JPH11183749A - 光回路基板とその製造法 - Google Patents

光回路基板とその製造法

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JPH11183749A
JPH11183749A JP9352859A JP35285997A JPH11183749A JP H11183749 A JPH11183749 A JP H11183749A JP 9352859 A JP9352859 A JP 9352859A JP 35285997 A JP35285997 A JP 35285997A JP H11183749 A JPH11183749 A JP H11183749A
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hole
optical fiber
circuit board
substrate
optical
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義之 ▲つる▼
Yoshiyuki Tsuru
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Abstract

(57)【要約】 【課題】スペースを取らずに精度よく光回路を接続する
ことのできる光回路基板と、そのような光回路基板を効
率よく製造する。 【解決手段】基板表面に光ファイバーを回路状に載置固
定した光回路基板であって、光ファイバーの端部が基板
表面に対して４５度の角度を有するように切断されてお
り、その切断面の真下に基板を貫通する穴を有する光回
路基板とその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に光ファイ
バーを回路状に敷設固定した光回路基板とその製造法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバは、周波数が非常に高い光を
搬送波として用いる通信に使用され、遠距離を損失が少
なく高品位の伝送ができる通信媒体として発達してきて
いる。このように遠距離の通信に用いるために開発され
た光ファイバを、近年、情報量の少ない電線に代えて短
距離の通信や装置の中での伝送に用いることが提案さ
れ、開発されてきている。
【０００３】例えば、特開昭６１−１８６９０８号公報
には、光−電子間の相互変換によって行う通信システム
や計測システムにおいて、光能動素子、光受動素子、及
び光能動素子の駆動回路を設けた基板を３層以上設け、
その基板間に光回路を配設したものが開示されている。
ここで、光ファイバについては、ＵＶ樹脂基板に、２本
の光ファイバを２ｍｍ間隔で長さ６０ｍｍの光分岐・結
合器を設けたと記載されている。
【０００４】また、特開平１−１８０５０５号公報に
は、光ファイバを基板上に接着層を介して敷設するとい
う光回路形成方法が開示されている。ここで、光ファイ
バは、ＡＢＳ樹脂基板にアクリル系の粘着層を形成した
ものに、敷設するためのツールを用いて敷設したと記載
されている。
【０００５】さらにまた、特開平４−３１１９０５号公
報には、リジッドな基板に光ファイバを挟んだフレキシ
ブルな基材を貼り、そのフレキシブルな基材をリジッド
な基板の途中から浮かせて、光ファイバの先端を、コネ
クタに接続できるようにした回路板が開示されている。
【０００６】さらにまた、特開平１−１８３６０５号公
報に開示されているように、基板端面に、光ファイバか
らの光を傾斜して受ける集光レンズを有する光回路基板
が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６１
−１８６９０８号公報に開示されてように、光−電子間
の相互変換によって行う通信システムや計測システムに
おいて、光能動素子、光受動素子、及び光能動素子の駆
動回路を設けた基板を３層以上設け、その基板間に光回
路を配設すると、基板の厚さが厚くなり、また、光回路
に故障があると、電子回路を含む全ての基板部分を取り
替えなければならず、経済的でないという課題があっ
た。また、このような方法では、光インターコネクショ
ンに必要とされる位置合わせ精度と光素子などが電気的
に実装されている精度とに大きなギャップがあるため、
光インターコネクション部分にかなりの精度ギャップを
吸収するための余裕が必要であり、基板の大きさが大き
くなり実用的でないという課題もあった。
【０００８】そういう意味では、特開平１−１８０５０
５号公報や特開平４−３１１９０５号に開示されたよう
に、光回路のみを独立させたもののほうが経済的であ
る。
【０００９】しかし、特開平１−１８０５０５号のよう
に、接着層の上にツールで敷設すると、光ファイバの全
ての部分が接着剤に固定され、光回路から信号を取り出
すためには、その部分を剥がすか、あるいは、その部分
を固定しないようにしなければならず、固定されない光
ファイバーが破損し易いという課題があった。
【００１０】また、特開平４−３１１９０５号のよう
に、リジッドな基板に光ファイバを挟んだフレキシブル
な基材を貼り、そのフレキシブルな基材をリジッドな基
板の途中から浮かせて、光ファイバの先端を、コネクタ
に接続できるようにしても、固定されない光ファイバー
が破損し易いことに変わりはなく、かつ、浮かせた光フ
ァイバの先端に接続する光コネクタは、部品面積が大き
いために光インターコネクション部が大きくなるという
課題があると共に、コネクタを接続する作業時に移動を
必要とするため固定されないファイバーの長さが長くな
るという課題もあった。
【００１１】さらに、特開平１−１８３６０５号公報に
記載されているように、基板端面に、光ファイバからの
光を傾斜して受ける集光レンズを設けると、傾斜角度を
小さくすると光ファイバーの固定位置を低くしなければ
ならず、大きくすると基板の高さが高くなるという課題
があった。
【００１２】本発明は、スペースを取らずに精度よく光
回路を接続することのできる光回路基板と、そのような
光回路基板を効率よく製造する方法に関する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光回路基板は、
基板表面に光ファイバーを回路状に載置固定した光回路
基板であって、光ファイバーの端部が基板表面に対して
４５度の角度を有するように切断されており、その切断
面の真下に基板を貫通する穴を有することを特徴とす
る。
【００１４】この光ファイバーの切断面の真下に設けた
穴が、光回路を接続する穴であり、光は、４５度に切断
された光ファイバーの端部で、全反射して光ファイバに
垂直な穴に導かれる。
【００１５】この穴は、光透過性の樹脂で充填されてい
てもよく、使用しているときに、周囲からほこりやごみ
を堆積しないので光接続路を確保し易い。
【００１６】この穴には、光ファイバーの切断面の真下
に設けた穴の光ファイバーと接しない面に、受発光素子
の光入出力部位が位置あわせして接続されていてもよ
く、基板と垂直に素子を取り付けるので、実装面積がす
くなくでき、また、基板の厚さも厚くならずにすむ。
【００１７】穴に充填された光透過性の樹脂を、穴内壁
側と穴中心側で異なる屈折率の樹脂で構成し、穴内壁側
の樹脂の屈折率よりも穴中心側の樹脂の屈折率が大きい
ものを使用すれば、接続の損失を小さくでき好ましい。
さらに、この穴内に、レンズを設けることもできる。
【００１８】基板には、絶縁基板もしくは内層回路基板
にプリプレグで絶縁処理されたものの表面に導体回路を
有するもの、導体回路層と光回路層とを別々に有するも
の、あるいは、導体回路基板と光回路基板とを組み合わ
せたものを使用することができる。また、基板材料に
は、樹脂フィルムを用い、光ファイバーの固定手段に接
着剤コート樹脂フィルム、接着性樹脂フィルムもしくは
感光性樹脂を用いることもできる。
【００１９】光回路基板に、その平面形状において、切
り込み部または突出部が形成されており、その切り込み
に囲まれた部分または突出部に、光ファイバーが光回路
基板の主要部分から連続して敷設されており、その切り
込みに囲まれた部分または突出部に、切断面が設けられ
ているものを使用することができる。
【００２０】このような光基板は、例えば、基板を貫通
する穴をあけ、基板表面に、光ファイバーを回路状に載
置固定し、光ファイバーの端部を、先に設けた穴の箇所
で基板表面に対して４５度の角度を有するように切断す
ることによって製造することができる。
【００２１】また、基板を貫通する穴をあけ、基板表面
に、光ファイバーを回路状に載置しながら、光ファイバ
ーの端部を、先に設けた穴の真上に切断面が固定される
ように、かつ基板表面に対して４５度の角度を有するよ
うに切断することによっても製造することができる。
【００２２】さらに、基板表面に、光ファイバーを回路
状に載置固定し、光ファイバーの端部を、先に設けた穴
の箇所で基板表面に対して４５度の角度を有するように
切断し、基板の裏面から、光ファイバーの切断面の真下
に穴を設けることによっても製造することができる。
【００２３】さらにまた、基板表面に、光ファイバーを
回路状に載置しながら、光ファイバーの端部を、後に設
ける穴の真上に切断面が固定されるように、かつ基板表
面に対して４５度の角度を有するように切断し、基板の
裏面から、光ファイバーの切断面の真下に穴を設けるこ
とによっても製造することができる。
【００２４】光ファイバーの敷設は、基板上に設けた粘
着フィルムもしくは接着フィルム上に、光ファイバーを
供給しながら、ＮＣ装置によりその固定位置を変えて圧
接もしくは熱圧接することにより行うことができる。
【００２５】光ファイバーの切断面を、研磨材、弗化水
素酸、ホウ弗化水素酸、溶剤などにより略鏡面化するこ
とにより、より損失を抑制でき好ましい。
【００２６】信号光透過性の樹脂の充填の度合いによ
り、樹脂表面形状をコントールすることができ、充填を
穴内の体積よりも多めに行って凸レンズ形状としたり、
充填を穴内の体積よりも少な目に行って凹レンズ形状と
することができる。
【００２７】穴内に信号光透過性の樹脂を充填した後
に、光ファイバーと接しない穴の開口部にレンズを接着
することもできる。
【００２８】光接続のための穴を設けるためには、レー
ザーを用いることができ、また、感光性樹脂シートを用
い、露光・現像により穴を設けることもできる。光透過
性の樹脂を２種類用い、穴を屈折率の小さい光透過性の
樹脂で埋めた後、元の穴よりも小さい直径に穴をあけ、
そこに、屈折率の大きい光透過性の樹脂を埋めることも
できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明は、基板表面に光ファイバ
ーを回路状に載置固定してなる光ファイバー基板におい
て、基板材料が樹脂フィルムであり、ファイバーの固定
手段が接着剤コート樹脂フィルム、接着性樹脂フィルム
もしくは感光性樹脂であり、ファイバー載置面側から該
ファイバーの信号取り出し部位を切断面がファイバーの
軸方向に対し、４５度の角度を有するように切断する。
その後、該基板の裏面側からファイバーの４５度切断部
位に対し、該ファイバーの軸方向に直角の穴を形成した
ことを特徴とする光ファイバー配線基板である。本発明
に用いる光ファイバーは、石英ファイバーが耐レーザー
光性の点で好適であるが、耐レーザー光性があればプラ
スチックファイバーもしくは金属皮膜を設けたプラスチ
ックファイバーも使用できる。光ファイバーに樹脂など
がコートされているものも、レーザー光により除去可能
で有れば使用できる。光ファイバーを基板上に回路状に
載置固定する手段は、基板上に粘着性を有する接着シー
トを積層し、その上に熱及びもしくは超音波の治具によ
り圧着し、Ｘ−Ｙテーブルなどの手段により回路を形成
することができる。更に必要ならば、固定したファイバ
ー上にプリプレグ、接着剤樹脂フィルムあるいは感光性
樹脂などにより、保護固定層を設けることができる。
【００３０】本発明における基板裏面から光ファイバー
に対して設ける穴は、赤外線レーザー、エキシマレーザ
ーが使用可能であるが、熱的影響を小さくするために短
パルスで、時間当たりのエネルギー密度の高いレーザー
光が適している。プラズマにより穴をあけることも可能
であるが、マスクの併用が必要である。レーザー光で穴
あけ可能な樹脂は、エポキシ、ポリイミドなどの積層板
で良く用いられる材料が使用可能で、有機、無機のフィ
ラーもレーザー穴あけを阻害しない範囲で使用可能であ
る。充填方法はプレス、注型、印刷などが使用可能であ
る。
【００３１】本発明におけるファイバーの切断法は、例
えば厚さ２５０μｍ、刃先が回転刃の回転面の片側に対
して４５度の角度を有するダイヤモンドカッター、ダイ
シングソーなどの回転刃によって形成可能であるし、刃
先が９０度の同様な回転刃を基板表面に対して４５度傾
けて切断することも可能である。
【００３２】本発明におけるレーザー光により形成した
基板の穴に、光透過性の樹脂を充填することにより、光
ファイバーへの光信号の入出力を良くすることができ
る。その場合、ファイバーのクラッド層の屈折率と等し
いか、やや高い屈折率であることが好ましい。光透過性
樹脂の基板面露出形状をレンズ状に形成すると信号伝達
効率を向上できる。光透過性樹脂の基板表面露出部に微
小なレンズ形状の物を接着させることも好適である。こ
のような信号光透過性の樹脂としては、アクリル系樹脂
のように透明な樹脂であることが好ましいが、エポキシ
樹脂、特にアクリル変性のエポキシ樹脂やフッ素含有型
のエポキシ樹脂、あるいはポリイミド樹脂などのような
樹脂でもよく、光が透過する樹脂であればどのようなも
のでも使用できる。
【００３３】形成した穴に信号光透過性の樹脂を充填し
た後、再度該基板の裏面側からより径の小さい穴を形成
し、最初に充填した樹脂より屈折率のやや大きい樹脂を
充填することは、穴部分の信号伝達効率の向上に更に好
適である。
【００３４】基板裏面側に位置する光信号の受発光素子
と光透過性樹脂の基板裏面露出部、基板表面のレンズ形
状の物あるいは直接光ファイバー切断部とを光透過性樹
脂で接続することは、信号伝達効率の向上に更に好適で
ある。
【００３５】光ファイバーの４５度切断面に低屈折率材
料層を形成することは、切断面における光の漏れの抑制
に好適であり、ファイバーのコアより低屈折率であると
さらに好適である。
【００３６】光ファイバーの信号取り出し部位の基板に
コの字状の切り込みを入れるには、カッターナイフ、ル
ーターなどが使用できる。
【００３７】本発明によれば、ピッグテールを使用しな
いため光ファイバーの折損の心配が少なく、レーザー光
により光の取り出し穴を作るため光の取り出しが容易で
ある。また、光の取り出しのためのファイバーの反射面
形成に、固定されたファイバーを切断する手法を用いて
いるので作製が容易である。これらの構造により光接続
のための面積が小さい光インターコネクション用の光フ
ァイバー配線基板が得られる。また、光ファイバー配線
基板全体をフレキシブルな材料で形成することにより、
ファイバー光入出部と光素子との位置合わせを基板の変
形を用いて容易にでき、また基板に入れたコの字状の切
り込みは、同様に位置合わせをより容易にすると共に、
素子とファイバーとの光接続の部分だけを取り出すこと
ができ、接続の信頼性を高めることが可能になる。
【００３８】
【実施例】実施例１ ７０μｍ厚のポリイミドフィルムを基板とし、アクリル
ゴム系の粘着フィルムを基板の片面に貼り付け、超音波
振動による圧接治具及びＮＣ駆動のＸ−Ｙテーブルによ
り直径１２５μｍのマルチモード石英光ファイバーを敷
設した。このファイバー敷設面に硬化後に可撓性を有す
るアミドエポキシ感光性樹脂を１００μｍ塗布、真空脱
泡後紫外線により硬化させた。この感光性樹脂層形成を
２回繰り返してファイバーの保護固定層を形成した。次
に、光ファイバーの信号取り出し領域をダイシングソー
により表面から光ファイバーの底部まで切断し、光ファ
イバーの４５度切断面を得た。その後、基板裏面より赤
外線レーザーを照射して直径０．３ｍｍの穴を光ファイ
バーに到達するまであけた。さらに、切断ファイバーを
囲む様に基板にコの字状の切り込みをカッターナイフで
形成し、フレキシブル光ファイバー配線基板を得た。
【００３９】実施例２ 厚さ０．２５ｍｍのガラスクロス・エポキシ樹脂両面銅
張り積層板であるＭＣＬ−Ｅ−６７９（日立化成工業株
式会社製、商品名）の表面銅箔を既存のサブトラクト法
でエッチング除去後、光ファイバーの信号取り出し領域
に相当する基板領域に、予め直径５ｍｍの穴を設けエポ
キシ樹脂で穴を注型充填硬化して基板を得た。次に、ア
クリルゴム系の粘着フィルムを基板の片面に貼り付け、
超音波振動による圧接治具及びＮＣ駆動のＸ−Ｙテーブ
ルにより直径１２５μｍのマルチモード石英光ファイバ
ーを敷設した。このファイバー敷設面にエポキシプリプ
レグを重ねクッションプレス法により熱硬化させて、フ
ァイバーの保護固定層を形成した。次に、光ファイバー
の信号取り出し領域をダイシングソーにより表面から光
ファイバーの底部まで切断し、光ファイバーの４５度切
断面を得た。その後、基板裏面より赤外線レーザーを照
射して直径０．３ｍｍの穴を光ファイバーに到達するま
であけた。さらに、レーザーで形成した穴にフッ素含有
型のエポキシ樹脂を充填し、表面張力で丸みを帯びる程
度に基板表面から盛り上がらせて、紫外線を照射して硬
化させ光ファイバー配線基板を得た。
【００４０】実施例３ 実施例１で作製したフレキシブル光ファイバー配線基板
の、光ファイバーと接しない穴の開口部に、受発光素子
を、その光入出力部位を位置あわせして設けたフレキシ
ブル光ファイバー配線基板を得た。
【００４１】実施例４ 実施例１において、光ファイバーの切断面を、研磨材で
あるアルミナ粉を吹き付けて磨き、バフ研磨し、希釈し
た溶剤で洗浄して鏡面化した以外は、実施例１と同様に
してフレキシブル光ファイバー配線基板を得た。
【００４２】実施例５ 実施例２において、穴内に信号光透過性の樹脂を充填し
た後に、光ファイバーと接しない穴の開口部に凸レンズ
を接着し、フレキシブル光ファイバー配線基板を得た。
【００４３】実施例６ 基板に感光性樹脂シートを用い、露光・現像により穴を
設けること以外は、実施例２と同様にしてフレキシブル
光ファイバー配線基板を得た。
【００４４】実施例７ 実施例２において、光透過性の樹脂を２種類用い、最初
の穴径を１．０ｍｍとし、その穴を屈折率の小さい光透
過性の樹脂で埋め、加熱硬化した後、元の穴の真ん中に
直径０．３ｍｍの穴をあけ、そこに、屈折率の大きい光
透過性の樹脂を埋めること以外は、実施例２と同様にし
てフレキシブル光ファイバー配線基板を得た。
【００４５】
【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明により、
光接続のための面積が小さく、光素子と光ファイバー間
の位置合わせが容易な光インターコネクション用の光回
路基板と、そのような光回路基板を効率よく製造する方
法を提供することができる。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板表面に光ファイバーを回路状に載置固
    定した光回路基板であって、光ファイバーの端部が基板
    表面に対して４５度の角度を有するように切断されてお
    り、その切断面の真下に基板を貫通する穴を有すること
    を特徴とする光回路基板。
  2. 【請求項２】光ファイバーの切断面の真下に設けた穴
    が、光透過性の樹脂で充填されていることを特徴とする
    請求項１に記載の光回路基板。
  3. 【請求項３】光ファイバーの切断面の真下に設けた穴の
    光ファイバーと接しない面に、受発光素子の光入出力部
    位が位置あわせして接続されていることを特徴とする請
    求項１または２に記載の光回路基板。
  4. 【請求項４】穴に充填された光透過性の樹脂が、穴内壁
    側と穴中心側で異なる屈折率の樹脂から構成され、穴内
    壁側の樹脂の屈折率よりも穴中心側の樹脂の屈折率が大
    きいものであることを特徴とする請求項１〜３のうちい
    ずれかに記載の光回路基板。
  5. 【請求項５】穴内に、レンズを有することを特徴とする
    請求項１〜４のうちいずれかに記載の光回路基板。
  6. 【請求項６】基板が、絶縁基板もしくは内層回路基板に
    プリプレグで絶縁処理されたものの表面に導体回路を有
    するものであることを特徴とする請求項１〜５のうちい
    ずれかに記載の光回路基板。
  7. 【請求項７】基板が、導体回路層と光回路層とを別々に
    有するものであることを特徴とする請求項１〜５のうち
    いずれかに記載の光回路基板。
  8. 【請求項８】基板が、導体回路基板と光回路基板とを組
    み合わせたものであることを特徴とする請求項７に記載
    の光回路基板。
  9. 【請求項９】基板材料が樹脂フィルムであり、光ファイ
    バーの固定手段が接着剤コート樹脂フィルム、接着性樹
    脂フィルムもしくは感光性樹脂であることを特徴とする
    請求項１〜８のうちいずれかに記載の光回路基板。
  10. 【請求項１０】光回路基板に、その平面形状において、
    切り込み部または突出部が形成されており、その切り込
    みに囲まれた部分または突出部に、光ファイバーが光回
    路基板の主要部分から連続して敷設されており、その切
    り込みに囲まれた部分または突出部に、切断面が設けら
    れていることを特徴とする請求項９に記載の光回路基
    板。
  11. 【請求項１１】基板を貫通する穴をあけ、基板表面に、
    光ファイバーを回路状に載置固定し、光ファイバーの端
    部を、先に設けた穴の箇所で基板表面に対して４５度の
    角度を有するように切断することを特徴とする光回路基
    板の製造法。
  12. 【請求項１２】基板を貫通する穴をあけ、基板表面に、
    光ファイバーを回路状に載置しながら、光ファイバーの
    端部を、先に設けた穴の真上に切断面が固定されるよう
    に、かつ基板表面に対して４５度の角度を有するように
    切断することを特徴とする光回路基板の製造法。
  13. 【請求項１３】基板表面に、光ファイバーを回路状に載
    置固定し、光ファイバーの端部を、先に設けた穴の箇所
    で基板表面に対して４５度の角度を有するように切断
    し、基板の裏面から、光ファイバーの切断面の真下に穴
    を設けることを特徴とする光回路基板の製造法。
  14. 【請求項１４】穴を設ける箇所に、予めその穴より大き
    い径の穴をあけ、そこにレーザー光で穴あけ可能な樹脂
    を充填し、加熱硬化させておき、穴を設けるのにレーザ
    光を用いることを特徴とする請求項１３に記載の光回路
    基板の製造法。
  15. 【請求項１５】基板表面に、光ファイバーを回路状に載
    置しながら、光ファイバーの端部を、後に設ける穴の真
    上に切断面が固定されるように、かつ基板表面に対して
    ４５度の角度を有するように切断し、基板の裏面から、
    光ファイバーの切断面の真下に穴を設けることを特徴と
    する光回路基板の製造法。
  16. 【請求項１６】基板上に設けた粘着フィルムもしくは接
    着フィルム上に、光ファイバーを供給しながら、ＮＣ装
    置によりその固定位置を変えて圧接もしくは熱圧接する
    ことにより、光ファイバーを敷設することを特徴とする
    請求項１１〜１５のうちいずれかに記載の光回路基板の
    製造法。
  17. 【請求項１７】光ファイバーの切断面を、研磨材、弗化
    水素酸、ホウ弗化水素酸、溶剤などにより略鏡面化する
    ことを特徴とする請求項１１〜１６のうちいずれかに記
    載の光回路基板の製造法。
  18. 【請求項１８】穴を設けた後に、穴内に信号光透過性の
    樹脂を充填することを特徴とする請求項１１〜１７のう
    ちいずれかに記載の光回路基板の製造法。
  19. 【請求項１９】信号光透過性の樹脂の充填の度合いによ
    り、樹脂表面形状をコントールすることを特徴とする請
    求項１８に記載の光回路基板の製造法。
  20. 【請求項２０】穴内に信号光透過性の樹脂を充填した後
    に、光ファイバーと接しない穴の開口部にレンズを接着
    することを特徴とする請求項１９に記載の光回路基板の
    製造法。
  21. 【請求項２１】穴内に信号光透過性の樹脂を充填した後
    に、光ファイバーと接しない穴の開口部に、受発光素子
    を、その光入出力部位を位置あわせして設けることを特
    徴とする請求項１８〜２０のうちいずれかに記載の光回
    路基板の製造法。
  22. 【請求項２２】穴を設けるために、レーザーを用いるこ
    とを特徴とする請求項１１〜２１のうちいずれかに記載
    の光回路基板の製造法。
  23. 【請求項２３】基板に感光性樹脂シートを用い、露光・
    現像により穴を設けることを特徴とする請求項１１〜２
    １のうちいずれかに記載の光回路基板の製造法。
  24. 【請求項２４】光透過性の樹脂を２種類用い、穴を屈折
    率の小さい光透過性の樹脂で埋めた後、元の穴よりも小
    さい直径に穴をあけ、そこに、屈折率の大きい光透過性
    の樹脂を埋めることを特徴とする請求項１８〜２３のう
    ちいずれかに記載の光回路基板の製造法。
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