JPWO2009098834A1 - 光配線プリント基板の製造方法および光配線プリント回路基板 - Google Patents
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Abstract
Description
高速光インターコネクション回路の一例として、多層光導波路アレイを用いて光電変換素子アレイと高密度で光接続可能な光インターコネクション回路形態が特許文献1に開示されている。これを図7に示す。この例では、2次元的に複数本配列した光導波路アレイなどの光配線層101A、101Bをさらに基板の厚み方向に多層積層し、基板表面に搭載した面発(受)光型の光電変換素子アレイ100と光接続することで、より小さい実装面積で配線の高密度化が図れるため有効である。また、前記光導波路アレイ内伝播光を基板垂直方向に光路変換する為のミラー部106を、光導波路アレイ101A、101Bの末端部を同列に配置する事で、切削等により複数本のコアをまとめて形成可能なため、この部分の作製工程が簡便である。
また、高効率で光を反射するためにミラー部材は金属である必要があるが、この場合ミラー部材を埋め込んだ有機光導波路の線膨張係数差やメタル界面での密着不良によるコア剥離によって歩留まりや信頼性を悪化させる恐れがある。
また、光導波路層の上面の前記ミラー直上に光素子アレイがそれぞれ載置され、ミラーはクラッド層及びクラッド層上に配置したコア部材と、クラッド層およびコア部材の少なくとも一つの面が基板平行に対しテーパ形状を織り成す傾斜部と、クラッド層内に設けられた凹部と、傾斜部表面に形成された反射金属膜で構成され、ミラーから離隔し、ミラーの凹部より離隔したクラッド層上に、配線コアが形成されている光配線プリント回路基板とする。
ここでは、基板材料としてプリント基板で一般的に用いられるガラスエポキシを用い、クラッド層11及びコア部材12の材料として、作製工程の簡略化及びプリント基板との親和性の面から、紫外線(UV)で硬化しフォトリソグラフィにてパタニング可能な感光性ポリマ樹脂を用いている。
次に、図1Bで説明した手順と同様に、コア部材19をパタンが設けられたフォトマスク15cを用いたフォトリソグラフィによって配線コアパタン20を露光、現像し基板上に一括形成している。また、フォトマスク15cの位置決めも同様に、位置合せ用マーク14を用いて行っている。
本構造では、基板10上に第一のクラッド層11と、その上に積層された、クラッド層11よりも屈折率の高い材料を用いた配線コアパタン20と、それ囲むように第二のクラッド層21からなる光導波路層25を形成している。また、光導波路層25の上面に電気配線30がそれぞれ形成され、同電気配線30のパッド上に半田33によって電気接続された発光素子31および受光素子32がフリップチップにてそれぞれ載置されている。また、光導波路層25内に、ミラー22を形成することで、発光素子31および受光素子32から入出力される光が基板垂直方向に折り曲げ、配線コアパタン20と光接続される。また、上記ミラー22はクラッド層11及びその上に配置したコア部材13と、コア部材13からクラッド層11に渡って形成された傾斜部及びその表面に形成された反射金属膜18と、クラッド層11内に設けられた凹部23で構成されている。
Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)又は面受光ダイオードが良い。
構成は図のように、多層プリント基板10上に光導波路層25が形成され、光導波路層25上に載置された発光素子31から出射された光が、ミラー22a、配線コア20a、ミラー22bを介して、光導波路層25上に載置されたコネクタ52を有する光ファイバアレイ51と光接続される。一方、受信側に関しても上述の構成と同様であるが、光導波路層25上に載置する光配線として、本発明構造の配線コア20cおよびミラー22cで構成された光導波路62を用いても良い。また、発光素子31及び受光素子32と隣接して、各光素子を駆動するための回路とクロスバースイッチや論理回路などが組み込まれた集積回路60を搭載している。また、各光素子と集積回路60とは光導波路層上に形成した高周波電気配線30により接続されている。さらに集積回路60の電源、グランド等の電気配線61は光導波路層25を介して基板10と接続されるよう内装している。本発明構造によって、より小さい実装面積で高密度の光プリント回路基板が得られる。
Claims (12)
- 基板を準備する工程と、
前記基板上に第1のクラッド層を形成し、さらに前記第1のクラッド層上に該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる第1のコア部材を積層する工程と、
所望のパタンを有するマスクを用いて前記第1のコア部材を加工し、前記第1のクラッド層上に少なくとも2つ以上の位置合わせ用マークパタンとミラー用コアパタンとを形成する工程と、
前記位置合わせ用マークパタンを基準に前記基板との位置決めを行いながら切削またはレーザー加工によって前記ミラー用コアパタンの側面に傾斜部を形成すると共に、前記第1のクラッド層の表面に前記傾斜部と接する凹部を形成する工程と、
所望のパタンを有するマスクを用いて前記ミラー用コアパタンの傾斜部を含む領域に反射用の金属膜を選択的に堆積しミラー部を形成する工程と、
前記基板上に、第2のコア部材を積層する工程と、
前記位置合わせ用マークパタンを基準に前記基板との位置決めを行いながら所望のパタンを有するマスクを用いて前記第2のコア部材を加工し、前記ミラー用コアパタンと隣接した前記第1のクラッド層上に、前記ミラー用コアパタンと交わる方向に配線コアパタンを形成する工程と、
前記ミラー部と前記配線コアパタンとを含む領域上に第2のクラッド層を形成し、前記第1のクラッド層と前記配線コアパタンと前記第2のクラッド層からなる光導波路層を形成する工程を有することを特徴とする光配線プリント基板の製造方法。 - 前記基板上に、前記第1のクラッド層、前記第1のコア部材、前記第2のコア部材、前記第2のクラッド層を積層し、加工することを繰り返し、前記ミラー部と前記配線コアパタンを順次ビルドアップにて積層することを特徴とする請求項1記載の光配線プリント基板の製造方法。
- 前記第1のクラッド層、前記第1のコア部材、前記第2のコア部材にそれぞれ感光性ポリマ材料を用い、前記ミラー用コアパタンおよび前記配線コアパタンは紫外光を用いたリソグラフィによって形成することを特徴とする請求項1記載の光配線プリント基板の製造方法。
- 前記傾斜部が、ダイシングまたはレーザー照射によって前記ミラー用コアパタンの側面に、前記基板の表面に対して順テーパをなすように形成されていることを特徴とする請求項2記載の光配線プリント基板の製造方法。
- 基板と、
前記基板上に設けられた第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層に設けられ該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる配線コア層と、前記配線コア上に設けられた第2のクラッド層とから形成された光導波路層と、
前記光導波路層上に載置された光素子アレイとを有し、
前記光導波路層内には、外部または前記光素子から入出力された光を、前記基板面に対して異なる方向に変換するミラー部を有するミラー用コアパタンと、前記ミラー部に入力する光または前記ミラー部より出力する光を伝送する配線コアパタンとが設けられ、
前記ミラー用コアパタンおよび前記配線コアパタンは、前記配線コア層を構成する材料からなり、
前記ミラー部は、前記ミラー用コアパタンの側面に前記基板の表面に対して順テーパをなすように設けられ、その表面には金属膜が設けられた傾斜部を有し、
前記ミラー部と隣接して前記第1のクラッド層上に凹部が設けられ、
前記配線コアパタンが、前記ミラー部および前記凹部より離隔した前記第1のクラッド層上に設けられていることを特徴とする光配線プリント回路基板。 - 前記第1のクラッド層と、配線コア層と、前記第1のクラッド層とがそれぞれ感光性ポリマ材料であることを特徴とする請求項5記載の光配線プリント回路基板。
- 前記凹部の下端から前記ミラー用コアパタンの上端までの長さが、前記配線コアパタンの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項5記載の光配線プリント回路基板。
- 前記傾斜部は、前記基板の表面に対して43度乃至47度の角度をなし、前記ミラー用コアパタンの上端から前記第1のクラッド層内に設けられた凹部の下端に架けて直線状を成していることを特徴とする請求項7記載の光配線プリント回路基板。
- 前記ミラー用コアパタンの一側面に設けられた傾斜部1と、前記一側面の反対側の他側面に設けられた傾斜部2と、
前記傾斜部1に対向する位置に設けられた第1の配線コアパタンと、
前記傾斜部2に対向する位置に設けられた第2の配線コアパタンと、を有し、
前記傾斜部1の中心と前記第1の配線コアパタンの端面までの最短距離をd1とし、
前記傾斜部2の中心と前記第2の配線コアパタンの端面までの最短距離をd2としたとき、前記d1と前記d2とが異なることを特徴とする請求項5記載の光配線プリント回路基板。 - 前記光素子アレイは、面発光ダイオードあるいは面受光ダイオードで構成されている請求項5記載の光配線プリント回路基板。
- 前記光素子アレイは、コネクタを有する光ファイバで構成されている請求項5記載の光配線プリント回路基板。
- 前記基板が多層プリント配線基板であり、
前記光導波路層上に設けられた光素子と、前記光素子と電気的に接続された集積回路素子とを備え、
前記光素子と前記多層プリント配線基板、または前記集積回路素子と前記多層プリント配線基板とが、前記光導波路層内に設けられたスルーホールを介して電気的に接続され、
前記光素子と前記多層プリント配線基板の外部とが、前記光導波路層を介してコネクタを有する光ファイバ又は光導波路に接続された光信号伝送経路よって接続されていることを特徴とする請求項5記載の光配線プリント回路基板。
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