の底面に露出する配線層２０，２１の表面の一部であるパッド２０ａ，２１ａ上に、前記ハンダバンプ２４，２５を形成することで、前記図１に示した光導波路付き配線基板１を製造することができた。
更に、かかる光導波路付き配線基板１の外側面２６上に前記光素子Ｃを配置し、その外部接続端子をハンダバンプ２４，２５と接続すると共に、光導波路Ｌの上端面に光素子Ｃ側の発光点ｃを対向させつつ実装することで、光導波路Ｌを通じて外部との光信号による正確な送・受信が可能となった。

次に、前記光導波路付き配線基板１ａを得るための異なる形態の第１の製造方法を、以下において説明する。
予め、図１６に示すように、前記同様に通し孔８に穴埋め材９が充填され、且つスルーホール５にスルーホール導体６が形成されたコア基板２の表・裏面３，４に、前記同様の絶縁層ｒ１，ｒ２、絶縁層ｒ４，ｒ５と、配線層１６，１８、配線層１７，１９と、これらの間に位置するビア導体ｖとを形成した。更に、最外層の絶縁層ｒ２，ｒ５の上に、例えば、感光性のアクリル系、あるいはエポキシ系樹脂からなり、且つ剥離可能な仮保護層ｐ１，ｐ２を形成した。
次に、図１７に示すように、コア基板２内の通し孔８に充填された穴埋め材９のほぼ中央部と、該穴埋め材９の上下に位置するビルドアップ層ｕ１，ｕ２の絶縁層ｒ１〜ｒ４および仮保護層ｐ１，ｐ２とを、厚み方向に沿って貫通するようにドリル加工によって、断面円形の貫通孔１０を形成した。この際、貫通孔１０の内壁面のうち、少なくとも穴埋め材９を貫通する部分では、断面がほぼ真円形となっており、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の内壁面でも同様となっていた。

次いで、前記同様に、ビルドアップ層ｕ１の上方の圧力に対し、ビルドアップ層ｕ２の下方の圧力を小さくして、後者側を負圧とし、且つ前記同様の一対のメタルマスクおよびスキージを用いて、液状で透明あるいは半透明のエポキシ系の樹脂（１１ａ）を、吸引しつつ貫通孔１０の内壁面に沿って充填し、更に加熱して硬化させた。その後、一対の上記メタルマスクを除去した。
その結果、図１８に示すように、貫通孔１０の内壁面に沿って、外周面が平滑なほぼ円柱形で且つ均一な厚みを有し、全体がほぼ円筒形を呈するクラッド１１が形成され、且つその軸方向の両端には、上下一対のフランジ１１ｂが残った。
更に、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通する中空部に、前記同様のスキージなどを用いて、透明で且つクラッド１１を形成した前記樹脂（１１ａ）よりも高い屈折率を有し、且つ液状のエポキシ系樹脂を充填し、更に加熱して硬化させた。その結果、図１９に示すように、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形のコア１２と、その両端に位置する太径部１２ａとが形成された。

次に、図１９中に示す上下一対の波線に沿ったレベルまで、仮保護層ｐ１，ｐ２と、クラッド１１およびコア１２の両端部とを、ベルトサンダーなどを用いて研磨して除去した。その結果、図２０に示すように、両端の前記フランジ１１ｂおよび太径部１２ａが除去され、円筒形のクラッド１１と円柱形のコア１２とが平面視で同心円状に配置され、且つ両端面が平坦に研磨された光導波路Ｌが形成された。同時に、残った仮保護層ｐ１，ｐ２は、当初の厚みよりも薄肉となった。
次いで、上記仮保護層ｐ１，ｐ２に対し、アミン系溶液からなるエッチング（現像）液を接触させて、図２１に示すように、仮保護層ｐ１，ｐ２を剥離した。
更に、光導波路Ｌの両端面をマスキングした状態で、図２２に示すように、絶縁層ｒ２，ｒ５の上に絶縁層ｒ３，ｒ５を形成し、前記同様にしてこれらを貫通するビア導体ｖと、これらの上方に接続する配線層２０，２１と、を形成した。

そして、図２３に示すように、絶縁層ｒ３，ｒ５の上に前期同様のソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２を形成した後、該ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２に凹部２２，２３を形成して、その底面に配線層２０，２１の一部であるパッド２０ａ，２１。ａを露出させた。尚、光導波路Ｌの両端面をマスキングを除去すると、光導波路Ｌの両端面は、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２の外側面２６，２７よりも、コア基板２側である凹部ｇ１，ｇ２の底面に位置していた。
その後、上記パッド２０ａ，２１ａ上に、前記ハンダバンプ２４，２５を形成することで、前記図４に示した光導波路付き配線基板１ａを製造できた。
更に、光導波路付き配線基板１ａの外側面２６上に前記光素子Ｃを配置し、光導波路Ｌの上端面に該光素子Ｃ側の発光点ｃを対向させつつ実装することで、光導波路Ｌを通じて外部への伝送が可能となった。

以上のような光導波路付き配線基板１，１ａを得るための本発明による第１の製造方法によれば、前記貫通孔１０のうち、コア基板２の貫通部は、該コア基板２を構成する材料よりも被削性に優れた穴埋め材９を貫通し、且つ該貫通孔９内に対し負圧を用いて前記樹脂１１ａを充填しているため、外周面が平滑であり全体がほぼ円筒形であり且つ均一な厚みのクラッド１１を確実に形成できた。更に、該クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部に、これと相似形のコア１２を充填することで、クラッド１１およびコア１２が内外２重の同心円で配置され、全体が円柱形を呈する光導波路Ｌを確実に形成できた。従って、外部の光ファイバからの光信号を送信ロスを少なくし、正確に受信したり、逆に送信できる光導波路付き配線基板１，１ａを確実に提供することが可能となった。
更に、前記仮保護層ｐ１，ｐ２を用いた後、これを剥離する異なる形態の製造方法では、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２の最外側に位置するソルダーレジスト層ｓ１の表面（外側面）２６が研磨されていないため、該表面２６と前記ハンダバンプ２４，２５の上方に追って実装される光素子Ｃの底面との間に、充填するアンダーフィル材の充填を容易に行うことも可能となった。

次いで、光導波路付き配線基板１ｂを得るための本発明による第２の製造方法を、以下に説明する。
先ず、前記同様にして、図２４に示すように、コア基板２にスルーホール５、およびスルーホール導体６を形成し、該コア基板２の表面３および裏面４に、前記同様の配線層１４，１５、絶縁層ｒ１〜ｒ３，ソルダーレジスト層ｓ１、あるいは絶縁層ｒ４〜ｒ６，ソルダーレジスト層ｓ２を形成し、これらの間および内部に配線層１６，１８，２０、ビア導体ｖ、あるいは配線層１７，１９，２１、ビア導体ｖを形成して、ビルドアップ層ｕ１，ｕ２を形成した。ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２には、凹部２２，２３を形成し、その底面に配線層２０，２１の一部であるパッド２０ａ，２１ａを露出させた。尚、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２は、目標値よりも厚く形成しても良い。
次いで、図２４に示すように、コア基板２およびビルドアップ層ｕ１，ｕ２に対し、これらの厚み方向に沿って、ドリル加工による通し孔８を形成した。
次に、図２５に示すように、上記通し孔８内に、前記同様の穴埋め材９を充填した。

更に、図２６に示すように、穴埋め材９のほぼ中央部を、厚み方向に沿って貫通するように、ドリル加工によって、断面円形の貫通孔１０を形成した。この際、貫通孔１０の内壁面は、コア基板２よりも被削性に優れた穴埋め材９を貫通しているため、断面がほぼ真円形となっていた。
次いで、ビルドアップ層ｕ１の上方の圧力に対し、ビルドアップ層ｕ２の下方の圧力を小さくして、後者側を負圧とし、且つ前記同様の一対のメタルマスクおよびスキージを用い、液状で透明あるいは半透明のエポキシ系の樹脂（１１ａ）を、吸引しつつ貫通孔１０の内壁面に沿って充填し、更に加熱・硬化した。

その結果、図２７に示すように、貫通孔１０の内壁面に沿って、外周面が平滑であり、ほぼ円柱形で且つ均一な厚みを有し、全体がほぼ円筒形を呈するクラッド１１が形成された。
次に、該クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通する中空部に、前記同様のスキージなどを用いて、透明で且つクラッド１１を形成した前記樹脂（１１ａ）よりも高い屈折率を有し、且つ液状のエポキシ系樹脂を充填し、更に加熱して硬化させた。
その結果、図２７に示すように、クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通する円柱形のコア１２が形成されると共に、クラッド１１およびコア１２が内外２重の同心円で配置され、且つ全体が円柱形の光導波路Ｌが形成された。
次いで、ソルダーレジスト層ｓ１，ｓ２の表層を研磨すると同時に、光導波路Ｌの両端面をも平坦面に研磨できた。

更に、前記パッド２０ａ，２１ａ上に、前記ハンダバンプ２４，２５を形成することによって、前記図６で示した光導波路付き配線基板１ｂが得られた。
そして、光導波路付き配線基板１ｂの外側面２６上に前記光素子Ｃを配置し、光導波路Ｌの上端面に該光素子Ｃ内の発光点ｃを対向させつつ実装することで、光導波路Ｌを通じて外部への伝送が可能となった。
以上のような光導波路付き配線基板１ｂを得るための第２の製造方法によれば、前記貫通孔１０は、コア基板２およびビルドアップ層ｕ１，ｕ２を貫通する通し孔８に充填された前記穴埋め材９を、その全長に沿って断面ほぼ真円形にて貫通しているため、外周面が平滑であり、全体がほぼ円筒形であり且つ均一な厚みの前記クラッド１１を一層確実に形成できた。更に、該クラッド１１の中心部を軸方向に沿って貫通するほぼ円柱形の中空部に、これと相似形のコア１２を形成することで、クラッド１１およびコア１２が内外２重の同心円で且つ全体が円柱形の光導波路Ｌを確実に形成できた。従って、外部との間に配線された光ファイバとの光信号を送信ロスを少なくし、一層正確に送信ないし受信できる光導波路付き配線基板１ｂを確実に提供することが可能となった。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記コア基板は、エポキシ系樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはフッ素系樹脂などに、ガラス繊維、ガラス織布、あるいはポリイミド繊維を混入した有機系の複合材料からなるものとしても良い。
また、前記コア基板は、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどの高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−セラミックなどの低温焼成セラミックのような無機系材料からなるものとしても良い。
更に、本発明により得られる光導波路付き配線基板は、ビルドアップ層を、コア基板の表面または裏面の何れか一方のみに形成した形態としても良い。

また、前記光導波路Ｌは、前記有機系材料からなるものに限らず、透明な石英ガラスなどの無機系材料からなるものとしたり、これらが互いに屈折率が異なる無機系材料からなるものの組み合わせを用いても良い。
更に、前記コア基板２内に形成した１個の穴埋め材９に対し、２つの以上の貫通孔１０および光導波路Ｌを並列に形成しても良い。
また、前記パッド２０ａ，２１ａ上には、導体からなるボールをハンダ付けしたり、あるいは裏面側のパッド２１ａ上には、導体ピンの太径部をハンダ付けしても良い。
加えて、前記光導波路付き配線基板の製造方法は、多数個取りによって行っても良い。

本発明により得られる一形態の光導波路付き配線基板の要部を示す断面図。 図１中の一点鎖線部分Ｘの模式的な部分拡大図。 図２中のＹ−Ｙ線の矢視に沿った断面図。 異なる形態の光導波路付き配線基板の要部を示す断面図。 更に異なる形態の光導波路付き配線基板の要部を示す断面図。 本発明による第１の製造方法の一工程を示す概略の断面図。 図６に続く製造工程を示す概略の断面図。 図７に続く製造工程を示す概略の断面図。 図８に続く製造工程を示す概略の断面図。 図９に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１０に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１１に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１２に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１３に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１４に続く製造工程を示す概略の断面図。 異なる形態の第１の製造方法における一工程を示す概略の断面図。 図１６に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１７に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１８に続く製造工程を示す概略の断面図。 図１９に続く製造工程を示す概略の断面図。 図２０に続く製造工程を示す概略の断面図。 図２１に続く製造工程を示す概略の断面図。 図２２に続く製造工程を示す概略の断面図。 本発明による第２の製造方法の一工程を示す概略の断面図。 図２４に続く製造工程を示す概略の断面図。 図２５に続く製造工程を示す概略の断面図。 図２６に続く製造工程を示す概略の断面図。

１，１ａ，１ｂ…光導波路付き配線基板
２…………………コア基板
３…………………表面
４…………………裏面
８…………………通し孔
９…………………穴埋め材
１０………………貫通孔
１１………………クラッド
１１ａ……………エポキシ系樹脂（有機系材料）
１２………………コア
１６〜２１………配線層
ｒ１〜ｒ６………絶縁層
ｓ１，ｓ２………ソルダーレジスト層(絶縁層)
ｕ１，ｕ２………ビルドアップ層
Ｌ…………………光導波路

Claims (2)

1. 絶縁材からなるコア基板に設けられた表面と裏面との間を貫通する通し孔に、該コア基板よりも被削性に優れた穴埋め材を充填する工程と、
   上記コア基板の表面および裏面の少なくとも一方に、複数の絶縁層およびこれらの間に位置する配線層を含むビルドアップ層を形成する工程と、
   上記コア基板に充填された穴埋め材およびビルドアップ層を厚み方向に沿って貫通する貫通孔を形成する工程と、
   上記貫通孔の内壁面に対し、一方の開口部から有機系または無機系材料を負圧を用いて塗布し、ほぼ円柱形のクラッドを形成する工程と、
   上記クラッドの中心部を軸方向に貫通する中空部に、透明で且つ上記クラッドを形成する材料よりも高い屈折率の有機系または無機系材料を充填して、コアを形成することで、光導波路を形成する工程と、を含む、
   ことを特徴とする光導波路付き配線基板の製造方法。
2. 絶縁材からなるコア基板に設けられた表面および裏面における少なくとも一方に、複数の絶縁層およびこれらの間に位置する配線層を含むビルドアップ層を形成する工程と、
   上記コア基板およびビルドアップ層の厚み方向に沿って、通し孔を形成する工程と、
   上記通し孔に上記コア基板よりも被削性に優れた穴埋め材を充填する工程と、
   上記穴埋め材に上記コア基板およびビルドアップ層の厚み方向に沿った貫通孔を形成する工程と、
   上記貫通孔の内壁面に対し、一方の開口部から有機系または無機系材料を負圧を用いて塗布し、ほぼ円柱形のクラッドを形成する工程と、
   上記クラッドの中心部を軸方向に貫通する中空部に、透明で且つ上記クラッドを形成する材料よりも高い屈折率の有機系または無機系材料を充填して、コアを形成することで、光導波路を形成する工程と、を含む、
   ことを特徴とする光導波路付き配線基板の製造方法。

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