KR101390137B1 - 위치 결정 구조체를 갖는 광도파로 기판 및 그 제조 방법, 및 광전기 혼재 기판의 제조 방법 - Google Patents

위치 결정 구조체를 갖는 광도파로 기판 및 그 제조 방법, 및 광전기 혼재 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

광도파로 기판, 및 광전기 혼재 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정 간략화와 함께 고위치 정밀도 또한 고수율로 제작 가능한, 광도파로와 광접속부에 설치하는 위치 결정 구조체, 및 그것을 사용한 기판의 제조 방법을 제공한다. 광도파로 기판에 있어서, 미러 부재를 클래드층(11)상의 임의의 위치에 패턴 형성하는 동시에, 미러 패턴(13) 외주부의 임의의 위치에 볼록 형상을 갖는 위치 결정용 패턴(14)을 각각 형성하고, 미러 패턴(13)을 테이퍼 형상으로 가공한다. 다음에, 소망의 위치에 관통 구멍을 갖는 마스크 부재(100)와, 위치 결정용 패턴(14)을 감합에 의해 위치 결정한 상태에서, 미러 패턴의 경사부(22)와 위치 결정용 패턴(14) 표면에 금속막을 형성한다. 또한, 위치 결정용 패턴(14)과 포토마스크(16)를 위치 결정한 상태에서, 미러 패턴(13)과 인접한 클래드층(11)상에 배선 코어 패턴(20)을 형성한다.

Description

위치 결정 구조체를 갖는 광도파로 기판 및 그 제조 방법, 및 광전기 혼재 기판의 제조 방법{OPTICAL WAVEGUIDE SUBSTRATE HAVING POSITIONING STRUCTURE, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTO-ELECTRIC HYBRID SUBSTRATE}
본 발명은 전송 장치 등의 기기내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광도파로 기판, 및 송수신된 광신호를 보드상에서 일괄 처리하는 광전기 혼재 기판에 있어서, 위치 결정 구조체를 설치한 광도파로와 광접속부, 및 그것을 사용한 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 정보 통신 분야에 있어서, 광신호에 의한 통신 트래픽의 정비가 급속하게 행해지고 있고, 지금까지 기간(基幹), 메트로, 액세스계라고 하는 수 km 이상의 비교적 긴 거리에 대해서 광파이버망이 전개되어 왔다. 금후는 더욱, 전송 장치 간(수 m 내지 수백 m), 또는 장치내(수 cm 내지 수십 cm)라고 하는 근거리도 대용량 데이터를 지연없이 처리하기 위해서 광신호를 사용하는 것이 유효하고, 라우터, 서버 등의 정보 기기 내부의 LSI 사이 또는 LSI-백플레인 사이 전송의 광화(光化)가 진행되고 있다. 기기 간/내의 광배선화에 관해서, 예를 들어 라우터/스위치 등의 전송 장치에서는, 이더넷 등 외부로부터 광파이버를 통해 전송된 고주파 신호를 라인 카드에 입력한다. 이 라인 카드는 1매의 백플레인에 대하여 수매로 구성되어 있고, 각 라인 카드로의 입력 신호는 다시 백플레인을 통해서 스위치 카드에 모아지고, 스위치 카드내의 LSI에서 처리된 후, 다시 백플레인을 통해서 각 라인 카드로 출력되고 있다. 여기서, 현상의 장치에서는 각 라인 카드로부터 현상의 수백 Gbps 이상의 신호가 백플레인을 통해서 스위치 카드에 모인다. 이것을 현상의 전기 배선을 통해서 전송하기 위해서는, 전파 손실의 관계에서 배선 1개당 수 Gbps 정도로 분할할 필요가 있기 때문에, 100개 이상의 배선수가 필요해진다.
또한, 이들 고주파 선로에 대하여 파형성형 회로나, 반사, 또는 배선간 크로스토크의 대책이 필요하다. 금후, 더욱 시스템의 대용량화가 진행되고, Tbps 이상의 정보를 처리하는 장치로 되면, 종래의 전기 배선에서는 배선수나 크로스토크 대책 등의 과제가 점점 심각하게 될 것이다. 이에 대해, 장치내 라인 카드∼백플레인∼스위치 카드의 보드 사이, 나아가서는 보드내 칩 사이의 신호 전송 선로를 광화함으로써, 10Gbps 이상의 고주파 신호를 저손실로 전파 가능해지기 때문에, 배선 수가 적게 되는 것과, 고주파 신호에 대하여도 상기의 대책이 필요 없어지기 때문에 유망하다.
이와 같은 고속 광인터커넥션 회로를 실현하고, 기기내에 적용하기 위해서는, 저렴한 제작 수단으로 성능 및 부품 실장성이 우수한, 광도파로를 신호 배선에 사용한 광배선 기판이 필요하게 된다. 광도파로를 사용한 광배선 기판의 일 예로서, 광도파로층과 광로 변환 미러 부재를 일체 형성한 광도파로 기판의 예가 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 예에서는, 전기 배선을 갖는 기판과, 기판의 적어도 한쪽의 면에 위치하는 코어와 클래드를 갖는 광배선층과, 상기 기판과 상기 광배선층 사이에 매립된 미러 부재를 구비하는 광·전기 배선 기판으로 하고 있다. 또한, 해당 기판은, 기판상에 상기 미러 부재를 배치하는 공정과, 상기 기판상에 상기 미러 부재를 덮는 형상으로 광배선층을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법을 사용해서 제작된다. 이와 같이, 광배선 기판상에 미러 부재를 배치하고, 미러 부재를 덮는 형상으로 광배선층을 형성함으로써, 기판상의 임의의 위치에 미러 부재를 배치할 수 있어, 실장 레이아웃의 융통성이 향상한다. 또한, 미러 부재를 별체로 제작하여, 기판상에 재치함으로써, 미러 제작 공정에 수반하는 기판 제작 수율의 악화를 회피할 수 있다.
또한, 광도파로 기판의 제조 방법에 관한 종래 기술의 다른 일 예로서, 광도파로에의 편향 미러 제조 방법의 예가 특허문헌 2에 개시되어 있다. 본 예에서는, 적어도 한쪽면이 원하는 경사각으로 되어 있는 다이싱 블레이드로서, 광도파로에 경사면을 갖는 홈을 절결해서 광도파로에 편향 미러를 형성함에 있어서, 다이싱 블레이드로서 상기 홈 깊이의 값 이상의 폭의 평면부를 날끝 선단면에 갖고 있는 것을 사용한, 광도파로에의 편향 미러의 제조 방법으로 하고 있다. 본 예의 방법으로 함으로써, 1회의 다이싱으로 편향 미러의 테이퍼면과 배선 코어 단면을 형성할 수 있기 때문에, 적은 제작 공정으로 편향 미러를 구비한 광도파로 기판을 제작하는 것이 가능하다.
일본 특허 출원 공개 제2003-50329호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-235126호 공보
특허문헌 1에 개시되어 있는 별체 제작 미러 부재를 기판상에 실장하고, 광도파로에서 매립한 제조 방법 및 구조에 있어서는, 별체로 제작 미러를 ㎛ 정도의 고위치 정밀도로 각각 실장하는 것은 곤란하여, 부품 및 공정수, 또한 택트 타임도 크게 된다.
또한, 고효율로 광을 반사하기 위해서 미러 부재는 금속일 필요가 있는데, 이 경우 미러 부재를 매립한 유기 광도파로의 선팽창 계수차나 메탈 계면에서의 밀착 불량에 의한 코어 박리에 의해 수율이나 신뢰성을 악화시킬 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 광도파로에의 편향 미러의 제조 방법에서는, 미러의 경사면이 기판 평행면에 대하여 순 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 광도파로로부터 입출력되는 광을 편향하기 위해서, 미러의 경사면에 금속 등의 반사막을 형성할 필요가 있다. 이 반사막을 형성할 때에, 광도파로의 단면(端面)에 반사막이 피착되지 않도록, 마스크 등의 위치 정렬 정밀도를 고려하면서, 미러의 경사면과 광도파로 단면과의 거리를 충분히 이격할 필요가 있다. 이에 의해, 광도파로의 단면으로부터의 입출사광의 빔 확산에 의한 광 손실이 증대할 우려가 발생한다. 또한 반대로 미러의 경사면과 광도파로 단면과의 거리를 근접시키기 위해서는, 반사막을 형성할 때에 광도파로의 단면에 반사막이 피착되지 않도록, 미리 미러의 경사면 이외의 부분을 레지스트막 등으로 보호하는 것도 가능하다. 그러나, 본 방법에서는 레지스트 형성이나 패터닝의 포토리소그래피 공정, 및 레지스트막상의 피착 반사막이나 레지스트막의 제거 공정이 필요해지고, 프로세스 공정이 많아져, 레지스트막 잔류나 막제거시의 코어의 박리 등에 의해 수율이나 신뢰성을 악화시킬 우려가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전송 장치 등의 기기내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광도파로 기판, 및 송수신된 광신호를 보드상에서 일괄 처리하는 광전기 혼재 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정을 간략화 하는 동시에 고위치 정밀도 또한 고수율로 제작 가능한 광도파로와 광접속부에 설치하는 위치 결정 구조체, 및 그것을 사용한 기판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해서, 기판상에 적층된 클래드층에 둘러싸여 클래드층보다도 굴절률이 높고, 감광성 폴리머 재료로 이루어지는 배선 코어로부터 형성된 광도파로층과, 광소자로부터 입출력되는 광을 기판 수직 방향으로 절곡하고, 배선 코어와 광접속하기 위한 미러부로 구성된 광도파로 기판에 있어서, 미러 부재를 클래드층상의 임의의 위치에 패턴 형성하는 동시에, 미러 패턴 외주부의 임의의 위치에 적어도 2개 이상의 볼록 형상을 갖는 위치 결정용 패턴을 각각 형성하고, 미러 패턴을 테이퍼 형상으로 가공한다.
그 후에, 소망의 위치에 관통 구멍을 갖는 마스크 부재와, 위치 결정용 패턴을 감합(fitting)에 의해 위치 결정한 상태에서, 미러 패턴의 경사부와 위치 결정용 패턴에 금속막을 형성한다.
또한, 위치 결정용 패턴과 포토마스크를 위치 결정한 상태에서, 미러 패턴과 인접한 클래드층상에 배선 코어 패턴을 형성하는 제조 방법을 사용한 광도파로 기판으로 한다.
또한, 상기 위치 결정용 패턴의 상부에 위치하고, 위치 결정용 패턴을 둘러싼 클래드층상에 볼록 형상을 갖는 제2 위치 결정용 패턴을 형성하는 동시에, 상기 미러 패턴의 상부에 위치하는 클래드층상에 제2 미러 패턴을 각각 형성하고, 제2 위치 결정용 패턴과 마스크 부재를 위치 결정한 상태에서, 제2 미러 패턴과 인접한 클래드층상에 제2 배선 코어 패턴을 다층 적층하는 제조 방법을 사용한 광도파로 기판으로 한다.
또한, 상기 위치 결정용 패턴의 상부에 위치하고, 위치 결정용 패턴을 둘러싼 클래드층상에 볼록 형상을 갖는 제2 위치 결정용 패턴을 형성하는 동시에, 상기 미러 패턴의 상부에 위치하는 클래드층상에 제3 위치 결정용 패턴을 각각 형성하고, 제3 위치 결정용 패턴상에 그 패턴과 감합되기 위한 오목 형상을 갖는 발광 및 수광 소자, 또는 발광 및 수광 소자가 각각 탑재된 광 모듈 기판을 재치하는 제조 방법을 사용한 광전기 혼재 기판으로 한다.
본 발명의 제조 방법을 사용함으로써, 소망의 위치에 관통 구멍을 갖는 마스크 부재와, 미러 패턴을 형성할 때에 동시에 설치한 위치 결정용 패턴을 감합에 의해 위치 결정한 상태에서, 미러 패턴의 테이퍼부와 위치 결정용 패턴에 금속막을 형성할 수 있다. 이에 의해, 종래의 레지스트막 등을 사용한 포토리소그래피 공정이 불필요하기 때문에, 간편한 방법 또한 고수율로 광도파로의 미러부를 제작할 수 있다. 또한, 미러부 및 광반사막 제작 공정과 배선 코어 형성 공정을 따로따로 분리하는 것에 의해, 광반사막을 형성할 때에, 광도파로의 단면에 반사막이 피착될 우려가 없어, 이에 의해 미러의 경사면과 광도파로 단면과의 거리를 상당히 근접해서 형성 하는 것이 가능하게 되어, 광도파로의 단면으로부터의 입출사광의 빔 확산에 의한 광 손실이 증대할 우려성을 회피할 수 있다. 또한, 미러 패턴을 형성할 때에 동시에 설치한 위치 결정용 패턴을 기준으로, 배선 코어를 리소그래피에 의해 형성함으로써, 미러 패턴과 배선 코어를 상대적으로 ㎛ 정도의 고위치 정밀도로 형성하는 것이 용이하게 가능해진다. 또한, 이 제조 방법을 사용해서 기판상에 순차 빌드 업으로 클래드층, 미러 패턴, 배선 코어를 적층, 가공을 반복해 형성함으로써, 일관된 기판 프로세스로 광배선을 제작할 수 있기 때문에, 부품 및 공정수의 대폭적인 삭감이 도모되어, 다층화에도 유리하다.
또한, 상기 위치 결정용 패턴의 상부의 클래드층상에 제2 위치 결정용 패턴을 형성하는 동시에, 미러 패턴의 상부의 클래드층상에 제3 위치 결정용 패턴을 각각 형성한 후, 오목 형상을 갖는 광소자, 또는 광소자가 각각 탑재된 광 모듈 기판을 재치하는 제조 방법을 사용함으로써, 광소자와, 미러 패턴 및 배선 코어가 제3 위치 결정용 패턴에 의해 간편하고 또한 ㎛ 정도의 고위치 정밀도로 광학 접속 가능한 광전기 혼재 기판이 완성된다.
이것으로부터, 본 발명에 의해, 전송 장치 등의 기기내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광도파로 기판, 및 송수신된 광신호를 보드상에서 일괄 처리하는 광전기 혼재 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정을 간략화하는 동시에 고위치 정밀도 또한 고수율로 제작 가능한, 광도파로와 광접속부에 설치하는 위치 결정 구조체, 및 그것을 사용한 기판의 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1c는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1d는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1e는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1f는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1g는 본 발명의 제1 실시예인 광배선 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예인 광전기 혼재 기판의 단면도이다.
이하에, 도면을 사용하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제1 실시예인 광도파로 기판의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1a는 기판(10)상에 두께 약 30㎛의 클래드층(11)을 형성하고, 그 위에 클래드층(11)보다도 고굴절률이며 두께 약 50㎛의 코어 부재(12)를 도포 또는 라미네이트에 의해 형성한 상태를 도시하는 도면이다.
본 실시예에서는, 기판 재료로서 프린트 기판으로 일반적으로 사용되는 글래스 에폭시를 사용하고, 클래드층(11) 및 코어 부재(12)의 재료로서 제작 공정의 간략화 및 프린트 기판과의 친화성의 면으로부터, 자외광 파장대에 흡수 피크를 갖고, 해당 자외광을 조사함으로써 경화하고, 포토리소그래피에 의해 패터닝 가능한 감광성 폴리머를 사용하고 있다.
다음에, 도 1b와 같이, 클래드층(11)의 상면의 코어 부재(12)를 패턴이 형성된 포토마스크(16)를 사용하여, 패턴 개구부에 자외광(24)을 조사하는 포토리소그래피에 의해 직육면체 형상의 미러 부재(13)를 노광, 현상해 형성하고 있다. 이때, 상기 코어 패턴의 형성과 동시에, 해당 미러 부재(13)의 외주부의 임의의 위치(본 예에서는 4개의 코너)에 위치 결정용 패턴(14)을 상기 포토리소그래피에 의해 형성하고 있다. 도 1b에서는, 도시의 형편상 노광시의 단면을 나타내고 있다. 자외광이 조사된 코어 부재(12)와, 조사되고 있지 않은 코어 부재(12)는 해칭의 종류로 구별하고 있다. 노광후의 현상에 의해, 자외광이 조사된 코어 부재(12)의 영역을 제외한 코어 부재(12)는 제거된다. 즉, 이 도면에서는, 미러 부재(13) 및 위치 결정용 패턴(14) 이외의 코어 부재(12)가 제거된다. 또한, 여기에서는 코어 패턴 형성에 포토마스크(16)에 의한 포토리소그래피를 사용했지만, 다른 제작 방법으로서 포토마스크를 사용하지 않는 직접 묘화 리소그래피에 의해서도 마찬가지로 패턴 형성 가능하다.
다음에, 도 1c와 같이, 직육면체 형상의 미러 부재(13)의 각각 측면에 대하여, 금속 블레이드(17)를 사용한 다이싱에 의해 경사부(22)를 갖는 미러 패턴(13)을 형성하고 있다. 또한, 경사부(22) 형성의 방법으로서 본 예의 다이싱에 의한 절삭 이외에, 고출력 레이저 조사에 의한 물리 가공을 사용해도 된다.
다음에, 도 1d와 같이, 소망의 위치에 관통 구멍이 형성된 마스크 부재(100)의 관통 구멍과, 위치 결정용 패턴(14)을 감합에 의해 위치 결정하고, 미러 패턴(13)의 경사부(22)와 위치 결정용 패턴(14) 표면에 광반사용의 금속막(18)을 코팅한다. 금속막은 Cr 및 최상부의 표면에 Au 등의 사용 파장 광에 대한 반사율이 높은 재료를 형성하고, 미러 패턴(13)의 경사부(22)의 상면으로부터 클래드(11) 표면에 걸쳐서 덮도록 형성하고 있다. 또한, 마스크 부재(100)는 두께 약 50㎛의 위치 결정용 패턴(14)의 단차를 이용해서 관통 구멍과의 감합이 용이하도록, 두께 0.05 내지 0.3㎜ 두께의 박막 금속 가공 기판을 사용하는 것이 유용하다. 또한, 박막 금속 가공 기판의 막 두께의 상한값은 전술한 바와 같이 관통 구멍과의 감합의 용이함, 및 관통 구멍의 가공 정밀도의 면으로부터 결정되고, 한편 하한값은 마스크 부재의 강도의 면으로부터 결정된다. 또한, 위치 결정용 패턴(14)과 마스크 부재(100)의 관통 구멍과의 갭(37a)은 광학 부재로서의 필요 정밀도와 제작 공차를 고려하여, 10 내지 20㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하지만, 미러 패턴(13)과 관통 구멍과의 갭에 대해서는 그것보다도 크게 해도 된다.
다음에, 도 1e와 같이, 미러 패턴(13)상으로부터 미러와 동일 재료계의 코어 부재(19)를 도포 또는 라미네이트에 의해 형성하고 있다.
그후, 도 1f와 같이, 도 1b에서 설명한 수순과 마찬가지로, 상기 코어 부재(19)를 개구 패턴(101)이 형성된 포토마스크(16)를 사용한 자외선(24) 조사 포토리소그래피에 의해 배선 코어 패턴(20)을 노광, 현상해 기판상에 일괄 형성하고 있다. 또한, 도 1f에서는 도시의 형편상 노광시의 상태 및 노광후의 현상에 의해 패턴이 형성된 상태의 양쪽을 동시에 나타내고 있다. 즉, 노광시의 자외선(42)과 포토마스크(16)가 도시되고, 동시에 노광후의 현상에 의해 패터닝된 배선 코어 패턴(20)이 도시되어 있다. 포토마스크(16)의 위치 결정은, 위치 맞춤용 마크(14)의 패턴과, 포토마스크(16)의 패턴을 포갠 상태에서 관찰하면서 행한다. 본 발명의 제조 방법과 같이, 미러 패턴(13)을 제작한 후에 포토리소그래피에 의해 배선 코어 패턴을 형성함으로써, 상기 구조를 용이하고 또한 고위치 정밀도로 제작 가능하다.
마지막으로, 도 1g와 같이, 미러 패턴(13) 및 배선 코어 패턴(20)상에 클래드 재료(21)를 도포 또는 라미네이트에 의해 형성한다. 본 클래드층(21)에 의해 약 80㎛의 두께로 하고, 미러 패턴(13) 및 배선 코어 패턴(20)의 스페이스 부분을 매립하는 동시에, 배선 코어 패턴(20)을 둘러싼 광도파로층(25)을 형성한다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 제2 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다. 여기에서는 본 발명의 광도파로 기판에 대해서 광도파로층을 2층 적층했을 경우의 예를 나타낸다.
처음에, 기판(10)상에 제1 실시예에서 설명한 도 1a 내지 도 1g의 수순으로 미러 패턴(13), 위치 결정용 패턴(14) 및 배선 코어 패턴(20)이 각각 클래드층(21)으로 둘러싸인 제1 광도파로층(25)을 형성한다. 다음에, 클래드층(21)상에 도 1a 및 도 1b와 동일한 수순으로, 포토리소그래피에 의해 미러 부재의 패턴 형성과 동시에 위치 결정용 패턴(26)을 형성한다. 이때, 제1 광도파로층(25)내의 위치 결정용 패턴(14)을 관찰하면서, 포토마스크의 패턴과 위치 정합함으로써, 제1 광도파로층(25)과, 그 상부에 형성하는 패턴이 상대적으로 고정밀도로 위치 결정 가능하다.
다음에, 도 1c 및 도 1d와 동일한 수순으로, 다이싱에 의해 경사부를 갖는 미러 패턴(28)을 형성한 후, 관통 구멍이 형성된 마스크 부재의 관통 구멍과, 위치 결정용 패턴(26)을 감합에 의해 위치 결정하고, 미러 패턴(28)과 위치 결정용 패턴(26) 표면에 광반사용의 금속막을 코팅한다.
마지막으로, 도 1e 내지 도 1g와 동일한 수순으로, 포토리소그래피에 의해 배선 코어 패턴(27)을 형성 후, 미러 패턴(28) 및 배선 코어 패턴(27)을 클래드층(29)으로 둘러싸는 것에 의해, 제2 광도파로층(30)을 적층 형성한다.
또한, 여기에서는 광도파로층을 2층 적층했을 경우의 제조 방법에 대해서 기재했지만, 또한 3층 이상 다층 적층할 경우에 있어서도 상기 도 1a 내지 도 1g에서 설명한 동일한 수순을 반복함으로써 제작 가능하다.
실시예 3
도 3은 본 발명의 제3 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다. 여기에서는 본 발명의 광도파로 기판상에 발광 및 수광 소자를 각각 탑재했을 경우의 예를 나타낸다.
본 구조의 제작 수단으로서는, 우선 기판(10)상에 제1 실시예에서 설명한 도 1a 내지 도 1g의 수순으로 미러 패턴(13), 위치 결정용 패턴(14) 및 배선 코어 패턴(20)이 각각 클래드층(21)으로 둘러싸진 제1 광도파로층(25)을 형성한다. 다음에, 클래드층(21)상에 도 1a 및 도 1b와 동일한 수순으로, 제1 광도파로층(25)내의 위치 결정용 패턴(14)을 관찰하면서, 포토리소그래피에 의해 위치 결정용 패턴(26)을 형성하는 동시에, 미러 패턴(13)의 경사부 상부에 위치하는 클래드층(21)상에 볼록 형상의 제3 위치 결정용 패턴(31)을 형성한다.
그 후, 상기 제3 위치 결정용 패턴(31)과, 오목 형상을 갖는 발광 소자 어레이(32) 및 수광 소자 어레이(35)를 감합하여 실장함으로써, 간편하고 또한 광도파로 기판상의 소망의 위치에 발광 및 수광 소자 어레이가 고정밀도로 위치 결정된 광전기 혼재 기판이 완성된다.
또한, 제3 위치 결정용 패턴(31)과 발광 소자 어레이(32) 및 수광 소자 어레이(35)의 오목 형상부와의 갭(37b)은 광학 부재로서의 필요 정밀도와 제작 공차를 고려하여, 10 내지 20㎛ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제3 위치 결정용 패턴(31)의 재료는 특히 규정하지 않지만, 가공성이나 사용 파장 광에 대한 투과성의 관점으로부터, 미러 패턴(13)이나 배선 코어 패턴(20)과 동일한 재료계, 즉 자외광 파장대에 흡수 피크를 갖는 폴리머 재료인 것이 바람직하다. 또한, 사용하는 발광 소자 어레이(32) 및 수광 소자 어레이(35)는 기판 표면 실장에 적합한 면발광레이저 및 면수광 포토다이오드가 적합하다.
실시예 4
도 4는 본 발명의 제4 실시예인 광도파로 기판의 상면 및 단면도이다. 여기에서는 위치 결정용 패턴(14)의 각 구조 변형의 예를 나타낸다. 도 4와 같이, 위치 결정용 패턴(14)이 구조로서는, 실시예 2와 같이 광도파로층을 다층 적층 형성할 때에, 포토마스크를 통해서 위치 결정용 패턴(14)이 명확히 보기 쉽도록 금속 반사막으로 패턴 형성되어 있는 점과, 패턴 전체의 회전 어긋남을 가능한한 억제하기 위해서, 위치 결정용 패턴(14)의 외곽이 사각형이며, 사각형의 내부에 패턴 중심부에서 교차한 십자 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 십자 패턴의 형성 방법으로서는, 도 4의 좌측 위의 위치 결정용 패턴(14)과 같이, 사각형의 금속 반사막 패턴(18a)을 4군데에, 각각 패턴 중심부에서 교차하는 십자의 패턴 사이 갭이 생기도록 구성해도 된다. 또한, 다른 예로서 도 4의 우측 위의 위치 결정용 패턴(14a)과 같이, 금속 반사막 패턴(18b) 그 자체를 십자로 패터닝하거나, 도 4의 우측 아래의 위치 결정용 패턴(14b)과 같이, 위치 결정용 패턴 부재(40)를 십자 패턴 사이 갭이 생기도록 각각 이격해서 구성해도 된다.
실시예 5
도 5는 본 발명의 제5 실시예인 광전기 혼재 기판의 단면도이다. 구성은 도와 같이, 기판(10)상에 광도파로층(25)이 형성되고, 광도파로층(25)상에 재치된 발광 소자 어레이(32)로부터 출사된 광이 위치 결정용 패턴(31a), 미러 패턴(13a), 배선 코어(20a), 미러 패턴(13b)을 통하여, 광도파로층(25)상에 재치된 커넥터를 갖는 광파이버 어레이(51)와 광접속된다. 한편, 수신측에 관해서도 상술한 구성과 마찬가지로, 광도파로층(25)상에 재치된 커넥터를 갖는 광파이버 어레이(51)로부터 출사된 광이 미러 패턴(13c), 배선 코어(20b), 미러 패턴(13d), 위치 결정용 패턴(3lb)을 통하여, 광도파로층(25)상에 재치된 수광 소자 어레이(35)와 광접속된다.
또한, 발광 소자 어레이(32) 및 수광 소자 어레이(35)의 상부에 비아 배선(52)이 형성된 배선 기판(50)을 통해서 광소자의 구동 회로와 증폭 회로를 집적한 LSI(54)를 탑재함으로써, 광도파로 기판상에서 발광 소자 어레이(32) 및 수광 소자 어레이(35)와, LSI(54)가 전기 접속된 광전기 혼재 기판을 구성하고 있다. 또한, 광소자와 광도파로와의 광접속은 실시예 3과 마찬가지로, 발광 소자 어레이(32)와 위치 결정용 패턴(31a), 및 수광 소자 어레이(35)와 위치 결정용 패턴(3lb)이 감합하여 위치 결정됨으로써, 광학적으로 접속된 구조로 하고 있다. 이상과 같은 본 발명 구조에 의해, 보다 작은 실장 면적에서 고밀도의 광전기 혼재 기판 구조가 간편한 제작 수단에 의해 얻어진다.
본 발명의 실시에 의해, 전송 장치 등의 기기내에서 칩 사이나 보드 사이에서 송수신되는 고속 광신호를 전송하는 광도파로 기판, 및 송수신된 광신호를 보드상에서 일괄 처리하는 광전기 혼재 기판에 있어서, 부품 삭감과 공정을 간략화하는 동시에 고위치 정밀도 또한 고수율로 제작 가능한, 광도파로와 광접속부에 설치하는 위치 결정 구조체, 및 그것을 사용한 기판의 제조 방법을 제공할 수 있다.
10 : 기판
11, 29 : 클래드층
12 : 코어 부재
13, 13a, 13b, 13c, 13d, 28 : 미러 패턴
14, 14a, 14b, 26, 31, 31a, 3lb : 위치 결정용 패턴
16 : 포토마스크
17 : 금속 블레이드
18, 18a, 18b : 금속 반사막
19 : 코어 부재
20, 20a, 20b, 27 : 배선 코어 패턴
21 : 클래드 재료
22 : 경사부
24 : 자외광
25, 30 : 광도파로층
32 : 발광 소자 어레이
35 : 수광 소자 어레이
37a, 37b : 갭
40 : 위치 결정용 패턴 부재
50 : 배선 기판
51 : 광파이버 어레이
52 : 비아 배선
54 : LSI
100 : 마스크 부재
101 : 개구 패턴.

Claims (12)

  1. 기판상에 형성된 제1 클래드층과, 상기 제1 클래드층상에 형성된 배선 코어와, 상기 기판의 상방으로부터 입출력되는 광의 경로를 상기 기판에 평행한 방향으로 변환해 상기 배선 코어와 광접속하는 미러부와, 상기 미러부 및 상기 배선 코어의 주위를 덮도록 형성된 제2 클래드층을 포함해서 이루어지는 광도파로층을 갖는 광도파로 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 제1 클래드층상에, 상기 미러부를 형성하기 위한 미러 패턴과, 적어도 2개의 위치 결정용 패턴을 동시에 형성하는 공정과,
    상기 미러 패턴의 일측면을 테이퍼 형상으로 가공하여 테이퍼부를 갖는 미러 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 위치 결정용 패턴과 감합하도록 형성된 제1 개구부와, 상기 미러 패턴의 적어도 테이퍼부가 노출되도록 형성된 제2 개구부를 구비해서 이루어지는 마스크 부재를 사용하여, 상기 위치 결정용 패턴과 상기 제1 개구부를 감합에 의해 위치 결정한 상태에서, 상기 제2 개구부에 의해 노출된 상기 테이퍼부를 포함하는 상기 미러 패턴의 표면에 금속막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  2. 기판을 준비하는 공정과,
    상기 기판상에 제1 클래드층을 형성하는 공정과,
    상기 제1 클래드층상에, 감광성 폴리머 재료로 이루어지는 제1 코어 부재를 설치하는 공정과,
    상기 제1 코어 부재를 가공하고, 상기 제1 클래드층상에, 상기 기판의 상방으로부터 입출력되는 광의 경로를 상기 기판에 평행한 방향으로 변환하는 미러부를 형성하기 위한 미러 패턴과, 적어도 2개의 볼록 형상을 갖는 위치 결정용 패턴을 동시에 형성하는 공정과,
    상기 미러 패턴의 일측면을 테이퍼 형상으로 가공하여 테이퍼부를 갖는 미러 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 위치 결정용 패턴과 감합하도록 형성된 제1 개구부와, 상기 미러 패턴의 적어도 테이퍼부가 노출되도록 형성된 제2 개구부를 구비해서 이뤄지는 마스크 부재를 사용하여, 상기 위치 결정용 패턴과 상기 제1 개구부를 감합에 의해 위치 결정한 상태에서, 상기 제2 개구부에 의해 노출된 상기 테이퍼부를 포함하는 상기 미러 패턴의 표면에 금속막을 형성하는 공정과,
    상기 제1 클래드층, 상기 미러 패턴 및 상기 위치 결정용 패턴을 포함하는 표면상에, 상기 제1 클래드층을 구성하는 재료보다도 굴절률이 높고, 감광성 폴리머 재료로 이루어지는 제2 코어 부재를 설치하는 공정과,
    코어 패턴 형성용 마스크 부재를 사용하여, 상기 위치 결정용 패턴과 상기 코어 패턴 형성용 마스크 부재를 위치 결정한 상태에서 상기 제2 코어 부재를 가공해서, 상기 제1 클래드층상에 상기 미러 패턴의 단부에 인접하는 배선 코어를 형성하는 공정과,
    상기 제1 클래드층 및 상기 배선 코어를 덮도록 제2 클래드층을 형성하고, 상기 제1 및 제2 클래드층과 그것들에 둘러싸여서 이루어지는 상기 배선 코어로 이루어지는 광도파로층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미러 패턴의 테이퍼부는, 상기 배선 코어에 대향하는 측의 일측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위치 결정용 패턴은, 상기 미러 패턴과 상기 기판의 단부 사이의 영역내에 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 클래드층, 미러 패턴을 구성하는 부재, 배선 코어를 구성하는 부재의 각각은, 자외광 파장대에 흡수 피크를 갖는 폴리머 재료이며, 상기 제1 및 제2 클래드층, 미러 패턴을 구성하는 부재, 배선 코어를 구성하는 부재는, 각각 상기 자외광 파장대의 파장 광을 사용한 포토리소그래피에 의해 패턴 형성되는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 개구부를 갖는 마스크 부재는, 두께 0.3㎜ 이하의 박막 금속 가공 기판으로 제작되는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 위치 결정용 패턴의 상부에 위치하는 상기 제2 클래드층상에, 볼록 형상을 갖는 제2 위치 결정용 패턴과, 상기 미러 패턴의 상부에 위치하는 상기 제2 클래드층상에 제2 미러 패턴을 각각 동시에 형성하고,
    상기 제2 위치 결정용 패턴과 감합하도록 형성된 개구부를 갖는 제2 마스크 부재를 위치 결정한 상태에서, 상기 제2 미러 패턴에 테이퍼부가 형성된 제2 미러 패턴의 표면에 금속막을 형성하고, 또한 상기 제2 미러 패턴과 인접한 클래드층상에, 제2 배선 코어를 다층 적층하는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  8. 제2항의 기재의 광도파로 기판의 제조 방법을 사용한 광전기 혼재 기판의 제조 방법으로서,
    상기 위치 결정용 패턴의 상부에 위치하는 제2 클래드층상에, 볼록 형상을 갖는 제2 위치 결정용 패턴과, 상기 미러 패턴의 상부에 위치하는 상기 제2 클래드층상에 제3 위치 결정용 패턴을 각각 형성하고,
    상기 제3 위치 결정용 패턴상에, 상기 제3 위치 결정용 패턴과 감합되기 위한 오목 형상을 갖는 발광 소자 및 수광 소자, 또는 상기 발광 소자 및 수광 소자가 각각 탑재된 광 모듈 기판을 상기 제3 위치 결정용 패턴에 감합시켜서 재치하는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판의 제조 방법.
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