JP5475428B2 - 光配線板のミラー反射膜形成法および光配線板 - Google Patents

Description

本発明は、光配線板のミラー反射膜形成法と、この方法により形成されたミラー反射膜を備えた光配線板に関するものである。

昨今の各種情報処理機器内における信号高速化に付随する高周波ノイズや、伝送帯域不足の問題を解決するものとして光導波路を内蔵したプリント基板である光配線板が注目されている。

この種の光配線板においては、光を所望の角度に曲げ、例えば基板表面に出力したり逆に入力したりするため、光導波路にミラー反射膜が形成されており、その形成法としては、例えば非特許文献１のような方法が知られている。この形成法では、ミラー形状の傾斜面を形成するプロセスと、その表面に反射膜を形成するプロセスを含み、図面を参照しながらその概要を説明すると、次の通りである。

図１（ａ）〜（ｉ）は、光導波路にミラー反射膜が形成された光配線板の作製法を例示する概略説明図であり、フレキタイプの光配線板を作製する代表的な方法を示している。

まず、銅箔などの金属層１と、ポリイミド樹脂などで形成された絶縁層２からなる電気フレキ基板を準備し［図１（ａ）］、絶縁層２の面に、第一クラッド層３を形成する［図１（ｂ）］。

クラッド層３の材料としては、伝搬させる光の波長、例えば８５０ｎｍで所望の透明性を有する樹脂が使用される。その形態は、液状や半硬化のフィルム状、あるいは、ＵＶ硬化するタイプのものや熱硬化のタイプのものなど、様々であり、液状の場合は例えばスピンコート法で、フィルムの場合は例えば真空ラミネート法で絶縁層２上に製膜し、必要に応じて硬化させる。

次にコア層４を形成する［図１（ｃ），（ｄ）］。コア層４は、クラッド層３との界面での全反射により光を閉じこめて伝搬させる部分であり、通常、数ｕｍ〜数１００ｕｍのオーダーの幅でパターニングされたものである。

コア層４の構成材料としては、クラッド層３よりも屈折率が高く、伝搬させる光の波長、例えば８５０ｎｍにおいて所望の透明性を有する樹脂が使用され、その形態は、液状や半硬化のフィルム状などであり、一般にはＵＶ硬化性で、ＵＶリソグラフィによるパターニングの可能な材料が用いられる。

コア層４の形成は、クラッド層３と同様にして全面に被膜した後、マスキングにより不必要な部分をマスクし、必要な部分のみをＵＶ照射して硬化させ［図１（ｃ）］、その後で不必要な部分を洗い流す（現像）［図１（ｄ）］工法が一般的に採用される。

次に反射膜形成用の傾斜面５を形成する［図１（ｅ）］。工法としては、例えばダイシングブレードを用いる方法やルータ刃を用いる方法、あるいはレーザを用いる方法などを採用し、通常は４５°程度の角度の傾斜面５を形成する。なお傾斜面５を形成した直後の段階では、表面平滑性がミラー用として不十分なことがあるので、その様な場合は、導波路材料を希釈したワニスを加工面に塗布して平滑性を高める。

次に、傾斜面５にミラー反射膜６を形成する［図１（ｆ）］。ミラー反射膜６の形成には、通常、真空蒸着やスパッタのような真空プロセスが採用される。ミラー反射膜６の材料としては、伝送すべき光の波長域で反射率に優れた材料を選ぶことは当然であるが、信頼性やコストなども考慮してバランスがとれた材料が選択される。例えば非特許文献１ではＡｕ（金）が用いられている。

次に、傾斜面５にミラー反射膜６が形成されたコア層４を第二クラッド層７で被覆する［図１（ｇ）］。第二クラッド層７の形成には、一般的に前記第一クラッド層３と同じ材料が用いられる。工法も同様であり、液状の場合は例えばスピンコート法で、またフィルム状の場合は例えば真空ラミネート法で形成（被覆）し、必要により硬化させる。

第二クラッド層７を形成した後は、光透過層を保護するため重ねてカバーレイ層８を形成する［図１（ｈ）］。カバーレイ層８の材料としては、ポリイミド樹脂やポリエステル樹脂などが使用され、これを真空プレス法やラミネート法によって貼り付け、１４０〜１７０℃程度に加熱して接着剤層を硬化させる。

最後に、スルーホール、回路パターニング、ソルダレジスト形成、金メッキといった工程を経て表層回路９を完成させる［図１（ｉ）］。この際、光素子を実装するパッドにはｕｍオーダーの位置精度が要求されることがあるので、その様な場合は、例えば特許文献１に記載されている如く、レーザ加工を利用した高精度パッド形成法が採用される。

特開２００７-０８６２１０号公報

松下電工技報 Ｖｏｌ.５４、Ｎｏ.３ 「光・電気複合フレキシブルプリント配線板」（２００６年９月発行）

図１に示した様な光配線板の従来の作製法のうち、光導波路にミラー反射膜６を形成する方法としては、前述した如く蒸着法やスパッタリング法などで傾斜面５に金属を付着させる方法が採用されている。ところが、これらの方法を実施するには、真空処理設備等の大掛りな装置が必要であるために、過大な経済的負担が課せられる。

また、これらの方法では、限られた必要部位のみに金属を飛ばすことができないため、マスキングにより付着領域以外をカバーした状態で金属を付着させなければならず、作業が煩雑であるばかりか、必要以上に金属の蒸着源（スパッタ源）を使用するため、材料コストが高くつくという問題もあった。

本発明は上記の様な課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する際に、必要最小限の金属使用量で、しかも比較的簡単な設備と手法で、ミラー反射膜を安価かつ容易に形成することのできる方法を提供することである。

本発明の一局面は、光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する方法であって、基材、金属層、接着層の順に積層された積層フィルムを使用し、前記導波路に設けられたミラー反射膜形成用の傾斜面に、前記積層フィルムの接着層を介して金属層を転写接着させることを特徴とするミラー反射膜形成法である。

この方法によれば、光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する際に、必要最小限の金属使用量で、しかも比較的簡単な設備と手法で、ミラー反射膜を安価かつ容易に形成することができる。

上記方法を実施する際には、前記接着層を硬化させることによって、ミラー反射膜形成用の傾斜面に金属層を転写接着させることができる。また、前記接着層としては、熱硬化性の接着層が好ましく使用される。

前記傾斜面に積層フィルムの金属層を転写接着させる好ましい手法としては、前記積層フィルムの接着層側を前記ミラー反射膜形成用の傾斜面に押し当て、先端が弾性のヘッドを用いて、前記積層フィルムの基材側から加圧および／または加熱する方法が挙げられる。

前記金属層としては、銅、銀、金のいずれか１種の金属を使用するのが好ましく、該金属層が所定の形状で分断されている積層フィルムを使用することも、本発明を実施する際の好ましい態様である。

また、前記接着層としては、波長８５０ｎｍの光を透過する材料を使用することが望ましく、該接着層として、導波路のコア層と屈折率が略同一の材料を使用することも、好ましい実施態様の１つである。

更に、本発明の他の局面は、上述した方法によって作製されたミラー反射膜を備えた光配線板である。

光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する際に、必要最小限の金属使用量で、しかも比較的簡単な設備と手法で、ミラー反射膜を安価かつ容易に形成することができる。

図１は、光導波路にミラー反射膜が形成された光配線板の従来の作製工法を例示する概略説明である。 実施形態における転写用積層フィルムの構成を例示する断面説明図である。 実施形態における積層フィルムの作製法を例示する工程説明図である。 転写時に接着層を硬化させる場合の手法を例示する概念説明図である。 転写後に接着層を硬化させる場合の手法を例示する概念説明図である。 先端が弾性のヘッドを用いた転写法を例示する概念説明図である。 転写用の好ましい積層フィルムを例示する説明図である。 金属層が分断された好ましい積層フィルムの製法を例示する説明図である。 ミラー反射時に光が接着層を透過する様子を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態と作用効果をより詳細に説明していく。

本発明の特徴は、例えば前記図１に示したような公知の光配線板の作製工程において、特にミラー反射膜の形成手法を工夫したところにある。具体的には、追って詳述する如く、基材、金属層、接着層の順に積層された積層フィルムを使用し、光配線板内の導波路に形成されたミラー用傾斜面に、該積層フィルムを接着層が接するようにセットし、その後に、基材のみを剥がして金属層をミラー用傾斜面に転写接着させるところに特徴を有している。

図２は、転写用積層フィルムの構成を示しており、基材Ａ、金属層Ｂ、接着層Ｃの３層構造を基本とする。

基材Ａの素材は特に制限がなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などを使用できるが、好ましいのは、積層される金属層Ｂに対して剥離性の良いものであり、通常のプラスチックフィルムは概ねこれに当てはまる。

用いる接着層Ｃが、転写の際に加熱を要する素材の場合、例えば、熱硬化型の樹脂や熱溶融型の樹脂を使用する場合は、基材Ａとして、転写のための熱に耐える耐熱性の素材を選択する必要がある。該基材Ａの厚さも特に制限されないが、ミラー形成用傾斜面に沿い易い柔軟性を確保するうえでは薄い方が好ましく、０．２ｍｍ以下のものが推奨される。基材Ａの厚さは、これに限定されないが、好ましくは０．０１〜０．０５ｍｍである。

金属層Ｂの種類も特に制限されるものではないが、伝送対象となる光の波長域で反射率の高いものが好ましい。例えば、表面実装に向いた発光素子であるＶＣＳＥＬの代表的な波長は８５０ｎｍであるが、この波長で反射率の高い金属としては、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、クロムなどが挙げられる。材料の安定性を考慮すると、特に好ましいのは銅、銀、金、中でも金が最良であるが、温度、湿度などの使用環境や必要特性も考慮して別の金属を選択することも勿論可能である。

金属層Ｂの厚みは、伝送される光が透過しない程度の厚みが確保されておればよく、目安として０．１μｍ程度以上あればよい。金属層Ｂの厚みは、これに限定されないが、好ましくは０．１〜０．５μｍである。

接着層Ｃは、ミラー形成用傾斜面に金属層Ｂを転写させるうえで不可欠の層であり、硬化性の材料であれば全て使用できる。硬化タイプとしては、ＵＶ硬化タイプや熱硬化タイプなどがあり、具体的には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが好ましいものとして例示される。また、導波路構成素材との間で優れた密着性を得るためには、導波路構成材料と同系統の材料を用いることが好ましい。

ＵＶ硬化タイプの場合、プロセス加工性の観点から４０００ｍＪ程度以下の照射量で硬化するものが望ましい。熱硬化タイプの場合、６０℃〜１５０℃程度で硬化するものが取扱いやすく好ましい。

接着層Ｃの厚みは１μｍ程度以上とするのがよい。ちなみに、ダイシングなど通常の機械加工でミラー形成用傾斜面を形成した場合、加工面に切削スジができることがあるので、接着層Ｂの厚みは、この様な切削スジなどの凹凸の最大高低差よりも厚くしておくのがよい。切削スジなどを確実に埋めることができ、平滑な反射面を得ることができるからである。そうすることで、反射膜形成面の事前の平滑化処理が不要になり、ミラー反射膜の光散乱損失を抑えることができる。接着層Ｃの厚みは、これに限定されないが、好ましくは１〜３μｍである。

該接着層Ｃの屈折率は、コア層と略同一であることが望ましい。ミラー形成用傾斜面に金属層Ｂを転写したときに、導波路との間で光が入出射するには接着層Ｃを通過する必要があり、屈折率に不整合があると、不整合の大きさに応じて光の反射損失を生じるが、コア層と接着層Ｃの屈折率を略同一としておけば、これを防ぐことができるからである。

同様に接着層Ｃは、透過させる光の波長域で透明であることが望ましい。上述の通り、光が反射する際には接着層Ｃを通過するため、接着層Ｃが透明でないと吸収損失が生じるからである。

上記積層フィルムＦの作製方法にも格別の制限はなく、例えば図３の工程説明図に示すような方法が例示される。即ち、ＰＥＴフィルムなどの基材Ａを準備し［図３（ａ）］、該基材Ａの表面に、蒸着やスパッタなど任意の方法で所望厚みの金属層Ｂを形成する［図３（ｂ）］。その後、接着層Ｃとなる材料を含むワニスを、金属層Ｂの表面に、塗工、スピンコート、ディッピングなど任意の手法で所望厚さに形成し［図３（ｃ）］、必要により乾燥させればよい［図３（ｄ）］。

次に、ミラー形成用傾斜面に積層フィルムＦの金属層Ｂを転写させる方法について説明する。なお本発明は、ミラー形成用傾斜面に金属層を形成する工法に特徴があり、光配線板内の導波路にミラー反射膜形成用の傾斜面を形成するまでの工程、および反射膜形成後の第二クラッド層の形成から表面回路形成に至る工程は、前掲の図１で説明した従来技術の図１（ａ）〜（ｅ）および図１（ｇ）〜（ｉ）と実質的に同様に行うことができるので、それらの工程については説明を省略し、金属層Ｂの形成工程に絞って説明を進める。

図４は、転写時に接着層を硬化させる場合の手法を例示する概念説明図であり、熱硬化させる場合とＵＶ硬化させる場合を示している。なお、ＵＶ硬化させる場合については、マスクで照射域を制限する手法のみ示す。

まず図４（ａ）に示す如く、顕微鏡等で位置を確認しながら、転写すべきミラー形成用傾斜面５の表面に、基材Ａ、金属層Ｂ、接着層Ｃからなる積層フィルムＦをセットする。この時、接着層Ｃが傾斜面５に対面するようにする。その後、図４（ｂ）、（ｂ−１），（ｂ−２）に示す如く、好ましくは先端部が弾性材からなるヘッド（あるいは加熱ヘッド）Ｈを、積層フィルムＦの基材Ａ側から近づけて、積層フィルムＦを傾斜面５に押し付ける。この時の押付け力は、接着層Ｃの材料特性にもよるが、プロセス性の観点から０．０５Ｍ〜０．２ＭＰａの範囲が好ましい。

接着層Ｃを硬化させる際は、ヘッドＨで積層フィルムＦを固定したままで硬化させるのが安定性の観点から望ましい。接着層Ｃが粘着性を有する場合、もしくは加熱によって粘着性を発現する場合は、ヘッドＨを外した状態で硬化させることも可能である。

接着層Ｃが熱硬化性である場合は、図４（ｂ）に示す如く加熱ヘッドＨを基材Ａ側から傾斜面５に押し付けて加熱・加圧するが、加熱ヘッドＨから基材Ａと金属層Ｂを通して接着層Ｃに熱を伝える必要があるため、加熱温度は熱硬化温度の１〜２０％高めにセットしておくのがよい。何故なら、金属層Ｂから少なからず熱が放散されるからである。

接着層ＣがＵＶ硬化性である場合は、図４（ｂ−１）に示す如くヘッドＨを基材Ａ側から傾斜面５に押し付けておき、図４（ｂ−２）に示す如く裏面側からＵＶを照射して接着層Ｃを硬化させる。上面からＵＶを照射しても、金属層ＢがＵＶを遮断してしまい、接着層ＣにＵＶが届かないからである。

Ｍはマスクであり、ＵＶ照射の必要な領域以外を遮蔽し、不必要な部位にＵＶが照射されないようにしている。裏面側にＵＶを透過しない層が存在する場合は、このように裏面側から照射する手法は採用できない。

ＵＶ照射の際には、転写したい部分のみにＵＶが照射されるよう、図示例のようにマスクＭで照射領域以外を遮蔽する方法の他、例えばレンズ等で集光させる方法、指向性の良いレーザ光を用いる方法などを採用できる。

最後に、図４（ｃ）に示す如く積層フィルムＦを剥離除去する。このとき、接着層Ｃを硬化させた部分では、金属層Ｂが接着層Ｃを介して傾斜面５側に転写され、硬化していない部分は基材Ａと共に剥離除去される。

次に図５は、転写後に接着層Ｃを硬化させる場合の手法を例示する概念説明図であり、熱硬化させる例としては、基板全体を加熱する方法のみを示し、ＵＶ硬化させる例では、金属層Ｂの上からヘッドＨで押さえないで硬化させる方法を示している。

接着層Ｃが粘着性を有しており、あるいは加熱によって粘着性を発現する材料である場合は、傾斜面５に金属層Ｂを転写させてから接着層Ｃを硬化させることが可能である。即ち材料の種類や組み合わせにもよるが、接着層Ｃが未硬化の状態で、傾斜面／接着層間の接着力が金属層／基材フィルム間の接着力を上回る場合は、接着層Ｃを硬化させなくても基材Ａを剥がせば金属層Ｂを傾斜面５に転写できる。

図５に示す手法では、前記図４で説明したのと同様に、顕微鏡等で位置を確認しながら、転写すべきミラー形成用傾斜面５の表面に、基材Ａ、金属層Ｂ、接着層Ｃからなる積層フィルムＦをセットする［図５（ａ）］。この時、接着層Ｃが傾斜面５に対面するようにする。その後、好ましくは先端部が弾性材からなるヘッドＨを、積層フィルムＦの基材Ａ側から近づけて、積層フィルムＦを傾斜面５に圧接し［図５（ｂ）］、次いで積層フィルムＦを剥離除去することによって、金属層Ｂを傾斜面５に転写させ［図５（ｃ）］、最後に接着層Ｂを熱硬化［図５（ｄ−１）］、もしくはＵＶ硬化［図５（ｄ−２）］させる。

熱硬化させる際に、加熱ヘッドＨから金属層Ｂを通して加熱するときは、図４の場合と同様に金属層Ｂからの熱の放散を補うため、温度を加熱すべき温度の１〜２０％高めにセットしておくのがよい。但し、基板ごと加熱する場合はこの限りでない。加熱硬化のタイミングは、転写直後でもよいし、第二クラッド層を形成した後でも構わない。

ＵＶ硬化させる場合も前記図４に示した例と本質的に異なるものではなく、同様にして行えばよい。ＵＶ硬化のタイミングも転写直後あるいは第二クラッド形成後の任意の段階で構わないが、カバーレイの形成などで裏面からのＵＶ透過性が失われる場合は、その前に実施する必要がある。転写直後にＵＶ硬化させる場合、転写した金属面Ｂを再びヘッドで押さえながらＵＶ照射をすることも、転写面の安定性を確保するうえで有益である。

尚、図４，５に示した様な方法を実施するに当たっては、先に説明した様に、金属層Ｂを傾斜面５に転写させる時点で、接着層Ｂは必ずしも硬化している必要はなく、転写した後にＵＶ処理、熱処理等で硬化させることが可能である。

しかし、接着層Ｂが未硬化状態であると、基材Ａを剥がす際に基材Ａ側へ金属層Ｂが引っ張られ、結果として出来上がったミラー面の平坦性が悪化し光の散乱損失に繋がる可能性がある。よって、こうした可能性を回避し、安定した反射率を得るためにも、接着層Ｃを硬化させてから基材Ａを剥離し、金属層Ｂを傾斜面５に転写させることが望ましい。

好ましい接着層として熱硬化型とＵＶ硬化型が挙げられることは、先に記載した通りであるが、本発明において接着層のより好ましい素材は熱硬化性のものである。ちなみに、接着層を硬化させる際には、傾斜面に接した接着層のみを硬化させるのが理想的であるが、例えばＵＶ硬化性の接着層でこれを実現するには、光をスポット的に集光させるか、若しくはマスクを用いて照射エリアを制限する必要がある。また、基材側から光を照射しても金属層が邪魔してＵＶが透過しないため、裏側から照射する必要があり、硬化手法が複雑になりがちである。しかし熱硬化型であれば、例えば半田ごてのような加熱ヘッドを使用することで、部分的な加熱を比較的容易に行うことができる。

ミラー反射膜形成用の傾斜面に積層フィルムＦの金属層Ｂを転写させる装置としては、積層フィルムの接着層側をミラー形成用傾斜面に押し当てて、積層フィルムの基材側から加圧および／または加熱することによって、傾斜面に金属層を転写接着させることができる装置であれば、特に限定されない。なかでも、加熱ヘッドＨとミラー形成位置を認識するカメラとサブミクロン精度で移動可能なステージを備えた装置が好ましい。

例えば、図４（ｂ）に示されるように、接着層Ｃが熱硬化性である場合は、積層フィルムＦの基材Ａ側から傾斜面５に押し付けて加熱・加圧することができる加熱ヘッドＨを備えた装置が好ましい。あるいは、図４（ｂ−１）及び（ｂ−２）に示されるように、接着層ＣがＵＶ硬化性である場合は、積層フィルムＦの基材Ａ側から傾斜面５に押し付けておくことができるヘッドＨを備えた装置が好ましい。

加熱ヘッドＨを備えた簡便な装置としては、例えば、先端温度が接着層Ｃの熱硬化温度の１〜２０％高めになるように温度調整することができる温度制御タイプの半田ごてを挙げることができる。また、後述するように、コテの先端部に弾性材を取り付けた半田ごてを用いる場合は、熱電対を併せてセットすることにより、弾性材の表面が所定の温度となるように温度調整すればよい。

ヘッドＨ（あるいは加熱ヘッドＨ）で積層フィルムＦを傾斜面５に押し付けて固定したままで接着層Ｃを硬化させるために、ヘッドＨ（あるいは加熱ヘッドＨ）は、０．０５Ｍ〜０．２ＭＰａの押し付け力を有することが好ましい。

また、積層フィルムをミラー形成用の傾斜面に押し付けて金属層を転写させる際に用いるヘッドは、先端が弾性状であるものを用いることが望ましい。その理由は次の通りである。

すなわち、ミラー形成用の傾斜面を構成する導波路の素材は一般的には非弾性であり、しかも、当然のことながら傾斜面は基板の面に対し傾いている。よって、ヘッドの先端が弾性のない平坦な形状である場合、傾斜面に対して圧力や熱を均一に与えるには、ヘッドの向きを微妙に調整する必要があり、ヘッドの先端面が傾斜面に対して平行に接しなければ、圧力や熱の伝わりにムラができ、結果としてミラー性能を悪化させる原因になる。

また加工法にもよるが、傾斜面自体が必ずしも平坦ではなく若干のうねり等を有していることがあり、うねり具合等も一定でないことが多く、夫々のうねり等に対応した先端形状のヘッドを準備するのは現実的でない。

しかし先端が弾性のヘッドを使用すると、例えば図６（図中、Ｈはヘッド、Ｈｄは弾性体を示す）に示す如く、傾斜面５のうねり等に柔軟に沿うことができ、安定して均一な加圧加熱を行うことができるので好ましい。

その様な弾性材としては、シリコーンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴムなどが非限定的に例示され、加熱ヘッドとして用いる場合は、温度に応じて十分な耐熱性を有する弾性材を選定すればよい。

金属層としては、８５０ｎｍにおける反射率の高い金属層を用いることが望ましい。その理由は、光配線板の光源として一般的に用いられるＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光型半導体レーザ）の波長である８５０ｎｍで、ミラーを最適化できるからである。

また、本発明で使用する積層フィルムにおいては、金属層が所定の形状で分断されているものが好ましく、これも本発明を実施する際の好ましい実施形態の１つである。

即ち、接着層を介して金属層を傾斜面に転写する際には、金属層を基材フィルムから剥離させるが、このとき、転写部分以外の未硬化接着層や、そこに積層されている金属層も同時に切断させて剥離除去する必要がある。金属層は非常に薄いので比較的簡単に切断できるが、より容易に切断させるには、金属層を所定の形状で予め分断しておくのがよい。

図７は、その様な好ましい転写用の積層フィルムＦを例示する説明図である。ここで所定の形状とは、転写したいミラー形成用の傾斜面を完全に覆うに十分な形状を言い、例えば、傾斜面の形状と略同一、あるいは、若干大きめの形状が好ましい。図７の例では、基材Ａ上に略正方形状の金属層Ｂが上下左右に等間隔で設けられ、その表面側に転写用の接着層Ｃが被覆形成されている。

図８（ａ）〜（ｄ）は、図７に示した様な好ましい積層フィルムの製法を非限定的に例示する説明図である。ＰＥＴフィルムなどの基材Ａを準備し［図８（ａ）］、その表面に蒸着やスパッタ等で所望厚みの金属層Ｂを所望の形状、配置で形成する［図８（ｂ）］。この際、金属層Ｂの形状や配置などはマスクＭを用いて規制し、分断されるべき部位には金属層Ｂが形成されないようにする方法がある。

その後、前記図３で示したのと同様にして金属層Ｂの上に接着層Ｃ形成用のワニスを塗工し［図８（ｃ）］、次いでワニスを乾燥させると、反射膜形成用の積層フィルムＦが得られる［図８（ｄ）］。

なお図８に示した例は、もとより本発明を制限する性質のものではなく、金属層Ｂの形状や配置等は、目的とする光配線板の表層回路の構造などに応じて任意に変更できる。

接着層Ｃの構成素材としては、８５０ｎｍの光に対して透過性の高い材料を用いるのがよく、これも本発明を実施する際の好ましい実施形態の１つである。その理由は、前にも記載した様に、光配線板の光源として一般的に用いられるＶＣＳＥＬの波長は８５０ｎｍであり、この波長域でミラーを最適化できるからである。

転写によって形成された金属層Ｂをミラーとして光を反射する際、図９（ミラー反射時に光が接着層を透過する様子を示す説明図）に示す如く光は接着層Ｃも通過するので、接着層Ｃの光透過性を高めておけば、反射する光の損失を抑えることができる。ここで、光に対する透過性が高いとは、好ましくは透過の際の損失が０．５ｄＢ以下であることを指す。

同様の趣旨で、接着層Ｃの構成素材としては、導波路のコア層と屈折率が略同一の材料を用いることが望ましい。金属層Ｂをミラーとして光が反射する際、図９にも示した如く光は接着層Ｃも通過するため、接触界面での反射損失を抑えることができるからである。ここでいう屈折率とは、伝送させる光の波長における屈折率を指し、略同一とは、概ね１％以内の屈折率差を言う。

以上、本発明の主体となるミラー形成用傾斜面への金属層の形成を主体にして説明を進めてきたが、上記した説明は、すべての局面において例示であって、本発明がそれらに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、本発明の方法を採用することによって得られるミラー反射膜を備えた光配線板は、製造方法の特長から、従来の光配線板に較べて低コストに製造することができ、かつ性能的にも優れたものである。よって、この方法で製造されたミラー反射膜を有する光配線板も、本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をより具体的に説明する。なお、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

（光導波路用エポキシフィルムの作製）
まず、光導波路用の材料として下記３種のフィルムを作製した。

１）エポキシフィルムＡ
ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル（東都化成社製の商品名「ＰＧ２０７」）７質量部、液状の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製の商品名「ＹＸ８０００」）２５質量部、固形の水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製の商品名「ＹＬ７１７０」）２０質量部、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ−４−（２−オキシラニル）シクロヘキサン付加物（ダイセル化学社製の商品名「ＥＨＰＥ３１５０」）８質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート１００６ＦＳ」）２質量部、フェノキシ樹脂（東都化成社製の商品名「ＹＰ５０」）２０質量部、光カチオン硬化開始剤（アデカ社製の商品名「ＳＰ１７０」）０．５質量部、熱カチオン硬化開始剤（三新化学社製の商品名「ＳＩ−１５０Ｌ」）０．５質量部、表面調整剤（大日本インキ化学社製の商品名「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン３０質量部、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）７０質量部の溶剤に溶解し、孔径１ｕｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによって、エポキシ樹脂ワニスＡを調製した。

得られたエポキシ樹脂ワニスＡを、厚み５０μｍのＰＥＴフィルム上にバーコーターで塗工し、８０℃で１０分間一次乾燥した後、１２０℃で１０分間二次乾燥した。最後に、保護フィルムとして３５μｍのＯＰＰフィルムで被覆して、膜厚が１５μｍのエポキシフィルムＡを得た。該エポキシフィルムＡの５７９ｎｍにおける屈折率は１．５４であった。

２）エポキシフィルムＢの作製
液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学社製の商品名「エピクロン８５０Ｓ」）４２質量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート１００６ＦＳ」）５５質量部、フェノキシ樹脂（東都化成社製の商品名「ＹＰ５０」）３質量部、光カチオン硬化開始剤（アデカ社製の商品名「ＳＰ１７０」）１質量部、表面調整剤（大日本インキ化学社製の商品名「Ｆ４７０」）０．１質量部の各配合成分を、トルエン２４質量部、ＭＥＫ５６質量部の溶剤に溶解し、孔径１μｍのメンブランフィルタで濾過した後、減圧脱泡することによって、エポキシ樹脂ワニスＢを調整した。

得られたエポキシ樹脂ワニスＢを上記と同様にしてフィルム化し、膜厚が４０ｕｍのエポキシフィルムＢを作製した。該エポキシフィルムＢの５７９ｎｍにおける屈折率は１．５９であった。また、８５０ｎｍの光透過率を評価したところ、０．０６ｄＢ／ｃｍと十分な透明性を示した。

３）エポキシフィルムＣの作製
上記エポキシフィルムＡの作製に用いたエポキシ樹脂ワニスＡを使用し、上記と同様にしてフィルム化することにより、膜厚が５５μｍのエポキシフィルムＣを作製した。該エポキシフィルムＣの５７９ｎｍにおける屈折率は１．５４であった。

（熱転写用積層フィルムの作製）
次に、ミラー反射膜の形成に用いる熱転写用の積層フィルムを下記の要領で作製した。

（転写用積層フィルム１）
上記エポキシフィルムＢの作製に用いたエポキシ樹脂ワニスＢの調製法において、光カチオン硬化開始剤「ＳＰ１７０」（同前）１質量部に代えて、熱カチオン硬化開始剤「ＳＩ−１５０Ｌ」（同前）を１質量部配合した以外は同様にして、接着層形成用のワニスを作製した。

得られたワニスを使用し、エポキシフィルムＢと同様にしてフィルム化し、５７９ｎｍにおける屈折率と透過率を評価したところ、それぞれ１．５９、０．０６ｄＢ／ｃｍであり、エポキシフィルムＢと同じであった。

厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製の商品名「カプトン１００Ｈ」）を準備し、一辺が１００ｍｍの正方形にカットした。その片面に、真空スパッタ法によってＣｕの薄膜を形成した。形成した薄膜の厚みは１５００Åであった。

得られた２層構造フィルムのＣｕ側に、上記で得た接着層形成用のワニスをバーコーターで塗工し、次いで８０℃で１０分間一次乾燥をした後、１２０℃で１０分間二次乾燥することにより、厚さが１０μｍのエポキシ層（接着層）を形成した。

（転写用積層フィルム２）
前記転写用積層フィルム１と同様に、一辺が１００ｍｍの正方形にカットした厚さ２５μｍのポリイミドフィルムを準備し、その片面に、真空スパッタ法によってＣｕの薄膜を形成した。なお、真空スパッタ法でＣｕ薄膜を形成する際には、格子状に開口されたマスクをポリイミドフィルム上に固定した。用いたマスクの開口部は、一辺が４５μｍの正方形であり、開口から開口までのピッチは６５μｍとした。得られた２層フィルムには、Ｃｕ層が一辺４５μｍの正方形の格子状に形成されていた。この２層フィルムのＣｕ層側に、転写用積層フィルム１と同様にして接着層を形成した。

（転写用積層フィルム３）
前記転写用積層フィルム１の作製において、真空スパッタに用いる金属としてＣｕに代えてＡｌを用いた以外は全く同様にして、転写用の積層フィルム３を得た。該フィルムの厚さは同様に１５００Åであった。

実施例１
銅張フレキ基板として、パナソニック電工社製のＦＥＬＩＯＳ（商品名「Ｒ−Ｆ７７５」：ポリイミド厚２５μｍ、両面板)を準備し、片面のＣｕを全てエッチオフした。

クラッド用の材料として前記エポキシフィルムＡを用い、該フィルムＡのＯＰＰフィルムを剥いで、基板のエッチオフした面に材料が触れるように重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによってラミネートした。次いで、超高圧水銀ランプで２０００ｍＪの３６５ｎｍの光を照射して硬化させ、最後にＰＥＴフィルムを剥ぐことにより、基板上に下部クラッドを形成した。

次に、コア用材料として上記エポキシフィルムＢを使用し、上記と同様にして下部クラッドの表面にエポキシフィルムＢを重ね、６０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによってラミネートした。

次に、幅４０μｍ、長さ１１０ｍｍのスリットを２５０μｍ間隔で２０本設けたフォトマスクを使用し、これをエポキシフィルムＢの表面に密着させ、平行光に調整された超高圧水銀ランプで２０００ｍJの３６５ｎｍの紫外線を照射することによって、透明エポキシフィルムＢのスリットに対応する部分を紫外線硬化させた。

その後、現像液としてフレオン代替の水系洗浄剤（花王社製の商品名「クリーンスルー」）を用いて現像することにより、コアを形成した。

次にマイクロミラーの形成を行った。まず、ダイシング加工により４５°の傾斜面を形成した。用いたブレードは先端角９０°のメタルボンドブレードで、砥粒としては＃５０００のものを使用し、回転数を１５，０００ｒｐｍに保った状態でブレードをミラー形成部の垂直上方からスピード０．０３ｍｍ／ｓで降下させ、下部クラッドに５μｍ程度食い込む位置まで切削した。そのまま、水平方向に、走査速度５ｍｍ／ｓでブレードを走査させ、切削後、回転するブレードを０．０３ｍｍ／ｓの速度で垂直上方へ上昇させた。この時点でのカット面の面粗度は平均で１００ｎｍ（ｒｍｓ）であった。

次いで、熱転写によって傾斜面への反射膜の形成を行った。転写用の積層フィルムとしては、積層フィルム１を用いた。そして、熱転写のためのヘッドとしては、温度制御タイプの半田ごてを使用した。

積層フィルム１をピンセットで保持し、顕微鏡で観察しながら、該積層フィルム１の接着層側が、ダイシングによって得られた４５°の傾斜面に接するように位置決めした。そして、先端温度が１７０℃になるように温度調整した半田ごてを、積層フィルム１の基材側から５秒間接触させることによって接着層を硬化させた。その後、積層フィルム１全体を剥離除去すると、４５°傾斜面からはポリイミドフィルムのみが剥がれ、接着層と共にＣｕが傾斜面に接着されていることを確認した。

この時点で転写面の面粗度を測定したところ、ＲＭＳで８０ｎｍが得られた。

次に上部クラッドの形成を行った。前掲の下部クラッドと同様にして、コアの上からエポキシフィルムＣを重ねて載せ、８０℃、０．２ＭＰａ、１２０秒の条件で加圧することによりラミネートした後、超高圧水銀ランプで２０００ｍＪ（＠３６５ｎｍ）の光を照射して固め、最後にＰＥＴフィルムを剥ぐことによって上部クラッドを形成した。

最後に、表面のＣｕ層にエッチングによる電気回路形成を行ってフレキタイプの光配線板を完成させた。

得られた光配線板について、片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をフォトダイオード（ＰＤ）で受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本の平均が５．２［ｄＢ］であった。

実施例２
実施例１と同様にして、４５°傾斜面の形成までを行った。

次いで熱転写による反射膜の形成を行った。転写用の積層フィルムには、積層フィルム３を使用し、熱転写用のヘッドとしては、実施例１と同様に温度制御タイプの半田ごてを用いた。

積層フィルム３をピンセットで保持し、顕微鏡で観察しながら、該積層フィルム３の接着層側がダイシングで得た４５°傾斜面に接するように位置決めした。積層フィルム３の基材面側に、先端温度が１７０℃になるように温度調整した半田ごてを５秒間接触させ、接着層を硬化させた。その後、積層フィルム３全体を剥離除去すると、４５°傾斜面からはポリイミドフィルムのみが剥がれ、傾斜面にＡｌが転写接着されたことを確認した。

この時点で転写面の面粗度を測定したところ、ＲＭＳで８２ｎｍが得られた。

その後、実施例１と同様にして電気回路の形成までを行い、フレキタイプの光配線板を完成させた。

片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をＰＤで受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本の平均が７．８［ｄＢ］であった。この値からすると、実施例１よりも光損失が悪化しているが、これは、金属層として用いたＡｌの８５０ｎｍにおける光反射率がＣｕよりも悪い（金属吸収が多い）ためと考えられる。

実施例３
実施例１と同様にして、４５°傾斜面の形成までを行った。

次いで、熱転写による反射膜の形成を行った。転写用の積層フィルムには、積層フィルム１を用いた。熱転写用の半田ごてとしては実施例１で用いたのと同じ温度制御タイプのものを使用し、薄さ１５ｕｍのシリコーンゴムをコテの先端を覆うように取り付け、さらに熱電対をセットした。

積層フィルム１をピンセットで保持し、顕微鏡で観察しながら、積層フィルム１の接着層側がダイシングによって得た４５°傾斜面に接するように位置決めした。熱電対の読みが１７０℃（シリコーンゴムの表面が１７０℃）となるように温度調整した半田ごてを、基材側の面に５秒間接触させて接着層を硬化させた。その後、積層フィルム１全体を剥離除去すると、４５°傾斜面からはポリイミドフィルムのみが剥がれ、傾斜面にＣｕが転写されていることを確認した。

この時点で転写面の面粗度を測定したところ、ＲＭＳで７０ｎｍが得られた。

その後、実施例１と同様にして電気回路形成までを行い、フレキタイプの光配線板を完成させた。

片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をＰＤで受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本での平均が４．８［ｄＢ］となった。この値からすると、実施例１に比べて光損失が改善されているが、これは、コテの先端に弾性体を付けることによって、熱転写時点でＣｕ層の面粗度が改善されたことによるものと考えられる。

実施例４
実施例１と同様にして４５°面の形成までを行った。

次いで、熱転写用積層フィルムによる反射膜の形成を行った。積層フィルムとしては、前掲の積層フィルム２を用いた。熱転写に用いた半田ごては、実施例１で用いたのと同じ温度制御タイプのものとし、薄さ１５μｍのシリコーンゴムをコテの先端を覆うように取り付け、さらに熱電対をセットした。

積層フィルム２をピンセットで保持し、顕微鏡で観察しながら、該積層フィルム２の接着層側がダイシングによって得た４５°傾斜面に接するように位置決めした。熱電対の読みが１７０℃（シリコーンゴムの表面が１７０℃）になるように温度調整した半田ごてを、積層フィルム２の基材層側に５秒間接触させて、接着層を硬化させた。その後、積層フィルム全体を除去すると、４５°傾斜面から基材層であるポリイミドフィルムのみが剥がれ、傾斜面にＣｕ層が接着されたことを確認した。本例では、金属層に設けた分断部の効果によって、フィルムの剥離除去は実施例３に較べて容易に行えた。

この時点での転写面の面粗度を測定したところ、ＲＭＳで６３ｎｍが得られた。

その後、実施例１と同様にして電気回路の形成までを行い、フレキタイプの光配線板を完成させた。

片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をＰＤで受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本での平均が４．５［ｄＢ］となった。この値からすると、実施例１に比べて光損失が改善されているが、これは、積層フィルムの金属層を分断しておくことにより、転写時点での面粗度が改善されたためであると考えられる。

比較例１
上記実施例１と同様にして、４５°傾斜面の形成までを行った。

次に、真空スパッタ法によってＣｕ反射膜を形成した。４５°の傾斜面に対応する位置のみが開口されているマスクを使用し、所望箇所のみにＣｕが付着するように調整した。Ｃｕの厚みは１５００Åとした。

その後、実施例１と同様にして電気回路の形成までを行い、フレキタイプの光配線板を完成させた。

得られた光配線板を使用し、片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をフォトダイオード（ＰＤ）で受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本での平均が５．９［ｄＢ］であった。

比較例２
上記実施例１と同様にして、４５°傾斜面の形成までを行った。

得られた４５°傾斜面の平滑性を向上させるため、この傾斜面の法線方向からＴＥＡ−ＣＯ₂レーザ（波長９．８μｍ）をエネルギー密度９ｍｊ／ｍｍ₂、照射エリア１００μｍ□、照射パルス数４、パルス幅９．３μｓ、繰り返し周波数１００Ｈｚの条件で照射した。この時点でのカット面の面粗度は平均で６０ｎｍ（ｒｍｓ）であり、ダイシング加工のみの場合に較べて改善されていた。

その後、比較例１と同様に真空スパッタ法によってＣｕ反射膜を形成し、その後、実施例１と同様にして電気回路の形成までを行い、フレキタイプの光配線板を完成させた。

片側のミラーから波長８５０ｎｍの光を入射させ、他方のミラーからの出射光をＰＤで受光することで、ミラーからミラーまでの損失評価を行ったところ、２０本の平均が４．４［ｄＢ］であり、比較例１よりも光損失は少なかった。

本発明によれば、光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する際に、必要最小限の金属使用量で、しかも比較的簡単な設備と手法で、ミラー反射膜を安価かつ容易に形成することができる。

１ 金属層
２ 絶縁層
３ 第一クラッド層
４ コア層
５ 傾斜面
６ ミラー反射膜
７ 第二クラッド層
８ カバーレイ層
９ 表層回路
Ａ 基材
Ｂ 金属層
Ｃ 接着層
Ｆ 積層フィルム

Claims (8)

1. 光配線板内の導波路にミラー反射膜を形成する方法であって、基材、金属層、接着層の順に積層された積層フィルムを使用し、前記導波路に設けられたミラー反射膜形成用の傾斜面に、前記積層フィルムの接着層を介して金属層を転写接着させること、
   前記積層フィルムの接着層側を前記ミラー反射膜形成用の傾斜面に押し当て、先端が弾性材からなるヘッドを用いて、前記積層フィルムの基材側から加熱および加圧の少なくとも１方を行うことによって、前記傾斜面に金属層を転写接着させること、並びに
   前記金属層の厚みが０．１〜０．５μｍであることを特徴とする光配線板のミラー反射膜形成法。
2. 前記接着層を硬化させることによって、ミラー反射膜形成用の傾斜面に金属層を転写接着させる請求項１に記載のミラー反射膜形成法。
3. 前記接着層として熱硬化性の接着層を使用する請求項１または２に記載のミラー反射膜形成法。
4. 前記金属層として、銅、銀、金のいずれかの金属を使用する請求項１〜３のいずれか１項に記載のミラー反射膜形成法。
5. 前記金属層が前記ミラー反射膜形成用の傾斜面の形状に合わせて所定の形状に分断されている積層フィルムを使用する請求項１〜４のいずれか１項に記載のミラー反射膜形成法。
6. 前記接着層として、波長８５０ｎｍの光を透過する材料を使用する請求項１〜５のいずれか１項に記載のミラー反射膜形成法。
7. 前記接着層として、導波路のコア層と屈折率が略同一の材料を使用する請求項１〜６のいずれか１項に記載のミラー反射膜形成法。
8. 前記請求項１〜７のいずれか１項に記載された形成法によって作製されたミラー反射膜を備えている光配線板。

Images