TW201418808A - 線路板及其製作方法與具有此線路板的光電裝置 - Google Patents

Abstract

一種線路板及其製作方法與具有此線路板的光電裝置。此線路板包括包括第一介電層與配置於第一介電層上的第一線路層的基板、光波導層、第二介電層、凸面結構以及第二線路層。光波導層配置於部分基板上。第二介電層配置於基板與光波導層上，其中第二介電層具有開口，且此開口暴露出光波導層的側壁與部分第一線路層。凸面結構配置於光波導層的側壁上，其中凸面結構具有折射率n1，光波導層具有折射率n2，且| n1-n2 |/n1＜1%，且凸面結構的表面粗糙度小於光波導層的側壁的表面粗糙度。第二線路層配置於第二介電層上。

Description

線路板及其製作方法與具有此線路板的光電裝置

本發明是有關於一種線路板及其製作方法與光電裝置，且特別是有關於一種用以與光電元件接合的線路板及其製作方法與具有此線路板的光電裝置。

隨著資訊容量的增大，除了在中繼線和存取系統等通信領域中，在路由器(router)或伺服器(server)內的資訊處理中也正在使用光信號的光互連(interconnection)技術。具體而言，為了在路由器或伺服器裝置內的板(board)間或板內的短距離信號傳遞中使用光，目前開發出具有光傳遞路徑的線路板。就光傳遞路徑而言，光波導(waveguide)較光纖的配線自由度高，且光波導可以進行高密度化。

一般來說，製作具有光傳遞路徑的線路板的方法是先於具有線路圖案的基板上形成光波導層。然後，利用增層的方式於基板上形成所需的介電層與其他線路圖案。之後，於基板上的介電層中形成暴露出光波導層的側壁的開口，以於光波導層的二端形成光入射端與光出射端。當光電元件與此線路板接合之後，光電元件所發出的光訊號可由光入射端進入光波導層，再由光出射端離開光波導層。

在目前的製程中，通常是使用雷射切割或機械鑽孔的方式來形成上述的開口。然而，以雷射切割或機械鑽孔來 形成開口時，往往會使得光波導層的側壁具有相當大的表面粗糙度。如此一來，當光訊號由光入射端進入光波導層以及由光出射端離開光波導層時會造成光訊號大幅地耗損，因而影響裝置的效能。

本發明提供一種線路板，此線路板可用以與光電元件接合。

本發明另提供一種線路板的製作方法，可製作出用以與光電元件接合的線路板。

本發明又提供一種光電裝置，其具有較低的光訊號強度耗損。

本發明提出一種線路板，其包括包括第一介電層與配置於第一介電層上的第一線路層的基板、光波導層、第二介電層、凸面結構以及第二線路層。光波導層配置於部分基板上。第二介電層配置於基板與光波導層上，其中第二介電層具有開口，且此開口暴露出光波導層的側壁與部分第一線路層。凸面結構配置於光波導層的側壁上。第二線路層配置於第二介電層上。

依照本發明實施例所述之線路板，上述之凸面結構具有折射率n1，光波導層具有折射率n2，且| n1-n2 |/n1<1%，且凸面結構的表面粗糙度小於光波導層的側壁的表面粗糙度。

依照本發明實施例所述之線路板，上述之凸面結構的 材料例如為高分子材料，且其玻璃轉化溫度(glass transition temperature，Tg)例如小於或等於光波導層的玻璃轉化溫度。

依照本發明實施例所述之線路板，上述之光波導層例如覆蓋部分第一線路層。

本發明另提出一種線路板的製作方法，此方法是先提供基板，此基板包括第一介電層與配置於第一介電層上的第一線路層。然後，於部分基板上形成光波導層。接著，於基板上壓合第二介電層與導體層，其中第二介電層位於基板與導體層之間。而後，將導體層圖案化，以形成第二線路層。繼之，於第二介電層中形成開口，此開口暴露出光波導層的側壁與部分第一線路層。之後，於光波導層的側壁上形成凸面結構。

依照本發明實施例所述之線路板的製作方法，上述於光波導層的側壁上形成凸面結構的方法例如是先進行射出成型製程，以形成凸面結構。然後，將凸面結構貼合於光波導層的側壁上。

依照本發明實施例所述之線路板的製作方法，上述之開口的形成方法例如為雷射切割、銑床加工或機械鑽孔。

依照本發明實施例所述之線路板的製作方法，上述於光波導層的側壁上形成凸面結構的方法例如是先進行點膠製程，於光波導層的側壁上形成膠質材料。然後，對膠質材料進行熱處理。

依照本發明實施例所述之線路板的製作方法，上述之 光波導層例如覆蓋部分第一線路層。

本發明又提出一種光電裝置，其包括上述的線路板、連接器以及光電元件。連接器與線路板電性連接，且部分連接器位於開口中。連接器具有反射面，此反射面鄰近於光波導層的側壁上的凸面結構。光電元件配置於連接器上，且與連接器電性連接。光電元件發出的光經由連接器的反射面反射而朝向凸面結構行進。

基於上述，在本發明的線路板中，光波導層的側壁上配置有凸面結構，且凸面結構的表面粗糙度小於光波導層的側壁的表面粗糙度，因此當光訊號經由凸面結構進入或離開光波導層時可以有效地降低光訊號的強度耗損。此外，由於凸面結構的折射率與光波導層的折射率之間僅具有微小的差異或不具有差異，因此不會對光訊號的傳輸路徑造成影響。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1D為依照本發明實施例所繪示的線路板之製作流程剖面示意圖。首先，請參照圖1A，提供基板100。基板100包括第一介電層102與配置第一介電層102上的線路層。在本實施例中，第一介電層102具有彼此相對的上表面102a與下表面102b，且上表面102a上配置有第一線路層104a，而下表面102b上配置有第一線路層 104b。然後，於部分基板100上形成光波導層106。光波導層106的材料例如為矽基樹脂、壓克力、環氧樹脂、聚醯亞胺、光硬化性樹脂、熱塑性樹脂或玻璃纖維強化樹脂，但並不以此為限。光波導層106的形成方法例如是先利用塗佈或壓合的方式於第一介電層102的上表面102a上形成光波導材料層。然後，將光波導材料圖案化。在本實施例中，光波導層106位於部分第一介電層102與部分第一線路層104a上，但本發明並不限於此。在其他實施例中，視實際需求，光波導層106也可以僅位於部分第一介電層102上，或僅位於部分第一線路層104a上。

然後，請參照圖1B，於基板100上壓合介電層與導體層，其中介電層位於基板與導體層之間。在本實施例中，欲形成的線路板為具有四層線路層的線路板，因此於上表面102a上壓合第二介電層108a與導體層(未繪示)，以及於下表面102b上壓合第二介電層108b與導體層(未繪示)。然後，將第二介電層108a、108b上的導體層圖案化，以於第二介電層108a、108b上分別形成第二線路層110a、110b。在其他實施例中，亦可視實際需求進行多次增層步驟來形成多層介電層與多層線路層。

接著，請參照圖1C，於第二介電層108a中形成開口112、114。開口112、114的形成方法例如為雷射切割、銑床加工或機械鑽孔。在形成開口112、114的過程中會移除部分的第二線路層110a、部分的第二介電層108a與部分的光波導層106。如此一來，光波導層106的側壁被暴露 出來。在本實施例中，開口112暴露出光波導層106的左側的側壁106a，而開口114暴露出光波導層106的右側的側壁106b，其中側壁106a與側壁106b的其中一者作為光入射端，而側壁106a與側壁106b的其中另一者則作為光出射端。由於開口112、114是利用雷射切割、銑床加工或機械鑽孔的方式來形成，因此暴露出來的側壁106a與側壁106b會具有較大的表面粗糙度。

特別一提的是，在本實施例中，形成開口112、114之後，光波導層106僅位於部分第一線路層104a上，但本發明並不限於此。在其他實施例中，光波導層106也可僅位於部分第一介電層102上，或者同時位於部分第一線路層104a與部分第一介電層102上。

請繼續參照圖1C，於光波導層106的側壁106a與側壁106b上進行點膠製程，以於側壁106a與側壁106b上形成膠質材料118。膠質材料118例如為高分子材料，其玻璃轉化溫度例如小於或等於光波導層106的玻璃轉化溫度。此外，膠質材料118具有折射率n1，光波導層106具有折射率n2，且| n1-n2 |/n1<1%，即膠質材料118的折射率與光波導層106的折射率之間僅具有微小的差異或不具有差異。

之後，請參照圖1D，對膠質材料118進行熱處理，使膠質材料118成型為凸面結構120，以完成本實施例的線路板10的製作。詳細地說，在對膠質材料118進行熱處理的過程中，膠質材料118因內聚力的作用而逐漸成型為 具有光滑表面的凸面結構120，亦即所形成的凸面結構120的表面粗糙度可以小於側壁106a與側壁106b的表面粗糙度。如此一來，當光訊號經由凸面結構120進入光波導層106時，可以有效地減少光訊號的強度耗損，且當光訊號經由凸面結構120離開光波導層106時，亦可有效地減少光訊號的強度耗損。此外，由於膠質材料118的玻璃轉化溫度小於或等於光波導層106的玻璃轉化溫度，因此在進行熱處理的過程中不會對光波導層106造成嚴重的影響。另外，由於凸面結構120的折射率與光波導層106的折射率之間僅具有微小的差異或不具有差異，因此當光訊號經由凸面結構120進入光波導層106以及經由凸面結構120離開光波導層106時，光訊號並不會受到影響而改變傳輸路徑。

另外一提的是，在本實施例中，凸面結構120是先藉由點膠製程將膠質材料118形成於光波導層106的側壁上再對膠質材料118進行熱處理而形成，但本發明並不限於此。在其他實施例中，也可以是先於外部機台中進行射出成型製程來形成凸面結構，然後再將凸面結構貼合於光波導層的側壁上。

以下將以線路板10與光電元件接合後的情形作說明。

圖2為本發明實施例的的線路板與光電元件接合後的光電裝置的剖面示意圖。請參照圖2，光電元件200經由銲球206、位於連接器202中的導通孔(through via)208以及銲球204而與線路板10接合。光電元件200例如是雷 射光發射器。連接器202經由銲球204而與第二線路層110a電性連接，且部分連接器202位於開口112中而與第一線路層104a電性連接。連接器202具有反射面202a，其鄰近於側壁106a上的凸面結構120。

在本實施例的光電裝置中，當光電元件200發出的光訊號向下進入連接器202之後，經由反射面202a的反射可朝向側壁106a上的凸面結構120行進。接著，光訊號經由側壁106a上的凸面結構120進入光波導層106。之後，穿過光波導層106的光訊號再經由側壁106b上的凸面結構120輸出。由於凸面結構120的表面粗糙度小於側壁106a與側壁106b的表面粗糙度，因此光訊號經由凸面結構120進入光波導層106以及經由凸面結構120離開光波導層106時，可以有效地降低光訊號的強度耗損。此外，由於凸面結構120的折射率與光波導層106的折射率之間僅具有微小的差異或不具有差異，因此不會對光訊號的傳輸路徑造成影響。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧線路板

100‧‧‧基板

102‧‧‧第一介電層

108a、108b‧‧‧第二介電層

102a‧‧‧上表面

102b‧‧‧下表面

104a、104b‧‧‧第一線路層

110a、110b‧‧‧第二線路層

106‧‧‧光波導層

106a、106b‧‧‧側壁

112、114‧‧‧開口

118‧‧‧膠質材料

120‧‧‧凸面結構

200‧‧‧光電元件

202‧‧‧連接器

204、206‧‧‧銲球

208‧‧‧導通孔

圖1至圖1D為依照本發明實施例所繪示的線路板之製作流程剖面示意圖。

圖2為本發明實施例的的線路板與光電元件接合後的剖面示意圖。

10‧‧‧線路板

100‧‧‧基板

102‧‧‧第一介電層

108a、108b‧‧‧第二介電層

104a、104b‧‧‧第一線路層

110a、110b‧‧‧第二線路層

106‧‧‧光波導層

106a、106b‧‧‧側壁

112、114‧‧‧開口

120‧‧‧凸面結構

Claims (10)

1. 一種線路板，包括：基板，包括第一介電層與配置於所述第一介電層上的第一線路層；光波導層，配置於部分所述基板上；第二介電層，配置於所述基板與所述光波導層上，其中所述第二介電層具有開口，所述開口暴露出所述光波導層的側壁與部分所述第一線路層；凸面結構，配置於所述光波導層的所述側壁上；以及第二線路層，配置於所述第二介電層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線路板，其中所述凸面結構具有折射率n1，所述光波導層具有折射率n2，且| n1-n2 |/n1<1%，且所述凸面結構的表面粗糙度小於所述光波導層的所述側壁的表面粗糙度。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之線路板，其中所述凸面結構的材料包括高分子材料，且其玻璃轉化溫度小於或等於所述光波導層的玻璃轉化溫度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線路板，其中所述光波導層覆蓋部分所述第一線路層。
5. 一種線路板的製作方法，包括：提供基板，所述基板包括第一介電層與配置於所述第一介電層上的第一線路層；於部分所述基板上形成光波導層；於所述基板上壓合第二介電層與導體層，其中所述第 二介電層位於所述基板與所述導體層之間；圖案化所述導體層，以形成第二線路層；於所述第二介電層中形成開口，所述開口暴露出所述光波導層的側壁與部分所述第一線路層；以及於所述光波導層的所述側壁上形成凸面結構。
6. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的製作方法，其中於所述光波導層的所述側壁上形成所述凸面結構的方法包括：進行射出成型製程，以形成所述凸面結構；以及將所述凸面結構貼合於所述光波導層的所述側壁上。
7. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的製作方法，其中所述開口的形成方法包括雷射切割、銑床加工或機械鑽孔。
8. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的製作方法，其中於所述光波導層的所述側壁上形成所述凸面結構的方法包括：進行點膠製程，於所述光波導層的所述側壁上形成膠質材料；以及對所述膠質材料進行熱處理。
9. 如申請專利範圍第5項所述之線路板的製作方法，其中所述光波導層覆蓋部分所述第一線路層。
10. 一種光電裝置，包括：如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之線路板； 連接器，與所述線路板電性連接，且部分所述連接器位於所述開口中，所述連接器具有反射面，所述反射面鄰近於所述光波導層的所述側壁上的所述凸面結構；以及光電元件，配置於所述連接器上，且與所述連接器電性連接，其中，所述光電元件發出的光經由所述連接器的所述反射面反射而朝向所述凸面結構行進。