JP5283703B2 - プリント回路基板エレメント及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一つのフレキシブルなプリント回路基板部分、及び少なくとも一つの硬質のプリント回路基板部分を有するプリント回路基板エレメントに関し、さらに、そのようなプリント回路基板エレメントを製造する方法に関する。

硬質の及びフレキシブルなプリント回路基板部分を有するプリント回路基板エレメントは、最も変化する適用例に関する、折り畳みでき曲げることができる接続の必要性に対して提案され、例えばDE 199 09 399 C1での、工程におけるＬＥＤの実装に関する適用例から始まり、携帯電話のデバイス、さらにまた携帯のコンピュータ（ラップトップ型、ノート型）及びいわゆるノートパソコンのような折り畳み可能な部分を有する電子デバイスにおける部分的にフレキシブルなプリント回路基板のような適用例まで、ここでは、ヒンジ接合部の域を超えて、データ及び信号の各接続に関して対応する柔軟性が要求された。折り畳み可能な、及び／又は曲げることができる接続に関する適用例に加えて、硬質の、フレキシブルな、プリント回路基板エレメントもまた、いわゆるフレックス・ツー・インストール（flex-to-install）適用例に関して使用可能であり、そのフレキシブルなプリント回路基板部分は、２つのプリント回路基板（例えばマザーボード、ドーターカード）間の接続を達成するために一度だけ曲げられ、その後、フレキシブルなプリント回路基板は、この状態のままで維持されるだろう。硬質の、フレキシブルな、プリント回路基板の構造、及びそれらの製造は、それぞれ、EP 1 659 840のA1、 WO 2005/055685 A1、あるいはWO 2004/110114 A1のような、様々な文献に記載されている。これらの硬質の、フレキシブルな、プリント回路基板において、フレキシブルなプリント回路基板部分は、硬質のプリント回路基板部分間で旋回移動を可能にするため、この方法で順番に、硬質のプリント回路基板間の一種のフィルム・ヒンジを形成する。従来の方法では、銅の接続がそれらのフレキシブルなプリント回路基板部分に渡って通っている。

一方、例えばWO 2005/064381 A1、 AT 503 027 B1、 あるいはUS 2002/0028045 A1を参照すると、プリント回路基板において光信号接続を結合することは既に知られている。したがって、プリント回路基板の機能性は実質的に増加し、より高度で複雑な製品適用例が実現可能であり、ここで、プリント回路基板の更なる小型化、スイッチング特性の集積密度における増加、及び付加価値の高い製品が可能になる。そのような光学的結合を有するプリント回路基板は、適用例が部品あるいは機能ユニット間で大量のデータ伝送を要する、及び／又は接続経路の省スペース設計を要する場合に使用可能である。しかしながら、これまでのところ、これらの光学的結合は、上述のUS 2002/0028045 A1において、フレキシブル基板上での光学的結合を有する実施形態が既に述べられているとしても、実際には硬質のプリント回路基板に制限されている。しかしながら、本質的に、この文献は、プリント回路基板上ではなくマルチ部品モジュール（ＭＣＭ）上での光学的結合の実装に関し、そこでは、フレキシブルな取り付け及び別のモジュールへの光学的結合を形成し、そうすることにおいて、不正確な製造が柔軟性によって補償されることを可能にするためにのみフレキシブルなプリント回路基板が記述されている。

米国 2002/0028045 A1公報

さて、発明は、上述の２つの技術を組み合わせる、即ち、効率的な方法で、この方法にて省スペース及び低コストで高いデータ伝送速度で伝送する利点、並びに信頼性及び設計選択性を増す利点を組み合わせるために、かつ、エレクトロニクス部門へ追加の新しい選択を提示する新しい先端技術のプリント回路基板エレメントを提供するために、一方の、硬質−フレキシブル−硬質のプリント回路基板エレメント、及び、他方の、プリント回路基板に統合された光学的結合つまり光導波路を、組み合わせる目的に関する。

ここで克服すべき問題は、小型の構造を可能にすること、特に、追加の光導波路接続にもかかわらずできるだけ低い構造高さにすることである。とりわけ、全体として合成プリント回路基板エレメントの柔軟性に否定的に影響しない状態で、しかし可能であれば、非常に薄いフレキシブルプリント回路基板部分によって、存在する柔軟性を少なくとも保存するという問題もある。一方、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントへの要求は、通常に達成されるべきであり、ここで、永続的な接続が一時的な接続の代わりに提供され、携帯電話デバイスあるいはポータブルコンピュータの開閉のような、長期の機械的負荷が可能となる。さらに、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントの使用は、また一時的な接続に関しても可能となるべきである。硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントは、例えば、電気プラグの形態にて２つのプリント回路基板の一時的な結合を果たすこともできる。この場合、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントは、「光ケーブル」を構成する。

AT 503 027 B1から、オプトエレクトロニクス部品を組み込んだプリント回路基板エレメントは知られており、これは光放射を偏向させる一体化したミラーを有する。

よって、発明の一つの懸案事項は、特に、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントにおけるオプトエレクトロニクス部品の最適な一体化が、所望の適用例の場合において、フレキシブルなプリント回路基板部分の薄さ及びその高い柔軟性と、低い構造高さとを確保するように行われるべきであるということである。

問題を解決するために、本発明は、プリント回路基板エレメント、及び請求項１及び請求項１７に規定されるような製造方法も提供する。有利な実施形態及び展開は、従属請求項に示される。

硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントの場合において、構造の高さを実質的に増すことなく、導波路層つまり光学的材料から作製された層の、例えば分離したフレキシブルプリント回路基板部分上への、及びオプトエレクトロニクス部品の上方への取り付けは、上記オプトエレクトロニクス部品又は各オプトエレクトロニクス部品がプリント回路基板におけるキャビティーに、つまり硬質のプリント回路基板とフレキシブルなプリント回路基板との間の接合領域に、特に好ましくはフレキシブルなプリント回路基板部分に取り付けられるという効果的な方法で可能になる。その発光部又は受光部により、オプトエレクトロニクス部品は、光学的に光重合可能な材料のフレキシブルな層が上方に付けられる、上記キャビティーの上部側面又はフレキシブルなプリント回路基板部分の上部側面よりもわずかに高くそれが位置するような範囲のみにて上方に突出する。光学的材料で作られたこの層において、光導波路は、オプトエレクトロニクス部品の発光部又は受光部のそれぞれに沿って、照射により組み立てられる。この組み立てに関して、好ましくは、WO 2005/064381 A1に既に記載されている、化学反応つまり重合が、複数の一般的には２つの光子の同時吸収により活性化される複数の光子吸収方法が使用される。２光子吸収に関して、このプロセスは、また一般に、ＴＰＡプロセス（ＴＰＡ−２光子吸収）と呼ばれる。例えば、組み立てられる光学的材料は、光源（特にレーザ源）で使用される励起波長（例えば８００ｎｍ）に関して透明である。従って、その材料内で吸収はなく、単一光子プロセスはないであろう。しかしながら、光又はレーザー・ビームの焦点範囲では強度は非常に高いので、材料は２つの（あるいはより多くの）光子を吸収し、その結果、化学反応が活性化する。この場合、励起波長に対して光学的材料が透明であることにより、層における全ての点が影響可能であり、よって３次元構造が何の問題もなくその層に刻み込まれることができるという利点がある。この場合における「３次元」は、光導波路が一つの面（ｘ−ｙ面）に延在するだけでなく、むしろ高さ（ｚ−方向）においても変化可能であり、即ち、それはｘ、ｙ及びｚ方向にも延在可能であり、さらにまた、光導波路がｘ、ｙ及びｚ方向においてその長手方向の範囲にわたるその形状の変化、例えばその断面が円形から平たい楕円に、元の円形に、直立の楕円に変化することを示すこともできる。記述される、複数の光子吸収工程は、多重露光及び湿式化学現像工程が必要でない単一工程構造プロセスである。

その上、詳細については、WO 2005/064381 A1が参照可能である。

述べられたように、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントにおける光子吸収工程によって組み立てられた光導波路を一体化することは、発明による初めての効率的な方法で可能になる。ここでは、光学的材料に完全に埋め込まれているオプトエレクトロニクス部品への光導波路のコンパクトなボンディングが達成され、高い柔軟性は、ハイブリッド・プリント回路基板エレメントの柔軟な領域において確保される。

WO 2005/078497 A1では、硬質の多層プリント回路基板エレメントであって、止り穴型凹部がその上部側面から穿孔され、その次に、２つの絶縁層間の光学的バスと通じるオプトエレクトロニクス部品が実装される硬質の多層プリント回路基板エレメントが記載されているということが述べられているかもしれない。このケースでは、明細書において上記部品は、不連続な金属層に接着されている。

特に、分離したフレキシブルなプリント回路基板部分と硬質のプリント回路基板部分との間の接続は、好ましくは接着剤層の助けによって達成可能である。接着剤層は、例えば熱硬化型接着剤、感圧接着剤、いわゆるプリプレグ（つまり硬化されていない、ガラス繊維強化エポキシ樹脂層）等によって形成可能である。ここで、さらに連続的な硬質のプリント回路基板部分が、接着されたフレキシブルプリント回路基板部分、例えばポリイミド膜に設けられように、予め作製された硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントを得ることは都合がよい。ここで、硬質のプリント回路基板部分の領域は、粉砕、切除、又はそのような加工により除去され、その結果、少なくとも一つの硬質のプリント回路基板部分、好ましくは互いから離れて存在する２つの硬質プリント回路基板部分が残り、ここで、上記の、又は各々の硬質のプリント回路基板部分は、接着剤層を介してフレキシブルなプリント回路基板部分に接続される。通常の方法でマイクロバイアス（μ−バイアス）等の形態におけるような貫通接続で得られた、上述の予め作製されたプリント回路基板エレメントにおいて、もちろんこれは銅層又は導電性の銅の通路を設けることができ、オプトエレクトロニクス部品用のキャビティーあるいは中空空間は、例えば粉砕によって設けられ、特にそれらのキャビティーは、フレキシブルなプリント回路基板部分及び接着剤層に形成される。したがって、挿入され取り付けられるそれぞれのオプトエレクトロニクス部品は、そのベース面を、硬質のプリント回路基板部分の上部側面に直接、据え付けることができ、ここで、それは従来の方法でそこに接触可能である。横に及び上部側面で、製造のこの段階では、オプトエレクトロニクス部品は、依然として自由であり、その後、光学的な光重合可能な材料が光学層を形成するために付けられ、オプトエレクトロニクス部品は、この光学的材料によって全面及び上部側面で囲まれ、そこに埋め込まれる。光学的な光重合可能な材料の層を付けることに関し、プリント回路基板エレメントの上部側面上に予めフレキシブルなフレームを付けることができる。フレームは、付けられるときには粘着性であり、後者が付けられ光学的材料を適所に維持した後、光学層を取り囲む。次に、フレキシブルなフレームは、また、柔軟性を高めるように再び除去可能である。このフレキシブルなフレームは、例えばポリイミド膜で作製可能である。

別の実施形態によれば、上述の分離したフレキシブルな基板層は、フレキシブルなプリント回路基板部分として省略することができ、フレキシブルなプリント回路基板部分は、光学層自体によって形成されてもよい。そのようなプリント回路基板の製造の間に、例えば、最初に硬質の基板のみが存在し、これはキャビティー及びそこに配置されるオプトエレクトロニクス部品を設けるとともに、次に、光導波路が組み立てられる光学層を設け、最後に、例えば隙間を介して残っている２つの硬質のプリント回路基板間で、光学層により単独で形成されたフレキシブル層のみが残るように、硬質の基板の一部が除去されるというような方法にて進めることができる。

上記の又は各々のオプトエレクトロニクス部品は、発光部又は受光部として、その上部側面で接続される一体型偏向ミラーとともに構成され、好ましくは、この偏向ミラーのみがキャビティーの上部側面又は上側端部を超えて突出する。一方、オプトエレクトロニクス部品はキャビティー内に完全に収容され、つまり特にフレキシブルなプリント回路基板部分の上部側面よりも低く位置する。オプトエレクトロニクス部品は、例えばＶＣＳＥＬ（面発光レーザー）部品であってもよいが、この場合、フォトダイオード、フォトトランジスター、及び単に発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、異なる既知のオプトエレクトロニクス部品であってもよい。フレキシブルなプリント回路基板部分は、それ自身さらに、完成した硬質フレキシブルプリント回路基板エレメントにおいて光学層に埋め込まれ、保護される従来の銅の通路を有することができる。

光学層は、保護層としてフレキシブルなカバー層を設け、保護可能である。機械的な保護に加えて、フレキシブルなカバー層は、また光導波路の干渉を防ぐように光放射に対して保護可能である。この目的のために、フレキシブルなカバー層は、好ましくは有色であり、外部から照射された光を吸収する。このカバー層は、例えばポリイミドで作製可能である。

原則として、本硬質フレキシブルプリント回路基板エレメントは、さらなる工程において、多層プリント回路基板に開発可能である。

上述内容から、既に、少なくとも２つの硬質のプリント回路基板部分は、互いからの距離で、硬質フレキシブルプリント回路基板エレメントに設けられるという結果になる。これらの２つの硬質のプリント回路基板部分の間の距離あるいは空間は、フレキシブルなプリント回路基板部分によって橋渡しされる。即ち、オプトエレクトロニクス部品（送信器及び受信器）は、それぞれの硬質プリント回路基板部分上でキャビティーに配置され、光導波路は、それら２つのオプトエレクトロニクス部品の間に延在する。

もちろん、更なる部品も、従来の方法にて、当該硬質−フレキシブルなハイブリッドプリント回路基板に収容可能である。

本技術は、硬質−フレキシブルなプリント回路基板の利点、及びプリント回路基板エレメントにおいて高度に一体化された光学信号接続を生成するための光導波路のＴＰＡ構造の利点を利用する。提案された技術によって、この場合、一般に比較的高価である両方の光学的材料が省かれ、プリント回路基板エレメントの、非常に薄くよって非常にフレキシブルな曲げ領域が実現されるということが可能となる。

本技術は、高いデータ転送速度用のマルチモード又は単一モードの導波路が達成され、大きな設計自由度が達成されるオプトエレクトロニクスのハイブリッドプリント回路基板で使用可能である。適用分野は、携帯電話あるいはラップトップ、及びハンドヘルドのような、例えばオプトエレクトロニクスバックプレーン、フレキシブルな及び硬質−フレキシブルなプリント回路基板である。そのような適用例に関して、フレキシブルな接続の高度な柔軟性及び信頼性は、頻繁な開閉を考慮すると重要である。

特別な利点は、本硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントのフレキシブルな領域における層の厚さ、主に光学的材料の厚さを最小化することにあり、このことは、多くのヒンジ型接続領域を有する硬質−フレキシブルなプリント回路基板に関して特に重要である。

図１は、一体化された光学的接続を有する硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントの模式的な断面を示す。 図２は、図１に類似する、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントの断面を示し、図１に比べて幾分、修正された実施形態である。 図２Ａは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｂは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｃは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｄは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｅは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｆは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｇは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｈは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｉは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｊは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｋは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図２Ｌは、図２に示すプリント回路基板エレメントのような製品における連続の各段階を示す。 図３は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図４は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図５は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図６は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図７は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図８は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図９は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図１０は、図１及び図２に類似する断面において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントをさらに変更したものを示す。 図１１は、本発明による実施形態のプリント回路基板エレメントで種々のレベルでの光導波路を有するものの模式的な断面を示す。 図１１Ａは、本発明による実施形態のプリント回路基板エレメントで種々のレベルでの光導波路を有するものの模式的な上面図を示す。 図１２は、本発明によるさらに別の実施形態の硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントを示し、ここでは、簡易化のため２つの異なる機能が図示されている。

本発明は、図面を参照しながら好ましい例示的な実施形態に基づいてさらに詳しく説明される。しかしながら、本発明は、それらに限定されるべきものではない。

図１において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板１０は、個々の部品を真の寸法ではなく、単に全く模式的に図示され、プリント回路基板は、２つの硬質プリント回路基板部（部分）１１Ａ，１１Ｃから形成された、ベースとしての硬質基板１１を有する。これらの硬質のプリント回路基板部分１１Ａ、１１Ｃは、２つの硬質区域１１’を規定し、点線で示された基板部分１１Ｂを除去することにより得られ、２つの硬質プリント回路基板部分１１Ａ，１１Ｃ間に、曲げ可能な接続を提供するフレキシブルなプリント回路基板部（部分）１２によって橋渡しされる開口領域Ｂによって互いから分離される。

示された例示的な実施形態において、分離したフレキシブルなプリント回路基板部分１２、例えばポリイミド膜が設けられ、それは接着剤層１３の助けにより２つの硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃ上に取り付けられる。

ここまで記述された硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０を製造する場合、図２による変更された実施形態に関連して図２Ａから図２Ｌに基づいて以下に説明されるように進むことは基本的に可能である。要するに、例えばＦＲ４材料で、つまり硬化されたガラス繊維強化エポキシレジン板で作製された連続的な硬質基板１１を用いることができる。接着剤層１３は、例えば熱的架橋結合方法にて硬化可能な従来の単一又は複数成分の接着剤から成るものでもよい。さらにまた、感圧接着剤あるいは熱可塑性樹脂系接着剤も使用可能であり、単に接着剤層１３としては、硬化されていないエポキシ樹脂層、特にガラス繊維強化エポキシ樹脂層（プリプレグ）からなるものでもよい。フレキシブルなプリント回路基板部１２用のフレキシブル基板は、そのような接着剤層１３あるいは樹脂層を介して硬質基板１１上に押圧される。接着剤層１３及びフレキシブルプリント回路基板部１２の両方は、予め製造されたキャビティー１４がある領域に得られるように、予め組み立てられた状態で使用される。

フレキシブルなプリント回路基板部１２の組み込み、及び図２から図２Ｌによる以下の記述による構成等のような、さらなる工程の次に、基板部１１Ｂは、２つの硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃが残るように、領域Ｂにおいて硬質基板１１から抜き取られる。今除去された基板部１１Ｂが存在し、現在自由なパーツは、フレキシブルなプリント回路基板部１２によって橋渡しされ、その結果、ここに、フィルム・ヒンジのような曲げ可能な接続領域が得られ、しかしながら通常、導電性の接続がこのフレキシブルな接続領域に存在する。

特に、光学的結合は、本硬質−フレキシブルなプリント回路基板１０に一体化され、光学的材料１５は、光導波路１６が例えばWO 2005/064381 A1に記述される方法にて構成される光学層１５’として適用される。光学層１５’を形成するための一般的な光学的材料１５は、例えばゾルーゲル法によって製造される有機的に変更されたセラミック製品のような、無機−有機的なハイブリッド材料である。別の既知の光学的材料は、ゾルーゲル法で同様に製造され、光開始剤（ベンジル−ジメチル−ケタール）をドープした、無機−有機的なハイブリッドガラスである。このハイブリッドガラスは、シリカ／ジルコニア・ネットワークを有するアクリル酸メチルから成る。更なる既知の材料は、例えば有機シルセスキオキサン、シリコーンゴム、等のそれぞれの感光性のイミド又はポリイミドである。

しかしながら、硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃ及びフレキシブルなプリント回路基板部１２を有するハイブリッドプリント回路基板に光学的材料１５が付けられる前に、所望のオプトエレクトロニクス部品１７がキャビティー１４に挿入される。その部品は、図１に例示的な実施形態において示され、その下側面を硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃ上に直接載せている。それらのオプトエレクトロニクス部品１７の接続は、例えばワイヤボンド接続（金線接触）による、さらにまた、それに続くマイクロビア接触（プリント回路基板において部品の一体化後、レーザー穿孔に銅を設けることによる接続）、あるいはWO 2005/125298 A2に記載されるような接触方法を用いた従来の方法において達成可能であるが、ここで後者の場合には、キャビティー１４は、以下に記述され図２及び図２Ａから図２Ｌに示すように、硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃ内にも存在するであろう。

オプトエレクトロニクス部品１７として、レーザーダイオードあるいはＶＣＳＥＬ部品、及びフォトダイオードが、それぞれ、例として用いられる。これらのオプトエレクトロニクス部品１７は、フレキシブルなプリント回路基板部１２上に単に置かれる代わりに、予め作製されたキャビティー１４に挿入されることから、非常に低い構造上の高さが可能となり、特に２つの硬質プリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃ間のフレキシブルな接続領域において可能となる。部品１７を、予め作製された硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０のキャビティー１４に「沈める」ことにより、図面の図示における例えば左側の部品１７の、発光体として機能するオプトエレクトロニクス部品の光放射領域、及び受光部品（例えばフォトダイオード）の光検出領域は、キャビティー１４の端１８、あるいは分離したフレキシブルなプリント回路基板部１２の最上部の柔軟層の端１８の上方にはほとんど至らないようにできる。このことは、分離したフレキシブルなプリント回路基板部１２の上方の光学層１５’を最小層厚１９にすることができ、一方では、光学的材料の節約にもなり、第一に、非常に薄い、よって非常にフレキシブルな層１５’を実現することを可能にする。

図１から、この例示的な実施形態において、オプトエレクトロニクス部品１７は、その上に置かれた偏向ミラー２０を設け、これにより、上記部品は、偏向ミラー２０によってのみキャビティーの端１８を超えて突出する。これらの偏向ミラー２０の間に、オプトエレクトロニクス部品１７のそれぞれ発光部及び受光部として、ＴＰＡプロセスによって組み立てられた光導波路１６、以下略して光ガイド１６とも記す、が延在する。例えば、３０μｍの直径で、残っている光学層１５’により形成された、残った「クラッド」層を有する円形断面を有し、及び、光ガイド１６の上方及び下方に例えば３５μｍの厚さを有する方法にて刻み込まれた光ガイド１６において、わずかに１００μｍの厚さを有する光学層１５’を設けることができる。よって、例えばほんの２５μｍの厚みを有する、フレキシブルな基板部１２としての薄くフレキシブルな基板フィルムを使用するとき、一体化された光ガイド１６を含み、全体として、非常にフレキシブルなプリント回路基板部１２’が実現可能である。接着剤層１３の厚さを適合させることにより、分離したフレキシブルなプリント回路基板部１２上の光学的材料１５が最小厚さを達成するように、オプトエレクトロニクス部品１７の高さはさらに均一化されるかもしれない。

光学層１５’の厚さは、分離したフレキシブルなプリント回路基板部１２の最上部層に押圧されるフレーム２１を形成する、さらに予め組み立てられたフレキシブルなフレーム層によって調節することができる。このフレキシブルなフレーム２１は、まさにフレキシブルなプリント回路基板部１２がそうであるように、例えばポリイミド膜からなり、製造プロセスの間に、好ましくは、粘性液体としてキャビティー１４内へ充填され層１５’として付けられる光学的材料１５用の境界を形成する。オプトエレクトロニクス部品１７は、実際には完全に埋め込まれる（ベース面から離れて）。柔軟性を増すために、フレキシブルなフレーム２１もまた次に再び除去されるかもしれない。

フレキシブルなフレーム２１を形成するためのポリイミド膜を用いる代わりに、例えば印刷可能なあるいは注入可能な液体材料（シリコーンゴム、ポリイミド化合物など）もまた、フレキシブルなプリント回路基板部１２に適用されてもよい。

フレーム２１は、部品１７の挿入前あるいはその後に、適用可能である。

最後に、図１でただ単に示唆し、例えばポリイミド膜が同様に使用可能であるフレキシブルなカバー層又は被覆２２によって、光学層１５’は、また保護されてもよい。このフレキシブルなカバー層２２は、光学層１５’を機械的にだけでなく、光伝達における干渉を防ぐように光放射に対しても保護する。この目的のために、フレキシブルなカバー層２２は、着色されて構成され、外部から中へ照射される光を吸収可能なように構成される。

フレキシブルなフレーム２１を用い、光学的材料１５を注入する、上述の製造とは別のものとして、光学層１５’は、型紙捺染によって、あるいは例えばインクジェット技術によって、適用可能であるかもしれない。最初に、硬質基板１１は、後に壊されるべき位置で上部側面上に刻み目が入れられる。最後に、フレキシブルなプリント回路基板部１２は、例えば、ポリイミドあるいはフレキシブルなガラス繊維強化エポキシ樹脂層などから予め組み立てられるだろう。そして、部品が後に導入されるべきそれらの領域は、例えば粉砕、レーザ切断、押し抜き等により、切り取られる。フレキシブルなプリント回路基板部１２は、接着剤層１３の助けにより硬質基板上に適用され、前者とともに圧縮される。

さらなる工程においてこのように得られた、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０は、また、多層プリント回路基板を得るためにさらに加工される。

フレキシブルな層、すなわちフレキシブルなプリント回路基板部分１２’は、全体として、また、図１には図示していないが、従来の方法において銅の通路を有することができ、そのような銅の通路（例えば電力用）は、埋め込まれ、かつ光学層１５’において保護される。

別の実施形態において、分離したフレキシブル基板フィルム１２もまた、省略可能である。この場合、キャビティー１４は、予め硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｃにおいて形成されるであろう。ここで、フレキシブルな接続用の領域Ｂを得るための基板部１１Ｂを除去する前であっても、光学的材料１５は、硬質基板１１に直接付けられ、そして光ガイド１６が構成される。領域Ｂにおいて基板部１１Ｂを除去した後、フレキシブルな基板部分１２が順に得られるが、それはもっぱら光学層１５’によって形成されるであろう。

以下において、本プリント回路基板エレメントに関する様々な変更及び進展−既に一部は上述にて提案したように−は、図２から図１２に基づいてより詳細に簡潔に記述されるであろう。

図２では、キャビティー１４がフレキシブルなプリント回路基板部分１２だけでなく硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｂにも設けられるという範囲にて、図１のものに対して変更がなされたプリント回路基板エレメント１０が示されている。よって、オプトエレクトロニクス部品１７は、ｚ方向においてアセンブリーへより深く突出可能であり、その結果、接着剤１３によって２つの硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｂに、例えば順に接着されるフレキシブルなプリント回路基板部分１２は、比較的薄くなることができ、及び／又は、各部品１７は、比較的高くなるかもしれない。さらに、図２から、非導電性の接着剤２３によって、オプトエレクトロニクス部品１７は、硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｂに固定されることも見ることができる。さらに、部品１７の電気的接続エレメント２４、２５、２６、２７も、図２において、プリント回路基板エレメント１０の下側面に見ることができる。これらの接続エレメント２４、２５は、例えば銅から成る。

その他の、図２によるプリント回路基板エレメント１０の構造は、図１によるものに相当する。よって、特に、相互に対応する部品に関して対応する参照符号を使用しているので、更なる説明は、省略可能である。

図２による、そのようなプリント回路基板エレメント１０（及び、図１によるプリント回路基板エレメント１０、及びさらにより詳細に説明される図３によるプリント回路基板エレメント１０）の製造に関して、図２Ａに図示するように、例えば、その上にラミネートされる銅層２を有するキャリア材料１にて始めることができる。下側面から部品１７の接触が要求される場合、図２Ｂにより、例えばレーザー穿孔により、穴３が銅層２に開けられるであろう。そのような穴３は、後で、接触するために用いられる（図２参照）。次に、図２Ｃにより、プリプレグは、図１及び図２による基板１１を形成するために、ベース基板１−２に適用され、キャビティー１４’は、例えばレーザー切断、押し抜き、粉砕、等によって、プリプレグに予め作製されている。次に、図２Ｄにより、後に、基板の中間部１１Ｂの容易な分離を可能にするために（図１も参照）、引っかき傷のライン４が上部側面上でプリプレグ（基板１１）に作られる。

図２Ｅから見ることができるように、分離したフレキシブル基板部１２、例えばレーザー切断、押し抜き、粉砕等により製造されたキャビティー１４”を有する、例えばポリイミド膜あるいはフレキシブルなプリプレグは、上述の接着剤層１３（例えば特定の接着剤あるいは予め組み立てられたプリプレグ）の補助によってプリプレグ基板１１に接着される。しかしながら、ここで、基板の分離可能な中央部１１Ｂの領域は、接着されない。つまり、引っかき傷のライン４間の領域１３Ｂでは、接着剤１３は存在しない。

図２Ｆによれば、フレキシブルなフレーム２１は、例えばさらにフレキシブルな基板の形態において、特にフレキシブルなプリント回路基板部１２上への縁側で、接着剤層（不図示）を含むポリイミド膜が適切で明確な内部空間（例えばレーザー切断、押し抜き、粉砕等により作製された）を有するように、これまでに得られた構造に接着される。即ち、代案として、例えば流動しない液体であるシリコーンゴム又はポリイミド化合物の液体材料をプリントあるいは注入することが考えられ、フレキシブルなフレーム２１を形成するための適切な硬化がその後に実行される。このようにして得られた構造は、全体として、形成されたキャビティー１４の全体にオプトエレクトロニクス部品１７を、及び光導波路１６を形成するための光学的材料１５を受け入れるために準備される。

キャビティー１４へ所望のオプトエレクトロニクス部品１７を取り込むために、図２Ｇによれば、電気的に非伝導性の接着剤層２３が上記キャビティーに導入される。代案として、勿論、部品１７に適切な接着剤を直接に付けることも可能であろう。その上に、液体状にて導入される接着剤の代わりに、接着テープも用いることができる。

次に、図２Ｈを参照して、オプトエレクトロニクス部品１７は、例えば、その上に置かれた偏向ミラー２０の形態にてキャビティー１４内へ挿入され、それらは接着剤層２３の補助によって完全に接着される。

図２Ｂに図示するように穴３が銅層２に作製された直後に、換言すると、予め組み立てられた層１１、１２（１３とともに）、及び層２１が付けられる前に、オプトエレクトロニクス部品１７を備え付けることもまた、勿論、可能であることは言及可能である。

図２Ｈによる構造が得られたとき、図２Ｉを参照して、光学的材料１５は、フレーム２１内に、及びキャビティー１４内へ導入可能であり、光学的材料１５は、樹脂としてあるいは注入塊（a pouring mass）として設けられ、ここで部品１７は、光学的材料１５に完全に埋め込まれるだろう。

このように得られた光学層１５’において、図２Ｊによれば、光導波路１６は、それ自体が既知の上述した方法において、部品１７間に所望の光学的な通信接続を作製するように構成される。この光学的材料１５に依存して、この光学的材料１５の硬化又は安定化が必要な場合には、この工程が同様に実行されるであろう。

図２Ｋにより、例えばキャリア・フィルムの、元のキャリア材料１は、取り外され、かつ接着剤２３は、例えば化学的に、あるいはプラズマ・アブレーション等によるレーザー光の助けにより、部品接点、例えば２８、に沿って除去される。その結果、銅層２及び接着剤層２３において、接点２３に沿って、穴２９が形成される。図２Ｌによれば、銅層２が形成され、図２により既に上で説明した下部接点面２４、２５、２６、２７が部品１７に形成されるように、穴２９内へ銅が導入される。図２に図示され、光導波路１６への一体化した光学的結合を有する硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメントが得られたときには、基板１１の、あるいはプリプレグの中央部１１Ｂをそれぞれ分離することのみが必要であろう。

図３において、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０が、図２に類似の方法で、比較可能な部分の表示にて図示されている。ここで、しかしながら図２と比較して、フレキシブルで、例えば、また光を通さないカバー層２２がさらに提供される。このカバー層２２は、図２Ａ〜図２Ｌによるプロセスの間、好ましくは図２Ｌによる工程の後、特に中央の基板部１１Ｂが除去される前に、付けられる。カバー層２２は、外部光源による外乱に対して、機械的及び光学的の両方で光学層１５’を保護する。

図４では、完成された構造において内部に位置決めされ、光学的材料１５によって埋め込まれ又はカバーされることで保護される適切な銅接続を有する既に構成された銅層３０を、フレキシブルなプリント回路基板部１２が設けている範囲において、図２による硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０の変更が示されている。さらに、また、例えば図４に３１で図示するように、貫通接続が、プリント回路基板エレメント１０の例えば下側面へ、従来の方法で作製可能である。この実施形態において、光導波路１６は、部品１７間のブロードバンド接続として利用可能であり、それにより、シールドは必要ない。銅層３０による電気的接続は、低データ速度での通信、及び／又は電源のために利用可能である。

比較のため、図５では、図２による硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０に関し導電性トラックを介した電気的接続の更なる可能性が示されている。ここでは、上部側面に、つまりフレーム２１及び光学層１５’に、さらに銅のラミネーション３３を有する柔軟層３２が付けられる。これは、例えば、図２Ｋによる中間ステージ後に実行可能であり、続いて、銅メッキ及び構造化がなされ、最後に、図５によるアセンブリーが得られるように、中央基板部１１Ｂの除去が行われる。これで、一体化された光学的接続（光ガイド１６）及び上方へ並べられた銅接続−組み立てられた銅被膜３３−が実現される。

図６によれば、初めに、硬質プリプレグあるいは基板１１’のそれぞれ、及び、硬質のプリント回路基板部１１Ａ、１１Ｂが省略されるように（この場合、また、図２Ｃ及び図２Ｄによる工程は、もはや必要ではない）、プリント回路基板エレメント１０は、また組み立てることができる。この場合、プリント回路基板エレメント１０は、最初から、明らかに硬質部材を有さないが、オプトエレクトロニクス部品１７が設けられる場所に比較的硬質の領域１１’が設けられ、「剛性」をもたらす。しかしながら、接点表面２４〜２７を形成するために銅層（図２Ｌのステップ参照）が構成される前に、元々、接着剤層１３を介して銅層２（図２Ａ）に直接に接着された分離した曲げ可能なプリント回路基板部１２及びフレキシブルな光学層１５’を有するフレキシブルなプリント回路基板部１２’を参照すると、他の全ての領域は、フレキシブルである。図６による、このようなプリント回路基板エレメント１０は、より詳しく以下で説明するように、種々の方法で硬質のプリント回路基板部に接続可能である。

図７によれば、図２、３、４、５あるいは図６（実際には、図７において、図６によるプリント回路基板エレメント１０が示される）に図示されるように、そのようなプリント回路基板エレメント１０は、プリント回路基板部３４、３５を光学的に相互接続するように、さらにプリント回路基板部３４、３５に置くことができる。これらのプリント回路基板部３４、３５は、単に全く模式的に図７に示され、それらのプリント回路基板部３４、３５へのプリント回路基板エレメント１０の接続は、例えば、接着（例えば異方性導電性接着剤）、はんだ付け、ワイヤボンディング接続、マイクロビア接触、及びそのような技術により、実現可能である。要するに、図７による配置は、硬質−フレキシブルなプリント回路基板の組み合わせ３４−１０−３５として見ることができる。このようなプリント回路基板モジュールも得ることができ、あるいは、図８に示すように、別のプリント回路基板３６の上に上記配置が置かれる場合には、さらに大きくなる。

一方、記述するように、多層配置において硬質−フレキシブルなプリント回路基板のエレメント１０を取り付けること、つまり、それを更なるプリント回路基板層に埋め込み、それらをともに圧縮することも勿論可能である。図９によれば、さらにプリント回路基板３７に挿入され、接触し、図９に模式的に示すような配置を得るために従来の方法において多層プリント回路基板への押し込みが行われる、硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０が示されている。ここでは、また、図７、８のような配置に類似して、図１、２、３、４、又は図５による硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０−図６によるものは別として−もまた、図７〜９に示すように、使用可能であるということも考えられる。

図１０、１１では、柔軟性を用いた当該硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０の適用例が示されている。図１０では、詳細に、例えば図１、２、３、４、又は図５を経て図６他に基づく上述の硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０が、どのようにマザーボード３６’を有するプリント回路基板モジュール３４を光学的に接続するかを示している。ここでは、光学層１５’及び光ガイド１６を有するフレキシブルなプリント回路基板部１２、つまりフレキシブルなプリント回路基板部１２’全体は、ｚ方向における改造を提供する。

図１１、１１Ａでは、マザーボード３６’及びプリント回路基板モジュール３４、３５’を有する比較可能な配置が示されている。ここで、マザーボード３６’及びプリント回路基板モジュール３５’への適切に外側へ曲がった（図１１参照）リードによる光導波路ブランチ１６Ａ、１６Ｂを用いた分岐プリント回路基板エレメント１０が多層配置の方法において、本来、従来の方法でその上にそれぞれ配置される。

全く一般的に、最も異なる光ガイド形状は、本プリント回路基板エレメント１０の補助によって実現することができ、また、最も異なるモジュールは、従来の電気（銅）接続を介する迂回をとることなく、所望のエンドポイントへ直接に高データ速度で通信を行うことができるように、異なるｚレベルでプリント回路基板エレメント１０の柔軟性によって相互に接続することができる。

最後に、図１２では、本硬質−フレキシブルなプリント回路基板エレメント１０の適用例が、例えば偏向ミラー２０を有する唯一のオプトエレクトロニクス部品１７での実施形態において示されており、この部品１７は、例えば、発光体（図１２において矢印３９参照）として、さらにまた光検出器として、又は、光受信器（破線にて入射する矢印４０参照）として、機能することができる。光導波路１６は、実施例として、ヘッドエレメント３８を介して不図示の外部位置へガイドされる（例えば、光学的コネクタを介して光ケーブルあるいは外部のプリント回路基板への結合を提供するように、又は、衝突した光が部品１７で検出されたときのように、例えばディスプレイの背景照明あるいはセンサ応用例のような光を使用可能なように）。発光体の場合、部品１７は、例えばＶＣＳＥＬ部品あるいはＬＥＤであり、一方、光検出器の場合には、例えばフォトダイオードあるいは別の光センサによって形成される。

ここで、また、図６によるプリント回路基板エレメント１０（一つの部品１７のみであるが）が図１２に示されているが、図１又は図２等による形状も、勿論、考えられ、即ち、オプトエレクトロニクス部品１７の領域における硬質のプリント回路基板部１１を有するものが考えられる（ここで、図１２に示されるプリント回路基板部３４はまた省略可能である）ことを再度、考慮しなければならない。

本プリント回路基板エレメント１０もまた、勿論、オプトエレクトロニクス部品１７に加えて、部品がさらに光学的材料１５に、特にキャビティー１４に埋め込まれるように、変更可能である。よって、特に、オプトエレクトロニクス部品１７とともに、ＶＣＳＥＬ部品の場合のドライバーチップ、及び／又はフォトダイオードの場合の増幅器チップのような電子部品をオプトエレクトロニクス部品１７として、ともに組み込むことを考えることができる。これは、図１において１７’で単に模式的に示されている。

Claims (17)

1. 少なくとも一つのフレキシブルなプリント回路基板部分（１２）、オプトエレクトロニクス部品（１７）を有する少なくとも一つの硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ； ３４，３５； ３７）、及び光導波路（１６）を有するプリント回路基板エレメント（１０）であって、
   上記部品（１７）は、少なくともフレキシブルなプリント回路基板部分（１２）に設けられ予め製造されたキャビティー（１４）に収容され、発光部あるいは受光部（１７）にてキャビティー（１４）の端を超えて突出する、オプトエレクトロニクス部品であり、
   上記フレキシブルなプリント回路基板部分（１２）は、光導波路（１６）がオプトエレクトロニクス部品（１７）の発光部又は受光部（２０）に沿って照射を用いて構成される、光学的に光重合可能な材料（１５）の単一のフレキシブルな層（１５’）を有する、
   ことを特徴とするプリント回路基板エレメント。
2. 上記硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ； ３４，３５； ３７）は、硬質のプリント回路基板部分の少なくとも幾つかの領域にあるフレキシブルなプリント回路基板部分（１２）に接続されることを特徴とする、請求項１記載のプリント回路基板エレメント。
3. 上記キャビティー（１４）は、硬質の及びフレキシブルなプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ、１２）の接続領域に設けられることを特徴とする、請求項２記載のプリント回路基板エレメント。
4. 分離したフレキシブルなプリント回路基板部分（１２）は、接着剤層（１３）を用いることで、硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ）に付けられることを特徴とする、請求項１、２、３のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
5. 上記キャビティー（１４）は、フレキシブルなプリント回路基板部分（１２）に設けられ、硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ）に直接隣接することを特徴とする、請求項１、２、３、４のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
6. 上記キャビティー（１４）は、また接着剤層（１３）にも設けられることを特徴とする、請求項４又は５に記載のプリント回路基板エレメント。
7. 上記フレキシブルなプリント回路基板部分（１２）は、光学的材料（１５）のフレキシブルな層（１５’）により形成されることを特徴とする、請求項１から３、５、６のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
8. 上記オプトエレクトロニクス部品（１７）は、そこに置かれた偏向ミラー（２０）とともに構成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
9. 上記オプトエレクトロニクス部品（１７）は、オプトエレクトロニクス部品それ自身がキャビティー（１４）内に完全に収容された状態で、偏向ミラー（２０）によってのみキャビティー（１４）の端（１８）を超えて突出することを特徴とする、請求項８記載のプリント回路基板エレメント。
10. 上記オプトエレクトロニクス部品（１７）は、ＶＣＳＥＬ部品であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
11. 上記オプトエレクトロニクス部品（１７）は、キャビティー（１４）内の光学的に光重合可能な材料（１５）により囲まれることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
12. 光学的に光重合可能な材料（１５）の層（１５’）は、フレキシブルなフレーム（２１）により囲まれていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
13. 上記フレキシブルなフレーム（２１）は、ポリイミドフィルムによって形成されることを特徴とする、請求項１２記載のプリント回路基板エレメント。
14. 光学的に光重合可能な材料（１５）の層（１５’）は、フレキシブルなカバー層（２２）によって覆われることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
15. 少なくとも２つの硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ； ３４、３５； ３７）は、互いに離れて設けられ、その距離は、フレキシブルなプリント回路基板部分（１２）によって橋渡しされ、オプトエレクトロニクス部品（１７）はそれぞれの硬質のプリント回路基板部分（１１Ａ、１１Ｃ）にキャビティー（１４）内で配列され、光導波路（１６）は２つのオプトエレクトロニクス部品（１７）間で延在することを特徴とする、請求項２から１４のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載のプリント回路基板エレメント（１０）を製造する方法であって、
    プリアセンブリの後に、少なくとも一つのキャビティー（１４”）が適用されるフレキシブルなプリント回路基板部分（１２）は、少なくとも一つの硬質のプリント回路基板部分（１０Ａ、１０Ｂ； ３４、３５； ３７）に取り付けられる、
    ことを特徴とするプリント回路基板エレメントの製造方法。
17. フレキシブルなプリント回路基板部分（１２）が硬質のプリント回路基板部分（１０Ａ、１０Ｂ）に適用された後、光学的に光重合可能な材料（１５）が付けられ、その後、光導波路（１６）がその中に組み立てられることを特徴とする、請求項１６記載のプリント回路基板エレメントの製造方法。

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