KR20170093126A - 광 전기 혼재 기판 - Google Patents

Abstract

광의 전파 손실의 충분한 저감이 가능한 광 전기 혼재 기판을 제공한다. 이 광 전기 혼재 기판은, 광로용의 선형의 코어(7)를 제1 클래드층(6) 및 제2 클래드층(8)으로 협지한 광 도파로(W)와, 그 제1 클래드층(6)의 표면에, 투광성을 갖는 절연층(1)을 통해 형성된 전기 배선(2)과, 이 전기 배선(2)의 일부분인 실장용 패드(2a)에 실장된 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)를 구비하고, 광 도파로(W)의 코어(7)의 단부에, 광(L)을 반사하여 코어(7)와 발광 소자(11) 사이 및 코어(7)와 수광 소자(12) 사이의 광 전파를 가능하게 하는 광 반사면(7a, 7b)이 형성되어 있는 광 전기 혼재 기판으로서, 이들 광 반사면(7a, 7b)이, 코어(7)의 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 한쪽으로 구부려지고, 코어(7)의 폭 방향의 곡률 반경이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값, 상기 코어(7)의 두께 방향의 곡률 반경이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되어 있는 오목 곡면으로 형성되어 있다.

Description

광 전기 혼재 기판{PHOTOELECTRIC HYBRID SUBSTRATE}

본 발명은 광 도파로와, 전기 배선과, 이 전기 배선의 일부분에 실장된 광 소자를 구비한 광 전기 혼재 기판에 관한 것이다.

최근의 전자 기기 등에서는, 전송 정보량의 증가에 따라, 전기 배선에 더하여, 광 배선이 채용되고 있다. 그와 같은 것으로서, 예컨대, 도 4에 나타내는 바와 같이, 절연층(51)의 표면에 전기 배선(52)이 형성되어 이루어지는 전기 회로 기판(E1)과, 이 전기 회로 기판(E1)의 상기 절연층(51)의 이면[전기 배선(52)의 형성면과 반대측의 면]에 적층된 광 도파로(W1)〔제1 클래드층(56), 코어(광 배선)(57), 제2 클래드층(58)〕와, 상기 전기 배선(52)의 형성면 중 상기 광 도파로(W1)의 양단부에 대응하는 부분에 실장된 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)로 이루어지는 광 전기 혼재 기판이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 광 전기 혼재 기판에서는, 광 도파로(W1)의 양단부가, 상기 코어(57)의 길이 방향(광이 전파되는 방향)에 대하여 45°경사한 경사면으로 형성되고, 그 경사면에 위치하는 코어(57)의 부분이 광 반사면(57a, 57b)으로 되어 있다. 또한, 상기 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)에 대응하는 상기 절연층(51)의 부분에, 광로용의 관통 구멍(55)이 형성되고, 상기 발광 소자(11)와 일단부의 광 반사면(57a) 사이 및 상기 수광 소자(12)와 타단부의 광 반사면(57b) 사이에서, 상기 관통 구멍(55)을 통하여 광(L)이 전파 가능하게 되어 있다.

상기 광 전기 혼재 기판에서의 광(L)의 전파는, 다음과 같이 하여 행해진다. 먼저, 발광 소자(11)로부터 광(L)이 일단부의 광 반사면(57a)을 향하여 발광된다. 그 광(L)은, 상기 절연층(51)에 형성된 광로용의 관통 구멍(55)을 통과한 후, 광 도파로(W1)의 일단부(도 4에서는 좌단부)의 제1 클래드층(56)을 빠져나가, 코어(57)의 일단부의 광 반사면(57a)에서 반사되어(광로를 90°변환하여), 코어(57) 내를, 길이 방향으로 진행된다. 그리고, 그 코어(57) 내를 전파된 광(L)은, 코어(57)의 타단부(도 4에서는 우단부)의 광 반사면(57b)에서 반사되어(광로를 90°변환하여), 수광 소자(12)를 향하여 진행된다. 계속해서, 그 광(L)은, 타단부의 제1 클래드층(56)을 빠져나가 출사되어, 광로용의 관통 구멍(55)을 통과한 후, 수광 소자(12)로 수광된다.

그러나, 상기 발광 소자(11)로부터 발광된 광(L) 및 타단부의 광 반사면(57b)에서 반사된 광(L)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 확산된다. 그 때문에, 유효하게 전파되는 광(L)의 양이 적어, 광(L)의 전파 손실이 크다.

그래서, 상기 광 반사면(57b)을, 도 5에 나타내는 바와 같이, 오목 곡면(68)으로 형성하며, 그 외면에, 금을 증착함으로써, 반사 미러(69)를 형성한 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조). 이것으로는, 코어(67) 내를 전파된 광(L)을, 코어(67)의 단부의 상기 반사 미러(69)의 오목 곡면(68)에서 반사시켜, 수광 소자(12)의 수광부(12a)에서의 집광을 도모하고 있다. 이에 의해, 광(L)의 전파 손실의 저감을 도모하고 있다. 또한, 도 5에 있어서, 도면 부호 66, 68은, 클래드층이다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-288341호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2014-35435호 공보

그러나, 상기 특허문헌 2의 발명에서는, 반사 미러(69)의 오목 곡면(68)의 곡률 반경 등에 대해서 검토되어 있지 않아, 광(L)의 전파 손실의 저감이 불충분하다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 광의 전파 손실의 충분한 저감이 가능한 광 전기 혼재 기판의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 전기 혼재 기판은, 광로용의 선형의 코어를 2층의 클래드층으로 협지한 광 도파로와, 그 1층의 클래드층의 표면에 직접 또는 다른 층을 통해 형성된 전기 배선과, 이 전기 배선의 일부분에 실장된 광 소자를 구비한 광 전기 혼재 기판으로서, 상기 광 도파로의 코어의 단부에, 광을 반사하여 상기 코어와 상기 광 소자 사이의 광 전파를 가능하게 하는 광 반사면이 형성되고, 상기 광 반사면이, 하기 (A)∼(C) 중 어느 하나의 오목 곡면으로 형성되어 있다고 하는 구성을 취하는 것을 제1 요지로 한다.

(A) 코어의 폭 방향으로만 구부려지고, 그 곡률 반경이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되어 있는 오목 곡면.

(B) 코어의 두께 방향으로만 구부려지고, 그 곡률 반경이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되어 있는 오목 곡면.

(C) 코어의 폭 방향 및 두께 방향으로 구부려지고, 코어의 폭 방향의 곡률 반경이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되고, 상기 코어의 두께 방향의 곡률 반경이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되어 있는 오목 곡면.

본 발명자들은, 광 전기 혼재 기판에 있어서, 광의 전파 손실의 충분한 저감을 도모하도록, 코어의 단부의, 오목 곡면으로 형성된 광 반사면의 곡률 반경에 착안하여, 연구를 거듭하였다. 그 연구의 과정에서, 상기 특허문헌 2에서의 광 반사면의 곡률 반경을 조사하였다. 즉, 그 특허문헌 2에는, 앞서 서술한 바와 같이, 광 반사면의 곡률 반경에 대해서 검토되어 있지 않지만, 그것의 도 4의 (h) 및 도 7에, 코어의 두께 방향의 오목 곡면이 도시되어 있으며, 단락 〔0040〕 및 〔0060〕에, 이들 도면에 도시되어 있는 코어 및 상부 클래드의 두께가 기재되어 있다. 거기에서, 상기 도시되어 있는 도면의 배율을 산출하여, 실제의, 상기 오목 곡면(광 반사면)의 곡률 반경을 산출하면, 상기 도 4의 (h)에 도시되어 있는 오목 곡면의 곡률 반경은 71 ㎛ 정도이고, 상기 도 7에 도시되어 있는 오목 곡면의 곡률 반경은 11 ㎛ 정도이다. 한편, 코어의 폭 방향의 오목 곡면의 곡률 반경에 대해서는, 그것을 산출하기 위한 정보가 상기 특허문헌 2에 기재되어 있지 않다. 그래서, 그 코어의 폭 방향의 곡률 반경도, 상기 코어의 두께 방향의 곡률 반경과 같은 정도로 추측하고, 그와 같은 곡률 반경의 오목 곡면을 광 반사면으로 하여, 실제로 광의 전파 손실을 측정하면, 상기 특허문헌 1에서의 평면형의 경사면을 광 반사면으로 한 경우보다, 광의 전파 손실이 커졌다.

그 광의 전파 손실이 커지는 원인을, 본 발명자들이 추구한 결과, 상기 특허문헌 2에서의 오목 곡면은, 곡률이 강하고(곡률 반경이 작고), 그 때문에, 앞서 서술한 바와 같이, 광의 전파 손실의 저감이 불충분한 것을 알 수 있었다. 그래서, 더욱 연구를 거듭한 결과, 상기 오목 곡면을, 상기 (A)∼(C) 중 어느 하나의 오목 곡면으로 하면, 광의 전파 손실이 충분히 저감되게 되어, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 상기 특허문헌 2의 발명에서는, 도저히, 본 발명의 효과는 얻어지지 않는다.

또한, 본 발명의 광 전기 혼재 기판은, 상기 오목 곡면이, 레이저 가공에 의해 형성된 레이저 가공면으로 이루어져 있다고 하는 구성을 취하는 것을 제2 요지로 한다.

본 발명의 광 전기 혼재 기판은, 광을 반사하여 코어와 광 소자 사이의 광 전파를 가능하게 하는 광 반사면이, 상기 (A)∼(C) 중 어느 하나의 오목 곡면으로 형성되어 있기 때문에, 상기 오목 곡면(광 반사면)에서의 광의 반사에 의한 집광이 적정화되어, 광의 전파 손실을 충분히 저감시킬 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 광 전기 혼재 기판의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, (b)는 코어의 양단부를 아래에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 확대도이다.
도 2의 (a)∼(d)는 상기 광 전기 혼재 기판의 전기 회로 기판의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도이고, (e)는 상기 광 전기 혼재 기판의 금속층의 에칭 공정을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 3의 (a)∼(d)는 상기 광 전기 혼재 기판의 광 도파로의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 4는 종래의 광 전기 혼재 기판을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 종래의 광 배선 기판을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 자세하게 설명한다.

도 1의 (a)는 본 발명의 광 전기 혼재 기판의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 1의 (b)는 코어(7)의 양단부를 아래에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 확대도이다. 이 실시형태의 광 전기 혼재 기판은, 광로용의 선형의 코어(7)를 제1 클래드층(6) 및 제2 클래드층(8)으로 협지한 광 도파로(W)와, 그 제1 클래드층(6)의 표면에, 투광성을 갖는 절연층(1)을 통해 형성된 전기 배선(2)과, 이 전기 배선(2)의 일부분인 실장용 패드(2a)에 실장된 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)와, 상기 절연층(1)과 상기 제1 클래드층(6) 사이 중, 상기 실장용 패드(2a)에 대응하는 부분에 마련된 보강용의 금속층(M)을 구비하고 있고, 전체가 띠형으로 형성되어 있다. 또한, 상기 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)에 대응하는 금속층(M)의 부분에, 광로용의 관통 구멍(5)이 형성되어 있다. 또한, 상기 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)에 대응하는, 광 도파로(W)의 양단부는, 코어(7)의 길이 방향에 대하여 45°경사한 경사면으로 형성되어 있으며, 그 경사면에 위치하는 코어(7)의 부분은, 광(L)을 반사하여, 발광 소자(11)와 코어(7) 사이의 광 전파 및 수광 소자(12)와 코어(7) 사이의 광 전파를 가능하게 하는, 오목 곡면으로 형성된 광 반사면(7a, 7b)으로 되어 있다.

여기서, 상기 코어(7)의 굴절률은 1을 넘는 값이며, 상기 광 반사면(7a, 7b)의 외측은, 공기이고, 그 공기의 굴절률은 1이다. 이와 같이, 상기 코어(7)의 굴절률이, 그 외측의 공기의 굴절률보다 크기 때문에, 광(L)은, 상기 광 반사면(7a, 7b)을 투과하지 않고, 그 광 반사면(7a, 7b)에서 반사되는 것이다. 그리고, 그 광 반사면(7a, 7b)으로 되어 있는 오목 곡면의 곡률 반경은, 코어(7)의 폭 방향이, 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되고, 상기코어(7)의 두께 방향이, 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되어 있다. 이와 같이, 상기 광 반사면(7a, 7b)을, 상기 곡률 반경으로 설정된 오목 곡면으로 하는 것이, 본 발명의 큰 특징의 하나이다. 또한, 도 1의 (a), (b)에서는, 상기 광 반사면(7a, 7b)이 오목 곡면인 것을 알기 쉽게 하기 위해, 곡률을 강하게(곡률 반경을 작게) 하여 도시하고 있다.

그리고, 상기 광 전기 혼재 기판에서의 광 전파는, 다음과 같이 하여 행해진다. 즉, 상기 발광 소자(11)의 발광부(11a)로부터 코어(7)의 일단부의 반사면(7a)을 향하여, 광(L)이 확산형으로 발광되고, 그 광(L)은, 상기 절연층(1), 상기 금속층(M)에 형성된 광 전파용의 관통 구멍(5), 상기 제1 클래드층(6)을 이 순서로 통과한다. 그리고, 그 광(L)은, 코어(7)의 일단부의 오목 곡면형의 반사면(7a)에서 반사되고, 그 오목 곡면의 작용에 의해, 평행광 내지 집속광이 되어, 코어(7) 내로 보내진다. 이어서, 그 광(L)은, 코어(7)의 타단부까지 전파되어, 그 타단부의 오목 곡면형의 반사면(7b)에서 반사된다. 이 반사 시도, 반사한 광(L)은, 그 반사면(7b)의 오목 곡면의 작용에 의해, 수광 소자(12)의 수광부(12a)에서 집광하여, 그 수광부(12a)에서 수광된다. 그 수광부(12a)의 직경은, 통상, 20 ㎛∼80 ㎛이기 때문에, 그 수광부(12a)의 범위 내에서 집광된다.

이와 같이, 상기 광 전기 혼재 기판에서는, 발광 소자(11)로부터 출사하여 코어(7)의 일단부의 오목 곡면형의 반사면(7a)에서 반사되어 코어(7) 내로 보내지는 광(L)이, 상기 반사면(7a)의 작용에 의해, 평행광 내지 집속광이 된다. 또한, 코어(7)의 타단부의 반사면(7b)에서 반사되어 수광 소자(12)에서 수광되는 광(L)이, 상기 반사면(7b)의 작용에 의해, 수광 소자(12)의 수광부(12a)에서 집광하도록 되어 있다. 이렇기 때문에, 상기 광 전기 혼재 기판에서는, 광(L)이 유효하게 전파되어, 광(L)의 전파가 효율적으로 되어 있다.

즉, 상기 광 전기 혼재 기판에서는, 제1 클래드층(6)과 상기 코어(7) 계면으로부터, 상기 발광 소자(11)의 발광부(11a)까지의 거리 및 상기 수광 소자(12)의 수광부(12a)까지의 거리는, 통상, 20 ㎛∼100 ㎛의 범위 내에 있다. 이 범위 내의 거리에서는, 상기 광 반사면(7a, 7b)을, 상기 곡률 반경[코어(7)의 폭 방향이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값, 상기 코어(7)의 두께 방향이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값]으로 설정된 오목 곡면으로 함으로써, 그 광 반사면(7a, 7b)에서의 광(L)의 반사가 상기한 바와 같이 적정화되어, 광(L)의 전파 손실을 충분히 저감할 수 있다.

그 중에서도, 상기 거리가 70 ㎛∼100 ㎛의 범위 내에서는, 코어(7)의 폭 방향의 곡률 반경을, 100 ㎛를 상회하며 1300 ㎛ 이하의 값으로 설정하고, 코어(7)의 두께 방향의 곡률 반경을, 500 ㎛를 상회하며 1300 ㎛ 이하의 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 거리가 20 ㎛ 이상 70 ㎛ 미만이어도, 코어(7)의 폭 방향의 곡률 반경을, 100 ㎛를 상회하며 1300 ㎛ 이하의 값으로 설정하고, 코어(7)의 두께 방향의 곡률 반경을, 500 ㎛를 상회하며 1300 ㎛ 이하의 값으로 설정하는 것이다.

다음에, 상기 광 전기 혼재 기판의 제법에 대해서 설명한다〔도 2의 (a)∼(e), 도 3의 (a)∼(d) 참조〕.

먼저, 평탄형의 상기 금속층(M)〔도 2의 (a) 참조〕을 준비한다. 이 금속층(M)의 형성 재료로서는, 스테인레스, 42 얼로이 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 치수 정밀도 등의 관점에서, 스테인레스가 바람직하다. 상기 금속층(M)의 두께는, 예컨대, 10 ㎛∼100 ㎛의 범위 내로 설정된다.

이어서, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 금속층(M)의 표면에, 감광성 절연 수지를 도포하여, 포토리소그래피법에 따라, 미리 정해진 패턴의 절연층(1)을 형성한다. 그리고 동시에, 길이 방향의 양단부에, 금속층(M)에 접촉하는 어스용 전극(2b)을 형성하기 위해, 상기 금속층(M)의 표면을 노출시키는 구멍부(1b)를 형성한다. 상기 절연층(1)의 두께는, 예컨대, 10 ㎛∼100 ㎛의 범위 내로 설정된다.

상기 절연층(1)의 형성 재료로서는, 예컨대, 폴리이미드, 폴리에테르니트릴, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리염화비닐 등의 합성 수지, 실리콘계 졸겔 재료 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성 및 절연성이 우수하며, 파장 600 ㎚ 이상에 있어서 전체 광선 투과율 70％ 이상을 갖는 감광성 폴리이미드가 바람직하다. 또한, 상기 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)〔도 1의 (a) 참조〕를 실장할 때의 열로 변형이 발생하지 않도록 하는 관점에서, 상기 절연층(1)을, 150℃ 이상의 내열성을 갖는 형성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 절연층(1)의 두께는, 예컨대, 3 ㎛∼100 ㎛의 범위 내로 설정된다. 또한, 상기 전체 광선 투과율은, JIS K7105 「플라스틱의 광학적 특성 시험 방법」 5.5 「광선 투과율 및 전체 광선 반사율」에서 규정하는 적분식 광선 투과율 측정 장치 및 측정법에 따른 값이다.

다음에, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 전기 배선[실장용 패드(2a) 및 어스용 전극(2b)을 포함함](2)을, 예컨대 세미애더티브법에 따라 형성한다. 이 방법은, 먼저, 상기 절연층(1)의 표면에, 스퍼터링 또는 무전해 도금 등에 의해, 구리나 크롬 등으로 이루어지는 금속막(도시하지 않음)을 형성한다. 이 금속막은, 이후의 전해 도금을 행할 때의 시드층(전해 도금층 형성의 기초가 되는 층)이 된다. 이어서, 상기 금속층(M), 절연층(1) 및 시드층으로 이루어지는 적층체의 양면에, 감광성 레지스트(도시하지 않음)를 라미네이트한 후, 상기 시드층이 형성되어 있는 측의 감광성 레지스트에, 포토리소그래피법에 따라, 상기 전기 배선[실장용 패드(2a) 및 어스용 전극(2b)을 포함함](2)의 패턴의 구멍부를 형성하고, 그 구멍부의 바닥에 상기 시드층의 표면 부분을 노출시킨다. 다음에, 전해 도금에 의해, 상기 구멍부가 바닥에 노출된 상기 시드층의 표면 부분에, 구리 등으로 이루어지는 전해 도금층을 적층 형성한다. 그리고, 상기 감광성 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 그 후, 상기 전해 도금층이 형성되지 않은 시드층의 부분을 소프트 에칭에 의해 제거한다. 잔존한 시드층과 전해 도금층으로 이루어지는 적층 부분이 상기 전기 배선[실장용 패드(2a) 및 어스용 전극(2b)을 포함함](2)이다. 여기서는, 상기 세미애더티브법을 설명하였지만, 서브트랙티브법이어도 좋다.

그리고, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 전기 배선[실장용 패드(2a) 및 어스용 전극(2b)를 포함함](2)의 표면에, 니켈 등으로 이루어지는 무전해 도금층(도시하지 않음)을 형성한 후, 상기 실장용 패드(2a)를 제외한 전기 배선(2)[어스용 전극(2b)를 포함함]의 부분에, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 감광성 절연 수지를 도포하여, 포토리소그래피법에 따라, 커버레이(3)를 형성한다.

이어서, 도 2의 (d)에 나타내는 바와 같이, 상기 실장용 패드(2a)에 형성된 상기 무전해 도금층(도시하지 않음)을 에칭에 의해 제거한 후, 그 제거 흔적에, 금이나 니켈 등으로 이루어지는 전해 도금층(4)을 형성한다. 이와 같이 하여, 상기 금속층(M)의 표면에, 전기 회로 기판(E)이 형성된다.

이어서, 상기 금속층(M)과 전기 회로 기판(E)으로 이루어지는 적층체의 양면에, 감광성 레지스트(도시하지 않음)를 라미네이트한다. 그 후, 상기 금속층(M)의 이면측[전기 회로 기판(E)와 반대측의 면측]의 감광성 레지스트 중, 광로용의 관통 구멍 형성 예정부에 대응하는 부분 및 길이 방향의 중간 부분에, 포토리소그래피법에 따라, 구멍부를 형성하고, 그 구멍부의 바닥(도면에서는 상면)에 상기 금속층(M)의 이면 부분을 노출시킨다.

그리고, 도 2의 (e)에 나타내는 바와 같이, 상기 구멍부가 바닥에 노출된 상기 금속층(M)의 부분을, 그 금속층(M)의 금속 재료에 따른 에칭용 수용액(예컨대, 스테인레스층의 경우는, 염화제2철 수용액)을 이용하여 에칭함으로써 제거하고, 그 제거 흔적(R, S)의 바닥(도면에서는 상면)에 상기 절연층(1)을 노출시킨다. 그 후, 상기 감광성 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 길이 방향의 양단부분의 상기 제거 흔적(R)은, 광로용의 관통 구멍(5)이다.

그리고, 상기 금속층(M)의 이면에 광 도파로(W)〔도 3의 (d) 참조〕를 형성하기 위해, 먼저, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 금속층(M)의 이면(도면에서는 하면)에, 제1 클래드층(6)의 형성 재료인 감광성 수지를 도포한 후, 그 도포층을 조사선에 의해 노광하여 경화시켜, 제1 클래드층(6)에 형성한다. 그 제1 클래드층(6)은, 상기 금속층(M) 중, 에칭 제거된 제거 흔적(R, S)에 들어가 매립된 상태로 형성된다. 상기 제1 클래드층(6)의 두께[금속층(M)의 이면으로부터의 두께]는, 예컨대, 5 ㎛∼80 ㎛의 범위 내로 설정된다. 또한, 광 도파로(W)의 형성 시[상기 제1 클래드층(6), 하기 코어(7), 하기 제2 클래드층(8)의 형성 시]는, 상기 금속층(M)의 이면은 위를 향한다.

이어서, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 제1 클래드층(6)의 표면(도면에서는 하면)에, 포토리소그래피법에 따라, 미리 정해진 패턴의 코어(7)를 형성한다. 또한, 상기 코어(7)의 치수는, 예컨대, 폭이 5 ㎛∼200 ㎛의 범위 내로 설정되고, 두께가 5 ㎛∼200 ㎛의 범위 내로 설정된다. 상기 코어(7)의 형성 재료로서는, 예컨대, 상기 제1 클래드층(6)과 동일한 감광성 수지를 들 수 있고, 상기 제1 클래드층(6) 및 하기 제2 클래드층(8)〔도 3의 (c) 참조〕의 형성 재료보다 굴절률이 큰 재료가 이용된다. 이 굴절률의 조정은, 예컨대, 상기 제1 클래드층(6), 코어(7), 제2 클래드층(8)의 각 형성 재료의 종류의 선택이나 조성 비율을 조정하여 행할 수 있다.

다음에, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 상기 코어(7)를 피복하도록, 상기 제1 클래드층(6)의 표면(도면에서는 하면)에, 포토리소그래피법에 따라, 제2 클래드층(8)을 형성한다. 이 제2 클래드층(8)의 두께[제1 클래드층(6)의 표면으로부터의 두께]는, 상기 코어(7)의 두께를 넘어, 예컨대, 500 ㎛ 이하로 설정된다. 상기 제2 클래드층(8)의 형성 재료로서는, 예컨대, 상기 제1 클래드층(6)과 동일한 감광성 수지를 들 수 있다.

그리고, 도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 상기 전기 회로 기판(E)의 실장용 패드(2a)에 대응하는[도면에서는 하방에 위치함] 광 도파로(W)의 부분(양단부)을, 예컨대, 엑시머 레이저 가공 등에 의해, 코어(7)의 길이 방향에 대하여 45°경사한 경사면으로 형성하며, 그 경사면의 코어(7)의 부분을 상기 오목 곡면의 광 반사면(7a, 7b)으로 형성한다. 상기 오목 곡면은, 레이저 스폿(가공 영역)을 작게 하여, 주사하면서 가공한다. 그 가공에 의해 깊게 절삭하는 부분은, 레이저의 출력을 증가시키거나, 또는 가공 횟수를 증가시키는 등에 의해 가공한다. 이와 같이 하여, 상기 금속층(M)의 이면에, 광 도파로(W)가 형성된다.

그 후, 상기 실장용 패드(2a)에, 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)〔도 1의 (a) 참조〕를 실장하여, 도 1의 (a)에 나타내는 광 전기 혼재 기판을 얻는다.

또한, 상기 실시형태에서는, 광 반사면(7a, 7b)을, 코어(7)의 폭 방향으로도 두께 방향으로도 구부려진 오목 곡면으로 하였지만, 코어(7)의 폭 방향으로만 구부려진 오목 곡면으로 하여도 좋고, 두께 방향으로만 구부려진 오목 곡면으로 하여도 좋다. 그 경우의 오목 곡면의 곡률 반경은, 상기 실시형태와 동일하다.

또한, 상기 실시형태에 있어서, 광 반사면(7a, 7b)의 외측의 면에, 금 등의 금속을 증착 또는 도금 등을 함으로써, 금속층을 형성하여도 좋다. 이 경우, 그 금속층에 의해, 상기 광 반사면(7a, 7b)에서의 반사 효율이 향상하여, 광(L)의 전파 손실의 추가적인 저감이 가능해진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 광 반사면(7a, 7b)이 되는 코어(7)의 단부만을 오목 곡면으로 형성하였지만, 그 오목 곡면은, 제1 클래드층(6)이나 제2 클래드층(8)에까지 형성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 코어(7)의 양단부의 광 반사면(7a, 7b) 모두, 오목 곡면으로 형성하였지만, 경우에 따라, 어느 한쪽만을 오목 곡면으로 형성하여도 좋다. 그 경우, 다른쪽의 단부는, 코어(7)의 길이 방향에 대하여 경사한 평면형의 경사면(광 반사면)으로 형성하여도 좋고, 코어(7)의 길이 방향에 대하여 직각인 평면형의 직각면(광 투과면)으로 형성하여도 좋다. 그리고, 그 광 투과면은, 광 파이버의 단부가 접속되도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 보강용의 금속층(M)을 마련하였지만, 경우에 따라, 마련하지 않아도 좋다. 이 경우, 광 전기 혼재 기판의 제작은, 예컨대, 박리성 베이스 상에, 상기 실시형태와 동일하게 하여, 전기 회로 기판(E)을 형성한 후, 그 박리성 베이스를 박리하여, 상기 전기 회로 기판(E)의 절연층(1)의 이면[전기 배선(2)의 형성면과 반대측의 면]에, 상기 실시형태와 동일하게 하여, 광 도파로(W)를 형성함으로써 행해진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 금속층(M)을 구비한 전기 회로 기판(E)을 형성한 후에, 그 전기 회로 기판(E)에 광 도파로(W)를 형성하고, 그 후, 발광 소자(11) 및 수광 소자(12)를 실장함으로써, 광 전기 혼재 기판을 얻었지만, 그 광 전기 혼재 기판을 얻는 공정은, 다른 것이어도 좋고, 예컨대, 발광 소자(11) 등을 실장한 전기 회로 기판(E)과, 광 도파로(W)를 개별로 형성하고, 그 광 도파로(W)에, 상기 전기 회로 기판(E)을 장착하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태에서는, 절연층(1)을 투광성을 갖는 것으로 하였지만, 비투광성의 것이어도 좋다. 그 경우, 절연층(1)에 광로용의 관통 구멍을 형성한다. 또한, 제1 클래드층(6)이 절연성의 것이면, 그 제1 클래드층(6)의 표면에 직접, 전기 배선(2)[실장용 패드(2a)를 포함함]을 형성하여도 좋다.

다음에, 실시예에 대해서 비교예와 더불어 설명한다. 단, 본 발명은, 실시예에 한정되는 것이 아니다.

실시예

〔코어의 형성 재료〕

성분 a: o-크레졸노볼락글리시딜에테르(신닛테츠스미킨카가쿠사 제조, YDCN-700-10) 50 중량부.

성분 b: 비스페녹시에탄올플루오렌디글리시딜에테르(오사카가스케미컬사 제조, 오그졸 EG) 50 중량부.

성분 c: 광 산발생제(아데카사 제조, SP170) 1 중량부.

성분 d: 젖산에틸(무사시노카가쿠켄큐쇼사 제조, 용제) 50 중량부.

이들 성분 a∼d를 혼합함으로써, 코어의 형성 재료를 조제하였다.

〔제1 및 제2 클래드층의 형성 재료〕

성분 e: 지환 골격을 포함하는 에폭시 수지(다이셀사 제조, EHPE3150) 20 중량부.

성분 f: 액형 장쇄 2관능 반지방족 에폭시 수지(DIC사 제조, EXA-4816) 80 중량부.

성분 g: 광 산발생제(아데카사 제조, SP170) 2 중량부.

성분 h: 젖산에틸(무사시노카가쿠켄큐쇼사 제조, 용제) 40 중량부.

이들 성분 e∼h를 혼합함으로써, 제1 및 제2 클래드층의 형성 재료를 조제하였다.

상기 각 형성 재료를 이용하여, 상기 실시형태와 동일하게 하여, 하기의 표 1∼3에 나타내는 곡률 반경으로 설정된 오목 곡면의 광 반사면을 갖는, 실시예 1∼14 및 비교예 1∼9의 광 전기 혼재 기판을 제작하였다. 이 광 전기 혼재 기판에서는, 코어의 일단부에만 오목 곡면(광 반사면)을 형성하고, 타단부는 코어의 길이 방향에 직각인 평면형의 직각면(광 투과면)으로 형성하였다. 또한, 실장한 광 소자는, 수광 소자(Albis사 제조, PDCS32T-XS)로 하였다. 여기서, 코어의 폭은 50 ㎛, 코어의 두께는 50 ㎛, 제1 클래드층의 두께(금속층의 이면으로부터의 두께)는 5 ㎛로 하였다. 또한, 상기 비교예 3, 6, 9는, 광 반사면이 평면형[곡률 반경(∞)]인 경사면인 것으로 하였다.

〔광의 전파 손실〕

광 파이버〔GI(그레이디드 인덱스) 파이버: 직경 50 ㎛, NA(개구수) 0.22〕의 일단부에, 발광 소자(OPTOTEST사 제조, 레이저 안정화 광원 OP-250-LS-MM50)를 접속하였다. 그리고, 상기 발광 소자로부터 발광되어 상기 광 파이버의 타단부로부터 출사된 광을 직접, 실장 전의 상기 수광 소자로 수광하였을 때의 광량(A)을 측정하였다. 이어서, 상기 광 파이버의 타단부를, 상기 광 전기 혼재 기판의 광 투과면(상기 코어의 타단부)에 접속하고, 상기 발광 소자로부터 발광되어 상기 광 파이버의 타단부로부터 출사된 광을, 상기 광 전기 혼재 기판의 광 도파로의 코어에 통과시켜 상기 수광 소자로 수광하였을 때의 광량(B)을 측정하였다. 그리고, 그 비(A/B)를 산출하고, 그 값을 상기 광 전기 혼재 기판에서의 광의 전파 손실로 하였다. 그리고, 그 결과를 하기의 표 1∼3에 나타내었다. 여기서, 제1 클래드층과 코어의 계면으로부터, 수광 소자의 수광부까지의 거리는, 30 ㎛로 하였다.

상기 표 1∼3의 결과로부터, 광 반사면의 곡률 반경이, 미리 정해진 범위로 설정된 실시예 1∼14는, 광의 전파 손실이 작고, 그 미리 정해진 범위로부터 벗어난 비교예 1∼9는, 결합 손실이 큰 것을 알 수 있다.

상기 실시예에 있어서는, 본 발명에서의 구체적인 형태에 대해서 나타내었지만, 상기 실시예는 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석되는 것이 아니다. 당업자에게 분명한 여러 가지 변형은, 본 발명의 범위 내인 것이 기도되어 있다.

본 발명의 광 전기 혼재 기판은, 광의 전파 손실을 충분히 저감시키는 경우에 이용 가능하다.

L: 광 W: 광 도파로
1: 절연층 2: 전기 배선
6: 제1 클래드층 7: 코어
7a, 7b: 광 반사면 8: 제2 클래드층
11: 발광 소자 12: 수광 소자

Claims (2)

1. 광로용의 선형의 코어를 2층의 클래드층으로 협지한 광 도파로와,
   그 1층의 클래드층의 표면에 직접 또는 다른 층을 통해 형성된 전기 배선과,
   상기 전기 배선의 일부분에 실장된 광 소자
   를 포함하는 광 전기 혼재 기판으로서,
   상기 광 도파로의 코어의 단부에, 광을 반사하여 상기 코어와 상기 광 소자 사이의 광 전파를 가능하게 하는 광 반사면이 형성되고,
   상기 광 반사면은, 하기 (A)∼(C) 중 어느 하나의 오목 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 전기 혼재 기판.
   (A) 코어의 폭 방향으로만 구부려지고, 그 곡률 반경이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되는 오목 곡면.
   (B) 코어의 두께 방향으로만 구부려지고, 그 곡률 반경이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되는 오목 곡면.
   (C) 코어의 폭 방향 및 두께 방향으로 구부려지고, 코어의 폭 방향의 곡률 반경이 50 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되고, 상기 코어의 두께 방향의 곡률 반경이 200 ㎛를 상회하며 1500 ㎛ 미만의 값으로 설정되는 오목 곡면.
2. 제1항에 있어서, 상기 오목 곡면은, 레이저 가공에 의해 형성된 레이저 가공면으로 이루어지는 것인 광 전기 혼재 기판.

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