KR20020016807A - 광·전기배선기판, 실장기판 및 광·전기배선기판의제조방법 - Google Patents

광·전기배선기판, 실장기판 및 광·전기배선기판의제조방법 Download PDF

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Abstract

전기배선(120, 121, 122, 123)을 갖는 전기배선판(12)과 그 전기배선기판(12)에 적층되고 한쪽 면에는 광부품이 실장되는 광배선층(11)을 구비한 광·전기배선기판이다. 광배선층(11)은 광을 전파하는 코어(111)와, 코어(111)를 협지하는 클래드(113)와, 코어(111)를 전파하는 광을 그 광배선층(11)에 실장된 광부품을 향하여 반사하는 또는 광부품으로 부터의 광을 코어(111) 중에 반사하는 미러(115)를 가지고 있다. 또, 전기배선기판(12)은 광배선층(11)을 적층방향으로 관통하고, 그 한쪽 끝면에는 광부품(22)이 설치되며, 그 광부품(22)와 전기배선(120, 121, 123)의 전기적 도통을 취하는 도전성 설치수단을 갖는다.

Description

광·전기배선기판, 실장기판 및 광·전기배선기판의 제조방법{OPTOELECTRONIC SUBSTRATE, CIRCUIT BOARD, AND METHOD OF MANUFACTURING OPTOELECTRONIC SUBSTRATE}
근년, 반도체 대규모 집적회로(LSI) 등의 전기소자에서는 트랜지스터의 집적도가 높아지고 있다. 그 중에는 클록 주파수로 1GHz의 동작속도를 갖는 것까지 존재한다.
이 고집적화된 전기소자를 전기배선기판에 실장하기 위하여 BGA(Ball Grid Array)나 CSP(Chip Size Package) 등의 패키지가 개발되어 실용화되고 있다.
그런데, 일반적으로 전기소자 내부의 클록 주파수가 높아짐에 따라 전기소자 외부의 소자간 신호속도도 고속이 된다. 이 소자간 신호의 고속화는 각 소자간을 연결하는 전기배선의 형상불량에 따른 반사 등의 노이즈 또는 크로스토크의 영향을 발생시킨다. 또, 전기배선에서 더욱 많은 전자파를 발생시켜 주위에 악영향을 주는 문제도 발생한다. 때문에, 현상에 있어서는 이들 문제가 발생하지 않을 정도로 전기소자간의 신호속도를 떨어뜨려 시스템이 구축되고 있다. 그러나 이것으로는 고집적된 전기소자의 기능을 충분히 살릴 수 없다.
이같은 문제를 해결하기 위하여 프린트기판상의 동에 의한 전기배선의 일부를 광파이버 또는 광도파로에 의한 광배선으로 치환하고, 전기신호 대신에 광신호를 이용하는 것이 행해지고 있다. 왜냐하면, 광신호의 경우는 노이즈 및 전자파 발생을 억제하기 때문이다.
또, 고밀도 실장 또는 소형화의 관점에서는 전기배선과 광배선이 동일 기판상에 적층되어 있는 광·전기배선기판을 제작하는 것이 바람직하나 종래의 광·전기배선기판은 레이저 발광소자나 수광소자 등의 광부품을 실장할 때, 광부품의 광축과 광배선의 광축을 광학적으로 일치시키는 것이 어려워 일반적으로 숙련노동자에게 의뢰하지 않으면 일치시켜지지 않았다. 따라서, 리플로로(爐) 등으로 자동적으로 납땜 가능한 전기부품과 비교하여 광부품을 광·전기배선기판에 실장하는 것은 매우 고가의 것으로 되는 결점이 있었다.
발명의 개시
본 발명은 이같은 종래기술의 결점을 감안하여 행해진 것으로, 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하고 광부품이나 전기부품을 정밀도 좋게 실장 가능한 광·전기배선기판 및 그 제조방법, 그리고 그 광·전기배선기판을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 시점은 전기배선을 갖는 전기배선기판과, 그 전기배선기판에 적층되고 한쪽 면측에 광부품을 실장하는 광배선층을 구비하는 광·전기배선기판으로서, 상기 광배선층은 광을 전파하는 코어와 상기 코어를 협지하는 클래드와, 상기코어를 전파하는 광을 상기 광부품을 향하여 반사하는 또는 상기 광부품으로 부터의 광을 상기 코어중에 반사하는 미러를 가지고, 상기 전기배선기판은 상기 광배선층을 적층방향으로 관통하고 그 한쪽 끝면에는 상기 실장하는 광부품이 설치되는 도전체의 기둥으로서, 상기 실장하는 광부품과 상기 전기배선의 전기적 도통을 취하는 도전성 설치수단을 갖는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판이다.
또, 본 발명의 다른 시점은 상기 광·전기배선기판에 광부품 또는 전기부품을 실장한 실장기판이다.
또, 본 발명의 다른 시점은 전기배선기판의 소정의 전기배선상에 도전성 설치수단을 형성하는 공정과, 상기 전기배선기판상에 제 1클래드층을 도포하는 공정과, 상기 제 1클래드층상에 코어층을 도포하는 공정과, 상기 제 1클래드층 일부 및 상기 코어층에 제 2클래드층을 도포하고 광배선층을 얻는 공정과, 상기 광배선층에서 상기 도전성 설치수단의 한쪽 끝면을 노출시키는 공정과, 상기 광배선층상에 전기배선을 형성하는 공정과, 상기 광배선층의 소정의 위치에 천공에 의한 미러를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판의 제조방법이다.
이같은 구성에 따르면, 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하고 광부품이나 전기부품을 정밀도 좋게 실장 가능한 광·전기배선기판 및 그 제조방법, 그리고 그 광·전기배선기판에 광부품 또는 전기비품을 실장한 실장기판을 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 관한 실시형태에는 여러 단계의 발명이 포함되어 있고, 개시되는 복수의 구성요건에 있어서의 적절한 조합에 의해 각종 발명이 적출될 수 있다. 가령, 실시형태에 표시되는 전구성요소에서 몇몇 구성요건이 생략됨으로써 발명이 추출될 경우, 그 추출된 발명을 실시할 경우에는 생략부분이 주지하는 관용기술로 적절히 보완되는 것이다.
본 발명은 광배선과 전기배선이 혼재하는 광·전기배선기판 및 그 제조방법, 그리고 그 광·전기배선기판에 광부품 또는 전기비품을 실장한 실장기판에 관한 것이다.
도 1은 제 1실시형태에 관한 광·전기배선기판(10)을 광부품 실장에서 본 상면도,
도 2는 도 1에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도,
도 3 및 도 4는 제 1실시형태에 관한 광·전기배선기판(10)에 광부품을 실장한 실장기판을 도시한 도,
도 5A 내지 도 5O는 광·전기배선기판(10) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 6은 제 2제조방법에 의해 얻어지는 광·전기배선기판(10)의 광부품을 실장한 부분의 평면도,
도 7A는 도 6에 있어서 C-C에 따른 단면도,
도 7B는 제 1실시형태에 관한 광·전기배선기판(10)에 광부품을 실장한 실장기판을 도시한 도,
도 7C는 제 1실시형태에 관한 광·전기배선기판(10)의 다른예를 도시한 도,
도 8A 내지 도 8E는 광배선층(11) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 9A 내지 도 9E는 전기배선기판(12) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 10A 내지 도 10E는 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법의 각공정을 도시한 도,
도 11은 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)을 광부품 실장에서 본상면도,
도 12A는 도 11에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도,
도 12B, 도 12C는 오목부(51) 근방을 도시한 확대도,
도 13은 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)을 광부품 실장에서 본 상면도,
도 14A 내지 도 14E는 광배선층(11) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 15A 내지 도 15E는 전기배선기판(12)의 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 16A 내지 도 16E는 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법의 각공정을 도시한 도,
도 17은 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)의 일예를 광부품 실장에서 본 상면도,
도 18은 도 17에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도,
도 19는 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)에 광부품을 실장한 실장기판을 도시한 도,
도 20A 내지 도 20E는 광배선층(11) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 21A 내지 도 21E는 전기배선기판(12) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 22A 내지 도 22E는 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법의 각공정을 도시한 도,
도 23은 제 4실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)을 광부품 실장에서 본 상면도,
도 24는 도 23에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도,
도 25는 레이저 발광소자(22)을 실장한 광·전기배선기판(64)을 도시한 도,
도 26A 내지 도 26E는 광배선층(11) 제조방법의 각공정을 도시한 도,
도 27A 내지 도 27J는 전기배선기판(12)의 제조방법 및 도전성 돌기부를 사용하여 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법의 설명도.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 네가지 형태에 대하여 도면에 따라 순번대로 설명한다. 또, 이하 설명에 있어서 대략 동일 기능 및 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부기하고 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
(제 1실시형태)
제 1실시형태를 도시하는 광·전기배선기판의 중요한 점은 광부품(광소자)을 실장하는 광배선층과 전기배선을 갖는 기판을 적층구조로 한 착상에 있다.
도 1은 제 1실시형태에 관한 광·전기배선기판(10)을 광부품 실장에서 본 상면도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 있어서, C-C 방향에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광·전기배선기판(10)은 기판(12)에 광배선층(11)을 적층한 구조로 되어 있다.
우선, 도 1 및 도 2에 의거하여 광·전기배선기판(10)의 구성에 대하여 광배선계, 전기배선계, 광배선층(11)상에 실장하는 광부품 등과 전기배선계 사이의 전기적 접속을 취하기 위한 접속수단의 순으로 설명한다.
광배선층(11)은 광신호가 전반하는 코어(111)와 그 코어(111)에 가두어지는 클래드(113)로 이루어진다. 이 코어(111)의 패턴은 후기에 도시된 바와 같이 포토리소그래피 기술로 형성된다. 그 위치는 기지기판상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 결정될 수 있다. 코어(111)를 형성하는 재료의 굴절률을 클래드(113)의 그것에 비해 높게함으로써 광신호는 코어(111)내를 전반한다.
코어(111)의 재질로는 가령 불소계 폴리이미드수지 또는 폴리메틸메타크릴레이트수지 등 도파(導波)해야 할 파장에 적합한 굴절률을 갖는 수지를 선택할 수 있다.
또, 클래드(113)의 재질로는 가령 불소화 폴리이미드계수지 또는 불소화에폭시계수지 등을 생각할 수 있다.
코어(111)에는 광신호의 입사각이 45°가 되도록 설치된 미러(115)가 설치되어 있다. 광신호는 이 미러(1115)를 통하여 코어(111)와 광부품(레이저 다이오드나 포토다이오드 등) 사이에 전반된다(도 3, 도 4참조). 이 미러(115)는 광배선층상에 포토리소그래피 기술에 의해 형성한 메탈마스크를 근거로 에칭법을 이용한 천공에 의한 가공 또는 레이저에 의한 천공에 의한 가공에 의해 형성된다. 또, 그 위치는 기판(12)상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 결정될 수 있다. 또, 미러(115)의 계면(코어(111)와 반대측의 면)은 코어(111) 보다 굴절률이 낮은 수지를 접촉시키거나 공기와 접촉시킨다. 기타 그 계면에 금속박막을 형성하여도 된다.
기판(12)은 그 표면에 전기배선(120, 121, 122, 123)을 가지고 있다. 이 기판(12)은 단층의 절연기판이나 다층전기배선기판이라도 된다. 기판(12)의 재료로서는 폴리이미드필름, 유리포(布)에 에폭시수지 등을 함침시킨 기판, 세라믹기판 등을 사용할 수 있다.
미러(115)의 주변부에는 광배선층(11)을 적층방향으로 관통하는 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)가 설치되어 있다.
이 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 광부품(레이저 발광소자나 수광소자) 등과 전기배선(120, 121, 122, 123)과의 전기접속을 취하기 위한 전기적 접속수단이다. 이 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)의 광배선층(11)측의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a; 도 1참조)에 즉시 광부품 등이 납땜된다. 이때, 필요에 따라 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)에 Ni/Au 도금 등의 표면처리를 실시하여도 좋다.
그런데, 본 발명에 관한 광·전기배선기판은 광부품 뿐만아니라 IC 등의 전기부품도 실장한다. 이 경우 전기부품과 기판(12)상의 전기배선(120, 121, 122, 123)은 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 통하여 전기접속된다.
또, 각 도전성 돌기부는 포토리소그래피기술과 도금기술로 형성된다. 따라서, 형성되는 위치는 기판(12)상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 결정될 수 있다. 또, 도전성 돌기부의 수는 광부품 등의 접속단자(221)에 대응하는 것이 일반적이나 필요에 따라 증설 또는 삭감하여도 된다.
도 3은 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a) 위에 반도체 레이저 등의 레이저 발광소자(22)의 리드(221)를 납(24)에 의해 납땜했을 때의 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 발광소자(22)의 레이저 발광면(220)에서 방출된 레이저광(31)은 미러(115)로 반사되고 코어(111)를 전반한다.
도 4는 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)상에 포토다이오드 등의 수광소자(23)의 리드(231)를 납(24)에 의해 납땜했을 때의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 광배선층(11)을 전반하는 레이저광(31)은 미러(115)로 반사되어 수광소자(23)의 수광면(230)에 입사한다.
상기와 같이 광배선층(11)에 있어서의 광배선 코어(111), 및 광부품을 탑재하기 위한 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)(또는 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)), 미러(111) 사이에 있어서의 상대적인 위치관계는 도시하지 않은 알라이멘트마크를 기준으로하여 결정된다. 따라서, 의도된 것에 극히 고정밀도로 광축을 일치시킬 수 있다. 또, 광부품의 리드를 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)에 맞추어 배치하는 것만으로 그 광부품의 광축과 광배선층(11)의 코어(111)의 광축이 광학적으로 일치하게 된다. 때문에, 광부품을 리플로로 등으로 자동적 또한 간단하게 납땜할 수 있다.
또, 광배선층(11)상에 전기부품을 납땜하기 위한 도전성 돌기부를 새로 설치하여도 된다. 또, 광배선층(11)상에 새로 전기배선으로 설치하여도 된다. 이 전기부품용 도전성 돌기부의 구성은 상기한 광부품용 도전성 돌기부와 동일하게 하면 된다.
또한, 필요에 따라 광부품 또는 전기부품과 도전성 돌기부를 전기적으로 접속하는 새로운 전기배선을 광배선층(11)상에 형성하는 구성이라도 좋다.
(광·전기배선기판의 제 1제조방법)
다음에, 본 발명에 관한 광·전기배선기판의 제 1제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 관한 광·전기배선기판의 제 1제조방법의 개념은 다음과 같다.
우선, 전기배선(120, 121, 122, 123)을 갖는 기판(12)상에 포토리소그래피 기술과 도금기술로 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 형성한다.
그 위에서 클래드층(113a)을 도포하고, 다시 코어층(111a)을 도포한다.
다음에 코어층(111a)을 소정형상으로 포토리소그래피 기술과 에칭 기술로 광배선으로서의 코어(111)를 형성한다.
다시 코어(111)상에 클래드층(113b)을 도포함으로써 클래드(113)를 형성하고 광배선층(11)을 얻는다.
그 후, 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)상에 있는 클래드(113) 일부를 제거하여 광배선층 표면에서 노출시킨다.
다시 포토리소그래피 기술과 도금, 에칭 기술로 전기배선과 미러(115) 가공을 위한 금속 마스크 개구부를 형성하고 드라이에칭에 의해 미러(115)를 형성한다.
이 제조방법에서 특히 중요한 점은 도전성 돌기부를 갖는 전기배선기판(12)상에 직접 클래드(113), 코어(111)등을 실장하여 광배선층(11)을 형성하는 데 있다. 이같은 착상에 의해 공정의 간략화를 도모할 수 있고, 제조효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 2A에 도시한 광·전기배선기판(10)에 관한 더 상세한 제조방법의 설명을 도면에 따라 기술한다. 특히, 기판(12)상의 전기배선(120, 121, 122, 123)과 전기접속하는 광부품 탑재용 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)에 초점을 맞추어도 5A 내지 도 5O를 참조하면서 설명한다.
도 5A 내지 도 5O는 광·전기배선기판(50) 제조방법의 각공정을 표시한 도면으로 실행순으로 배열되어 있다.
우선, 도 5A에 도시된 바와 같이, 동배선층(18)을 갖는 동 폴리이미드 다층기판(12)상에 스퍼터에 의해 Cr 및 동으로 되는 금속박막층(13)을 형성한다.
도 5B에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(19)로서 PMER (도쿄 응화(주)제)을 롤코트에 의해 40㎛ 형성한다. 그리고, 노광, 현상처리를 행하고, 100㎛ 직경의 개구부(20)를 형성한다.
이어서, 금속박막층(13)을 음극으로하여 유황동욕중 상온에서 포토레지스트의 막두께 정도까지 동도금을 행하고, 또한 무전해도금으로 Ni 2㎛, Au 0.05㎛ 형성하고, 도 5C에 도시된 바와 같이 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17; 단 14와 16에 대해서는 도시않음)를 제작한다.
도 5D에 도시된 바와 같이 포토레지스트(19)를 전용의 박리액으로 제거한다.
도 5E에 도시된 바와 같이 금속박막층(13)을 에칭액으로 제거한다.
도 5F에 도시된 바와 같이 클래드층(113a)으로서 폴리이미드 OPI-N1005 (히다치 화성공업(주)제)를 스핀코트하여 350℃로 이미드화시켰다. 이때의 막두께는 15㎛이다.
도 5G에 도시된 바와 같이 코어층(111a)으로서 폴리이미드 OPI-1305 (히다치 화성공업(주)제)를 동일하게 스핀코트하여 350℃로 이미드화시켰다. 이때의 막두께는 8㎛이다.
코어층(111a) 표면에 A1을 증착하고, 포토레지스트의 소정패턴을 형성하고 에칭액으로 A1의 메탈마스크를 형성한다. 다시 산소가스를 사용하여 반응성 이온 에칭으로 코어층(111a)을 에칭하고 A1 막을 에칭제거하여 도 5H에 도시한 코어(111)를 형성한다.
도 5I에 도시된 바와 같이 그 위에서 클래드층(113b)으로서 OPI-1005를 동일하게 코팅, 이미드화시킨다. 이때의 클래드층(113b)의 막두께는 코어(111)상에서 15㎛이다.
도 5J에 도시된 바와 같이 본기판 최표면을 균일하게 드라이에칭하고, 각 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a; 단, 14a와 16a에 대해서는 도시않음)을 노출시킨다.
도 5K에 도시된 바와 같이 드라이에칭한 최표면에 스퍼터로 Cr 및 동의 금속박막(30)을 형성한다.
도 5L에 도시된 바와 같이 포토레지스트(31)로서 PMER을 사용하여 전기배선(33)을 형성하기 위한 개구부를 형성하고 전기동도금으로 전기배선(33)을 형성한다.
포토레지스트(31)를 전용의 박리액으로 제거한 후, 도 5M에 도시된 바와 같이 재차 포토레지스트(34)를 스핀코트로 2㎛ 도포하고, 하지의 금속박막(30)에 에칭가공을 실시하기 위한 개구부(35)를 형성한다.
도 5N에 도시된 바와 같이 에칭액으로 금속박막(30)의 미러형성을 위한 패턴(36)을 형성하고, 전용의 박리액으로 포토레지스트를 제거한다. 그 후,기판(12)을 45°로 경사시키고, 산소가스를 사용하여 반응성 이온에칭으로 천공가공을 행하여 미러(115)를 형성한다.
도 5O에 도시된 바와 같이 금속박막(30)을 에칭제거하여 본 발명의 광·전기배선기판(10)이 얻어진다.
또한, 상기와 같이하여 얻은 광·전기배선기판(10), 특히 각 도전성 돌기부의 각 끝면에 광부품(레이저, 포토다이오드 등) 및 전기부품(CPU, 메모리 등)을 납땜을 이용하여 고정함으로써 실장기판을 얻을 수 있다.
이상 기술한 구성에 따르면 이하의 효과를 얻을 수 있다.
제 1에, 전기배선(120, 121, 122, 123)을 갖는 기판(12)상에 광배선층(11)을 설치하기 때문에 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하다는 효과가 있다.
제 2에, 코어(111)의 패턴과 광부품 탑재용의 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)과 미러 사이의 상대적 위치관계를 의도한 것으로 극히 고정밀도로 일치시킬 수 있다. 따라서, 광부품의 광축과 광배선으로서의 코어(111)의 광축을 광학적으로 일치시키기가 쉬워진다. 그 결과로 광부품과 전기부품을 간단하게 실장할 수 있는 효과가 있다.
제 3에, 광부품 또는 전기부품을 납땜할 때 도금으로 형성된 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)에 직접 접속하기 때문에 납용융열의 영향을 받지 않고 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 동시에, 기판(12)상의 각 전기배선과 광부품 또는 전기부품과의 접속 신뢰성도 향상시키는 효과가 있다.
제 4에, 필요에 따라 광배선층(11)상에도 전기배선을 설치하기가 가능하기때문에 전기배선간의 간섭이 더욱 억제되는 효과가 있다.
(광·전기배선기판의 제 2제조방법)
다음에, 본 발명에 관한 광·전기배선기판(10)의 제 2제조방법에 대하여 설명한다.
도 6은 제 2제조방법에 의해 얻어지는 광·전기배선기판(10)에 있어서, 광부품을 실장하는 부분의 평면도를 도시하고 있다. 또, 도 7A는 도 6에 있어서, C-C에 따른 (코어(11)에 따른) 단면도를 도시하고 있다.
이 제 2제조방법에서 특히 중요한 점은 광배선층(11)과 도전성 돌기부를 갖는 전기배선기판(12)을 각각 별개로 제조하여 접착층을 통하여 접착함으로써 광·전기배선기판(10)을 제조함에 있다.
이하, 제 2제조방법에 대하여, (1) 광배선층 제조방법, (2) 전기배선기판의 제조방법, (3) 광·전기배선기판의 제조방법 순으로 도면에 따라 상세히 설명한다.
(1) 광배선층 제조방법
필름상의 광배선층(11)을 이하에 설명하는 바와 같이 도 8A 내지 도 8E의 수순으로 형성한다.
도 8A에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(40)상에 클래드층(113a)을 두께 20 내지 50미크론 정도 도포한다. 클래드층(113a)이 폴리아믹산 용액의 경우이면 이미드화하기 위하여 350도로 1∼2시간 소성한다. 또, 에폭시계 수지라면 UV경화 또는 100∼200도로 폴리머화한다.
다음에, 도 8B에 도시된 바와 같이 광도파로가 되는 코어층(111a)을 가령 불소계 폴리이미드 또는 폴리메틸메타크릴레이트수지 등, 도파해야할 파장에 적합한 굴절률을 갖는 수지를 선택하여 적절한 방법으로 균일하게 8밀리크론 도포한다.
다음에, 도 8C에 도시된 바와 같이 코어층(111a)에서 코어(111)를 형성한다. 이 코어(111)의 형성법은 코어층(111a)의 감광성 유무에 따라 가령 다음 두가지로 구별된다. 즉, 코어층(111a)에 감광성이 있을 경우에는 정법(定法)의 포토리소법으로 패터링하여 코어(111)를 형성하고, 그 후 재료에 따른 경화반응을 행한다. 한편, 코어층(111a)에 감광성이 없을 경우에는 경화시킨 후에 소정패턴의 금속마스크를 형성하여 RIE 드라이에칭에 의해 코어(111)의 패턴을 형성한다.
그 후, 먼저 형성한 클래드층(113a)과 같은 재료를 동일하게 두께 20∼50미크론 정도 도포하여 클래드층(11b)을 형성하고 클래드(113)를 얻는다.
이어서, 도 8D에 도시된 바와 같이 코어(111)와 클래드(113)로 되는 광배선층의 소정의 위치에 그 광배선층을 관통하는 관통구멍(41)을 형성한다. 이 구멍(41)은 소정패턴을 갖는 마스크를 통하여 에키시마레이저를 조사함으로써 형성된다.
다음에, 도 8E에 도시된 바와 같이 광배선층(11)을 실리콘웨이퍼(40)에서 박리함으로써 관통구멍(41)을 포함한 필름상의 광배선층(11)을 형성할 수 있다.
상기 제조방법에 있어서는 관통구멍(41)을 실리콘웨이퍼(40)상에서 형성하였다. 따라서, 높은 정밀도로 쉽게 관통구멍(41)을 형성할 수 있다. 또, 관통구멍(41) 형성후에 그 실리콘웨이퍼(40)에서 광배선층(11)을 박리하였다. 따라서, 관통구멍(41) 형성에 있어 생기는 가스를 완전히 제거하기가 가능하다.
(2) 전기배선기판의 제조방법
다음에 전기배선기판의 제조방법에 대하여 도 9A 내지 도 9E를 참조하여 설명한다.
도 9A에 도시된 바와 같이 유리에폭시기판 등의 적절한 절연기판상(12)에 도금법 또는 스퍼터 혹은 증착법 등에 의해 20미크론 정도의 동박막을 형성한다. 또, 정법 포토리소법에 의해 소망의 금속배선(43)을 형성한다. 도전성 돌기부를 형성하기 위하여 금속박막(44)을 스퍼터로 형성한다.
다음에, 도 9B에 도시된 바와 같이 금속박막(44) 상에서 레지스트(45)를 도포하고 현상하여 개구부(46)를 형성한다.
다음에, 도 9C에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 음극으로하여 동도금을 행하고, 개구부(46)를 가급적 동으로 매설한다.
다음에 도 9D에 도시된 바와 같이 레지스트(45)를 박리한다.
이어서 도 9E에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 에칭제거한다. 그 결과, 전기배선(120, 121, 122, 123)과 그 각 전기배선상에 설치된 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 형성할 수 있다(단, 전기배선(120과 122), 도전성 돌기부(14 및 16)에 대해서는 도시않음).
또, 각 도전성 돌기부를 관통시키는 관통구멍(41)의 형상은 원기둥형, 4각기둥형 등, 마스크에 따라 선택가능하다. 또, 그 높이는 레지스트(45)의 막두께 또는 도금에 걸리는 시간으로 제어할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 직경은 대략 50∼100미크론, 높이는 대략 50∼100미크론 정도가 바람직하다.
(3) 광·전기배선기판의 제조방법
다음에 도전성 돌기부를 사용하여 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법에 대하여 도 10A 내지 도 10E를 참조하여 설명한다.
우선, 도 10A에 있어서, 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 광배선층(11)과 전기기판(12)과의 적층에 있어서의 알라이멘트의 가이드로서 사용된다. 즉, 광배선층(11)의 관통구멍(41)을 도전성 금속 등으로 되는 각 도전성 돌기부가 관통하도록 적층한다. 이때, 광배선층(11)의 전기기판(12)과의 접촉하는 측에 접착층(47)을 도포하여 광배선층(11)과 전기기판(12)을 완전히 접착고정하는 것이 바람직하다. 따라서, 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 상하 각 기판(광배선층(11), 전기배선기판(12))의 지지가이드 기능과 전기배선(120, 121, 122, 123)과 광배선층(11)상에 설치되는 광부품 등과의 전기적 접속기능을 가지고 있다.
다음에, 도 10B에 도시된 바와 같이 적층한 광배선층(11)의 표면에 금속박막(30)을 스퍼터로서 형성한다.
다음에, 금속박막(30)상에 포토레지스트(31)를 도포한 후, 도 10C에 도시된 바와 같이 노광·현상처리를 행하고, 미러형성을 위한 포토레지스트 개구부(35)를 형성한다.
다음에 에칭에 의해 금속박막(30)에 개구부(30)를 형성하고, 미러형성을 위한 메탈마스크를 형성한다. 또한 도 10D에 도시된 바와 같이 기판을 45°로 경사시켜 RIE 드라이에칭에 의해 미러(115)를 형성한다.
그리고, 도 10E에 도시된 바와 같이 메탈마스크를 용해제거함으로써 본 발명의 광·전기배선기판을 얻을 수 있다.
또한, 제2 제조방법은 광배선층(11)과 도전성 돌기부를 갖는 전기배선기판(12)을 각각 별개로 제조하므로, 가령 도 7C에 도시한 형상의 미러(115)를 설치하는 것도 가능하다. 즉, 광배선층(11)을 독립형성할 때에 가령 도 8E에 도시한 공정후, 소정의 지지체에 그 광배선층(11)을 고정하여 에칭 또는 다이싱소 등에 의해 도 7C에 도시한 형상의 미러(115)를 형성하면 된다.
(4) 실장기판의 제조방법
또, 상기와 같이하여 얻은 광·전기배선기판(10), 특히 각 도전성 돌기부의 각 끝면에 광부품(레이저, 포토다이오드 등) 및 전기부품(CPU, 메모리 등)을 납을 이용하여 고정함으로써 실장기판을 얻을 수 있다.
도 7B는 발광용 레이저를 내포하는 광부품(22)의 단자(221)를 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)에 납(24)에 의해 납땜한 실장기판(9)을 도시한 도면이다.
도 7B에 도시한 실장기판(9)에 있어서는 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a; 도 6참조) 자체를 패드로서 이용하고 있다. 상기와 같이 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 반도체 레이저 등의 광부품과 전기배선(120, 121, 122, 123)과의 전기적 도통을 취함과 동시에 미러(115)와의 알라이멘트를 확보하기 위하여 사용된다. 따라서, 광부품과 광배선층과의 광도파에 관한 접속의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 각 도전성 돌기부의 끝면을 패드로서 이용함으로써 정밀도가 높은 알라이멘트를 확보할 수 있고, 또 납땜 접속에 의한 셀프알라이멘트 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또, 다른 바람직한 구성으로서, 또한 포토리소법을 이용하여 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)와 도통하는 새로운 금속패드를 광배선층(11)상에 형성하여도 좋다.
그런데, 광배선층(11)이나 미러(115)는 현실적으로는 수미크론의 폭이다. 따라서 레이저광이 이 범위로 확실하게 집광될 필요가 있다. 이 목적을 위하여 광부품의 단자(221)와 접속되는 금속패드로서의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)이 그 주위 보다 오목하게 꺼지는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)의 주위에 광부품의 단자(221)의 접속위치를 유도하는 가이드를 새롭게 형성할 수도 있다. 그 가이드는 도전성이거나 절연성이거나 다 좋으나 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17; 즉 끝면(14a, 15a, 16a, 17a))을 둘러싸도록 형성한다.
이들 레이저광과 미러의 알라이멘트 정밀도를 향상시키는 연구는 제 2실시형태 내지 제 4실시형태로서 후기에서 상세히 설명한다.
따라서, 상기 구성에 따르면 이하의 효과를 얻을 수 있다.
제 1에, 전기배선을 갖는 기판상에 광배선층을 설치하므로 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하다.
제 2에, 광배선층(12)의 코어(11)의 패턴, 광부품 탑재용의 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17), 미러(115) 사이의 상대적 위치관계를 의도한 대로 극히 고정밀도로 일치시킬 수 있다. 따라서 새롭게 알라이멘트하는 공정을 필요로 하지않고 광부품의 광축과 광배선층(11)의 광축을 손쉽게 광학적으로 일치시킬 수 있다. 또한 광부품이나 전기부품을 동시에 자동적으로 실장할 수 있다.
제 3에, 광부품 또는 전기부품을 납땜할 때에 도금으로 형성된 도전성 돌기부 직접 접속하기 때문에 납땜 용융열의 영향을 받지않고 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 동시에 기판(12)상의 전기배선(120, 121, 122, 123)과 광부품 또는 전기부품과의 접속 신뢰성도 향상되는 효과가 있다.
제 4에, 필요에 따라 광배선층(11)상에도 전기배선을 설치할 수 있으므로 전기배선간의 간섭을 더욱 억제할 수 있다.
제 5에, 광배선층(11)과 전기기판(12)이 별도로 제조가능하다. 또한, 가이드로서의 도전성 돌기부를 통하여 광배선층(11)을 전기기판(12)에 용이하게 정밀도 좋게 적층할 수 있다.
제 6에, 강·전기배선기판(11)의 제조과정에 있어서, 도전성 돌기부를 형성하기 위한 개구부(41)에 가스가 괴이지 않으므로 광배선층(11)과 전기배선기판(12)을 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
즉, 도전성 돌기부를 형성하기 위한 개구부(47)를 형성할 때 가령 레이저광 조사에 의한 개구부(41) 형성 및 도금에 의한 형성방법에서는 다음 문제가 발생한다. 제 1에, 개구부(41)의 저부의 금속막상 또는 구멍의 측면에 전기배선기판 지지체의 수지성분이 가열파괴된 가스가 부착하여 각종 세척공정을 통하여도 완전하게는 제거되지 않는다. 제 2에, 이 제거되지 않는 가스 때문에 개구부(41) 측면을 피복하는 동박막은 도전성 돌기부와 하지의 금속배선과의 전기적 도통을 취할 수 없다. 제 3에, 도전성 돌기부의 도금동박막의 하지 광배선층 필름에의 밀착성이 낮아광부품을 납땜할 경우 가열로 용이하게 박리되어 버리는 문제가 발생할 우려가 있다. 그러나, 상기 구성에 의하면 그와 같은 문제는 발생하지 않는다.
이상 광·전기배선기판의 제조에 관한 두가지 방법을 설명하였다. 이 두가지 중, 어느 방법에 의해서도 앞으로 설명할 제 2실시형태, 제 3실시형태, 제 4실시형태에 관한 광배선기판 및 실장기판을 제조할 수 있다.
또, 설명의 간략화 관점에서 제 2실시형태, 제 3실시형태, 제 4실시형태에 있어서는 상기 제 2제조방법에 따른 예만을 표시한다.
(제 2실시형태)
다음에, 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)에 대하여 설명한다.
이 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판의 중요한 점은 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)의 주위에 광부품의 단자(221)의 접속위치를 유도하는 가이드를 새롭게 설치하는 것이다. 이 가이드에 의해 광부품에서 발사되는 또는 광학부품에 입사되는 레이저광은 소망의 범위에 확실하게 집광된다. 그 결과 발광레이저 등의 광축과 폭이 수미크론의 미러(115)의 광축을 정밀도 좋게 일치시키고, 또한 강고하게 고정할 수 있고, 필요하다면 전기배선기판(12)상의 전기배선과 전기적으로 도통할 수 있다.
도 11은 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)을 광부품 실장에서 본 상면도이다.
도 12A는 도 11에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도이다.
도 11 및 도 12A에 도시된 바와 같이 광·전기배선기판(60)은 제 1실시형태에서 설명한 광배선층(10)의 광배선층(11)상에 새롭게 가이드부(48)를 설치한 구성으로 되어 있다. 이 가이드부(48)는 광배선층(11)의 광부품 등을 실장하는 면에 오목부(51, 53) 등을 형성함으로써 형성되어 있다. 또, 그 오목부는 각 도전성 돌기부에 대응하여 형성된다. 따라서, 도시하지 않았으나 광·전기배선기판(60)은 오목부(51, 53) 이외의 오목부를 가지고 있다.
그 오목부는 광부품 단자가 무리 없이 수용되고, 바람직하게는 납땜할 수 있도록 형성된다. 또한 오목부와 광부품의 단자형상을 상사상(相似狀)으로 하면 단자의 이동가능한 범위는 한정되기 때문에 더욱 목적을 달성할 수 있다. 또, 본 실시형태에 관한 도전성 돌기부도 포토리소그래피기술과 도금기술로 형성되기 때문에 그 위치는 기판(12)상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 결정할 수 있다.
또, 각 오목부 측면이나 각 오목부를 둘러싸는 상부 주위에는 Ni/Au 도금 등의 표면처리를 실시한 구성이라도 좋다.
도 12B, 도 12C는 오목부(51) 근방을 도시한 확대도이다. 특히 도 12C는 오목부(51)의 측면이나 오목부(51) 주위에 Ni/Au 도금 등의 표면처리를 실시한 예를 표시하고 있다. 또, 도 13은 광배선기판(60)에 레이저 발광소자(22)를 실장한 예를 도시하고 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 레이저 발광소자(22)의 단자(221)의 선단은 각 오목부에 수용되어 각 도전성 돌기부의 끝면과 접촉하고 납땜 고정된다. 따라서 그 기판(60)과 광부품 등 간의 알라이멘트 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또, 특히 도 12C에 도시된 바와 같이 오목부 측면, 근방 등을 Ni/Au 도금 등의 표면처리함으로써 전기적 접촉을 취하기 위한 면적을 더욱 넓게 확보할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(광·전기배선기판의 제조방법)
다음에, 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)의 제조방법에 대하여, (1) 광배선층의 제조방법, (2) 전기배선기판의 제조방법, (3) 광·전기배선기판의 제조방법, (4) 실장기판의 제조방법 순으로 도면에 따라 상세히 설명한다.
(1) 광배선층의 제조방법
도 14A 내지 도 14E는 광·전기배선기판(60)의 제조방법의 각 공정을 표시한 도면으로 실행순으로 배열되어 있다.
도 14A에 도시된 바와 같이 실리콘 웨이퍼(40)상에 클래드층(113a; 광을 도파하는 광배선층의 지지매체이고 불소화 폴리이미드계수지의 전구체인 불소화 폴리아믹산 또는 불소화 에폭시계수지 등이 사용된다)을 두께 20∼100미크론 정도 도포한다. 폴리아믹산 용액이 경우이면 이미드화하기 위하여 350도로 1∼2시간 소성한다. 에폭시계수지이면 UV경화 또는 100∼200도로 폴리머화한다.
이어서 도 14B에 도시된 바와 같이 광도파로가 되는 코어층(111a)을 가령 불소계 폴리아믹산 용액 또는 폴리메틸메타크릴레이트수지용액 등 도파해야할 파장에 적합한 굴절률을 갖는 수지를 선택하여 적절한 방법으로 균일하게 8미크론 도포한다.
다음에, 도 14C에 도시된 바와 같이 코어층(111a)에 감광성이 있으면 정법의 포토리소그래피법으로 패터닝하여 코어(111)를 형성하고, 그 후 재료에 응한 경화반응을 행한다. 감광성이 없으면 경화시킨 후에 소정패턴의 금속마스크를 형성하여 RIE 드라이에칭에 의해 도파로패턴을 형성한다. 다시 앞서 형성한 클래드층과 같은 재료를 동일하게 두께 20∼100미크론 정도 도포한다.
이어서 도 14D에 도시된 바와 같이 광배선층의 소망의 위치에 관통구멍(41)을 형성한다. 즉, 소정패턴을 갖는 마스크를 통하여 에키시마 레이저를 조사하여 구멍을 형성한다.
다음에 도 14E에 도시된 바와 같이 실리콘웨이퍼(40)로부터 박리하면 관통구멍(41)을 포함하는 필름상 광배선층(11)을 형성할 수 있다. 이 방법에서는 완전한 관통구멍이 형성되고 가스는 전혀 남지 않았다.
(2) 전기배선기판의 제조방법
이어서, 전기배선기판(12)의 제조방법에 대하여 도 15A 내지 도 15E를 참조하여 설명한다.
우선, 도 15A에 도시된 바와 같이 유리에폭시기판 등 적절한 절연기판(12)상에 도금법 또는 스퍼터 또는 증착법 등에 의해 20미크론 정도의 동박막을 형성한다. 그후, 정법의 포토리소그래피법으로 소망하는 금속배선(43; 즉, 전기배선(120, 121, 122, 123))을 형성한다. 도전성 돌기부를 형성하기 위하여 금속박막(44)을 스퍼터로 형성한다.
이어서, 도 15B에 도시된 바와 같이 금속박막(44)상에 레지스트(45)를 도포하고 현상하여 개구부(46)를 형성한다.
이어서, 도 15C에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 음극으로 하여 동도금을행하고 개구부(46) 내부를 가급적 등으로 매설시킨다.
도 15D에 도시된 바와 같이 레지스트(45)를 박리한다.
이어서 도 15E에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 에칭제거하면 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)가 금속배선상에 형성된다(단, 도전성 돌기부(14, 16)에 대해서는 도시않음). 그 결과 전기배선기판(12)을 얻을 수 있다.
또, 도전성 돌기부의 형상은 원기둥형, 4각기둥형 등, 광부품의 단자에 알맞는 형상의 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 도전성 돌기부 높이는 레지스트의 박막 또는 도금에 걸리는 시간에 따라 제어할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 의하면 도전성 돌기부의 직경은 50∼500미크론, 높이도 20∼200미크론 정도가 바람직하다.
(3) 광·전기배선기판의 제조방법
다음에, 도전성 돌기부를 사용하여 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법에 대하여 도 16A 내지 도 16E를 참조하여 설명한다.
우선, 도 16A에 있어서, 광배선층(11)을 전기기판(12)에 알라이멘트를 취하여 적층하기 위한 가이드를 하여 복수의 도전성 돌기부를 사용한다.
즉, 광배선층(11)의 관통구멍(46)을 도전성 금속 등으로 되는 기둥이 필름의 중간 정도까지 관통하게하여 적층한다. 광배선층(11)의 전기기판과 접촉하는 쪽에 접착제(14)를 도포하여 광배선층(11)과 전기기판(12)을 완전히 접착 고정하는 것이 바람직한 형태이다. 이때, 도 16A에 도시된 바와 같이 광배선층(11)의 필름두께와 금속가이드 높이는 필름 표면으로 부터의 패임이 광부품 단자를 수용하는데 필요한깊이, 바람직하게는 20∼200미크론이 되도록 한쪽 또는 양쪽을 조정한다.
다음에, 도 16B에 도시된 바와 같이 광배선층(11)의 표면에 금속박막(30)을 스퍼터로 형성한다.
다음에, 도 16C에 도시된 바와 같이 포토레지스트(31)를 도포한다. 그리고 노광·현상처리를 행하고 미러형성을 위한 포토레지스터 개구부(35)를 형성한다.
다음에, 에칭에 의해 금속박막(30)에 개구부(36)를 형성한다. 미러형성을 위한 메탈마스크를 형성한다. 그리고, 기판을 45°경사시켜 도 16D에 도시된 바와 같이 RIE 드라이에칭에 의해 미러(115)를 형성한다.
그리고, 메탈마스크를 용해제거함으로써 도 16E에 도시된 바와 같은 광·전기배선기판(60)을 얻을 수 있다.
또, 도전성 돌기부의 다른 제조법으로서 광·전기배선기판의 적절한 위치에 광배선층측에서 레이저광 조사나 드라이에칭을 행하는 방법에 있다. 기판(12)에 부설된 전기배선이 스토퍼가 되고, 이 깊이 까지 개구부(36; 비어홀)를 형성할 수 있다. 그리고, 계속하여 도금을 행하고 개구부(36)를 금속으로 매립한다. 도금시간을 조정하여 광배선층(11) 중간 정도에서 도금을 중단하면 소망 깊이의 오목부(51)를 형성할 수 있다. 이 방법에 따르면 오목부는 전기배선층 까지 깊이하기도 가능하다.
(4) 실장기판의 제조방법
다음에, 제 2실시형태에 관한 광·전기배선기판(60)에 광부품을 실장한 실장기판의 제조방법에 대하여 설명한다(도 13참조).
우선, 광·전기배선기판의 각 오목부(50) 등에 납볼을 장착하여 광부품(레이저, 포토다이오드)의 단자(221)를 가볍게 꽂는다. 또, 오목부(50, 51) 등의 형상을 가령 반경 80미크론의 원형이고, 깊이는 50미크론으로 한다. 또, 가령 광부품의 도통용 단자(24) 수는 4개이고 형상을 반경 75미크론의 원형으로 한다. 전기부품(CPU, 메모리)용 단자는 얇고 납땜된 금속 패드상에 놓는다.
발명자들의 실험에 따르면, 온도 250도의 리플로로에 10초 정치한 후 냉각하면 광부품의 단자는 오목부 형상과 용융압의 표면장력으로 결정되는 평형위치에 고정되고, 레이저 광축은 미러의 중심위치 ±3미크론으로 수습되어 있음이 확인되었다. 전기부품과 같이하여 오목부가 없는 평탄한 금속패드상에 광부품의 단자를 두었을 경우는 광부품의 고정위치가 안정되지 않고 ±50미크론 정도의 오차가 발생하였다. 오목부는 전기적 도통과 광배선용 미러와의 정밀도 높은 알라이멘트를 확보할 뿐아니라, 도전성 돌기부 정부가 직접 패드로서 납땜에 의해 광부품과 도통하고 있기 때문에 접속 신뢰성도 향상하였다.
따라서, 이상 설명한 구성에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
제 1에 전기배선을 갖는 기판(12)상에 광배선층(11)을 설치하기 때문에 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하다.
제 2에 광배선층(11)의 미러(115)를 포함한 코어(111)의 패턴과 광부품 탑재용의 각 도전성 돌기부와의 상대적 위치관계를 의도한 것과 극히 고정밀도로 일치시킬 수 있다.
제 3에 광부품의 단자(221)가 광배선층(11)상의 각 오목부에 정밀도 좋게 수용되므로 광부품의 광축과 광배선층(11)의 광축을 광학적으로 일치시키기가 용이하고, 그 때문에 광부품과 전기부품을 동시에 작동적으로 실장된다.
제 4에 광부품 또는 전기부품을 납땜할 때, 도금으로 형성된 도전성 돌기부에 직접 접속하면 납용융열의 영향을 받지않고 접속 신뢰성이 향상된다. 동시에 기판(12)상의 전기배선과 광부품 또는 전기부품의 전기적 접속 신뢰성도 향상된다.
(제 3실시형태)
다음에 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)에 대하여 설명한다.
이 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)의 중요한 점은 각 도전성 돌기부의 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)을 광배선층(11)의 실장면 보다 소정 높이 까지 돌출하는 구성으로 하고, 그 돌출한 각 도전성 돌기부 선단과 광부품 등의 단자(그 단자의 형상은 오목상 또는 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)과 닮은 것은 바람직하다)를 접속시키는 착상에 있다.
이와같이 광부품 등과 도전성 돌기부를 접속함으로써 광부품에서 발사되는 또는 광학부품에 입사되는 레이저광은 소망의 범위에 확실하게 집광된다. 그 결과, 제 2실시형태와 동일하게 발광레이저 등의 광축과 폭이 수미크론의 미러(115)의 광축을 정밀도 좋게 일치시키고 또 강고하게 고정되고, 필요하면 전기배선기판(12)상의 전기배선과 전기적으로 도통하기가 가능하다.
도 17은 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)의 일예를 광부품 실장에서 본 상면도를 표시하고 있다.
도 18은 도 17에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도이다. 도 17 및 도 18에도시한 바와 같이 광·전기배선기판(62)은 제 1실시형태에서 설명한 광·전기배선기판(10)의 구성에 추가하여 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 광배선층(11)의 실장표면으로부터 소정 높이 까지 돌출시킨 구성으로 되어 있다.
각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 동 등의 금속이 바람직하다. 기판(12)에 형성된 전기배선(120, 121, 122, 123)과 도통할 수 있기 때문이다. 그러나, 반드시 도통되어 있을 필요는 없고 단순한 지주라도 상관 없다.
도 18에 도시된 바와 같이 광배선층(11)에서 돌출한 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)는 광부품(22)에 설치된 단자(223)의 오목부에 무리없이 수용되어 도전성 돌기부 선단과 광부품 오목부 주변과 납땜된다. 특히 광부품의 단자(223)의 오목부 형상과 도전성 돌기부 선단의 형상을 닯게하여 맞물리게 하면 광부품의 이동가능 범위를 더욱 한정할 수 있다. 따라서 발광레이저(22)의 광축과 폭이 수미크론의 미러(115) 광축을 정밀도 좋게 일치시키고 또 강고하게 고정할 수 있다. 또, 필요에 따라 광배선기판(11)상에 새로 설치된 전기배선과 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 전기적으로 도통시킬 수도 있다.
광부품(22)의 단자(223)의 오목부는 범프형성 등 정법에 의해 도금으로 정밀도 좋게 형성된다. 또, 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17) 선단에는 Ni/Au 도금 등의 표면처리를 실시함으로써 전기적 접속의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
그런데, 도 19에는 도시하지 않았으나 필요에 따라 IC 등의 전기부품도 광부품과 같이 광배선층(11) 상(또는 도전성 돌기부상)에 설치되고 전기배선(120, 121, 122, 123)과 도전성 돌기부를 통하여 전기접속된다. 도전성 돌기부는 포토리소그래피 기술과 도금기술로 형성되므로 그 위치는 기판(12)상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 구할 수 있다.
(광·전기배선기판의 제조방법)
다음에, 제 3실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)의 제조방법에 대하여 (1) 광배선층의 제조방법, (2) 전기배선기판의 제조방법, (3) 광·전기배선기판의 제조방법, (4) 실장기판의 제조방법 순으로 도면에 따라 상세히 설명한다.
(1) 광배선층의 제조방법
도 20A 내지 도 20E는 광·전기배선기판(62)의 제조방법의 각 공정을 도시한 도면이고 실행순으로 배열되어 있다.
도 20A에 도시된 바와 같이 실리콘웨이퍼(40)상에 클래드층(113a; 광을 도파하는 광배선층의 지지매체로서 불소화 폴리이미드계 수지의 전구체인 불소화 폴리아믹산 또는 불소화 에폭시계수지 등이 사용된다)을 두께 20∼100미크론 정도 도포한다. 사용한 소재가 폴리아믹산 용액일 경우이면, 이미드화하기 위하여 350도로 1∼2시간 소성한다. 또, 에폭시계수지라면 UV경화 또는 100∼200도로 폴리머화한다.
이어서 도 20B에 도시된 바와 같이 광도파로가 되는 코어층(111a)을 가령 불소계 폴리아믹산 용액 또는 폴리메틸메타크릴레이트 수지용액 등, 도파해야할 파장에 적합한 굴절률을 갖는 수지를 선택하여 적절한 방법으로 균일하게 8미크론 도포한다.
다음에 도 20C에 도시된 바와 같이 코어층(111a)에 감광성이 있으면 정법의 포토리소그래피법으로 패터닝하여 광도파로로서의 코어(111)를 형성하고 그 후 재료에 따른 경화반응을 행한다. 한편, 코어층(111a)에 감광성이 없으면 경화시킨 후에 소정패턴의 금속마스크를 형성하여 RIE 드라이에칭에 의해 도파로패턴을 형성한다.
또한, 도 20D에 도시된 바와 같이 앞서 형성한 클래드층(113a)과 같은 재료의 클래드층(113b)을 클래드층(113a)의 일부 및 코어(111)에 20∼100미크론 정도 도포한다. 그리고, 소망의 위치에 관통구멍(41)을 형성한다. 그 관통구멍(41)의 형성은 소정패턴을 갖는 마스크를 통하여 에키시마레이저를 조사하여 형성된다.
다음에 도 20E에 도시된 바와 같이 실리콘웨이퍼(40)로부터 필름상의 광배선층(11)을 박리함으로써 관통구멍(41)을 포함한 광배선층(11)을 얻을 수 있다.
이 방법은 가스가 전혀 남지않고 완전한 관통구멍(41)을 형성할 수 있다.
(2) 전기배선기판의 제조방법
이어서, 전기배선기판(12)의 제조방법에 대하여 도 21A 내지 도 21E를 참조하면서 설명한다.
우선, 도 21A에 도시된 바와 같이 유리에폭시기판 등 적절한 절연기판상(12)에 도금법 또는 스퍼터 혹은 증착법 등으로 20미크론 정도의 동박막을 형성한다. 또, 정법의 포토리소그래피법에 의해 소망하는 금속배선(43; 즉 전기배선(120, 121, 122, 123)을 형성한다. 또한 복수의 지주(도전성 돌기부)를 형성하기 위하여 금속박막(44)을 스퍼터로 형성한다.
이어서, 도 21B에 도시된 바와 같이 금속박막(44) 상에서 드라이필름 레지스트(45)를 붙이고 정법의 노광현상을 행하여 개구부(46)를 형성한다.
이어서, 도 21C에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 음극으로하여 동도금을 행하여 개구부(46) 내부를 가급적 동으로 매설시킨다.
도 21D에 도시된 바와 같이 레지스트(45)를 박리한다.
이어서, 도 21E에 도시된 바와 같이 금속박막(44)을 에칭제거하면 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17; 단, 도전성 돌기부(14, 16)에 대해서는 도시않음)가 금속배선(43)상에 형성될 수 있다.
또, 제 2실시형태와 동일하게 도전성 돌기부 형상은 원기둥형, 4각기둥형 등 광부품 단자에 알맞는 형상의 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 또 도전성 돌기부 높이는 레지스트의 막두께 또는 도금에 걸리는 시간에 의해 제어할 수 있다. 본 발명자 들의 실험에 의하면 도전성 돌기부의 직경은 50∼500미크론, 높이는 20∼200미크론 정도가 바람직하다.
(3) 광·전기배선기판의 제조방법
다음에 도전성 돌기부를 사용하여 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법에 대하여 도 22A 내지 도 22E를 참조하여 설명한다.
우선, 도 22A에 있어서, 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층할 때의 알라이멘트에 각 도전성 돌기부를 사용한다. 즉, 광배선층(11)에 형성한 관통구멍(41)을 도전성의 금속 등으로 되는 도전성 돌기부가 관통하여 돌출하도록 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층한다. 이때, 접착층(47)을 도포하여 광배선층(11)과 전기기판(12)을 완전하게 접착고정하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 22B에 도시된 바와 같이, 적층한 광배선층(11)의 표면에 금속박막(30)을 스퍼터로 형성한다.
다음에, 도 22C에 도시된 바와 같이 포토레지스트(31)를 도포한다. 그리고, 노광·현상처리를 행하고, 미러형성을 위한 포토레지스트 개구부(35)를 형성한다.
다음에, 도 22D에 도시된 바와 같이 에칭에 의해 금속박막(30)에 개구부(36)를 형성하고, 미러형성을 위한 메탈마스크를 형성한다. 또한, 기판을 45°로 경사시켜 RIE 드라이에칭에 의해 미러(115)를 형성한다.
그리고, 도 22E에 도시된 바와 같이, 메탈마스크를 용융 제거함으로써 본 발명의 광·전기배선기판(62)을 완성시킬 수 있다.
또한, 광·전기배선기판의 다른 제조법으로써 빌드업공법이 있다(제 1실시형태 참조). 이는 제 3실시형태에서 설명한 바와 같이 광배선층(11)과 전기배선기판(12)을 별도로 제조하여 적층하는 방법은 아니다. 즉, 전기배선기판(12)상에 직접으로 광기판소재를 패터닝하면서 적층하는 광·전기배선기판의 제조방법이다. 상기와 같이 이 빌드업공업에 의해 광·전기배선기판(62)을 제조할 경우, 도전성 돌기부는 광배선기판을 빌드업하기 전에 전기기판에 형성하여도 되고, 광기판을 적층하고나서 비어홀형성, 도금 매립을 하여 형성하여도 된다.
(4) 실장기판의 제조방법
다음에 광·전기배선기판(62)에 광부품을 실장한 실장기판의 제조방법에 대하여 설명한다(도 19 참조).
우선, 각 단자(223)의 오목부(24)에 얇게 납땜을 한 후, 각 도전성 돌기부의 선단을 그 단자(223)의 오목부에 가볍게 꽂는다. 이때, 가령 단자(223)의 오목부형상은 반경 80미크론의 원형으로 깊이 50미크론으로 한다. 또, 가령 도전성 돌기부 총개수는 4개이고, 그 단면형상은 반경 75미크론의 원형으로 한다. 또한, 전기부품(CPU, 메모리)용 단자를 설치할 경우는 전기부품은 가볍게 납땜된 금속패드상에 놓는다.
발명자들의 실험에 의하면, 온도 250도의 리플로로에 10초 정치한 후 냉각하면 광부품의 단자는 오목부의 리플로로에 형상과 용융납의 표면장력으로 결정되는 평행위치에 고정되고, 레이저의 광축은 미러의 중심위치 ±3미크론으로 수용되어 있음이 확인되었다. 한편, 전기부품과 같이 오목부가 없는 평탄한 금속단자와 도통용 지주간에 납땜을 통하여 접착할 경우는 광부품의 고정위치가 안정되지 않고 ±50미크론 정도의 오차가 확인되었다. 이 결과로 오목부는 전기적 도통과 광배선용 미러의 정밀도가 높은 알라이멘트를 확보할 뿐아니라 지주 정부가 직접 패드로서 납땜에 의해 광부품측 금속단자와 도통하고 있다고 할 수 있다. 따라서 전기접속의 신뢰성을 형상시킬 수 있다.
상기 설명한 구성에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
제 1에, 전기배선을 갖는 전기배선기판(12)상에 광배선층(11)을 설치하기 때문에 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하다.
제 2에, 광배선층(11)의 미러(115)를 포함한 코어(111)의 패턴과 광부품 탑재용의 각도전성 돌기부의 상대적인 위치관계를 의도된 것으로 극히 고정밀도로 일치시킬 수 있다.
제 3에, 도전성 돌기부 선단이 광부품의 단자 오목부에 정밀도 좋게 수용되므로 광부품의 광축과 광배선의 광축을 광학적으로 일치시키기가 용이하고, 때문에 광부품과 전기부품을 동시에 자동적으로 실장할 수 있다.
제 4에 광부품 또는 전기부품을 납땜할 때, 도금으로 형성된 도전성 지주에 직접 접속하면 납용융열의 영향을 받지 않고 접속의 신뢰성이 향상된다. 동시에 기판상의 전기배선의 접속 신뢰성도 향상된다.
(제 4실시형태)
다음에 제 4실시형태에 관한 광·전기배선기판(64)에 대하여 설명한다. 제 4실시형태에 관한 광·전기배선기판의 중요한 점은 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)의 주위에 광부품 단자(221)의 접촉위치를 유도하는 미소한 볼록상 가이드를 새로 설치한 점이다.
도 23은 제 4실시형태에 관한 광·전기배선기판(62)을 광부품 실장에서 본 상면도를 표시하고 있다. 도 24는 도 23에 있어서의 C-C 방향에 따른 단면도이다. 도 25는 레이저 발광소자(22)를 실장한 광·전기배선기판(62)을 도시한 도면이다.
도 23, 도 24에는 각 끝면(14a, 15a, 16a, 17a)의 주위에 설치된 격벽(53)을 볼록상가이드(53)의 일예로서 표시하고 있다.
또, 도 25에 도시된 바와 같이 광부품의 단자(221)는 격벽(53)으로 칸막음된 오목부에 무리없이 수용되고, 바람직하게는 이 오목부내에서 도전성 돌기부의 끝면과 납땜된다. 이때, 격벽(53)이 형성하는 오목부 형상을 격벽은 광부품의 단자의 형상과 닮게하면 단자(221)의 이동가능 범위는 한정된다. 따라서, 광부품의 변동범위가 규제되므로 발광레이저(22)의 광축과 폭이 수미크론의 미러(115)의 광축을 정밀도 좋게 일치시키고, 또 강고하게 고정할 수 있으며, 필요하면 전기배선과 전기적으로 도통하기가 가능하다.
또, 이 볼록상 격벽(53)은 광부품의 단자(221)가 빈틈없이 수용되는 것이 바람직한 형태이나 반드시 제방 형상으로 이어져 있을 필요는 없으며, 도막도막이라도 상관없다. 또, 격벽(53)은 광학부와 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)의 전기적 접속성을 높이기 위하여 도전성을 갖는 구성으로 한다. 그러나, 광부품의 위치를 고정하는 것만을 목적으로 격벽(53)을 사용할 경우는 반드시 도전성 돌기부와 도통해 있을 필요는 없다. 또, 이 경우는 설치하는 위치에 대해서도 반드시 각 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)와 대응시킬 필요는 없다.
또한, 가령 광부품 이외의 전기부품도 도전성 돌기부를 통하여 기판(12) 상의 전기배선과 전기접속된다. 이 전기부품의 실장의 경우는 광축의 정밀한 알라이멘트는 필요가 없으므로 볼록상 격벽(53)은 꼭 필요치 않다. 그러나, 전기접속의 면적확보 등의 관점에서 필요에 따라 형성하여도 상관없다. 볼록상 격벽(53) 및 도전성 돌기부는 포토리소그래피 기술과 도금기술로 형성하기 때문에 그 위치는 기판(12)상에 형성한 알라이멘트마크(도시않음)에 의해 필요에 따라 결정할 수 있다.
(광·전기배선기판의 제조방법)
다음에, 제 4실시형태에 관한 광·전기배선기판(64)의 제조방법에 대하여, (1) 광배선층의 제조방법, (2) 전기배선기판의 제조방법, (3) 광·전기배선기판의 제조방법 순으로 도면에 따라 상세히 설명한다.
(1) 광배선층의 제조방법
도 26A 내지 도 26E는 광·전기배선기판(64)의 제조방법의 각공정을 도시한 도면이고 실행순으로 배열되어 있다.
도 26A에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(40)상에 클래드층(113a; 광을 도파하는 광배선층의 지지매체로서, 불소화 폴리이미드계 수지의 전구체인 불소화 폴리아믹산 또는 불소화에폭시계수지 등이 사용된다)을 두께 20∼100미크론 정도 도포한다. 이때, 클래드층(113a) 폴리아믹산 용액의 경우는 이미드화하기 위하여 350도로 1∼2시간 소성한다. 한편, 에폭시계수지이면 UV 경화 또는 100∼200도로 폴리머화한다.
다음에 도 26B에 도시된 바와 같이, 광도파로가 되는 코어층(111a)을 가령 불소계 폴리아믹산 용액 또는 폴리메틸메타크릴레이트 수지용액 등 도파해야 할 파장에 적합한 굴절률을 갖는 수지를 선택하여 적절한 방법으로 균일하게 8미크론 도포한다.
다음에 도 26C에 도시된 바와 같이, 코어층(111a)에 감광성이 있으면 정법의 포토리소그래피법으로 패터닝하여 광도파로(즉 코어(111))를 형성하고, 그 후 재료에 따른 경화반응을 행한다. 한편, 감광성이 없으면 경화시킨 후에 소정패턴의 금속마스크를 형성하여 RIE 드라이에칭에 의해 도파로 패턴을 형성한다. 또한, 앞서 형성한 클래드층과 같은 재료를 동일하게 두께 20∼100미크론 정도 도포한다.
다음에 도 26D에 도시된 바와 같이, 소망의 위치에 관통구멍(41)을 형성한다. 즉, 소정패턴을 갖는 마스크를 통하여 에키시마레이저를 조사하여 구멍을 형성한다.
다음에 도 26E에 도시된 바와 같이, 실리콘웨이퍼(40)에서 박리함으로써 관통구멍(41)을 포함한 필름상의 광배선층(11)을 형성할 수 있다.
또, 이 방법은 가스가 전혀 남지않고 완전한 관통구멍(41)을 형성할 수 있다.
(2) 전기배선기판의 제조방법
다음에 전기배선기판(12)의 제조방법에 대하여 도 27A 내지 도 27E를 참조하면서 상술한다.
우선, 도 27A에 도시된 바와 같이 유리에폭시기판 등 적절한 절연기판(12)상에 도금법 또는 스퍼터 혹은 증착법 등으로 20미크론 정도의 동박막을 형성한다. 또, 정법의 포토리소그래피법으로 소망의 금속배선(43; 즉 전기배선(120, 121, 122, 123)을 형성한다. 또한 복수의 도전성 돌기부를 형성하기 위하여 금속박막(44)을 스퍼터로 형성한다.
이어서, 도 27B에 도시된 바와 같이, 금속박막(44) 상에서 레지스트(43)를 도포하고 현상하여 개구부(44)를 형성한다.
다음에, 금속박막(44)을 음극으로 하여 동도금을 행하고 개구부(46)을 가급적 동으로 매설시킨다.
도 27C에 도시된 바와 같이, 레지스트(45)를 박리시킨다.
다음에 도 27E에 도시된 바와 같이, 금속박막(44)을 에칭제거하면 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)가 금속배선(43)상에 형성된다.
또, 이미 설명한 바와 같이, 도전성 돌기부 형성은 원기둥형, 4각기둥형 등, 광부품의 단자에 알맞는 형상의 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 도전성 돌기부 높이는 레지스트의 박막 또는 도금에 걸리는 시간에 의해 제어할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 도전성 돌기부의 직경은 50∼500미크론, 높이도 20∼200미크론 정도가 바람직하다.
(3) 광·전기배선기판의 제조방법
다음에, 도전성 돌기부를 사용하여 광배선층(11)을 전기배선기판(12)에 적층하는 방법에 대하여 도 27F 내지 도 27J를 참조하여 설명한다.
우선, 도 27F에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)를 광배선층(11)과 전기배선기판(12)을 알라이멘트를 취하여 적층하기 위한 가이드로서 사용한다. 즉, 필름의 각 관통구멍(41)을 복수의 도전성 돌기부(14, 15, 16, 17)가 광배선층(11)의 반대측 표면까지 관통하게 하여 적층한다. 이때, 광배선층(11)과 전기기판(12) 사이에 접착층(47)을 도포하여 그 광배선층(11)과 전기기판(12)을 완전히 접착고정하는 것이 바람직하다.
다음에, 도 27G에 도시된 바와 같이, 적층한 광배선층(11)의 표면에 금속박막(30)을 스퍼터로 형성한다.
다음에 도 27H에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(31)를 도포한다. 그 후, 정법의 노광·현상처리를 행하고, 미러형성을 위한 포토레지스트 개구부(35)를 형성한다.
이어서, 도 27I에 도시된 바와 같이, 에칭에 의해 금속박막(30)에개구부(36)를 형성하고, 미러형상을 위한 메탈마스크를 형성한다. 또한, 기판을 45°로 경사시켜 RIE 드라이에칭에 의해 미러(115)를 형성한다.
다음에, 도 27J에 도시한 볼록상 격벽(53)을 후기하는 수순에 따라 소망의 위치에 형성한다. 우선, 두께 60미크론의 감광성 드라이필름을 밀착한 후, 정법의 노광·현상처리를 행하고, 프레임형성을 위한 포토레지스트 개구부를 형성한다. 이어서 금속박막(30)을 음극으로하여 동도금처리를 행하고, 레지스트를 박리한다. 프레임의 높이는 드라이필름 두께와 도금시간으로 제어된다. 최후로 얇은 메탈마스크를 용해제거함으로써 볼록상 격벽(53)을 갖는 광·전기배선기판을 완성시킬 수 있다.
또한, 볼록상 격벽(53)은 도금법에 의한 금속 이외에 그린시트를 사용하는 무기후막(厚膜) 또는 내열성 포토레지스트 등도 사용가능하다. 모두 정법의 포토리소그래피 기술로 쉽게 형성된다. 프레임의 형은 광부품의 단자형상에 맞추는 것이 바람직하다.
또, 도전성 돌기부의 다른 제조법으로써 광·전기기판의 적절한 위치에 광배선층 측에서 레이저광 조사나 드라이에칭을 행하는 방법이 있다. 이 제조법에 의하면, 금속배선기판에 부설된 동배선 까지가 스토퍼가 되고, 이 깊이 까지 비어홀(개구부(36))이 형성된다. 이 비어홀에 도금처리를 행하여 금속으로 매설함으로써 도전성 돌기부를 제조할 수 있다.
(4) 실장기판의 제조방법
다음에 광·전기배선기판(64)에 발광용 레이저를 내포하는 광부품을 실장한실장기판의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 구체적으로는 격벽(53)에 납볼을 장착하여 광부품(레이저, 포토다이오드)의 단자(221)를 가볍게 꽂는다. 격벽(53)의 형상은 가령 폭이 20미크론이고, 반경 80미크론의 원형이며, 깊이는 50미크론으로 한다. 또, 가령 광부품의 도통용 단자(221) 수는 4개이고, 그 형상은 반경 75미크론의 원형으로 한다. 또, 필요에 따라 설치하는 전기부품(CPU, 메모리)용 단자는 얇게 납땜된 금속패드상에 놓도록 한다.
발명자들의 실험에 따르면, 온도 250도의 리플로로에 10초 정치한 후 냉각하면 광부품의 단자는 프레임의 형상과 용융납의 표면장력으로 결정되는 평형위치에 고정되고, 레이저의 광축은 미러의 중심위치 ±3미크론으로 수용되어 있는 것이 확인되었다. 한편, 전기부품과 동일하게 오목부가 없는 평탄한 금속패드상에 광부품의 단자를 놓았을 경우는 광부품의 고정위치가 안정되지 않고 ±50미크론 정도의 오차가 확인되었다. 따라서, 격벽(53)은 전기적 도통과 광배선용 미러의 정밀도 높은 알라이멘트를 확보하는 것이다. 또, 격벽(53)은 도전성 돌기부와 광부품의 전기도통의 면적을 더 넓게 하는 것이므로 전기적 접촉의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 구성에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
제 1에, 전기배선을 갖는 전기배선기판(12)상에 광배선층(11)을 설치하기 때문에 고밀도 실장 또는 소형화가 가능하다.
제 2에 광배선층(11)의 미러(115)를 포함한 코어(111)의 패턴과 광부품 탑재용의 각 도전성 돌기부의 상대적 위치관계를 의도한 것에 극히 고정밀도로 일치시킬 수가 있다.
제 3에, 광부품의 단자가 격벽(53)이 형성하는 오목부에 정밀도 좋게 수용되기 때문에 광부품의 광축과 광배선의 광축을 광학적으로 일치시키기가 용이하고, 때문에 광부품과 전기부품을 동시에 작동적으로 실장할 수 있다.
제 4에, 광부품 또는 전기부품을 납땜할 때 도금으로 형성된 도전성 지주에 직접 접속하면 납용융열의 영향을 받지않고 접속의 신뢰성을 향상한다. 또한 기판상의 전기배선과의 접속 신뢰성도 향상한다.
이상, 본 발명을 실시형태에 의거하여 설명하였으나 본 발명의 사상범주에 있어서, 당업자이면 각종 변경예 및 수정예에 상도(想到)할 수 있는 것으로, 그들 변형예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범주에 속하는 것이라 양해될 것이다. 가령 이하에 표시하는 바와 같이 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 각종 변형이 가능하다.
각 실시형태 중에는 광배선에 형성되는 미러는 그 광배선을 전파하는 광의 입사각이 45도를 이루도록 형성되어 있다. 이는 발명의 간단을 위함이지, 이 각도에 한정되는 것은 아니다. 따라서 입사각이 다른 각도가 되는 미러를 형성할 경우에는 그 각도에 따른 설계(가령 각 도전성 돌기부 위치 등을 적절히 맞춘다)를 행함으로써 광의 전파경도를 임의로 형성하기가 가능하다.

Claims (18)

  1. 전기배선을 갖는 전기배선기판과, 그 전기배선기판에 적층되고 한쪽 면측에 광부품을 실장하는 광배선층을 구비하는 광·전기배선기판으로서,
    상기 광배선층은
    광을 전파하는 코어와,
    상기 코어를 협지하는 클래드와,
    상기 코어를 전파하는 광을 상기 광부품을 향하여 반사하는 또는 상기 광부품으로 부터의 광을 상기 코어중에 반사하는 미러를 가지고 있으며,
    상기 전기배선기판은
    상기 광배선층을 적층방향으로 관통하고 그 한쪽의 끝면에는 상기 실장하는 광부품이 설치되는 도전체의 기둥으로써, 상기 실장하는 광부품과 상기 전기배선과의 전기적 도통을 취하는 도전성 설치수단을 갖는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 설치수단의 수는 상기 실장하는 광부품이 갖는 전기적 접속을 위한 단자의 수에 대응하고 있는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 설치수단의 위치는 상기 실장하는 광부품이갖는 전기적 접속을 위한 단자의 위치에 대응하고 있는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 실장하는 광부품이 설치되는 상기 각 도전성 설치수단의 한쪽의 끝면 주위에 설치되고, 상기 단자의 설치위치를 한정함으로써 그 광부품의 설치위치를 한정하는 가이드 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 가이드수단은 도전체로서, 상기 실장하는 광부품 또는 상기 도전성 설치수단과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 광배선층에는 상기 각 도전성 설치수단의 상기 한쪽의 끝면을 노출시키는 구멍부가 형성되어 있고, 상기 광부품을 설치하는 위치는 상기 단자를 상기 구멍부에 수납함으로써 한정되는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  7. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 가이드 수단 또는 상기 구멍부의 깊이는 20 내지 200미크론인 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 각 도전성 설치수단의 상기 끝면은 상기 광배선을 실장하는 쪽의 상기 광배선층의 면으로부터 소정의 위치 까지 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 설치수단의 상기 끝면의 직경은 50 내지 500미크론인 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전기배선기판은 상기 광배선층을 적층방향으로 관통하고 그 한쪽의 끝면에는 상기 실장하는 전기부품이 설치되는 도전체의 기둥으로서, 상기 실장하는 전기부품과 상기 전기배선과의 전기적 도통을 취하는 도전성 설치수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  11. 제 10 항에 있어서, 광부품이 실장되는 상기 한쪽의 면상에 광부품 또는 전기부품과 접속되는 전기배선을 갖는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판.
  12. 제 1 항 기재의 상기 광·전기배선기판과, 상기 광·전기배선기판에 실장된 광부품을 구비한 것을 특징으로 하는 실장기판.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 광부품은 상기 도전성 설치수단의 상기 끝면의 형상에 대응한 형상을 가지고 있으며, 그 상기 도전성 설치수단과 접속되는 단자를갖는 것을 특징으로 하는 실장기판.
  14. 제 1 항 기재의 상기 광·전기배선기판과, 상기 광·전기배선기판에 설장된 전기부품을 구비한 것을 특징으로 하는 실장기판.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전기부품은 상기 도전성 설치수단의 상기 끝면의 형상에 대응한 형상을 가지고 있고, 그 상기 도전성 설치수단과 접속되는 단자를 갖는 것을 특징으로 하는 실장기판.
  16. 전기배선기판의 소정의 전기배선상에 도전성 설치수단을 형성하는 공정과,
    상기 전기배선기판상에 제 1클래드층을 도포하는 공정과,
    상기 제 1클래드층상에 코어층을 도포하는 공정과,
    상기 제 1클래드층의 일부 및 상기 코어층에 제 2클래드층을 도포하고, 광배선층을 얻는 공정과,
    상기 광배선층에서 상기 도전성 설치수단의 한쪽의 끝면을 노출시키는 공정과,
    상기 광배선층상에 전기배선을 형성하는 공정과,
    상기 광배선층의 소정의 위치에 천공에 의한 미러를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판의 제조방법.
  17. 전기배선기판의 소정의 전기배선상에 도전성 설치수단을 형성하는 공정과,
    지지기판에 광배선층을 형성하는 공정과,
    상기 광배선층에 상기 도전성 설치수단을 관통시키는 관통구멍을 형성하는 공정과,
    상기 지지기판에서 상기 광배선층을 박리하고, 상기 도전성 설치수단을 상기 관통구멍에 관통시켜서 그 광배선층을 전기배선기판에 적층하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 도전성 설치수단은 도금법으로 제조되어 있는 것을 특징으로 하는 광·전기배선기판의 제조방법.
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