KR20170076655A

KR20170076655A - 광전기 혼재 기판 및 그 제법

Info

Publication number: KR20170076655A
Application number: KR1020177008697A
Authority: KR
Inventors: 유이치 츠지타; 나오유키 다나카
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2017-07-04
Also published as: CN107076925A; CN107076925B; TWI670536B; WO2016063751A1; US10353161B2; JP2016085314A; TW201626015A; KR102523319B1; US20170285284A1; JP6460515B2

Abstract

절연층(1)의 표면에 전기 배선(2)이 형성된 전기 회로 기판(E)과, 상기 전기 회로 기판(E)의 이면측에 부분적으로 형성된 금속 보강층(9)과, 동일하게 상기 전기 회로 기판(E)의 이면측과 부분적으로 겹치는 배치로 설치된 광도파로(W)를 구비하고, 상기 전기 회로 기판(E)의 이면측에 제2 보강층(20)이 형성되어 있는 광전기 혼재 기판(10)이다. 이 광전기 혼재 기판(10)은, 상기 제2 보강층(20)에 의해, 광결합시에 광손실을 초래하지 않고, 특정 영역에서의 강성이 높아졌고, 취급 작업성이 우수하다.

Description

광전기 혼재 기판 및 그 제법{OPTICAL/ELECTRIC HYBRID SUBSTRATE, AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 전기 회로 기판과 광도파로가 적층된 광전기 혼재 기판 및 그 제법에 관한 것이다.

최근의 전자 기기 등에서는, 전송 정보량의 증가에 따라, 전기 배선에 더하여 광배선이 채택되고 있어, 전기 신호와 광신호를 동시에 전송할 수 있는 광전기 혼재 기판이 많이 이용되고 있다. 이러한 광전기 혼재 기판으로는, 예컨대 도 11에 도시한 바와 같이, 폴리이미드 등으로 이루어진 절연층(1)을 기판으로 하고, 그 표면에, 도전 패턴으로 이루어진 전기 배선(2)을 설치하여 전기 회로 기판(E)으로 하고, 그 이면측에, 보강용의 금속 보강층(M)을 통해 광도파로(W)를 설치한 구조인 것이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조). 또, 상기 전기 회로 기판(E)의 표면은 커버레이(3)에 의해 절연 보호되어 있다. 또한, 상기 금속 보강층(M)에는, 전기 회로 기판(E)의 표면측에 실장되는 광소자(도시하지 않음)와 광도파로(W)를 광결합하기 위한 관통 구멍(5, 5′)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 광도파로(W)는, 언더클래드층(6)과, 광의 행로가 되는 코어(7)와, 오버클래드층(8)의 3층에 의해 구성되어 있다.

상기 금속 보강층(M)은, 절연층(1)과 이면측의 광도파로(W)의 선팽창계수가 상이하기 때문에, 양자를 직접 적층하면, 주위의 온도에 의해, 광도파로(W)에 응력이나 미소한 굴곡이 발생하여 광전파 손실이 커지는 것을 회피하기 위해 형성되는 것이다. 그러나, 최근 전자 기기 등의 소형화, 고집적화의 흐름에 따라, 상기 광전기 혼재 기판도, 작은 공간에서의 사용이나 힌지부 등의 가동부에서의 사용이 가능하도록 플렉시블성이 요구되는 경우가 많아지고 있다. 따라서, 상기와 같이 금속 보강층(M)을 통해 광도파로(W)를 설치한 광전기 혼재 기판에 있어서도, 그 플렉시블성을 높이기 위해, 금속 보강층(M) 자체를 부분적으로 제거하고 그 제거 부분에 광도파로(W)의 클래드층을 들어가게 함으로써 플렉시블성을 높이는 것이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 2를 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-265342호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2013-195532호 공보

그러나, 동일한 광전기 혼재 기판에서도, 배선이 연장되는 부분에는, 높은 플렉시블성이 요구되는 한편, 광소자를 실장한 광결합 부분이나 커넥터 부재를 부착하여 다른 부재와 접속하는 부분에는, 취급 작업성의 점에서, 가능한 한 강성을 부여하는 것이 요구된다. 현재로서는, 이러한 부분에 있어서 강성이 부족한 경향이 보이기 때문에, 휘어짐이나 열변형에 의해 취급 작업시 또는 반복 사용시에 영향을 받지 않도록, 더욱 강성을 높이는 것이 강하게 요구되고 있다.

즉, 광전기 혼재 기판의 플렉시블성을 높이기 위해서는, 플렉시블성이 요구되는 영역에서의 금속 보강층(M)을 가능한 한 제거함으로써 대응할 수 있다. 한편, 소정의 부위에 있어서 강성을 높이기 위해서는, 금속 보강층(M) 자체의 두께를 두껍게 하면 대응할 수 있는 것처럼 생각되기도 하지만, 금속 보강층(M)의 두께를 두껍게 하면 할수록, 광결합을 위한 광의 행로(도 11에 나타내는 관통 구멍(5, 5′) 내의 이동 거리)가 길어지기 때문에, 광결합시의 광손실이 커져 바람직하지 않다. 이 때문에, 어떻게 하더라도, 다른 부재와의 접속에 이용하는 부분 등에 있어서 충분한 강성을 확보하는 것이 어려운 것이다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 광결합시에 광손실을 초래하지 않고, 특정 영역에서의 강성을 높인, 취급 작업성이 우수한 광전기 혼재 기판 및 그 제법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 절연층의 표면에 전기 배선이 형성된 전기 회로 기판과, 상기 전기 회로 기판의 이면측에 부분적으로 형성된 금속 보강층과, 동일하게 상기 전기 회로 기판의 이면측과 부분적으로 겹치는 배치로 설치된 광도파로를 구비한 광전기 혼재 기판으로서, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 제2 보강층이 형성되어 있는 광전기 혼재 기판을 제1 요지로 하고, 그 중에서도, 특히 상기 제2 보강층이, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 광도파로가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성되어 있는 광전기 혼재 기판을 제2 요지로 한다.

또한, 본 발명은, 이들 중에서도, 특히 상기 제2 보강층이, 광도파로의 클래드층과 동일 재료로 형성되어 있는 광전기 혼재 기판을 제3 요지로 하고, 상기 제2 보강층이, 금속판 혹은 섬유 강화 수지판으로 형성되어 있는 광전기 혼재 기판을 제4 요지로 한다.

그리고, 본 발명은, 제1 요지인 광전기 혼재 기판의 제법으로서, 금속 보강층의 표면에 절연층을 형성하고, 이 절연층의 표면에 전기 배선을 형성하여 전기 회로 기판을 얻는 공정과, 상기 금속 보강층의 불필요한 부분을 제거하고 그 제거부로부터 전기 회로 기판의 이면을 부분적으로 노출시키는 공정과, 상기 전기 회로 기판의 이면측과 부분적으로 겹치는 배치로 광도파로를 형성하는 공정과, 상기 전기 회로 기판의 이면측에 제2 보강층을 형성하는 공정을 구비한 광전기 혼재 기판의 제법을 제5 요지로 하고, 그 중에서도, 특히 상기 제2 보강층을, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 광도파로가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성하도록 한 광전기 혼재 기판의 제법을 제6 요지로 한다.

또한, 본 발명은, 그 중에서도, 특히 상기 광도파로를 형성하는 공정이, 언더클래드층과 코어층과 오버클래드층을 이 순으로 적층하는 공정이며, 상기 언더클래드층 형성시에, 상기 전기 회로 기판 이면측에, 언더클래드층과 동일 재료를 이용하여 제2 보강층의 하부를 형성하고, 오버클래드층 형성시에, 상기 제2 보강층의 하부의 위에, 오버클래드층과 동일 재료를 이용하여 제2 보강층의 상부를 형성함으로써, 제2 보강층을 얻도록 한 광전기 혼재 기판의 제법을 제7 요지로 한다.

또한, 본 발명은, 이들 중에서도, 특히 상기 광도파로를 형성하는 공정 종료후, 상기 전기 회로 기판 이면측에 금속판 혹은 섬유 강화 수지판을 접착함으로써 제2 보강층을 얻도록 한 광전기 혼재 기판의 제법을 제8 요지로 한다.

즉, 본 발명의 광전기 혼재 기판은, 종래 이용되어 온 금속 보강층과는 달리, 전기 회로 기판 이면측의 강성을 높이고자 하는 소정 영역에, 새로운 제2 보강층을 형성하도록 한 것이다.

이 구성에 의하면, 요구되는 플렉시블성과 강성의 밸런스를 고려하고, 또한 광결합시의 광손실이 문제가 되지 않는 범위 내에서, 금속 보강층의 두께를 설정하고, 이 금속 보강층으로는 강성이 불충분하다고 생각되는 부분에는, 제2 보강층을 더 형성하여 그 부분의 강성을 높일 수 있게 되어 있다. 따라서, 금속 보강층의 두께를 두껍게 하여 강성을 높일 필요가 없고, 광결합시의 광손실이 커지지 않는다. 그리고, 높은 강성이 필요한 특정 부분에 제2 보강층이 형성되기 때문에, 전체적으로 플렉시블성을 갖고 있음에도 불구하고, 광결합 부분이나 커넥터 접속 부분의 강성이 높아, 안심하고 전자 기기에 대한 삽입이나 커넥터 접속 작업을 행할 수 있다. 또한, 칩 등의 실장 부분이나 커넥터 접속 부분의 강성이 높기 때문에, 장기간에 걸쳐 하중이나 온도의 부담이 가해지는 환경에서 사용하더라도, 휘어짐이나 열변형의 영향을 받기 어려워 안정된 품질을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명 중에서도, 특히 상기 제2 보강층이, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 광도파로가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성되어 있는 것은, 광도파로에 대하여 영향을 미치지 않고 광도파로 주변부의 강성을 높일 수 있어 적합하다.

그리고, 본 발명 중에서도, 특히 상기 제2 보강층이 광도파로의 클래드층과 동일 재료로 형성되어 있는 것은, 별도로 제2 보강층을 준비하여 이것을 부착할 필요가 없고, 전기 회로 기판의 이면측에 광도파로를 형성하는 과정에서 동시에 제2 보강층을 얻을 수 있기 때문에, 섬세한 형상이라 하더라도 간단히 형성할 수 있어, 제조 효율이 좋다고 하는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명 중에서도, 특히 상기 제2 보강층이, 금속판 혹은 섬유 강화 수지판으로 형성되어 있는 것은, 요구되는 강성에 따라서, 적절한 재질인 것, 적절한 두께인 것을 선택하여 이용할 수 있어, 강성의 정도를 설계하기 쉽다고 하는 이점을 갖는다.

그리고, 본 발명의 광전기 혼재 기판의 제법에 의하면, 본 발명의 광전기 혼재 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 광전기 혼재 기판의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 부분적인 종단면도, (b)는 그 A-A′ 화살표도이다.
도 2의 (a)∼(d)는, 모두 상기 광전기 혼재 기판의 제법에서의 전기 회로 기판의 제작 공정을 나타내는 설명도이다.
도 3의 (a)∼(d)는, 모두 상기 광전기 혼재 기판의 제법에서의 광도파로의 제작 공정을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 광전기 혼재 기판의 다른 예의 설명도이다.
도 5의 (a), (b)는, 모두 상기 광전기 혼재 기판에서의 제2 보강층의 변형예의 설명도이다.
도 6의 (a)∼(c)는, 모두 상기 제2 보강층의 변형예의 설명도이다.
도 7의 (a), (b)는, 모두 상기 제2 보강층의 변형예의 설명도이다.
도 8의 (a)∼(c)는, 모두 상기 제2 보강층의 변형예의 설명도이다.
도 9는 상기 광전기 혼재 기판에서의 제2 보강층의 다른 변형예의 설명도이다.
도 10의 (a)∼(c)는, 모두 상기 제2 보강층의 변형예의 설명도이다.
도 11은 종래의 광전기 혼재 기판의 일례를 나타내는 모식적인 종단면도이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 자세히 설명한다. 단, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것이 아니다.

도 1의 (a)는, 본 발명의 광전기 혼재 기판의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 부분적인 종단면도이며, 도 1의 (b)는, 그 A-A′ 화살표도이다. 즉, 이 광전기 혼재 기판(10)은, 절연층(1)의 표면에 전기 배선(2)이 설치된 전기 회로 기판(E)과, 상기 절연층(1)의 이면측에 설치된 광도파로(W)를 구비하고 있다.

상기 전기 회로 기판(E)은, 폴리이미드 등으로 이루어진 절연층(1)의 표면에, 광소자 실장용의 패드(2a)나 커넥터 실장용의 패드(2b), 기타 각종 소자 실장용의 패드, 어스용 전극 등(도시하지 않음)을 포함하는 전기 배선(2)이 형성되고, 이들 중, 상기 패드(2a) 등을 제외한 전기 배선(2)이, 폴리이미드 등으로 이루어진 커버레이(3)에 의해 절연 보호된 구성으로 되어 있다. 또, 커버레이(3)에 의해 보호되어 있지 않은 패드(2a) 등의 표면은, 금이나 니켈 등으로 이루어진 전해 도금층(4)으로 피복되어 있다.

한편, 상기 절연층(1)의 이면측에 설치된 광도파로(W)는, 언더클래드층(6)과, 그 표면(도 1에서는 하면)에 소정 패턴으로 형성된 코어(7)와, 이 코어(7)를 피복한 상태로 상기 언더클래드층(6)의 표면과 일체화하는 오버클래드층(8)으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 전기 회로 기판(E)의 광소자 실장용의 패드(2a)에 대응하는 코어(7)의 부분이, 코어(7)가 연장되는 방향에 대하여 45°의 경사면으로 형성되어 있다. 이 경사면은, 광의 반사면(7a)이 되어, 코어(7) 내에서 전파되어 온 광의 방향을 90° 바꿔 광소자의 수광부에 입사시키거나, 반대로 광소자의 발광부로부터 출사된 광의 방향을 90° 바꿔 코어(7) 내에 입사시키거나 하는 역할을 한다.

또한, 상기 전기 회로 기판(E)과 광도파로(W)의 사이에는, 이 광전기 혼재 기판(10)을 보강하기 위한 금속 보강층(9)이 형성되어 있고, 플렉시블성이 요구되는 부분을 제외한 부분에 패턴 형성되어 있다. 그리고, 이 금속 보강층(9)에는, 코어(7)와 광소자 사이의 광로를 확보하기 위한 관통 구멍(5)이 형성되어 있고, 이 관통 구멍(5) 내에도 상기 언더클래드층(6)이 들어가 있다. 또, 도 1의 (b)에 있어서는, 상기 관통 구멍(5)의 도시를 생략하고, 금속 보강층(9)이 형성되어 있는 부분을, 간격이 큰 우하향 사선으로 나타내고 있다(이하의 도면에서도 동일).

그리고, 이 금속 보강층(9)의 이면측의, 광도파로(W)가 형성되어 있지 않은 부분에, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 광도파로(W)를 3방향으로부터 둘러싸는 형태로 제2 보강층(20)이 형성되어 있다. 이 제2 보강층(20)의 형성 부분을, 간격이 작은 우상향 사선으로 나타내고 있다(이하의 도면에서도 동일). 이 제2 보강층(20)에 의해, 광전기 혼재 기판(10)의 광도파로(W)가 형성되어 있지 않은 부분의 강성이, 금속 보강층(9)만 형성되어 있는 부분에 비교해서 대폭 높아졌고, 이 부분에 있어서, 휘어짐이나 열에 의한 변형의 발생이 특히 억제되도록 되어 있다. 이것이 본 발명의 큰 특징이다.

상기 제2 보강층(20)의 재질은, 이 제2 보강층(20)이 형성된 부분의 강성을 높이는 것이라면, 수지, 금속 등 어떠한 것이라도 상관없지만, 이 예에서는, 광도파로(W)의 언더클래드층(6) 및 오버클래드층(8)과 동일한 형성 재료에 의해 형성되어 있고, 이하에 설명하는 바와 같이, 광도파로(W)의 형성과 동시에 형성되어 있다.

다음으로, 상기 광전기 혼재 기판의 제법에 관해 설명한다(도 2, 도 3을 참조).

우선, 평판형의 금속 보강층(9)을 준비하고, 그 표면에 폴리이미드 등으로 이루어진 감광성 절연 수지를 도포하고, 포토리소그래피법에 의해 소정 패턴의 절연층(1)을 형성한다[도 2의 (a)를 참조]. 상기 절연층(1)의 두께는, 예컨대 3∼50 ㎛의 범위 내로 설정된다. 또한, 상기 금속 보강층(9)의 형성 재료로는, 스테인레스, 구리, 은, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티탄, 백금, 금 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 강성 등의 관점에서 스테인레스가 바람직하다. 또한, 상기 금속 보강층(9)의 두께는, 그 재질에 따라서도 달라지지만, 스테인레스를 이용한 경우, 예컨대 10∼70 ㎛의 범위 내로 설정된다. 즉, 10 ㎛ 미만이면 보강 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있고, 반대로 70 ㎛를 넘으면, 금속 보강층(9)의 관통 구멍(5)[도 1의 (a)를 참조] 내를 이동하는 광의 거리가 길어져, 광손실이 커질 우려가 있기 때문이다.

다음으로, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 절연층(1)의 표면에 전기 배선(2)(광소자 실장용의 패드(2a)나 커넥터용 패드(2b), 다른 패드, 어스용 전극 등을 포함, 이하 동일)을, 예컨대 세미 애더티브법에 의해 형성한다. 이 방법은, 우선, 상기 절연층(1)의 표면에, 스퍼터링 또는 무전해 도금 등에 의해, 구리나 크롬 등으로 이루어진 금속막(도시하지 않음)을 형성한다. 이 금속막은, 이후의 전해 도금을 행할 때의 시드층(전해 도금층 형성의 기초가 되는 층)이 된다. 그리고, 상기 금속 보강층(9), 절연층(1) 및 시드층으로 이루어진 적층체의 양면에 감광성 레지스트(도시하지 않음)를 라미네이트한 후, 상기 시드층이 형성되어 있는 측의 감광성 레지스트에, 포토리소그래피법에 의해 상기 전기 배선(2)의 패턴의 구멍부를 형성하고, 그 구멍부의 바닥에 상기 시드층의 표면 부분을 노출시킨다. 다음으로, 전해 도금에 의해, 상기 구멍부의 바닥에 노출된 상기 시드층의 표면 부분에, 구리 등으로 이루어진 전해 도금층을 적층 형성한다. 그리고, 상기 감광성 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 그 후, 상기 전해 도금층이 형성되어 있지 않은 시드층의 부분을 소프트 에칭에 의해 제거한다. 잔존한 시드층과 전해 도금층으로 이루어진 적층 부분이 상기 전기 배선(2)이 된다.

다음으로, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 광소자 실장용의 패드(2a)나 커넥터용 패드(2b) 등을 제외한 전기 배선(2)의 부분에, 폴리이미드 등으로 이루어진 감광성 절연 수지를 도포하고, 포토리소그래피법에 의해 커버레이(3)를 형성한다.

그리고, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 커버레이(3)에 의해 피복되어 있지 않은 광소자 실장용의 패드(2a)나 커넥터용 패드(2b) 등의 표면에 전해 도금층(4)을 형성한다. 이와 같이 하여, 전기 회로 기판(E)이 형성된다.

다음으로, 상기 금속 보강층(9)과 전기 회로 기판(E)으로 이루어진 적층체의 양면에 감광성 레지스트를 라미네이트한 후, 상기 금속 보강층(9)의 이면측(전기 회로 기판(E)이 형성된 면과 반대측의 면측)의 감광성 레지스트 중, 금속 보강층(9)이 불필요한 부분과 광로용의 관통 구멍 형성 예정부에 대응하는 부분에, 포토리소그래피법에 의해 구멍부를 형성하고, 상기 금속 보강층(9)의 이면을 부분적으로 노출시킨다.

그리고, 상기 금속 보강층(9)의 노출 부분을, 그 금속 보강층(9)의 금속 재료에 따른 에칭용 수용액(예컨대, 금속 보강층(9)이 스테인레스층인 경우의 에칭용 수용액은, 염화제2철 수용액)을 이용하여 에칭함으로써 제거하고, 그 제거흔으로부터 절연층(1)을 노출시킨 후, 상기 감광성 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 이에 따라, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 보강이 필요한 영역에만 금속 보강층(9)이 형성되고, 광로용의 관통 구멍(5)도 동시에 형성된다.

다음으로, 상기 절연층(1)의 이면(금속 보강층(9)이 형성되어 있는 부분에서는 금속 보강층(9)의 이면)에 광도파로(W)[도 1의 (a)참조]를 형성하기 위해, 우선, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 절연층(1) 및 금속 보강층(9)의 이면(도면에서 하면)에 언더클래드층(6)의 형성 재료인 감광성 수지를 도포한 후, 그 도포층을 조사선에 의해 노광하고 경화시켜 언더클래드층(6)을 형성한다. 또한, 이 때, 상기 언더클래드층(6)의 형성 재료를 이용하여, 동시에 제2 보강층(20)(도 1을 참조)의 하부가 되는 부분(20a)(이하, 「하부(20a)」라고 함)을 형성한다. 상기 언더클래드층(6)과 제2 보강층(20)의 하부(20a)는, 포토리소그래피법에 의해 소정 패턴형으로 형성할 수 있다. 그리고, 언더클래드층(6)은, 상기 금속 보강층(9)의 광로용의 관통 구멍(5)에 들어가 이것을 메운 상태로 형성된다. 상기 언더클래드층(6)의 두께(절연층(1)의 이면으로부터의 두께)는, 통상적으로 금속 보강층(9)의 두께보다 두껍게 설정된다. 또한, 당연히 제2 보강층(20)의 하부(20a)도, 언더클래드층(6)의 두께와 동일한 두께로 형성된다. 또, 광도파로(W)를 형성하기 위한 일련의 작업은, 상기 금속 보강층(9)이 형성된 절연층(1)의 이면을 위로 향하게 한 상태로 행해지지만, 도면에서는, 그 상태 그대로 나타내고 있다.

다음으로, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 언더클래드층(6)의 표면(도면에서는 하면)에, 포토리소그래피법에 의해 소정 패턴의 코어(7)를 형성한다. 코어(7)의 두께는, 예컨대 3∼100 ㎛의 범위 내로 설정되고, 폭은, 예컨대 3∼100 ㎛의 범위 내로 설정된다. 상기 코어(7)의 형성 재료로는, 예컨대, 상기 언더클래드층(6)과 동일한 감광성 수지를 들 수 있고, 상기 언더클래드층(6) 및 후술하는 오버클래드층(8)의 형성 재료보다 굴절률이 큰 재료가 이용된다. 이 굴절률의 조정은, 예컨대, 언더클래드층(6), 코어(7), 오버클래드층(8)의 각 형성 재료의 종류의 선택이나 조성 비율을 조정하여 행할 수 있다.

다음으로, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 상기 코어(7)를 피복하도록, 언더클래드층(6)의 표면(도면에서는 하면)에 겹쳐서, 포토리소그래피법에 의해 오버클래드층(8)을 형성한다. 이 때, 오버클래드층(8)의 형성 재료를 이용하여, 동시에 제2 보강층(20)의 하부(20a)의 위에, 그 상부가 되는 부분(20b)(이하, 「상부(20b)」라고 함)을 형성한다. 이와 같이 하여, 광도파로(W)가 형성됨과 함께 제2 보강층(20)이 형성된다. 또, 상기 오버클래드층(8)의 두께(언더클래드층(6)의 표면으로부터의 두께)는, 예컨대 상기 코어(7)의 두께 이상이며, 300 ㎛ 이하로 설정된다. 또한, 당연히 제2 보강층(20)의 상부(20b)도, 오버클래드층(8)의 두께와 동일한 두께로 형성된다. 상기 오버클래드층(8) 및 제2 보강층(20)의 상부(20b)의 형성 재료로는, 예컨대, 상기 언더클래드층(6)과 동일한 감광성 수지를 들 수 있다.

참고로, 상기 광도파로(W)의 형성 재료의 구체적인 조성예를 이하에 나타낸다.

<언더클래드층(6), 오버클래드층(8), 제2 보강층(20)(하부(20a)+상부(20b))의 형성 재료>

지환 골격을 포함하는 에폭시 수지(다이셀 화학 공업사 제조, EHPE3150) 20 중량부

액상 장쇄 이관능 반지방족 에폭시 수지(DIC사 제조, EXA-4816) 80 중량부

광산 발생제(ADEKA사 제조, SP170) 2 중량부

락트산에틸(무사시노 화학 연구소사 제조) 40 중량부

<코어(7)의 형성 재료>

o-크레졸노볼락글리시딜에테르(신니테츠 스미킨 화학사 제조, YDCN-700-10) 50 중량부

비스페녹시에탄올플루오렌디글리시딜에테르(오사카 가스 케미칼사 제조, 오그졸 EG) 50 중량부

광산 발생제(ADEKA사 제조, SP170) 1 중량부

락트산에틸(무사시노 화학 연구소사 제조) 50 중량부

이와 같이 하여 형성된 광도파로(W)의 소정 부분에, 레이저 가공이나 절삭 가공 등에 의해, 코어(7)가 연장되는 방향에 대하여 45° 경사진 경사면을 형성하고, 전기 회로 기판(E)의 표면측에 실장되는 광소자와의 광결합을 위한 반사면(7a)[도 1의 (a)를 참조]으로 한다. 그리고, 전기 회로 기판(E)의 표면측에 설치된 전기 배선(2)의 패드(2a)에 광소자를 실장하는 등, 필요한 부재를 부착한다.

이와 같이 하여, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 제2 보강층(20)이 형성된, 도 1에 나타내는 광전기 혼재 기판(10)을 얻을 수 있다. 이 광전기 혼재 기판(10)은, 금속 보강층(9)의 두께가, 광전기 혼재 기판(10)의 플렉시블성과 강성의 밸런스를 감안하여, 또한 광결합시의 광손실이 문제가 되지 않는 범위에서 설정되어 있다. 그리고, 상기 금속 보강층(9)의 형성만으로서는 불충분한, 더욱 높은 강성이 필요한 부분에, 제2 보강층(20)이 형성된다. 따라서, 이것은, 전체적으로 플렉시블성을 갖고 있음 에도 불구하고, 광결합 부분이나 커넥터 접속 부분의 강성이 높아, 안심하고 전자 기기에 대한 삽입이나 커넥터 접속 작업을 행할 수 있다. 또한, 칩 등의 실장 부분이나 커넥터 접속 부분의 강성이 높기 때문에, 장기간에 걸쳐 하중이나 온도의 부담이 가해지는 환경에서 사용하더라도, 휘어짐이나 열변형의 영향을 받기 어려워 안정된 품질을 유지할 수 있다.

더구나, 상기 제2 보강층(20)이, 광도파로(W)의 클래드층과 동일 재료로 형성되어 있기 때문에, 이 평면에서 본 형상이 복잡하고 섬세한 형상이라 하더라도, 언더클래드층(6)과 오버클래드층(8)의 패턴을 형성할 때에 동시에 형성할 수 있기 때문에, 제조 효율이 좋다고 하는 이점을 갖는다.

또, 상기 예에서는, 제2 보강층(20)을, 광도파로(W)의 언더클래드층(6)과 오버클래드층(8)의 형성과 동시에 행하고 있지만, 제2 보강층(20)의 형성 방법은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 제2 보강층(20)을 형성하지 않고 광전기 혼재 기판(10)을 형성한 후, 도 4에 도시한 바와 같이, 별도로 준비한 제2 보강층(20)용의 판재를, 접착제층(21)을 통해 전기 회로 기판(E)의 이면에 접착하도록 해도 좋다. 또, 상기 제2 보강층(20)의 접착은, 전기 회로 기판(E)의 표면측에 광소자를 실장하기 전이어도 좋고 후이어도 좋다.

상기 방법에 의하면, 제2 보강층(20)의 형성 재료로서, 광도파로(W)의 클래드용 재료와 동일한 것을 이용할 필요는 없고, 각종 수지 재료나 금속 재료를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 얇은 두께로 판형으로 성형하는 것이 가능하고, 높은 강성을 발휘하는 것이 바람직하고, 예컨대, 스테인레스, 구리, 은, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티탄, 백금, 금 등의 금속 재료나, 유리 섬유 강화 수지, 탄소 섬유 강화 수지 등의 섬유 강화 수지를 들 수 있다. 이들 중에서도 특히, 스테인레스판, 유리 에폭시판 등을 이용하는 것이 최적이다. 또, 상기 제2 보강층(20)을 전기 회로 기판(E)의 이면측에 접착하는 접착제층(21)의 재료는, 제2 보강층(20)의 재질에 따라서 적절한 것이 선택된다.

상기 제2 보강층(20)의 두께는, 요구되는 강성과, 그 재료의 종류에 따라 결정되는 것이며, 스테인레스판의 경우, 예컨대 20∼2000 ㎛로 설정할 수 있다. 또한, 유리 에폭시판의 경우, 예컨대 100∼3000 ㎛로 설정할 수 있다. 그리고, 상기 제2 보강층(20)의 전기 회로 기판(E)에 대한 부착은, 예컨대 박리 시트 상에 접착제층(21)을 형성하고, 그 위에, 금속층이나 섬유 강화 수지층 등을 적층하고, 이것을 소정 형상으로 펀칭한 것을, 박리 시트를 제거하고 전기 회로 기판(E)의 이면의 소정 위치에 접착함으로써 행하는 것이 적합하다.

또, 본 발명에 있어서, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 형성하는 제2 보강층(20)의 형성 영역은, 상기 예에 한정되지 않고, 강성이 요구되는 영역에 따라서 여러가지 배치로 설치할 수 있다. 즉, 상기 예에서는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 형성된 금속 보강층(9)과 제2 보강층(20)의 외형이 일치하는 형태로, 광도파로(W)의 주위에 제2 보강층(20)을 형성했지만, 예컨대 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 있어서, 금속 보강층(9)보다 한 단계 작게 제2 보강층(20)을 형성하여, 광도파로(W)의 주위의, 중심측에서의 강성을 높일 수 있다.

또한, 광도파로(W)의 세 방면을 둘러싸는 것은 아니라, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 광도파로(W)의 길이 방향 선단 가장자리와 전기 회로 기판(E)의 단부 가장자리 사이의 부분에만 제2 보강층(20)을 형성하여, 이 부분의 강성을 높이도록 해도 좋다.

또한, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 전기 회로 기판(E)의 선단 가장자리를 따라서 띠모양으로 제2 보강층(20)을 형성할 수 있다. 혹은, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 전기 회로 기판(E)의 광도파로(W)의 길이 방향을 따르는 양측 가장자리를 따라서, 각각 띠모양으로 제2 보강층(20)을 형성하거나, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 그 일방측의 측부 가장자리를 따라서 띠모양으로 제2 보강층(20)을 형성하거나 하여, 요구되는 방향의 측부 가장자리의 강성을 높이는 것에 의해 그 취급성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 있어서, 금속 보강층(9)의 외형이 전기 회로 기판(E)의 외형보다 작게 형성되어 있는 경우, 제2 보강층(20)은, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 금속 보강층(9)과 전기 회로 기판(E)의 절연층(1)에 걸쳐서 형성하거나, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 금속 보강층(9)과는 전혀 겹치지 않는 배치로, 절연층(1)의 이면에 직접 형성하거나 할 수 있다.

그리고, 상기와 같이, 제2 보강층(20)을 절연층(1)의 이면에 직접 형성하는 경우도, 도 6의 (a)∼(c)에 나타내는 예와 같이, 전기 회로 기판(E)의 단부 가장자리나 측부 가장자리를 따라서 띠모양으로 제2 보강층(20)을 형성할 수 있다[도 8의 (a)∼(c)를 참조].

또한, 도 1의 예와 같이, 광도파로(W)의 주위를 둘러싸도록 하여 형성된 제2 보강층(20)에 있어서, 도 9에 도시한 바와 같이, 그 광도파로(W)와 대치하는 면의 상부로부터 측방(광도파로(W)와 겹치는 쪽)을 향해 연장되는 커버부(22)를 연장하여 설치해도 좋다. 커버부(22)가 연장되어 설치된 제2 보강층(20)은, 그 평면도인 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 광도파로(W)의 주위를 둘러싸는 것뿐만 아니라, 광도파로(W)의 광결합부 주변을 주머니처럼 푹 덮기 때문에, 광결합부 주변의 강성을 더욱 높일 수 있다. 또, 도 10에 있어서, 제2 보강층(20)이 금속 보강층(9) 혹은 절연층(1)과 접합하고 있는 부분(커버부(22) 이외의 부분)을, 좌우 방향으로 연장되는 간격이 좁은 평행선으로 나타낸다. 따라서, 이 광전기 혼재 기판(10)은, 취급성이 더욱 향상됨과 함께, 보다 우수한 품질 안정성을 갖는 것이 된다. 더구나, 상기 커버부(22)에 의해, 광도파로(W)측의 반사면(7a)(도 9를 참조)과 그 주변부를 청정하게 유지할 수 있기 때문에, 광손실을 한층 더 억제할 수 있다.

또, 상기 커버부(22)는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 광도파로(W)의 선단측의 1 개소에 형성된 제2 보강층(20)으로부터 캔틸레버 상태로 연장하여 설치한 것이어도 좋고, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 광도파로(W)를 사이에 두고 양측에 형성된 제2 보강층(20)에 걸쳐 있는 배치로 연장하여 설치한 것이어도 좋다.

그리고, 상기 커버부(22)가 부착된 제2 보강층(20)을 얻기 위해서는, 예컨대 도 9에 있어서 일점쇄선(P)으로 나타내는 곳보다 아래의 근원측의 부분(도면에서는 위)을, 전술한 바와 같이, 광도파로(W) 형성시에 동일한 클래드 재료로 동시에 형성하거나, 접착제층(21)을 통해 판형의 보강층재를 접착하는 방법에 의해 형성한 후, 그 위(도면에서는 아래)에 커버부(22)가 되는 판재를 접착함으로써, 목적으로 하는 커버부(22)가 부착된 제2 보강층(20)을 얻을 수 있다.

물론, 레이저 가공 등에 의해, 커버부(22)가 연장되어 설치된 제2 보조층(20)의 형상으로 성형된 판재를 준비하고, 이것을 그대로 전기 회로 기판(E)의 이면측에, 접착제층(21)을 통해 접착하도록 해도 좋다.

또, 상기 커버부(22)의 두께는, 제2 보강층(20) 전체 두께와의 밸런스와, 형상 유지 성능을 고려하여, 적절한 두께로 설정할 수 있다. 예컨대, 제2 보강층(20) 전체 두께를 100∼3000 ㎛로 하고, 커버부(22)의 두께를 50∼2950 ㎛로 할 수 있다.

또한, 상기 일련의 예에 있어서, 제2 보강층(20)(커버부(22)가 부착된 것에 있어서는 커버부(22) 이외의 부분)은, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 있어서 광도파로(W)가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성되어 있지만, 제2 보강층(20)의 배치는, 반드시 광도파로(W)가 형성되어 있지 않은 부분에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 전기 회로 기판(E)의 이면측에 있어서, 광도파로(W)가 형성되어 있지 않은 부분과 광도파로(W)의 형성면에 걸쳐 제2 보강층(20)을 형성해도 좋고, 혹은 광도파로(W)의 형성면의 위에 제2 보강층(20)을 겹쳐서 형성할 수 있다. 다만, 광도파로(W)에 제2 보강층(20)을 겹쳐서 형성하는 경우는, 광도파로(W)의 코어(7)의 배치와 제2 보강층(20)의 배치가, 평면에서 볼 때 겹치지 않는 배치로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1에 나타내는 예에서는, 광도파로(W)의 외형이 언더클래드층(6)과 오버클래드층(8)의 2가지로 형성된 것이지만, 광도파로(W)의 외형은, 오버클래드층(8)만으로 형성된 것이어도 좋고, 코어(7)만으로 형성된 것이어도 좋다. 그리고, 광도파로(W)와 동시에 제2 보강층(20)을 형성하는 경우, 제2 보강층(20)은, 오버클래드층(8)과 동시, 혹은 코어(7)와 동시에 형성할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 본 발명에서의 구체적인 형태에 관해 나타냈지만, 상기 실시형태는 단순한 예시에 불과하며 한정적으로 해석되는 것이 아니다. 당업자에게 분명한 여러가지 변형은, 모두 본 발명의 범위 내인 것이 의도되어 있다.

본 발명은, 전기 회로 기판 부분이 휘어짐이나 열변형의 영향을 받기 어렵고, 취급성이 우수하며, 안정된 품질을 갖춘 광전기 혼재 기판의 제공에 이용할 수 있다.

E : 전기 회로 기판
W : 광도파로
1 : 절연층
2 : 전기 배선
9 : 금속 보강층
10 : 광전기 혼재 기판
20 : 제2 보강층

Claims

절연층의 표면에 전기 배선이 형성된 전기 회로 기판과, 상기 전기 회로 기판의 이면측에 부분적으로 형성된 금속 보강층과, 동일하게 상기 전기 회로 기판의 이면측과 부분적으로 겹치는 배치로 설치된 광도파로를 포함하는 광전기 혼재 기판으로서, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 제2 보강층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판.
제1항에 있어서, 상기 제2 보강층은, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 광도파로가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성되어 있는 것인 광전기 혼재 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 보강층은, 광도파로의 클래드층과 동일 재료로 형성되어 있는 것인 광전기 혼재 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 보강층은, 금속판 혹은 섬유 강화 수지판으로 형성되어 있는 것인 광전기 혼재 기판.
제1항에 기재된 광전기 혼재 기판의 제법으로서,
금속 보강층의 표면에 절연층을 형성하고, 이 절연층의 표면에 전기 배선을 형성하여 전기 회로 기판을 얻는 공정과, 상기 금속 보강층의 불필요한 부분을 제거하고, 그 제거부로부터 전기 회로 기판의 이면을 부분적으로 노출시키는 공정과, 상기 전기 회로 기판의 이면측과 부분적으로 겹치는 배치로 광도파로를 형성하는 공정과, 상기 전기 회로 기판 이면측에 제2 보강층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전기 혼재 기판의 제법.
제5항에 있어서, 상기 제2 보강층을, 상기 전기 회로 기판 이면측의, 광도파로가 형성되어 있지 않은 부분을 이용하여 형성하도록 한 것인 광전기 혼재 기판의 제법.
제6항에 있어서, 상기 광도파로를 형성하는 공정은, 언더클래드층과 코어층과 오버클래드층을 이 순으로 적층하는 공정이며, 상기 언더클래드층 형성시에, 상기 전기 회로 기판 이면측에, 언더클래드층과 동일 재료를 이용하여 제2 보강층의 하부를 형성하고, 오버클래드층 형성시에, 상기 제2 보강층의 하부의 위에, 오버클래드층과 동일 재료를 이용하여 제2 보강층의 상부를 형성함으로써 제2 보강층을 얻도록 한 것인 광전기 혼재 기판의 제법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 광도파로를 형성하는 공정 종료후, 상기 전기 회로 기판 이면측에, 금속판 혹은 섬유 강화 수지판을 접착함으로써 제2 보강층을 얻도록 한 것인 광전기 혼재 기판의 제법.