JP6137971B2 - 光導波路付きフレキシブルプリント配線板、およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路付きフレキシブルプリント配線板、およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板と、該フレキシブルプリント配線板に設けられたフレキシブル光導波路とを備える光導波路付きフレキシブルプリント配線板、およびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化及び高機能化の進展に伴って、各種電子部品が実装される回路基板に対して高密度化の要求が高まっている。この要求に応えるため、回路基板を多層化した多層回路基板が開発されている。

また、回路基板の高密度化の一環として、混成多層回路基板が開発されている（特許文献１）。この混成多層回路基板は、２つの多層回路基板（硬質回路基板）と、これら多層回路基板間を接続するフレキシブルプリント配線板（又はフレキシブルフラットケーブル）とを有するものである。

上記の多層回路基板や混成多層回路基板は、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯通信機器、ゲーム機などの小型電子機器を中心に広く用いられている。

ところで、上記の小型電子機器を始めとする電子機器が取り扱う情報量は近年特に増加してきており、電子機器内の信号伝送速度はますます高速化する傾向にある。例えば、パソコンについては、２０１２年から２０１３年にかけて、伝送速度が１０Ｇｂｐｓの伝送規格（サンダーボルト等）へ移行しており、伝送線路の信号損失に対する考慮がますます重要になっている。

また、高速でパルス信号を発信するために、信号源の信号振幅電圧が低電圧化していく傾向にある。このため、外部のデバイスまたは信号源自身から発するスパイクノイズにより、信号伝送を正確に行うことが困難になっている。

高速信号伝送を行う基板は、特性インピーダンス整合された伝送線路を有することが多い。しかしながら、そのような基板を用いた場合でも、信号の伝送損失が許容できない状況になりつつある。

上述のスパイクノイズに対しては、伝送線路や電子機器においてノイズ対策を講じる必要がある。具体的には、伝送線路については、電磁シールドを設けなければならない。しかし、電磁シールドを設けることにより、伝送線路の厚みが増す。そのため、例えば、ノートパソコンのディスプレイとキーボードを繋ぐヒンジの屈曲性を確保することが困難な場合があった。

そこで、電気信号の高速伝送時における伝送損失やノイズ耐性の問題を解決すべく、長距離伝送の分野で実用化されている光ファイバーによる高速光信号伝送技術を、電子機器内の信号伝送に適用することが検討されている。

また高速光信号伝送技術をノートパソコンのヒンジなどに適用するため、可撓性を有する有機系のポリマー光導波路と、フレキシブルプリント配線板とを組み合わせた光導波路付きフレキシブルプリント配線板が知られている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。

特許第２６３１２８７号 特開２００９-５８９２３号公報 特開２０１０−２８６７７７号公報

ところで、上記の光導波路付きフレキシブルプリント配線板を製造するには、ポリマー光導波路とフレキシブルプリント配線板との位置合わせを行い、両者を貼り合わせる工程、ダイシング加工によりポリマー光導波路にミラー形成溝部を形成する工程を行う必要がある。形成されたミラー形成溝部の側面の一部が光路変換ミラー（ミラー面）となる。

また、上記の工程に加えて、光路変換ミラーの保護を行う工程が必要である。この工程では、スパッタや蒸着等により、ミラー面上に金属膜を形成する。ミラー保護用の金属膜は、実際には光路変換ミラーを構成する部分にのみ形成するため、金属膜を形成する前に、光路変換ミラー以外の領域にマスクを貼り付ける工程も必要となる。さらに、光路変換ミラーの保護を保証するため、金属膜を樹脂で封止する工程も行われる。

このように、従来の光路変換ミラーの保護方法を採る場合、製造工程が煩雑化するため、歩留まりや製造コストの点で不利であるという課題がある。

さらに、金属膜が金などからなる場合、一般的に用いられる光源の波長（８５０ｎｍ程度）に対して、光路変換ミラーの反射率が全反射の場合に比べて低下するという課題もある。

本発明が解決しようとする課題は、信号光を全反射させることが可能な光路変換ミラーを備え、ミラー面に金属膜を形成せずに光路変換ミラーを保護することが可能な光導波路付きフレキシブルプリント配線板、およびその製造方法を提供することである。

本発明の一態様による光導波路付きフレキシブルプリント配線板は、
表面実装型の光半導体素子を実装するための実装パッドが一方の主面に設けられたフレキシブルプリント配線板と、
コアおよび前記コアの外周を覆うクラッドを有し、前記フレキシブルプリント配線板の他方の主面側に設けられたフレキシブル光導波路と、
前記コアと交差し且つ前記フレキシブル光導波路の一方の端辺から他方の端辺まで延在するように前記フレキシブル光導波路に溝状に形成され、側面に露出した前記コアの端面が信号光の光路を変換する光路変換ミラーを構成する、ミラー形成溝部と、
前記ミラー形成溝部を塞ぐように、前記フレキシブル光導波路上に設けられたミラー保護膜と、
前記ミラー形成溝部および前記ミラー保護膜により画成される空間に、前記光路変換ミラーを被覆しないように充填された充填部材と、
を備えることを特徴とする。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法は、
表面実装型の光半導体素子を実装するための実装パッドが一方の主面に設けられたフレキシブルプリント配線板と、コアおよび前記コアの外周を覆うクラッドを有し、前記フレキシブルプリント配線板の他方の主面側に設けられたフレキシブル光導波路とを備える光導波路付きＦＰＣ基材を用意する工程と、
前記コアと交差する方向に沿って前記フレキシブル光導波路をダイシング加工することにより、前記フレキシブル光導波路の一方の端辺から他方の端辺まで延在し、かつ側面に前記コアの端面が露出するミラー形成溝部を形成するミラー形成工程と、
前記ミラー形成溝部の側面に露出した前記コアの端面により構成される光路変換ミラーを被覆しないように、前記ミラー形成溝部に充填部材を充填する充填工程と、
前記ミラー形成溝部を塞ぐようにミラー保護膜を前記フレキシブル光導波路に貼り合わるミラー保護膜形成工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板では、ミラー形成溝部を塞ぐように、フレキシブル光導波路上に設けられたミラー保護膜と、ミラー形成溝部およびミラー保護膜により画成される空間に、光路変換ミラーを被覆しないように充填された充填部材とを備えている。これにより、光路変換ミラーは外部から遮断され、光路変換ミラーに異物が付着して反射率が低下することが防止される。

よって、本発明によれば、ミラー形成溝部に金属膜等の保護膜を形成することなく、光路変換ミラーを保護することができる。

また、本発明によれば、コアの端面に金属膜を形成しないため、光路変換ミラーで信号光を全反射させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の上面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 図３Ａに続く、本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 図３Ｂに続く、本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 図３Ｃに続く、本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 図５Ａに続く、本発明の第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。 図５Ｂに続く、本発明の第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付す。また、図面は模式的なものであり、上面図の縦横の寸法の比率、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板１について、図１および図２を参照して説明する。図１は、光導波路付きフレキシブルプリント配線板１の上面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板１は、フレキシブルプリント配線板２と、フレキシブル光導波路３と、ミラー形成溝部４と、ミラー保護膜５と、充填部材６と、接着剤シート８とを備えている。

図１に示すように、実装パッド２ａが設けられた領域と、実装パッド２ｂが設けられた領域とで挟まれた領域が光導波路付きフレキシブルプリント配線板１の屈曲可能なケーブル部となる。光導波路付きフレキシブルプリント配線板１のサイズの一例を挙げれば、幅が５ｍｍ程度、長さが１５ｃｍ程度である。

以下、光導波路付きフレキシブルプリント配線板１の各構成要素について詳しく説明する。

フレキシブルプリント配線板２は、図１に示すように、表面実装型の光半導体素子を実装するための実装パッド２ａ，２ｂが上面に設けられている。ここで、光半導体素子は、発光素子および受光素子の総称である。後ほど図３Ｄを参照して説明するように、実装パッド２ａには面発光素子１１が実装され、実装パッド２ｂには面受光素子（フォトダイオード）１２が実装される。面発光素子１１は、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ）である。

なお、図示しないが、フレキシブルプリント配線板２には、光半導体素子やフレキシブル光導波路３との位置合わせ用のターゲットマークの他、光半導体素子を駆動するための制御回路や、信号変換用の回路配線等が形成されている。実装パッド２ａ，２ｂは、配線パターン（図示せず）を介して、上記制御回路が実装される実装パッド（図示せず）に電気的に接続される。

また、フレキシブルプリント配線板２の絶縁基材は、公知の可撓性を有する絶縁材料（ポリイミド等）からなる。また、フレキシブルプリント配線板２は、単層に限らず、多層のフレキシブルプリント配線板であってもよい。

また、フレキシブルプリント配線板２の下面に配線パターンが設けられていてもよい。

また、フレキシブルプリント配線板２には、光路に対応する領域に貫通孔（図示せず）が設けられていてもよい。これにより、信号光は貫通孔を通過するため、フレキシブルプリント配線板２の絶縁基材による信号光の吸収が大きい場合であっても信号光の受信強度を向上させることができる。

フレキシブル光導波路３は、図２（ａ）,（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント配線板２の下面側に設けられている。より詳しくは、フレキシブル光導波路３は接着剤シート８によりフレキシブルプリント配線板２の下面に張り合わされている。

フレキシブル光導波路３の平面サイズは、フレキシブルプリント配線板２の平面サイズと同じでもよいし、フレキシブルプリント配線板２の平面サイズよりも小さくてもよい。

フレキシブル光導波路３は、コア３ａと、コア３ａの外周を覆うクラッド３ｂとを有する。

コア３ａは、図１に示すように、直線状に加工されている。コア３ａの屈折率はクラッド３ｂの屈折率よりも高い。なお、コア３ａは、直線状に限らず、光半導体素子の配置位置等に応じて曲線状でもよいし、分岐を有する形状であってもよい。クラッド３ｂは、クラッド層３ｂ１と、クラッド層３ｂ２とから構成されている。

なお、フレキシブル光導波路３は、好ましくは、ポリマー光導波路である。この場合、コア３ａ及びクラッド３ｂのいずれも、透明性が高く、柔らかいベース樹脂（例えばアクリル樹脂）を用いた有機ポリマーからなる。

ミラー形成溝部４は、図１および図２に示すように、コア３ａと交差するように、フレキシブル光導波路２に溝状に形成されている。また、ミラー形成溝部４は、フレキシブル光導波路２の一方の端辺から他方の端辺まで延在している。

また、図２（ａ）に示すように、ミラー形成溝部４の側面には、コア３ａの端面が露出している。ミラー形成溝部４の側面に露出したコア３ａの端面（ミラー面）は、信号光の光路を変換する光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を構成する。

光路変換ミラーＭ１，Ｍ２は、フレキシブル光導波路３と空気の屈折率の差を利用して信号光を反射（全反射）させる。即ち、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２は、いわゆるエアミラーとして機能する。光路変換ミラーＭ１は、フレキシブルプリント配線板２の下面に向けて伝搬してきた信号光を反射してコア３ａ内に導く。一方、光路変換ミラーＭ２は、コア３ａ内を伝搬してきた信号光をフレキシブルプリント配線板２の上面に向けて反射する。

光路変換ミラーＭ１，Ｍ２は、フレキシブルプリント配線板２の下面と所定の角度（例えば４５度）をなすように形成され、その位置は信号光の光路に基づいて決められる。より具体的には、光路変換ミラーＭ１は、面発光素子１１の発光部１１ａの実装予定位置の直下に形成され、光路変換ミラーＭ２は、面受光素子１２の受光部１２ａの実装予定位置の直下に形成される。

ミラー保護膜５は、ミラー形成溝部４の上部を覆うことで、光路変換ミラーＭに異物が付着することを防止する。より詳しくは、ミラー保護膜５は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ミラー形成溝部４を塞ぐように、フレキシブル光導波路２上に設けられている。

なお、ミラー保護膜５は、必ずしもフレキシブル光導波路３の全面を覆う必要はない。即ち、ミラー保護膜５は、ミラー形成溝部４を含む領域、あるいは、ミラー形成溝部４のうち少なくとも光路変換ミラーＭ１，Ｍ２とその近傍を覆うように設けられていればよい。

充填部材６は、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４に充填されている。より詳しくは、充填部材６は、ミラー形成溝部４およびミラー保護膜５により画成される空間（三角柱状の空間）に充填されており、図１に示すように、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を被覆しないように充填されている。この充填部材６により、端部４ａからミラー形成溝部４内に異物が入り込んで、光路変換ミラーＭに付着することを防止できる。

なお、充填部材６は、樹脂（例えばエポキシ樹脂）、あるいはゴム（例えばシリコーンゴム）等である。

接着剤シート８は、接着性を有するシートであり、例えば、シート状の光学接着剤である。フレキシブル光導波路３は、この接着剤シート８を介してフレキシブルプリント配線板２に固定されている。

なお、接着剤シート８は、信号光の波長（例えば８５０ｎｍ）において吸収の少ないものが好ましい。接着材シート８による信号光の吸収が許容できる場合には、信号光の光路を跨ぐように接着剤シート８を配置してもよい。一方、許容できない場合には、光路を避けるように開口を設けた接着剤シート８を用いる。

また、接着剤シート８は、フレキシブル光導波路３の全体にわたって設けられている必要はない。例えば、接着剤シート層８は、フレキシブル光導波路３の端部にのみ設けられてもよい。

なお、フレキシブル光導波路３のクラッド３ｂに接着性を有する材料を用いることで、接着剤シート８を省略してもよい。この場合、クラッド３ｂのうちフレキシブルプリント配線板２に面するクラッド層３ｂ１は、可撓性および接着性を有する材料からなり、フレキシブル光導波路３はフレキシブルプリント配線板２上に直接固定される。

次に、上記の光導波路付きフレキシブルプリント配線板１の製造方法について、図３Ａ〜図３Ｄを参照して説明する。図３Ａおよび図３Ｂはいずれも、上側の図が側面図であり、下側の図が当該側面図に対応する下面図である。図３Ｃおよび図３Ｄは、実装パッド２ａ，２ｂを通り且つコア３ａに平行な直線に沿う断面図である。

まず、フレキシブル光導波路３の製造方法について、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。

可撓性を有するクラッド層３ｂ１と、可撓性を有するコア層とを貼り合わせる。そして、図３Ａ（１）に示すように、クラッド層３ｂ１に張り合わされたコア層をパターニングすることにより、所定の光導波路形状を有するコア３ａを形成する。クラッド層３ｂ１の厚さは、例えば２０μｍであり、コア層の厚さは、例えば５０μｍである。コア３ａの幅は、例えば５０μｍである。

コア層の加工方法としては、ＵＶ光による露光工程、およびアルカリ溶液(又は有機溶剤)等を用いた現像工程を含むフォトファブリケーション手法が挙げられる。

また、フォトブリーチング手法またはインプリント手法などを用いて、コア３ａを形成してもよい。いずれの手法も、現像工程が不要である。

フォトブリーチング手法は、単一の材料から露光・加熱処理のみで、屈折率の異なるコアとクラッドを有するポリマー光導波路を作製することが可能である。単一の材料からポリマー光導波路を作製可能であるため、コスト的に有利である。

インプリント手法は、ＵＶ硬化型で屈折率の異なる透明材料を組み合わせた光導波路材料と、コアの形状に対応した凹凸パターンを有する原版とを用いる。具体的には、光導波路材料に原版を接触させた後、ＵＶ光を照射して透明材料を硬化させる。その後、硬化したコア材料から原版を引き離すことで、所望の形状のコア３ａを得る。

次に、図３Ｂ（２）に示すように、コア３ａを覆うように、クラッド層３ｂ１に可撓性を有するクラッド層３ｂ２（例えば７０μｍ厚）を貼り合わせる。そして、コア３ａおよびクラッド層３ｂ１，３ｂ２をＵＶ光又は熱などで硬化させることにより、フレキシブル光導波路３を作製する。

次に、図３Ｃ（３）に示すように、フレキシブルプリント配線板２の下面の所定の位置に、接着剤シート８を介してフレキシブル光導波路３を貼り合わせる。その後、ＵＶ光などを照射することにより、接着剤シート８を硬化させる。これにより、図３Ｃ（３）に示す光導波路付きＦＰＣ基材１０が作製される。

次に、図３Ｃ（４）に示すように、コア３ａと交差する方向に沿ってフレキシブル光導波路３をダイシング加工することにより、ミラー形成溝部４を形成する（ミラー形成工程）。例えば、直径５０ｍｍのブレードを用いて、ブレード回転数３００００ｒｐｍ、ブレード送り速度３ｍｍ／秒の条件で、ミラー形成溝部４を形成する。ミラー形成溝部４の側面に露出したコア３ａの端面により、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２が構成される。ミラー形成溝部４の幅は、例えば１００μｍである。

なお、図３Ｃ（４）は、４５°ブレードを用いてミラー形成溝部４を形成した場合を示しているが、その他のブレード（９０°ブレードなど）を用いてミラー形成溝部４を形成してもよい。

次に、図３Ｄ（５）に示すように、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を被覆しないように、ミラー形成溝部４に充填部材６を充填する（充填工程）。より詳しくは、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２とミラー形成溝部４の端部４ａとの間におけるミラー形成溝部４内に、樹脂を滴下する。そして、オーブンで加熱することにより、滴下した樹脂を硬化させる。

なお、ミラー形成溝部４内に滴下する樹脂の粘度については、ＢＨ型回転粘度計により測定した２５℃における粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満の場合、樹脂の吐出量の制御が困難であり、一方、粘度が８０００ｍＰａ・ｓを上回る場合、ミラー形成溝部４を十分に樹脂で充填できずにボイドが発生するおそれがある。よって、例えば、粘度が４７００ｍＰａ・ｓの樹脂を使用する。

次に、図３Ｄ（５）に示すように、ミラー形成溝部４を塞ぐようにミラー保護膜５をフレキシブル光導波路３に貼り合わる（ミラー保護膜形成工程）。

ミラー保護膜５は、例えば、絶縁フィルムおよび該絶縁フィルム上に形成された接着剤層を有するカバーレイである。この場合、まず、接着剤層がフレキシブル光導波路３に接するように、フレキシブル光導波路３上にカバーレイを配置する。その後、カバーレイの接着剤層がミラー形成溝部４に流れ出さない程度の温度の比較的低い温度でカバーレイをフレキシブル光導波路３にラミネートし、その後、接着剤層を熱硬化させる。

例えば、真空ラミネータを用いて１００℃／３０秒間／２ＭＰａの条件でフレキシブル光導波路３にカバーレイをラミネートする。その後、例えば１５０℃／２時間の条件で、カバーレイの接着剤層を熱硬化させる。

上記工程を経て、図１および図２に示す光導波路付きフレキシブルプリント配線板１が作製される。

なお、接着剤シート８を用いずに、フレキシブル光導波路３をフレキシブルプリント配線板２に直接固定してもよい。この場合の製造方法は、次の通りである。

まず、フレキシブルプリント配線板２の下面の所定の位置に、可撓性および接着性を有する第１のクラッド層を貼り合わせる。

次に、フレキシブルプリント配線板２上の第１のクラッド層に可撓性を有するコア層を貼り合わせる。そして、フォトファブリケーション手法などを用いてコア層をパターニングすることにより、所定の光導波路形状のコアを形成する。

次に、コアを覆うように第１のクラッド層に可撓性を有する第２のクラッド層を貼り合わせる。

このようにして、フレキシブルプリント配線板２に直接固定されたフレキシブル光導波路３を作製することが可能である。なお、信号光の光路として貫通孔が設けられたフレキシブルプリント配線板２を用いる場合には、貼り合わせの際に第１のクラッド層やコア層の一部が該貫通孔に入る込むことを避けるため、平坦度を得ることが容易な平板プレス等を使用することが好ましい。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板１を用いて、次のようにして光伝送モジュールを作製する。

まず、図３Ｄ（５）に示すように、面発光素子１１及び面受光素子１２をフレキシブルプリント配線板２の上面に実装する。面発光素子１１及び面受光素子１２は、光軸が光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に合うように、フリップチップボンダ等により高精度に位置決めされる。

即ち、面発光素子１１については、発光部１１ａから出射された信号光が光路変換ミラーＭ１で反射しコア３ａ内を伝搬するように位置決めし、面受光素子１２については、光路変換ミラーＭ２で反射した信号光が面受光素子１２の受光部１２ａに入射するように位置決めする。

その後、超音波接合（金―金超音波接合など）により、面発光素子１１および面受光素子１２を実装パッド２ａおよび実装パッド２ｂにそれぞれ電気的に接続する。面発光素子１１の電極１１ｂは、フレキシブルプリント配線板２の実装パッド２ａに電気的に接続され、面受光素子１２の電極１２ｂは、フレキシブルプリント配線板２の実装パッド２ｂに電気的に接続される。

その後、図３Ｄ（５）に示すように、透明性の高い（即ち信号光の吸収の少ない）封止樹脂１３で面発光素子１１及び面受光素子１２を固定する。この封止樹脂１３は、光半導体素子を固定するとともに、光半導体素子とフレキシブルプリント配線板２との間の空間に充填され、接続部分を保護するものである。

上記工程を経て、図３Ｄ（５）に示す、可撓性のケーブル部を有する薄型の光伝送モジュールが作製される。

以上説明したように、本実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板１では、ミラー保護膜５がミラー形成溝部４を塞ぐとともに、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４には充填部材６が充填されている。即ち、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２が形成された部分のミラー形成溝部４は、充填部材６が充填されず空気層になっており、それ以外の部分のミラー形成溝部４には、充填部材６が充填されている。これにより、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２は外部から遮断され、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に異物が付着して反射率が低下することが防止される。

よって、第１の実施形態によれば、ミラー形成溝部４に金属膜等の保護膜を形成することなく、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を保護することができる。

また、第１の実施形態によれば、コア３ａの端面（ミラー面）に金属膜を形成しないため、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２で信号光を全反射（反射率１００％）させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との相違点の一つは、ミラー形成溝部４に滴下された樹脂を複数の方向に分散して流出させるためのミラー保護溝部７が設けられていることである。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４は、第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａの上面図を示している。この光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａは、第１の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａに比べて、幅がさらに狭く、例えば２ｍｍ程度である。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａは、フレキシブルプリント配線板２と、フレキシブル光導波路３と、ミラー形成溝部４と、ミラー保護膜５と、充填部材６と、接着剤シート８とを備えているのに加えて、ミラー保護溝部７をさらに備えている。

ミラー保護溝部７は、硬化前の充填部材６が光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を被覆するまで広がらないように、フレキシブル光導波路３に設けられた溝である。ミラー保護溝部７は、ミラー形成溝部４から分岐するように光路変換ミラーＭ１，Ｍ２とミラー形成溝部４の端部４ａとの間に溝状に形成されている。

本実施形態では、ミラー保護溝部７は、ミラー形成溝部４と交差するように形成されている。図４に示す例では、ミラー保護溝部７は、ミラー形成溝部４と直交するように設けられている。

なお、ミラー保護溝部７は、コア３ａと干渉しなければ、ミラー形成溝部４と直角以外の角度で交差してもよい。

また、ミラー保護溝部７は、図４のように、ミラー形成溝部４の両側の側面から互いに反対方向に向かって延在する形態に限らない。例えば、ミラー保護溝部７は、ミラー形成溝部４の片側の側面のみから延在するように形成されてもよい。
充填部材６は、その一部がミラー形成溝部４からミラー保護溝部７に流出した状態で硬化している。

次に、上記の光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａの製造方法について、図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明する。なお、途中までの工程は第１の実施形態と同じであるため、詳しい説明を省略する。

図５Ａ（１）に示すように、第１の実施形態と同様、ダイシング加工により、フレキシブル光導波路３にミラー形成溝部４（光路変換ミラーＭ１，Ｍ２）を形成する。図５Ａ（１）は、実装パッド２ａ，２ｂを通り且つコア３ａに平行な直線に沿う断面図を示している。

次に、図５Ａ（２）および図５Ｂ（３）に示すように、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２とミラー形成溝部４の端部４ａとの間に、ミラー保護溝部７を形成する（ミラー保護溝形成工程）。図５Ａ（２）は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図を示し、図５Ｂ（３）は上面図を示している。

例えば、コア３ａと平行な方向に沿ってフレキシブル光導波路３をダイシング加工することにより、ミラー保護溝部７を形成する。このミラー保護溝部７の形成は、ミラー形成溝部４を形成した後に、連続して行うことが可能である。

ミラー保護溝部７は、例えば、直径５０ｍｍのブレードを用いて、ブレード回転数３００００ｒｐｍ、ブレード送り速度１０ｍｍ／秒の条件で形成する。ミラー保護溝部７の内面は荒れていても問題にならないため、ミラー形成溝部４を形成する場合よりもブレード送り速度を速くすることが可能である。ミラー保護溝部７の幅は、例えば１００μｍである。ミラー保護溝部７の長さは、コア３ａに干渉しない程度の長さであればよく、例えば２ｍｍである。

なお、図５Ａ（２）は、４５°ブレードを用いてミラー保護溝部７を形成した場合を示しているが、その他のブレード（９０°ブレードなど）を用いてミラー保護溝部７を形成してもよい。また、ミラー保護溝部７は、ダイシング加工に限らず、他の加工方法（レーザ加工など）により形成してもよい。

次に、図５Ｂ（３）に示すように、所定の滴下ポイントにおけるミラー形成溝部４内に、樹脂（硬化前の充填部材６）を滴下する。樹脂の滴下ポイントは、ミラー保護溝部７がミラー形成溝部４から分岐する部分（以下、「分岐ポイント」ともいう。）と、ミラー形成溝部４の端部４ａとの間である。例えば、滴下ポイントは、分岐ポイントから端部４ａに向かって５００μｍ程度離れた位置である。

滴下された樹脂は、滴下ポイントからミラー形成溝部４に沿って（図５Ｂにおいては上下方向に）広がっていく。光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の方向に広がった樹脂は、その一部がミラー保護溝部７に流出する。このように樹脂は、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に向かう方向以外にも分散して流出する。このため、樹脂は、分岐ポイントから光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に向かってわずかに広がるのみで、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２まで到達しない。

なお、ミラー形成溝部４内に滴下する樹脂の粘度については、ＢＨ型回転粘度計により測定した２５℃における粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満の場合、樹脂の吐出量の制御が困難となるおそれがあり、一方、粘度が８０００ｍＰａ・ｓを上回る場合、ミラー形成溝部４を十分に樹脂で充填できずにボイドが発生するおそれがある。よって、例えば、粘度が４７００ｍＰａ・ｓの樹脂を使用する。

その後、オーブンで加熱することにより、滴下した樹脂を硬化させ、充填部材６を形成する。

次に、図５Ｃ（４）に示すように、ミラー形成溝部４を塞ぐようにミラー保護膜５をフレキシブル光導波路３に貼り合わる（ミラー保護膜形成工程）。

ミラー保護膜５は、例えば、第１の実施形態で説明したカバーレイでもよい。この場合、まず、接着剤層がフレキシブル光導波路３に接するように、カバーレイをフレキシブル光導波路３の上に配置する。その後、カバーレイの接着剤層がミラー形成溝部４に流れ出さない程度の温度の比較的低い温度でカバーレイをフレキシブル光導波路３にラミネートし、その後、接着剤層を熱硬化させる。

例えば、真空ラミネータを用いて１００℃／３０秒間／２Ｍｐａの条件でフレキシブル光導波路３にカバーレイをラミネートする。その後、例えば１５０℃／２時間の条件で、カバーレイの接着剤層を熱硬化させる。

上記の工程を経て、第２の実施形態に係る光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａが作製される。

なお、上記の説明では、ミラー形成溝部４を形成した後、ミラー保護溝部７を形成したが、形成順序は逆であってもよい。この場合、前述のミラー形成工程の前に、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の形成予定領域に交差するように、ミラー保護溝部７を形成する。その後、ミラー形成工程において、ミラー保護溝部７に接続するようにミラー形成溝部４を形成する。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａを作製した後、図５Ｃ（５）に示すように、面発光素子１１及び面受光素子１２をフレキシブルプリント配線板２の上面に実装する。その後、透明性の高い（即ち信号光の吸収の少ない）封止樹脂１３で面発光素子１１及び面受光素子１２を固定する。これにより、光伝送モジュールが作製される。

光導波路付きフレキシブルプリント配線板１Ａでは、第１の実施形態と同様、ミラー保護膜５がミラー形成溝部４を塞ぐとともに、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４には充填部材６が充填されている。

よって、第２の実施形態によれば、ミラー形成溝部４に金属膜等の保護膜を形成することなく、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を保護することができる。

また、第２の実施形態によれば、コア３ａの端面（ミラー面）に金属膜を形成しないため、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２で信号光を全反射（反射率１００％）させることができる。

さらに、第２の実施形態では、フレキシブル光導波路３にミラー保護溝部７が形成されているため、ミラー形成溝部４内に滴下された樹脂の流出が複数の方向に分散する。

よって、フレキシブル光導波路３（フレキシブルプリント配線板２）の幅が狭い場合であっても、滴下した樹脂が光路変換ミラーＭ１，Ｍ２まで達しないようにして、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４を樹脂で充填することができる。

換言すれば、第２の実施形態によれば、滴下された樹脂の光路変換ミラーＭ１，Ｍ２方向への広がり量が減少するため、フレキシブル光導波路３の幅をより狭めることができる。その結果、例えば、従来よりも幅の狭い（細い）光伝送モジュールを、歩留まり良く製造することができる。

以上、本発明に係る２つの実施形態について説明した。いずれの実施形態でも、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２を金属膜で覆う必要がない。即ち、スパッタや蒸着による金属膜の形成工程や、金属膜形成の前処理としてのマスク形成工程、金属膜の樹脂封止工程が不要である。よって、煩雑な工程を必要とせずに、光導波路付きフレキシブルプリント配線板を製造することができ、歩留まりや製造コストの点で有利である。

なお、上記実施形態の説明では、図５Ｂ（３）に示すように、４本のミラー保護溝部７を形成しているが、本発明はこれに限らず、左右２本のミラー保護溝部７を１本のミラー保護溝部７として形成してもよい。即ち、同一直線上に形成されるミラー保護溝部７は、連続した一つの溝として形成してもよい。これにより、ミラー保護溝部７の形成工程を簡略化することができる。

また、上記実施形態の説明では、図５Ｂ（３）に示すように、１つの滴下ポイントにつき、ミラー形成溝部４に交差するミラー保護溝部７を１本形成しているが、本発明はこれに限らない。即ち、１つの滴下ポイントにつき、ミラー形成溝部４に交差するミラー保護溝部７を複数本形成してもよい。

また、ミラー保護溝部７は、ダイシング加工またはレーザ加工等により、ミラー形成溝部４よりも深く形成してもよい。これにより、ミラー形成溝部４からミラー保護溝部７に流出する樹脂の量が増える。よって、分岐ポイントから光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に向かう樹脂の広がりをさらに短くすることができる。その結果、より幅の狭いフレキシブル光導波路についても、滴下した樹脂が光路変換ミラーＭ１，Ｍ２まで達しないようにして、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４を樹脂で充填することができる。

また、ミラー保護溝部７は、ミラー形成溝部４の端部４ａから光路変換ミラーＭ１，Ｍ２に向かって分岐するように形成されていることが好ましい。即ち、端部４ａから光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の方向を見たときに、ミラー形成溝部４が２つの溝部に分岐するように見えるように、ミラー保護溝部７が形成されていることが好ましい。これにより、ミラー形成溝部４からミラー保護溝部７に樹脂が流出し易くなる。よって、より幅の狭いフレキシブル光導波路についても、滴下した樹脂が光路変換ミラーＭ１，Ｍ２まで達しないようにして、光路変換ミラーＭ１，Ｍ２の両側のミラー形成溝部４を樹脂で充填することができる。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１Ａ 光導波路付きフレキシブルプリント配線板
２ フレキシブルプリント配線板
２ａ，２ｂ 実装パッド
３ フレキシブル光導波路
３ａ コア
３ｂ クラッド
３ｂ１，３ｂ２ クラッド層
４ ミラー形成溝部
４ａ 端部
５ ミラー保護膜
６ 充填部材
７ ミラー保護溝部
８ 接着剤シート
１０ 光導波路付きＦＰＣ基材
１１ 面発光素子
１１ａ 発光部
１１ｂ 電極
１２ 面受光素子
１２ａ 受光部
１２ｂ 電極
１３ 封止樹脂
Ｍ１，Ｍ２ 光路変換ミラー

Claims (11)

1. 表面実装型の光半導体素子を実装するための実装パッドが一方の主面に設けられたフレキシブルプリント配線板と、
   コアおよび前記コアの外周を覆うクラッドを有し、前記フレキシブルプリント配線板の他方の主面側に設けられたフレキシブル光導波路と、
   平面視して前記コアと交差し且つ前記フレキシブル光導波路の一方の端辺から他方の端辺まで延在し、側面視して前記フレキシブル光導波路の前記クラッドから溝状に形成され、側面に露出した前記コアの端面が信号光の光路を変換する光路変換ミラーを構成する、ミラー形成溝部と、
   前記ミラー形成溝部を塞ぐように、前記フレキシブル光導波路上に設けられたミラー保護膜と、
   前記ミラー形成溝部および前記ミラー保護膜により画成される空間に、前記光路変換ミラーを被覆しないように充填された充填部材と、
   を備えることを特徴とする光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
2. 前記ミラー形成溝部から分岐するように前記光路変換ミラーと前記ミラー形成溝部の端部との間に溝状に形成されたミラー保護溝部をさらに備え、
   前記充填部材は、その一部が前記ミラー形成溝部から前記ミラー保護溝部に流出した状態で硬化していることを特徴とする請求項１に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
3. 前記ミラー保護溝部は、前記ミラー形成溝部の端部から前記光路変換ミラーに向かって分岐するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
4. 前記ミラー保護溝部は、前記ミラー形成溝部と交差するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
5. 前記フレキシブル光導波路は、接着性を有する接着剤シートを介して前記フレキシブルプリント配線板に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
6. 前記フレキシブル光導波路の前記クラッドのうち前記フレキシブルプリント配線板に面するクラッド層は可撓性および接着性を有する材料からなり、
   前記フレキシブル光導波路は、前記フレキシブルプリント配線板上に直接固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板。
7. 表面実装型の光半導体素子を実装するための実装パッドが一方の主面に設けられたフレキシブルプリント配線板と、コアおよび前記コアの外周を覆うクラッドを有し、前記フレキシブルプリント配線板の他方の主面側に設けられたフレキシブル光導波路とを備える光導波路付きＦＰＣ基材を用意する工程と、
   前記コアと交差する方向に沿って前記フレキシブル光導波路の前記コアおよび前記クラッドをダイシング加工することにより、前記フレキシブル光導波路の一方の端辺から他方の端辺まで延在し、かつ側面に前記コアの端面が露出するミラー形成溝部を形成するミラー形成工程と、
   前記ミラー形成溝部の側面に露出した前記コアの端面により構成される光路変換ミラーを被覆しないように、前記ミラー形成溝部に充填部材を充填する充填工程と、
   前記ミラー形成溝部を塞ぐようにミラー保護膜を前記フレキシブル光導波路に貼り合わるミラー保護膜形成工程と、
   を備えることを特徴とする光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
8. 前記充填部材を充填する前に、前記光路変換ミラーと前記ミラー形成溝部の端部との間に、前記ミラー形成溝部から分岐したミラー保護溝部を形成するミラー保護溝形成工程をさらに備え、
   前記充填工程において、
   前記ミラー保護溝部が前記ミラー形成溝部から分岐する部分と、前記ミラー形成溝部の端部との間における、前記ミラー形成溝部内に、硬化前の前記充填部材を滴下する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
9. 前記ミラー保護溝形成工程において、レーザ加工またはダイシング加工により、前記ミラー保護溝部を形成することを特徴とする請求項８に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
10. 前記充填工程において、前記硬化前の充填部材として、粘度が３０００ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下の樹脂を滴下することを特徴とする請求項８または９に記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。
11. 前記ミラー保護膜形成工程において、
    前記ミラー保護膜として、絶縁フィルムおよび前記絶縁フィルム上に形成された接着剤層を有するカバーレイを用意し、
    前記接着剤層が前記フレキシブル光導波路に接するように、前記カバーレイを前記フレキシブル光導波路の上に配置し、
    前記カバーレイの前記接着剤層が前記ミラー形成溝部に流れ出さない程度の温度で前記カバーレイを前記フレキシブル光導波路にラミネートし、その後、前記接着剤層を熱硬化させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の光導波路付きフレキシブルプリント配線板の製造方法。

Images